玛咖格瓦斯饮料的研制

公伟广，王晓丹，3，杨 雪，邱树毅*

（1.贵州省发酵工程与生物制药重点实验室，贵州 贵阳 550025；2.贵州大学 酿酒与食品工程学院，贵州 贵阳 550025；3.贵州大学 生命科学学院，贵州 贵阳 550025）

玛咖（Maca）为十字花科独行菜属植物玛卡独行菜Lepidium meyeniiWalp的形似萝卜的根茎，原产于海拔3 500～4 500 m的南美安第斯山区[1]。近年来，玛咖的独特功效引起了国内外学者广泛的关注[1]。研究发现，玛咖含有芥子油苷、玛咖烯、玛咖酰胺及其衍生物、固醇等多种生物活性物质[2-5]。通过动物实验和人体实验研究，证明了其确实具有提高生育能力[6]、改善性功能[7-9]、抗疲劳[10-11]等多种功效，食用安全。目前，以玛咖为主要原料的保健品在世界上得到广泛青睐，联合国粮农组织（Food and Agriculture Organization，FAO）建议世界各国推广对玛咖的种植，推进了玛咖在国际上的研究热潮。国际市场上已有几十种玛咖保健产品从美国、日本、英国等地推出[12]。此外，还出现了玛咖酒、玛咖口香糖、玛咖酱等多种形式的产品。

格瓦斯（Kbac）通常是以面包或谷物为原料经酵母菌和乳酸菌发酵酿制或提取合成制造的一种含低度酒精（酒精含量1%vol左右）清凉饮料，最早由俄国传入我国。格瓦斯以其酸甜可口、醇香浓郁的口感及对人体的保健功能备受广大群众的青睐[13]，国内也出现了各类格瓦斯产品的研究报道，如甘薯格瓦斯[14]和玉米格瓦斯[15]等。

目前，以玛咖为原料生产格瓦斯的研制尚少见报道，因此开发玛咖格瓦斯这一新型饮料在未来的饮料市场具有广阔的前景和较高的应用价值。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 材料

玛咖：晒干的玛咖根，市售；麦芽：由贵州某啤酒酿造公司提供。

1.1.2 菌种

嗜酸乳杆菌（B：12022）、乳酸乳球菌乳脂亚种（D：12024）、德式乳杆菌保加利亚亚种（E：12025）、啤酒酵母（1355）、酿酒酵母（FBKL2.0009）：贵州省发酵工程与生物制药重点实验室提供；安琪高活性干酵母：安琪酵母股份有限公司。

1.1.3 培养基

MRS培养基：蛋白胨10.0 g/L、牛肉粉10.0 g/L、酵母粉5.0 g/L、葡萄糖20.0 g/L、硫酸镁0.1 g/L、醋酸钠5.0 g/L、柠檬酸铵2.0 g/L、磷酸氢二钾2.0 g/L、硫酸锰0.05 g/L、吐温-80 1.0 g/L。

麦芽汁培养基：麦芽膏粉130 g/L、氯霉素0.1 g/L。

1.2 仪器与设备

WYT手持式折光仪：成都泰华光学有限公司；SPX-250B-Z型生化培养箱、BXM-30R立式压力蒸汽灭菌锅：上海博讯实业有限公司；JJ-CJ-IFD无菌操作台：苏州市金净净化设备科技有限公司；FA2004N电子天平：上海菁海仪器有限公司；ZD-85双功能汽浴振荡器：金坛市文华仪器有限公司；HH-6电热恒温水浴锅：天津市泰斯特仪器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 玛咖格瓦斯饮料加工工艺流程

1.3.2 玛咖格瓦斯的制备

（1）发酵液的制备

将麦芽用50 ℃的水浸渍15～20 min，然后将浸润好的麦芽粉碎，采用麦芽∶水=1∶4调浆，再加入10%的玛咖粉。在35～40 ℃的水浴中活化40 min，然后升温至50 ℃保持30 min，再升温至63 ℃保持30 min，在72 ℃保持60 min，使淀粉酶充分作用至碘液遇糖化液不变蓝为终点。最后煮沸10 min，终止糖化过程，待冷却后过滤得上清液，备用。

（2）菌种的活化

啤酒酵母活化：称取13.01 g麦芽汁培养基和100 mL蒸馏水于三角瓶中溶解，于121 ℃高压灭菌锅中灭菌15 min，冷却后于无菌操作台中接种两环啤酒酵母，于28 ℃培养箱中培养48 h，备用。

乳酸菌活化：称取5.52 g MRS培养基和100 mL蒸馏水于三角瓶中溶解，于121 ℃高压灭菌锅中灭菌15 min，冷却后于无菌操作台中接种两环乳酸菌，于37 ℃培养箱中培养48 h，备用。

（3）发酵条件的确定

通过单因素试验确定发酵菌种和菌种的接种比例，再选取菌种接种量、发酵温度和发酵时间选用正交设计进行3因素3水平的正交试验。测定分析酸度，进行感官评定，确定最佳发酵条件。

1.3.3 评定方法

（1）酸度测定

吸取10 mL样液，加入100 mL煮沸并冷却至室温的蒸馏水，加2～3滴酚酞指示剂，用0.1 mol/L NaOH标准溶液滴定至微红色，以30 s不褪色为终点，记下消耗NaOH标准溶液的体积，计算出酸度（以乳酸计）。

式中：C为NaOH标准溶液的浓度，mol/L；V为滴定至终点时消耗NaOH溶液的体积，mL；K为乳酸系数0.09，即1 mol NaOH相当于酸的克数；W为取样量，mL。

（2）玛咖格瓦斯感官评分

以玛咖格瓦斯饮料的色泽、香味、滋味和组织状态为指标，对饮料进行了感官评分，满分100分。感官评定标准见表1。

表1 格瓦斯饮料感官评分标准Table 1 Sensory evalution standard of Maca Kbac

2 结果与分析

2.1 最佳发酵菌种的确定

本试验设计不同的乳酸菌与酵母菌的比例为1∶1，总接种量为4%，发酵温度为28 ℃，发酵时间为48 h。发酵完成后测定其酸度及感官评定，结果见表2。

由表2可以看出，当不同乳酸菌和安琪酵母发酵时，会产生不愉快的酸味；当不同的乳酸菌和酿酒酵母混合发酵时，发酵液都显示偏酸，并且产气泡量少；综合感官评定和产酸效果，选择德式乳杆菌保加利亚亚种和啤酒酵母发酵得到产品的综合评价最好（85分）。

2.2 菌种比例的确定

根据选定的发酵菌种，选择德式乳杆菌保加利亚亚种/啤酒酵母的比例分别为1∶1、2∶1、1∶2、3∶1、1∶3，总接种量为4%，发酵温度为28 ℃，发酵时间为48 h。发酵完成后测定其酸度及感官评定，结果见表3。

表2 不同菌种对玛咖格瓦斯酸度及感官品质的影响Table 2 Effects of different strains on the acidity and sensory quality of Maca Kbac

表3 菌种不同比例对玛咖格瓦斯酸度及感官品质的影响Table 3 Effects of strains in different proportions on the acidity and sensory quality of Maca Kbac

从表3可以看出，当乳酸菌的接种量越大，产酸越多，格瓦斯偏酸；当啤酒酵母的接种量越大，醇香越浓，气泡越多。综合感官评定，选取保加利亚亚种/啤酒酵母的比例为1∶2时，发酵得到的格瓦斯的综合感官评分最高（88分）。

2.3 最佳发酵条件的确定

采用不同的菌种接种量，不同的发酵时间和温度，以感官评分为评价指标，在单因素试验基础上，选用正交试验设计进行3因素3水平的正交试验，因素与水平见表4，结果与分析见表5，方差分析结果见表6。

表4 玛咖格瓦斯饮料发酵工艺正交试验因素与水平Table 4 Factors and levels of orthogonal experiments for optimizing the fermentation process of sweet Maca Kbac beverage

表5 玛咖格瓦斯饮料发酵工艺正交试验结果与分析Table 5 Results and analysis of orthogonal experiments for optimizing the fermentation process of sweet Maca Kbac beverage

表6 正交试验结果方差分析Table 6 Variance analysis of orthogonal experiments results

由表5可知，各因素对产品的影响顺序为A（接种量）＞B（发酵温度）＞C（发酵时间），玛咖格瓦斯的最佳发酵工艺组合为A2B3C3，即最佳发酵条件是菌种接种量为4%，发酵温度为28 ℃，发酵时间为48 h。在此发酵条件下，得到的玛咖格瓦斯饮料感官评分为89分，酸度为0.65%，产品酸甜适中、具有天然发酵的醇香酯香、玛咖香气及大量气泡。由表6可知，各因素对结果影响均不显著。

2.4 产品质量

2.4.1 感官指标

色泽：较深的琥珀色，明亮有光泽；香味：有发酵的醇香酯香，有玛咖香味，无酵母异味；滋味：酸甜适口，有一定的杀口感；组织状态：均匀不分层，摇动有大量气泡。

2.4.2 理化指标

酸度：0.55%～0.65%；砷≤0.5 mg/L；铅≤1.0 mg/L。

2.4.3 微生物指标

霉菌≤30个/mL；大肠杆菌≤3个/100 mL；致病菌：未检出。

3 结论

玛咖格瓦斯饮料最佳工艺参数为德式乳杆菌保加利亚亚种与啤酒酵母的接种比例为1∶2，接种量为4%，发酵温度为25 ℃，发酵时间为48 h。在该最佳条件下，可获得满意玛咖格瓦斯饮料制品。

该产品发酵后如不经过巴氏杀菌，能保留更多的活菌数量，对人体有很好的保健作用，但保质期会因此变短，将来还需作进一步深入研究。

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