周铭懿，杨晋一，田思雨，李杰
锦州医科大学食品与健康学院（锦州 121001）
藜麦属于藜科藜属植物，蛋白质含量高[1]，除此之外还富含维生素[2]、多酚[3-4]、类黄酮类[5]、皂苷[6]和植物甾醇类物质，具有多种保健功效，被国际营养学家称为“超级谷物”“未来食品”“粮食之母”“营养黄金”。关于藜麦的研究涵盖多个领域，其中将其作为一种功能性的食品是食品开发领域的一个研究重点。关于以藜麦为原料的产品众多，包括藜麦酒[7]、藜麦面制品[8-11]、藜麦功能性营养品、藜麦冻干食品等，但以藜麦和玉米进行发酵的饮料还未见有报道。
玉米，学名玉蜀黍，在我国具有悠久的种植历史。玉米的营养丰富，与藜麦相同也是高纤维素、高营养素的食物，可加快人体胃肠蠕动，促进新陈代谢。李洪铭[12]对玉米的种植与发展进行研究分析，强调玉米是我国应用广泛且重要的农产品之一。而玉米饮品作为一种常见的营养保健型饮品，生产成本低，适用范围人群广，是饮品研究的重点方向，具有很强的市场潜力。
以藜麦和玉米为主要原材料，在单因素试验基础上采用响应面试验确定藜麦玉米发酵饮料的最佳工艺，旨在开发一款营养丰富、品质极佳的发酵饮料，使广大消费者在减少食物摄入的同时增加营养成分的摄入，为杂粮饮料的发展以及藜麦的开发和利用扩宽新思路。
1.1 材料与设备
藜麦、玉米（购于锦州市大润发超市）；
纤维素酶、海藻酸钠、卡拉胶、瓜尔豆胶（河南中辰生物科技有限公司）；
复合乳酸菌粉（保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、长双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌，善恩康生物科技有限公司）。
恒温培养箱（MJX-70BE，雷森电子科技有限公司）；
电热恒温水浴锅（HH-1，力辰邦西仪器科技有限公司）；
胶体磨（JM-L，华威机械设备有限公司）；
均质机（JRJ300-D-1，上海沪析实业有限公司）；
离心机（LC-LX-H165A，力辰邦西仪器科技有限公司）。
1.2 试验方法
1.2.1 工艺流程
1.2.2 操作要点
1.2.2.1 藜麦浆的制备
选择颗粒完整、品质优良、无杂质的白藜麦，冲洗后在冷水中浸泡30 min，捞出置于锅内煮制10 min，将煮后的藜麦打浆，备用。
1.2.2.2 玉米浆的制备
选择色泽金黄、颗粒饱满的玉米粒，清水洗净后，置于蒸煮锅内蒸5 min，将处理好的玉米榨汁后备用。
1.2.2.3 发酵
玉米浆与藜麦浆混合后加入一定比例的复合乳酸菌粉和白砂糖，放入恒温培养箱中进行发酵。
1.2.2.4 调配、均质、灌装发酵后加入稳定剂并对其进行研磨、均质处理，重复2次后进行灌装。
1.2.2.5 灭菌将灌装好的藜麦玉米发酵饮料在100 ℃，10 min条件下进行灭菌处理。
1.2.3 单因素试验
以感官评分为评价指标，分别选择玉米浆与藜麦浆质量比、复合乳酸菌粉添加量、发酵温度、发酵时间4个因素进行单因素试验。研究不同玉米浆与藜麦浆质量比（1∶1，2∶1，3∶1，4∶1和5∶1）、复合乳酸菌粉添加量（0.1%，0.2%，0.3%，0.4%和0.5%）、发酵温度（25，30，35，40和45 ℃）、发酵时间（6，9，12，15和18 h）对藜麦玉米发酵饮料感官评分的影响。
1.2.4 响应面试验
在单因素试验结果的基础上，选择玉米浆与藜麦浆质量比（A）、复合乳酸菌粉添加量（B）、发酵温度（C）为主要因素，以感官评分为响应变量，进行响应面试验，如表1所示。
表1 因素和水平编码
1.2.5 感官评定
选择20名评价员组成评定小组，从样品的各个方面对藜麦玉米发酵饮料进行感官评价，具体评分标准见表2。
表2 藜麦玉米发酵饮料感官评分表
1.2.6 菌落总数及大肠杆菌的测定
按照GB 4789.2——2016《食品微生物菌落总数的测定》、GB 4789.3——2016《食品微生物学检验大肠菌群计数》的方法对菌落总数进行测定，确保杀菌工艺合理可行。
1.3 统计学分析
每次试验重复3次，结果以“平均值±标准差”表示。采用响应面分析软件Design Expert 13及Origin 2019软件对试验数据进行处理、方差分析及试验数据作图。
2.1 单因素试验结果
2.1.1 玉米浆与藜麦浆质量比对感官评分的影响
如图1所示，随着玉米浆添加量增多，藜麦玉米发酵饮料的感官评分先提高后下降，玉米浆与藜麦浆质量比3∶1时，藜麦玉米发酵饮料的感官评分最高，平均值可达94.96±0.15分。而玉米浆在整体中比例过多或过少都会造成评分降低。质量比为1∶1时，感官评分为78.36±0.47分；
质量比为5∶1时，感官评分为80.56±0.55分，这可能是玉米浆比例过多，会掩盖藜麦特有的香味，而过少则导致整体味道偏淡，不浓郁。因此，质量比选择2∶1，3∶1和4∶1。
图1 玉米浆与藜麦浆质量比对感官评分的影响
2.1.2 复合乳酸菌粉添加量对感官评分的影响
如图2所示，复合乳酸菌添加量0.3%和0.4%时，感官评分最高，分别为91.43±0.60分和92.43±1.34分。添加量继续增多时感官评分出现下降，添加量0.5%时，感官评分下降为88.76±0.86分，说明此时复合乳酸菌添加量过多，引起过度发酵，导致饮料口感偏酸，感官评分降低，而添加量不足时会导致发酵不完全，口感不协调。因此复合乳酸菌粉添加量选择0.3%，0.4%和0.5%。
图2 复合乳酸菌粉添加量对感官评分的影响
2.1.3 发酵温度对感官评分的影响
如图3所示，随着发酵温度的提高，感官评分先提高后降低，在40 ℃条件下进行发酵时，感官评分最高，平均值为92.86±0.32分，而发酵温度过低（25 ℃）和过高（45 ℃）时感官品质均较差，只有75.86±0.71分和88.6±0.87分。造成这样的原因可能是：发酵温度较低时，乳酸菌并不能迅速生长繁殖，使感官评分偏低；
但发酵温度过高，乳酸菌生长速度过快，从而使得发酵液的味道过重或产生其他味道，而掩盖玉米浆和藜麦浆原有的香味，从而影响感官评分。因此，发酵温度选择35，40和45 ℃。
图3 发酵温度对感官评分的影响
2.1.4 发酵时间对感官评分的影响
如图4所示，饮料的感官评分随着发酵时间的延长先升后降，发酵时间达到16 h时感官评分最高，为89.46±0.78分，这可能是由于这个时间段是乳酸菌发酵的最佳时间，所以感官评分最佳，继续延长发酵时间，乳酸菌发酵过度，从而影响口感，导致感官评分下降。所以最佳发酵时间为16 h。
图4 发酵时间对感官评分的影响
2.2 响应面优化试验
2.2.1 响应面优化试验结果
根据单因素试验结果选取玉米浆与藜麦浆质量比（A）、复合乳酸菌粉添加量（B）和发酵温度（C）进行响应面试验。响应面试验设计及结果见表3。
表3 响应面试验设计及结果
通过Design-Expert 13软件分析试验数据，得二次多项回归方程：得率Y=93.6+1.75A+0.5B-0.5C-1.75AB+0.75AC+2.25BC-14.925A2-1.925B2-6.425C2。模型显著，具有统计学意义。
方差分析结果见表4。模型决定系数R2为0.995 1，模型显著性较高，Radj2=0.988 8，能够解释试验响应值变异的93.54%，接近预测相关系数Rpred2，表明试验模型与实际数据拟合较好。
表4 方差分析结果
2.2.2 各因素的交互作用分析
图5～图7为各个因素之间两两交互作用的响应面图和等高线图。感官评分受玉米浆与藜麦浆质量比和复合乳酸菌粉添加量的交互影响结果如图5所示。质量比2∶1～4∶1范围内，复合乳酸菌粉添加量0.3%～0.5%范围内时，感官评分的变化趋势为先增加后降低，二者交互作用使得感官评分达到的最大值92.96±0.45分。
图5 玉米浆与藜麦浆质量比和复合乳酸菌粉添加量的交互作用对感官评分的影响
图6 玉米浆与藜麦浆质量比和发酵温度的交互作用对感官评分的影响
图7 复合乳酸菌粉添加量和发酵温度的交互作用对感官评分的影响
感官评分受玉米浆与藜麦浆质量比和发酵温度的交互影响如图6所示。玉米浆与藜麦浆质量比在2∶1～4∶1，发酵温度35～45 ℃范围内，随着玉米浆与藜麦浆质量比和发酵温度的持续增加，感官评分先增加后降低，两者交互作用使得感官评分最大值达91.73±1.46分。
感官评分受复合乳酸菌粉添加量和发酵温度的交互影响如图7所示。复合乳酸菌粉添加量的范围是0.3%～0.5%，发酵温度的范围是35～45 ℃，在此范围内随着复合乳酸菌粉添加量和发酵温度的升高，感官评分均先增加后降低，两者交互作用使得感官评分最大值达93.68±0.26分。
根据Design-Expert 13软件运行结果，在玉米浆与藜麦浆质量比、复合乳酸菌粉添加量、发酵温度的共同影响下，最优工艺为玉米浆与藜麦浆质量比3.051∶1、复合乳酸菌粉添加量0.415%、发酵温度39.66 ℃，该条件下模型预测的感官评分为93.69±0.93分。
2.2.3 最优工艺条件试验验证
结合实际操作的可行性，在提取2次的条件下，取玉米浆与藜麦浆质量比3∶1、复合乳酸菌粉添加量0.42%、发酵温度40 ℃条件进行3次重复试验，得到的平均感官评分为93.36±0.47分，与模型预测结果较吻合，表明响应面模型用于分析优化感官评分的最佳工艺具有价值。
2.3 产品质量评价
2.3.1 感官指标
色泽：淡黄色，色泽均匀，有光泽。滋味和气味：饮料拥有玉米和藜麦独有的风味和乳酸菌发酵的独特香气，酸甜适口，口感细腻。组织形态：产品澄清透明，流动性好，无肉眼可见的杂质和沉淀。
2.3.2 微生物指标
藜麦玉米发酵饮料的检测结果：菌落总数≤100CFU/mL，大肠菌群≤3 MPN/100 mL，致病菌未检出。
试验研究藜麦玉米发酵饮料的加工工艺及配方。通过单因素试验及响应面优化试验结果可得出最优工艺条件：玉米浆与藜麦浆质量比3∶1、复合乳酸菌粉添加量0.42%、发酵温度40 ℃，发酵时间16 h。在此条件下藜麦玉米发酵饮料香气浓郁、口感细腻、口味适中。
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