小米浆发酵工艺优化研究

小米浆发酵工艺优化研究

小米具有丰富的营养成分和悠久的食用历史。许多地方都有将小米粥自然发酵后饮用的习惯，但传统的方法依靠自然发酵，发酵过程不好控制，最终产品的风味也不好，因而利用选育的乳酸菌结合现代加工工艺技术进行益生菌发酵，不仅可以实现定向发酵，而且可显著提高小米淀粉及蛋白质的消化率，提高营养价值，改善口感及风味，使发酵过程容易控制，有利于实现工业化生产国内外有关小米发酵的研究报道较多，KOUAKOUB等1材料和方法1.1实验试剂及试剂小米（山西晋谷21）、白砂糖：市售；植物乳杆菌（Lactobacillusplantarum）、鼠李糖乳杆菌（Lactobacillusrhamnosus）：山西农业大学食品科学与工程学院畜产品加工实验室。蛋白胨、牛肉膏、酵母膏、葡萄糖、磷酸氢二钾、柠檬酸氢二铵、乙酸钠、无水硫酸镁、硫酸锰、琼脂、吐温-80、硫酸铜：天津市大茂化学试剂厂；亚甲基蓝、酒石酸钾钠、氢氧化钠、3,5-二硝基水杨酸（3,5-dinitrosalicylicacid,DNS）、苯酚：索莱宝（北京）有限公司；福林酚（分析纯）：美国Sigma公司。试验所用试剂均为分析纯或生化试剂。1.2d超净工作台CP114电子天平：帝豪斯仪器有限公司；LDZX-50S立式高压蒸汽灭菌器：上海申安医疗器械厂；SW-CJ-1D超净工作台：苏州净化设备有限公司；HPP-9272电热恒温培养箱：北京东联哈尔仪器制造有限公司；SHZ-B水浴恒温振荡器：上海跃进医疗器械厂；LC-406立式冷藏陈列柜：江苏阪神电器股份有限公司；LD5-2B低速离心机：北京雷勃尔医疗器械有限公司；pHSJ-3FpH计：上海精密科学仪器有限公司。1.3测试方法1.3.1小米浆的制备淘洗、浸泡：用适量水将小米淘洗干净，为充分溶出小米中的可溶性物质和煮制方便，淘洗后的小米中加入25倍的水，室温条件下浸泡12h。煮制：将浸泡好的小米在95℃条件下连续煮制20min。加糖、杀菌：为保证产品的安全，磨浆后的小米浆再进行杀菌（90℃、5min），在杀菌过程中加入7%的白砂糖，充分溶解后冷却至37℃。接种、发酵：为了进行充分的发酵，接入4%(V/V）的复合菌种（植物乳杆菌∶鼠李糖乳杆菌=1∶1），充分搅拌均匀后在37℃条件下发酵24h。1.3.2复合菌种对小米浆活菌数和感官评分的影响在复合菌种接种量4%、发酵时间24h的条件下，考察不同白砂糖添加量（5%、6%、7%、8%、9%）对发酵小米浆活菌数和感官评分的影响；在发酵时间24h、白砂糖添加量7%的条件下，考察不同复合菌种（1∶1）接种量（2%、3%、4%、5%、6%）对发酵小米浆活菌数和感官评分的影响；在复合菌种接种量4%、白砂糖添加量7%的条件下，考察不同发酵时间（8h、16h、24h、32h、40h）对发酵小米浆活菌数和感官评分的影响。1.3.3正交试验在单因素试验的基础上，设计3因素3水平正交试验考察各因素对发酵小米浆活菌数和感官评分的影响，正交试验因素与水平见表1。1.3.4感官评分标准感官评价：取一定量的样品于烧杯中，由10名具有一定专业知识且经过培训的感官评定小组成员依照感官评分标准对其色泽、滋味及气味、状态进行打分。感官评分标准见表2菌落总数：采用稀释平板法pH值：参考姚世聪等还原糖：采用菲林试剂法总酚：采用Folin-Ciocalteu法矿物质释放率：参照XIAQ等氨基酸态氮：三氯乙酸沉淀法2结果与分析2.1白砂糖添加量对发酵小米浆品质的影响由图1可知，不同的白砂糖添加量对小米浆发酵后的感官评分和菌落总数影响较小，在添加量为5%时，发酵完成后小米浆菌落总数和感官评分较低，此后随着白砂糖添加量的增加，感官评分和菌落总数不断增加，当白砂糖添加量为7%时，发酵小米浆感官评分达最高值81.44分，菌落总数也达到最高值8.23lg(CFU/mL）。与张桂芳等2.2接种量对发酵小米浆发酵的影响由图2可知，不同的接种量对小米浆发酵后的感官评分和菌落总数有一定影响，复合菌种接种量低时，发酵时间延长且发酵不充分，发酵完成后菌落总数较低，代谢产生的酸也较少，致使发酵后的小米浆感官评分较低，随着复合菌种接种量的增加，感官评分和菌落总数都不断增加，当接种量达到4%时，发酵完成后菌落数上升不明显，而感官评分在接菌量为4%时也不再有明显变化，此时发酵小米浆感官评分和菌落总数分别为83.20lg(CFU/mL）和8.30lg(CFU/mL）。这一结果与宋忠励2.3发酵时间对小米浆菌落总数的影响由图3可知，不同的发酵时间对小米浆发酵后的感官评分和菌落总数影响较大，发酵时间太短，发酵不完全，产酸量也不够，致使发酵小米浆菌落总数和感官评分都较低，而延长发酵时间后菌落数和感官评分都不断增加，但在发酵24h后发酵小米浆菌落总数达到8.45lg(CFU/mL）且不再随着发酵时间的延长而明显增加，感官评分也在发酵32h后下降，可能因为小米浆中可利用的低聚糖、还原糖等底物在24h发酵后大大降低，加上菌体代谢产生的酸等物质对自身的抑制，因而再延长发酵时间菌落数不再明显增加。而感官评分在发酵32h时达到最高值86.46分，可能因为尽管乳酸菌在24h后增长不明显，但其自身代谢产生的酶可以促进部分生化反应，进而生成对风味有益的物质。与宋忠励等2.4单因素对发酵时间、接种量和糖浆添加量的影响以发酵后的菌落总数作为参照指标，作为活菌型的发酵制品，期望发酵后的活菌数越高越好，通过对正交试验结果分析可知，对菌落总数变化的影响因素顺序为C>B>A，即发酵时间>接种量>加糖量。可知3种影响因素中对活菌数影响最大的是发酵时间，其次是接种量，影响最小的是加糖量。而以感官评分作为评价指标，各因素对感官评分的影响顺序为C>B>A，即发酵时间>接种量>加糖量。9个试验处理中菌落总数最高8.98lg(CFU/mL）的水平组合为A2.5两组比较结果为进一步分析发酵后小米浆的理化指标，对发酵前后的小米浆pH值、还原糖含量、总酚含量、矿物质释放率以及氨基酸态氮含量进行比较，结果见表4。由表4可知，发酵后小米浆的pH由6.51降低至4.58，而同时淀粉被糊化后经益生菌代谢生成了更多的还原糖，达到0.66mg/100g，经过发酵后总酚含量由0.13增加至0.75μg/mL，可能因为小米中的大部分酚类与蛋白质、淀粉等生物大分子结合变得不可溶，发酵过程中微生物产生的水解酶作用于蛋白质和淀粉，从而释放了复合物中的酚类，与靳志强等3发酵工艺参数以发酵小米浆感官评分和菌落总数为评价指标，通过单因素试验和正交试验设计优化了益生菌发酵小米浆的工艺参数，优化后的发酵工艺参数为白砂糖添加量6.5%、接菌量4.0%、37℃条件下发酵28