發(fā)酵大米乳制備工藝研究

文/馬德平 劉寶華

（黑龍江龍丹乳業(yè)科技股份有限公司）

關(guān)鍵字：發(fā)酵大米乳；料水比；雙酶法；穩(wěn)定性；感官評(píng)價(jià)

大米是世界上39 個(gè)國(guó)家的主要食品，養(yǎng)活了世界近一半的人口，尤其是生活在東南亞地區(qū)的人們。我國(guó)是世界上最大的大米生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，稻谷是我國(guó)的主要糧食品種，2016年我國(guó)稻谷年產(chǎn)量已達(dá)2.07 億噸，約占全國(guó)糧食總產(chǎn)量的34%。水稻是我國(guó)糧食工業(yè)的支柱性產(chǎn)業(yè)之一[1]。大米是重要的糧食作物，價(jià)格低廉，不僅富含優(yōu)質(zhì)的低過(guò)敏性蛋白質(zhì)和給人體提供主要熱量的淀粉，還富含豐富的維生素、礦物質(zhì)、膳食纖維等營(yíng)養(yǎng)成分[2]。目前存在的問(wèn)題是食用方法單一，品種缺乏，當(dāng)前提高大米的精深加工水平，增加其附加價(jià)值已經(jīng)成為必須面對(duì)的問(wèn)題。

谷物類(lèi)的液態(tài)化食品是市場(chǎng)所需，大勢(shì)所向。發(fā)酵食品及飲料的歷史可以追溯到4 000多年前[3]。發(fā)酵乳是利用微生物抑制食品腐敗變質(zhì)，分解蛋白質(zhì)，并產(chǎn)生特殊的風(fēng)味[4，5]。發(fā)酵乳制品因品種多、營(yíng)養(yǎng)全面、風(fēng)味獨(dú)特、易吸收等特點(diǎn)已成為消費(fèi)的熱點(diǎn)[5]，各乳品企業(yè)也在不斷改進(jìn)現(xiàn)有產(chǎn)品和研制新產(chǎn)品，以滿足人們對(duì)發(fā)酵乳制品日益增長(zhǎng)的需求。從經(jīng)濟(jì)角度看，以最少的成本獲得最優(yōu)的產(chǎn)品，是帶動(dòng)大米為原料的食品產(chǎn)業(yè)的必然要求。從健康角度來(lái)看，健康己成為食品開(kāi)發(fā)的主題,研究食物功能成分、開(kāi)發(fā)功能性食品已成為國(guó)際上食品研究的熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)，有報(bào)道指出當(dāng)前國(guó)外已將功能性食品研究作為新世紀(jì)增強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的具有戰(zhàn)略意義的研究課題[6]。

本文以新鮮大米為主要原料，利用物理和生物的方法生產(chǎn)出一種口感風(fēng)味獨(dú)特、穩(wěn)定性良好的谷物發(fā)酵乳。對(duì)原有工藝進(jìn)行改進(jìn)，利用雙酶水解法進(jìn)行發(fā)酵大米乳的工藝研究及優(yōu)化。制得的大米乳外觀乳白色，有大米的清香，乳酸風(fēng)味，穩(wěn)定性良好，是一種極易為人體吸收的保健飲品。本試驗(yàn)工藝簡(jiǎn)單，原料豐富，為消化和解決次糧或陳化糧資源開(kāi)辟了一條新的途徑，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和廣闊的應(yīng)用前景。

1 試驗(yàn)材料與設(shè)備

1.1 試驗(yàn)材料

乳粉；大米；白砂糖；龍丹松花江牧場(chǎng)風(fēng)味發(fā)酵乳；糖化酶；ɑ-淀粉酶；檸檬酸；小蘇打。

1.2 試驗(yàn)儀器與設(shè)備

500 克搖擺式高速中藥粉碎機(jī)（DFY-500）；奔騰電磁爐（POVOS）；電子分析天平（ACCULAB）；電熱恒溫培養(yǎng)箱（DHP-9162型）；電熱恒溫水浴箱（DK-98-1型）；醫(yī)用型潔凈工作臺(tái)（DL-CJ-1N型）；冰箱（BCD-248WDCSLA型）；小型臺(tái)式高速離心機(jī)（80-Z）；微波爐；實(shí)驗(yàn)室用pH計(jì)。燒杯、三角瓶等玻璃器皿。移液管、量筒、溫度計(jì)等玻璃計(jì)量器具。鐵鍋、酒精燈、吸耳球、打火機(jī)、記號(hào)筆、玻璃棒、藥匙、保鮮膜和一次性塑料杯。

2 試驗(yàn)流程與方法

2.1 制作工藝流程

原有米乳和雙酶水解法米乳制作工藝流程見(jiàn)圖1和圖2.

2.1.1 原有米乳制作工藝要點(diǎn)

操作要點(diǎn)如下：（1）粉碎，將大米用粉碎機(jī)粉碎后過(guò)60 目篩子，得到細(xì)膩、顆粒均一的粉末。（2）糊化，將米粉和水按比例混合后放置在100 ℃水浴中，隔一段時(shí)間攪拌，糊化30 min。（3）液化，將糊化好的米糊冷卻至65 ℃，調(diào)pH值至6.5，加入α-淀粉酶（10 U/g），酶解30 min。（4）糖化，將液化好的原料冷卻至59 ℃，調(diào)pH值至4.5，加入糖化酶（100 U/g），糖解30 min。（5）滅菌，100 ℃，滅菌20 min。（6）接種發(fā)酵，無(wú)菌條件下向滅菌后的原料中添加蔗糖和乳粉，接入菌種,保鮮膜封口，42 ℃下發(fā)酵4 h后冷卻。（7）后熟，4 ℃，后熟時(shí)間為1.5～2 d。

圖1 原有米乳制作工藝流程

圖2 雙酶水解法米乳制作工藝流程

2.1.2 雙酶水解法米乳制作工藝要點(diǎn)

操作要點(diǎn)如下：（1）粉碎，將大米用粉碎機(jī)粉碎后過(guò)60 目篩子，得到細(xì)膩、顆粒均一的粉末。（2）糊化，將米粉和水按比例混合后放置在100 ℃水浴中，隔一段時(shí)間攪拌，糊化30 min。（3）雙酶水解，將糊化好的米糊冷卻至一定溫度，pH值調(diào)至一定數(shù)值，加入α-淀粉酶和糖化酶，酶解1 h。（4）滅菌，100 ℃，滅菌20 min。（5）接種發(fā)酵，無(wú)菌條件下向滅菌后的原料中添加蔗糖和乳粉，接入菌種,保鮮膜封口，42 ℃下發(fā)酵4 h后冷卻。（6）后熟，4 ℃，后熟時(shí)間為1.5～2 d。

2.2 試驗(yàn)方法

2.2.1 感官評(píng)定

感官評(píng)定如表1[7]和表2所示。

2.2.2 穩(wěn)定性測(cè)定

采用離心法。離心管中準(zhǔn)確加入發(fā)酵米乳5 mL，3 000 r/min離心15 min，棄去上部溶液，稱(chēng)量底部沉淀質(zhì)量，做2 組平行試驗(yàn)，利用下式計(jì)算穩(wěn)定性（S）。

3 試驗(yàn)內(nèi)容

3.1 工藝條件、原料配比對(duì)大米乳品質(zhì)的影響

3.1.1 大米的糊化

將大米用微波爐殺菌烤熟，再用粉碎機(jī)粉碎，經(jīng)60 目篩子篩選得到細(xì)膩、顆粒均一的米粉粉末，將米粉和蒸餾水按1∶8、1∶10、1∶12比例混合，置于100 ℃水浴鍋里糊化30 min，并且不定時(shí)攪拌。

表1 風(fēng)味感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

表2 穩(wěn)定性感官評(píng)價(jià)

表3 大米乳發(fā)酵原料配比優(yōu)化試驗(yàn)

3.1.2 大米的水解

將糊化好的米糊冷卻至65 ℃，用小蘇打調(diào)pH值至6.5，加入α-淀粉酶，酶解液化30 min。將液化好的原料冷卻至59 ℃，用檸檬酸調(diào)pH值至4.5，加入糖化酶，糖解糖化30 min。隨后放入100 ℃水浴鍋中滅菌20 min。

3.1.3 大米的發(fā)酵

將滅菌后的米汁在無(wú)菌條件下冷卻至室溫，加入一定比例的乳粉和蔗糖，采用三因素三水平正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)[8]（表3），混合均勻，接入菌種，保鮮膜封口，放入恒溫箱，42 ℃下發(fā)酵4 h，冷卻，隨后4 ℃下后熟1.5～2 d。

3.2 雙酶水解法條件對(duì)大米乳品質(zhì)的影響

將米粉和蒸餾水按1∶8混合制作米糊，采用兩因素三水平試驗(yàn)設(shè)計(jì)（表4）優(yōu)化酶解溫度和pH值，同時(shí)加入糖化酶和α-淀粉酶，水解1 h，得到的水解產(chǎn)物加糖和乳粉制作成大米乳，觀察其狀態(tài)，以便得到最優(yōu)的米乳發(fā)酵方法。

3.3 2 種制作工藝對(duì)大米乳穩(wěn)定性的影響

用3.1得到的最優(yōu)原料比例，按照傳統(tǒng)工藝制作大米乳作為對(duì)照組；用最優(yōu)原料比例和最優(yōu)雙酶水解法條件制作大米乳作為樣品組。向離心管中準(zhǔn)確加入2 種大米乳米乳各5 mL，3 000r/min離心15 min，棄去上部溶液，稱(chēng)量底部沉淀重量，利用2.2.2的公式計(jì)算穩(wěn)定性（S），并進(jìn)行比較。

表4 酶解條件優(yōu)化試驗(yàn)

表5 正交試驗(yàn)感官綜合評(píng)定結(jié)果

表6 原料配比正交實(shí)驗(yàn)極差分析表

4 結(jié)果與討論

4.1 原料配比優(yōu)化試驗(yàn)

取出成品大米乳，觀察其組織狀態(tài)，聞其香味，品嘗其口感，進(jìn)行評(píng)分并制作極差表，得到最佳原料配比及料水比、乳粉量和蔗糖量的重要程度，結(jié)果見(jiàn)表5和表6。最佳的原料配比是料水比1∶8、乳粉量3%、蔗糖量0.5%，原料配比中料水比最重要，對(duì)大米乳的品質(zhì)好壞起到關(guān)鍵作用。

由于使用糖化酶對(duì)淀粉進(jìn)行糖化，增加了大米乳本身的甜度，使口感更加豐富美味，蔗糖的添加量也因此減少，少量蔗糖即可滿足口感風(fēng)味的需求。隨著米漿濃度增大，液化時(shí)黏度隨之增加，影響了酶與底物的進(jìn)一步結(jié)合[9]，因此米粉量過(guò)多可能會(huì)造成酶解后甜度降低。這就是選擇該料水比和低蔗糖添加量的原因。

添加乳粉不僅增加了大米乳的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，而且豐富了大米乳的口感，也使大米乳的組織狀態(tài)更加穩(wěn)定，但是過(guò)多的乳酸發(fā)酵會(huì)影響大米的獨(dú)特風(fēng)味，這是乳粉量少的一個(gè)原因。

4.2 雙酶水解法條件對(duì)大米乳品質(zhì)的影響

對(duì)制得大米乳的色澤、香味和狀態(tài)進(jìn)行打分；然后將大米乳靜置1 天，看其是否分層，結(jié)果見(jiàn)表7，從而得到最優(yōu)的酶解溫度和pH值。

含水量、蔗糖量、乳粉量及不同的水解程度對(duì)大米乳的穩(wěn)定性均有影響。在相同物料配比下，雙酶水解溫度55 ℃、pH值5.5時(shí)大米乳的品質(zhì)最佳。水解溫度65 ℃、pH值4.5時(shí)大米乳出現(xiàn)嚴(yán)重分層，且氣味難聞，可能原因是液化不充分，使淀粉顆粒過(guò)大，出現(xiàn)沉淀。

酶解溫度65 ℃時(shí)所有大米乳的香味都不理想，可能原因是溫度過(guò)高破壞其中成分，影響大米乳的風(fēng)味；酶解溫度45 ℃時(shí)大米乳的色澤和狀態(tài)都不理想，可能是因?yàn)闇囟冗^(guò)低，糖化酶和α-淀粉酶都無(wú)法充分反應(yīng)，從而降低了品質(zhì)。

表7 大米乳感官綜合評(píng)定

表8 大米乳穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果

此外，酸性條件對(duì)淀粉的老化有一定延緩作用,可能是由于在氫離子作用下淀粉分子老化速度降低[10]，因此較低pH值有利于大米乳的組織狀態(tài)。但pH值4.5時(shí)液化酶不能很好地發(fā)揮作用，導(dǎo)致顆粒過(guò)大，出現(xiàn)分層等問(wèn)題，pH值5.5是最優(yōu)參數(shù)。

4.3 2 種工藝對(duì)大米乳穩(wěn)定性的影響

大米乳的穩(wěn)定性直接關(guān)系著發(fā)酵工藝的成敗。由表8可知，樣品組大米乳的穩(wěn)定性高于對(duì)照組，可能原因是雙酶水解法促進(jìn)了樣品的液化，使大米乳中顆粒更加均勻，反應(yīng)更加充分，顆粒能更好地懸浮在液體中，減少了分層；也可能是因?yàn)楦L(zhǎng)的液化時(shí)間使大米充分液化，提高了大米乳的穩(wěn)定性。液化充分是影響穩(wěn)定性的一個(gè)重要因素。

采用雙酶水解法，不但縮短了制作時(shí)間，而且提高了穩(wěn)定性，使糖化和液化得到了最優(yōu)組合。

5 結(jié)論

料水比1:8、乳粉量3%、蔗糖量0.5%時(shí)，發(fā)酵大米乳的口感、風(fēng)味、狀態(tài)是最佳的，并具有獨(dú)特的口味。酶解溫度55 ℃、pH值5.5時(shí)，雙酶水解法制作的大米乳組織狀態(tài)穩(wěn)定，風(fēng)味良好。

與傳統(tǒng)工藝制作的大米乳相比，雙酶水解法制作的大米乳穩(wěn)定性有所提高，且生產(chǎn)時(shí)間縮短，在大米乳生產(chǎn)中值得推廣。