甘薯格瓦斯饮料工艺条件优化研究

甘薯格瓦斯饮料工艺条件优化研究

甘薯富含养分，是一种非常适合的天然营养食物。富含淀粉、脂肪、还原糖、多种氨基酸、维生素及矿物质。特别是甘薯中含丰富的赖氨酸，是其他谷物粮食所缺乏的，将红薯与米面搭配食用，可使蛋白质组成更为全面。此外，甘薯还有防病保健功能。明·李时珍《本草纲目》中记载“红薯蒸、切、晒、收充作粮食，使人长寿少病”，并指出红薯有“补虚乏，益气力，健脾胃，强肾阴”的功效。《本草纲目拾遗》中记载“红薯能补中、和血、暖胃、肥五脏；”《陆川本草》中记载：“红薯能生津止渴，主治热病烦渴”。在民间验方中，红薯常用于治疗湿疹，毒虫咬伤，夜盲症、疱疹、便秘等病症。现代医学发现红薯含有丰富的粘蛋白，它能够阻止胆固醇在血管壁的沉积，从而可以预防动脉硬化和冠心病的发生，同时还能保持消化道、呼吸道以及关节腔和血膜腔的润滑作用；日本国立癌症预防研究所比较20种抗癌蔬菜的抗癌效果时，熟红薯排位第一（有效率为98.7%）。此外，红薯中维生素C和E具有高温条件下不易被破坏的特殊性能，能明显增强人体对感冒等多种病毒的抵抗力，延缓衰老。美国科学家发现红薯中含有一种脱氢表雄酮（DHEA）活性物质，能预防心血管、糖尿病等多种疾病，并能提高人体免疫力。格瓦斯（Kbac）通常是以面包或谷物为原料经酵母菌和乳酸菌发酵酿制或提取合成制造的一种无醇（酒精含量0.5%vol左右）清凉饮料。最早起源于俄国，具有悠久的历史。格瓦斯饮料天然发酵的醇香味，除解渴消暑外，还能增进人体消化功能，使人精力充沛，提高工作效率，恢复体力。虽然以甘薯为原料研制格瓦斯饮料已见报道，但对甘薯格瓦斯饮料工艺条件优化的研究还很少。为此，本研究以武汉本地甘薯为原料，运用正交试验法研究了甘薯格瓦斯饮料的工艺条件，以期为甘薯资源的开发提供一条新的途径。1材料和方法1.1乳酸菌培养培养基甘薯：华农菜市场所售红心甘薯；啤酒酵母：安琪公司生产；乳酸菌：从甘薯泡菜中分离所得；MRS培养基和酵母培养基；淀粉酶：北京双璇公司生产，活力单位4000U/g；糖化酶：北京双璇公司生产，活力单位80000U/g。1.2主要设备电热恒温培养箱，酸度计，电子显微镜，电热手提式压力蒸汽灭菌器，手持糖度计，离心机，组织捣碎机，超净工作台。1.3酸度、感官及风味的测定pH值测定：用酸度计测定。活菌数测定：平板计数法。可溶性固形物的测定：手持糖量计测定，以折光浓度°Bx表示。酸度的测定：吸取5mL样液，加入50mL煮沸并冷却至室温的蒸馏水，加2～3滴酚酞指示剂，用0.1mol/LNaOH标准溶液滴定至微红色，以30s不褪色为终点，记下消耗NaOH标准溶液的毫升数A，计算出酸度（以乳酸计）。感官评分：以饮料的色泽、香味、滋味和组织状态为指标，对饮料进行了感官评分。感官评定标准见表1。1.4工艺1.5操作要点1.5.1甘薯糊化、汁、糖化酶的添加量研究选料：选取个体肥大、无霉烂、无发芽、无重大机械损伤的红心甘薯。打浆：甘薯去皮切片后，在含有0.2%的柠檬酸水溶液中于95℃热烫5min，用组织捣碎机捣碎，将红薯浆置于不锈钢锅加热糊化，糊化温度是95℃，保持30min。糊化结束时的料水比为1:6。酶处理：待甘薯浆糊化好冷却，在自然pH值加入α-淀粉酶进行液化，每100g甘薯浆大约加20Uα-淀粉酶，保温60℃液化30min。甘薯中的淀粉经液化，此时成分主要是一些单糖、低聚糖和糊精等，但是仍然存在大分子物质，这样对饮料的稳定性不利，所以还要进一步的加入糖化酶pH值为4～5，每100g甘薯浆加5U糖化酶，保持55℃酶解60min。调配：经过试验，在薯浆中加入8%的蔗糖为宜。1.5.2乳酸菌的分离纯化甘薯泡菜的泡制：甘薯洗净后切成小丁（1cm×0.5cm），在70℃的水温中热烫10min～15min。50g甘薯分于250mL的瓷瓶中，然后加入不同浓度的盐水（2%～10%），设3次重复，从第3d开始测其pH值，并品尝味道。经品尝，含盐6%的红薯泡菜咸淡和酸度适宜，口味最佳，观察其pH值，从第3d开始分离乳酸菌。乳酸菌的分离：取红薯泡菜中的卤汁lmL，以10倍递增稀释方法（1份泡菜汁，9份无菌水，再取1份第1只管中溶液，加9份无菌水，依次类推），将其稀释至10-1～10-10，然后从不同浓度稀释液中分别取lmL倾注到平皿中，再倒入MRS培养基相混合，待培养基凝固后倒置于28℃恒温培养48h。挑取长势良好的单个茵落划线分纯，直至纯化（茵落单个大小一致，革兰氏染色镜检，茵体一致）。乳酸菌的鉴定：通过分离得到的菌株分别转移到试管斜面上进行保存。然后通过糖酵解试验和乳酸纸层析试验对乳酸菌进一步确认，最后分离得到3株乳酸菌。乳酸菌C的菌体形态见图1。参考《伯杰氏细菌鉴定手册》和《乳酸细菌-基础、技术和应用》，初步鉴定乳酸菌C为戊糖乳杆菌。碳源利用情况见表2。发酵剂的活化：啤酒酵母在酵母培养基中于30℃～32℃活化2～3次。每次活化24h，得到的菌液备用。乳酸菌：在MRS液体培养基中以30℃～32℃活化18h，得到的菌液备用。2结果与讨论2.1啤酒酵母的产酸结果从甘薯泡菜中分离得到的3株乳酸菌中，选出1株最适合做甘薯格瓦斯饮料的乳酸菌。首选通过它们的产酸试验。将活化好的A、B、C3株菌分别按2%接入准备好的200mL甘薯浆中，在26℃发酵一段时间，测其pH值和酸度看产酸情况，结果见图2。由图2可以看出，A菌的产酸能力最强，但是15h时可以闻到不愉快的酸味，口尝感觉尖酸，而B菌和C菌酸度和pH值都非常接近，产酸较柔和，适宜做饮料。而且B和C菌中，C菌能较好的保持发酵液的原色，得到的发酵液为橙黄色，而B菌得到的发酵液为浅黄色。为进一步确定B菌和C菌的发酵的优劣，选出最佳的菌株。将B菌和C菌分别活化与啤酒酵母按1:1接种到200mL薯浆中，接种总量为4%，在26℃发酵16h。最终测pH值和酸度，并进行感官评定。结果（表3）可以看出，B菌和C菌在口味上差异不大，最终的酸度和pH值差异也很小，但是C菌对发酵液的颜色能够较好的维持，所以乳酸菌C为最佳的菌株。2.2发酵温度和ph值变化把活化好的C菌和啤酒酵母按1:1混合，接种总量为4%，在26℃静置发酵，偶尔摇动以补充足够的氧气，并进行感官评价。发酵过程中pH值、可溶性固形物、酸度的变化见表4。由表4可以看出，6h时发酵启动，pH值、可溶性固形物、酸度开始变化，到15h发酵液的风味较好，醇香浓，酸甜适宜，有较强的杀口感和愉快的苦味，颜色橙黄。此时的pH值为3.85左右；可溶性固形物与发酵启动前相比下降约1°Bx；乳酸含量为0.50%～0.60%。发酵到达18h时已经出现不愉快的酸味和酵母异味。在15h时，发酵已经比较成熟，但是15h～18h可能有更好的发酵时间，有待通过正交试验确定。2.3正交试验设计采用不同的接种总量，不同的啤酒酵母和乳酸菌C的比例，不同的发酵时间在26℃静置发酵，以感官评分为指标，选用正交表进行3因素3水平的正交试验设计见表5；结果见表6。由表6可以看出，接种量的影响最大，其次是菌种比例，发酵时间影响最小，A2B1C2为最佳组合，即接种总量为4%，菌种比例为1:1，发酵时间为16h。3产品类别3.1甘薯甘薯香贮藏色泽：基本保持薯浆原色的橙黄色；滋味和香味：酸甜适口，有一定的杀口感和愉快的苦味，有甘薯特有的香味，醇香适宜，无酵母异味；组织状态：均匀不分层，摇动有大量的气泡。3.2酒精含量可溶性固形物：8°Bx～9°Bx；酸度：0.50%～0.60%；酒精含量≤0.8%vol；砷≤0.5mg/L；铅≤1.0mg/L；铜≤5.0mg/L。3.3微生物指数乳酸菌数≥106个/mL；大肠菌群≤3个/100mL；霉菌≤30个/mL；致病菌：不得检出。4发酵温度对饮料发酵的影响4.1甘薯活性格瓦斯饮料最佳工艺参数：啤酒酵母和乳酸菌C的接种比例为1:1，接种总量4%，发