米糠酶解物營養(yǎng)餅干的研制

左 鋒 錢麗麗 閆崢嶸 遲曉星 包詩偉 周世珠

（黑龍江八一農(nóng)墾大學食品學院1，大慶 163319）

（黑龍江省北大荒米業(yè)集團有限公司2，哈爾濱 150036）

米糠（Rice bran，RB）占稻谷質(zhì)量的7%～8%，年產(chǎn)1 000萬t以上，我國目前90%米糠用于動物飼料。米糠尚未得到合理利用。隨著米糠穩(wěn)定化技術(shù)的進步，米糠的進一步深加工利用成為趨勢，但米糠中蛋白、礦物元素等生物利用率并不高，機體吸收受到抑制。一方面米糠中植酸降低了米糠中蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)的生物利用率；另一方面米糠中膳食纖維具有很強的螯合金屬離子和結(jié)合蛋白質(zhì)的作用，也會導致蛋白質(zhì)和礦物元素利用率低下。且米糠中膳食纖維以不溶性膳食纖維為主，膳食纖維的生理功能需建立在合理的水溶性膳食纖維和水不溶性膳食纖維比例基礎上，水溶性膳食纖維含量超過10%被認為是高品質(zhì)膳食纖維的標準［1］。因此，研究者開發(fā)米糠產(chǎn)品時需考慮以上因素。通過酶處理可以達到改善米糠營養(yǎng)物質(zhì)的目的［2-3］。試驗采用植酸酶和纖維素酶處理米糠，利用米糠酶解物（EBR）研制營養(yǎng)餅干，提高餅干中蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)的生物利用率、改善可溶性膳食纖維（SDF）和不溶性膳食纖維（IDF）的比例關系，開發(fā)的米糠酶解物營養(yǎng)餅干既保留了米糠中生物活性物質(zhì)，又很好的提高了產(chǎn)品營養(yǎng)成分。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

新鮮米糠為試驗室稻谷礱谷所得；纖維素酶（食品級）：北京挑戰(zhàn)生物技術(shù)有限公司；植酸酶（食品級）：荷蘭DSM公司；低筋小麥粉、白砂糖、雞蛋、食用鹽、食用油、餅干發(fā)粉、餅干松化劑：市售。

1.2 主要儀器

TA-XT2i質(zhì)構(gòu)儀：英國 Stable Micro Systems公司；紅菱XYF-K系列高級食品烤爐：廣州紅菱電熱設備有限公司；JFSD-100A小型粉碎機：鄭州南北儀器設備有限公司；格蘭仕微波爐：順德市格蘭仕微波電器有限公司；JML-50膠體磨：上?？苿跈C械設備有限公司；星豐B10G高速三功能食品攪拌機：江門市蓬江區(qū)荷塘新豐食品機械廠。

1.3 試驗流程

圖1 米糠營養(yǎng)餅干制備流程圖

1.4 操作要點

1.4.1 米糠預處理

將新鮮米糠過20目篩，取100 g置于玻璃容器中，攤開平鋪厚度為1 cm，微波功率800 W處理5 min［4］，使米糠脂肪酶失活，解脂酶鈍化，得到穩(wěn)定化米糠。將穩(wěn)定化米糠按1∶5比例加水混勻，膠體磨均質(zhì) 10 min［5］。

1.4.2 米糠酶解

取一定質(zhì)量的穩(wěn)定化米糠，加入植酸酶、纖維素酶酶解米糠（以穩(wěn)定化米糠干基重計算），分別在pH 2.5和pH 5.5、溫度37℃、轉(zhuǎn)速150 r／min條件下水解2 h［6］，降解植酸和大分子纖維素，釋放被包裹的蛋白質(zhì)及礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分。

1.4.3 滅酶

將酶解液沸水浴加熱5 min，使酶失活。

1.4.4 濃縮

將酶解米糠真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除水分，得到酶解物作為米糠營養(yǎng)配料進行調(diào)粉，控制濃縮程度，可適當加水調(diào)整。

1.4.5 調(diào)粉

將輔料稱量白砂糖150 g、雞蛋22 g、食鹽2.25 g、發(fā)酵粉10 g、松化劑0.1 g，加入一定量植物油混合攪拌5～8 min。主料添加小麥粉500 g、一定質(zhì)量米糠酶解濃縮物，主輔料混合攪拌裝置中攪拌8 min，調(diào)粉溫度28～30℃，靜置10 min，增強面筋彈性。

1.4.6 成型

將靜置好的面團，手工搟壓，切塊成型，試驗切割成長方形，長5 cm、寬3 cm、厚1 cm。

1.4.7 烘烤

底火溫度為160℃，面火溫度為180℃，時間10～15min。

1.4.8 冷卻

將烘烤好的半成品自然冷卻，蒸發(fā)水分。

1.5 試驗方法

1.5.1 感官品評

根據(jù)GB／T 1433.1—2005評定餅干形態(tài)、色澤、口感、組織，采用3點標度法，請10名品評員（年齡20～30歲，5男5女）在飯后2～3 h對產(chǎn)品進行評分得出總體接受分數(shù)，總分為100分。

表1 米糠酶解物營養(yǎng)餅干感官評分表

1.5.2 指標測定

水分的測定：GB／T 5009.3—2010；蛋白質(zhì)含量的測定：GB／T 5009.5—2010；脂肪含量的測定：GB／T 5009.6—2003；灰分的測定 GB／T 5009.4—2010；總膳食纖維（DF）含量的測定、水溶性膳食纖維（SDF）的測定、水不溶性膳食纖維（IDF）的測定：采樣酶-重量法（AOAC）；總糖的測定：直接滴定法；硬度的測定［7］；松密度的測定 GB／T 20980—2007采用計算法；植酸含量的測定GB／T 5009.153—2003。

持水性的測定：

準確稱取1.000 g研磨后的餅干渣，置于100 mL燒杯中，加蒸餾水75 mL，在室溫下浸泡1 h，將液體倒入濾紙漏斗上過濾，待水滴干后稱重。

式中：P0為米糠原料中的植酸含量；P1為米糠酶解后凍干粉中的植酸含量。

1.6 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Excel軟件作圖分析，產(chǎn)品理化指標測定數(shù)據(jù)采用SPSS 18.0對各組數(shù)據(jù)分析。

松密度的測定：

取2塊餅干樣品，用天平稱其質(zhì)量m（g），再用游標卡尺分別測量每塊餅干的長度、寬度和厚度（cm），計算餅干總體積 V（cm3）。

P＝m／V

式中：P為松密度／g／cm3；m為樣品的質(zhì)量／g；V為樣品得體積／cm3。

硬度的測定：

用TA-XT2i質(zhì)構(gòu)儀測定餅干硬度，采用圓柱狀P／2探頭，初始速度 2 mm／s，測試速度 0.5 mm／s，結(jié)束速度10 mm／s。

植酸降解率的測定：

2 結(jié)果與分析

2.1 纖維素酶添加量對膳食纖維品質(zhì)的影響

取100 g穩(wěn)定化米糠，添加植酸酶0.5%（以穩(wěn)定米糠質(zhì)量計），加水量1∶5，pH 2.5，溫度37℃，轉(zhuǎn)速150 r／min，水解2 h，分別添加纖維素酶0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%（以穩(wěn)定米糠質(zhì)量計）調(diào)整 pH為5.5水解 2 h，3 000 r／min離心 5 min，凍干粉碎后測定IDF／SDF比值的影響。

膳食纖維的主要成分是纖維素和半纖維素以及非淀粉類的多糖及寡糖。在不添加纖維素酶的情況下，見圖2，膳食纖維主要以IDF為主，IDF／SDF比例較高，隨著纖維素酶的添加部分IDF水解為SDF，IDF和SDF的比例發(fā)生變化，提高了膳食纖維的品質(zhì)。纖維素酶添加量在0.5%～1.0%之間，IDF／SDF比值下降明顯，而纖維素酶添加量在1.0%～2.5%之間時，IDF／SDF比值趨于平穩(wěn)，說明纖維素酶與細胞壁纖維素底物的結(jié)合和作用濃度有限，因此降解程度也是有限的，試驗選擇纖維素酶添加量1.0%，此時IDF／SDF＝8，可溶性膳食纖維含量12.5%，達到高品質(zhì)膳食纖維的標準。

圖2 纖維素酶添加量對膳食纖維品質(zhì)的影響

2.2 植酸酶添加量對植酸的影響

取100 g穩(wěn)定化米糠，分別添加植酸酶0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%（以穩(wěn)定米糠質(zhì)量計），加水量1∶5，pH 2.5，溫度37℃，轉(zhuǎn)速150 r／min，水解2 h，再添加纖維素酶1.0%（以穩(wěn)定米糠質(zhì)量計），調(diào)整pH為5.5水解 2 h，3 000 r／min離心 5 min，凍干粉碎后測定植酸，并計算植酸降解率。

圖3 植酸酶添加量對植酸的影響

植酸在人體胃腸道環(huán)境下帶負電荷，將與帶正電荷的礦物元素形成不溶性復合物，同時，Belei［8］研究發(fā)現(xiàn)，植酸可以與食物中的蛋白質(zhì)和氨基酸結(jié)合為不溶性復合物，導致生物體吸收礦物質(zhì)和蛋白質(zhì)受到抑制，因此利用米糠的同時降解植酸是很必要的。植酸酶可以催化植酸及植酸鹽生成對人體有益的肌醇。從圖3可以看出，植酸酶可以很好的將植酸降解。植酸酶添加量在0.2%～0.8%之間，植酸降解率明顯增大，而植酸酶添加量在0.8%～1.0%之間時，植酸進一步降解緩慢，試驗采用植酸酶添加量0.8%，植酸降解率為82.4%，而文獻降解率可達到95%，這可能與植酸酶活力和添加量有關。

2.3 米糠添加量對米糠營養(yǎng)餅干品質(zhì)的影響

圖4 米糠添加量對米糠營養(yǎng)餅干感官和持水性的影響

取穩(wěn)定化米糠20%、25%、30%、35%、40%（按小麥粉質(zhì)量計），添加植酸酶0.8%（以穩(wěn)定米糠質(zhì)量計），加水量 1∶5，pH 2.5，溫度 37℃，轉(zhuǎn)速 150 r／min，水解2 h，再添加纖維素酶1.0%（以穩(wěn)定米糠質(zhì)量計），調(diào)整 pH為5.5水解2 h，加熱100℃，5 min，使酶失活，真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得到米糠營養(yǎng)素濃縮物，在配方基礎上，加入20%油脂（按小麥粉質(zhì)量計），調(diào)粉后制作米糠營養(yǎng)餅干，考察米糠添加量對餅干感官評價、持水性、松密度和硬度的影響。從圖4可以看出，米糠添加量對餅干的感官有明顯影響，隨著米糠添加量的增加，感官得分明顯下降，在預試驗中按米糠添加量50%制作米糠營養(yǎng)餅干，但此時餅干過硬不酥松，組織出現(xiàn)空洞現(xiàn)象，口感粗糙，因此試驗米糠添加量設置在20%～40%之間，餅干感官得分在優(yōu)質(zhì)等級中。同時考慮到餅干持水性、硬度和松密度3個指標，由圖4～圖5所見隨米糠添加量的增加，持水性、硬度和松密度明顯提高，這主要與米糠中SDF有關，綜合考慮餅干的營養(yǎng)和感官指標，米糠添加量選擇30%（以小麥粉質(zhì)量計）。目前公開發(fā)表的直接添加米糠開發(fā)米糠膳食纖維餅干的研究結(jié)論中，添加米糠量一般在5%～10%之間［9-10］，而本試驗通過酶解米糠添加量可增加至30%，大大增加了產(chǎn)品營養(yǎng)，降低了成本，具有較高的經(jīng)濟效益。

2.4 植物油添加量對米糠營養(yǎng)餅干感官品質(zhì)的影響

植物油是影響餅干加工和品質(zhì)的主要因素。取穩(wěn)定化米糠40%（按小麥粉質(zhì)量計），添加植酸酶0.8%（以穩(wěn)定米糠質(zhì)量計），加水量 1∶5，pH 2.5，溫度 37℃，轉(zhuǎn)速150 r／min，水解 2 h，再添加纖維素酶 1.0%（以穩(wěn)定米糠質(zhì)量計），調(diào)整pH為5.5水解2 h，加熱100℃，5 min，使酶失活，真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得到米糠營養(yǎng)素濃縮物，在配方基礎上，分別加入15%、20%、25%、30%、35%油脂（按小麥粉質(zhì)量計），調(diào)粉后制作米糠營養(yǎng)餅干，考察油脂添加量對餅干感官品質(zhì)的影響。

圖5 米糠添加量對米糠營養(yǎng)餅干感官和持水性的影響

油脂主要影響餅干疏松度和口味。從圖5可以看出，油脂添加量控制在15%～30%之間，米糠營養(yǎng)餅干的感官評分隨著添加量的增加而提高，而油脂添加量控制在30%～35%之間，米糠營養(yǎng)餅干感官評分隨著添加量的增加而降低。此時餅干有輕微“走油”現(xiàn)象，這與膳食纖維不持油有關，有利于人體健康，綜合感官得分和經(jīng)濟成本兩方面考慮，試驗采用油脂添加量25%。

圖6 油脂添加量對米糠營養(yǎng)餅干感官品質(zhì)的影響

2.5 米糠酶解物營養(yǎng)餅干的品質(zhì)

為考察添加米糠酶解物制備的餅干中營養(yǎng)品質(zhì)的改善情況，采用空白對照試驗加以對比，由表2可知，按照試驗確定的配方和工藝過程，研發(fā)的米糠酶解物營養(yǎng)餅干與未添加米糠酶解物制備的餅干相比，脂肪、蛋白、總膳食纖維、總糖、灰分和含水量都有不同程度的增加。統(tǒng)計分析結(jié)果顯示，蛋白質(zhì)、總膳食纖維和總糖均呈極顯著差異（P＜0.01），脂肪和灰分呈顯著差異（P＜0.05），其中蛋白質(zhì)含量增加67%，總膳食纖維含量是對照的4.99倍，灰分含量是對照的2.6倍，灰分主要包括礦物質(zhì)和無機鹽類物質(zhì)，說明礦物質(zhì)含量明顯提高。這與添加酶解米糠營養(yǎng)素濃縮物有關，酶解使得總膳食纖維中IDF／SDF＝8，符合高品質(zhì)膳食纖維標準。

表2 米糠酶解物營養(yǎng)餅干理化指標

3 結(jié)論

3.1 采用植酸酶和纖維素酶預處理米糠，添加量分別為0.8%和1.0%（以穩(wěn)定米糠質(zhì)量計），植酸降解82.4%，可溶性膳食纖維質(zhì)量分數(shù)12.5%。米糠添加量30%時，酶解米糠營養(yǎng)餅干感官品評優(yōu)質(zhì)，餅干硬度 1 236 g，持水性 4.4 g／g和松密度 1.1 g／cm3。3.2 從米糠酶解物營養(yǎng)餅干的理化指標中可以看出，在此工藝下，蛋白質(zhì)、總膳食纖維和灰分質(zhì)量分數(shù)分別為9.74%、4.79%和2.94%。與空白對照組相比蛋白質(zhì)含量增加了67%，總膳食纖維含量是對照組的4.99倍，灰分含量是對照組的2.6倍。經(jīng)過酶解米糠中植酸大部分降解，部分IDF轉(zhuǎn)化為SDF，同時釋放被螯合的蛋白質(zhì)及礦物質(zhì)，大大增加了產(chǎn)品的營養(yǎng)成分。

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