发芽糙米风味发酵乳的研制与品质分析

李家莹，杜昭换，刘清玄，涂向辉，姜忠丽

沈阳师范大学粮食学院，辽宁 沈阳 110034

0 引言

糙米是指稻谷经脱壳后，经少量加工甚至不加工所获得的全谷粒米。发芽糙米是在一定条件下，所含大量酶被激活和释放，含丰富的γ-氨基丁酸、多酚类物质、黄酮类物质。γ-氨基丁酸是一种重要的中枢神经系统抑制性神经递质，具有改善机体睡眠质量、降血压等生理功效。多酚类物质是一组植物中化学物质的统称，具有多个酚类基团，对慢性病、心脑血管疾病及动脉硬化起预防作用。黄酮类物质是多酚类化合物的一种，是抗氧化剂，能清除体内氧自由基，有效预防心脑血管疾病。

发酵乳是以牛乳、羊乳或复原乳为原料，经乳酸菌发酵剂保温发酵而制得乳制品，主要起调节肠道菌群和促进胃肠蠕动作用。本试验将发芽糙米及助眠物质山药、百合、茯苓、酸枣仁等添加到牛奶中，利用保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌等混合菌发酵剂进行发酵，采用单因素试验和正交试验分析产品感官指标，并对最佳配方的发酵乳进行生物活性成分分析，研制出既符合大众口味，又具有助眠功能的发酵乳。

1 材料和方法

1.1 材料和试剂

五常糙米购自于五常市兴旺米业有限公司；全脂灭菌乳购自于蒙牛乳业（沈阳）有限责任公司；乳酸菌酸奶复合菌发酵粉（麦芽糊精、保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌）购自于北京川秀国际贸易有限公司；山药粉购自于源兴堂（安徽）健康产业有限公司；茯苓粉购自于枣庄百泽贸易有限公司；百合粉购自于咸宁市旺业农产品有限公司；酸枣仁购自于亳州关东场久中药材种植有限公司。

无水乙醇购自于天津市恒兴化学试剂制造有限公司；福林酚购自于上海金穗生物科技有限公司；芦丁标准品购自于合肥博美生物科技有限责任公司；γ-氨基丁酸标准品购自于上海如吉生物科技发展有限公司；碳酸钠购自于天津市大茂化学试剂厂；亚硝酸钠购自于沈阳市东兴试剂厂；硝酸铝购自于福晨（天津）化学试剂有限公司；氢氧化钠购自于天津市北联精细化学品开发有限公司；硼酸购自于天津市瑞金特化学品有限公司；邻苯二甲醛购自于酷尔化学科技（北京）有限公司；β-巯基乙醇、甲醇、乙腈购自于上海麦克林生化科技有限公司；乙酸钠购自于沈阳市东兴试剂厂。

1.2 主要仪器、设备和用具

恒温培养箱SLI-700购自于上海慧泰仪器制造公司；鼓风干燥箱HG-9146A购自于上海精宏实验设备有限公司；紫外辐射光线分光光度计UV-1200S购自于翱艺仪器（上海）有限公司；烤箱OMG 3/9 5*6购自于河北欧美佳食品机械有限公司；恒温振动培养箱ZQBW-70购自于天津市莱玻特瑞仪器设备有限公司；H1850系列离心机购自于湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；LC-16高效液相色谱仪购自于岛津仪器（苏州）有限公司；另准备了酸奶发酵罐、锅、搪瓷盘、纱布。

1.3 工艺流程

发芽糙米风味发酵乳工艺流程图1。

图1 发芽糙米风味发酵乳工艺流程图

1.4 操作要点

1.4.1 发芽糙米的制备

选取色泽晶莹、颗粒饱满的糙米，洗净后，在20 ℃下用无菌水浸泡8 h。沥水后均匀摊于盘内并盖上纱布，加入适量无菌水，置于32 ℃恒温培养箱中发芽。当芽长为0.5～1 mm时发芽结束，迅速将发芽糙米放在75～85 ℃热水10 min进行灭菌处理，然后将发芽糙米沥干放入鼓风干燥箱内，65 ℃条件下干燥4 h。选择芽长0.5～1.0 mm的发芽糙米，加入适量清水，锅中煮制10 min后，放入烤箱内175 ℃烘烤15 min，取出备用[1]。

1.4.2 助眠粉的制备

参考张薇等[2]、李萍等[3]文献，确定助眠粉比例为酸枣仁粉∶山药粉∶茯苓粉∶百合粉=1∶1∶3∶4，首先将酸枣仁用粉碎机打成粉末，按照比例将上述粉末混合，放入蒸锅中蒸10 min，熟化粉末和杀菌。

1.5 试验设计

1.5.1 单因素试验

查阅发酵乳制作相关文献及前期多次预试验结果，确定助眠粉比例为酸枣仁粉、山药粉、茯苓粉、百合粉按1 ∶1 ∶3 ∶4，发酵乳发酵温度42 ℃，发酵时间10 h[4]。牛奶按100 mL计，发芽糙米添加量5 g、助眠粉添加量1.5 g、白砂糖添加量6 g、发酵剂添加量0.2 g为发酵乳的理想发酵参数，以感官为评价指标，分别考察发芽糙米添加量、助眠粉添加量、白砂糖添加量、发酵剂添加量对发酵乳品质影响。考虑单一因素对发酵乳影响时，其他参数固定不变，以感官评价确定最优参数。发芽糙米添加量设置为1、3、5、7、9 g/100 mL；助眠粉添加量设置为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 g/100 mL；白砂糖添加量设置为2、4、6、8、10 g/100 mL；发酵剂添加量设置为0.05、0.10、0.15、0.20、0.25 g/100 mL。

1.5.2 正交试验

在单因素试验基础上，利用正交试验对发酵乳配方进行优化。选取发芽糙米添加量、助眠粉添加量、白砂糖添加量为考察变量，以感官为评价指标，进行L9（33）正交试验（表1）。

表1 正交因素水平表 单位：g/100 mL

1.6 感官评价标准

根据《食品安全国家标准 发酵乳（GB 19302-2010）》对风味发酵乳的感官要求，及樊秀花等[5]对发芽糙米酸奶的感官评定要求，制定感官评价标准（表2）。选择有品鉴经验且具食品相关知识10 人，组成感官评定小组，进行感官评价。检验方法：取适量试样置于50 mL烧杯中，在自然光下观察色泽和组织状态。闻气味，用温开水漱口，品尝滋味。

表2 感官评价标准

1.7 生物活性成分的测定

1.7.1 γ-氨基丁酸的测定

γ-氨基丁酸测定采用高效液相色谱法。首先配制10、20、50、100、200 μg/mLγ-氨基丁酸标准溶液备用。参照刘宗乐等[6]研究配制pH值=10.4的硼酸缓冲液及OPA衍生液。提取参照《稻米中γ-氨基丁酸的测定 高效液相色谱法（NY/T 2890—2016）》。检测时，取1 mL硼酸缓冲液，加入0.2 mL OPA衍生液，再加入0.2 mL标准溶液或待测液，衍生5 min后过膜进样，其衍生物保留时间如图2所示，γ-氨基丁酸标准曲线方程为y=53 788x+266 225，R2=0.999 1，如图3所示。

图2 50 mg/mL γ-氨基丁酸标准品高效液相色谱图

图3 γ-氨基丁酸标准曲线

液相色谱条件为：流速1.0 mL/min；波长228 nm；流动相A（乙腈）：流动相B（20 mmol/L乙酸钠）=21∶79；柱温30 ℃；进样量20 μL。

1.7.2 总多酚的测定

多酚提取参考刘晓飞等[7]的方法并修改。取5 mL样品，加入20 mL无水乙醇，65 ℃下恒温振荡90 min，7 000 r/min离心15 min，取上清液。再用相同方法提取沉淀物，最后合并上清液、离心，取上清液测量体积，备用。测定采用Folin-Ciocalteu法[8]，根据白琼[9]的标准曲线y=0.016x-0.002 6，R2=0.999 8，计算待测液中多酚含量，换算发酵乳中总多酚含量。

1.7.3 总黄酮的测定

总黄酮标准曲线参照姜忠丽[10]等的方法。在510 nm下测定吸光度，绘制标准曲线。标准曲线回归方程为y=11.968x-0.036 5，R2= 0.999 8，如图4所示。提取参考张静等[11]的方法并稍作修改。取10 mL样品于离心管中，加入10 mL无水乙醇，振荡5 min，7 000 r/min离心15 min。取上清液1 mL于25 mL容量瓶中，加入0.7 mL的5%亚硝酸钠溶液，摇匀后静置5 min，加入0.7 mL的10%硝酸铝溶液，摇匀后静置6 min，加入5 mL的1%氢氧化钠溶液，用30%乙醇溶液定容至25 mL，静置10 min。以加入0 mL没食子酸标准品并进行上述定容操作的试剂为参比，在510 nm下测定吸光度，计算发酵乳中总黄酮含量。

图4 总黄酮标准曲线

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 白砂糖添加量对发酵乳感官的影响

随着白砂糖添加量的增加，发酵乳感官评分出现先升高后降低的现象（图5）。白砂糖添加量过低时，发酵乳味酸且凝乳效果不佳；白砂糖添加量过高时，发酵乳口感过甜。发酵乳在白砂糖添加量为6 g/100 mL时，感官评分达峰值。因此，发酵乳的白砂糖最优添加量为6 g/100 mL。

图5 白砂糖添加量对发酵乳品质的影响

2.1.2 助眠粉添加量对发酵乳感官的影响

助眠粉是由酸枣仁粉、山药粉、茯苓粉、百合粉按照1∶1∶3∶4比例混合而成。随着助眠粉添加量的增加，发酵乳感官评分出现先升高后降低的现象（图6）。助眠粉添加量过低时，品尝不到助眠粉的特有味道；助眠粉添加量过高时，粉末沉底且颗粒感过重，口感不佳。助眠粉添加量为1.5 g/100 mL时，达到感官最优值。因此，发酵乳的助眠粉添加量为1.5 g/100 mL。

图6 助眠粉添加量对发酵乳品质的影响

2.1.3 发芽糙米添加量对发酵乳感官的影响

随着发芽糙米添加量的增加，感官评分先下降再上升之后再下降（图7）。发芽糙米添加量过低时，发酵乳味道醇正，但没有糙米特有味道；发芽糙米添加量过高时，入口糙米过多，影响口感。发芽糙米添加量为7 g/100 mL时，达到感官最优值。因此，发酵乳的发芽糙米添加量7 g/100 mL。

图7 发芽糙米添加量对发酵乳品质的影响

2.1.4 发酵剂添加量对发酵乳感官的影响

随着发酵剂添加量的增加，感官评分先上升后下降，但变化趋势不大（图8），因此发芽糙米风味发酵乳的发酵剂添加量为0.15 g/100 mL。

图8 发酵剂添加量对发酵乳品质的影响

2.2 正交试验结果

发芽糙米风味发酵乳优良口感的形成，可能与上述因素相互制约有关。因此在以上单因素试验基础上，选择影响最大的3个因素（即白砂糖添加量、助眠粉添加量、发芽糙米添加量）进行正交试验，优化获得最佳配方。正交试验结果见表3。

表3 正交试验结果

根据表3正交试验的极差分析，各因素对产品的影响依次为：A（助眠粉添加量）＞B（发芽糙米添加量）＞C（白砂糖添加量）。

由表3可知，正交试验中最高评分组合A1B2C2的感官评分为88.8分，高于最优组合A1B1C2感官评分86.2分，因此选择A1B2C2为最佳配比，即按100 mL计，助眠粉添加1 g、发芽糙米添加5 g、白砂糖添加6 g。

2.3 生物活性成分分析

经测定，A1B2C2组合发酵乳中γ-氨基丁酸含量（0.096 76±0.001 43）mg/mL，总多酚含量（1.121 9±0.002 1）mg/mL，其中，总黄酮含量（0.407 1±0.001 3）mg/mL；A1B1C2组合发酵乳中γ-氨基丁酸含量（0.058 26±0.000 45）mg/mL，总多酚含量（0.982 9±0.000 8）mg/mL，其中，总黄酮含量（0.386 9±0.036 0）mg/mL；市售发酵乳中γ-氨基丁酸0 mg/mL，总多酚含量（0.543 4±0.000 7）mg/mL，其中，总黄酮含量（0.238 1±0.001 2）mg/mL。三种发酵乳的γ-氨基丁酸高效液相色谱图见图9～11。

图9 A1B2C2 组合高效液相色谱图

图10 A1B1C2 组合高效液相色谱图

图11 市售发酵乳高效液相色谱图

将A1B2C2、A1B1C2及市售发酵乳的生物活性成分含量对比，如表4所示。结合上述项目含量，A1B2C2明显高于其他两组，其γ-氨基丁酸含量（0.096 76±0.001 43）mg/mL，总多酚含量（1.121 9±0.002 1）mg/mL，总黄酮含量（0.407 1±0.001 3）mg/mL。

表4 三种发酵乳的生物活性成分对比 单位：mg/mL

3 结论

通过试验确定发芽糙米风味发酵乳最优配方，即以100 mL牛奶计，添加助眠粉1 g、发芽糙米7 g、白砂糖6 g，接种0.2 g乳酸菌发酵剂，42 ℃发酵10 h。此时，发酵乳口感最佳，无沉淀、杂质及乳清析出，口感细腻，糙米有嚼劲，酸甜适中。与市售酸奶相比，本产品生物活性成分γ-氨基丁酸、多酚类和黄酮类成分含量相对较高，具有很大商业潜力。