二麦薏仁发酵饮料的工艺优化

和树平，陈璐，金鹏，宋超

（1.天津纳特生物有限公司，天津300354；2.天津商业大学 生物技术与食品科学学院，天津300134；3.天津科技大学化工与材料学院，天津300457；4.天津市工业微生物研究所有限公司，天津300462）

大麦营养成分丰富、全面，含有高纤维、高维生素、低脂肪、低糖、多种微量元素以及β-葡聚糖、α-生育三烯醇、黄酮、γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）、抗性淀粉等多种功能成分[1]。燕麦起源于我国，目前，燕麦是全球禾谷类农作物的八大粮食之一，主要种植于北半球的温带地区[2]。燕麦中含有丰富的蛋白质、不饱和脂肪酸、维生素、矿物质、β-葡聚糖，有益于身体健康[3]。薏仁米是一种药食同源的谷物，属禾本科植物，学名薏苡仁、苡仁米，俗称“药王米”、“回回米”、“六谷米”[4-6]。我国众多医药典籍对薏仁米的食疗均有记载，早在我国第一部中草药书《神农本草经》上，薏仁米就被列为上品，自古以来就是中国食药皆佳的“粮药”之一[7]。谷物饮料是以谷物为主要原料，通过酶解和发酵技术研制而成的饮料[8]。人们对膳食合理性的要求随着生活水平的提高而不断提高，谷物饮料研发成为现代生活大趋势[9]，其研发成为饮料发展新的机遇。益生菌发酵可以提高饮料的营养价值，赋予其特殊的风味，因此在饮料领域有很大的开发潜力[10-11]。将益生菌用于谷物饮料的发酵中，制作成的益生菌发酵谷物饮料，既保存了谷物原有的营养价值，又具有益生菌发酵制品的有益作用，风味良好，口感独特，对人体有营养保健作用[12-13]。本研究以大麦、燕麦、薏仁为原料制作谷物饮料，将益生菌应用于饮料的制备中，研制一种新型的谷物发酵饮料，以期为谷物深加工和综合利用提供新的途径。

1 材料与方法

1.1 试验材料

大麦、燕麦、薏仁、蜂蜜、碳酸氢钠、柠檬酸、羧甲基纤维素钠、黄原胶（食品级）：市售；嗜热乳杆菌、干酪乳杆菌、双歧杆菌：中国食品发酵工业研究院实验室保存；糖化酶（10万U/g）：哈尔滨欧瑞德试剂公司。

1.2 仪器与设备

C22-L2D电磁炉、JYL-C022E料理机：九阳股份有限公司；DK-S26型电热恒温水浴锅：上海精宏实验设备有限公司；BP211D型电子天平：德国Sartorius公司；GYB60-6高压均质机：上海东华高压均质机厂；3840-E12手持式折光仪：成都豪创光电仪器有限公司；DH411C精密恒温箱：日本雅马拓公司；LD2X-75KBS型立式压力蒸汽灭菌锅：上海申安医疗器械厂；ST2100 pH计：奥豪斯仪器（常州）有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 发酵型谷物饮料工艺流程

原料→制浆→均质→糖化→接种发酵→调配→均质→灌装→灭菌

1.3.2 操作要点

1.3.2.1 制浆

取新鲜、无病虫害的谷物原料等比例一同放入烧杯中，加入超过原料高度三分之一的水，常温（25℃）下浸泡一段时间，将泡好原料取出，加入一定比例水，放入料理机中打浆，将打好液体放入锅中煮沸，撇去浮沫，即得浆液，备用[14]。

1.3.2.2 均质

将所得浆液进行均质，压力为0.08 MPa～0.09 MPa，均质1次～2次。

1.3.2.3 糖化

利用糖化酶进行糖化，糖化酶的添加量为1%，55℃下酶解6 h。

1.3.2.4 接种发酵

将糖化好的复合浆料冷却至25℃，用碳酸氢钠溶液调pH值至6.8，加入嗜热乳杆菌、干酪乳杆菌、双歧杆菌发酵菌种，用3株菌种等比例在37℃分别依照不同的接种量、时间进行发酵试验。

1.3.2.5 调配

将发酵好的浆料分别加入不同剂量的蜂蜜、柠檬酸、复合稳定剂（羧甲基纤维素钠＋黄原胶），调整口感和风味，确定最佳糖酸比，选择最佳的产品配方。

1.3.2.6 均质罐装

将调配好的浆液进行均质，压力为0.08 MPa～0.09 MPa，均质1次～2次，之后趁热罐装。

1.3.2.7 杀菌

产品封口后在100℃下杀菌15 min，迅速冷却，即得产品。

1.3.3 单因素试验

1.3.3.1 料水比对感官评分的影响

浸泡后的谷物原料按料水比1 ∶6、1 ∶7、1 ∶8、1 ∶9、1∶10（g/mL）加水制浆，均质糖化后，按接种量4.5%进行发酵，在37℃下发酵14 h后，对最终产品进行感官评定。

1.3.3.2 接种量对感官评分的影响

浸泡后的谷物原料按料水比1∶8（g/mL）加水制浆，均质糖化后，按接种量3.0%、3.5%、4.0%、4.5%、5.0%进行发酵，在37℃下发酵14 h后，对最终产品进行感官评定。

1.3.3.3 发酵时间对感官评分的影响

浸泡后的谷物原料按料水比1∶8（g/mL）加水制浆，均质糖化后，按接种量4.5%进行发酵，在37℃下发酵12、13、14、15、16 h 后，对最终产品进行感官评定。

该词意为讽刺那些什么都还不懂就装社会的人。这句从快手流传出的金句2018迅速洗脑了所有人。“纹身”向来是叛逆、社会人的标志，而萌版佩奇纹身，恰巧起到了一个反差萌的搞笑效果。

1.3.4 正交试验

根据单因素试验结果，选取料水比、接种量、发酵时间3个因素，以感官评分为指标，采用L9（33）正交试验对工艺条件进行优化。因素水平见表1。

表1 正交试验因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

1.3.5 感官评价

选取12名有经验的感官评价人员对饮料的色泽、组织状态、气味、口感、滋味进行感官评分。具体评分细则见表2[15]。

表2 产品感官评分标准Table 2 The standard of sensory score for grain fermented beverages

续表2 产品感官评分标准Continue table 2 The standard of sensory score for grain fermented beverages

1.3.6 指标测定

常规检测所得谷物饮料的可溶性固形物、pH值等理化指标和菌落总数等微生物指标。

1.3.7 数据处理

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 料水比对二麦薏仁发酵饮料感官评分的影响

料水比对二麦薏仁发酵饮料感官评分的影响见图1。

图1 料水比对感官评分的影响Fig.1 Effect of material-water ratio on sensory score

由图1可以看出，随着加水量的增加，感官评分呈现先升高后降低的趋势，在料水比1∶8（g/mL）时，所得谷物饮料产品色泽口感均较好。谷物制浆后会较黏稠，但在糖化发酵后，黏稠度会降低[16]，所以适当降低料水比，对后期的发酵过程也更为有利，因此，选择料水比 1 ∶7、1 ∶8、1∶9（g/mL）进行后续正交试验。

2.1.2 接种量对二麦薏仁发酵饮料感官评分的影响

接种量对二麦薏仁发酵饮料感官评分的影响见图2。

图2 接种量对感官评分的影响Fig.2 Effect of inoculation volume on sensory score

由图2可知，随着接种量的增加，感官评分先升高后下降，当接种量为4.5%时，二麦薏仁发酵饮料感官评分最高。继续加大接种量，饮料外观及口感均变差，因此选择4.0%、4.5%、5.0%接种量进行后续正交试验。

2.1.3 发酵时间对二麦薏仁发酵饮料感官评分的影响

发酵时间对二麦薏仁发酵饮料感官评分的影响见图3。

由图3可知，发酵14 h时，所得谷物饮料感官评分较高，饮料口感色泽较好，随着发酵试验进一步延长，饮料分层现象明显，感官评分下降，因此选择13、14、15 h进行后续正交试验。

2.2 正交试验结果

二麦薏仁发酵饮料工艺优化正交试验结果见表3。

由表3可以看出，影响谷物饮料感官评分的因素大小顺序为A＞C＞B，即料水比＞发酵时间＞接种量，最佳发酵条件为 A2B1C3，即料水比 1 ∶8（g/mL），接种量为4%，发酵时间15 h。将最佳组合A2B1C3与正交试验最高感官评分组合第7组进行比较，做验证试验，所得结果见表4。

图3 发酵时间对感官评分的影响Fig.3 Effect of fermentation time on sensory score

表3 二麦薏仁发酵饮料工艺优化正交试验结果Table 3 Orthogonal test results of optimizing the processing technology of fermented barley，oat and coix seed beverage

表4 验证试验结果Table 4 Verification test results

由表4可知，经验证试验得出A2B1C3感官评分平均值高于A2B1C2，因此确定A2B1C3为最佳试验组合，即料水比 1 ∶8（g/mL），接种量为 4.0%，发酵时间 15 h，在此条件下感官评分为97分。

2.3 指标测定结果

所得谷物饮料色泽呈鲜明淡黄色，组织均匀，无分层现象，可溶性固形物≥6.0%，pH值为4.0，菌落总数≤100 cfu/mL，大肠菌群≤3 MPN/100 mL，致病菌未检出。

3 结论

以大麦、燕麦、薏仁为原料，嗜热乳杆菌、干酪乳杆菌和双歧杆菌为发酵剂，通过单因素试验和正交试验，以感官评分为指标，确定了最佳的发酵工艺条件为料水比 1 ∶8（g/mL），接种量 4%，发酵时间 15 h，感官评分97分，制得的发酵谷物饮料色泽淡黄，组织均匀，各项理化指标均符合规定。