玫瑰花发芽糙米酵素工艺研究 

马青雯¹，黄艾祥^1*

（1.云南农业大学食品科学技术学院，云南昆明 650201）

摘要：本研究以优质糙米、玫瑰花为主要原料，应用发酵技术，研究一款集玫瑰花与发芽糙米为一体的酵素。以感官评分为指标，通过单因素试验确定玫瑰花的最佳添加量，并对酵母菌接重量、发酵温度和发酵时间通过响应面优化得到最佳发酵工艺。利用优化工艺发酵后对理化和微生物指标进行测定，参照标准对产品质量进行评估。经实验得到：在玫瑰花与发芽糙米比例为1:3的培养基中接入4%的酵母菌31℃发酵8.5h后得到的酵素口味最佳，该酵素pH值(4.32)、NaCl（0.07g/100g）、总酸（3.22 g/100g）、游离氨基酸（53.21 g/100g）、γ-氨基丁酸（749.73mg/kg）、粗多糖（0.27 g/100g）和乳酸菌[3×10⁶CFU/g(mL)]符合限量规定，大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、霉菌均未检出，在此条件下发酵得到的产品香甜、软糯、安全。本研究为玫瑰花的利用及新型发芽糙米的酵素的研制提供参考。

关键词：发芽糙米；玫瑰花；产品质量 

 Study on Rose Germinating Brown Rice Enzyme Technology Ma Qingwen ¹,Huang Aixing ^1*

（1.College of Food Science and Technology, Yunnan Agricultural University，Kunming 650201）

Abstract: In this study, high-quality brown rice and rose are used as the main raw materials. Fermentation technology is used to study an enzyme that combines rose and germinated brown rice. With the sensory score as an indicator, the optimum amount of rose was determined by single factor test. The optimal fermentation process was optimized by response surface optimization for yeast splicing weight, fermentation temperature and fermentation time. Physicochemical and microbial indicators were determined after fermentation using an optimized process, and product quality was assessed with reference to standards. The experimental results showed that the optimum taste of enzymes was obtained when 4% of the yeast was added to the medium with a 1:3 ratio of rose to germinated brown rice at 31°C for 8.5 h. The pH (4.32), NaCl (0.07 g/100 g), total acid (3.22 g/100 g), free amino acid (53.21 g/100 g), γ-aminobutyric acid (749.73 mg/kg), crude polysaccharide (0.27 g/100 g), and lactic acid bacteria [3×106 CFU/ g (mL)] of the enzyme in line with the provisions of the limit, E. coli, Staphylococcus aureus, Salmonella, mold were not detected, under the conditions of the product obtained by fermentation of sweet, soft, safe. This study provides references for the utilization of roses and the development of new germinated brown rice enzymes.

Keywords: germinated brown rice; rose; quality of product

    发芽糙米是糙米经过发芽至适当芽长的芽体产品^[1]，发芽糙米主要由幼芽和带皮层的胚乳构成^[2]。据报道^[3]][4]发芽糙米中含有大量活性物质，他们以结合态存在于糙米胚芽及皮层中^{[5][6]][7]。}SA Mir^[8]等指出糙米发芽后糙米内部维生素、矿物质、纤维和植物化学物质如阿魏酸、γ-氨基丁酸等含量均提高。近年来发芽糙米受到越来越多的关注^[9]，据报道^[10][11]发芽糙米降低疾病的风险，如肥胖，心血管疾病，Ⅱ型糖尿病，和神经退行性疾病等。发芽糙米已被公认为天然和廉价的传统白米替代品。

玫瑰花——蔷薇三杰之一^[12]，具备药食同源性质^[13]。玫瑰花中含有多种营养物质如原花色素^[14]、不饱和脂肪酸^[15]、多种氨基酸^[16]、常量和微元素等 ^[17]。丰富的营养成分决定了玫瑰的食用价值。玫瑰花经发酵后香甜味增加[18]且涩味减少，与其他物质混合发酵后赋予了产品新的口味[^19][20]。云南省食用玫瑰花资源丰富，本研究以发芽糙米和云南玫瑰花为原料旨在开发一款集玫瑰花与发芽糙米为一体的酵素，目前国内市场中尚没有此类产品，本研究为新型发芽糙米酵素的开发提供依据。

1 材料和方法

1.1 材料与试剂

优质糙米、食用玫瑰花花瓣（直径：1～2cm）、白糖、酵母菌、麦芽汁培养基等。

1.2 仪器和设备

粉碎机、精密电子天平、电热恒温水浴锅、电热恒温培养箱、电热恒温鼓风干燥箱、超低温冰箱、超净工作台等。

1.3 方法

1.3.1 玫瑰花添加量的筛选

将玫瑰花和糙米分别以1：1、1:2、1:3、1：4的比例混合后加入20%白糖（以发芽糙米粉计）、200%（以发芽糙米粉计）水分别接入3%的酵母菌，30℃下发酵6h～8h后，由20人组成评定小组，以感官评分（满分为10分）为指标，确定玫瑰花的添加量。感官评分表如表1所示。

表1 不同玫瑰花添加量下的感官评分

 1.3.2 发酵条件单因素试验

       基于接种量、发酵温度和发酵时间的单因素试验，由20人组成感官评定小组，以感官评分（满分为100分）为指标，筛选出最佳接种量、最佳发酵温度和时间。感官评分表见表2。

表2 不同因素对感官评分的影响

1.3.2.1 发酵剂接种量

接种量过多，产酸过多^[21]，不仅口感粗糙，甜度不够，还会影响其外观形态。反之，如果接种量过少，产品中乳酸的含量太少，酵素的酸味会显得不够。故接种量选择1%、2%、3%、4%、5%。

1.3.2.2 发酵时间的选择

发酵时间对于发酵过程中风味物质的产生与时间有很大的关系，并且对产品的质构也有一定的影响^[22]。当发酵时间过长，产品的硬度和感官都呈现出下降的趋势。而发酵时间过短，则会导致成品的风味物质产生不足，酸度不够。所以综合考虑，发酵时间选用4h、6h、8h、10h、12h。

1.3.2.3 发酵温度的选择

发酵温度过高或过低都不利于酵母菌的生长，酵母菌适宜生长温度为28℃～30℃^[23]，故单因素试验选择发酵温度为：26℃、28℃、30℃、32℃、34℃。在玫瑰花和糙米比例1:3的培养基中接入发酵剂接种量单因素试验中最优添加量，以感官评分为指标，确定最佳发酵温度。

1.3.3 响应面优化发酵条件

根据单因素试验结果，利用响应面Box-Behnken试验设计进一步分析这几种因素间的互相影响及协同作用，选取接种量、发酵时间、发酵温度3个因素，进行3因素3水平的试验设计。以感官评分为指标，优化发酵工艺。

1.3.4 理化检测

   利用优化工艺进行玫瑰花发芽糙米酵素的制作，对理化指标进行测定并判定该酵素的理化标准是否达标。目前尚无食用酵素的国家及行业标准[24]，本研究中除pH的测定使STARTER 3100 实验室pH计测定外，NaCl、总酸、游离氨基酸、γ-氨基丁酸、粗多糖的检测均按照中国生物发酵产业协会团体标准[25]中规定的方法。

1.3.5 微生物指标检测

    利用优化工艺进行玫瑰花发芽糙米酵素的制作，对乳酸菌、大肠菌群、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、霉菌进行检测，参照标准^[25]判定该酵素中各微生物指标是否达标。

2 结果与分析

2.1 玫瑰花添加量

玫瑰花和糙米分别以不同比例发酵后感官评分结果如表3所示。

                                                  表3  玫瑰花添加量感官评分

    在1:2、1:3条件下感官评分平均分较高，此条件下的得到的酵素不仅带有玫瑰花香味且无涩味。考虑到生产实践中的成本问题，当玫瑰花和糙米比例达到1:3时，不仅可以节约成本而且得到的产品滋味和气味良好。

2.2 发酵剂添加量对发酵工艺的影响

    在玫瑰花和糙米比例1:3的培养基中分别接入1%、2%、3%、4%、5%（在图中分别表示为1、2、3、4、5）的酵母菌， 30℃发酵6h～8h后，以感官评分平均值（满分为100分）为指标，确定最佳接种量。感官评分结果如图1所示。

图1 接种量对感官评分的影响

由图1可得，当酵母菌接种量在1%～4%范围内，随着接种量的升高，感官评分随之升高，当接种量为4%时，感官评分最高；而接种量达到5%时，感官评分降低，这可能是因为酵母菌在发酵过程中产酸，而接种量过多产酸随之增多，从而影响风味。

2.3 发酵时间对发酵工艺的影响

在玫瑰花和糙米比例1:3的培养基中接入4%的酵母菌，于30℃分别发酵4h、6h、8h、10h、12h后，以感官评分为指标，确定最佳发酵时间。感官评分结果如图2所示。

图2 发酵时间对感官评分的影响

由图2可得到，在4～8h内，随着发酵时间的延长，感官评分随之增加；8～12h 内，随着发酵时间的延长感官评分随之减小，这可能是因为随着发酵时间的增加，酵母菌产酸增多，影响风味。当发酵时间为8h，酵素的感官评分最高。

2.4 发酵温度对发酵工艺的影响

在玫瑰花和糙米比例1:3的培养基中接入4%的酵母菌，分别于26℃、28℃、30℃、32℃条件下发酵8h后，以感官评分为指标，确定最佳发酵温度。感官评分结果如图3所示。

图3 发酵温度对感官评分的影响

由图3可得，在26～30℃范围内，随着发酵温度的升高，感官评分随之增高。30～36℃范围内，随着发酵温度的升高，感官评分随之降低，这可能是因为，温度对酵母菌的的生长有很大影响，温度过高或过低都不利于酵母菌的生长。当发酵温度为30℃时酵素的感官评分最高。

2.5多因素对发酵工艺的影响

根据发酵剂添加量、发酵时间、发酵温度对评分影响的试验结果,进一步分析这几种因素间的互相影响及协同作用，按3因素3水平进行正交试验，正交试验因素水平见表4。

表4 响应面试验因素与水平设计表

2.6 响应面优化发酵工艺

以感官评分为响应值，根据响应面试验因素与水平设计表，建立Box-Behnken Design中心组合设计试验模型，通过拟合二次方程计算最优工艺组合。选择接种量（A）、发酵时间（B）、发酵温度（C）进行三因素三水平响应面试验，试验结果见表5。

表5 响应面分析方案及结果

2.7 模型建立及显著性检验

利用Design-Expert8.0.6软件对表5中的数据进行多元回归拟合和显著性检验。结果如表6所示。

表6 感官评分回归模型方差分析表 

注 ： * . 差异显著，P＜ 0.05 ； ** . 差异极显著，P＜ 0.01。

感官评分（Y）与接种量（A）、发酵时间（B）、发酵温度（C）的二次方程模型为：

      Y=80.72+5.16A+2.64B+3.21C+2.59AB-0.71AC-2.27BC-7.60A²-7.32B²+0.48C²

由表6方差分析可知：感官评分回归模型显著性检验P<0.0001，说明二次多元回归模型极显著，失拟项和纯误差的平方和较低；种量、发酵时间、发酵温度个因素对感官评分的显性效应及显著（P<0.01），在所取因素水平范围内，各因素对感官评分影响的顺序为：接种量＞发酵温度＞发酵时间；AB、BC间交互作用显著（P<0.05）。该模型中R²=0.9746， R²_adj= 0.9534，拟合程度高，自变量与响应值之间的线性关系显著，可以用于不同变量条件下的响应值预测。

2.8 响应面分析及发酵条件优化

通过模型方程所作的等高线及其响应面图如图4所示。

图4 各因素交互作用对感官评分影响的响应面

     由图4可知，接种量和发酵时间、发酵时间和发酵温度交互作用显著，等高线的形状可反映出交互效应的强弱大小，等高线呈椭圆形或马鞍形时则表示两因素交互作用显著，当等高线呈圆形时表示两因素交互作用不显著^[26]][27]。通过软件最后结果分析，得到当接种量为4%、发酵时间8.4h、发酵温度为31.47℃时，感官评分理论分析值为83.8946。为验证该模型的预测是否准确，考虑实际操作情况的方便性与设备参数状况，确定发芽糙米酵素最佳工艺条件为：接种量4%，发酵时间8.5h、发酵温度为31℃，在此条件下进行6次重复实验，结果表明感官评分为81.36与理论值接近，由此工艺得到的酵素酸香味适宜，口感软糯。因此，采用此响应面法所得到的感官评分比较准确可靠，具有实际应用价值。

2.9 理化成分

    玫瑰花发芽糙米酵素中理化成分含量及中国生物发酵产业协会团体标准中规定的各成分限量如表7所示。

表7 玫瑰花发芽糙米酵素理化成分含量

使用优化工艺得到的发芽糙米酵素pH值、NaCl、总酸、游离氨基酸、γ-氨基丁酸、粗多糖含量均符合中国生物发酵产业协会团体标准限量， 理化指标满足标准^[25]的要求。本款酵素中γ-氨基丁酸含量高于普通糙米中γ-氨基丁酸含量 ^[28]，糙米发芽后一些活性成分含量将会升高，γ-氨基丁酸含量也随之增加^[29]，此外通过酵母菌的代谢,酵素中γ-氨基丁酸含量也可能增加[[30]]。

2.10 微生物

    玫瑰花发芽糙米酵素中微生物检出情况及标准规定限量如表8所示。

表8 玫瑰花发芽糙米酵素微生物数量及限量

     使用优化工艺得到的发芽糙米酵素乳酸菌、大肠菌群、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、霉菌均符合标准^[25]中各限量要求。

3 结论

经过优化本研究得到的酵素产品经过发酵减少了玫瑰花的涩味，同时保持了发芽糙米具有的软糯、活性物质含量高等性质。本款玫瑰花发芽糙米酵素的理化和微生物指标均符合要求，是一款集外观良好、美味和安全于一体的新产品。

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