五谷米奶發酵工藝的研究

袁 輝白云鳳薛勝霞黃文岳毛建衛

(浙江科技學院浙江省農產品化學與生物加工技術重點實驗室1,杭州 310023)

(溫州醫學院藥學院2,溫州 320035)

(杭州余杭區第三人民醫院3,杭州 311115)

五谷米奶發酵工藝的研究

袁 輝1,2白云鳳2薛勝霞3黃文岳1毛建衛1

(浙江科技學院浙江省農產品化學與生物加工技術重點實驗室1,杭州 310023)

(溫州醫學院藥學院2,溫州 320035)

(杭州余杭區第三人民醫院3,杭州 311115)

對五谷米奶的制備工藝進行了研究。對發芽糙米、薏米、燕麥、黑米、小麥胚芽添加量進行單因素試驗,在此基礎上進行正交試驗,通過理化及感官評定確定最佳五谷粉液配比為薏米 33 g/L,小麥胚芽132 g/L,黑米 3 g/L,發芽糙米 132 g/L,燕麥 66 g/L;經過液化糖化的對五谷粉液和牛奶比例最佳配比 7∶3、接種量0.7～0.8 g/L,42℃發酵 4～5 h,4℃后熟 12 h。最終產品技術指標:可溶性固形物 8.68°Bx;還原糖10.75 g/L;酸度 33.08°T;γ-氨基丁酸 (GABA)35.8 mg/100 g;蛋白質 3.50 g/100 mL;脂肪 2.03 g/100 mL。工藝簡便可行,所得米奶發酵制品,酸甜適口,質地細膩。

薏米 小麥胚芽 黑米 發芽糙米 燕麥 發酵 酸奶

發酵飲料一直都是國內外飲料行業重點研究及開發的領域,該類飲料具有營養豐富,口感獨特,市場接受度高等特點[1]。谷物乳酸發酵飲料是一種新型的營養保健飲料,具有特殊風味和豐富的營養價值[2]。現階段大多數米奶及谷類食品的蛋白質、鈣等含量都不及牛奶,無法滿足對營養有要求的消費者。因此,如何提高它的營養價值,改變其中的營養成分,以及使其口感上更能被廣大消費者接受成為了米奶在加工過程中的一個重點。發芽糙米、薏米、黑米、燕麥和小麥胚芽的營養價值已被大眾所周知,燕麥具有高蛋白低碳水化合物的特點,同時富含可溶性纖維和不溶性纖維,能加速人體內膽固醇的排出;小麥胚芽[3]包含著豐富均衡的且對生長發育又是必需的營養素,蛋白質含量高于雞蛋;薏米有利于消腫、健脾去濕等功效;黑米含有大量的無機鹽,發芽糙米[4]富含氨基丁酸 (γ-GABA),二者所含營養價值均遠遠高于大米。國內外對它們的深加工以及相關食品的研究也日漸活躍。在我們前期發芽糙米米奶研究的基礎上[5],從營養互補的原理、原料上采用了一定比例的“五谷”,用傳統與現代生物技術相結合的工藝,研究和開發出既具備酸奶獨有的風味和活性成分又兼有五谷所含功能因子的米奶飲料。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

發芽糙米、薏米、黑米、燕麥、小麥胚芽:市購;α -淀粉酶、糖化酶:上海楷洋生物技術有限公司;GA2 BA標準品:上海伯奧生物科技公司;直投式酸奶發酵劑:北京弗蒙特生物技術有限公司;其他試劑均為分析純。

ATAGO數顯手持式折光儀 PAL-1:ATAGO有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 五谷米奶的制作工藝流程

五谷→粉碎→篩選凈化→復配五谷→糊化→液化→糖化→過濾→滅菌→發酵→后熟→均質→裝瓶→成品

五谷前處理:粉碎機中粉碎,過 100目篩,得到均勻細膩的谷物粉末。糊化:糊化前加 5倍水浸泡30 min,使米粉顆粒充分吸水,加熱過程不斷攪拌,糊化 30 min。液化參考文獻[6]進行。糖化:液化好的米漿冷卻至 55℃左右,調節 pH至 6,加入事先在40℃,活化 1 h的糖化酶,每克原料加入 100 U,糖解30 min,80℃滅酶,過濾得發芽糙米糖化汁。滅菌:分裝糖化汁和添加蔗糖,121℃高壓滅菌 15 min。

1.2.2 五谷單因素復配試驗 (g/L)

在其他四種谷類質量不變的情況下,其中一種谷類加入不同量進行對比,通過客觀的對樣品進行外觀、香味、滋味的打分來得出最佳水平。

薏米單因素試驗:薏米添加量分別為 33、66、99、132、165,小麥胚芽 165、發芽糙米 165、燕麥 165、黑米6。

小麥胚芽單因素試驗:小麥胚芽添加量分別為33、66、99、132、165,薏米 165、發芽糙米 165、燕麥165、黑米 6。

發芽糙米單因素試驗:發芽糙米添加量分別為33、66、99、132、165,小麥胚芽 165、薏米 165、燕麥165、黑米 6。

燕麥單因素試驗:燕麥添加量分別為 33、66、99、132、165,小麥胚芽 165、發芽糙米 165、薏米 165、黑米6。

黑米單因素試驗:黑米添加量分別為 3、6、9、12、15,薏米 165,小麥胚芽 165、發芽糙米 165、燕麥 165。

1.2.3 五谷復配正交試驗方案

在上述單因素試驗的基礎上設計正交試驗,五谷作為正交試驗的 5個因素,選用 L8(25)正交表安排試驗,因素水平見表 1,以感官評定為指標,以此來評定最佳五谷復配方案。

表 1 五谷復配正交實驗因素水平/g/L

1.2.4 五谷乳液與奶粉比例對發酵的影響

研究在米奶發酵工藝中五谷乳液與奶粉的不同比例對米奶品質的影響。五谷米粉乳液與奶粉比例為 9∶1、8∶2、7∶3、6∶4、5∶5五個水平,接種量 0.6 g/L,蔗糖 10 g/L,于 42℃下發酵 6 h,冷卻,4℃后熟12 h。根據酸度和感官評價判斷合適的五谷乳液與無抗奶的配比。

1.2.5 接種量對發酵的影響

研究在米奶發酵工藝中接種量的不同對米奶品質的影響。接種量分別為 0.5、0.6、0.7、0.8、0.9 g/L五個水平,五谷乳液與奶粉比為 3∶7,42℃發酵 6 h,冷卻,4℃后熟 12 h以上。根據酸度和感官評價判斷合適的接種量。

1.2.6 發酵及后熟時間的確定

五谷米粉糖化汁與奶粉比為 7∶3,蔗糖 10 g/L,接種量 0.6 g/L作為發酵及后熟過程中 pH及酸度變化的檢測對象。

1.2.7 指標的測定方法

還原糖含量測定參照文獻 [7];GABA含量測定:于波長 645 nm測定其吸光度[8];蛋白質含量測定: G B/T 5009.5—2003;脂肪含量測定:GB/T 5512—2008;酸度測定:參照 GB/T 22427.9—2008;乳酸菌含量測定:參照 GB/T 4789.35—2003。

1.2.8 米奶感官評價

參照文獻[5]進行。

2 結果與分析

2.1 五谷單因素復配試驗及結果

五谷米粉添加量品質評分結果見圖 1。加入適當的薏米,除可促進乳酸菌生長繁殖外,還可以掩蓋制品的異味和增加香氣的作用,但加入過多香味過重,引人不悅。發芽糙米的蛋白質含量雖然不多,但是蛋白質質量較好,主要是精蛋白,氨基酸的組成比較完全,人體容易消化吸收,但賴氨酸含量較少。小麥胚芽具有清新的植物香味,增加食欲,補充發芽糙米賴氨酸的不足;加入過多則成品甜香味過于濃烈,掩蓋了其他成分的特質。燕麥含有高黏稠度的可溶性纖維,對成品的穩定性有一定作用,但加入過多,糖化汁過于黏稠,口感不佳,且飽腹感強烈。黑米因其所含的黑色素含量過多,容易造成成品顏色過深,影響外觀品質,所以不宜添加過多。選取在五谷單因素試驗中每個因素評分較好水平作為五谷復配正交試驗的水平。

圖1 五谷米粉添加量單因素試驗

2.2 正交獲得五谷最佳復配方案

“五谷”中無論哪一種米粉添加過多或過少,對成品的穩定性和口感均有影響;某種成分添加過多,就會掩蓋其他成分的風味,反之則風味不突出。五谷復配正交實驗結果見表 2,極差 RD>RB>RC>RA=RE,確定五谷最佳復配方案為 A1B2C1D1E2,即薏米 33 g/L,小麥胚芽 132 g/L,黑米 3 g/L,發芽糙米132 g/L,燕麥 66 g/L。在此條件下生產的成品口感良好,質地細膩,味道純正。

表2 五谷復配正交試驗結果及極差分析

2.3 五谷乳液與奶粉添加量不同比例的研究

五谷米粉經液化糖化,把溶解狀態的淀粉、糊精轉化為可發酵性物質,降低醪液的黏度,有利于發酵和酵液的輸送。制得的五谷乳液由于失去了淀粉糊化所具有的保持能力,因此在前述試驗的基礎上適當增加奶粉的添加量,以緩解沉降或稀釋,同時奶粉能提供較好的營養價值和產品口感,五谷乳液與奶粉含量的變化有一個最佳感官點,當比例為 7∶3時米奶感官品質最佳(見表 3)。乳酸菌活菌數計數結果顯示隨著牛奶添加量增大,活菌數有一個增加的過程,表明牛奶含量越高越適合乳酸菌的生長,這與發芽糙米米奶發酵試驗結果相一致。

表3 五谷乳液與奶粉不同比例試驗結果

2.4 接種量對米奶質量的影響

接種量對五谷乳液的乳酸發酵有一定的影響。接種量過少,則不易形成生長優勢,發酵時間延長,易染雜菌;接種量過多,產酸過快,易造成凝乳中蛋白質內脫水收縮現象,使乳清析出較多,同時也會增加生產成本。接種量單因素試驗結果見表 4,通過感官評定可以看出當接種量在 0.7～0.8 g/L之間時,五谷米奶感官品質最佳。

表4 接種量單因素試驗結果

2.5 發酵及后熟時間的確定

由圖 2可知,在五谷米奶發酵過程中,開始的2 h內由于菌體生長等因素存在,pH及酸度的變化程度較為緩和,在其后的 2～4 h是發酵的主要階段,在這一階段乳酸大量產生造成 pH的迅速下降及酸度的大幅度提高。發酵 4～5 h后,由于乳酸的大量積累, pH已經達到凝乳要求,此時認為米奶的主體發酵結束,因此選擇發酵時間為 4～5 h較為合理。在主體發酵結束,在 4℃環境下進行后熟時 pH及酸度有一定程度的變化,但基本趨于穩定,后熟 12 h為宜。

圖2 發酵及后熟過程中pH以及酸度的變化

2.6 五谷米奶成分

五谷米奶理化指標見表 5。

表5 五谷米奶理化指標

3 討論與結論

3.1 通過對五谷發酵米奶試驗的研究,確定原料由糖化汁和牛奶兩者構成,不再另外添加水。五谷最佳復配方案為薏米 33 g/L,小麥胚芽 132 g/L,黑米3 g/L,發芽糙米 132 g/L,燕麥 66 g/L。五谷米粉糖化汁和奶粉的最佳比例為 7∶3,接種量為 0.7～0.8 g/L, 42℃發酵4～5 h,4℃后熟 12 h,在此條件下,生產的成品有鮮奶的味道,質地細膩,口感好,味道純正,口味潤滑。

3.2 直投式酸奶發酵劑的主要菌種為嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌,五谷米奶接種后,最好在 1.5 h內裝瓶完畢。裝瓶后送入發酵室,避免振動。發酵到接近終點酸度前應立即降溫,以停止發酵。因凝乳不易很快降溫,若達到規定酸度以后再降溫,就會使酸乳在緩慢降溫期間,酸度繼續升高,以至 pH值過低,從而影響風味和口感。所以要及時把握好終止發酵的時間。

3.3 與普通的米奶相比五谷米奶集諸多優點于一身:五谷中含有的γ-氨基丁酸[9]、六磷酸肌醇、膳食纖維、谷胱甘肽對人體保健,降脂,抗衰老,抗癌具有很大作用,使它是一種飲料的同時更作為一種保健品,必然在這個健康飲食的時代受到重視。目前市場上出現的谷物飲料以物理加工而成為主,這一類產品往往由于沒有涉及深層次的加工而不能凸顯出谷物飲料的營養價值,且由于物理加工形式簡單,造成了這類產品的品種單一。發酵五谷米奶在改變原料結構的同時運用生物方法對產品的營養結構以及營養組成進行了深層次的影響,并且由于發酵菌種益生菌本身所具有的保健功能,使得產品的營養價值大大提升。

[1]許本發,李宏建,紫金貞,等.酸奶和乳酸菌飲料加工[M].北京:中國輕工業出版社,1993

[2]Mitsuoka Tomotar,i Makita Shinzo,AsanoHiromich i.The characteristics of lactic acid bacteria isolated from Masai fer2 mentedmilk in Kenya[J].Bioscience andmicroflora,2002,21 (3):171-178

[3]黃迪芳,陳正行.發芽糙米[J].糧食與油脂,2004,(4):17 -18

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[5]袁輝,白云鳳,毛建衛,等.發芽糙米制備發酵型酸米奶的研究[J].中國糧油學報,2009,24(7):14-17

[6]汪正潔.米乳飲料生產工藝研究 [D].武漢:華中農業大學,2006:9-10

[7]康彬彬.發芽糙米的制備及其乳酸發酵工藝研究[D].福建:福建農林大學,2003

[8]陳恩成,張名位,彭超英,等.比色法快速測定糙米中γ-氨基丁酸含量研究[J].中國糧油學報,2006,21(1):1

[9]KazamiD,Ogura N,Fukushi T,et al.Atihypertensive effect of Japanese taste seasoning r-aminobutyric acid on mildly hy2 pertensive and high-normal blood pressure subject and nor2 mal subjects[J].Nippon shokuhin Kagaku Kashi,2002,49 (6):409-415.

Fer mentation Process of Five-GrainMilk

Yuan Hui1,2Bai Yunfeng2Xue Shengxia3HuangWenyue1Mao Jianwei1

(ZhejiangUniversity of Science and Technology,KeyLaboratory ofAgricultural Products Chemical and Biological Processing Technology of Zhenjiang Province1,Hangzhou 3100232)
(WenzhouMedical College Pharmaceutical School2,Wenzhou 325035)
(Third People?s Hospital of Hangzhou YuhangDistrict3,Hangzhou 311115)

The fermentation process of five-grain milk was studied.The addition doses of germinated brown rice,adlay seeds,oats,black rice,and wheat germ were researched by single-factor tests and an orthogonal experi2 ment,and the product physicochemical property and sensory quality were evaluated.Results:The optimum ratio of grain liquid mixture/milk is 7∶3,the inoculum size is 0.7～0.8 g/L,the fer mentation are conducted at 42℃for 4～5 h and maturating at 4℃for 12 h.The product technical indexes are soluble solid 8.68°Bx,total reductive sugar 10.75 g/L,acidity 33.08°T,γ-amino butyric acid 35.8 mg/100 g,protein 3.50 g/100 mL,and fat 2.03 g/100 mL.The process is simple and the fer mented yogurt has a good flavor and moderate s weet and sour.

adlay seed,wheat ger m,black rice,germinated brown rice,cat,fer mentation,yogurt

TS275.4 文獻標識碼:A 文章編號:1003-0174(2010)09-0102-05

浙江省自然科學基金 (Y307415),浙江科技學院人才啟動基金(0101103501)

2009-09-01

袁輝,男,1972年出生,副教授,農產品精深加工