红枣发酵米乳工艺配方的优化

邹秀容，何桂欢，朱建华

（韶关学院英东食品科学与工程学院，广东 韶关 512005）

近年来，非酒精性谷物发酵饮料由于其营养性和保健性成为研究热点[1]。微生物发酵不仅可改善谷物的蛋白可消化性及矿物质的生物利用性，还可提高谷物的总酚含量及抗氧化活性[2-3]。谷物发酵饮料在印度、日本、非洲、南美等国家和地区广受欢迎，而国内谷物发酵饮料的生产和消费水平较低，滞后于上述地区。乳酸菌发酵米乳饮料是以大米为主要原料，以乳酸菌为主要发酵剂，采用酶工程和发酵工程两种技术制备而成的益生菌饮品。通过乳酸菌发酵降解了大米中抗营养物质，增加了氨基酸、维生素和矿物质含量[4]，该发酵饮品不但营养价值高，同时兼具了乳酸菌发酵独特的发酵风味和益生作用。国内外已有学者对发酵米乳饮料进行研究，如傅亮[5]、黄亮[6]、余稳稳等[7]对乳酸菌发酵型米乳饮料的工艺和配方进行了研究。但经笔者的前期试验研究发现，仅以大米为原料生产的发酵米乳饮料风味单薄，略有涩味，不利于产品的市场化，可以通过添加多种果蔬原料共同发酵进而改善其感官品质。

红枣（Ziziphus jujube Mill.）含有丰富的红枣多糖、抗坏血酸、矿物质、总黄酮、多酚、三萜烯和原花青素，具有较强的抗氧化活性[8-9]。现代研究表明，红枣具有免疫调节、抗肿瘤、护肝、降血糖和保护胃肠的作用[10]。红枣作为一种辅料应用于多种加工食品，不但可以增加食品的营养性还可以改善食品的感官品质。本文以大米为主要原料，辅以红枣汁和奶粉，以乳酸菌作为发酵剂，采用单因素试验和正交试验优化大米红枣复配乳酸菌发酵饮品的配方和工艺，为大米的精深加工和饮料研发提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

干红枣：无核，市售；粳米；市售；脱脂乳粉：恒天然（中国）有限公司；蔗糖：食品级，郑州康源化工产品有限公司；果胶酶：活力为50 000 U/mL，和氏璧生物科技有限公司；α-淀粉酶：活力为40 000 U/mL，江苏锐阳生物科技有限公司；糖化酶：活力为50 000 U/mL，江门市亚东生物化工有限公司；氢氧化钠：分析纯，沧州星华化工产品有限公司；盐酸：分析纯，衡阳市凯信化工试剂有限公司；硫酸铜：分析纯，河南晨升化工产品有限公司；菌种：嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌，韶关学院英东食品科学与工程学院实验室提供。

1.2 仪器与设备

胶体磨（JM80-1A）：温州市胶体磨厂；恒温水浴锅（HH-S28S）：金坛市大地自动化仪器厂；电热鼓风干燥箱（101AB-2）：上海申光仪器仪表有限公司；万能粉碎机（DFY-500）：浙江温岭市林大机械有限公司；手提式压力蒸汽灭菌器（YXQ-LS-18SI）：上海博迅实业有限公司；超净工作台（SW-CJ-ICU）：苏州安泰空气技术有限公司；生化培养箱（GZ-150S）：韶关市广智科技设备发展有限公司；电子分析天平（BS210S）：北京赛多利斯天平有限公司；手持折光仪（WYA-80）：上海光学仪器厂；蛋白仪消化炉（KDN-04）：上海新嘉电子有限公司；

1.3 工艺流程

1.4 工艺要点

1.4.1 红枣汁的制备

选用表面无病虫害和无腐烂变质的干制无核红枣。红枣在清洗后置于10 倍的水中浸泡至软化，打浆后添加0.01%果胶酶于50 ℃水浴锅中进行1 h 的酶解，然后用纱布过滤取汁[11]。

1.4.2 米浆的制备[12]

1.4.2.1 炒制

将大米在180 ℃干燥箱中烘烤15 min，使大米呈金黄色，并伴有浓郁的米香味。

1.4.2.2 粉碎

用粉碎机把大米粉碎，得到细腻的米粉，从而缩短粳米的浸泡时间。

1.4.2.3 浸泡

制备的米粉加入9 倍的蒸馏水，并在30 ℃的水浴锅中浸泡2 h。

1.4.2.4 磨浆

将浸泡液用胶体磨进行磨浆3 min。

1.4.2.5 糊化

将磨浆后的浆料在70 ℃蒸煮糊化30 min，边糊化边搅拌。

1.4.2.6 液化糖化

添加30 U/g 的α-淀粉酶，温度80 ℃的条件下液化1 h；按300 U/g 添加糖化酶，温度60 ℃条件下糖化1 h。

1.4.2.7 过滤

用纱布过滤浆液，以便除去可能的粗渣，得到米浆。

1.4.3 混合调配

把一定量的蔗糖、脱脂乳粉、红枣汁加入米浆中，并搅拌至完全溶解。

1.4.4 灭菌、接种、后熟

把搅拌均匀的混合液放入95 ℃水浴锅中进行10 min 的灭菌，冷却至 40 ℃～45 ℃，接入保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌按体积比2∶1 混合的乳酸菌发酵剂，并在40 ℃条件下恒温发酵一定时间。发酵完成后，将成品放入温度为4 ℃的冰箱冷藏16 h。

1.5 红枣发酵米乳工艺条件的优化

1.5.1 单因素试验

1.5.1.1 脂乳粉添加量的确定

枣汁量5 %、蔗糖量5 %、接种量6 %，发酵时间5 h，研究脱脂乳粉量（4%、5%、6%、7%、8%）对红枣发酵米乳品质的影响。

1.5.1.2 枣汁量的确定

脱脂乳粉量为7%、蔗糖量5%、接种量为6%、发酵时间 5 h，研究枣汁的用量（3%、4%、5%、6%、7%）对红枣发酵米乳品质的影响。

1.5.1.3 蔗糖量的确定

脱脂乳粉量为7%，枣汁量5%，接种量为6%，发酵时间 5 h，研究蔗糖的用量（2%、3%、4%、5%、6%）对红枣发酵米乳品质的影响。

1.5.1.4 接种量的确定

脱脂乳粉量为7%，枣汁量5%，蔗糖量4%，发酵时间 5 h，研究不同接种量（3%、4%、5%、6%、7%）对红枣发酵米乳品质的影响。

1.5.1.5 发酵时间的确定

脱脂乳粉量为7%，枣汁量5%，蔗糖量5%，接种量为 6%，研究不同发酵时间（4、6、8、10、12 h）对发酵米乳品质的影响。

1.5.2 正交试验

根据单因素试验结果分析，以红枣汁添加量、白砂糖添加量、接种量、发酵时间作为影响红枣发酵米乳感官评价的主要因素，采用L9（34）正交试验设计确定最佳的工艺配方条件。正交试验因素水平表如表1所示。

表1 正交试验因素水平Table 1 The factors and levels of orthogonal experiment design

1.6 指标测定

1.6.1 感官评价

由10 人组成评分小组对红枣发酵米乳饮料进行评价，根据评分标准对产品的乳清析出情况、色泽、香味、组织状态、口感5 个指标进行评价，满分为100 分，取平均值。其评分标准如表2所示[13]。

1.6.2 生化理化指标的测定

可溶性固形物含量的测定[14]：采用手持折光仪对后熟16 h 的发酵饮料进行测定。

酸度的测定[15]：参照GB 5009.239-2016《食品安全国家标准食品酸度的测定》，采用酸碱滴定法对后熟16 h 的发酵饮料进行测定。

蛋白质的测定[16]：参照 GB 5009.5–2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》，用蛋白仪消化炉消解后熟16 h 的发酵饮料，采用凯氏定氮法进行蛋白质的测定。

乳酸菌活菌数的测定[17]：参照GB/4789.35-2016《食品安全国家标准食品微生物学检验乳酸菌检验》，对后熟16 h 的发酵饮料采用MRS 培养平板记数。

表2 产品感官评定标准Table 2 Sensory evaluation of the beverage

2 结果与分析

2.1 脱脂乳粉量对红枣发酵米乳品质的影响

脱脂乳粉是乳酸菌的良好发酵基质，能促进发酵米乳饮料弹性凝胶网络的形成，而且能提高米乳的蛋白质含量。脱脂乳粉添加量对产品品质的影响如图1所示。

脱脂乳粉添加量对米乳品质有较大的影响，随着脱脂乳粉添加量的增大，产品的酸度和感官评分呈增大趋势。脱脂乳粉量较低时，凝乳状态欠佳，乳清析出较多。脱脂乳粉量为7%时，枣香浓郁，凝乳均匀，口感细腻，乳清析出少。但当脱脂乳粉量过大时，米香和枣香的香味因被乳香掩盖不突出。考虑生产成本，宜降低乳粉量，因此，7%的脱脂乳粉添加量较为合适。

图1 脱脂乳粉添加量对产品品质的影响Fig.1 Effect of skim milk power content on quality of the beverage

2.2 枣汁量对红枣发酵米乳品质的影响

枣汁添加量对产品品质的影响如图2所示。

图2 枣汁添加量对产品品质的影响Fig.2 Effect of jujube juice content on quality of the beverage

酸度随枣汁添加量的增加呈先增大后减小的趋势。这可能因为适量的红枣汁能够为乳酸菌生长提供一定的营养物质，从而促进乳酸菌的生长而产酸；但是当红枣汁添加量增大时，红枣中成分如红枣多糖过量，反而又抑制了乳酸菌发酵产酸[18]。感官评分随枣汁添加量的增加呈先增大后减小趋势。枣汁添加量过少，枣汁风味不突出，有涩味，乳清析出多；随着枣汁量的增加，枣香变浓郁，甜味增加，酸味减少，乳清析出减少。枣汁量进一步增加时，使产品过甜，酸味不足。崔国庭等[18]研究了红枣多糖对乳酸菌发酵及酸奶品质的影响，其研究表明红枣多糖低于1%，能促进乳酸菌发酵生长，持水力最高，乳清析出最小，红枣多糖高于1 %时，感官评分下降。其研究结果与本文结果相似。所以综合考虑，枣汁量为5%较为适宜，所得产品枣香浓郁，酸甜适中，口感细腻，乳清少，感官评价最高。

2.3 蔗糖量对红枣发酵米乳品质的影响

蔗糖用量对红枣米乳的风味影响比较大，因为糖可以增强米乳入口时的饱满感和风味，提高黏性，改善凝乳质地。蔗糖添加量对产品品质的影响如图3所示。

图3 蔗糖添加量对产品品质的影响Fig.3 Effect of sucrose content on quality of the beverage

相较于其它因素，2%～6%浓度范围内的蔗糖量对酸度的影响不大。原因是在米浆前处理过程中，大米经糖化液化后，大米中的淀粉转变成大量还原糖[12]，米乳基质中的还原糖能满足乳酸菌的生长，因此额外添加的低浓度蔗糖对乳酸菌产酸影响不大。但蔗糖可提高产品的固形物含量而使凝乳结实，同时蔗糖味甜而影响产品的甜度。当蔗糖添加量较少时，米乳不够黏稠，稳定性较差，甜味不足，有涩味；随着蔗糖量的增加，产品的凝乳状态逐渐改善，乳清减少，凝乳结实。蔗糖量为4%时，乳清少，口感均匀细腻，酸甜适中感官评分均达到最高值。蔗糖量进一步增加时，产品偏甜。导致米乳的质地口感欠佳。因此，蔗糖量添加量为4%较合适。

2.4 接种量对红枣发酵米乳品质的影响

接种量对产品品质的影响如图4所示。

图4 接种量对产品品质的影响Fig.4 Effect of inoculation quantity on quality of the beverage

酸度随接种量的增加大幅增大，加大接种量可以明显提高产酸速度，缩短凝乳时间。接种量低时，酸味不足，凝乳不结实，组织状态欠佳；接种量增加到5%时，酸甜适中，组织状态较好，乳清少，感官评分最高达87 分。接种量进一步增加时，由于乳酸菌数量大增，产酸过快，口感偏酸，胶体分层，乳清析出明显。因此，5 %的接种量较合适。

2.5 发酵时间对红枣发酵米乳品质的影响

发酵时间对产品品质的影响如图5所示。

图5 发酵时间对产品品质的影响Fig.5 Effect of fermentation time on quality of the beverage

酸度随发酵时间的延长而大幅增加，而感官评分呈先增大后减小的趋势。发酵时间为4 h 时，产品的凝乳不结实，口感偏甜。发酵时间大于8 h，由于发酵过度产品偏酸，口感粗糙，且产生不愉快的涩味。发酵时间在6 h～8 h 范围内所获得红枣米乳风味口感俱佳，因此发酵时间在6 h～8 h 较适合。

2.6 正交试验结果

为了确定红枣发酵米乳的最佳工艺和配方，根据单因素试验结果，以感官评分为指标，选取枣汁量、蔗糖量、接种量和发酵时间4 个因素进行四因素三水平的正交试验，试验结果如表3所示。

表3 红枣发酵米乳L9（34）正交设计方案及试验结果Table 3 Orthogonal tests of the beverage

根据极差分析，对红枣发酵米乳感官评价影响的主次顺序是C＞B＞D＞A，即各因素从主到次的顺序为：接种量、蔗糖量、发酵时间、枣汁量。最佳配方为A2B2C3D1，即枣汁量5%、蔗糖量4%、接种量6%、发酵时间为6 h，感官评分为88 分。进行验证试验，感官评分为90 分。

2.7 产品的质量指标

经正交试验优化所得产品呈均匀一致的乳白色或淡黄色，有红枣香和淡淡的米香，口感细滑、酸甜适宜、黏稠度适中，组织状态均匀，无乳清析出。固形物含量为15%，滴定酸度为63.4°T，蛋白质含量为1.81%。乳酸菌数为9.6×106CFU/mL，无致病菌检出，大肠菌群≤3 CFU/mL。

3 结论

本研究以大米、红枣为原料，经红枣提汁，大米炒制、粉碎、浸泡、磨浆、糊化、液化糖化等工艺后，辅以适量脱脂乳粉、蔗糖，利用嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌进行发酵，研制出一种红枣乳酸菌发酵米乳饮料。在单因素试验的基础上，通过正交试验得出红枣发酵米乳的最佳工艺参数为：红枣汁添加量5%，脱脂乳粉添加量为7%，蔗糖的添加量为4%，接种量6%，发酵时间6 h。所得产品具有清新的枣香味和米香味，产品呈均匀一致的乳白色，组织状态细腻，无乳清析出及沉淀的出现，口感饱满，酸甜适中。本试验研究可为红枣发酵米乳的市场化提供理论指导。