小麥草發酵飲料的開發研究

李和平，申曉琳，關 鵬，王玉華，王 斌，魏建春

（1.河南牧業經濟學院 食品工程學院，河南 鄭州 450046；2.上海托宜商貿有限公司 河南食品研究所，河南 鄭州 450011）

小麥草發酵飲料的開發研究

李和平1，申曉琳1，關 鵬2，王玉華2，王 斌1，魏建春1

（1.河南牧業經濟學院 食品工程學院，河南 鄭州 450046；2.上海托宜商貿有限公司 河南食品研究所，河南 鄭州 450011）

探討以小麥草為主要原料，經植物乳桿菌發酵，再經調配、灌裝、殺菌等工藝加工生產小麥草發酵飲料。試驗表明，榨汁后小麥草汁中護綠劑NaCl最佳添加量為2.0 g/L。小麥草汁發酵的最佳條件為：植物乳桿菌接種量為4%，發酵溫度為40℃，發酵時間為14 h，蔗糖添加量10%；小麥草發酵飲料的最佳配方為：發酵小麥草汁50%，蘋果汁添加量10%，檸檬汁添加量1.5%，微晶纖維素添加量0.25%。通過該工藝生產出的飲料組織狀態均勻、穩定、無沉淀，色澤為小麥草汁明亮的淺綠色，酸甜適口，同時具有小麥草汁及乳酸發酵產生的獨特香氣。成品經實驗室檢測，總酸含量為0.79%，感官評分為92分，各項質量指標均符合發酵飲料衛生標準。

小麥草；發酵飲料；植物乳桿菌；正交試驗

小麥是我國的主要糧食作物之一，是五谷中營養價值最高的農作物。當小麥種子發芽并生長到一周后，便進入一個快速生長的階段，幼苗中富集了生長所需的各種營養素，此時采摘的小麥幼苗，就是小麥草。小麥草含有豐富的蛋白質、葉綠素、維生素C、礦物質、氨基酸、有益酵素等成分，小麥草汁是可利用葉綠素的最好來源[1-2]。古人早己發現小麥草汁是具有健胃消食、消炎退熱等神奇功效的藥物和補品，明代李時珍《本草綱目》中有關小麥草記載“麥草，氣味寒、辛、無毒，主治消酒毒、暴熱、酒痘、目黃等，搗爛絞汁日飲之，解渴，退胸隔熱，利小腸，佐韭食，甚益顏色”[3]。現代醫學證實，小麥草有美容、減肥、降脂、抗氧化、防癌，治療胃腸病、肝脾病、糖尿病、風濕病和腦血管病等功能，能使人體大腦和其他身體組織得到充足的氧量供給，使人充滿活力，保持最佳的狀態，是一種營養豐富的食療佳品[4-5]。

隨著經濟的發展和人們生活水平的提高，有機食品已成為21世紀的主導消費食品，小麥草已成為國內農業非常具有價值的重點發展方向之一。有機食品在國外是近年來十分風行的生機飲食主角之一，在國內也越來越受到公眾的重視。目前國內對小麥草的研究僅有小麥草面包、小麥草泡騰片等的報道[6-7]，利用小麥草制成發酵飲料還鮮見文獻報道。為此，綜合應用現代食品發酵及食品調味技術[8-13]，探討發酵小麥草飲料的優化工藝條件，考察主要因素對成品品質的影響，在單因素試驗的基礎上進行正交試驗，確定最佳的發酵飲料配方及加工工藝條件，以期研制出成本低、營養損失小、攜帶方便、保質期長的小麥草發酵飲料產品，這對于提高小麥草的商業價值，滿足市場需求和促進小麥草加工產業的發展都具有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小麥（鄭麥004）：河南省商水縣豐源農業種植專業合作社；微晶纖維素：濟寧市六佳藥用輔料有限公司；丙酮（分析純）：國藥化學試劑有限公司；蘋果、檸檬、食鹽（食用級）、白砂糖（食用級）：鄭州丹尼斯超市。

植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum）：河南省商業科學研究所提供。

乳酸菌培養基：牛肉膏5.0 g，酪蛋白胨5.0 g，酵母浸膏2.5 g，乙酸鈉2.5 g，檸檬酸二胺1.0 g，葡萄糖2.5 g，K2HPO41.0 g，MgSO4·7H2O 0.2 g，Tween80 0.5 g，MnSO4·H2O 0.1 g，蒸餾水500 mL，pH 6.8。

1.2 儀器與設備

GXZ-500D光照培養箱：寧波東南儀器有限公司；SPJD-11型水平超凈工作臺：上海浦東物理光儀廠；SPX-250B生化培養箱：常州萬豐儀器制造有限公司；OmegaJ8228HDC-C多功能榨汁機：寧波麥格威特電器有限公司；G70D20CN1P-D2（S0）格蘭仕微波爐：格蘭仕微波生活電器有限公司；JM-130型膠體磨：山東龍興化工機械集團；GYB40-10S型高壓均質機：上海東華高壓均質機廠；1000型定量灌裝機：溫州市凱馳包裝機械有限公司；SJ-3型巴氏殺菌機：山東省諸城市匯康食品機械有限公司；D2016067電加熱夾層鍋：山東省諸城市豐盛機械廠；DSX-280B型手提式高壓滅菌鍋：上海三申醫療器械公司；TD-45測糖儀：鄭州澤銘科技有限公司；JH-WA2S數字阿貝折光儀：上海佳航儀器儀表有限公司；WFZ-W2000型紫外分光光度計：尤尼柯儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 分析方法

（1）葉綠素測定[14-15]

取2g樣本移入25mL容量瓶內，加入20mL丙酮稀釋并用蒸餾水定容，塞緊瓶塞，混勻后放在暗處1 h，過濾；利用分光光度計測定波長645 nm與663 nm處的吸光度值，平行測定3次取平均值，按下列公式計算葉綠素總含量：

式中：K為葉綠素的總含量，mg/L；A645nm和A663nm分別為波長645 nm和663 nm條件下的吸光度值；V1為丙酮提取液的最終體積，mL；W為取樣量，g。

（2）產品主要質量指標的檢測

可溶性固形物含量：阿貝折光儀測定；pH：數顯精密pH計測定；總酸含量：GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定》；總糖含量：TD-45測糖儀測定；微生物指標：采用GB/T 4789.2—2016《食品微生物學檢驗菌落總數測定》、GB/T 4789.3—2003《食品微生物學檢驗大腸菌群計數》方法測定。

1.3.2 工藝流程

1.3.3 操作要點

小麥草的培育[16]：挑選外形飽滿、無干癟、爛粒、霉斑等狀況的鄭麥004籽粒，清洗、置光照培養箱中發芽、培植10 d，植株高20～25 cm時采收。

揀選清洗：用清水浸泡后清洗，除去泥沙、污物，瀝干，最大限度的減少小麥草表面污物。

榨汁：將小麥草直接置于榨汁機中按1∶1（g∶mL）的料液比加水榨汁，在膠體磨中磨20 min制成均勻的小麥草汁。

護綠滅酶[17-20]：小麥草汁加入一定含量的護綠劑NaCl，利用微波技術對小麥草汁滅酶，微波功率為630 W，時間為1 min。

調整成分：小麥草汁中可發酵性糖含量不高。加入一定含量的蔗糖溶解后，95℃殺菌10 min，冷卻到37℃。

發酵[21-24]：用液體MRS培養基活化植物乳桿菌，（36±1）℃溫度下兼性厭氧培養，傳代2～3次后，按一定比例接入小麥草汁中發酵。發酵液過濾，得發酵小麥草汁。

蘋果汁、檸檬汁的制備：將蘋果及檸檬清洗、去皮、切碎、熱燙、置榨汁機中榨汁，過濾得蘋果、檸檬清汁備用。

調配[25-27]：在夾層鍋中按配方比例加入發酵小麥草汁、蘋果汁、檸檬汁、微晶纖維素等升溫至75～80℃保溫5min。

均質：將調配好的發酵飲料先在膠體磨中磨20 min，然后（60～65）℃，20 MPa條件下均質30 min，防止分層現象。

灌裝滅菌：玻璃瓶、瓶蓋滅菌消毒，放入消毒柜備用。定量灌裝機趁熱灌裝均質液于玻璃瓶中，封口后置于殺菌鍋中95℃殺菌10 min，迅速用冷水冷卻至室溫即為成品。

1.3.4 感官質量綜合評分標準

表1 小麥草發酵飲料感官評分標準Table 1 Sensory evaluation standards of fermented wheatgrass beverage

由20位食品專業感官評定人員組成評分小組，按照表1的感官評分標準對發酵小麥草飲料的氣味、外觀、質地和口感進行獨立評分，滿分100分。

1.3.5 小麥草汁發酵工藝試驗

參考有關研究[28-29]，選取植物乳桿菌接種量（0.5%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%）、發酵溫度（30℃、32℃、34℃、36℃、38℃、40℃、42℃、44℃）、發酵時間（2 h、4 h、6 h、8h、10h、12h、14h、16h、18h、20h）和蔗糖添加量（2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%、16%）四個因素的不同水平進行單因素試驗，研究小麥草汁最佳發酵工藝。以發酵后小麥草汁總酸含量為評價指標。

在單因素試驗的基礎上，選取植物乳桿菌接種量、發酵溫度、發酵時間、蔗糖添加量4個因素，選用L9（34）正交設計進行發酵工藝優化正交試驗。

1.3.6 小麥草發酵飲料配方試驗

參考有關研究結果[30]，以發酵小麥草汁含量（10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%）、蘋果原汁含量（2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%、16%、18%、20%）、檸檬原汁（0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%）和微晶纖維素添加量（0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%、0.40%）四個因素的不同水平進行單因素試驗，調配小麥草汁和蘋果原汁后，均質、灌裝封口、殺菌、（25±1）℃保溫10 d后開瓶檢驗并對其感官評分，以成品感官評分值為評判指標，研究小麥草發酵飲料最佳配方。

在單因素試驗的基礎上，選取發酵小麥草汁、蘋果汁、檸檬汁、微晶纖維素添加量4個因素，選用L9（34）正交設計進行小麥草發酵飲料配方優化正交試驗。

2 結果與分析

2.1 護綠劑添加量的確定

小麥草中葉綠素含量很高，但在榨汁及后序加工中會損失一部分。根據有關研究[17]，小麥草汁中加入護綠劑NaCl可以有效保護葉綠素。NaCl添加量與小麥草汁葉綠素含量關系見圖1。

圖1 NaCl添加量對小麥草汁葉綠素含量的影響Fig.1 Effect of NaCl addition on chlorophyll content in wheatgrass juice

由圖1可知，當護綠劑NaCl的添加量在0.5～2.0 g/L時，小麥草汁葉綠素含量隨著NaCl添加量的增大而增加；當NaCl添加量＞2.0g/L時，小麥草汁葉綠素含量隨著NaCl添加量的增大而逐漸下降。因此，NaCl的添加量以2.0g/L為宜。

2.2 小麥草汁發酵工藝單因素試驗結果

考察植物乳桿菌接種量、發酵溫度、發酵時間、蔗糖添加量對小麥草汁發酵的影響見圖2。

圖2 小麥草汁發酵條件優化單因素試驗結果Fig.2 Single factor experiments results for fermentation conditions optimization of wheatgrass juice

由圖2A可知，當植物乳桿菌接種量較小時，其生長代謝緩慢，產酸量低；當植物乳桿菌接種量過大時，發酵速度過快，酸度達到一定值后趨于恒定。綜合考慮，初步確定植物乳桿菌接種量在3%左右較為適宜。

由圖2B可知，由于溫度高低與菌體生長速度、氧的溶解度與傳遞、酶的活性密切相關[28]。當溫度低時，發酵效果不理想，產酸量低；當溫度過高時，會影響菌種酶活性，從而抑制植物乳桿菌的生長發酵甚至殺死菌種；在菌種最佳活力溫度范圍內，溫度越高，發酵的效果也越好。因此，初步確定發酵溫度在38℃左右較為適宜。

由圖2C可知，隨著發酵的進行，酸度不斷增加，這是由于乳酸菌利用原料中的碳水化合物不斷產酸。在前4h之內，乳酸菌剛接種到一個新的生長環境，處于菌種的適應期，代謝產物較少，產酸量的增加較緩慢。5～11 h之間酸度迅速增加，因為進入對數期，菌種利用環境中的可發酵糖等充足的營養物質進行繁殖和代謝，菌種生長繁殖快。在12 h后產酸量增加的幅度明顯降低，慢慢趨于恒定，這是由于一直升高的酸度及其代謝產物對菌的生長具有抑制和殺滅作用，從而抑制了乳酸菌的生長。綜合考慮，初步確定發酵時間在12 h左右。

由圖2D可知，隨蔗糖添加量的增加，植物乳桿菌持續消耗糖分、發酵產物不斷積累，有機酸含量在蔗糖添加量為10%時達到較高點后增長緩慢。因此，初步確定蔗糖添加量為10%左右。

2.3 小麥草汁發酵工藝優化正交試驗結果

以植物乳桿菌接種量、發酵溫度、發酵時間、蔗糖添加量4個因素，進行4因素3水平發酵工藝正交試驗優化，試驗設計及結果見表2。

表2 小麥草汁發酵工藝優化正交試驗結果與分析Table 2 Results and analysis of orthogonal tests for wheatgrass juice fermentation process optimization

由表2可知，影響因素主次為A＞B＞D＞C；即4個因素中，菌種接入量對產品質量的影響最大，其次是發酵溫度，再次是白砂糖添加量，而發酵時間對發酵小麥草汁總酸含量的影響最小。由各因素k值可知，最佳發酵條件為A3B3C3D2，即菌種接種量4%，發酵溫度40℃，發酵時間14 h，白砂糖添加量10%。對此工藝進行驗證試驗，其總酸含量為0.86%，最終確定最佳發酵條件為A3B3C3D2。

2.4 小麥草發酵飲料配方單因素試驗結果

圖3 小麥草發酵飲料配方優化單因素試驗結果Fig.3 Single factor experiments results for wheatgrass beverage formula optimization

考察發酵小麥草汁添加量、蘋果汁添加量、檸檬汁添加量、微晶纖維素添加量對發酵飲料感官評分的影響，結果見圖3。

由圖3A可知，發酵小麥草汁添加量太多或太少對產品質量均有不利影響，加太多麥草口味太濃，不適口；而太少成品不具有小麥草特有的風味。初步確定發酵小麥草汁添加量為50%左右。

蘋果汁具有抑苦提鮮的效果。圖3B顯示，蘋果汁添加量太少成品口感較差。但蘋果汁添加量太大，成品酸味太強。初步確定蘋果汁添加量為8%左右。

由圖3C可知，檸檬原汁太多太少都不合適。檸檬原汁太多會掩蓋小草麥本身特有香氣，檸檬原汁太少成品風味太差。初步確定檸檬汁添加量為2%左右。

由圖3D可知，微晶纖維素添加太多太少都不合適。微晶纖維素太多成品粘度太大、口感粘稠；而微晶纖維素太少成品呈水樣口感、不具有均勻細膩的質感。初步確定微晶纖維素用量為0.20%左右。

2.5 小麥草發酵飲料配方正交試驗結果

選取發酵小麥草汁、蘋果汁、檸檬汁、微晶纖維素添加量4個因素，進行4因素3水平小麥草發酵飲料配方優化正交試驗，結果見表3。

表3 小麥草發酵飲料配方優化正交試驗結果與分析Table 3 Results and analysis of orthogonal tests for wheatgrass beverage formula optimization

由表3可知，影響因素主次為A＞B＞D＞C；即4個因素中，發酵小麥草汁添加量對產品質量的影響最大，其次是蘋果汁添加量，再次是微晶纖維素添加量，而檸檬汁添加量對小麥草發酵飲料產品質量的影響最小。由各因素k值可知，最佳工藝配方為A2B3C1D3，即發酵小麥草汁添加量為50%，蘋果汁添加量10%，檸檬汁添加量1.5%，微晶纖維素添加量0.25%。

正交試驗分析得出，最佳工藝為A2B3C1D3，與評分最高的工藝A2B3C1D2不一致，對2種不同工藝的產品進行驗證試驗，A2B3C1D3工藝制得的成品總酸含量為0.79%，感官評分為92.15，比A2B3C1D2工藝制得的成品口感更細膩，風味更純正，最終確定最佳工藝為A2B3C1D3，即發酵小麥草汁添加量為50%，蘋果汁添加量10%，檸檬汁添加量1.5%，微晶纖維素添加量0.25%。

3 結論

根據正交試驗結果，榨汁后小麥草汁中NaCl護綠劑加入量為2.0 g/L。小麥草汁發酵的最佳條件為植物乳桿菌接種量4%，發酵溫度40℃，發酵時間14 h，白砂糖添加量10%。小麥草發酵飲料的最佳配方為發酵小麥草汁添加量50%，蘋果汁添加量10%，檸檬汁添加量1.5%，微晶纖維素添加量0.25%。經調配、灌裝、殺菌冷卻后即為小麥草發酵飲料。該產品色澤鮮亮，均勻穩定，酸甜適宜，柔和細膩，滑潤爽口，同時具有小麥草特有香氣和植物乳桿菌發酵特殊風味，是一款營養豐富、風味獨特的保健飲料，具有廣闊的發展前景。

[1]王永輝，李培兵，金 宏，等.小麥草營養成分分析[J].營養學報，2011（3）：327-328.

[2]盧圣佑.小麥草、植株和籽粒主要營養成分及農藝性狀分析研究[D].南京：南京農業大學，2014.

[3]李時診.本草綱目谷部[M].北京：人民衛生出版社，1979：1455.

[4]鄭崇田.從美國“小麥草”的傳銷說起[J].秘書之友，1994（10）：22.

[5]KULKARNI S D,TILAK J C.Evaluation of the antioxidant activity of wheatgrass(Tritigum aestivumL.)as a function of growth under different conditions[J].Phytother Res,2006,20:218-227.

[6]孫小凡，曾慶華，朱明霞，等.小麥草粉在面包中的應用[J].食品研究與開發，2010，31（6）：56-59.

[7]叢澤峰，韓文靜，吳 杰，等.小麥草泡騰片工藝研究[J].廣州化工，2013（18）：46-48.

[8]王 磊，陳宇飛，劉長姣.發酵飲料的開發現狀及研究前景[J].食品工業科技，2015，36（10）：379-382.

[9]葉文峰，冷桂華，彭 玲.紅薯葉發酵飲料的研制[J].中國釀造，2010，29（9）：170-172.

[10]秦 杰，周煥霞，張 微，等.海帶發酵飲料加工工藝的研究[J].農產品加工·學刊，2010（4）：42-44.

[11]孔繁東，徐 冰，祖國仁，等.裙帶菜發酵飲料加工工藝的研究[J].中國釀造，2011，30（1）：186-189.

[12]楊 柳，王 磊，李玉邯，等.薏米黑豆復合發酵飲料的研制[J].糧食與飼料工業，2016（5）：20-23，28.

[13]彭 濤，楊旭新.蜂蜜發酵飲料的開發研究[J].中國釀造，2010，29（2）：174-177.

[14]施青紅.青菜中葉綠素含量的無損檢測法研究[J].中國食品學報，2007，7（3）：127-131.

[15]任 紅，羅 豐，許 彥，等.菜心葉綠素測定方法比較研究[J].安徽農業科學，2012，40（3）：1455-1456.

[16]王亞東.LED光照對小麥草生長的影響及培養箱的設計[D].青島：中國海洋大學，2015.

[17]王朝陽.響應面法優化柳蒿芽護綠劑的研究[J].食品研究與開發，2016，37（21）：199-203.

[18]黃持都，胡小松，廖小軍，等.葉綠素研究進展[J].中國食品添加劑，2007（3）：27-30.

[19]曾家豫，楊國兵，張 繼，等.紫堇葉綠素穩定性的研究[J].食品工業科技，2008，29（1）：241-244.

[20]TIAN Z.Application of the microwave enzyme inactivation in food and Chinesemedicineprocessing[J].Heilongjiang Medicine Journal,2011,24(4):537-539.

[21]熊 濤，黃錦卿，宋蘇華，等.植物乳桿菌發酵培養基的優化及其高密度培養技術[J].食品科學，2011，32（7）：262-268.

[22]汪立平，汪 欣，艾連中，等.純種植物乳桿菌發酵低鹽蘿卜泡菜的研究[J].食品科學，2013，34（17）：182-186.

[23]王水泉，包 艷，董喜梅，等.植物乳桿菌的生理功能及應用[J].中國農業科技導報，2010，12（4）：49-55.

[24]辛國芹，辛國民，徐海燕，等.一株植物乳桿菌的分離鑒定及特性研究[J].江西農業學報，2012，24（8）：77-80.

[25]何耀良，廖小新，黃科林，等.微晶纖維素的研究進展[J].化工技術與開發，2010，39（1）：12-16.

[26]李曉敏，藍 海，陳珍珍.納米晶體纖維素在冰淇淋中的應用[J].食品工業科技，2014，35（4）：294-295，299.

[27]尹正龍，葉永超.不同型號微晶纖維素的性能與應用的比較[J].安徽醫藥，2014（12）：2237-2239.

[28]關秀艷，胡夢坤，曹 陽.植物乳桿菌生長條件的優化[J].農業科技與裝備，2011（1）：9-11.

[29]倪冬冬，李洪軍，賀稚非.新疆藥桑果乳桿菌發酵飲料研制[J].食品工業科技，2014，35（24）：208-212.

[30]徐安書，胡 敏，何 軍.莖瘤芥葉胡蘿卜混合汁復合乳酸菌發酵飲料的研制[J].食品工業科技，2012，33（14）：321-325.

Development of fermented wheatgrass beverage

LI Heping1,SHEN Xiaolin1,GUAN Peng2,WANG Yuhua2,WANG Bin1,WEI Jianchun1
(1.Department of Food Engineering,Henan University of Animal Husbandry and Economy,Zhengzhou 450046,China;2.Shanghai Tuoyi Commercial and Trading Co.,Ltd.,Henan Food Research Institution,Zhengzhou 450011,China)

Using wheatgrass as raw material,fermented wheatgrass beverage was produced withLactobacillus plantarumfermentation,followed by blending,filling and sterilization.The results indicated that the optimal green-protecting agent NaCl addition was 2.0 g/L.Furthermore,the optimal wheatgrass juice fermentation conditions were as follows:L.plantaruminoculum 4%,temperature 40℃,time 14 h,and sugar addition 10%.The optimal wheatgrass beverage formula was wheatgrass juice 50%,apple juice 10%,citric juice 1.5%,and microcrystalline cellulose 0.25%.The beverage had uniform and stable texture without precipitation.The color of the beverage was bright light green as that of natural wheatgrass juice,the acidity and sweet was moderate and it also had unique aroma produced by wheatgrass juice and lactic acid fermentation.The total acid content was 0.79%,the sensory quality score was 92,and quality indicators met with the hygiene standards of fermented beverage.

wheatgrass;fermented beverage;Lactobacillus plantarum;orthogonal experiment

TS275.4

0254-5071（2017）09-0191-06

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.09.041

2017-07-01

2016年中央財政農業技術推廣補助資金項目（51000807）

李和平（1966-），男，副教授，本科，研究方向為農產品加工。