大麥發酵飲料的制備及其風味物質分析

　　摘要:以大麥為原料制備乳酸菌發酵飲料，通過單因素試驗研究接種量、發酵時間、料液比等不同發酵條件對大麥乳酸菌發酵產物中主要營養和功能性成分的影響，在此基礎上進一步優化發酵工藝條件，制備獲得具有較優品質的大麥乳酸菌發酵飲料，并對產品的風味物質進行了分析。

　　關鍵詞:大麥;乳酸菌;飲料;風味物質

　　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。目前全球產量80%以上的大麥主要用于生產啤酒和飼料加工，食用資源的開發相對不足，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及功能研究的不斷深入，如大麥中酚類物質、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逐漸受到更多的關注。

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　　乳酸菌是一類能利用可發酵碳水化合物產生大量乳酸的一類無芽孢、革蘭氏染色陽性細菌的總稱。是人體腸道中極為重要的生理菌群，擔負著人體多種重要的生理功能，具有維持人體微生態平衡的作用，與機體健康息息相關[5]。已有研究報道表明，谷物經乳酸菌發酵后，其功能性成分的含量增加，營養價值和生物利用率大大提高[6-8]。課題組前期研究結果也顯示，利用乳酸菌對大麥進行發酵，與未發酵大麥相比，其活性得到顯著提升[9-10]，表明乳酸菌的生物加工和轉化作用有利于大麥原料的進一步開發和利用。因此，本文以大麥為研究對象，采用乳酸菌對其發酵處理，以可溶性固形物為指標，確定較優的發酵條件，以期為大麥乳酸菌飲料的開發提供參考。

　　1材料與方法

　　1.1儀器與試劑

　　超凈工作臺，蘇州凈化設備有限公司;SPX-250B-G型微電腦光照培養箱，上海博訊實業有限公司醫療設備廠;全自動滅菌鍋，上海三申醫療器械有限公司;7200型可見光分光光度計，上海天達儀器有限公司;GJB-5B型發酵系統，鎮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，法國JOUAN公司。菌種:植物乳桿菌:Lactobacillusplantarumdy-1(CGMCCNO.6016，下文縮寫為L.plantarumdy-1)，由本實驗室自行分離;新鮮脫殼大麥:揚飼麥3號(食飼兩用)，購自鹽城市雙增農化科技有限公司，白砂糖等其他食品配料，購自本地超市，NaOH、福林酚等試劑，購自國藥上海化學試劑有限公司。

　　1.2方法

　　1.2.1發酵飲料制備流程

　　脫殼大麥→粉碎，過100目篩→與水混合→接種→乳酸菌發酵→離心分離→上清液→調配→灌裝→密封→巴氏殺菌→冷卻→成品。

　　1.2.2發酵樣品制備及工藝優化方法參照課題組之前的樣品發酵方法[10]。乳酸菌活化擴培:將1×107CFU/mL的L.plantarumdy-1活化兩次使活菌數達到1×109CFU/mL(34℃培養24h)。將培養好的乳酸菌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條件下恒溫發酵，發酵后的樣品5000r/min離心20min后，取上清液對其進行基本成分分析。

　　1.2.3發酵樣品及飲料成分分析方法評價接種量及發酵時間對

　　1.2.2中的發酵上清液pH值、總酸、可溶性固形物和總酚等指標的影響，并通過單因素分析結果設計正交試驗。其中，總酸的測定方法為NaOH滴定法(以乳酸百分含量計)，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大麥發酵飲料的調配采用正交試驗確定的最優發酵工藝制備大麥發酵上清液，添加不同劑量的糖調節糖酸比，巴氏滅菌處理后，由具有食品專業背景和感官評定經驗的人員組成小組，對飲料的外觀(色澤)，香氣，口感，總接受度等幾個指標進行描述，根據表1中的評分標準對大麥發酵飲料進行感官評定[6]。

　　1.2.5飲料中風味物質分析方法

　　參考李信等人的方法，采用固相微萃取-氣相色譜-質譜對飲料中的揮發性成分進行分析[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，質譜圖檢索數據庫為NIST08。

　　2結果與討論

　　2.1大麥發酵工藝優化

　　2.1.1單因素試驗結果

　　2.1.1.1接種量對發酵產物主要指標的影響

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

　　2.2大麥發酵飲料的配方優化

　　將發酵上清液調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，當加糖量在14%時感官評定均值為82，達到最大值。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，本試驗選擇的添加量為14%。大麥發酵飲料中的風味物質主要為一些酯類、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，而呋喃類化合物具有烘焙的味道。這些物質構成了飲料的主要風味物質。

　　3結論

　　本論文以大麥全粉為原料，以乳酸菌為發酵菌種，進行大麥發酵飲料的制備及相關產品指標分析。通過選取接種量、發酵時間、料液比三個因素，開展單因素實驗和正交試驗工藝優化，確定了大麥發酵飲料產品的最佳發酵工藝;同時結合感官評價分析優化發酵飲料的配方，獲得了具有較高感官品質的飲料產品，并采用GC-MS法初步確定了飲料產品中的主要風味物質成分。

　　本文從谷物發酵飲料產品的開發角度，為推動益生菌-全谷物類食品的推廣和應用提供了一定的研究思路和實驗基礎。試驗主要對基本發酵工藝條件進行了優化，在此基礎上，仍需探討發酵飲料產品的穩定性和功能特性，尤其是對于抗氧化指標、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，從而進一步推動感官品質和功能特性俱佳的谷物健康飲料產品的研發和技術創新。

　　參考文獻

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　　作者：林瓊晞，關捷心，楊程，金德平，趙延勝*

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