双酶法制备糙米乳工艺

李苏红，王 荣，董墨思，张一凡，任建军

（1.沈阳师范大学 粮食学院，沈阳 110034；2.沈阳师范大学 化学与生命科学学院，沈阳 110034）

0 引 言

稻谷在我国的粮食生产、消费中占有重要的席位，总产量占全国粮食总量的近40%，每年直接消费稻米及其制品约为1.2亿吨［1］。糙米是稻谷去壳后的全谷大米，保留了皮层、糊粉层、胚芽和胚乳。糙米的营养物质主要集中在前3部分，大米加工精度越高，这部分的营养损失就越严重。因此，从营养功能角度，糙米能提供较精白米更全面、更丰富的营养物质，如脂肪、蛋白质、维生素、矿质元素、膳食纤维等，尤其是富含具有生物功能的营养因子，如亚油酸、γ－氨基丁酸等，对改善国民膳食结构促进健康状况具有重要作用［1－3］。

但糙米皮层由一层密度极高的粗纤维组织和糠蜡组成，其吸水性和膨胀性很差，直接食用时蒸煮性差、口感粗糙，有一种不愉快的气味［3］，严重影响了糙米作为主食产品的消费。因此，通过一定的物理方法［1，4］（如超细微化制粉、高温高压膨化等）及生物技术手段［5－6］（如糙米发芽、发酵以及酶解等方法）充分利用糙米的营养物质，解决其食用品质问题，开发各种乐于被消费者接受的糙米加工品，成为糙米营养全利用、提高消费占比的有效途径。其中，以糙米为原料开发具有保健功能的全谷液化食品是一种健康、安全、方便的新加工形式。由于糙米中淀粉含量较高，利用其加工成饮料，加热糊化后粘度较大，冷却保存时会出现回生，进而发生分层与沉淀的现象［7－9］。酶解技术可以使淀粉分解为糊精和小分子糖类，香甜味增加，使食物的感官性能和风味得以改善。为了充分利用糙米中的大量淀粉，改善饮料的稳定性和口感，本研究采用α－淀粉酶和糖化酶双酶法水解糙米中的淀粉，液化降低了乳液粘度，糖化则使更多的淀粉转化成葡萄糖，增加甜度，充分利用了原料，改善了饮料的口感。为糙米液化加工关键技术中的酶解工艺探讨可行条件，为糙米食品加工提供理论依据和技术参数。

1 材料与方法

1.1 材料

糙米（五常香米、市购），α－淀粉酶（3 700U／g）、糖化酶（100 000U／g）（分析纯，北京奥博星生物技术有限责任公司），葡萄糖、氢氧化钠、丙三醇、重蒸苯酚次氯酸钠（分析纯，国药集团化学试剂有限公司），硼酸、氯化钾、氢氧化钾（分析纯，沈阳化学试剂厂），3，5－二硝基水杨酸 上海如吉生物科技发展有限公司。

1.2 主要实验设备

砻谷机、电子分析天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司），JXFM110锤式旋风磨（上海嘉粮食品设备有限公司），D－37520型台式离心机（德国Heraeu Biofuge Stratos公司），WFZUV－2000紫外可见分光光度计（尤尼柯仪器有限公司）。

1.3 实验方法

1.3.1 工艺流程［7－13］

原料稻谷→糙米→去杂→粉碎→浸泡→磨浆→沸水浴糊化→生物酶解反应（先液化，再进行糖化）→调制→糙米乳。

1.3.2 操作要点［7－13］

脱壳粉碎：糙米经砻谷后除去残留及砂粒等杂质。经旋风磨粉碎，破坏其组织结构使颗粒变细小，有利于淀粉的充分糊化。

糊化：将糙米粉与水按1∶15调制成乳液，在沸水浴中保温糊化20～30min，糊化过程中不断搅拌以防止浆液受热不均，至糊化完全。

液化：糊化的糙米乳加入α－淀粉酶，在恒温水浴锅中保温水解。α－淀粉酶能作用于淀粉分子的内部，随机切开α－1，4糖苷键，生成糊精和还原糖，起到液化的作用。将液化后的米乳沸水浴加热5min，使酶钝化。

糖化：将α－淀粉酶处理过的糙米乳在水浴锅中保温，并向其添加糖化酶加热。糖化酶主要从淀粉的非还原性末端切开α－1，4键，起到糖化作用。将糖化后的米乳沸水浴加热5min，使酶钝化。

1.4 测定项目及方法

1）还原糖含量的测定：3，5－二硝基水杨酸比色法［14］；

2）DE值的测定［15］。

2 结果与分析

2.1 液化工艺

2.1.1 液化酶用量对DE值的影响

糊化的糙米原浆中分别加入0.05、0.1、0.2、0.25、0.3、0.35g／100mL的α－淀粉酶，在55℃自然pH条件下保温30min。酶用量对糙米的DE值的影响如图1，随着酶用量的增加DE值不断增加，当液化酶用量达到0.2g／100mL后曲线接近平稳，故最佳酶用量为0.25～0.35g／100mL。

2.1.2 液化时间对DE值的影响

将调制的糙米原浆糊化后，在55℃自然pH下，加入0.2g／100mL的α－淀粉酶进行酶解，设定酶解时间分别为5、10、15、20、25、30、35、40min，以DE值为指标分析酶作用时间对液化的影响。由图2可知液化时间对糙米原浆的DE值的影响随着时间的延长呈上升趋势，当液化时间达到30min时，曲线接近平稳，故最佳时间为30～40min。

2.1.3 液化温度对DE值的影响

糊化的糙米原浆中加入0.2g／100mL的α－淀粉酶，分别在50、55、60、65、70℃保温30min后测定DE值的变化如图3，随着液化温度的增加DE值也不断增加，当温度达到65℃时，曲线达到了最高点，随后呈现下降趋势，最佳时间为65℃。

图1 酶用量对液化DE值的影响

图3 液化温度对DE值的影响

表2的结果显示，各因素对酶解DE值的影响依次为酶解温度、酶解时间和酶用量。正交分析的最佳组合为A3B2C3，在此条件下验证实验获得酶解的糙米原浆DE值为19.01%，因此优化的最佳液化条件为α－淀粉酶用量为0.35g／100 mL，液化温度为65℃，液化时间为40min。

2.2 糖化工艺

在液化工艺中，淀粉经液化酶水解成糊精和低聚糖等，糖化是利用糖化酶进一步将这些产物水解成单糖，大大提高其糖化程度。

2.2.1 糖化酶用量对DE值的影响

在优化的液化工艺条件下，进一步探讨糖化作用的适宜条件，液化后的原浆，在60℃自然pH下，分别加入0.05、0.1、0.2、0.25、0.3、0.35g／100mL的糖化酶酶解5h，以DE值为指标分析酶用量对糖化的影响。由图4可知随酶用量的增加DE值也不断增加，当糖化酶用量达到0.25g／100mL时，曲线接近平稳，故最佳酶用量为0.25～0.35g／100mL。

2.2.2 糖化时间对DE值的影响

图5为加酶量0.25g／100mL，自然pH条件下60℃保温1、2、3、4、5、6、7、8h的可糖化作用趋势，时间对糙米原浆DE值的影响在6h后达到平缓，最佳酶作用时间为6～8h。

图2 液化时间对DE值的影响

2.1.4 糙米原浆液化工艺条件优化

在上述单因素试验数据的基础上，采用正交试验设计优化液化工艺条件。

表1 液化工艺因素水平表

表2 L9（33）液化工艺正交试验设计与结果

图4 糖化酶用量对DE值的影响

2.2.3 糖化温度对DE值的影响

图6显示当加酶量为0.25g／100mL，在设定温度40、45、50、55、60、65℃下保温6h时的糖化作用曲线。随着温度的增加DE值不断增加，当糖化温度达到60℃时，曲线达到了最高点，随后呈现下降趋势，故最佳温度为60℃。

图5 糖化时间对DE值的影响

图6 糖化温度对DE值的影响

2.2.4 糙米原浆的糖化工艺优化

在对糖化工艺的单因素试验基础上，通过正交试验设计研究各影响因素之间的交互作用。试验设计与结果如表3、表4。

表3 糖化因素水平表

表4 L9（33）糖化正交试验设计与结果

表4的数据分析说明，影响糖化的主次因素依次为糖化温度、糖化时间，以及糖化酶用量。糖化工艺的最佳组合为A2B3C3，即糖化温度60℃，糖化酶用量为0.35g／100mL，糖化时间为8h。在此条件下实验得到糙米乳DE值达到最高为35.68%。

3 结 论

本研究提出了用生物酶解（先液化，再进行糖化）糙米原浆后再调配成米乳饮料的方法，克服了糙米磨浆后直接进行调配的制成饮料稳定性差的缺点，充分利用了原料，使糙米乳液更香甜。确定的最佳双酶解工艺：α－淀粉酶用量为0.35g／100mL，液化温度为65℃，液化时间为40min；糖化酶用量0.35g／100mL，糖化温度为60℃，糖化时间为8h。

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