瑪咖格瓦斯飲料的研制

公偉廣，王曉丹，3，楊 雪，邱樹毅*

（1.貴州省發酵工程與生物制藥重點實驗室，貴州 貴陽 550025；2.貴州大學 釀酒與食品工程學院，貴州 貴陽 550025；3.貴州大學 生命科學學院，貴州 貴陽 550025）

瑪咖（Maca）為十字花科獨行菜屬植物瑪卡獨行菜Lepidium meyeniiWalp的形似蘿卜的根莖，原產于海拔3 500～4 500 m的南美安第斯山區[1]。近年來，瑪咖的獨特功效引起了國內外學者廣泛的關注[1]。研究發現，瑪咖含有芥子油苷、瑪咖烯、瑪咖酰胺及其衍生物、固醇等多種生物活性物質[2-5]。通過動物實驗和人體實驗研究，證明了其確實具有提高生育能力[6]、改善性功能[7-9]、抗疲勞[10-11]等多種功效，食用安全。目前，以瑪咖為主要原料的保健品在世界上得到廣泛青睞，聯合國糧農組織（Food and Agriculture Organization，FAO）建議世界各國推廣對瑪咖的種植，推進了瑪咖在國際上的研究熱潮。國際市場上已有幾十種瑪咖保健產品從美國、日本、英國等地推出[12]。此外，還出現了瑪咖酒、瑪咖口香糖、瑪咖醬等多種形式的產品。

格瓦斯（Kbac）通常是以面包或谷物為原料經酵母菌和乳酸菌發酵釀制或提取合成制造的一種含低度酒精（酒精含量1%vol左右）清涼飲料，最早由俄國傳入我國。格瓦斯以其酸甜可口、醇香濃郁的口感及對人體的保健功能備受廣大群眾的青睞[13]，國內也出現了各類格瓦斯產品的研究報道，如甘薯格瓦斯[14]和玉米格瓦斯[15]等。

目前，以瑪咖為原料生產格瓦斯的研制尚少見報道，因此開發瑪咖格瓦斯這一新型飲料在未來的飲料市場具有廣闊的前景和較高的應用價值。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料

瑪咖：曬干的瑪咖根，市售；麥芽：由貴州某啤酒釀造公司提供。

1.1.2 菌種

嗜酸乳桿菌（B：12022）、乳酸乳球菌乳脂亞種（D：12024）、德式乳桿菌保加利亞亞種（E：12025）、啤酒酵母（1355）、釀酒酵母（FBKL2.0009）：貴州省發酵工程與生物制藥重點實驗室提供；安琪高活性干酵母：安琪酵母股份有限公司。

1.1.3 培養基

MRS培養基：蛋白胨10.0 g/L、牛肉粉10.0 g/L、酵母粉5.0 g/L、葡萄糖20.0 g/L、硫酸鎂0.1 g/L、醋酸鈉5.0 g/L、檸檬酸銨2.0 g/L、磷酸氫二鉀2.0 g/L、硫酸錳0.05 g/L、吐溫-80 1.0 g/L。

麥芽汁培養基：麥芽膏粉130 g/L、氯霉素0.1 g/L。

1.2 儀器與設備

WYT手持式折光儀：成都泰華光學有限公司；SPX-250B-Z型生化培養箱、BXM-30R立式壓力蒸汽滅菌鍋：上海博訊實業有限公司；JJ-CJ-IFD無菌操作臺：蘇州市金凈凈化設備科技有限公司；FA2004N電子天平：上海菁海儀器有限公司；ZD-85雙功能汽浴振蕩器：金壇市文華儀器有限公司；HH-6電熱恒溫水浴鍋：天津市泰斯特儀器有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 瑪咖格瓦斯飲料加工工藝流程

1.3.2 瑪咖格瓦斯的制備

（1）發酵液的制備

將麥芽用50 ℃的水浸漬15～20 min，然后將浸潤好的麥芽粉碎，采用麥芽∶水=1∶4調漿，再加入10%的瑪咖粉。在35～40 ℃的水浴中活化40 min，然后升溫至50 ℃保持30 min，再升溫至63 ℃保持30 min，在72 ℃保持60 min，使淀粉酶充分作用至碘液遇糖化液不變藍為終點。最后煮沸10 min，終止糖化過程，待冷卻后過濾得上清液，備用。

（2）菌種的活化

啤酒酵母活化：稱取13.01 g麥芽汁培養基和100 mL蒸餾水于三角瓶中溶解，于121 ℃高壓滅菌鍋中滅菌15 min，冷卻后于無菌操作臺中接種兩環啤酒酵母，于28 ℃培養箱中培養48 h，備用。

乳酸菌活化：稱取5.52 g MRS培養基和100 mL蒸餾水于三角瓶中溶解，于121 ℃高壓滅菌鍋中滅菌15 min，冷卻后于無菌操作臺中接種兩環乳酸菌，于37 ℃培養箱中培養48 h，備用。

（3）發酵條件的確定

通過單因素試驗確定發酵菌種和菌種的接種比例，再選取菌種接種量、發酵溫度和發酵時間選用正交設計進行3因素3水平的正交試驗。測定分析酸度，進行感官評定，確定最佳發酵條件。

1.3.3 評定方法

（1）酸度測定

吸取10 mL樣液，加入100 mL煮沸并冷卻至室溫的蒸餾水，加2～3滴酚酞指示劑，用0.1 mol/L NaOH標準溶液滴定至微紅色，以30 s不褪色為終點，記下消耗NaOH標準溶液的體積，計算出酸度（以乳酸計）。

式中：C為NaOH標準溶液的濃度，mol/L；V為滴定至終點時消耗NaOH溶液的體積，mL；K為乳酸系數0.09，即1 mol NaOH相當于酸的克數；W為取樣量，mL。

（2）瑪咖格瓦斯感官評分

以瑪咖格瓦斯飲料的色澤、香味、滋味和組織狀態為指標，對飲料進行了感官評分，滿分100分。感官評定標準見表1。

表1 格瓦斯飲料感官評分標準Table 1 Sensory evalution standard of Maca Kbac

2 結果與分析

2.1 最佳發酵菌種的確定

本試驗設計不同的乳酸菌與酵母菌的比例為1∶1，總接種量為4%，發酵溫度為28 ℃，發酵時間為48 h。發酵完成后測定其酸度及感官評定，結果見表2。

由表2可以看出，當不同乳酸菌和安琪酵母發酵時，會產生不愉快的酸味；當不同的乳酸菌和釀酒酵母混合發酵時，發酵液都顯示偏酸，并且產氣泡量少；綜合感官評定和產酸效果，選擇德式乳桿菌保加利亞亞種和啤酒酵母發酵得到產品的綜合評價最好（85分）。

2.2 菌種比例的確定

根據選定的發酵菌種，選擇德式乳桿菌保加利亞亞種/啤酒酵母的比例分別為1∶1、2∶1、1∶2、3∶1、1∶3，總接種量為4%，發酵溫度為28 ℃，發酵時間為48 h。發酵完成后測定其酸度及感官評定，結果見表3。

表2 不同菌種對瑪咖格瓦斯酸度及感官品質的影響Table 2 Effects of different strains on the acidity and sensory quality of Maca Kbac

表3 菌種不同比例對瑪咖格瓦斯酸度及感官品質的影響Table 3 Effects of strains in different proportions on the acidity and sensory quality of Maca Kbac

從表3可以看出，當乳酸菌的接種量越大，產酸越多，格瓦斯偏酸；當啤酒酵母的接種量越大，醇香越濃，氣泡越多。綜合感官評定，選取保加利亞亞種/啤酒酵母的比例為1∶2時，發酵得到的格瓦斯的綜合感官評分最高（88分）。

2.3 最佳發酵條件的確定

采用不同的菌種接種量，不同的發酵時間和溫度，以感官評分為評價指標，在單因素試驗基礎上，選用正交試驗設計進行3因素3水平的正交試驗，因素與水平見表4，結果與分析見表5，方差分析結果見表6。

表4 瑪咖格瓦斯飲料發酵工藝正交試驗因素與水平Table 4 Factors and levels of orthogonal experiments for optimizing the fermentation process of sweet Maca Kbac beverage

表5 瑪咖格瓦斯飲料發酵工藝正交試驗結果與分析Table 5 Results and analysis of orthogonal experiments for optimizing the fermentation process of sweet Maca Kbac beverage

表6 正交試驗結果方差分析Table 6 Variance analysis of orthogonal experiments results

由表5可知，各因素對產品的影響順序為A（接種量）＞B（發酵溫度）＞C（發酵時間），瑪咖格瓦斯的最佳發酵工藝組合為A2B3C3，即最佳發酵條件是菌種接種量為4%，發酵溫度為28 ℃，發酵時間為48 h。在此發酵條件下，得到的瑪咖格瓦斯飲料感官評分為89分，酸度為0.65%，產品酸甜適中、具有天然發酵的醇香酯香、瑪咖香氣及大量氣泡。由表6可知，各因素對結果影響均不顯著。

2.4 產品質量

2.4.1 感官指標

色澤：較深的琥珀色，明亮有光澤；香味：有發酵的醇香酯香，有瑪咖香味，無酵母異味；滋味：酸甜適口，有一定的殺口感；組織狀態：均勻不分層，搖動有大量氣泡。

2.4.2 理化指標

酸度：0.55%～0.65%；砷≤0.5 mg/L；鉛≤1.0 mg/L。

2.4.3 微生物指標

霉菌≤30個/mL；大腸桿菌≤3個/100 mL；致病菌：未檢出。

3 結論

瑪咖格瓦斯飲料最佳工藝參數為德式乳桿菌保加利亞亞種與啤酒酵母的接種比例為1∶2，接種量為4%，發酵溫度為25 ℃，發酵時間為48 h。在該最佳條件下，可獲得滿意瑪咖格瓦斯飲料制品。

該產品發酵后如不經過巴氏殺菌，能保留更多的活菌數量，對人體有很好的保健作用，但保質期會因此變短，將來還需作進一步深入研究。

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