谷物乳酸发酵饮料工艺研究进展

□ 陈雨春 王 妍 王 畅 陈婷婷 张 军 黑龙江大学农业微生物技术教育部工程研究中心黑龙江大学生命科学学院黑龙江省普通高校分子生物学重点实验室

谷物被称为世界各民族的生命之本，我国早在春秋战国时期已有“五谷为养”之说[1]。当代社会中，随着科学技术的不断发展与生产方式的更新迭代，消费者在多方面因素的影响下，对于谷物有了更加深入的了解，同时对自身的需要有了进一步的认知，对于食品，趋于追求安全、健康、快捷和时尚[2]。食品的生产和保存有诸多方式，而发酵被普遍认为是最古老和最经济的方法之一，谷物发酵食品在世界各地被广泛食用[3]。与直接用原料烹饪的食物相比，发酵谷物食品通常更美味、更容易消化，富含多种营养物质，如维生素、有机酸和游离氨基酸[4]。随着经济水平的提高，人们更倾向于食用动物性食物，导致居民饮食摄入失衡。因此，为改善膳食平衡，均衡营养，以谷物为原料经发酵生产的谷物发酵饮料成为发展趋势。谷物乳酸发酵饮料是经过现代工艺流程加工成的可以直接饮用的产品，在口感、便捷度、消费者接受度方面较以往产品有很大进步，同时充分保留了谷物中对人体健康有益的营养成分[5]。饮料也由原来的“解渴好喝”扩展到具有一定功能特点的产品[6]。在饮料研发领域，益生菌发酵逐渐得到广泛认可。这种方式不仅可以提升饮品的营养价值，同时也可以增加其特殊风味，从而得到了消费者的青睐[7]。本文主要就谷物乳酸发酵饮料的国内外工艺研究及发酵菌群分析进展进行综述，为进一步实现谷物乳酸发酵饮料纯种发酵提供参考。

1 谷物乳酸发酵饮料的工艺研究进展

1.1 工艺流程

和树平等人[8]以大麦、燕麦和薏仁为原料制作复合谷物发酵饮料，其制作工艺流程为：原料→制浆→均质→糖化→接种发酵→调配→均质→灌装→灭菌。最终得到的产品色泽均一呈淡黄色，组织状态均匀，其微生物指标和理化指标均符合规定。

研究人员通过对谷物乳酸发酵饮料加工工艺的比较，发现具有大同小异的工艺流程：原料清洗→磨浆→糊化→液化→糖化→均质→杀菌→发酵→后期调配→成品[9]。针对不同的谷物进行发酵，发现其工艺流程研发重点为发酵阶段和后期调配阶段。

1.2 配方及稳定技术研究进展

周爽等人[10]以黑糯米和燕麦为原料，选择保加利亚乳杆菌进行发酵，通过对所得产品的感官分析和理化分析，得出最佳工艺为：黑糯米∶燕麦∶饮用水为0.5 ∶0.5 ∶8、菌种接种量为0.4%。得到的产品酸甜适中，细腻润滑；然而组织状态稍微不均匀，静置一段时间会有分层现象。

杜巧玲等人[11]以紫薯和燕麦为原料，在常用的工艺流程下对制作工艺进行优化，在调配时加入乳化稳定剂，采用感官评价确定最优配方。得到复合饮料最佳配方为紫薯汁与燕麦浆质量比为6 ∶4，柠檬酸用量为0.015%、白砂糖用量为5%；乳化稳定剂配方为：蔗糖酯0.15%、CMC—Na 0.15%和明胶0.20%。得到的紫薯—燕麦复合饮料色泽鲜亮协调，呈中紫色；具有紫薯和燕麦特有的香味且香气浓郁，尝之甘甜，口感细腻顺滑；组织状态均匀稳定；理化指标及微生物指标符合要求。

罗映英等人[12]以大米、绿豆、黄豆、小米、玉米和燕麦为原料，采用单因素试验和正交试验的方法，以感官评定法进行综合评判，对产品进行优化。结果表明最佳配方为：黄豆∶玉米∶小米∶大米=4 ∶3 ∶2 ∶1；最佳发酵条件为：发酵时间2.5 h、发酵温度42 ℃；最佳产品配方为：白砂糖5%、CMC—Na 0.375%、黄原胶0.225%、柠檬酸0.05%、乙基麦芽酚0.01%；最佳杀菌工艺条件为100 ℃、15 ～20 min。研制了一种色、香、味俱佳的复合谷物乳酸发酵饮料。

J Iskakkova 等人[13]以小米为原料，采用基本旋转流变学方法测定小米发酵饮料的制备温度和制备时间。结果表明：45 ℃下浸泡15 min、45 ～93 ℃煮沸30 min 冷却到65 ℃冷却。在65 ℃下搅拌10 min 可以得到最佳小米发酵饮料。通过对工艺优化的研究发现，由于发酵后的谷物饮料稳定性较差，静置状态下容易分层，为了防止产品沉淀，影响产品质量，需要添加稳定剂，以提高产品的稳定性。

1.3 发酵菌群分析研究进展

在国外，传统谷物乳酸发酵饮料的研究多集中在菌群结构分析及菌株的分离鉴定。

Nemo R 等人[14]通过对埃塞俄比亚传统发酵饮料的grawa 和tej 进行微生物分析、理化性质和近似成分分析，发现有许多有益的微生物，如乳酸菌和酵母菌，这两种物质除了对改善人体健康有作用外，还能产生必要的次生代谢物，阻碍有害微生物的生长。

Rasheed H A 等人[15]对新疆（吉尔吉斯斯坦族）传统发酵谷物饮料（当地称波杂）进行分离，并通过16S rDNA 测序鉴定从发酵乳杆菌BZ532分离出一种新的菌株LF—BZ532，对其进行纯化，纯化后的LF—BZ532 及发酵乳杆菌BZ532 是食品工业中生物防腐剂的有效候选菌株。

Qin Huibin 等人[16]对由小米发酵而成的传统酸粥进行宏基因组学研究，发现细菌群落中乳酸杆菌属和醋酸杆菌属优势菌，真菌群落中毕赤酵母属优势菌。同时对传统酸粥菌株进行培养分离，发现远远少于用宏基因组分析鉴定的可操作分类单元，但也发现一些威胁食品安全和人体健康的有害微生物，这也是传统发酵酸粥的不足。

2 我国谷物乳酸发酵饮料现存问题

通过对谷物乳酸发酵饮料的国内外工艺研究进展和发酵菌群研究进展的总结发现，谷物乳酸发酵饮料目前缺乏行业标准，没有优质的菌种资源库以及可持续利用的发酵剂资源。目前许多传统发酵饮料为家庭或者小作坊制作，没有实现市场化，主要为自然发酵，其菌群结构不明确及参与发酵的菌种不纯，或多或少会含有一些致病菌，危害人体健康；并且在其发酵过程中有一些不可控制因素，由于环境或一些人为因素，生产环境卫生状况无法保证，导致产品品质不可控，质量时好时坏，难以实现工业化生产。谷物乳酸发酵饮料要实现工业化生产还需要进一步研究。

3 展望

今后传统谷物发酵饮料的重点方向应在于分离纯化参与发酵的有益菌，建立菌种库，将其制成发酵剂，使其实现纯种发酵。同时通过现代分子生物学技术对谷物发酵饮料进行系统的深入研究，探明其发酵过程中发酵菌株如何发挥作用，并对不同菌株进行复配，研制出具有益生作用的优质发酵剂。最终，对传统工艺进行取其精华式传承，并对其进行创新，使其实现工业化生产，以使制得的谷物发酵饮料安全卫生，有益身体健康，并提高谷物产品附加值。