马铃薯发酵饮品的研究进展

余平莲，阚东杨，程立君，李俊杰，熊汝琴，马丽娇

（昭通学院化学化工学院，云南昭通 657000）

马铃薯又称地蛋、土豆、山药蛋等，是全球第四大重要的粮食作物，世界上共有140 多个国家栽培，主要分布在欧洲和亚洲[1]。据统计，中国是目前世界上马铃薯栽培面积最大的国家[2]，马铃薯主粮化正在推行[3]。马铃薯的营养成分丰富，其块茎[4]中含有大量碳水化合物、蛋白质、维生素及多种矿物质，马铃薯中具有较高的经济价值及营养价值。发酵食品[5]一般指利用微生物的发酵作用通过一定工艺对食品原料中的各营养成分进行降解所得到的食品。近年来，人们对发酵食品尤为热衷，马铃薯在我国产量较大、成本低，针对其开发更多类型的发酵类饮品具有重要意义。

1 马铃薯的营养成分分析

马铃薯是备受青睐的块茎植物，中国现有育种的马铃薯块茎中，马铃薯营养成分大体相同。

马铃薯块茎的营养成分组成见表1。

由表1 可知，马铃薯块茎中，淀粉含量最高，马铃薯的能量主要来源于淀粉，高淀粉品种的马铃薯块茎中的淀粉含量可达25%以上[6-7]。马铃薯内部蛋白质属于完全蛋白质，其赖氨酸含量高于大多数谷物，可作为弥补 “赖氨酸缺乏症” 的优质食物[8-9]。因此，在研制多样性马铃薯发酵饮品时，可以充分利用马铃薯富含淀粉和赖氨酸的优势。

表1 马铃薯块茎的营养成分组成/ %

2 马铃薯发酵饮品的种类

目前已相继开发出马铃薯蒸馏酒、马铃薯醋、马铃薯发酵饮料等发酵食品。

2.1 马铃薯酒

2.1.1 马铃薯蒸馏酒

马铃薯蒸馏酒以马铃薯为原料，经蒸煮、发酵及蒸馏等工序制成。目前，市面上销售的马铃薯蒸馏酒多以白酒为主，是我国特有的一种蒸馏酒，度数较高，属烈性酒，深受人们的喜爱。

马铃薯蒸馏酒工艺流程如下。

马铃薯→打浆→蒸煮糊化→调pH 值→α - 淀粉酶酶解液化→调pH 值→糖化酶糖化→调pH 值→调整糖度→加商业酵母→发酵→蒸馏→陈酿。

目前，马铃薯的研究主要集中在发酵工艺的优化探讨上。张亚川等人[10]采用极端顶点设计方法，将各混合辅料按比例混合，成品以酒精度和甲醇为指标，得出马铃薯白酒最佳原料配比。除此以外，还通过对马铃薯蒸馏酒液化工艺[11]的研究，利用两因素二次回归正交旋转设计试验，以成熟发酵醪酒精度为测定指标，得出液化工艺水平最佳耐高温α - 淀粉酶添加量1.2 mL，液化时间69 min。王佐民等人[12]在白酒中添加马铃薯蛋白活性肽，通过试验确定了马铃薯蛋白肽的最佳发酵工艺。优化后的蛋白肽加入白酒中，使得添加该马铃薯蛋白肽的白酒营养与功能都有了质的提高。为了让马铃薯白酒的市场相对较广，提升马铃薯酒的附加值和马铃薯的利用率，一些研究者开始加入一些粗粮一起发酵。林巧等人[13]以马铃薯、苦荞壳、米糠、糖化酶及酒曲为原料，采用蒸馏白酒酿造工艺，确定了马铃薯低度白酒的最佳酿造工艺为马铃薯∶苦荞壳配比8∶2，酒曲添加量1.40%，糖化酶添加量0.40%，发酵时间24 d，搅拌频率24 h/ 次。一些研究专注于马铃薯酒的特别风味，张蕊等人[14]通过对紫马铃薯水解液中接种XR，VR5，QA23 这3 种商业酵母，对发酵后的马铃薯酒的香气成分进行比较分析，鉴定出紫马铃薯的香气成分分别有83，76，89 种，其中相对含量最高的香气成分都是1 - 戊醇，其余为酯类、萜烯类、羰基类、酸类等物质。总的来说，从成分分析到原料配比、工艺优化等，马铃薯白酒相对其他发酵品来说，其产品开发已经相对成熟。

2.1.2 马铃薯非蒸馏酒

马铃薯非蒸馏酒和马铃薯蒸馏酒最大的区别就在于是否有蒸馏过程，马铃薯非蒸馏酒的一般生产工艺如下：

糯米→浸泡→蒸煮→摊晾→落缸发酵→喂饭→前发酵→后发酵→压榨→过滤→澄清→煎酒→成品酒。

其中，非蒸馏酒工艺流程中，落缸发酵时在缸中加入酵母（复水活化）、麦曲和糖化酶，喂饭即加入马铃薯、酵母、麦曲和一定量的糖。马铃薯非蒸馏酒，典型的有2 类，一类为马铃薯黄酒，另一类为啤酒。两者均以马铃薯为原料。

（1） 马铃薯黄酒。马铃薯黄酒是我国的民族特产，传统的黄酒多以糯米为原料，辅料大多也都是粮谷类原料，在当前马铃薯开始主粮化的形势下，开发以其为原料的黄酒饮品是有必要的。姚立华等人[15]以马铃薯为辅料代替部分糯米，结合黄酒酿造工艺，通过对发酵过程中酒精度、酸度、氨基酸及总糖的变化、酵母数的变化及其他常规成分的测定，得出马铃薯黄酒的最佳酿造工艺。在后续的研究中，姚立华等人[16]还采用响应面方法继续优化了其发酵条件温度28 ℃，料液比1∶0.7，酵母添加量0.114%，糖化酶 （425 μL/100 g），pH 值4.0。该酿造工艺下所酿造的马铃薯黄酒均符合国家标准且氨基酸含量优于传统黄酒。此外，黄酒产品会出现生物不稳定性，姚立华等人[17]还利用PVPP 吸附剂对黄酒进行处理，以澄清度为指标，在得到最高澄清度的同时对黄酒中各项指标进行测定，结果表明添加PVPP 可以有效提高马铃薯黄酒的稳定性。

（2） 马铃薯啤酒。马铃薯啤酒酒精度数偏低，适合多数年龄段的人群。相对马铃薯黄酒，以马铃薯为原料制得的啤酒就出现的较晚。关于马铃薯啤酒的研究主要集中于马铃薯作为发酵辅料的工艺和配方优化探讨，张赟彬等人[18-19]利用马铃薯作为啤酒辅料，经研究得出了马铃薯的最佳糊化条件及糖化工艺，并以马铃薯代替大米为啤酒发酵辅料，证明了马铃薯酿造高氨基酸啤酒的可行性。孙晔等人[20]根据麦汁中酵母的发酵特性，对以马铃薯为辅料的发酵啤酒的主发酵和后发酵过程进行了研究，与大米为辅料的麦汁发酵啤酒比较，结果表明，前者氨基酸明显含量高于后者。

2.1.3 马铃薯米酒

马铃薯米酒是用马铃薯和大米为主材发酵的低度酒，具有马铃薯和大米的特别清香味，梁强等人[21]以不同比例的鲜马铃薯与糯米酿造的马铃薯米酒为对象，测定出该米酒中营养成分，并对其香气成分分析，共鉴定出香气成分61 种。不同比例的马铃薯添加量对香气成分有较大影响，比例为0～50%的马铃薯米酒中含量最高的香气成分是异戊醇，而75%马铃薯米酒是苯乙醇。试验表明，马铃薯添加量为25%～50%时，均有益于改善米酒的各项理化指标。

2.2 马铃薯醋

马铃薯醋是以马铃薯为原料，经酒精发酵和醋酸发酵制成的。

马铃薯醋的一般加工工艺为：

鲜料马铃薯→清洗去皮→打浆→同步糖化发酵→过滤→马铃薯酒酿→酒精度调整→加活化醋酸菌→醋酸发酵→陈酿→加热灭菌→澄清过滤→马铃薯醋成品。

马铃薯的发酵研究主要在于发酵工艺的选择、优化和马铃薯醋产品的质量对比。刘松青等人[22]最先选用马铃薯为原料，将固体、液体深层、固定化细胞发酵等3 种方法进行比较，对总酸、还原糖、氨基酸氮等指标进行分析，结果表明固定化细胞发酵相比前2 种更优。余兆硕等人[23]对马铃薯醋糖化发酵、醋酸发酵等工艺采用Central Composite Design 中心组合设计进行优化，得出马铃薯醋的最佳发酵工艺为醋酸菌接种量12 mL/100 mL，发酵温度34 ℃，发酵时间6 d，并通过HS- SPME/GC- MS 检测出马铃薯醋中的香气成分。胡晓磊等人[24]利用红茶菌作为发酵菌种，以陈酿前马铃薯醋中总酸含量为响应值，对初始的糖度、温度变化及发酵菌种接种量为考查因素，采用响应面法得出了马铃薯醋最佳发酵工艺为初始糖度19%，红茶菌接种量21%，发酵温度34 ℃。在此最优发酵条件下，马铃薯醋中总酸含量可达3.60 g/100 mL，比较原醋提高20.4%。马铃薯醋的工艺开发相对较早，传统发酵和现代发酵相结合，选择更多的优势菌种发酵将使马铃薯醋的开发从时间到成品质量得到较大帮助。

2.3 马铃薯酸奶

以马铃薯、牛奶或者奶粉为发酵的原料乳酸发酵后可以得到马铃薯酸奶，成品具有酸奶的口感和质地。改进酸奶的发酵菌种和配方，工艺优化是提升酸奶质量的关键步骤。周俊羽等人[25]对新型婴儿双歧杆菌马铃薯酸奶进行初步探究，为双歧杆菌在马铃薯酸奶发酵工艺上的应用提供了新思路。方依依等人[26]利用响应面法优化了马铃薯全粉酶解酸奶的制作工艺。赵发海等人[27]对马铃薯酸奶的发酵工艺又再次进行了优化，研究表明马铃薯酸奶的最佳加工工艺为加糖量5%，马铃薯滤液与鲜牛奶体积比70∶20，发酵剂添加量8%，发酵时间5 h。为保证马铃薯酸奶中凸显马铃薯的主要风味，陈亚楠等人[28]通过马铃薯酸奶的感官评价、滴定酸度、理化指标等方面的研究测定，得出马铃薯酸奶中马铃薯的最佳添加量为30%。在保证酸奶在贮藏期间的品质上，郭晶晶等人[29]对酸奶贮藏期间酸奶的常规指标进行测定。杨承钰等人[30]以模糊数学感官评分为指标，通过响应面设计，构建出了紫马铃薯酸奶的综合质构品质评价模型，为评价各种类马铃薯酸奶在市面上的品质优劣提供标准。近期，郑佳等人[31]利用双歧杆菌及乳酸菌混合发酵马铃薯酸奶，以感官及还原糖、游离氨基酸含量为指标，得出复合菌株与单菌株相比，在酸奶中降胆固醇率为20.45%，为低胆固醇类型的马铃薯酸奶研发奠定基础。可见，马铃薯酸奶的研发除了在于酸奶的感官品质提升已经开始向功能型转变。

2.4 马铃薯发酵饮料

马铃薯发酵饮料从口感和活性角度来说无疑是一款独特的饮品，目前已开发出来酸乳、醋饮料等产品，在以马铃薯为主原料的同时，添加其余辅料，并保留其原有的营养风味。

2.4.1 马铃薯乳酸菌饮料

马铃薯乳酸菌饮料是在马铃薯乳酸酸奶的基础上调制而成，菌种的选择和比例和马铃薯奶粉的发酵过程优化是马铃薯乳酸菌饮料的质量的关键因素[32]。徐坤[33]利用保加利亚乳杆菌和嗜热乳链球菌对事先准备好的料液接种，得到马铃薯酸乳。刘聪慧等人[34]研究得出保加利亚乳杆菌、干酪乳杆菌及双歧杆菌3 种菌种间以1∶1 的比例接种时，复合发酵效果最佳，为短时间生产出活菌数高的马铃薯乳酸菌饮料奠定基础。Nam Jo Kim 等人[35]利用干酪乳杆菌发酵马铃薯汁，表明发酵马铃薯汁可以作为益生菌功能饮料的原料。林蜜彬等人[36]针对市场上的马铃薯发酵饮料，对马铃薯浆液进行了优化，确定马铃薯浆液最佳料液化和糖化工艺，当酶解温度、时间及pH值对真菌α - 淀粉酶和糖化酶酶解马铃薯浆效果的影响为最佳时，此时DE 值为68.65%。

2.4.2 马铃薯醋饮料

与马铃薯乳饮料不同，马铃薯醋出现的较早，但醋饮料相对较晚。彭彰文等人[37]以高果糖浆及木糖醇代替蔗糖，加上马铃薯醋及食盐、复合稳定剂等以饮料调配方式得到马铃薯醋饮料。此时所用复合稳定剂配方为 （酸性CMC- Na∶黄原胶=1∶1）0.054%，张佳丽等人[38]以紫色马铃薯为研究对象，以离心沉淀率为指标对复合稳定剂进行优化，CMCNa∶黄原胶变为5∶1。马铃薯醋饮料的市场有待开发。David 等人[39]曾研究了用马铃薯蛋白保护纳米载体在透明饮料中传递维D 的可行性，为富含维D 的主食类及流行性饮料的开发奠定基础。但是，马铃薯主打保健的功能型饮料依然相对较少，后续饮料开发可以着重研究这一方面。

3 结语

随着生活水平的提高，人们对食品的要求不仅仅限于色、香、味、形，尤其关注发酵饮品的健康性和营养价值。马铃薯发酵饮品在市场上，就品种而言，相对较少，而马铃薯在我国产量又相对较大，相关食品较少并不利于其长期多元化发展。那么，从工艺、菌种到营养等方面，研发出不局限于市面上的传统发酵食品的新型发酵食品，是目前马铃薯食品发展的一个新趋势。

如今，市面上关于马铃薯的食品多以油炸类、膨化类为主，发酵制品相对较少，由于质与量不统一，并不能很好地发挥其药理及保健功能。以马铃薯为原料进行发酵制品的研究，力求从其本身的活性成分入手，针对性地选择工艺，生产更多的新型发酵食品。在消费群体上，可以针对幼儿产品、老年产品及残障人士营养保健品去开发，力求在满足大众口味的同时，增加对马铃薯中活性成分的摄入，使所得的食品既具有营养功能又具有保健功能。