紅米營(yíng)養(yǎng)飲料加工工藝研究

魏振承，唐小俊，張名位，鄧媛元，池建偉，張 雁，張瑞芬

(廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所/農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究所，廣東廣州510610)

紅米因其糙米米皮紅色而得名，紅米稻在我國(guó)古代就有種植。目前中國(guó)保存的水稻種質(zhì)資源中，有色稻種占10% 左右，其中紅米稻種質(zhì)有8963份［1］，占據(jù)有色稻種的首位。中國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)認(rèn)為紅米具有滋陰補(bǔ)腎、健脾開(kāi)胃的功效。紅米含有豐富的蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸、多種維生素和礦質(zhì)元素，如鋅、有機(jī)鍺、硒等;與白米相比，紅米中鋅、銅、鐵、硒、鉬、鈣、錳等微量元素含量高0.5～3 倍;此外，紅米還含有黃酮類化合物、生物堿、植物甾醇以及強(qiáng)心甙和β-胡蘿卜素等藥用成分［2］?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明，紅米能顯著提高大鼠高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)含量、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH-Px)和超氧化物歧化酶(SOD)活性，提示紅米具有提高機(jī)體抗氧化能力和防治由氧自由基引起的疾病［3］;紅米可降低實(shí)驗(yàn)兔的主動(dòng)脈脂質(zhì)斑塊面積，提高血清HDL-C 和ApoAI水平，降低肝臟活性氧(ROS)，提高血清和肝總抗氧化能力，提高紅細(xì)胞SOD 活性，具有抗動(dòng)脈粥樣硬化作用［4-5］。美國(guó)一份有關(guān)中國(guó)發(fā)酵紅米的臨床研究報(bào)告認(rèn)為發(fā)酵紅米含有“Cholestin”，可以有效地降低人體內(nèi)的膽固醇，功效比大蒜更加顯著［6］。研究還發(fā)現(xiàn)，紅米具有治療化療藥物引起的靜脈炎［7］、放射性濕性皮膚反應(yīng)［8］、燒燙傷［9］等作用。關(guān)于紅米的加工利用，有方便米飯［10-11］、色素［12-13］、米酒［14］、嬰幼兒食品［15］加工的報(bào)道，目前未見(jiàn)紅米飲料加工的研究。由于紅米含有豐富的淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)、脂肪和其它活性物質(zhì)，在制作飲料時(shí)極易產(chǎn)生析出和分層，因此本文開(kāi)展了紅米飲料加工技術(shù)的研究，旨在解決紅米飲料穩(wěn)定性差的問(wèn)題。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紅米 市購(gòu);高溫淀粉酶，酶活80000U/g 諾維信公司;蔗糖、瓊脂、海藻酸鈉、黃原膠、藻酸丙二醇酯(PGA) 均為市購(gòu)。

膠體磨 廊坊通用機(jī)械有限公司;高壓均質(zhì)機(jī) 上?？扑敬缶|(zhì)機(jī)電設(shè)備有限公司;立式壓力蒸汽滅菌器 江陰濱江醫(yī)療設(shè)備有限公司。

1.2 紅米飲料生產(chǎn)工藝流程

1.3 酶解工藝研究

1.3.1 單因素實(shí)驗(yàn) 把裝有100mL 蒸餾水的燒杯放入恒溫水浴鍋中預(yù)熱，達(dá)到設(shè)定溫度后，加入8g 經(jīng)粉碎和過(guò)60 目篩的紅米粉，一邊攪拌一邊加入一定添加量的高溫淀粉酶，酶解一定時(shí)間后立即用200目濾布過(guò)濾，然后干燥稱取濾渣重量，計(jì)算濾渣重量占紅米粉重量百分比。

高溫淀粉酶添加量對(duì)酶解效果的影響:處理設(shè)高溫淀粉酶添加量占紅米粉重量百分比0、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05%，酶解溫度均設(shè)為90℃，酶解時(shí)間6min，3 次重復(fù)。

酶解溫度對(duì)酶解效果的影響:處理設(shè)70、80、90、100℃，高溫淀粉酶添加量占紅米粉重量百分比均設(shè)為0.03%，酶解時(shí)間6min，3 次重復(fù)。

酶解時(shí)間對(duì)酶解效果的影響:處理設(shè)4、6、8、10、12、14、16、18、20min，高溫淀粉酶添加量占紅米粉重量百分比均設(shè)為0.03%，酶解溫度90℃，3 次重復(fù)。

1.3.2 正交實(shí)驗(yàn) 根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選取高溫淀粉酶添加量、酶解時(shí)間、酶解溫度為考察因素，每個(gè)因素取3 個(gè)水平，進(jìn)行L9(33)正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，因素水平如表1，以濾渣重量占紅米粉重量百分比為指標(biāo)，對(duì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

表1 酶解工藝正交實(shí)驗(yàn)因素水平Table 1 The factors and levels of orthogonal experiment for enzymolysis

1.4 紅米飲料的穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)

1.4.1 單因素實(shí)驗(yàn) 把裝有1500mL 蒸餾水的容器放入100℃恒溫水浴鍋中預(yù)熱，達(dá)到設(shè)定溫度后，加入120g 經(jīng)粉碎和過(guò)60 目篩的紅米粉，一邊攪拌一邊加入0.45mL 的高溫淀粉酶，酶解10min 后立即用200 目濾布過(guò)濾。然后加入輔料和穩(wěn)定劑瓊脂、海藻酸鈉、藻酸丙二醇酯(PGA)、黃原膠后，過(guò)膠體磨和均質(zhì)機(jī)，裝瓶，封口，121℃20min 滅菌，冷卻后按1.4.3 的方法進(jìn)行感官評(píng)分。

瓊脂、海藻酸鈉、藻酸丙二醇酯(PGA)、黃原膠用量對(duì)紅米飲料穩(wěn)定性的影響:各穩(wěn)定劑處理均設(shè)穩(wěn)定劑添加量占飲料重量百分比0、0.025、0.05、0.075、0.1、0.125、0.15、0.175、0.2% 9 個(gè)處理，3 次重復(fù)。

1.4.2 正交實(shí)驗(yàn) 把裝有1500mL 蒸餾水的容器放入100℃恒溫水浴鍋中預(yù)熱，達(dá)到設(shè)定溫度后，加入120g 經(jīng)粉碎和過(guò)60 目篩的紅米粉，一邊攪拌一邊加入0.45mL 的高溫淀粉酶，酶解10min 后立即用200目濾布過(guò)濾。然后加入輔料和一定添加量的穩(wěn)定劑后，過(guò)膠體磨和均質(zhì)機(jī)，裝瓶，封口，121℃20min 滅菌，冷卻后按1.4.3 的方法進(jìn)行感官評(píng)分。

根據(jù)穩(wěn)定劑單因素實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，選取瓊脂、海藻酸鈉、藻酸丙二醇酯(PGA)、黃原膠為考察因素，每個(gè)因素取3 個(gè)水平，進(jìn)行L9(34)正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，因素水平如表2，以感官評(píng)分為指標(biāo)，對(duì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

表2 穩(wěn)定劑正交實(shí)驗(yàn)因素水平Table 2 The factors and levels of orthogonal experiment for stabilizers

1.4.3 感官評(píng)定 滅菌后進(jìn)行感官評(píng)定，評(píng)定指標(biāo)包括分層、粘壁物、懸浮物、沉淀物、流動(dòng)性，10 個(gè)經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的評(píng)定員就上述指標(biāo)給出分?jǐn)?shù)，最好的10分，最差的1 分，總分按分層分?jǐn)?shù)占50%、粘壁物10%、懸浮物10%、沉淀物10%、流動(dòng)性20%的權(quán)重計(jì)算。

2 結(jié)果與分析

2.1 酶解工藝對(duì)酶解效果的影響

2.1.1 高溫淀粉酶添加量對(duì)酶解效果的影響 在紅米飲料生產(chǎn)中，由于紅米含有大量的淀粉，加熱后淀粉糊化非常粘稠，為了獲得粘度低流動(dòng)性良好的紅米飲料，采用高溫淀粉酶對(duì)紅米粉進(jìn)行酶解，高溫淀粉酶添加量對(duì)酶解效果的影響，結(jié)果見(jiàn)圖1。

從圖1 可以看出，不加高溫淀粉酶時(shí)，由于非常粘稠，難于過(guò)濾，導(dǎo)致濾渣占紅米粉的重量百分比高達(dá)50%以上;加入少量高溫淀粉酶后，濾渣占紅米粉的重量百分比迅速降低，當(dāng)酶添加量達(dá)到0.02%時(shí)，其濾渣占紅米粉的重量百分比與酶添加量0.03%、0.04%和0.05%時(shí)的結(jié)果沒(méi)有顯著性差異。

圖1 高溫淀粉酶添加量對(duì)酶解效果的影響Fig.1 Effect of high temperature amylase dosage on enzymolysis

2.1.2 酶解溫度對(duì)酶解效果的影響 酶解溫度對(duì)酶解效果的影響，結(jié)果見(jiàn)圖2。

從圖2 可以看出，隨著酶解溫度的上升，濾渣占紅米粉重量百分比降低，各處理溫度之間的濾渣占紅米粉重量百分比都有顯著性差異。

圖2 酶解溫度對(duì)酶解效果的影響Fig.2 Effect of enzymolysis temperature on enzymolysis

2.1.3 酶解時(shí)間對(duì)酶解效果的影響 酶解時(shí)間對(duì)酶解效果的影響，結(jié)果見(jiàn)圖3。

從圖3 可以看出，隨著酶解時(shí)間的增加，剛開(kāi)始時(shí)濾渣占紅米粉的重量百分比降低較快，酶解時(shí)間到10min 以后，其濾渣占紅米粉的重量百分比下降速度變得緩慢。

圖3 酶解時(shí)間對(duì)酶解效果的影響Fig.3 Effect of enzymolysis time on enzymolysis

2.1.4 酶解工藝正交實(shí)驗(yàn) 酶解正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見(jiàn)表3。

從表3 可以看出，極差結(jié)果表明，酶解溫度R 值＞酶解時(shí)間R 值＞酶添加量R 值，因此各因素對(duì)濾渣占紅米粉重量百分比影響的順序?yàn)?酶解溫度＞酶解時(shí)間＞酶添加量;表3 結(jié)果還表明最佳酶解工藝組合為A3B3C3，即高溫淀粉酶添加量0.04%，酶解溫度100℃，酶解時(shí)間12min。由于最佳酶解工藝組合未出現(xiàn)在正交實(shí)驗(yàn)表中，按照此條件進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明濾渣占紅米粉重量百分比為13.21%，說(shuō)明該酶解工藝組合效果較好，可以用于紅米淀粉酶解。

表3 酶解正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 3 The design and results of orthogonal experiment for enzymolysis

2.2 穩(wěn)定劑對(duì)紅米飲料穩(wěn)定性的影響

2.2.1 穩(wěn)定劑單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果 穩(wěn)定劑對(duì)紅米飲料穩(wěn)定性的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 穩(wěn)定劑對(duì)紅米飲料穩(wěn)定性的影響Table 4 The effect of individual stabilizers on stability of red rice beverage

從表5 可以看出，隨著瓊脂、海藻酸鈉、藻酸丙二醇酯(PGA)、黃原膠添加量的增加，紅米飲料的感官評(píng)分呈上升趨勢(shì)，總體來(lái)說(shuō)當(dāng)添加量達(dá)到0.1%以上時(shí)，紅米飲料的感官評(píng)分上升趨勢(shì)趨緩，考慮到成本因素，穩(wěn)定劑用量以0.1%左右為宜。

2.2.2 穩(wěn)定劑正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果 根據(jù)穩(wěn)定劑單因素實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，以瓊脂、海藻酸鈉、藻酸丙二醇酯、黃原膠為考察因素，進(jìn)行L9(34)正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，以感官評(píng)分為指標(biāo)，對(duì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

穩(wěn)定劑正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見(jiàn)表5。

從表4 可以看出，極差結(jié)果表明，瓊脂R 值＞海藻酸鈉R 值＞黃原膠R 值＞藻酸丙二醇酯R 值，因此各穩(wěn)定劑對(duì)紅米飲料穩(wěn)定性影響的順序?yàn)?瓊脂＞海藻酸鈉＞黃原膠＞藻酸丙二醇酯;表5 結(jié)果還表明各穩(wěn)定劑最佳組合為A3B3C1D2，即瓊脂用量0.15%，海藻酸鈉0.15%，藻酸丙二醇酯0.05%，黃原膠0.1%。由于該最佳組合未出現(xiàn)在正交實(shí)驗(yàn)表中，且實(shí)驗(yàn)組合號(hào)為7、8、9 的感官評(píng)分結(jié)果差距不大，即瓊脂用量為0.15%時(shí)，其他膠體用量影響極小，因此從生產(chǎn)成本角度考慮，分別按照瓊脂用量為0.15%、海藻酸鈉0.15%，藻酸丙二醇酯0.05%，黃原膠0.10%，以及瓊脂用量為0.15%、海藻酸鈉0.05%，藻酸丙二醇酯0.05%，黃原膠0.05%進(jìn)行穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明瓊脂用量為0.15%、海藻酸鈉0.15%，藻酸丙二醇酯0.05%，黃原膠0.10% 時(shí)感官評(píng)分為7.99，而瓊脂用量為0.15%、海藻酸鈉0.05%，藻酸丙二醇酯0.05%，黃原膠0.05%時(shí)感官評(píng)分也達(dá)7.92，兩者差異不大，綜合考慮生產(chǎn)成本因素，可采用瓊脂用量為0.15%、海藻酸鈉0.05%，藻酸丙二醇酯0.05%，黃原膠0.05%條件，即可獲得穩(wěn)定性較好的紅米飲料。

表5 穩(wěn)定劑正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 5 The design and results of orthogonal experiment for stabilizers

3 結(jié)論

綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，紅米飲料適合加工工藝為:加熱一定體積的蒸餾水至沸騰，加入8%經(jīng)過(guò)粉碎過(guò)60 目篩的紅米粉，一邊攪拌一邊加入，然后加入0.04%的高溫淀粉酶，100℃酶解12min 后過(guò)濾，取濾液加入蔗糖等輔料，以及0.15%瓊脂、0.05%海藻酸鈉、0.05%黃原膠和0.05%藻酸丙二醇酯等穩(wěn)定劑，過(guò)膠體磨、均質(zhì)機(jī)，然后灌裝、封蓋、滅菌，貼標(biāo)、檢驗(yàn)合格后即為成品。得到的紅米飲料呈淡紅色，均勻，無(wú)分層現(xiàn)象，口感良好。

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