酶法制備擠壓小米糖漿的工藝研究

黃婉婷,戴宇辰,黃健東,王步江

(天津農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)與生物工程學(xué)院，天津市農(nóng)副產(chǎn)品深加工技術(shù)工程中心，天津 300384)

小米是一種重要的藥食同源的新型食品資源，具有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)[1]。小米含有豐富的蛋白質(zhì)和氨基酸、碳水化合物、維生素及微量元素等營養(yǎng)成分，而且還富含多酚、黃酮、甾醇等多種活性成分[1]。大多數(shù)的多酚與黃酮具有較強(qiáng)的降血糖，降血脂，清除自由基及抗氧化作用[2]。擠壓膨化是一種瞬時(shí)高溫加工工藝，能量及原料利用率高，同時(shí)可以鈍化不良因子和殺菌等優(yōu)點(diǎn)[3]。以小米為原料可以釀造黃酒、小米醋等食品，目前傳統(tǒng)釀造企業(yè)仍采用傳統(tǒng)的蒸煮糊化糖化工藝，能耗較高[2]。本研究采用擠壓膨化蒸煮技術(shù)、酶法糖化工藝，該工藝可明顯縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，提高小米的利用率[5]。

1 材料與方法

1.1 材料

小米：市售；糖化酶：北京奧博星；3，5-二硝基水楊酸：化學(xué)純，國藥集團(tuán)。

1.2 主要設(shè)備

TU-1810紫外可見分光光度計(jì)：普析通用、PHS-3E型pH計(jì)：上海精密科學(xué)儀器；HWS28型數(shù)顯恒溫水浴鍋：上海一恒科技。

1.3 擠壓膨化工藝路線[3]

小米經(jīng)過篩選和清洗后烘干，?？字睆?4mm，套筒溫度140℃，物料水分10%～13%，主軸轉(zhuǎn)速280r/min的條件下，雙螺桿擠壓膨化機(jī)處理小米粉，經(jīng)切割、粉碎，過80目篩，得到實(shí)驗(yàn)原料，進(jìn)行后期酶解糖化試驗(yàn)。

1.4 測定方法

還原糖的測定：3，5-二硝基水楊酸比色法(DNS)[4]

糖化率=還原糖g/底物g

2 結(jié)果與討論

2.1 酶解時(shí)間

本研究以糖化率為考察目標(biāo)，首先對酶解時(shí)間進(jìn)行了研究，條件為：pH值=5，料液比1∶5(g∶mL)，加酶量為底物的0.4‰，溫度55℃，酶解時(shí)間3h，每隔0.5h取樣一次，測定其糖化率，確定最佳糖化時(shí)間。結(jié)果如圖1所示。在2h前，糖化率迅速上升，隨著時(shí)間延長糖化率趨于平緩，糖化率沒有顯著提升，所以選擇2h作為酶解時(shí)間。

圖1 酶解時(shí)間對糖化率的影響

2.2 酶解溫度對糖化結(jié)果的影響

糖化溫度對酶活力影響顯著。條件為：pH值=5，料液比1∶5(g∶mL)，加酶量為底物的0.4‰，溫度為45℃、50℃、55℃、60℃、65℃，酶解時(shí)間2h，由圖2可知，膨化小米酶解的最佳溫度為55℃，溫度過高或過低，都會(huì)影響酶活力，造成還原糖產(chǎn)量明顯下降。

圖2 酶解溫度對糖化率的影響

2.3 酶添加量

糖化酶添加量是影響糖化的重要因素[6]。在小米糖漿的制備中，酶解對還原糖的生成有決定性的作用，結(jié)果表明酶量與還原糖的量呈明顯的正相關(guān)。本試驗(yàn)選擇加酶量分別為底物的0.2‰、0.4‰、0.6‰、0.8‰、1‰，在料液比1∶5(g∶mL)，酶解時(shí)間2h，酶解溫度55℃的條件下進(jìn)行酶解反應(yīng)。結(jié)果如圖3所示，酶添加量小于0.6‰時(shí)，糖化率隨酶量的增加而增加，大于0.6‰時(shí)，糖化率沒有顯著變化，呈平穩(wěn)趨勢，所以酶添加量選擇0.6‰。

圖3 酶添加量對糖化率的影響

2.4 糖化pH值

pH值對糖化酶的結(jié)構(gòu)和活力有著直接的影響[7]。因此，適宜的pH值對糖化率至關(guān)重要，料液比1∶5(g∶mL)，加酶量為底物的0.4‰，溫度55℃，酶解時(shí)間2h，pH值分別為3、4、5、6、7，研究pH值對糖化率的影響。結(jié)果如圖4所示。由圖可知，擠壓膨化小米酶解的最佳pH值為5，過高或過低都會(huì)降低糖化酶的活力，影響擠壓膨化小米的糖化率。

2.5 正交試驗(yàn)優(yōu)化

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取溫度、酶解時(shí)間、pH值3個(gè)影響因素，進(jìn)行3水平設(shè)計(jì)[8]，以膨化小米的糖化率為考察指標(biāo)，正交試驗(yàn)因素與水平見表1，正交試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表1 正交試驗(yàn)因素表

表2 L9(34)正交試驗(yàn)表

通過正交試驗(yàn)結(jié)果可知，影響糖化率的因素由大到小的順序?yàn)锽>C>A，即：酶解時(shí)間>pH值>酶解溫度，酶解條件的最優(yōu)組合為A2B3C2，即溫度為55℃，時(shí)間為2.2h，pH值為5，在該條件下進(jìn)行了3次驗(yàn)證試驗(yàn)，酶解擠壓小米的平均糖化率達(dá)到0.488。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)通過單因素和正交試驗(yàn)得出酶法制備擠壓膨化小米糖漿的最優(yōu)工藝參數(shù)為：料液比為1∶5(g∶mL)，酶添加量0.6‰，反應(yīng)時(shí)間2.2h，溫度55℃，pH值5。該工藝下進(jìn)行對擠壓小米進(jìn)行糖化，小米的糖化率為0.488，酶解液中還原糖的濃度達(dá)到9.8%，為后續(xù)產(chǎn)品的生產(chǎn)提供高質(zhì)量原料保證。