米糠营养纤维凝固型乳酸发酵饮料制备工艺研究

邓 辉，仇文玉，韦传宝，3

(1.皖西学院 生物与制药工程学院，安徽 六安 237012；2.中国科学院 云计算中心公共安全研究院，广东 东莞 523808；3.六安市蛋白质药物研究中心，安徽 六安 2370123)



米糠营养纤维凝固型乳酸发酵饮料制备工艺研究

邓 辉1，2，3，仇文玉1，韦传宝1，3

(1.皖西学院 生物与制药工程学院，安徽 六安 237012；2.中国科学院 云计算中心公共安全研究院，广东 东莞 523808；3.六安市蛋白质药物研究中心，安徽 六安 2370123)

为制备米糠营养纤维凝固型乳酸发酵饮料，实验先利用纤维素酶制备米糠酶解液，再以米糠酶解液、脱脂奶粉、蔗糖及其他配料作为基质，通过乳酸菌发酵制备成富含米糠膳食纤维的功能性乳酸发酵饮料。实验对米糠乳酸发酵饮料的制备工艺条件进行了单因素实验和正交实验优化，通过感官和酸度的评价和测定，确定了成品饮料的最佳制备条件：脱脂奶粉10 g，蔗糖20 g，1∶1混合的嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌菌液10 ml，米糠酶解液15 ml，40 ℃的恒温静止发酵10～12个小时，在此情况下得到的凝固型米糠纤维乳酸发酵饮料的感官风味最佳。

米糠；营养纤维；凝固型发酵饮料；制备工艺

米糠是稻谷脱壳后碾米时从糙米表面碾除的糙米表面外壳，是稻谷加工中产生的副产品[1]。经测定，米糠中含有丰富且优质的蛋白质、维生素和脂肪等人体必需的营养成分，并且其中富含64%的稻米营养素和90%以上的人体必需元素，营养价值极其之高[2-4]。近年来，人们开始逐渐注重个人健康问题，米糠也受到越来越多的重视。在国内，产品化的高附加值米糠制品还很少见，而国外很多国家则很注重米糠高纤维功能性食品的开发[5]。米糠营养纤维也称为米糠浓缩纤维，主要含有米糠中的膳食纤维，并富含米糠多糖、丁-谷维、肌醇等成分，具有清理肠胃、降低血脂、减肥通便等功效，可作为纤维食品及各类食品的功能性添加剂[6]。近年来，处于亚健康的人群日渐增多，人们逐渐倾向于选择更加营养健康的食品、饮品等，正是这种需求使碳酸饮料的市场份额不断下降，从而让茶饮料、果汁饮料和功能饮料等新型饮料越来越受到人们的重视和青睐，而这其中的米糠饮料因其富含丰富的营养价值而逐渐打入市场，并将占有市场[7,8]。

本实验中，先用纤维素酶水解粗米糠纤维，离心得米糠水解液，再向其中添加脱脂奶粉、蔗糖等其他配料作为基质，高压灭菌后利用乳酸菌发酵技术，制成凝固型酸奶。结合单因素实验和正交实验，研制出富含米糠膳食纤维、且口感适宜的功能性饮料。

1 材料与方法

1.1 实验仪器

电子分析天平、pH计、恒温培养箱、恒温水浴锅、高压蒸汽灭菌锅、超净工作台、碱式滴定管、锥形瓶等

1.2 材料和试剂

1.2.1 实验材料

市售米糠渣、纤维素酶(食品级，30 000 u/g ，山东圣协生物科技有限公司)、伊利脱脂奶粉、蔗糖、嗜热链球菌(分离于伊利酸奶)、保加利亚杆菌(分离于伊利酸奶)。

1.2.2 实验试剂

0.5%酚酞指示剂、0.1 mol/L的NaOH溶液。

1.3 工艺流程

新鲜米糠→粉碎→酶解→离心得酶解液→添加脱脂奶粉、蔗糖等基质→高压蒸汽灭菌→冷却接种→发酵→冷藏[9]

1.4 操作要点

1.4.1 米糠的预处理

将新鲜的粗米糠充分与水洗净后，烘干，粉碎，得颗粒较小的米糠粉[10]。

1.4.2 纤维素酶酶解

将预处理后的米糠粉末与水以1∶5的比例混合，搅拌均匀后，向其中添加0.8%的纤维素酶，继续搅拌均匀。后用柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液调节溶液pH值为4.5，置于55 ℃恒温水浴锅中震荡，酶解1.2～1.5小时。目的是将其中部分不溶性的纤维素降解为可溶性的片段[11]。

1.4.3 离心

将酶解后的米糠酶解液置于离心机中，以3 000 r/min的转速离心15 min后，弃掉沉淀物，取上清液备用。

1.4.4 调配

制得的米糠酶解液中按比例加入一定质量的脱脂奶粉、蔗糖、稳定剂，封口，均匀混合。

1.4.5 灭菌

封口后，将米糠纤维乳混合液置于水浴锅中，95 ℃，20 min灭菌，杀死有害微生物，并使得其中的各种成分混匀充分[12]。

1.4.6 接种

待灭菌后的混合液室温下自然冷却至40～50 ℃左右时，在无菌操作台上接种保加利亚杆菌和嗜热链球菌混合菌种(接种量1∶1)。

1.4.7 发酵，后熟

接种后，置于40 ℃的恒温培养箱中，恒温静止发酵10～12个小时，之后取出，自然冷却置15～20 ℃，然后放入冰箱中冷藏保存。

1.5 酸度的测定

酸度，即酸价(0T)，指滴定100 ml酸奶样品，所消耗的0.1 mol/L的NaOH溶液的毫升数。

用移液管吸取10 ml酸奶于烧杯中，用20 ml的蒸馏水稀释，摇匀后，向其中加入0.5%的酚酞指示剂。再用0.1 mol/L的NaOH溶液滴定，待烧杯中的样液呈微红色，且30 s不退色，所消耗的NaOH的体积[13]。

1.6 乳酸发酵饮料感官评价评价指标

色泽：呈现淡黄色，且色泽均一

组织状态：质地均匀，表面细腻光滑，且无乳清析出

气味：有发酵酸奶的奶香味，同时也具有米糠的清香味

口感：酸甜适中，无异味[13]

米糠发酵米糠发酵饮料成品感官评分标准如表1所示。

1.7 单因素实验

1.7.1 脱脂奶粉加入量的确定

用量筒量取20 ml酶解后的米糠酶解液于250 ml锥形瓶中，分别加入等量的16 g蔗糖，0.3 g海藻酸钠，分别添加4 g、6 g、8 g、10 g、12 g脱脂奶粉，再量取150 ml蒸馏水，充分混匀后，封口，置于水浴中灭菌，95 ℃、20 min，气压温度降下后，取出，待自然冷却，在超净工作台上分别接种10 ml混合菌种，置于40 ℃恒温培养箱中静止发酵10～12小时后，进行感官风味的观察和评价，并根据实验结果，确定最佳脱脂奶粉的添加量。

表1 米糠发酵饮料成品感官评分标准

* 注：选择10位(男女各5名)20～40岁，食品专业的老师和同学评价打分，去除2个最高分，2个最低分，取剩余得分的平均值。

1.7.2 蔗糖加入量的确定

用量筒量取20 ml酶解后的米糠酶解液于250 ml锥形瓶中，加入等量的10 g脱脂奶粉，0.3 g海藻酸钠，分别添加8 g、12 g、16 g、20 g、24 g蔗糖，再量取150 ml蒸馏水，充分混匀后，封口，置于高压蒸汽灭菌锅中灭菌，95 ℃、20 min，气压温度降下后，取出，待自然冷却，在超净工作台上分别接种10 ml混合菌种，置于40 ℃恒温培养箱中静止发酵10～12小时后，进行感官风味的观察和评价，并根据实验结果，确定最佳蔗糖的添加量。

1.7.3 菌种接入量的确定

用量筒量取20 ml酶解后的米糠酶解液于250 ml锥形瓶中，加入等量的10 g脱脂奶粉，0.3 g海藻酸钠，16 g蔗糖，再量取150 ml蒸馏水，混合均匀后，置于高压蒸汽灭菌锅中灭菌，95 ℃、20 min，气压温度降下后，取出，待自然冷却，在超净工作台上分别接种5 ml、10 ml、15 ml、20 ml、25 ml的1∶1混合的菌种后，置于40 ℃恒温培养箱中静止发酵10～12小时后，进行感官风味的观察和评价，并根据实验结果，确定最佳菌种接入量。

1.7.4 米糠酶解液添加量的确定

用量筒量取5 ml、10 ml、15 ml、20 ml、25 ml酶解后的米糠酶解液于250 ml锥形瓶中，加入等量的10 g脱脂奶粉，0.3 g海藻酸钠，16 g蔗糖，再量取150 ml蒸馏水，混合均匀后，封口，置于高压蒸汽灭菌锅中灭菌，95 ℃、20 min，气压温度降下后，取出，待自然冷却，在超净工作台上分别接种10 ml混合菌种，置于40 ℃恒温培养箱中静止发酵10～12小时后，进行感官、口味的观察和评价，并根据实验结果，确定米糠酶解液的最佳添加量。

2 结果与分析

2.1 脱脂奶粉添加量对米糠纤维发酵酸奶感官和口味的影响

脱脂奶粉添加量对米糠纤维发酵酸奶感官和口味的影响结果见表2。

表2 脱脂奶粉添加量对米糠发酵酸奶酸度和感官的影响

由表2可得，成品的凝固状态随着脱脂奶粉添加量的增加而越来越好。当脱脂奶粉的添加量较少时，成品饮料产生的奶香味较淡，酸度也较小；当脱脂奶粉添加量过多时，产生的奶香味浓郁，酸度也较大，同时具有米糠的清香味。综合成品状态和风味等，当脱脂奶粉添加量为10 g时，成品饮料的感官和口味最佳。

2.2 蔗糖添加量对米糠纤维发酵饮料感官和口味的影响

蔗糖添加量对米糠纤维发酵饮料感官和口味的影响结果见表3。

由表3分析知，蔗糖添加量对产品酸度虽有一定影响，但都符合食品安全国家标准-发酵乳(GB 19302-2010)的标准(≥70.00T)，未对实际的口感产生较大影响，主要对成品的组织状态有较大的影响。当蔗糖添加量过多或过少时，成品产生的乳清都偏多。当蔗糖添加量为16 g时，成品的组织状态最好。综合成品口味及组织状态，最佳的蔗糖添加量为16 g。

表3 蔗糖添加量对米糠发酵饮料酸度和感官的影响

2.3 菌种接入量对米糠纤维发酵饮料感官和口味的影响

菌种接入量对米糠纤维发酵饮料感官和口味的影响结果见表4。

实验发现，发酵饮料的酸度随菌种接入量的增加，虽然发酵10～12小时后产品最终的滴定酸度(总酸度)差异较小(见表4 酸度栏)，但实际口感酸度(有效酸度)差异较大(见表4 感官评定栏)。当菌种接入量过小时，成品口感酸度过小；而当菌种接入量过大时，口感酸味较浓。接种量适中时，成品口味酸甜适中。综合成品口味及组织状态，当菌种接入量为15 ml时，产品感官最佳。

2.4 米糠酶解液添加量对米糠纤维发酵饮料感官和口味的影响

米糠酶解液添加量对米糠纤维发酵饮料感官和口味的影响结果见表5。

由表5分析可知，当米糠酶解液添加量越来越多时，成品酸奶中米糠的香味也越来越浓郁，米糠酶解液添加过少时，饮料酸味过重，米糠香味过淡；米糠酶解液添加过多时，米糠香味过重，酸味不及米糠味，故而综合评测，当米糠酶解液添加量为20 ml时，饮料的口感和味道最佳。

表4 菌种接入量对米糠发酵饮料酸度和感官的影响

表5 米糠酶解液添加量对米糠发酵饮料酸度和感官的影响

2.5 正交实验得出米糠纤维饮料的最佳组合

根据以上各组单因素实验结果，选出各组最佳条件，在最佳单因素基础上，确定正交实验各因素水平(表6)，正交实验结果见表7。

表6 正交实验因素和水平

表7 L9(34)正交实验结果

表7 L9(34)正交实验结果(续1)

表7 L9(34)正交实验结果(续2)

由表7可得，以感官得分作为评价标准，影响米糠纤维饮料风味因素的主次关系是：C>B>A>D，菌种接入量>蔗糖添加量>脱脂奶粉添加量>米糠酶解液添加量。根据极差分析得到的最佳组合为A2B3C1D1，即米糠营养纤维饮料的最佳风味发酵条件是：当接入脱脂奶粉10 g，蔗糖20 g，菌种10 ml，米糠酶解液15 ml时，成品口味及状态最佳。

3 结论

由实验结果可得出，在米糠营养纤维饮料制备过程中，米糠酶解液的添加量、蔗糖添加量、脱脂奶粉添加量以及菌种接入量，对成品的口感及感官均有影响。并通过正交实验的极差分析确定了成品风味的最佳添加条件：脱脂奶粉10 g，蔗糖20 g，菌种10 ml，米糠酶解液15 ml。此种情况下得到的米糠纤维饮料的口感酸甜适宜，米糠味浓郁，凝固状态良好。

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Preparation Process of Rice Bran Nutritive Fiber Set-style Fermented Beverage

DENG Hui1,2,3, QIU Wenyu1, WEI Chuanbao1,3

(1.CollegeofBiologyandPharmaceuticalEngineering,WestAnhuiUniversity,Lu’an237012,China； 2.InstituteofPublicSafety,CloudComputingCenterChineseAcademyofSciences,Dongguan523808,China； 3.Lu’anResearchCenterofProteinSeparationandPurification,Lu’an237012,China)

To prepare rice bran nutritional fiber set-style fermented beverage, experiments using cellulose to produce rice bran enzymolysis liquid, then the rice bran enzymolysis liquid, skimmed milk powder, sugar and other ingredients were used as matrix to prepare functional beverage riching in rice bran dietary fiber by lactic acid bacteria fermentation. Experimental conditions for the preparation of rice bran lactic acid fermented drink was optimized by the single factor experiments and orthogonal experiments, through the senses evaluation and determination of acidity, the optimum preparation conditions were determined: skimmed milk powder 10 g, sugar 20 g,StreptococcusthermophilusandLactobacillusbulgaricus10 ml, rice bran enzymolysis liquid 15 ml, static fermentation of 10 to 12 hours at 40 ℃ constant temperature, in this condition the set-style rice bran fiber fermented drink have the best sensory flavor.

rice bran; nutritional fiber; set-style fermented beverage; preparation process

2016-06-23

国家自然科学基金面上项目(81573536)；皖西学院校级自然科学基金(WXZR201616)。

邓辉(1977-)，男，安徽阜阳人，博士，讲师，研究方向：发酵工程；韦传宝(1961-)，男，安徽六安人，博士，教授，研究方向：蛋白质工程。

TS275.5

A

1009-9735(2016)05-0008-05