嗜酸乳杆菌发酵嫩黑玉米饮料的生产与营养价值

随着生活水平的提高，人们对特种玉米尤其是黑玉米的功效越来越认可，黑玉米籽粒中除含有大量的黑色素外，其蛋白质、脂肪等含量均高于黄玉米，其蛋白质含量比黄玉米籽粒中的蛋白质含量高1.2l%。从蛋白质的氨基酸构成来看，黑玉米籽粒中所含氨基酸的种类比较齐全，在二者共同含有的17种氨基酸中，黑玉米就有13种氨基酸的含量高于黄玉米，特别是与人体生命活动密切相关的赖氨酸、精氨酸的含量，分别比黄玉米的含量提高了25.00%和66.67%。

嗜酸乳杆菌是广泛地存在于人及一些动物肠道中的微生物，它在代谢过程中可产生乳酸、抗生素（细菌素）、醋酸等，具有抑制肠道内有害微生物的作用。由于该菌具有耐酸性和耐胆汁性而经胃肠道残存，因此国内外对该菌在食品上的开发极为重视，该菌被称为第三代乳发酵剂菌，是一种保健功能极强的菌种。以嫩黑玉米和鲜牛奶为主原料，经嗜酸乳杆菌及其他乳酸菌混合发酵后，混合调配成乳酸菌饮料，具有双重的营养功效，使产品更易消化吸收；同时达到了动物性与植物性食物在营养上的互补，还可大大降低生产成本。该发酵酸饮料提高了黑玉米制品的营养价值，对黑玉米附加值的增加具有十分现实的意义。

（一）工艺流程

嗜酸乳杆菌发酵嫩黑玉米乳酸菌饮料的工艺流程见图5-3。

图5-3　嗜酸乳杆菌发酵嫩黑玉料乳酸菌饮料的工艺流程

（二）工艺要点

1.嫩黑玉米烫漂

选取籽粒完整、饱满，无虫蛀、无霉变的新鲜嫩黑玉米，置于100 °C热水中，烫漂12分钟进行灭酶处理。

2.嫩黑玉米打浆、过滤

将烫漂后的嫩黑玉米脱粒后，按1∶2的比例与水混合，放入高速组织捣碎机内打浆，并过滤。

3.嫩黑玉米浆糖化

将玉米浆用α-淀粉酶进行液化，然后加葡萄糖淀粉酶进行糖化，测定其葡萄糖当量（DE）值。

4.糖化液的过滤

将糖化液先用一层纱布过滤去渣，再用四层纱布过滤去渣。

5.原料混合、杀菌

将原料乳与过滤后的糖化液混合后，在95 °C杀菌10 min并快速冷却到43 °C，准备接种。

6.接种发酵

接种嗜酸乳杆菌与丁二酮乳酸链球菌混合菌种，菌种配比为1∶1，接种量为6%，发酵温度为43 °C，定时检查，待酸度达0.7%～0.8%（乳酸度），凝乳时间大约为4～5 h，即可取出并冷却至20 °C，进行调配。

7.混合调配

将柠檬酸、稳定剂、水、糖溶液与发酵乳相混合，调酸度至3.9～4.2。

8.均　质

预热到53 °C，在25 MPa的压力下进行均质。

9.灌　装

在无菌条件下进行灌装，灌装后即获得成品。

（三）影响嫩黑玉米乳酸菌饮料生产的主要因素

1.嫩黑玉米浆糖化时液化的葡萄糖当量值（DE）

虽然嫩玉米乳熟期淀粉含量较普通玉米低，但也有一定量的积累，为避免淀粉对产品的品质造成一定的影响，同时也为乳酸菌增加可供发酵的糖类物质，因此要采用淀粉酶对淀粉进行水解，让其在最短时间内生成尽可能多的葡萄糖；由于α-淀粉酶是一种内切酶，其初期水解速度很快，而葡萄糖淀粉酶是外切酶，初期水解需要大量的底物，但水解后期葡萄糖产量高，所以先用α-淀粉酶进行液化，再用葡萄糖淀粉酶进行完全糖化（DE值≥98%）。调PH为6.5（α-淀粉酶不耐酸），调温至55 °C，加入米曲霉α-淀粉酶（12 μg/g），进行液化，测定其DE值，再调PH为4.5，温度至60 °C，加入黑曲霉产葡萄糖淀粉酶（200 μg/g），进行糖化，测定DE值，糖化后DE值为98%以上。液化DE值与糖化时间的关系见图5-4。

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图5-4　液化DE值与糖化时间的关系

由图5-4可以看出，液化液的DE值并不是越大，底物越多，葡萄糖淀粉酶的水解时间就越短，主要原因就是糖化酶（葡萄糖淀粉酶）对底物的多少是有一定要求的，液化过度或过轻都不利于糖化酶的作用，当液化液的DE值为18%时，糖化的时间最短为27 h，此时液化时间为48 min。

2.嫩黑玉米浆糖化液与原料乳配比的选择

糖化液与原料乳的比例直接影响到本品风味、成本等一系列重要指标，选1∶1、1.5∶1、2∶1、2.5∶1等4个不同配比的发酵原料，在其他各项工艺条件（发酵温度、时间）不变的前提下，选以混合发酵后的酸乳进行感官鉴定，从色泽、组织状态、风味三方面评比，嫩黑玉米浆糖化液与原料乳的配比试验结果如表5-5所示，从表5-5可以看出以2∶1的配比和2.5∶1的配比为最佳，同时2∶1的配比的组织状态要好于2.5∶1的配比，但嫩玉米的新鲜风味体现不如2.5∶1的配比，故选取2.5∶1的配比为最优方案。

表5-5　糖化液与原料乳的配比选择

3.最佳发酵条件

一般情况下，生产中所采用的菌种除必须具有较高的产酸能力外，还要求制作成的酸乳风味及组织结构良好。嗜酸乳杆菌虽然产酸及凝乳性能比较好，但该菌发酵不生成乙醛及丁二酮等风味物质，因此单独使用其发酵生产出的产品口感不佳。为提高酸乳风味，加入一定比例的丁二酮乳链球菌来混合发酵。

为确切了解嗜酸乳杆菌和丁二酮乳链球菌生长中最佳的发酵条件，选择菌种配比、接种量、发酵温度等三因素，以酸乳的风味（10分计）、组织状态（10分计）为综合指标，进行3因素2水平的L4（23）正交实验。由于同时凝乳时间的长短直接影响产品的成本，所以还需要兼顾考虑凝乳时间。正交实验设计及结果分别见表5-6、表5-7、表5-8。

表5-6　酸乳最佳发酵条件正交设计表

表5-7　酸乳综合指标评分表

表5-8　酸乳最佳发酵条件正交实验结果表

比较表中R值的大小，可以看出，最佳发酵条件中对综合指标起决定性的因素为菌种配比，其次分别为接种量、发酵温度，故最佳发酵条件为A1B1C2，即菌种配比为1∶1，接种量为4%，发酵温度为43 °C，但正交实验表中没有此项组合，故按此组合重新试验，试验结果为综合指标得分17.93，凝乳时间4.87 h。虽然此组合综合指标得分高于正交试验结果的综合指标得分，但与A1B2C2比相差不大，而凝乳时间要多0.34 h。综合成本等因素考虑，选A1B2C2为最佳发酵条件，即菌种配比为1∶1，接种量为6%，发酵温度为43 °C，凝乳时间为4.53 h。

4.饮料稳定剂

稳定剂的选择是发酵乳饮料品质中最关键的因素，若不添加，饮料储藏一段时间后外观上易出现浑浊、絮状沉淀、分层等现象，同时口感粗糙。经过多次实验发现，使用单独的稳定剂，其稳定效果都不太好，因此决定选用羧甲基纤维素钠（CMC-Na）、黄原胶（XG）和藻酸丙二醇酯（PGA）等组成复合稳定剂，复合稳定剂对产品的稳定结果的实验结果如表5-9。实验表明，复合稳定剂比例为0.3∶0.1∶0.1时，即加入量分别为0.3%、0.1%、0.1%时产品稳定效果最好。

表5-9　复合稳定剂对产品的稳定效果

5.嫩黑玉米乳酸菌饮料配方

以乳饮料的加水百分率、加糖量、pH值（柠檬酸调酸）为因素，进行3因素2水平的L4（23）正交实验，确定最佳配比。综合指标评分的标准根据配方成品的口感是否细腻，酸甜是否可口，气味是否具有嫩黑玉米的特有气味及发酵乳制品特有的香味等进行评比，共计10人参与评分（百分计），设计及结果分别见表5-10、表5-11、表5-12。

表5-10　饮料配方正交实验设计表

表5-11　饮料综合指标评分表

表5-12　饮料配方正交实验结果表

由表5-12可以看出，比较表中R值的大小，在饮料配方中影响产品品质的主次因素排序为加水百分率＞加糖量＞pH值，嫩黑玉米乳酸菌饮料的最佳配方为A2B1C1，但正交实验表中没有此项组合，故按此组合重新试验，试验结果的综合指标得分为89分，高于已出现的得分，故确定其为最佳配方，即加水百分率为45%，加糖量9%，pH值（柠檬酸调酸）为3.9。