五谷米奶发酵工艺的研究

袁 辉白云凤薛胜霞黄文岳毛建卫

(浙江科技学院浙江省农产品化学与生物加工技术重点实验室1,杭州 310023)

(温州医学院药学院2,温州 320035)

(杭州余杭区第三人民医院3,杭州 311115)

五谷米奶发酵工艺的研究

袁 辉1,2白云凤2薛胜霞3黄文岳1毛建卫1

(浙江科技学院浙江省农产品化学与生物加工技术重点实验室1,杭州 310023)

(温州医学院药学院2,温州 320035)

(杭州余杭区第三人民医院3,杭州 311115)

对五谷米奶的制备工艺进行了研究。对发芽糙米、薏米、燕麦、黑米、小麦胚芽添加量进行单因素试验,在此基础上进行正交试验,通过理化及感官评定确定最佳五谷粉液配比为薏米 33 g/L,小麦胚芽132 g/L,黑米 3 g/L,发芽糙米 132 g/L,燕麦 66 g/L;经过液化糖化的对五谷粉液和牛奶比例最佳配比 7∶3、接种量0.7～0.8 g/L,42℃发酵 4～5 h,4℃后熟 12 h。最终产品技术指标:可溶性固形物 8.68°Bx;还原糖10.75 g/L;酸度 33.08°T;γ-氨基丁酸 (GABA)35.8 mg/100 g;蛋白质 3.50 g/100 mL;脂肪 2.03 g/100 mL。工艺简便可行,所得米奶发酵制品,酸甜适口,质地细腻。

薏米 小麦胚芽 黑米 发芽糙米 燕麦 发酵 酸奶

发酵饮料一直都是国内外饮料行业重点研究及开发的领域,该类饮料具有营养丰富,口感独特,市场接受度高等特点[1]。谷物乳酸发酵饮料是一种新型的营养保健饮料,具有特殊风味和丰富的营养价值[2]。现阶段大多数米奶及谷类食品的蛋白质、钙等含量都不及牛奶,无法满足对营养有要求的消费者。因此,如何提高它的营养价值,改变其中的营养成分,以及使其口感上更能被广大消费者接受成为了米奶在加工过程中的一个重点。发芽糙米、薏米、黑米、燕麦和小麦胚芽的营养价值已被大众所周知,燕麦具有高蛋白低碳水化合物的特点,同时富含可溶性纤维和不溶性纤维,能加速人体内胆固醇的排出;小麦胚芽[3]包含着丰富均衡的且对生长发育又是必需的营养素,蛋白质含量高于鸡蛋;薏米有利于消肿、健脾去湿等功效;黑米含有大量的无机盐,发芽糙米[4]富含氨基丁酸 (γ-GABA),二者所含营养价值均远远高于大米。国内外对它们的深加工以及相关食品的研究也日渐活跃。在我们前期发芽糙米米奶研究的基础上[5],从营养互补的原理、原料上采用了一定比例的“五谷”,用传统与现代生物技术相结合的工艺,研究和开发出既具备酸奶独有的风味和活性成分又兼有五谷所含功能因子的米奶饮料。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

发芽糙米、薏米、黑米、燕麦、小麦胚芽:市购;α -淀粉酶、糖化酶:上海楷洋生物技术有限公司;GA2 BA标准品:上海伯奥生物科技公司;直投式酸奶发酵剂:北京弗蒙特生物技术有限公司;其他试剂均为分析纯。

ATAGO数显手持式折光仪 PAL-1:ATAGO有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 五谷米奶的制作工艺流程

五谷→粉碎→筛选净化→复配五谷→糊化→液化→糖化→过滤→灭菌→发酵→后熟→均质→装瓶→成品

五谷前处理:粉碎机中粉碎,过 100目筛,得到均匀细腻的谷物粉末。糊化:糊化前加 5倍水浸泡30 min,使米粉颗粒充分吸水,加热过程不断搅拌,糊化 30 min。液化参考文献[6]进行。糖化:液化好的米浆冷却至 55℃左右,调节 pH至 6,加入事先在40℃,活化 1 h的糖化酶,每克原料加入 100 U,糖解30 min,80℃灭酶,过滤得发芽糙米糖化汁。灭菌:分装糖化汁和添加蔗糖,121℃高压灭菌 15 min。

1.2.2 五谷单因素复配试验 (g/L)

在其他四种谷类质量不变的情况下,其中一种谷类加入不同量进行对比,通过客观的对样品进行外观、香味、滋味的打分来得出最佳水平。

薏米单因素试验:薏米添加量分别为 33、66、99、132、165,小麦胚芽 165、发芽糙米 165、燕麦 165、黑米6。

小麦胚芽单因素试验:小麦胚芽添加量分别为33、66、99、132、165,薏米 165、发芽糙米 165、燕麦165、黑米 6。

发芽糙米单因素试验:发芽糙米添加量分别为33、66、99、132、165,小麦胚芽 165、薏米 165、燕麦165、黑米 6。

燕麦单因素试验:燕麦添加量分别为 33、66、99、132、165,小麦胚芽 165、发芽糙米 165、薏米 165、黑米6。

黑米单因素试验:黑米添加量分别为 3、6、9、12、15,薏米 165,小麦胚芽 165、发芽糙米 165、燕麦 165。

1.2.3 五谷复配正交试验方案

在上述单因素试验的基础上设计正交试验,五谷作为正交试验的 5个因素,选用 L8(25)正交表安排试验,因素水平见表 1,以感官评定为指标,以此来评定最佳五谷复配方案。

表 1 五谷复配正交实验因素水平/g/L

1.2.4 五谷乳液与奶粉比例对发酵的影响

研究在米奶发酵工艺中五谷乳液与奶粉的不同比例对米奶品质的影响。五谷米粉乳液与奶粉比例为 9∶1、8∶2、7∶3、6∶4、5∶5五个水平,接种量 0.6 g/L,蔗糖 10 g/L,于 42℃下发酵 6 h,冷却,4℃后熟12 h。根据酸度和感官评价判断合适的五谷乳液与无抗奶的配比。

1.2.5 接种量对发酵的影响

研究在米奶发酵工艺中接种量的不同对米奶品质的影响。接种量分别为 0.5、0.6、0.7、0.8、0.9 g/L五个水平,五谷乳液与奶粉比为 3∶7,42℃发酵 6 h,冷却,4℃后熟 12 h以上。根据酸度和感官评价判断合适的接种量。

1.2.6 发酵及后熟时间的确定

五谷米粉糖化汁与奶粉比为 7∶3,蔗糖 10 g/L,接种量 0.6 g/L作为发酵及后熟过程中 pH及酸度变化的检测对象。

1.2.7 指标的测定方法

还原糖含量测定参照文献 [7];GABA含量测定:于波长 645 nm测定其吸光度[8];蛋白质含量测定: G B/T 5009.5—2003;脂肪含量测定:GB/T 5512—2008;酸度测定:参照 GB/T 22427.9—2008;乳酸菌含量测定:参照 GB/T 4789.35—2003。

1.2.8 米奶感官评价

参照文献[5]进行。

2 结果与分析

2.1 五谷单因素复配试验及结果

五谷米粉添加量品质评分结果见图 1。加入适当的薏米,除可促进乳酸菌生长繁殖外,还可以掩盖制品的异味和增加香气的作用,但加入过多香味过重,引人不悦。发芽糙米的蛋白质含量虽然不多,但是蛋白质质量较好,主要是精蛋白,氨基酸的组成比较完全,人体容易消化吸收,但赖氨酸含量较少。小麦胚芽具有清新的植物香味,增加食欲,补充发芽糙米赖氨酸的不足;加入过多则成品甜香味过于浓烈,掩盖了其他成分的特质。燕麦含有高黏稠度的可溶性纤维,对成品的稳定性有一定作用,但加入过多,糖化汁过于黏稠,口感不佳,且饱腹感强烈。黑米因其所含的黑色素含量过多,容易造成成品颜色过深,影响外观品质,所以不宜添加过多。选取在五谷单因素试验中每个因素评分较好水平作为五谷复配正交试验的水平。

图1 五谷米粉添加量单因素试验

2.2 正交获得五谷最佳复配方案

“五谷”中无论哪一种米粉添加过多或过少,对成品的稳定性和口感均有影响;某种成分添加过多,就会掩盖其他成分的风味,反之则风味不突出。五谷复配正交实验结果见表 2,极差 RD>RB>RC>RA=RE,确定五谷最佳复配方案为 A1B2C1D1E2,即薏米 33 g/L,小麦胚芽 132 g/L,黑米 3 g/L,发芽糙米132 g/L,燕麦 66 g/L。在此条件下生产的成品口感良好,质地细腻,味道纯正。

表2 五谷复配正交试验结果及极差分析

2.3 五谷乳液与奶粉添加量不同比例的研究

五谷米粉经液化糖化,把溶解状态的淀粉、糊精转化为可发酵性物质,降低醪液的黏度,有利于发酵和酵液的输送。制得的五谷乳液由于失去了淀粉糊化所具有的保持能力,因此在前述试验的基础上适当增加奶粉的添加量,以缓解沉降或稀释,同时奶粉能提供较好的营养价值和产品口感,五谷乳液与奶粉含量的变化有一个最佳感官点,当比例为 7∶3时米奶感官品质最佳(见表 3)。乳酸菌活菌数计数结果显示随着牛奶添加量增大,活菌数有一个增加的过程,表明牛奶含量越高越适合乳酸菌的生长,这与发芽糙米米奶发酵试验结果相一致。

表3 五谷乳液与奶粉不同比例试验结果

2.4 接种量对米奶质量的影响

接种量对五谷乳液的乳酸发酵有一定的影响。接种量过少,则不易形成生长优势,发酵时间延长,易染杂菌;接种量过多,产酸过快,易造成凝乳中蛋白质内脱水收缩现象,使乳清析出较多,同时也会增加生产成本。接种量单因素试验结果见表 4,通过感官评定可以看出当接种量在 0.7～0.8 g/L之间时,五谷米奶感官品质最佳。

表4 接种量单因素试验结果

2.5 发酵及后熟时间的确定

由图 2可知,在五谷米奶发酵过程中,开始的2 h内由于菌体生长等因素存在,pH及酸度的变化程度较为缓和,在其后的 2～4 h是发酵的主要阶段,在这一阶段乳酸大量产生造成 pH的迅速下降及酸度的大幅度提高。发酵 4～5 h后,由于乳酸的大量积累, pH已经达到凝乳要求,此时认为米奶的主体发酵结束,因此选择发酵时间为 4～5 h较为合理。在主体发酵结束,在 4℃环境下进行后熟时 pH及酸度有一定程度的变化,但基本趋于稳定,后熟 12 h为宜。

图2 发酵及后熟过程中pH以及酸度的变化

2.6 五谷米奶成分

五谷米奶理化指标见表 5。

表5 五谷米奶理化指标

3 讨论与结论

3.1 通过对五谷发酵米奶试验的研究,确定原料由糖化汁和牛奶两者构成,不再另外添加水。五谷最佳复配方案为薏米 33 g/L,小麦胚芽 132 g/L,黑米3 g/L,发芽糙米 132 g/L,燕麦 66 g/L。五谷米粉糖化汁和奶粉的最佳比例为 7∶3,接种量为 0.7～0.8 g/L, 42℃发酵4～5 h,4℃后熟 12 h,在此条件下,生产的成品有鲜奶的味道,质地细腻,口感好,味道纯正,口味润滑。

3.2 直投式酸奶发酵剂的主要菌种为嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌,五谷米奶接种后,最好在 1.5 h内装瓶完毕。装瓶后送入发酵室,避免振动。发酵到接近终点酸度前应立即降温,以停止发酵。因凝乳不易很快降温,若达到规定酸度以后再降温,就会使酸乳在缓慢降温期间,酸度继续升高,以至 pH值过低,从而影响风味和口感。所以要及时把握好终止发酵的时间。

3.3 与普通的米奶相比五谷米奶集诸多优点于一身:五谷中含有的γ-氨基丁酸[9]、六磷酸肌醇、膳食纤维、谷胱甘肽对人体保健,降脂,抗衰老,抗癌具有很大作用,使它是一种饮料的同时更作为一种保健品,必然在这个健康饮食的时代受到重视。目前市场上出现的谷物饮料以物理加工而成为主,这一类产品往往由于没有涉及深层次的加工而不能凸显出谷物饮料的营养价值,且由于物理加工形式简单,造成了这类产品的品种单一。发酵五谷米奶在改变原料结构的同时运用生物方法对产品的营养结构以及营养组成进行了深层次的影响,并且由于发酵菌种益生菌本身所具有的保健功能,使得产品的营养价值大大提升。

[1]许本发,李宏建,紫金贞,等.酸奶和乳酸菌饮料加工[M].北京:中国轻工业出版社,1993

[2]Mitsuoka Tomotar,i Makita Shinzo,AsanoHiromich i.The characteristics of lactic acid bacteria isolated from Masai fer2 mentedmilk in Kenya[J].Bioscience andmicroflora,2002,21 (3):171-178

[3]黄迪芳,陈正行.发芽糙米[J].粮食与油脂,2004,(4):17 -18

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[5]袁辉,白云凤,毛建卫,等.发芽糙米制备发酵型酸米奶的研究[J].中国粮油学报,2009,24(7):14-17

[6]汪正洁.米乳饮料生产工艺研究 [D].武汉:华中农业大学,2006:9-10

[7]康彬彬.发芽糙米的制备及其乳酸发酵工艺研究[D].福建:福建农林大学,2003

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[9]KazamiD,Ogura N,Fukushi T,et al.Atihypertensive effect of Japanese taste seasoning r-aminobutyric acid on mildly hy2 pertensive and high-normal blood pressure subject and nor2 mal subjects[J].Nippon shokuhin Kagaku Kashi,2002,49 (6):409-415.

Fer mentation Process of Five-GrainMilk

Yuan Hui1,2Bai Yunfeng2Xue Shengxia3HuangWenyue1Mao Jianwei1

(ZhejiangUniversity of Science and Technology,KeyLaboratory ofAgricultural Products Chemical and Biological Processing Technology of Zhenjiang Province1,Hangzhou 3100232)
(WenzhouMedical College Pharmaceutical School2,Wenzhou 325035)
(Third People˜s Hospital of Hangzhou YuhangDistrict3,Hangzhou 311115)

The fermentation process of five-grain milk was studied.The addition doses of germinated brown rice,adlay seeds,oats,black rice,and wheat germ were researched by single-factor tests and an orthogonal experi2 ment,and the product physicochemical property and sensory quality were evaluated.Results:The optimum ratio of grain liquid mixture/milk is 7∶3,the inoculum size is 0.7～0.8 g/L,the fer mentation are conducted at 42℃for 4～5 h and maturating at 4℃for 12 h.The product technical indexes are soluble solid 8.68°Bx,total reductive sugar 10.75 g/L,acidity 33.08°T,γ-amino butyric acid 35.8 mg/100 g,protein 3.50 g/100 mL,and fat 2.03 g/100 mL.The process is simple and the fer mented yogurt has a good flavor and moderate s weet and sour.

adlay seed,wheat ger m,black rice,germinated brown rice,cat,fer mentation,yogurt

TS275.4 文献标识码:A 文章编号:1003-0174(2010)09-0102-05

浙江省自然科学基金 (Y307415),浙江科技学院人才启动基金(0101103501)

2009-09-01

袁辉,男,1972年出生,副教授,农产品精深加工