随着生活水平的提高,人们越来越关注饮食健康。谷物发酵饮料在饮料加工技术的基础上,结合了现代微生物发酵技术,不仅保留了谷物自身的营养物质,而且借助微生物发酵产生益生因子提高谷物的营养价值,同时,饮料中的活性益生菌有助于人体肠道健康,谷物发酵饮料为谷物食品开发提供了新的研究方向。本研究以小米和糯米为主要原料,利用从自然发酵的甘薯酸浆中分离的Lactobacillus paracasei L1和从豆腐酸浆中分离的Lactobacillus casei YQ336作为发酵菌株,研究乳酸菌发酵谷物饮料的加工工艺、发酵前后营养物质的变化及贮藏期间的稳定性。1、原料的预处理工艺研究。以活菌数和感官评价为指标,确定原料预处理条件:以小米、糯米等为原料、料水比为1:50、浸泡时间24 h、中档打浆30 s,在该条件下发酵的饮料感官评分和菌体浓度最高。2、谷物发酵饮料加工工艺优化。以总酸度和活菌数为指标,通过单因素和响应面实验确定最佳饮料加工条件:初始p H 7、发酵时间24 h、发酵温度为35℃,添加0.1%桂花和0.2%栀子,以0.06%海藻酸钠,0.06%黄原胶,0.15%CMC-Na作为混合稳定剂,95℃下杀菌15 min,在该条件下发酵的饮料感官评分和菌体浓度最高。3、利用非靶向代谢组技术,检测发酵前后饮料中分子量在1000以下的小分子物质含量的变化。采用液质联用技术的非靶向代谢组学,结合主成分分析、偏最小二乘判别等方法,对乳酸菌发酵前与发酵后的谷物饮料进行差异性物质分析。主要包括34种有机酸及衍生物、21种黄酮类化合物、20种糖类及其衍生物、16种生物碱等。其中含量显著升高的物质有:具有抗炎活性的萘酚类物质1-羟基-2-萘甲酸;可用于治疗急性胰腺炎和相关肺损伤的一种天然多酚化合物二氢白藜芦醇;有降血压、抗肿瘤、抗氧化作用的黄酮类化合物大豆苷、牡荆素和染料木素等。通过KEGG代谢通路分析,结果表明差异显著的代谢通路有19条。4、谷物饮料发酵过程中营养成分比较分析。利用分光光度计和高相液相色谱法测定谷物饮料在发酵24 h内黄酮、总酚、有机酸等物质的含量变化。结果表明,总酸度逐渐升高,在发酵第24 h升至最高36oT。p H值逐渐下降,在发酵第24 h降至最低3.67;还原糖含量先上升后下降,在发酵的第12 h升至最高57.66 mg/m L,在发酵24 h降至51.67 mg/m L;黄酮含量先上升后下降,在发酵的第12 h达到最高1.59 mg/L,而在发酵的第24 h降至1.42 mg/L;DPPH自由基清除率在第18 h升至最高87.44%,第24h时降为75.34%;有机酸分析表明,饮料中乳酸的含量最高,在发酵终点达到4.816mg/m L;活菌数高达5.4×108cfu/m L。总体上看,发酵后比发酵前含量升高的物质有总酸度、乳酸、总糖、还原糖及黄酮。发酵后黄酮含量和氧自由基清除率降低。DPPH自由基清除率在发酵过程中处于较高水平。其他物质变化不大。5、谷物发酵饮料质量标准及保质期实验。产品蛋白质含量为2.2 mg/L,碳水化合物含量为51.67 mg/m L,Na含量为66 mg/L,固形物含量为75 mg/m L,乳酸菌数为5.4×108cfu/m L。在28 d贮藏期间菌数在6.9×107cfu/m L,分层率在5.6%以内,酸度在41oT以下,p H值为3.64。