薏米糖浆在风味发酵乳中的应用

岳 春,姚 虹,李书霞,潘 勇

(1.南阳理工学院 生物与化学工程学院，河南 南阳 473004；

2.郑州工程技术学院 化工食品学院，郑州450044)

薏米发酵乳以薏米为发酵的主要原料，具有奇特的薏米饮料的芬芳气息。研究表明，用米糠加玉米浆作为发酵菌的氮素营养，适合发酵菌的成长；发酵的时间以22～25h为宜，发酵温度约为40℃，可制成酸甜可口，具有浓郁的薏米芳香气息的乳酸饮料，且有保健作用，受到广大消费者的青睐。[1-2]饮料在消费市场中占有较高的比例，而薏米饮料的加工比较容易，所以若能很好地利用薏米的营养和医用价值，将是饮料研究中的另一个研究方向。[3-4]开发一种极具营养价值和保健功能的药食两用的天然产品，将成为一个新的经济增长点，值得深入研究和开拓。[5-7]

1 材料与方法

1.1 原料与试剂

薏米、原料乳、中温型α-淀粉酶(酶活力2000U/mL)、糖化酶(酶活力10万U/mL)、 麸皮、乳酸菌、葡萄糖、氢氧化钠等，均为市售。

1.2 仪器与设备

电热恒温培养箱 、高速万能粉碎机、烤箱、恒温水浴锅、手持糖量仪等。

1.3 工艺流程及操作要点

1.3.1 薏米糖浆的工艺流程及操作要点[8-10]

浸泡：取薏米适量，挑拣，清洗后在清水中浸泡8h，备用。

烘烤：薏米沥干后，平铺在托盘上，放在烤箱中烘烤至呈金黄色。

打粉：将烘烤后的薏米用高速粉碎机粉碎到90目筛。

液化：加入α-淀粉酶，在70℃水浴中液化2.5h，碘液检验不变色，证明液化完全。然后把水浴锅的温度上升到100℃，灭酶。

糖化：把温度降到65℃，调pH到5.0左右，加5.0% 的糖化酶和 50% 的麸皮(麸皮中β-淀粉酶的酶活力为3700U/g，相当于50万U/mL β-淀粉酶0.3%的用量)，恒温糖化60min,然后煮沸灭酶12min。

浓缩：将制备好的糖化液蒸发浓缩到总糖含量为70%的糖浆。

1.3.2 薏米发酵乳的工艺流程及操作要点[11-12]

杀菌：将原料乳和烧杯、锥形瓶放入沸水中进行杀菌。煮沸杀菌后，将原料乳和烧杯、锥形瓶等冷却至40℃。

乳酸菌活化：将乳酸菌放在烧杯中，置于40℃水浴锅中活化，当烧杯表面有泡沫或者气泡时，表示活化完成。

调配原料乳：将杀菌后的原料乳倒入烧杯和锥形瓶中，再将活化后的乳酸菌按8%的量加入到原料乳中，摇匀。

薏米糖浆的添加：先将凝固的薏米糖浆加热融化，按薏米糖浆与原料乳15的比例添加薏米糖浆，摇匀。

发酵：将放有原料乳的烧杯放入45℃恒温培养箱中，培养4h。

冷却：将培养好的发酵乳放在冰箱中冷却2天，则香气更加浓郁，风味更加突出。

2 结果与分析

2.1 液化条件的确定

2.1.1 淀粉酶用量的确定

由表1可知，当α-淀粉酶的接种量为6%时，可溶性固形物的含量最高。用碘液检验，溶液不变色，说明液化完成。故淀粉酶的用量为6%左右时，液化的效果较好。

2.1.2 液化温度的确定

由表2可知，当液化温度为70℃时，固形物的含量最高，故液化温度为70℃左右时，液化的效果较好。

2.1.3 液化时间的确定

由表3可知，淀粉液化的时间为2.5h时，糖液中的固形物含量最高，故液化的时间大约为2.5h。

2.1.4 液化条件的正交试验

根据料水比、α-淀粉酶用量、液化时间、液化温度4个因素，设计L9(34)正交试验，见表4和表5，以固形物含量为指标得出液化的最优条件。

由表5可知，液化条件的最优组合为B2A2D3C3，主次顺序为B2>A2>D3>C3，即α-淀粉酶的用量>料水比>时间>温度。最佳组合A2B2C3D3并未出现在试验组中，故进行了验证实验，得出该条件下水解液的可溶性固形物含量为27.62%，低于试验组中液化可溶性固形物含量最高的组合，故确定液化最优水平组合为α-淀粉酶用量6%、料水比18、温度70℃、液化时间2.5h。

2.2 糖化条件的确定[13]

2.2.1 糖化温度的确定

由表6可知，糖化温度为65℃时，浸提液中的还原糖含量最高，故糖化温度大约为65℃。

2.2.2 糖化酶用量的确定

由表7可知，糖化酶的接种量为5%时，还原糖的含量最高，故糖化酶的接种量为5%左右时，糖化的效果较好。

2.2.3 糖化时间的确定

由图1可知，糖化时间对糖化的效果也有影响，还原糖含量随着糖化时间的增长而升高，但是当糖化时间太长时，还原糖的含量反而随之下降。从图1中可知，糖化时间为55min时，还原糖含量最大，故糖化的时间约为55min。

图1 糖化时间对糖化效果的影响

2.2.4 麸皮添加量对糖化效果的影响

从图2可知，当麸皮的用量为50%时，糖化的效果最好，故麸皮的用量大致为50%。

图2 麸皮的用量对糖化效果的影响

2.2.5 糖化最优条件的确定

根据糖化酶用量、料水比、糖化时间、温度等4个因素设计L9(34)正交试验，见表8，根据极差分析得出糖化的最佳条件。

由表9可知，各因素对糖化液中还原糖含量影响主次顺序为A2C3D3B2，即糖化酶用量>温度>时间>麸皮用量。最佳组合A2B2C3D3并未出现在试验组中，故进行了验证实验，得出该条件下水解液的还原糖含量为13.63%，低于试验组中糖化液还原糖量最高的组合，故确定糖化最优水平组合为糖化酶添加量5%、麸皮用量50%、糖化时间55min、温度65℃。

2.3 酶解最佳工艺

根据料水比、淀粉酶用量、糖化酶用量和麸皮用量4个因素，设计L9(34)正交试验，见表10和表11，以还原糖含量为指标，选出最佳方案。

由表11可知，薏米酶解工艺的4个因素对酶解影响的主次顺序为A2>B2>D3>C3，即料水比>α-淀粉酶用量>麸皮用量>糖化酶用量，料水比对薏米酶解的影响最大。最佳工艺组合A2B2D3C3并未出现在试验组中，故进行了验证实验，得出的还原糖含量为14.8%，大于正交试验组的最高组值。故薏米酶解制备糖浆的最佳工艺为：料水比18，α-淀粉酶用量6%，糖化酶接种量5%，麸皮用量50%。

2.4 风味发酵乳发酵工艺的确定

2.4.1 发酵条件的选择

薏米糖浆发酵乳的综合评分标准见表12。

根据口感、色泽、外观、香味、酸度等指标，选择成品口感好、薏米香味浓郁、酸甜适中的发酵条件，如表13所示。

乳酸发酵后要放在冰箱中冷却，延缓乳酸菌后发酵的进行，增加发酵乳的香味。发酵时间越长，发酵乳的酸度越大。若发酵时间过长，则影响发酵乳的风味，故乳酸主发酵完成后，要放在冰箱中冷却。冷却24h，发酵乳的香味最浓，风味更加突出；冷却的时间过长，则发酵乳的香气变淡，口感下降。发酵乳发酵后放在冰箱中冷却的最适宜时间为2天。

2.4.2 最佳发酵条件的确定

从以上实验可以看出，糖浆与原料乳的比例、乳酸菌的接种量、发酵时间、发酵温度等因素对薏米糖浆发酵乳的风味均有影响。为了研究这4个因素的综合作用，采用L9(34)正交试验，见表14和表15，通过极差分析得出这4个因素的最佳组合方案。

由表15可知，薏米发酵乳发酵影响因素的主次顺序为A2>B2>C3>D2，即糖浆与原料乳的比例>乳酸菌接种量>温度>时间。最优水平组合A2B2C3D2没有在正交试验中出现，所以做验证实验，得出的综合评分84.69分，低于正交试验组中评分最高的组。因此，确定薏米糖浆风味发酵乳的最佳发酵工艺为：糖浆与原料乳的比例15，乳酸菌的接种量为8%，发酵时间为4h，温度为45℃。

3 产品质量指标[14-16]

3.1 感官指标

色泽：呈黏稠状、凝固的、均匀一致的乳黄色。

风味：具有产品应有的独特香味，酸甜爽口。

组织状态：细腻均匀，无分层、沉淀现象。

3.2 理化指标

可溶性固形物：≥12%

总糖：≥10%

蛋白质：≥2.3%

3.3 微生物指标

细菌总数： ≤100CFU/mL

大肠杆菌数： ≤3MPN/10mL

乳酸菌：≥1×107

CFU/mL致病菌：不得检出

霉菌： ≤30CFU/mL

酵母菌： ≤50CFU/mL

4 结论

将薏米糖浆作为乳酸发酵的主要原料，研究薏米糖浆在风味发酵乳中的应用。产品呈淡黄色，酸甜可口，营养物质丰富，而且具有薏米特有的香味。实验结果表明，制备薏米糖浆时α-淀粉酶用量6%、料水比18、温度70℃、液化时间2.5h；糖化酶添加量5%、麸皮用量50%、糖化时间55min、温度65℃。发酵乳最佳发酵工艺：糖浆与原料乳的比例为15，乳酸菌用量8%，发酵温度45℃，发酵时间4h。