甘薯格瓦斯飲料工藝條件優(yōu)化研究

甘薯格瓦斯飲料工藝條件優(yōu)化研究

甘薯富含養(yǎng)分，是一種非常適合的天然營養(yǎng)食物。富含淀粉、脂肪、還原糖、多種氨基酸、維生素及礦物質(zhì)。特別是甘薯中含豐富的賴氨酸，是其他谷物糧食所缺乏的，將紅薯與米面搭配食用，可使蛋白質(zhì)組成更為全面。此外，甘薯還有防病保健功能。明·李時珍《本草綱目》中記載“紅薯蒸、切、曬、收充作糧食，使人長壽少病”，并指出紅薯有“補虛乏，益氣力，健脾胃，強腎陰”的功效。《本草綱目拾遺》中記載“紅薯能補中、和血、暖胃、肥五臟；”《陸川本草》中記載：“紅薯能生津止渴，主治熱病煩渴”。在民間驗方中，紅薯常用于治療濕疹，毒蟲咬傷，夜盲癥、皰疹、便秘等病癥?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)紅薯含有豐富的粘蛋白，它能夠阻止膽固醇在血管壁的沉積，從而可以預(yù)防動脈硬化和冠心病的發(fā)生，同時還能保持消化道、呼吸道以及關(guān)節(jié)腔和血膜腔的潤滑作用；日本國立癌癥預(yù)防研究所比較20種抗癌蔬菜的抗癌效果時，熟紅薯排位第一（有效率為98.7%）。此外，紅薯中維生素C和E具有高溫條件下不易被破壞的特殊性能，能明顯增強人體對感冒等多種病毒的抵抗力，延緩衰老。美國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)紅薯中含有一種脫氫表雄酮（DHEA）活性物質(zhì)，能預(yù)防心血管、糖尿病等多種疾病，并能提高人體免疫力。格瓦斯（Kbac）通常是以面包或谷物為原料經(jīng)酵母菌和乳酸菌發(fā)酵釀制或提取合成制造的一種無醇（酒精含量0.5%vol左右）清涼飲料。最早起源于俄國，具有悠久的歷史。格瓦斯飲料天然發(fā)酵的醇香味，除解渴消暑外，還能增進人體消化功能，使人精力充沛，提高工作效率，恢復(fù)體力。雖然以甘薯為原料研制格瓦斯飲料已見報道，但對甘薯格瓦斯飲料工藝條件優(yōu)化的研究還很少。為此，本研究以武漢本地甘薯為原料，運用正交試驗法研究了甘薯格瓦斯飲料的工藝條件，以期為甘薯資源的開發(fā)提供一條新的途徑。1材料和方法1.1乳酸菌培養(yǎng)培養(yǎng)基甘薯：華農(nóng)菜市場所售紅心甘薯；啤酒酵母：安琪公司生產(chǎn)；乳酸菌：從甘薯泡菜中分離所得；MRS培養(yǎng)基和酵母培養(yǎng)基；淀粉酶：北京雙璇公司生產(chǎn)，活力單位4000U/g；糖化酶：北京雙璇公司生產(chǎn)，活力單位80000U/g。1.2主要設(shè)備電熱恒溫培養(yǎng)箱，酸度計，電子顯微鏡，電熱手提式壓力蒸汽滅菌器，手持糖度計，離心機，組織搗碎機，超凈工作臺。1.3酸度、感官及風味的測定pH值測定：用酸度計測定?；罹鷶?shù)測定：平板計數(shù)法?？扇苄怨绦挝锏臏y定：手持糖量計測定，以折光濃度°Bx表示。酸度的測定：吸取5mL樣液，加入50mL煮沸并冷卻至室溫的蒸餾水，加2～3滴酚酞指示劑，用0.1mol/LNaOH標準溶液滴定至微紅色，以30s不褪色為終點，記下消耗NaOH標準溶液的毫升數(shù)A，計算出酸度（以乳酸計）。感官評分：以飲料的色澤、香味、滋味和組織狀態(tài)為指標，對飲料進行了感官評分。感官評定標準見表1。1.4工藝1.5操作要點1.5.1甘薯糊化、汁、糖化酶的添加量研究選料：選取個體肥大、無霉爛、無發(fā)芽、無重大機械損傷的紅心甘薯。打漿：甘薯去皮切片后，在含有0.2%的檸檬酸水溶液中于95℃熱燙5min，用組織搗碎機搗碎，將紅薯漿置于不銹鋼鍋加熱糊化，糊化溫度是95℃，保持30min。糊化結(jié)束時的料水比為1:6。酶處理：待甘薯漿糊化好冷卻，在自然pH值加入α-淀粉酶進行液化，每100g甘薯漿大約加20Uα-淀粉酶，保溫60℃液化30min。甘薯中的淀粉經(jīng)液化，此時成分主要是一些單糖、低聚糖和糊精等，但是仍然存在大分子物質(zhì)，這樣對飲料的穩(wěn)定性不利，所以還要進一步的加入糖化酶pH值為4～5，每100g甘薯漿加5U糖化酶，保持55℃酶解60min。調(diào)配：經(jīng)過試驗，在薯漿中加入8%的蔗糖為宜。1.5.2乳酸菌的分離純化甘薯泡菜的泡制：甘薯洗凈后切成小?。?cm×0.5cm），在70℃的水溫中熱燙10min～15min。50g甘薯分于250mL的瓷瓶中，然后加入不同濃度的鹽水（2%～10%），設(shè)3次重復(fù)，從第3d開始測其pH值，并品嘗味道。經(jīng)品嘗，含鹽6%的紅薯泡菜咸淡和酸度適宜，口味最佳，觀察其pH值，從第3d開始分離乳酸菌。乳酸菌的分離：取紅薯泡菜中的鹵汁lmL，以10倍遞增稀釋方法（1份泡菜汁，9份無菌水，再取1份第1只管中溶液，加9份無菌水，依次類推），將其稀釋至10-1～10-10，然后從不同濃度稀釋液中分別取lmL傾注到平皿中，再倒入MRS培養(yǎng)基相混合，待培養(yǎng)基凝固后倒置于28℃恒溫培養(yǎng)48h。挑取長勢良好的單個茵落劃線分純，直至純化（茵落單個大小一致，革蘭氏染色鏡檢，茵體一致）。乳酸菌的鑒定：通過分離得到的菌株分別轉(zhuǎn)移到試管斜面上進行保存。然后通過糖酵解試驗和乳酸紙層析試驗對乳酸菌進一步確認，最后分離得到3株乳酸菌。乳酸菌C的菌體形態(tài)見圖1。參考《伯杰氏細菌鑒定手冊》和《乳酸細菌-基礎(chǔ)、技術(shù)和應(yīng)用》，初步鑒定乳酸菌C為戊糖乳桿菌。碳源利用情況見表2。發(fā)酵劑的活化：啤酒酵母在酵母培養(yǎng)基中于30℃～32℃活化2～3次。每次活化24h，得到的菌液備用。乳酸菌：在MRS液體培養(yǎng)基中以30℃～32℃活化18h，得到的菌液備用。2結(jié)果與討論2.1啤酒酵母的產(chǎn)酸結(jié)果從甘薯泡菜中分離得到的3株乳酸菌中，選出1株最適合做甘薯格瓦斯飲料的乳酸菌。首選通過它們的產(chǎn)酸試驗。將活化好的A、B、C3株菌分別按2%接入準備好的200mL甘薯漿中，在26℃發(fā)酵一段時間，測其pH值和酸度看產(chǎn)酸情況，結(jié)果見圖2。由圖2可以看出，A菌的產(chǎn)酸能力最強，但是15h時可以聞到不愉快的酸味，口嘗感覺尖酸，而B菌和C菌酸度和pH值都非常接近，產(chǎn)酸較柔和，適宜做飲料。而且B和C菌中，C菌能較好的保持發(fā)酵液的原色，得到的發(fā)酵液為橙黃色，而B菌得到的發(fā)酵液為淺黃色。為進一步確定B菌和C菌的發(fā)酵的優(yōu)劣，選出最佳的菌株。將B菌和C菌分別活化與啤酒酵母按1:1接種到200mL薯漿中，接種總量為4%，在26℃發(fā)酵16h。最終測pH值和酸度，并進行感官評定。結(jié)果（表3）可以看出，B菌和C菌在口味上差異不大，最終的酸度和pH值差異也很小，但是C菌對發(fā)酵液的顏色能夠較好的維持，所以乳酸菌C為最佳的菌株。2.2發(fā)酵溫度和ph值變化把活化好的C菌和啤酒酵母按1:1混合，接種總量為4%，在26℃靜置發(fā)酵，偶爾搖動以補充足夠的氧氣，并進行感官評價。發(fā)酵過程中pH值、可溶性固形物、酸度的變化見表4。由表4可以看出，6h時發(fā)酵啟動，pH值、可溶性固形物、酸度開始變化，到15h發(fā)酵液的風味較好，醇香濃，酸甜適宜，有較強的殺口感和愉快的苦味，顏色橙黃。此時的pH值為3.85左右；可溶性固形物與發(fā)酵啟動前相比下降約1°Bx；乳酸含量為0.50%～0.60%。發(fā)酵到達18h時已經(jīng)出現(xiàn)不愉快的酸味和酵母異味。在15h時，發(fā)酵已經(jīng)比較成熟，但是15h～18h可能有更好的發(fā)酵時間，有待通過正交試驗確定。2.3正交試驗設(shè)計采用不同的接種總量，不同的啤酒酵母和乳酸菌C的比例，不同的發(fā)酵時間在26℃靜置發(fā)酵，以感官評分為指標，選用正交表進行3因素3水平的正交試驗設(shè)計見表5；結(jié)果見表6。由表6可以看出，接種量的影響最大，其次是菌種比例，發(fā)酵時間影響最小，A2B1C2為最佳組合，即接種總量為4%，菌種比例為1:1，發(fā)酵時間為16h。3產(chǎn)品類別3.1甘薯甘薯香貯藏色澤：基本保持薯漿原色的橙黃色；滋味和香味：酸甜適口，有一定的殺口感和愉快的苦味，有甘薯特有的香味，醇香適宜，無酵母異味；組織狀態(tài)：均勻不分層，搖動有大量的氣泡。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；鉛≤1.0mg/L；銅≤5.0mg/L。3.3微生物指數(shù)乳酸菌數(shù)≥106個/mL；大腸菌群≤3個/100mL；霉菌≤30個/mL；致病菌：不得檢出。4發(fā)酵溫度對飲料發(fā)酵的影響4.1甘薯活性格瓦斯飲料最佳工藝參數(shù)：啤酒酵母和乳酸菌C的接種比例為1:1，接種總量4%，發(fā)