大麥發(fā)酵飲料的制備及其風(fēng)味物質(zhì)分析

　　摘要:以大麥為原料制備乳酸菌發(fā)酵飲料，通過單因素試驗(yàn)研究接種量、發(fā)酵時間、料液比等不同發(fā)酵條件對大麥乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)物中主要營養(yǎng)和功能性成分的影響，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化發(fā)酵工藝條件，制備獲得具有較優(yōu)品質(zhì)的大麥乳酸菌發(fā)酵飲料，并對產(chǎn)品的風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行了分析。

　　關(guān)鍵詞:大麥;乳酸菌;飲料;風(fēng)味物質(zhì)

　　大麥屬禾本科，是主要的糧食和飼料作物，也是我國甚至世界上最為古老的糧種之一，至今已有幾千年的種植歷史。目前全球產(chǎn)量80%以上的大麥主要用于生產(chǎn)啤酒和飼料加工，食用資源的開發(fā)相對不足，主要為早餐食品、擠壓食品、焙烤食品、飲料和功能性成分提取物等[1-2]。而隨著近年來對全谷物食品以及大麥營養(yǎng)及功能研究的不斷深入，如大麥中酚類物質(zhì)、β-葡聚糖的功能活性研究的開展[3-4]，使得大麥的健康價值被更多的人熟知，以大麥為原料的健康食品開發(fā)逐漸受到更多的關(guān)注。

　　發(fā)酵方向評職知識：發(fā)酵工程方向有哪些SCI期刊

　　乳酸菌是一類能利用可發(fā)酵碳水化合物產(chǎn)生大量乳酸的一類無芽孢、革蘭氏染色陽性細(xì)菌的總稱。是人體腸道中極為重要的生理菌群，擔(dān)負(fù)著人體多種重要的生理功能，具有維持人體微生態(tài)平衡的作用，與機(jī)體健康息息相關(guān)[5]。已有研究報(bào)道表明，谷物經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后，其功能性成分的含量增加，營養(yǎng)價值和生物利用率大大提高[6-8]。課題組前期研究結(jié)果也顯示，利用乳酸菌對大麥進(jìn)行發(fā)酵，與未發(fā)酵大麥相比，其活性得到顯著提升[9-10]，表明乳酸菌的生物加工和轉(zhuǎn)化作用有利于大麥原料的進(jìn)一步開發(fā)和利用。因此，本文以大麥為研究對象，采用乳酸菌對其發(fā)酵處理，以可溶性固形物為指標(biāo)，確定較優(yōu)的發(fā)酵條件，以期為大麥乳酸菌飲料的開發(fā)提供參考。

　　1材料與方法

　　1.1儀器與試劑

　　超凈工作臺，蘇州凈化設(shè)備有限公司;SPX-250B-G型微電腦光照培養(yǎng)箱，上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;全自動滅菌鍋，上海三申醫(yī)療器械有限公司;7200型可見光分光光度計(jì)，上海天達(dá)儀器有限公司;GJB-5B型發(fā)酵系統(tǒng)，鎮(zhèn)江格瑞生物工程有限公司;Wya-2s型阿貝折光儀，上海儀電分析儀器有限公司;BR4-I型冷凍離心機(jī)，法國JOUAN公司。菌種:植物乳桿菌:Lactobacillusplantarumdy-1(CGMCCNO.6016，下文縮寫為L.plantarumdy-1)，由本實(shí)驗(yàn)室自行分離;新鮮脫殼大麥:揚(yáng)飼麥3號(食飼兩用)，購自鹽城市雙增農(nóng)化科技有限公司，白砂糖等其他食品配料，購自本地超市，NaOH、福林酚等試劑，購自國藥上�；瘜W(xué)試劑有限公司。

　　1.2方法

　　1.2.1發(fā)酵飲料制備流程

　　脫殼大麥→粉碎，過100目篩→與水混合→接種→乳酸菌發(fā)酵→離心分離→上清液→調(diào)配→灌裝→密封→巴氏殺菌→冷卻→成品。

　　1.2.2發(fā)酵樣品制備及工藝優(yōu)化方法參照課題組之前的樣品發(fā)酵方法[10]。乳酸菌活化擴(kuò)培:將1×107CFU/mL的L.plantarumdy-1活化兩次使活菌數(shù)達(dá)到1×109CFU/mL(34℃培養(yǎng)24h)。將培養(yǎng)好的乳酸菌5000r/min離心15min，除上清液，加入上清液等體積的蒸餾水，混合均勻。大麥發(fā)酵樣品的制備:將除雜脫殼后的新鮮大麥籽粒清洗、烘干后粉碎，過100目篩得大麥全粉。將大麥粉(w)∶水(v)∶乳酸菌(%)按一定比例于錐形瓶中混合均勻，用紗布將錐形瓶封口，于31℃、150r/min條件下恒溫發(fā)酵，發(fā)酵后的樣品5000r/min離心20min后，取上清液對其進(jìn)行基本成分分析。

　　1.2.3發(fā)酵樣品及飲料成分分析方法評價接種量及發(fā)酵時間對

　　1.2.2中的發(fā)酵上清液pH值、總酸、可溶性固形物和總酚等指標(biāo)的影響，并通過單因素分析結(jié)果設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)。其中，總酸的測定方法為NaOH滴定法(以乳酸百分含量計(jì))，參考GB/T12456—2008[11];可溶性固形物的測定方法為折光法，參考GB/T12143—2008[12];總酚的測定參考劉清等人的Folin-Ciocalteu法[13]。

　　1.2.4大麥發(fā)酵飲料的調(diào)配采用正交試驗(yàn)確定的最優(yōu)發(fā)酵工藝制備大麥發(fā)酵上清液，添加不同劑量的糖調(diào)節(jié)糖酸比，巴氏滅菌處理后，由具有食品專業(yè)背景和感官評定經(jīng)驗(yàn)的人員組成小組，對飲料的外觀(色澤)，香氣，口感，總接受度等幾個指標(biāo)進(jìn)行描述，根據(jù)表1中的評分標(biāo)準(zhǔn)對大麥發(fā)酵飲料進(jìn)行感官評定[6]。

　　1.2.5飲料中風(fēng)味物質(zhì)分析方法

　　參考李信等人的方法，采用固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜對飲料中的揮發(fā)性成分進(jìn)行分析[14]，固相微萃取的萃取方法如下:萃取頭型號為:50/30UMDVB/CARonPDMS，萃取溫度為50℃，萃取時間30min，樣品量為8mL。氣相色譜條件為:毛細(xì)管氣相色譜柱DB-WAX(60m×0.25mm×0.25μm)，載氣為高純氦，流速為1mL/min，進(jìn)樣口溫度為220℃，固相微萃取解析時間為3min，程序升溫條件為:初始溫度40℃，保持2min，以5℃/min升溫至80℃，以8℃/min升溫至180℃，然后以15℃/min升溫至240℃，保持8min。質(zhì)譜條件為:離子源溫度為230℃，四級桿溫度150℃，電子能量70eV，掃描模式為Scan模式，掃描范圍33～450，質(zhì)譜圖檢索數(shù)據(jù)庫為NIST08。

　　2結(jié)果與討論

　　2.1大麥發(fā)酵工藝優(yōu)化

　　2.1.1單因素試驗(yàn)結(jié)果

　　2.1.1.1接種量對發(fā)酵產(chǎn)物主要指標(biāo)的影響

　　按照1∶7的料液比(w/v)制備發(fā)酵上清液，發(fā)酵時間為9h，評價不同接種量對發(fā)酵產(chǎn)物主要指標(biāo)的影響。接種量過低時，在一定時間內(nèi)乳酸菌的繁殖能力有限，不能充分發(fā)酵而導(dǎo)致發(fā)酵不完全;而接種量過高時，在較短一段時間內(nèi)產(chǎn)生較多的乳酸，導(dǎo)致酸度偏大，可能會影響產(chǎn)品的適口性。但從結(jié)果來看，隨接種量增加，幾個主要指標(biāo)的變化趨勢較為緩慢，說明接種量對發(fā)酵產(chǎn)物主要指標(biāo)的影響相對較小。

　　2.2大麥發(fā)酵飲料的配方優(yōu)化

　　將發(fā)酵上清液調(diào)配糖酸比并巴氏滅菌后，感官評定值隨加糖量的增加先上升后下降，當(dāng)加糖量在14%時感官評定均值為82，達(dá)到最大值。綿白糖的添加量太少，飲料的口感過酸，難以被人接受;添加量太多，飲料口感過甜，不僅不容易被人接受，攝入的糖量也過高，不利于健康。因此，本試驗(yàn)選擇的添加量為14%。大麥發(fā)酵飲料中的風(fēng)味物質(zhì)主要為一些酯類、醇類、醛類以及呋喃類化合物。其中乙酸乙酯和正己醇的含量相對較高，可達(dá)到4%～5%。乙酸乙酯具有淡淡的果香味，小分子的醇類是具有花香的一類物質(zhì)，而呋喃類化合物具有烘焙的味道。這些物質(zhì)構(gòu)成了飲料的主要風(fēng)味物質(zhì)。

　　3結(jié)論

　　本論文以大麥全粉為原料，以乳酸菌為發(fā)酵菌種，進(jìn)行大麥發(fā)酵飲料的制備及相關(guān)產(chǎn)品指標(biāo)分析。通過選取接種量、發(fā)酵時間、料液比三個因素，開展單因素實(shí)驗(yàn)和正交試驗(yàn)工藝優(yōu)化，確定了大麥發(fā)酵飲料產(chǎn)品的最佳發(fā)酵工藝;同時結(jié)合感官評價分析優(yōu)化發(fā)酵飲料的配方，獲得了具有較高感官品質(zhì)的飲料產(chǎn)品，并采用GC-MS法初步確定了飲料產(chǎn)品中的主要風(fēng)味物質(zhì)成分。

　　本文從谷物發(fā)酵飲料產(chǎn)品的開發(fā)角度，為推動益生菌-全谷物類食品的推廣和應(yīng)用提供了一定的研究思路和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。試驗(yàn)主要對基本發(fā)酵工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，在此基礎(chǔ)上，仍需探討發(fā)酵飲料產(chǎn)品的穩(wěn)定性和功能特性，尤其是對于抗氧化指標(biāo)、主要功能成分如大麥β-葡聚糖的含量及其活性等方面開展更為深入的研究，從而進(jìn)一步推動感官品質(zhì)和功能特性俱佳的谷物健康飲料產(chǎn)品的研發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新。

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　　作者：林瓊晞，關(guān)捷心，楊程，金德平，趙延勝*

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