糙米酵素糖化液制備工藝優(yōu)化研究

趙依洋 姜忠麗 代嵐 董平

摘要：糙米酵素經(jīng)α-淀粉酶液化處理再經(jīng)糖化酶糖化可得到糙米酵素糖化液。以葡萄糖當(dāng)量值（DE值）為指標(biāo)，通過單因素和正交試驗(yàn)對糙米酵素糖化液糖化制備工藝進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明：最佳工藝條件為糖化酶添加量160 U/g、糖化溫度65 ℃、糖化時(shí)間4 h。

關(guān)鍵詞：糙米酵素;糖化液;工藝優(yōu)化

中圖分類號：TS213? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2019）05-0035-03

糙米酵素是以發(fā)芽糙米粉為主要原料，按照一定比例添加水、蜂蜜、玉米胚芽油、菌種進(jìn)行發(fā)酵，經(jīng)烘干和粉碎得到的一種營養(yǎng)密度極高的具有特定生物活性的產(chǎn)品。糙米酵素可用作食品添加劑和改良劑，能夠改變原料和產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)及加工特性，或強(qiáng)化食品的某些功能特性。糙米酵素保留了糙米中的多種營養(yǎng)成分，尤其B族維生素和蛋白質(zhì)等含量都比普通糙米要高得多，其營養(yǎng)密度和各種生理機(jī)能都得到了較大提升。此外，糙米制作成糙米酵素后，去除了較粗的食用口感，改善了吸水性和膨脹性差的缺點(diǎn)，有利于人體對糙米中礦物質(zhì)元素的吸收利用。目前我國對糙米酵素的研究還處于初級階段，對其保健功效和安全性評價(jià)的研究還不深入，糙米酵素產(chǎn)品的開發(fā)及應(yīng)用多為糙米酵素食品自身，而關(guān)于糙米酵素周邊產(chǎn)品的研究較少。糙米酵素經(jīng)糖化制成糙米酵素糖化液后酶活性較高，并含有多種功能成分，適用于食品加工生產(chǎn)，可直接作甜味劑食用，或用作食品工業(yè)的配料和醫(yī)藥工業(yè)中發(fā)酵的糖。對糙米酵素糖化液進(jìn)行深入研究，可為食品添加劑市場提供新的原料。本課題旨在研究糙米酵素糖化液的制備工藝，以期為糙米及糙米酵素深加工指引方向。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

糙米：遼寧農(nóng)豐農(nóng)業(yè)發(fā)展集團(tuán)有限公司;干酵母：安琪酵母股份有限公司;金龍魚玉米胚芽油：益海嘉里食品營銷有限公司;蜂蜜;蒸餾水：沈陽師范大學(xué)創(chuàng)新中心實(shí)驗(yàn)室制備。

磷酸二氫鉀、氫氧化鈉、甲醇、次氯酸鈉、葡萄糖、α-淀粉酶、糖化酶、無水乙醇、氫氧化鈉、丙三醇、重蒸苯酚次氯酸鈉、硼酸、氯化鉀、氫氧化鉀、3，5-二硝基水楊酸。

1.2 儀器與設(shè)備

JD2000-2型電子天平;JXFM-110 型錘式旋風(fēng)磨;DK-S26型電熱恒溫水浴鍋;DHG-9146型電熱鼓風(fēng)干燥箱;BDC-205型小天鵝冰箱;AvaniJ-Ecetri-fuge離心機(jī);IKMS 3數(shù)顯型振蕩器。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 糙米酵素糖化液制備

1） 工藝流程：糙米→發(fā)芽糙米→烘干粉碎→混合調(diào)配→接種發(fā)酵→干燥→粉碎→糙米酵素→烘干磨粉→調(diào)漿→糊化→液化→滅酶→糖化→滅酶→離心→糙米酵素糖化液。

2） 操作要點(diǎn)：① 發(fā)芽糙米粉制備。將糙米洗凈，均勻放進(jìn)托盤中，加水后蓋上紗布，水稍微沒過紗布，置于42 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，待糙米長出2～3 mm的芽后取出，挑出未發(fā)芽的糙米。② 烘干粉碎。烘干磨粉過80目篩備用。③ 糙米酵素制備。按質(zhì)量比加入175%水、8%蜂蜜、5%玉米胚芽油、5%酵母，攪拌均勻，置于30 ℃恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵3 h，再于52～58 ℃低溫干燥至水分≤8%。④ 烘干磨粉。用粉碎機(jī)粉碎，過80目篩，于低溫干燥避光條件下保存。⑤ 調(diào)漿。以糙米酵素粉和水比例為1∶10（g∶mL）調(diào)成漿。⑥ 糊化。置于90 ℃水浴鍋中加熱至完全糊化，冷卻得到糙米酵素漿。⑦ 液化。液化工藝參數(shù)為α-淀粉酶的添加量16 U/g、液化溫度75 ℃、液化時(shí)間60 min。⑧ 滅酶。升溫至100 ℃，使α-淀粉酶和糖化酶失活。⑨ 糖化。通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)選擇最佳糖化工藝參數(shù)。⑩ 離心。糖化酶酶解后，以4 000 r/min離心20 min，取上清液，得到糙米酵素糖化液。

1.3.2 糙米酵素糖化液工藝條件優(yōu)化 將糙米酵素在最佳液化條件下液化，對糖化液于100 ℃進(jìn)行滅酶。以還原糖為指標(biāo)，選擇影響糙米酵素糖化過程的幾個(gè)因素：糖化酶添加量120，140，160，180，200 U/g，糖化時(shí)間1，2，3，4，5 h，糖化溫度50，55，60，65，70 ℃，進(jìn)行單因素試驗(yàn)。根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，以葡萄糖當(dāng)量值（DE值）為指標(biāo)，進(jìn)行L9（34）正交試驗(yàn)（見表1），試驗(yàn)結(jié)果取3次的平均值。

1.3.3 測定方法

1） 還原糖含量測定。采用3，5-二硝基水楊酸比色法。

2） 可溶性固形物含量測定。采用折光計(jì)法。

3） DE值計(jì)算。

2 結(jié)果與分析

2.1 糖化酶添加量的確定

糖化酶添加量對糖化DE值的影響如圖1所示。

由圖1可以看出：隨著糖化酶添加量的增加，DE值先逐漸升高;當(dāng)糖化酶添加量為160 U/g時(shí)，DE值達(dá)到最高;之后繼續(xù)增加糖化酶添加量，DE值無明顯變化。從工業(yè)生產(chǎn)角度考慮，糖化酶最佳添加量為160 U/g。

2.2 糖化溫度的確定

糖化溫度對糖化DE值的影響如圖2所示。

由圖2可以看出：隨著糖化溫度的升高，DE值先逐漸升高;當(dāng)溫度為65 ℃時(shí)，DE值達(dá)到最高;之后溫度繼續(xù)升高，DE值反而降低。這可能是因?yàn)闇囟冗^高使得糖化酶活性降低、甚至失活。因此，確定最佳糖化溫度為65 ℃。

2.3 糖化時(shí)間的確定

糖化時(shí)間對糖化DE值的影響如圖3所示。

由圖3可以看出：隨著糖化時(shí)間的延長，DE值先逐漸升高;當(dāng)糖化時(shí)間為3 h時(shí)，DE值達(dá)到最高;之后時(shí)間繼續(xù)延長，DE值有所降低、但不明顯。因此，確定最佳糖化時(shí)間為3 h。

2.4 糖化工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果

糖化工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果見表2。

由表2可知：以DE值為指標(biāo)時(shí)，各因素影響糖化的主要次序?yàn)锳>C>B，即酶添加量>糖化時(shí)間>糖化溫度。最優(yōu)組合為A2B2C3，即糖化酶添加量160

U/g、糖化溫度65 ℃、糖化時(shí)間4 h。以此條件進(jìn)行3組平行試驗(yàn)， 測得3組DE值的平均值為35.58%，高于其他試驗(yàn)組，說明通過正交試驗(yàn)得出的最優(yōu)組合正確。

3 結(jié)論

通過單因素和正交試驗(yàn)優(yōu)化糙米酵素糖化液制備工藝，得到最佳糖化工藝參數(shù)為糖化酶添加量160 U/g、糖化溫度65 ℃、糖化時(shí)間4 h，該條件下DE值為35.58%。

參考文獻(xiàn)

[1] 袁周率，蘇小軍，廖晰晰，等.糙米酵素的營養(yǎng)價(jià)值及發(fā)酵前后營養(yǎng)成分的變化[J].糧食與飼料工業(yè)，2015（4）：35-38，44.

[2] 王立，段維，錢海峰，等.糙米食品研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2016（2）：236-243.

[3] 李蘇紅，王榮，董墨思，等.雙酶法制備糙米乳工藝[J].沈陽師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2014（2）：201-205.

[4] 趙松，王頡，劉亞瓊.碎米淀粉糖化工藝研究[J].食品工業(yè)，2013（3）：49-52.

[5] 付俏，脫穎，姜忠麗，等.糙米酵素乳飲料的研制[J].糧食與飼料工業(yè)，2017（10）：41-44.

[6] 李賽男，張秀玲，柳曉晨，等.黑米飲料加工中酶解關(guān)鍵工藝研究[J].食品科技，2015（6）：67-70.

[7] 張旭普.糙米酵素發(fā)酵工藝的初步研究[D].保定：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2018.

[8] 晁魯平.糙米酵素發(fā)酵工藝研究及富含GABA發(fā)芽糙米食品的開發(fā)[D].杭州：浙江大學(xué)，2018.

[9] 韓璐.發(fā)芽糙米加工過程中活性物質(zhì)變化及抗氧化活性的研究[D].錦州：渤海大學(xué)，2018.

[10] 馬丹，楊源源，張煥琴，等.酶解法制備薏米汁的工藝優(yōu)化[J].中國釀造，2019（4）：165-169.

[11] 大連輕工業(yè)學(xué)院，華南理工大學(xué).食品分析[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2002.

Research on Optimization of Preparation Technology of

Brown Rice Leaven Saccharification Liquid

ZHAO Yiyang， JIANG Zhongli*， DAI Lan， DONG Ping

（College of Grain Science and Technology， Shenyang Normal University， Shenyang 110034， China）

Abstract： Brown rice leaven was liquefied by α-amylase， and then saccharified by glucoamylase to obtain brown rice leaven saccharification solution. In this experiment， the sugar equivalent （DE value） was used as the index to optimize the saccharification process of brown rice leaven saccharification liquid by single factor and orthogonal experiments. The results showed that： The optimum process condition was the amount of saccharifying enzyme added 160 U/g， saccharification temperature 65 ℃， and saccharification time 4 h.

Key words： brown rice leaven; saccharification liquid; process optimization