大麦发酵饮料的制备及其风味物质分析

　　摘要:以大麦为原料制备乳酸菌发酵饮料，通过单因素试验研究接种量、发酵时间、料液比等不同发酵条件对大麦乳酸菌发酵产物中主要营养和功能性成分的影响，在此基础上进一步优化发酵工艺条件，制备获得具有较优品质的大麦乳酸菌发酵饮料，并对产品的风味物质进行了分析。

　　关键词:大麦;乳酸菌;饮料;风味物质

　　大麦属禾本科，是主要的粮食和饲料作物，也是我国甚至世界上最为古老的粮种之一，至今已有几千年的种植历史。目前全球产量80%以上的大麦主要用于生产啤酒和饲料加工，食用资源的开发相对不足，主要为早餐食品、挤压食品、焙烤食品、饮料和功能性成分提取物等[1-2]。而随着近年来对全谷物食品以及大麦营养及功能研究的不断深入，如大麦中酚类物质、β-葡聚糖的功能活性研究的开展[3-4]，使得大麦的健康价值被更多的人熟知，以大麦为原料的健康食品开发逐渐受到更多的关注。

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　　乳酸菌是一类能利用可发酵碳水化合物产生大量乳酸的一类无芽孢、革兰氏染色阳性细菌的总称。是人体肠道中极为重要的生理菌群，担负着人体多种重要的生理功能，具有维持人体微生态平衡的作用，与机体健康息息相关[5]。已有研究报道表明，谷物经乳酸菌发酵后，其功能性成分的含量增加，营养价值和生物利用率大大提高[6-8]。课题组前期研究结果也显示，利用乳酸菌对大麦进行发酵，与未发酵大麦相比，其活性得到显著提升[9-10]，表明乳酸菌的生物加工和转化作用有利于大麦原料的进一步开发和利用。因此，本文以大麦为研究对象，采用乳酸菌对其发酵处理，以可溶性固形物为指标，确定较优的发酵条件，以期为大麦乳酸菌饮料的开发提供参考。

　　1材料与方法

　　1.1仪器与试剂

　　超净工作台，苏州净化设备有限公司;SPX-250B-G型微电脑光照培养箱，上海博讯实业有限公司医疗设备厂;全自动灭菌锅，上海三申医疗器械有限公司;7200型可见光分光光度计，上海天达仪器有限公司;GJB-5B型发酵系统，镇江格瑞生物工程有限公司;Wya-2s型阿贝折光仪，上海仪电分析仪器有限公司;BR4-I型冷冻离心机，法国JOUAN公司。菌种:植物乳杆菌:Lactobacillusplantarumdy-1(CGMCCNO.6016，下文缩写为L.plantarumdy-1)，由本实验室自行分离;新鲜脱壳大麦:扬饲麦3号(食饲两用)，购自盐城市双增农化科技有限公司，白砂糖等其他食品配料，购自本地超市，NaOH、福林酚等试剂，购自国药上海化学试剂有限公司。

　　1.2方法

　　1.2.1发酵饮料制备流程

　　脱壳大麦→粉碎，过100目筛→与水混合→接种→乳酸菌发酵→离心分离→上清液→调配→灌装→密封→巴氏杀菌→冷却→成品。

　　1.2.2发酵样品制备及工艺优化方法参照课题组之前的样品发酵方法[10]。乳酸菌活化扩培:将1×107CFU/mL的L.plantarumdy-1活化两次使活菌数达到1×109CFU/mL(34℃培养24h)。将培养好的乳酸菌5000r/min离心15min，除上清液，加入上清液等体积的蒸馏水，混合均匀。大麦发酵样品的制备:将除杂脱壳后的新鲜大麦籽粒清洗、烘干后粉碎，过100目筛得大麦全粉。将大麦粉(w)∶水(v)∶乳酸菌(%)按一定比例于锥形瓶中混合均匀，用纱布将锥形瓶封口，于31℃、150r/min条件下恒温发酵，发酵后的样品5000r/min离心20min后，取上清液对其进行基本成分分析。

　　1.2.3发酵样品及饮料成分分析方法评价接种量及发酵时间对

　　1.2.2中的发酵上清液pH值、总酸、可溶性固形物和总酚等指标的影响，并通过单因素分析结果设计正交试验。其中，总酸的测定方法为NaOH滴定法(以乳酸百分含量计)，参考GB/T12456—2008[11];可溶性固形物的测定方法为折光法，参考GB/T12143—2008[12];总酚的测定参考刘清等人的Folin-Ciocalteu法[13]。

　　1.2.4大麦发酵饮料的调配采用正交试验确定的最优发酵工艺制备大麦发酵上清液，添加不同剂量的糖调节糖酸比，巴氏灭菌处理后，由具有食品专业背景和感官评定经验的人员组成小组，对饮料的外观(色泽)，香气，口感，总接受度等几个指标进行描述，根据表1中的评分标准对大麦发酵饮料进行感官评定[6]。

　　1.2.5饮料中风味物质分析方法

　　参考李信等人的方法，采用固相微萃取-气相色谱-质谱对饮料中的挥发性成分进行分析[14]，固相微萃取的萃取方法如下:萃取头型号为:50/30UMDVB/CARonPDMS，萃取温度为50℃，萃取时间30min，样品量为8mL。气相色谱条件为:毛细管气相色谱柱DB-WAX(60m×0.25mm×0.25μm)，载气为高纯氦，流速为1mL/min，进样口温度为220℃，固相微萃取解析时间为3min，程序升温条件为:初始温度40℃，保持2min，以5℃/min升温至80℃，以8℃/min升温至180℃，然后以15℃/min升温至240℃，保持8min。质谱条件为:离子源温度为230℃，四级杆温度150℃，电子能量70eV，扫描模式为Scan模式，扫描范围33～450，质谱图检索数据库为NIST08。

　　2结果与讨论

　　2.1大麦发酵工艺优化

　　2.1.1单因素试验结果

　　2.1.1.1接种量对发酵产物主要指标的影响

　　按照1∶7的料液比(w/v)制备发酵上清液，发酵时间为9h，评价不同接种量对发酵产物主要指标的影响。接种量过低时，在一定时间内乳酸菌的繁殖能力有限，不能充分发酵而导致发酵不完全;而接种量过高时，在较短一段时间内产生较多的乳酸，导致酸度偏大，可能会影响产品的适口性。但从结果来看，随接种量增加，几个主要指标的变化趋势较为缓慢，说明接种量对发酵产物主要指标的影响相对较小。

　　2.2大麦发酵饮料的配方优化

　　将发酵上清液调配糖酸比并巴氏灭菌后，感官评定值随加糖量的增加先上升后下降，当加糖量在14%时感官评定均值为82，达到最大值。绵白糖的添加量太少，饮料的口感过酸，难以被人接受;添加量太多，饮料口感过甜，不仅不容易被人接受，摄入的糖量也过高，不利于健康。因此，本试验选择的添加量为14%。大麦发酵饮料中的风味物质主要为一些酯类、醇类、醛类以及呋喃类化合物。其中乙酸乙酯和正己醇的含量相对较高，可达到4%～5%。乙酸乙酯具有淡淡的果香味，小分子的醇类是具有花香的一类物质，而呋喃类化合物具有烘焙的味道。这些物质构成了饮料的主要风味物质。

　　3结论

　　本论文以大麦全粉为原料，以乳酸菌为发酵菌种，进行大麦发酵饮料的制备及相关产品指标分析。通过选取接种量、发酵时间、料液比三个因素，开展单因素实验和正交试验工艺优化，确定了大麦发酵饮料产品的最佳发酵工艺;同时结合感官评价分析优化发酵饮料的配方，获得了具有较高感官品质的饮料产品，并采用GC-MS法初步确定了饮料产品中的主要风味物质成分。

　　本文从谷物发酵饮料产品的开发角度，为推动益生菌-全谷物类食品的推广和应用提供了一定的研究思路和实验基础。试验主要对基本发酵工艺条件进行了优化，在此基础上，仍需探讨发酵饮料产品的稳定性和功能特性，尤其是对于抗氧化指标、主要功能成分如大麦β-葡聚糖的含量及其活性等方面开展更为深入的研究，从而进一步推动感官品质和功能特性俱佳的谷物健康饮料产品的研发和技术创新。

　　参考文献

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　　[2]Baik，BK，UllrichSE.Barleyforfood:Characteristics，improvement，andrenewedinterest[J].JournalofCerealScience，2008，48(2):233-242.

　　[3]IdehenE，TangY，SangS.Bioactivephytochemicalsinbarley[J].JournalofFood&DrugAnalysis，2016，25 1):148-161.

　　[4]ChenH，NieQ，XieM，etal.Protectiveeffectsofβ-glucanisolatedfromhighlandbarleyonethanol-inducedgastricdamageinratsanditsbenefitstomicegutconditions[J].FoodResearchInternational，2019，122:157-166.

　　[5]郭松年，田淑梅，白洪涛.乳酸菌及乳酸菌发酵食品[J].粮食与食品工业，2005(1):39-40.

　　[6]高雅，韩艳秋，于淼，等.发酵型糙米饮料生产工艺优化[J].食品科技，2014，39(2):121-124.

　　[7]GiriwonoPE，HashimotoT，OhsakiY，etal.Extractoffermentedbarleyattenuateschronicalcoholinducedliverdamagebyincreasingantioxidativeactivities[J].FoodResearchInternational，2010，43(1):118-124.

　　作者：林琼晞，关捷心，杨程，金德平，赵延胜*

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