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    國內外谷物飲料的研究現狀

    作者: 發布時間:2014-05-20
    地球上有大量品種的谷物,例如大米、小米、玉米、谷粒、高粱、小麥、大麥和燕麥等。發達國家利用高達80%的谷物作為動物飼料。然而,在非洲、亞洲和一些西方國家,大多數谷物被生產成人類食物和飲料。
        盡管不同谷物間存在大量的基因相似處,但其蛋白質和碳水化合物成分仍存在著結構和基因差別,從而導致谷物品種的多樣性和用途的多樣性。除了不同谷物品種外,人們有能力根據不同消費者的口味和其他影響因素來設計出許多不同的谷物飲料加工技術。通常,谷物飲料加工技術包括清洗、浸泡、發芽、磨碎、過濾、加熱及發酵等。
    迄今為止,人們已經對各種谷物飲料研究很多并從中獲得大量的信息。然而,只有關于谷物飲料品質的有限信息可以了解。目前,對不同谷物飲料品質的認識正在加深,盡管進程相對緩慢。因此,這篇綜述的目的介紹一些谷物飲料的原料,概括出飲料的加工技術和對谷物飲料中某些重要且常見營養成分進行分析的技術或方法,為谷物飲料的發展提供參考。
     
    1  谷物飲料原料的發展現狀
     
        在加工技術和所應用的谷物類型基礎上,谷物可被制成多種食品。在非洲國家中,傳統食品中,傳統食物以小米、玉米和大米為原料。在尼日利亞,有谷物制成的一些傳統食物包括Tuwo,Ogi,Kunu,Buruktu和Pito。T.Gaffa研究Kunu,通常這是一種由小米和高粱制成的非酒精性谷物飲料。盡管這種飲料在其他國家也有消費,但它卻是北尼日利亞人最常用的飲料,例如Kunu-zaki就是北尼日利亞的一種傳統發酵型、非酒精性并廣泛消費的飲料。大多數是由小米,也包括高粱和玉米為原料制作生產,且常用生姜調味制作而成。該飲料的盛行取決于其特征的酸甜風味和牛奶外觀,這些特征可與非洲其他發酵型谷物糊狀物相比較,例如Mahewu和Baganiya。
        Acha和Iburu在分類上屬于玉米。高粱和珍珠小米的亞族。營養上,Acha和Iburu富含對人體健康至關重要的傳統谷物中缺乏的蛋氨酸和胱氨基酸。在尼日利亞和西非,這些谷物的生產潛能很高,且在濕度和低肥力的情況下,其谷物特征性優于其他谷物。同時,能很好地提高農民的收入。因此,I.A.Jidean進行研究并利用Acha和Iburu制成名為Brukutu的酒精飲料。
        Masvusvu和Mangisi是非洲的兩種傳統Zim-babwean飲料,都是由發芽的小米粉制成。不同的是,Masvusvu是一種甜飲料,而Mangisi是一種甜酸味飲料,是由Masvusvu過濾后經自然發酵制成。兩種產品都是淺棕色,都可作為食物或飲料消費,還可作為村莊集會的盛行點心,或作為人們在田間勞作時的食用,Masvusvu還可用作啤酒釀造時的附屬物。
        北非洲的撒哈拉沙漠,傳統酒精性飲料如Pito、Burukutu、Sekete、棕櫚酒、Agadagidi和Akadamu是由富含碳水化合物的農產品制作而成。這些飲料作為Inebriating飲品提供給人們,特別是Pito,這些飲料對于尼日利亞、加納和多哥的人們來說較普遍。它是由高粱制成,顏色由金黃色到深棕色,口味由微酸到很甜,含有乳酸、糖、氨基酸、2-3%的酒精、維生素和蛋白質。在加納、多哥和蘇丹,有四種類型的Pito,其各自特性取決于麥芽汁提取物和發酵方法的不同。
        在非洲南部國家中,乳酸發酵型食物作為家居水平的加工技術被廣泛應用,并且制成了大量的產品。如Mageu,它是通過水煮玉米粉至沸制成的含8%-10%固形物的粥,再向其中加入小麥粉后進行乳酸發酵。因此,Mageu是一種流行于本地的酸味、非酒精性飲料。
        Boza也是一種非洲飲料,低酸、低酒精,是由厚厚的類似面粉糊稠度的物質發酵形成的傳統飲料,且其酸或甜取決于制作方法和成分。它通常由各種谷物(小麥、玉米、大麥、燕麥等)和自然混合的酵母及乳酸菌發酵而成。另外,類似Boza的產品有Kenyan Busaa、非洲南部的Kaffir啤酒、尼日利亞的Ogi、Pito,Sekete、埃及的Bouza,Turkmenistan和Krimbusa。
        在西方國家,各種酒精性飲料只由麥粒發酵制得,這些麥粒既可作為淀粉來源,又可作為糖分來源。反之,在亞洲國家,酒精性飲料例如日本米酒,是由作為淀粉和糖分來源的大米制得。大米啤酒Zutho,有發芽大米谷物制成,僅在印度Nagaland流行的稀有飲料。
        Kefir是由凝膠狀和不規則谷物制成的飲料,這些谷物由酵母和乳酸菌聯合發酵。Kefir中大約有30-50個細菌和酵母菌群生長在一起,但這一數目可能會隨培養基(糖、牛奶、果汁)和谷物來源地而變化。
        在國內,金海珠等人根據大米含蛋白質、脂肪、維生素及11中礦物質等特點,利用營養互補的原理,原料上采用一定比例的精米和糙米,采用傳統與現代生物技術相結合的工藝,研制出色澤清亮、香氣宜人,保留精米和糙米原有成分的甘甜可口的大米飲料。
        而小米是一種富含大量營養素的雜糧,其主要營養成分,如蛋白質、脂肪均高于大米,此外,它還具有一定的保健作用。安辛欣經研究,成功配制成了色澤淡黃、香甜爽口的小米飲料。李鳳成等人,則根據小米性甘微寒、有健脾、除濕、安眠等功效,以小米為主料,添加優質乳制品為輔料,研制出口感良好的小米乳飲料。
        甜玉米營養成分含量豐富,大分子淀粉含量較低,蛋白質含量高,含人體必需氨基酸,而且組成比例平衡,尤其是賴氨酸含量尤為突出,低聚糖、還原糖含量較高,還含有不飽和脂肪酸,水溶性膳食纖維等,根據這些特點,董文明等人研制出營養豐富、風味突出的甜玉米飲料。
     
    2  谷物飲料生產技術現狀
     
        生產谷物飲料,所有谷物原料都應被洗凈去除灰塵、沙石、植物殘骸等,最好用流動水來清洗。
    浸泡過程很重要,有助于激活谷物中的酶,并使其變軟。大量的谷物在整個加工過程中都應該浸泡適當的時間。在Masvusvu和Mangisi制作過程中,小米應于室溫下在水中浸泡24h以充分吸收水分。在Kunun Zaki,Kunun Baul和Kunun Jiko的制作過程中,不同的谷物類型,浸泡時間不同,在浸泡之后進行濕磨或調香。玉米浸泡時間是2-3d,而小米和高粱的浸泡時間僅12-24h。各種材料,如塑料桶、粘土鍋、葫蘆及金屬桶等都可以用于浸泡。浸泡用水有村莊的井水,城市中心的自來水或洞穴水。在某些情況下,使用熱水或溫水,目的是縮短浸泡時間。國內,制作小米乳飲料過程中,小米應浸泡2h。陳智毅等人在制作玉米汁飲料過程中,浸泡玉米時加入焦亞硫酸鈉有兩個作用,一是在浸泡過程中起防腐作用,能抑制腐敗微生物生長;二是亞硫酸根離子與玉米蛋白中的二硫鍵發生反應,使淀粉易于從蛋白質網絡中釋放出來,從而提高其分離效率。在玉米第二次浸泡時加入0.1%檸檬酸可使前面殘留的SO2易于去除,并使成品色澤更佳。
        浸泡之后,可進行發芽。在Masvusvu和Mangisi的制作過程中,浸泡之后,小米被放入麻袋中,清洗三次之后于室溫下在麻袋中發芽2d。
        研磨谷物的方法有干磨和濕磨,制得Kunun Zaki、Kunun Baule和Kunun Jiko采用濕磨法。而Kunun Tsamiya,Kunun Aduwa,Kunun Kanwa和Kunun Koko的制作中采用干磨法。
    國內,在制作小米飲料的過程中,用植物粉碎機將小米研磨制成粉,過篩分別得40,60,80目的樣品,從糊化結果看,以80目的樣品************。傅亮等在研制發酵型營養米乳時,將大米粉碎的顆粒大小定為30-50目,以便縮短浸泡時間。磨漿時,用膠體磨將一定比例的水浸泡過的米粉磨漿1min。在制作玉米汁飲料時,采用80℃熱水磨漿,固液比1:10,漿液可溶性固形物含量達3.0%,且無生味,粒度細小、均勻。
        為得到飲料制作所需的真正有用物質,過濾是必要的。Masvusvu在室溫下冷卻30min后加入2L潔凈的自來水稀釋其粘度和甜度。之后,使用425μm的過濾材料進行過濾。過濾后在鍋中于室溫下自然發酵8h。最后,制得Mangisi。在制作Kunun Zaki時,濕磨后,其糊狀物可用充足的自來水過濾,過濾物于室溫下靜置沉淀3-5h,并去除上清液。
        在國內,李鳳成等人在制作小米乳飲料時,將磨漿后的物料經過立式漿渣分離機把粗纖維等雜志分離出去,由螺旋排渣機排出車間外,分離機濾網為120-150目。傅亮等人在研制發酵型營養米乳時,用60目的篩子過濾漿液,以便除去可能的粗渣。
        過濾后,某些飲料生產過程中會進行發酵以得到甜酸風味,例如Kunun Zaki剩余的牛奶狀和面糊狀的沉淀被分成兩部分。其中一部分用2L水煮沸后冷卻到40-50℃,再加3L自來水稀釋,并發酵8h制成Kunun Zaki,同時加2%(W/V)的粒狀糖來增甜。當然,人們可根據其口味加入不同量的糖制成不同風味的飲料。傅亮等人在制作發酵型營養米乳的過程中,在無菌條件下,按比例接入已經活化過的篩選菌種,在一定溫度及時間條件下發酵。張玲等在制作發酵型玉米清汁飲料時,接種啤酒酵母,在15℃下發酵5d,結束主發酵,在4℃下后發酵10d。直至殘糖濃度降到1.5%。
        為提高飲料穩定性,商業穩定劑或乳化劑可在適當溫度下加入飲料混合物中,并持續攪拌至該混合物達到一定溫度,并保溫一定時間。飲料的各部分還應在高壓均質機中于相似壓力下均質兩次。此外飲料將加入水、糖、檸檬酸等從而得到美好的風味。之后,根據不同情況采取相應殺菌方式,如巴氏殺菌或高溫瞬時殺菌等。
        最后,飲料被裝入容器中并儲藏在適當溫度下。例如,國內安辛欣等人在制作小米飲料時,飲料裝瓶后于120℃殺菌10min后冷藏,飲料性能穩定。李鳳成等人制作小米乳時,將灌裝好的飲料按統一標準裝入紙箱封口放入倉庫,倉庫溫度不高于25℃。
     
    3  谷物飲料分析技術的研究現狀
     
    3.1  感官分析
        取15ml飲料樣品轉入黑色隔離罩的聚苯乙烯盤內(直徑100mm),顏色由一個Minolta色度計Ⅱ反應系統以D65光源在0角度下測得。以淺藍色片為基準進行校準(校準片號碼為20231903),根據顏色空間坐標L*=69.82,a*=+19.75和b*=+31.75得到的值計算色度,和(h0=b*/a*的反正切值)色度[(a2*/b2*)1/2],相應地,由食品科學和技術部門的10名工作人員和學生組成一個未經訓練的小組,該小組按其成員對樣品的喜好或熟悉程度不同進行感官評價。感官評價是在感官評價實驗室的白日光燈下進行。新鮮的涼飲用水在評價過程中用來清洗口腔。飲料的組織狀態(外觀)、顏色、香味、口感和大眾可接受性被評價。每種性質給予9級標準(9=非常喜歡,1=非常不喜歡)。國內,傅亮等制作發酵型營養米乳時,由10人組成小組,主要對產品的色澤、外觀、風味、香味和口感進行品評,根據評分標準進行評價評記分,評分標準規定色澤為乳白、有光澤的滿分記1分,組織狀態良好、無上清液的滿分記1分,發酵風味為乳酸風味適中、無餿味、澀味記滿分1分,香味為濃厚米香味的記滿分1分,口感為無顆粒感,細膩的記滿分1分,總分合計為5分。
    3.2  物理分析
        一些飲料的物理性質在其儲存5d后于1℃下進行評價。除懸浮穩定性外,其它所有分析在樣品評價前應將飲料所有成分混合均勻后進行。15ml飲料樣品的粘度于22℃下通過安裝有轉子和錠子的Brookfield數字粘度儀來測定。懸浮穩定性則通過對一瓶飲料從上部及下方1/3處取25ml飲料來測定,并測定頂部到底部總固形物的比例。這一比例稱為懸浮穩定指數。Boza的粘度是在10、20和30℃下利用一種Brookfield粘度計進行測定,該機器安裝有3號錠子,轉速有5、10、20、30、50、60和100r/min。600ml軋碎機中裝入充足樣品以浸潤錠子上的水浴鍋測定。30s后記錄下三個讀數。流動性通過能量定律模型來描述。
    ηa=kr(n-1)
    式中:ηa=表面粘度(Pas),r=轉速(s-1),k=稠度指數(Pasn)和n=流動性指數(小容積)。
    3.3  化學分析
        化學分析對于幾乎所有谷物飲料來說非常重要,因為它有與人們生命安全有關。不同谷物飲料有不同的化學分析方法,因為飲料中所含的化學成分及其性質各不相同。
    Kunun Zaki的pH可由一標準pH計測得??傻味ㄋ岫瓤捎?.1mol/L的NaOH標準溶液測得。去脂種子、谷物粗磨粉和飲料瀝干物(固形物)的總脂成分可使用脂肪提取儀取出脂肪,再根據AOAC法測得。谷物研磨粉、飲料瀝干物的蛋白質成分及氮溶指數(NSI)可分別根據AOAC法、46-11和46-23法測得??偣绦挝铮?)可通過將25ml飲料放在一個鼓風干燥箱中,在60℃下烘干3d后進行測定。
        Zutho(一種大米啤酒)在600g下離心10min后,通過濾紙過濾并按照標準方法進行分析。酸度可用0.1mol/L的NaOH標準溶液對10mL樣液測定中和而測得。還原糖可按先前的描述進行測得。無殼發芽大米谷物用1mol/L的HCl于100℃下水解2h,并用固體NaHCO3中和,糖分含量隨葡萄糖減少而減少,之后便能計算出發芽大米中的糖分含量。乙醇和易揮發芳香族化合物成分的濃度經氣象色譜法分析測得。
        從Boza中提取的水溶性蛋白質攪拌1h后,以6000rpm離心20min。上清液被過濾,根據二喹啉甲酸(BCA)蛋白質分析程序來評估蛋白質含量。以牛漿液清蛋白為蛋白質標準。樣液的pH由pH計測得。
        飲料中濕度或水分、灰分、脂肪、蛋白質(N×6.25)和纖維含量分別通過AOAC標準法14.004,14.006,14.018,47.021和7.066測出。碳水化合物的測定有所不同。樣液的能量水平由因素:4×蛋白質,9×脂肪和4×總碳水化合物來計算得到。維生素C由標準方法測定出。
    3.4  生化分析
        Kunun Zaki的生化檢驗包括過氧化氫酶和氧化物產物,甲基紅,Voges-Proskauer吲哚,檸檬酸鹽,氨水產物,硝酸鹽產物和由糖產生的酸性氣體產物。Masvusvu和Mangisi的所有分析測定應重復做三次,可滴定酸度應及時測定。在發酵過程中,取5ml上清物轉入一個錐形瓶中,并用蒸餾水稀釋兩倍。用0.1mol/LNaOH標準液對其滴定,以酚酞做指示劑。產生的總酸量根據方程以乳酸百分數表示。
        乳酸按先前的描述來測定??傋杂蛇€原糖量按文獻描述的方法來測定。淀粉酵素酸度按文獻中描述的方法測定。在燒煮和發酵過程中收集0.1ml上清液,適當稀釋后,在0.1M檸檬酸鹽中加入0.8mL12%的可溶性淀粉,之后,在pH為5.0,溫度為60℃下保持10min反應,該反應會因加入0.1mL的5mol/LNaOH而停止。還原糖增加量按照先前的描述進行測定。一個淀粉酵素酶單元可被定義為在一定條件下,釋放出1μmol或減少機能減價物時的酶的數目。
    3.5  微生物分析
        Kunun Zaki的標準微生物分析程序,是使用0.1%的消化蛋白質水作為稀釋劑,以各種培養基為基礎的斜面培養皿技術來進行試驗分析:瓊脂計數培養皿用于總可見菌群計數;MacConkey瓊脂用于加利福利亞菌;Rogosa瓊脂用于乳酸菌;酸性土豆瓊脂用于Fugi。所有的培養皿都應在適當的溫度下培養適當的次數,且要認真統計其菌落數。收集用于微生物分析的Mansvusvu和Mangisi的樣品被消化蛋白質水連續稀釋,在不同培養基中操作三次。37℃下培養24h后,在平皿計數板上和不同培養基上,統計出總好氧Mescophilic的細菌數。乳酸菌數于37℃培養48h后在MRS培養基上計數。酵母和霉菌則于30℃培養48h后在孟加拉玫瑰紅Chloramphenical培養基上計數。
        在國內,不同類型谷物飲料的微生物指標有所異同,主要體現在測定指標種類和達標數據上,飲料中細菌總數、大腸菌群、致病菌、霉菌和酵母的檢驗都有其各自相應的標準方法。其中,細菌總數的檢驗程序是采集檢樣,做適當倍數的稀釋,選擇適宜的稀釋液,吸取1mL加入滅菌培養皿中,然后加入適量瓊脂,在經過一定溫度培養后進行計數。大腸桿菌檢驗程序也是先采集檢樣、稀釋,于乳糖膽鹽發酵管中培養,根據是否產氣確定是否用伊紅美藍瓊脂平板進行培養,之后通過革蘭氏染色確定革蘭氏陰陽性,革蘭氏陽性表示大腸菌群為陰性。同時做乳糖發酵培養看是否產氣,不產氣報告大腸菌群陰性,并計數,產氣者結合革蘭氏陰性推斷出大腸菌群為陽性,并計數。
    3.6  統計分析
        方差分析:用于Kunun Zaki的方差分析即比較平均值。Boza的所有測定應重復三次。Boza的數據也可通過方差分析法來分析。
        鄧肯氏倍數極差試驗:對于Boza,其平均值比較可通過SAS6.12軟件,在P<0.05條件下,經鄧肯氏倍數極差試驗進行。另外,鄧肯氏倍數極差試驗也可用于測定平均值之間的顯著性差別。
    國內金海珠等人研制大米飲料,在確定水解條件時,因葡萄糖化酶、水解時間以及水解溫度都對大米飲料的色、香、味有重要影響,以飲料糖度及感官評價進行四因素三水平的正交實驗,得出相應數據,從方差分析和F檢驗得出哪些因組是極顯著差異或顯著差異,或無顯著性差異,結合極差分析得出******水解條件,再參考飲料感官品質后最終確定******水解條件。此外,在很多谷物飲料中,都會應用到正交實驗、方差分析和極差分析等。
     
    4  展望
     
        關于許多種谷物飲料的研究已讓人們產生一些理解,并得出相應的結論。然而,對谷物飲料使用的進一步研究仍不足。以下領域所需要的基礎性和可行性研究應能夠提供谷物飲料品質特性和新加工技術方面的信息:
        針對每種谷物淀粉對相應飲料穩定性的影響效果而獲得關于其結構和功能關系的全面了解。簡單研磨設備的發展,有利于谷物利用的多樣化。與功能性或特殊飲料的應用及發展有關的谷物多樣化。
        對谷物原料營養成分的分析和對這些谷物結構的進一步研究。
        不同谷物飲料產品,包括其品質和消費者可接受性的提高。
        從生長有谷物的國家得到的有關地區、產品和生產力的有限數據,這些信息將幫助計劃者和政策裁決者們決定優先考慮的重大事情。
        確定有關谷物飲料營養價值和品質的傳統及機械加工方法的效果。
    超高溫、無菌包裝系統、冷凍濃縮、反滲透和超高壓技術將作為新技術用于谷物飲料的制作中。這些新技術能有效地保藏營養成分。
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