小米苦荞凉茶复合发酵饮料工艺及配方研究

◎ 薛恩玉，马涵珂，王 秋，姜 妍，王绍东

（1.黑龙江省农业产业发展与对外经济合作中心，黑龙江 哈尔滨 150036；2.东北农业大学 食品学院，黑龙江 哈尔滨 150030；3.黑龙江省鸡西市农业综合技术中心，黑龙江 鸡西 158100；4.东北农业大学 农学院，黑龙江 哈尔滨 150030）

小米的营养成分丰富，是谷物中蛋白质含量较高的作物之一，其蛋白质中含有人体所必需的8种氨基酸。此外，小米中含有丰富的维生素，如维生素B12、维生素A、维生素D和维生素C，食用小米可以促进消化，明目养眼，补充精力等[1]。苦荞含有芦丁、黄酮类化合物，可软化血管，具有降血脂、降血糖、降血压以及激活胰岛素分泌等药理作用[2]。苦荞中含有丰富的必需氨基酸，其甲硫氨酸含量较高，苦荞蛋白被称为理想的膳食蛋白[3]。虽然苦荞营养价值高，但其味道偏苦涩，性平寒，大量饮用会引起反酸腹泻，而小米为暖性食物，口味清香，可与苦荞互补，二者搭配口味平和恰到好处。目前市场上的发酵饮品以果蔬原料为主，而谷物复合发酵饮品市场仍处空白[4]。苦荞和小米都是营养价值较高的粮谷原料，随着我国经济的发展和人口素质的提高，人们对于自身健康和营养摄入愈发关注，以粗粮为时尚的消费结构正在悄然兴起[5]。本文以小米和苦荞作为原料，经糖化处理，采用乳酸菌和酵母菌复合发酵制得一款口味清甜、营养全面的复合发酵饮料，旨在为市场开发复合粮谷发酵饮品奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

市售小米；苦荞茶；蜂蜜；啤酒活性干酵母；植物乳杆菌；糖化酶；柠檬酸。榨汁机；水浴锅；电子分析天平；蒸汽灭菌锅；隔热式恒温培养箱；高压蒸汽灭菌锅；均质机。

1.2 试验方法

1.2.1 工艺流程

小米苦荞凉茶复合发酵饮料工艺流程见图1。

图1 工艺流程图

1.2.2 植物乳杆菌、安琪活性干酵母的培养与活化

（1）植物乳杆菌培养基。蛋白胨10.0 g、牛肉粉5.0 g、酵母粉4.0 g、葡萄糖20.0 g、吐温1.0 mL、K2HPO4·7H2O 2.0 g、NaAC·3H2O 5.0 g、柠檬酸三铵2.0 g、MgSO4·7H2O 0.2 g、MnSO4·4H2O 0.05 g 以及琼脂粉15.0 g，培养基成分加入到1 000 mL蒸馏水中，加热溶解，调节pH至6.2±0.2，分装后121 ℃高压灭菌 15～20 min。

（2）菌种活化与扩大。在无菌条件下，取纯培养的植物乳杆菌保藏管，活化2代后按4%接菌量逐级扩大培养，最终在1 000 mL MRS液体培养基中37 ℃静置培养24 h后，进行接种。

1.2.3 植物乳杆菌、安琪活性干酵母复合发酵工艺优化

设置发酵时间、发酵温度、复合菌接种比例作为影响pH和酒精度的因素，观察各因素对感官评价得分的影响。

（1）发酵温度。培养液pH为5.0，接种量为4%，植物乳杆菌、安琪活性干酵母接种比例为1∶1，分别在34 ℃、36 ℃、38 ℃、40 ℃和42 ℃的温度下静置发酵12 h，观察不同发酵温度对感官评价得分的影响。

（2）发酵时间。培养液pH为5.0，接种量为4%，植物乳杆菌、安琪活性干酵母接种比例为1∶1，在30 ℃温度下分别静置发酵8 h、12 h、16 h、20 h和24 h，观察不同发酵时间对感官评价得分的影响。

（3）复合菌接种比例。培养液pH为5.0，接种量为4%，植物乳杆菌、安琪活性干酵母复合菌配比分别为1.0∶0.5、1.0∶1.0、1.0∶1.5、1.0∶2.0和1.0∶3.0，在30 ℃温度下静置发酵12 h，观察不同发酵菌配比对感官评价得分的影响。

在单因素试验基础上，以发酵菌配比（植物乳杆菌∶安琪活性干酵母）、发酵时间和发酵温度3因素设置3水平正交试验设计，见表1，确定方案后根据感官评分高低以确定最佳工艺条件。

表1 正交试验因素水平表

1.2.4 添加剂对小米苦荞凉茶稳定性的影响

分别取杀菌灭酶后的小米苦荞凉茶300 mL于6个烧杯中，探究酸味剂、甜味剂及稳定剂对于小米苦荞凉茶感官品质的影响。

（1）酸味剂。添加2%的甜味剂与0.4%的稳定剂后，分别加入质量分数为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%和0.5%的柠檬酸，不加酸味剂作为空白，探究酸味剂对于小米苦荞凉茶感官品质的影响。

（2）甜味剂。添加0.4%的酸味剂与0.4%的稳定剂后，分别加入质量分数为2%、4%、6%、8%和10%的蔗糖，不加甜味剂作为空白。

（3）稳定剂。添加0.4%的酸味剂与2%的甜味剂后，分别加入质量分数为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%和0.5%的海藻酸钠，不加稳定剂作为空白。

在单因素试验基础上，以酸味剂、甜味剂和稳定剂3个因素设置3个水平，采用L9(33)正交设计试验方案，确定方案后根据感官评分高低以确定最佳工艺条件。具体见表2。

表2 正交试验因素水平表

1.3 检测方法

①酸度按照GB 5009.239—016的方法测定，结果以°T表示。②pH值使用PHS-3C型pH计测定。③可溶性固形物含量使用HMS35型号糖度计测定。④取成品饮料离心，稳定性=计算，其中W0为剩余固形物质量，g；W为所取饮料总质量，g。

1.4 感官评定标准

感官评定标准具体见表3。

表3 感官评定标准表

1.5 数据处理

采用随机取样方法，至少3次测定的平均值，利用Origin进行作图，用SPSS 22.0分析正交试验数据。

2 结果与分析

2.1 发酵温度、时间及复合菌比对发酵的影响

随着发酵温度的升高感官评价值呈现先上升后下降的趋势，见图2。发酵温度较低时，菌种活力弱，代谢缓慢，产酸量少，酸甜不协调；当发酵温度为40 ℃时，饮料色泽均一，黄色透明，酸甜适口，评分最高；温度过高反而会抑制乳酸菌的生长，甚至发生菌体死亡，降低酸度，影响饮料口感、香味及组织状态，感官评价值下降。发酵时间8～16 h内，感官评价值逐渐升高，当发酵时间为16 h时，感官评价值最高；超过16 h后，发酵时间延长，感官评价值逐渐下降，见图3。复合菌配比对小米苦荞凉茶复合发酵碳酸饮料感官评价值随着复合菌配比的升高呈现先上升后下降的趋势，当复合菌配比为1∶1时感官评价值最高，见图4。由表4可知，最优方案为A2B1C3，感官评价结果最优方案为A3B1C3，由于安琪活性干酵母市场可以购买且成本较低，以1.0∶1.5的比例可以获得风味更佳的饮品，因此选择感官评分较高的方案A3B1C3，即复合菌配比1.0∶1.5，发酵时间12 h，发酵温度42 ℃。

表4 L9(33)正交试验设计及结果表

图2 发酵温度对发酵程度的影响图

图3 发酵时间对发酵程度的影响图

2.2 添加剂对小米苦荞凉茶稳定性的影响

酸味剂、甜味剂和稳定剂的感官评价值的曲线变化规律一致，随着添加剂的升高呈现先上升后下降的趋势，当酸味剂为0.3%、甜味剂为4%、稳定剂为0.3%时感官评价值最高（图5～图7）。

图5 酸味剂对小米苦荞凉茶感官评价的影响图

图7 稳定剂对小米苦荞凉茶感官评价的影响图

由正交试验分析结果可知，最优方案为A2B2C3，由表5可知其感官评价分数平均分为84.1，小于方案A3B1C3的感官评分，考虑到饮品更侧重于口感风味，得出以0.4%的酸味剂与2%的甜味剂能够获得风味更佳的饮品，因此选择感官评分较高的方案A3B1C3。因此最优方案为酸味剂为0.4%，甜味剂为2%，稳定剂为0.4%，酸味剂、甜味剂和稳定剂对饮料风味感官评价的影响显著。

图6 甜味剂对小米苦荞凉茶感官评价的影响图

表5 L9(33)正交试验设计及结果表

3 结论

开发复合粮谷发酵饮品可以满足人们的健康营养需求，具有一定市场前景。以小米和苦荞作为原料，试验优化处理制得一款口味清甜、营养全面的复合发酵饮料。发酵温度、发酵时间、发酵菌配比是影响发酵结果的主要因素。最佳条件为发酵温度42 ℃，发酵时间12 h，复合菌配比1∶1.5；酸味剂、甜味剂和稳定剂是影响饮料风味的主要因素，添加剂最佳添加量为酸味剂0.4%、甜味剂2%和稳定剂0.4%。