小麦胚芽乳酸发酵饮料的工艺研究

吕小义，彭 辉，尹 佳，付 杰，陈 涛，何东平

（1.武汉轻工大学食品科学与工程学院，湖北武汉430023；2.中国科学院武汉病毒研究所，湖北武汉430071）

小麦胚芽乳酸发酵饮料的工艺研究

吕小义1，彭 辉1，尹 佳1，付 杰1，陈 涛2，何东平1*

（1.武汉轻工大学食品科学与工程学院，湖北武汉430023；2.中国科学院武汉病毒研究所，湖北武汉430071）

为了得到小麦胚芽乳酸发酵饮料制备的最佳工艺，首先通过单因素试验考察接种量、发酵温度、发酵时间、培养基初始pH值等对乳酸饮料风味的影响，然后在最优范围内对这4个主要影响因素采用正交试验设计优化工艺条件。结果表明，最佳条件为接种量8%，温度45℃，发酵时间18 h，初始pH值为6.5，此条件下产品酸度为80～85°T，总糖为5.3 g/100 mL，pH值为4.43，感官评分为88.5分。

小麦胚芽；发酵；正交设计

近年来，利用乳酸菌发酵制备饮料已在食品研究领域引起了广泛关注[1]。乳酸菌在发酵过程中产生大量的乳酸、其他有机酸以及多种氨基酸和酶类等成分，使乳酸制品具有独特的风味[2]。乳酸菌可以抑制肠道腐败菌对人体的伤害，提高免疫力[3]。有研究已经证实[4]，乳酸菌代谢产物对肠壁神经有良好的刺激作用[5]，能促进人体消化酶的分泌和肠道蠕动[6]，从而促进食物的消化吸收，并预防便秘[7]。

小麦胚芽是小麦加工的副产品，不仅含有生命活动所必需的优质蛋白质、脂肪、维生素、矿物质等营养素，而且富含谷胱甘肽、黄酮类物质、麦胚凝集素、甾醇及脂多糖等多种生理活性物质[8-10]。此外。麦胚还富含具一定乳化能力的清蛋白和球蛋白，适宜用来加工复合蛋白饮料[11]。植物蛋白饮料经乳酸菌发酵后，蛋白质充分降解，产品风味更加浓厚，营养价值大大提高[12]。近年来，植物蛋白发酵饮料已成为相关领域的研究热点[13]。本研究以麦胚为主要原料发酵制备新型植物蛋白发酵饮料，优化发酵工艺条件。该饮料集麦胚营养保健功能于一体，口味清新，具有乳酸发酵特有的滋味和香气，是一种理想的保健饮品[14]。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 原料与菌种

麦胚、脱脂牛乳：市售。

菌种：保加利亚乳杆菌（Lactobacillus bulgaricus）和嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus）为实验室保藏。

1.1.2 试剂

蔗糖、单甘酯、羧甲基纤维素钠、黄原胶、柠檬酸等均为食品级：江苏健鹰食品科技有限公司。

1.2 仪器与设备

SPX-150C恒温恒湿箱：上海博讯实业有限公司医疗设备厂；SW-CJ-1F单人双面净化工作台：苏州净化设备有限公司；LDZX-75KB立式蒸汽灭菌器：武汉利天科技仪器有限公司；PHS-25数显pH计：上海雷磁仪器厂；XSP-BM-2CA生物显微镜：上海新光学科学有限公司；SHP60/60均质机：上海科司大均质机电设备有限公司。

1.3实验方法

1.3.1 发酵剂的制备

将脱脂牛乳分装于试管或三角瓶中，105℃高压灭菌15min，冷却至42℃备用。将保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌按体积比1∶1混合，接种于上述培养基中，在42℃经2～3次传代活化，制成生产发酵剂，置于冰箱冷藏备用。

1.3.2 乳酸饮料工艺流程及操作要点

操作要点

（1）粉碎：选择新鲜饱满、无霉烂变质的小麦胚芽，分离除去其中的异物，用搅碎机搅碎。

（2）浸泡、煮制、过滤：将粉碎后的小麦胚芽以1∶5（g∶mL）的料液比放入水中，浸泡3 h、然后把浸泡后的小麦胚芽加适量的水加热煮沸并不停的搅拌，持续2 h，再用纱布过滤除去滤渣得到营养液。

（3）混合、调节pH值：小麦胚芽营养液与牛乳按体积比2∶1混合，将蔗糖倒入75℃左右的水中，溶解后与混合液充分搅拌均匀，再用柠檬酸调节pH值。

（4）均质：将调配好的混合液预热至70℃，用高压均质机均质。

（5）灭菌接种：采用巴氏灭菌，85℃杀菌15～20 min，杀菌后迅速冷却至38℃进行接种，接入生产发酵剂。

（6）发酵：将菌种活化，在一定的温度发酵一定时间。

（7）后熟：把产品自然冷却至15～20℃，然后再置于冰箱1～5℃后熟12 h，利于芳香物质的形成。

（8）调配：将后熟后的产品加入适量的单甘酯、羧甲基纤维素钠、黄原胶，以保持产品的乳化性和稳定性。

1.3.3 分析方法

酸度的测定：采用滴定法，以吉尔涅尔度（°T）表示，总糖含量测定采用菲林试剂法[15]，pH值用pH计测定。

1.3.4 感官评定

根据10人对产品的外观组成、形态、口感、香气等进行综合评分，取平均分（满分90分）。

1.3.5 单因素试验

微生物在发酵培养过程中，培养条件的不同对微生物的生长代谢的影响也不同，因此发酵条件的选择直接关系着产品风味的优劣，本试验考察了接种量（1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%），培养温度（30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃），培养时间（4 h、6 h、8 h、10 h、12 h、14 h、16 h、18 h、20 h、22 h、24 h、26 h、28 h、30 h），培养基初始pH值（5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0）对小麦胚乳酸饮料风味的影响，确定最佳工艺条件。

1.3.6 正交试验

在单因素试验的基础上，为了寻求各因素的综合关系，以接种量（A），培养温度（B），培养时间（C），初始pH值（D）为评价指标，选取最优的3个水平，使用L9（34）进行正交试验设计，根据设计进行试验，重复3次，正交试验因素与水平见表2。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 接种量对小麦胚芽乳酸发酵饮料的影响

乳酸发酵的速度受接种量大小的影响，一定程度的增加接种量可以相应地缩短发酵时间[16]，在45℃，初始pH值为7的条件下以不同的接种量（1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%）培养18 h，接种量对小麦胚芽乳酸发酵饮料感官评分的影响见图1。

由图1可知，随着接种量的加大，产品综合指标呈上升趋势，接种量过小，不利于充分发酵，使酸度过低，口感不佳，而接种量过大，酸味太浓，刺激性太强，不利于饮料风味。所以选择接种量8%为最佳。

2.1.2 发酵温度对小麦胚芽乳酸发酵饮料的影响

发酵温度的高低对乳酸菌的发酵速度有一定的影响[17]，在乳酸菌可发酵的范围内，发酵温度越高，乳酸菌繁殖越快，产酸速度越大；发酵温度越低，乳酸菌发酵缓慢，其他细菌易污染发酵基质，造成发酵失败，菌种在以8%接种量，初始pH值为7，不同温度（30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃）条件下培养18 h，其对小麦胚芽乳酸发酵饮料感官评分的影响如图2所示。

由图2可知，随着发酵温度的升高，乳酸菌的产酸速度增大，产品变得酸甜适宜，口味协调，口感柔和，风味纯正，具有淡淡的麦香。温度在45℃时，乳酸菌的产酸速度快速增，产品酸度迅速上升，凝乳时间变快，产品呈淡黄色，能闻到较浓的乳香和麦香；当温度高于45℃时，产品酸度过大，酸味过重，难以接受并出现明显的分层现象，有上清液析出。根据综合感官分析，确定小麦胚乳酸发酵温度以45℃为佳。

2.1.3 发酵时间对小麦胚芽乳酸发酵饮料的影响

乳酸发酵的程度受发酵时间影响[18]，发酵时间越长，乳酸发酵产酸越多，可发酵性糖分解越多，产品酸度越高；发酵时间越短，乳酸发酵程度越小，产品风味越差。试验设定菌种在45℃，接种量为8%，初始pH值为7的条件下分别培养4 h、6 h、8 h、10 h、12 h、14 h、16 h、18 h、20 h、22 h、24 h、26 h、28 h、30 h。由图3可知，发酵温度一定时，发酵产品的风味及口感随发酵时间的延长而有所改善；发酵18h时，产品风味及口感比较理想；超过18 h后，产品的酸味过重，口味不协调，比较难以接受，所以，以18 h为最佳发酵时间。

2.1.4 初始pH值对小麦胚芽乳酸发酵饮料的影响

原料液的初始pH值会影响菌体的生长繁殖速度，从而影响产酸速度。当初始pH值分别为5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0时，其对小麦胚芽乳酸发酵饮料感官评分的影响见图4。

由图4可知，原料液初始pH值增高，乳酸含量随之增高、产品风味酸甜适中，当pH值＞7.0时，产品开始变的酸涩，口感不佳。由此，选择pH值为7.0为发酵基质的初始值。

2.2 正交试验结果与分析

由表3可知，在小麦胚乳酸饮料发酵过程中，影响产品风味的因素主次顺序为培养温度＞培养时间＞初始pH值＞接种量，最优方案为培养温度45℃，培养时间18 h，初始pH值6.5，接种量8%。在此条件下所得产品为淡黄色，色泽纯正，酸甜适中，无分层现象，有麦香和乳香味，产品酸度为80～85°T，总糖为5.3 g/100 mL，pH值为4.43，感官评分为88.5分。

3 结论

小麦胚乳酸饮料发酵的最佳发酵条件为培养温度45℃，培养时间18 h，初始pH值6.5，接种量8%。通过该工艺发酵生产出的植物乳酸饮料澄清透明、无沉淀、色泽淡黄、酸甜适中，质地均匀，具有小麦特有的麦香，产品酸度为80～85，总糖为5.3 g/100 mL，pH值为4.43，感官评分为88.5分。

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Technology of wheat germ beverage fermented by lactic acid bacteria

LÜ Xiaoyi1,PENG Hui1,YIN Jia1,FU Jie1,CHEN Tao2,HE Dongping1*
(1.College of Food Science and Engineering,Wuhan Polytechnic University,Wuhan 430023,China; 2.Wuhan Institute of Virology,Chinese Academy of Sciences,Wuhan 430071,China)

In order to obtain the optimum technology of wheat germ beverage fermented by lactic acid bacteria,the effect of inoculum,fermentation temperature and time,initial pH on the lactic acid beverage flavor were studied through single factor experiment.The optimal conditions were obtained by orthogonal design in the optimum range of these four main factors.The results showed that the optimal conditions were inoculum 8%, fermentation temperature 45℃,time 18 h,and initial pH 6.5.Under this condition,the product acidity was 80-85°T,total sugar was 5.3 g/100 ml,pH was 4.43,and sensory score was 88.5.

wheat germ;fermentation;orthogonal design

TS275.4

A

0254-5071（2015）06-0157-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2015.06.035

2015-05-18

国家粮食局粮食公益性行业科研专项（201313012-03）

吕小义（1991-），男，硕士研究生，研究方向为微生物油脂。

*通讯作者：何东平（1957-），男，教授，博士，研究方向为粮食、油脂及植物蛋白。