富γ-氨基丁酸乳酸菌發酵功能飲料的研制

薛茂云，龔小峰，陸小雪，鄒 宇，顧振新，*

(1.江蘇經貿職業技術學院，江蘇南京210007;2.南京農業大學，江蘇南京210095)

富γ-氨基丁酸乳酸菌發酵功能飲料的研制

薛茂云1，龔小峰2，陸小雪2，鄒 宇2，顧振新2，*

(1.江蘇經貿職業技術學院，江蘇南京210007;2.南京農業大學，江蘇南京210095)

以糙米汁、黃豆芽汁和牛奶酶解液為培養基生產的富含γ-氨基丁酸乳酸菌發酵液為原料，進行功能飲料研制。優化得到的GABA功能飲料配方為:乳酸菌發酵液5%、枸杞汁40%、蘋果汁40%、復合甜味劑3%、檸檬酸0.10%。經0.25%(w/v)的明膠和0.25%(w/v)的單寧澄清后，飲料于室溫放置60d未出現渾濁和沉淀等現象。模糊綜合評價表明，GABA功能飲料符合消費者的飲用要求。

γ-氨基丁酸，枸杞汁，蘋果汁，飲料

1 材料與方法

1.1 實驗材料

乳酸乳球菌(Lactoccocus lactis B) 分離自甘藍泡菜，由南京農業大學食品科技學院保藏;糙米 由邳州市沙溝湖米業有限公司提供;脫脂牛乳 購自光明乳業有限公司;黃豆芽 東北黃豆，購自南京衛崗農貿市場;濃縮蘋果汁 由連云港市東海果汁廠提供;枸杞(寧夏枸杞子) 購自超市;白砂糖、山梨糖醇、AK糖、檸檬酸、明膠、單寧酸、抗壞血酸 市售，均為食品級。

1.2 發酵培養基原料制備

糙米汁制備工藝:稻谷→礱谷→糙米→粉碎→糊化→液化→磨漿→糖化→蛋白酶水解→過濾→離心→糙米汁

表1 飲料組分中主要營養含量

黃豆芽汁制備工藝:黃豆芽→洗凈→煮沸→打漿→均質→黃豆芽汁(加水調至4°Bx)。

牛奶酶解液制備工藝:脫脂乳粉→加水復原→蛋白酶解→酶解牛奶汁(加水調至4°Bx)。

1.3 發酵條件

乳酸菌發酵的種子培養基為100mL MRS培養基。培養條件為30℃靜置培養20h。種子液中的菌數可達109CFU/mL。糙米汁、黃豆芽汁和脫脂牛奶按照33∶62∶5(v∶v∶v)的比例混合，配制成乳酸菌產GABA的發酵培養基(5L)。MSG(7.32g/L)及發酵培養基分別滅菌后混合。發酵培養基初始pH用0.1mol/L NaOH溶液進行調節至pH 7.05。接種1%的種子液后，裝有5L發酵培養基的試劑瓶于32.7℃靜置培養60h。所有培養基均在使用前于121℃滅菌20min。

1.4 飲料制作工藝流程

乳酸菌發酵液→發酵液澄清→加入蘋果汁、枸杞汁、甜味劑及酸味劑→加入單寧酸、明膠→抽濾→排氣→滅菌(115℃，20min)→檢驗→GABA功能飲料

1.5 實驗方法

1.5.1 原料預處理

1.5.1.1 發酵液澄清 發酵液(含GABA 5g/L)→加入1%β-環糊精(40℃水浴，1h)→2%硅藻土→抽濾2次→澄清發酵液

1.5.1.2 濃縮蘋果汁還原 濃縮蘋果汁→稀釋(加飲用水調至10°Bx)→飲料用蘋果汁

1.5.1.3 枸杞原汁制作 枸杞→清洗→浸泡(1∶5料水比，3h)→護色(加入0.01%VC、0.1%檸檬酸［5］)→打漿→酶解(0.1%果膠酶，55℃，1.5h)→浸提(65℃，0.5h)→澄清(加入0.04%明膠、0.04%蜂蜜［6］)→靜置3h→抽濾→清液加飲用水(調節濃度為8°Bx)→飲料用枸杞汁

1.5.2 配方實驗 基于單因素實驗結果，以乳酸菌發酵液(5%，10%和15%)、蘋果汁(20%，30%和40%)、枸杞汁(20%、30%和40%)、復合甜味劑(1%、2%和3%)和檸檬酸(0.05%、0.10%和0.15%)為原料進行正交實驗L18(37)，以感官綜合評分為指標，優化飲料配方。根據復合果汁的特點，確定評語論域為V=1，2，3，4，5，6，7。對應1:最難接受;2:較難接受;3:稍難接受;4:勉強接受;5:稍易接受;6:容易接受;7:最易接受。設飲料的評定領域U=(色澤、香氣、酸度、甜度、苦澀味)，規定對應的權重值為X-(0.05、0.15、0.30、0.35、0.20)。正交實驗設計見表2。

1.5.3 飲料澄清實驗 采用硅藻土吸附，聚乙烯吡咯烷酮(PVPP)吸附及明膠單寧沉淀法對GABA飲料進行澄清處理。澄清劑的處理時間均為0.5h。對澄清處理后的飲料進行過濾、殺菌(100℃沸水浴20min)后觀察飲料的澄清度。

1.5.4 飲料模糊綜合評價實驗 GABA復合飲料的感官檢驗領域為飲料的色澤、香氣、酸度、甜度和苦澀味，評價尺度為無法接受、勉強接受、可接受、較喜歡和喜歡五個級別。統計所有評判人員的評判結果，計算出每種評語的投票人數占評判員總人數的比率。

1.6 測定方法

GABA含量:采用HPLC法測定。取5mL發酵液于4℃1000r/min離心10min。取上清液，參照文獻［7］進行樣品的前處理后，利用HPLC測定。液相色譜儀(Agilent 1100)裝有YWG C18柱(4.6 mm×250 mm，5μm)，紫外檢測器，檢測波長為254nm。柱溫27℃，進樣量20μL。洗脫時間40min，流動相A與B的體積比為92∶8，流速為0.5mL/min。

總糖、還原糖、可溶性蛋白質和游離氨基態氮含量測定參照文獻［8］;pH:用pH計測定。

菌落總數、大腸菌群、霉菌、酵母及致病菌:參照GB/T 4789.21檢測。

每個實驗設三次重復，結果以平均值±SD的形式表示。

2 結果與分析

2.1 飲料組分的主要營養成分測定

發酵液、蘋果汁及枸杞汁經過澄清或稀釋處理后的主要營養成分見表1。其中枸杞汁含有最多的還原糖、總糖及游離氨基酸態氮。蘋果汁和枸杞汁中均含有較多的可溶性蛋白。發酵液經過澄清處理后仍含有較多的GABA。而枸杞汁含GABA的量較少，僅有10.33mg/L;蘋果汁中不含GABA。

2.2 飲料配方優化

按7因素(包含2空列)3水平的正交實驗設計方案，安排了18個處理組合進行實驗，各處理綜合評分的結果見表2。對數據進行極差分析和方差分析，結果分別見表2和表3。極差分析結果表明，各因素的極差大小順序為RD＞RC＞RB＞RE＞RA，即對GABA復合果汁飲料影響最大的是D因素(甜味劑)，其次是C因素(蘋果汁)，然后是B因素(枸杞汁)和E因素(檸檬酸)，A因素(乳酸菌發酵液)的極差最小。方差分析表明復合甜味劑的用量對飲料的質量有顯著的影響(P＜0.05)。由實驗結果得到飲料配方的最優組合A1B3C3D3E2，即乳酸菌發酵液5%、枸杞汁40%、蘋果汁40%、復合甜味劑3%、檸檬酸0.10%。

本研究采用蔗糖、AK糖和山梨糖醇作為富含GABA飲料的復合甜味劑，其中AK糖和山梨糖醇的甜度分別相當于蔗糖的200倍和0.6倍。復合甜味劑具有增加風味，縮短味覺初始的味覺差，提高甜味的穩定性及減少甜味劑用量，降低生產成本的優勢。所得飲料甜味醇厚、飽滿，厚味充足。AK糖有令人愉悅的甜味，山梨糖醇具有一定的清涼感。這兩種甜味劑與蔗糖混合使用改善了飲料的口味，還減少了飲料的總糖含量，使糖尿病、肝病、膽囊炎患者亦可食用。

表2 飲料配方正交實驗方案及結果

表3 正交實驗方差分析

2.3 GABA復合飲料澄清工藝選擇

飲料的后渾濁主要是由生物化學作用引起的。加入澄清劑不僅可帶走可見的懸浮雜質顆粒，而且可以帶走可能導致渾濁的膠體微粒，保持飲料在較長時間內的澄清狀態。由表4可知，采用0.25%明膠和0.25%的單寧酸進行化學法澄清后飲料澄清透明，無沉淀。殺菌處理后亦未見沉淀產生。實驗結果表明明膠-單寧澄清法的效果優于硅藻土及PVPP吸附處理。

表4 澄清劑添加量及澄清效果

在飲料澄清處理中，明膠可利用其本身所帶的正電荷與帶負電荷的單寧相聚合，生成一種明膠單寧酸鹽絡合物，隨著絡合物的沉淀，混懸液的懸浮顆粒被包裹和纏繞而隨之沉淀，達到澄清效果［9］。該澄清方法具有成本較低、工藝簡單、操作方便的特點。利用明膠-單寧澄清的獼猴桃汁清亮透明，常溫下放置半年無沉淀［10］。經明膠-單寧沉淀法處理的GABA飲料澄清度高，無渾濁及沉淀，符合消費者的飲用要求。

2.4 飲料模糊綜合評價

實驗中安排10名品評人員(K=10)對GABA復合飲料進行品評，各項指標的評分統計結果如表5所示。

表5 飲料評分統計結果

將所有單因素評判組成評判矩陣:

由專家及品評人員確定模糊權向量A=(0.15、0.15、0.25、0.25、0.20)。

則品評人員對GABA復合飲料的模糊綜合評判結果:

評判結果表示:“喜歡”這種飲料的比例為37.5%，“較喜歡”的比例為37%，“可接受”的比例為23.5%，“勉強接受”的比例為2%，“無法接受”的比例為0%。按最大隸屬原則，GABA功能飲料達到“喜歡”級別。

2.5 飲料質量指標

2.5.1 感官質量 色澤:透明的金黃色;香氣及滋味:具有枸杞及蘋果特有的甜酸口味及氣味，無異臭異味;組織狀態:透明清亮，無沉淀，無雜質。

2.5.2 理化指標 GABA含量(g/100mL)≥20;可溶性固形物含量≥7.0%;酸度(pH計)3.5～4.5;可溶性蛋白質含量(mg/100mL)≥5;游離氨基酸態氮含量(mg/mL)≥1;還原糖含量(g/100mL)≥10;總糖含量(g/100mL)≥10。

2.5.3 微生物指標 菌落總數(cfu/mL)＜10;大腸菌群(MPN/100mL)＜3;霉菌(cfu/mL)＜10;酵母(cfu/mL)＜10;致病菌無檢出。

3 結論

富含GABA功能飲料的最佳配方為:乳酸菌發酵液5%、枸杞汁40%、蘋果汁40%、復合甜味劑3%、檸檬酸0.10%。采用0.25%明膠和0.25%的單寧酸進行化學法澄清后飲料清亮無沉淀，室溫放置60d未出現渾濁、沉淀等異?，F象。模糊綜合評價表明GABA復合飲料達到“喜歡”級別，符合消費者的飲用要求。

［1］何進，閆淳泰，梁運祥.枸杞果實化學成分研究概況［J］.中國野生植物資源，1997(1):8-11.

［2］馮有才，張子明，耿玉韜，等.蘋果［M］.河南:河南科學技術出版社，1991:12-24.

［3］Nakamura Ryota，Ono Takahiro，Funako Takeyoshi，et al. Method for producing food comprising γ-aminobutyric acid and ornithine［P］.Publication number:2008-017703.

［4］Shinji A，Noriko H，Hiroyasu N，et al.Food and drink having relaxation effect［P］.Publication number:2005-348656.

［5］邵長富，趙晉府.軟飲料工藝學［M］.北京:中國輕工業出版社，1987:134-139.

［6］路建峰，魏新軍.枸杞蜂王漿蘋果汁復合功能飲料的研制［J］.農產品加工·學刊，2006(1):14-16.

［7］楊勝遠.利用唾液鏈球菌嗜熱亞種Y-2生產γ-氨基丁酸的研究［D］.南京農業大學博士學位論文，2006.

［8］李合生.植物生理生化實驗原理和技術［M］.北京:高等教育出版社，2000:279-281.

［9］喬勇進，徐芹，方強，等.果汁澄清工藝研究進展［J］.保鮮與加工，2007(3):4-7.

［10］胡連香.獼猴桃汁的明膠單寧法澄清實驗［J］.食品工業，1995(2):58.

Preparation of γ-amino butyric acid-enriched lactic acid bacteria fermentation functional beverage

XUE Mao-yun1，GONG Xiao-feng2，LU Xiao-xue2，ZOU Yu2，GU Zhen-xin2，*
(1.Jiangsu Vocational and Technical Institute of Economics and Commerce，Nanjing 210007，China; 2.Nanjing Agricultural University，Nanjing 210095，China)

A kind of health GABA-enriched soft drink was developed with the whole liquor from L.lactis B fermentation from brown rice juice，germinated soybean juice and hydrolyzed skim milk.The experimental results showed that the optimum ingredients of GABA-enriched soft drink were as follows:5%fermentation broth，40% medlar juice，40%apple juice，3%compound sweetener，0.10%phosphoric acid.After clarified with 0.25%gelatin and 0.25%tannin clarification，there was no deposition in the beverage after 2 months storage at the room temperature.Fuzzy comprehensive evaluation methodology showed that GABA-enriched soft drink was acceptable to sensory test members.

γ-amino butyric acid;medlar juice;apple juice;drink

TS252.1

B

1002-0306(2011)03-0297-04

γ-氨基丁酸(GABA)是哺乳動物神經系統中主要的抑制性神經遞質，具有降血壓、治療癲癇、鎮定安神等功效。枸杞(Lycium Chinese)為茄科植物的漿果，富含蛋白質、脂肪、糖、胡蘿卜素、維生素B1、維生素B2及多種氨基酸。此外，枸杞還含有枸杞多糖、超氧化物歧化酶、生物堿、甾醇等活性成分［1］。蘋果(Malus pumila Mill)為薔薇科植物的果實，富含維生素(C、B1、B2)、胡蘿卜素、有機酸及鈣、磷、鐵等營養物質［2］。蘋果汁營養豐富、甜酸適口，被廣泛用作飲料的基礎配料。功能性飲料可通過調整其天然營養素成分和含量及比例，來滿足不同人群的需要。市場上常見的功能型飲料有果蔬復合汁、益生菌發酵乳、維生素礦物質飲料、氨基酸飲料及中草藥配方飲料等。開發出更多的天然營養的功能型飲料已成為研究的熱點之一。日本等國家在富含GABA的功能型飲料［3-4］開發方面處于領先地位，我國則處于起步階段。本研究在乳酸乳球菌發酵天然培養基和發酵條件優化的基礎上，將富含GABA的乳酸菌發酵液與蘋果汁、枸杞汁復合制作富含GABA功能飲料，研究其配方及澄清工藝，旨在為富含GABA的功能飲料開發提供依據。

2010-03-22 *通訊聯系人

薛茂云(1964-)，男，副教授，研究方向:食品營養與安全。

江蘇省高新技術項目(BG2004323)。