酶解對(duì)鮮濕米粉入味特性的影響

陳莉莉，高曉惠，程謙偉，孟陸麗，陳通，甘靜怡

廣西科技大學(xué)生物與化學(xué)工程學(xué)院/廣西柳州螺螄粉工程技術(shù)研究中心（柳州 545006）

鮮濕米粉是我國傳統(tǒng)的淀粉凝膠食品，是以秈米為原材料，經(jīng)粉碎、發(fā)酵、糊化、陳化等工藝加工而成的一種米制品[1]。隨著食品科技的發(fā)展，米粉的風(fēng)味口感已經(jīng)滿足不了人們現(xiàn)在的需求，因此需要改進(jìn)米粉的加工工藝來提高米粉的品質(zhì)。衛(wèi)攀杰等[2]通過對(duì)鮮濕米粉質(zhì)構(gòu)特性進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，秈米的凝膠強(qiáng)度越大，制作出的鮮濕米粉咀嚼性和彈性越大。胡秀婷等[3]通過添加大豆分離蛋白制作米粉發(fā)現(xiàn)，大豆蛋白可抑制淀粉回生，賦予其多孔結(jié)構(gòu)，增加持水性，有利于米粉在保藏過程中提升品質(zhì)。張建初等[4]通過改進(jìn)米粉的生產(chǎn)工藝來改變米粉內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使其產(chǎn)生均勻密集的氣孔，增加吸鹽吸油性，提高米粉的入味特性。Kim等[5]通過加入谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶來制備米粉，研究發(fā)現(xiàn)米粉內(nèi)部蛋白質(zhì)間會(huì)發(fā)生交聯(lián)，形成致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而使米粉的蒸煮損失率和米粉湯的渾濁度下降，這表明可以通過改變米粉的內(nèi)部結(jié)構(gòu)來改善米粉的品質(zhì)。Martin等[6]將米粉中的部分蛋白質(zhì)去除后發(fā)現(xiàn)會(huì)影響米粉的黏度，導(dǎo)致淀粉凝膠的黏性增大，這說明蛋白質(zhì)能影響米粉的質(zhì)構(gòu)特性。宋娜等[7]用風(fēng)味蛋白酶、復(fù)合蛋白酶、堿性蛋白酶、木瓜蛋白酶來提取大米蛋白，經(jīng)過比較發(fā)現(xiàn)，堿性蛋白酶分解蛋白質(zhì)的能力最高，它可以通過水解蛋白質(zhì)中的大部分肽鍵來改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)[8]。

此研究以珍桂米為原料，在制粉過程中加入堿性蛋白酶，研究了酶解溫度、固液比、加酶量、酶解時(shí)間對(duì)鮮濕米粉的入味性、質(zhì)構(gòu)特性和白度的影響，以期能通過酶解來改變鮮濕米粉的品質(zhì)，為改良米粉的品質(zhì)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

珍桂米和馬鈴薯淀粉（市售）；堿性蛋白酶（作用pH 9～12，作用溫度40～50 ℃，酶活，浙江安詳生物技術(shù)有限公司）；復(fù)合磷酸鹽2號(hào)（河南前志食品有限公司）；石油醚、硝酸、鹽酸、乙酸、乙醚、乙醇、鉻酸鉀（四川西隴科學(xué)有限公司）；亞鐵氰化鉀（廣東光華科技股份有限公司）；硝酸銀（天津市贏達(dá)稀貴化學(xué)試劑廠）；基準(zhǔn)氯化鈉（廣東達(dá)濠精細(xì)化學(xué)品公司）；乙酸鋅（廣東汕頭市西隴化工廠）。

1.2 儀器與設(shè)備

DFY-1000 C磨粉機(jī)（溫嶺市科技機(jī)械有限公司）；DZF-6050真空干燥箱（上海云泰儀器儀表有限公司）；WSC-S測色色差計(jì)（上海儀電物理光學(xué)儀器有限公司）；CT3-100質(zhì)構(gòu)儀（BROOKFIELD公司）；HH-S 4數(shù)顯恒溫水浴鍋（江蘇金怡儀器科技有限公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 米粉制備方法

根據(jù)鄧靜娟[9]的方案做出改進(jìn)：大米→除雜→粉碎→過篩→米粉調(diào)濕攪拌→酶解→加入馬鈴薯淀粉和復(fù)合磷酸鹽磨漿→靜置過濾→糊化→揉滾成型→擠絲→蒸熟→冷卻水洗。

1.3.2 單因素試驗(yàn)

控制酶解時(shí)間2 h、固液比1∶1（g/mL）、加酶量（E/S）0.8%，考察酶解溫度對(duì)米粉品質(zhì)影響；控制酶解溫度45 ℃、酶解時(shí)間2 h、E/S0.8%，考察固液比對(duì)米粉影響；控制溫度45 ℃、酶解時(shí)間2 h、固液比1∶1（g/mL），考察加酶量對(duì)米粉影響；控制酶解溫度45 ℃、E/S0.8%、固液比1∶1（g/mL），考察酶解時(shí)間對(duì)米粉影響。

1.4 鮮濕米粉品質(zhì)的測定

1.4.1 質(zhì)構(gòu)特性測定

將揉滾成型的米團(tuán)放入模具中制成直徑為21 mm，高為12 mm的圓柱體米團(tuán)，取3個(gè)米團(tuán)放載物臺(tái)上，用質(zhì)構(gòu)分析儀測定，選取質(zhì)構(gòu)儀的探頭型號(hào)TA 43，測試速率和返回速率均為2 mm/s，觸發(fā)力為5 g，兩次壓縮時(shí)間的間隔為3 s，重復(fù)3次[10]。

1.4.2 入味特性測定

1.4.2.1 吸油率測定

參照禚林娜等[11]方法，稱取100 g米粉放入500 mL沸水中，添加6 g食用油，蒸煮2 min后撈起瀝干，采用酸水解法測定米粉的吸油率，每組試驗(yàn)3個(gè)平行樣。

1.4.2.2 吸鹽率的測定

米粉的吸鹽率測定參照GB 5009.44—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中氯化物的測定》。

1.4.3 白度測定

參照Weng等[12]方法，用WSC-S色差分析計(jì)來測定米粉的L*、a*、b*值，以白度計(jì)配置的標(biāo)準(zhǔn)白板為基準(zhǔn)來測樣，樣品的白值（WI）按照式（1）計(jì)算。

式中：L*為明度物體表面的明亮程度，其值越大越明亮；a*為紅綠值，+方向代表紅色增加，-方向代表綠色增加；b*為藍(lán)黃值，+方向代表黃色增加，-方向表示藍(lán)色增加。

1.5 數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析處理數(shù)據(jù)，采用Microsoft Excel 2016畫圖，分析酶解溫度、固液比、酶解時(shí)間、加酶量對(duì)鮮濕米粉的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 酶解對(duì)鮮濕米粉質(zhì)構(gòu)性質(zhì)的影響

2.1.1 酶解溫度比對(duì)米團(tuán)質(zhì)構(gòu)的影響

分別考察酶解溫度為35，40，45，50和55 ℃時(shí)對(duì)米團(tuán)質(zhì)構(gòu)的影響。由圖1可知，初時(shí)隨著酶解溫度的逐漸提高，米團(tuán)的硬度和咀嚼性整體下降，酶解溫度低時(shí)，酶的活性也低，不能充分發(fā)揮作用。當(dāng)酶解溫度升高時(shí)，酶的活性也升高，蛋白質(zhì)分子的立體結(jié)構(gòu)也會(huì)伸展開來，這樣酶與蛋白質(zhì)間會(huì)充分接觸，作用增強(qiáng)[13]，蛋白質(zhì)逐漸會(huì)被水解，大米蛋白與米粉間形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)也會(huì)被破壞[14]，米團(tuán)變得松軟，硬度降低。當(dāng)酶解溫度過高時(shí)，酶失活，水解蛋白質(zhì)的能力變?nèi)?，硬度和咀嚼性開始升高，這與賀萍等[15]研究大米蛋白質(zhì)含量對(duì)鮮濕米粉品質(zhì)的影響結(jié)論一致。

圖1 酶解溫度對(duì)米團(tuán)質(zhì)構(gòu)的影響

2.1.2 固液比對(duì)米團(tuán)質(zhì)構(gòu)的影響

分別考察固液比為1∶0.6，1∶0.8，1∶1，1∶1.2，1∶1.4（g/mL）時(shí)對(duì)米團(tuán)質(zhì)構(gòu)的影響，由圖2可知，隨著固液比的減小，米團(tuán)的硬度和咀嚼性不斷下降。原因可能是米漿中的蛋白質(zhì)被蛋白酶水解后，淀粉與蛋白質(zhì)形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞，結(jié)構(gòu)變疏松，硬度和咀嚼性下降[16]。在固液比1∶0.6～1∶1（g/mL）時(shí)，米團(tuán)的硬度和咀嚼性下降較快，而后逐漸緩慢下降。

圖2 固液比對(duì)米團(tuán)質(zhì)構(gòu)的影響

2.1.3 加酶量對(duì)米團(tuán)質(zhì)構(gòu)的影響

分別考察加酶量（E/S）為0.6%，0.8%，1.0%，1.2%和1.4%時(shí)對(duì)米團(tuán)質(zhì)構(gòu)的影響。由圖3發(fā)現(xiàn)，加酶量在增大的同時(shí)，米團(tuán)的硬度和咀嚼性呈現(xiàn)出先上升再下降的趨勢，在加酶量（E/S）為0.8%時(shí)，米團(tuán)的咀嚼性和硬度最好。當(dāng)堿性蛋白酶逐漸增大達(dá)到適量時(shí)，酶和蛋白質(zhì)充分接觸，米團(tuán)中的蛋白質(zhì)被水解，結(jié)構(gòu)不再緊密，致使米團(tuán)的硬度和咀嚼性降低[17]。

圖3 加酶量對(duì)米團(tuán)質(zhì)構(gòu)的影響

2.1.4 酶解時(shí)間對(duì)米團(tuán)質(zhì)構(gòu)的影響

分別考察酶解時(shí)間為1，2，3，4和5 h時(shí)對(duì)米團(tuán)質(zhì)構(gòu)的影響。由圖4可發(fā)現(xiàn)，酶解時(shí)間在延長的同時(shí)，米團(tuán)的硬度和咀嚼性先上升后緩慢下降?？赡苁且?yàn)樵诿附鈺r(shí)間較短內(nèi)，酶還沒充分發(fā)揮其作用，酶水解蛋白質(zhì)比較有限，而伴隨著酶解時(shí)間的延長，蛋白質(zhì)逐漸被堿性蛋白酶酶解，打破了米團(tuán)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)平衡，致密程度有所下降，米團(tuán)的硬度和咀嚼性逐漸降低。

圖4 酶解時(shí)間對(duì)米團(tuán)質(zhì)構(gòu)的影響

2.2 酶解對(duì)鮮濕米粉入味性質(zhì)的影響

2.2.1 酶解溫度對(duì)鮮濕米粉入味性的影響

從圖5可以看出，在酶解溫度不斷增大的同時(shí)，米粉的吸鹽率先緩慢上升后下降，吸油率的趨勢則相反。在酶解溫度為45 ℃時(shí)，入味性效果較好，這可能是因?yàn)樵?5 ℃左右，酶活性較高，酶解速率較快，大部分蛋白質(zhì)逐漸被水解，米粉內(nèi)部的結(jié)構(gòu)被破壞變得疏松[14]，鹽分子進(jìn)入米粉內(nèi)部，吸鹽率增加。在酶的作用下，大米蛋白的肽鏈被水解成氨基和羧基等親水性的基團(tuán)，導(dǎo)致米粉持油性降低，吸油率下降[13]。當(dāng)酶解溫度過高時(shí)，蛋白酶失活，此時(shí)吸油率會(huì)上升，吸鹽率下降。

圖5 酶解溫度對(duì)米粉入味性的影響

2.2.2 固液比對(duì)鮮濕米粉入味性的影響

由圖6可知，吸油率伴隨著固液比的減小先上升再下降，吸鹽率則先上升后平穩(wěn)下降。在固液比為1∶0.8（g/mL）時(shí)有最大吸鹽率和吸油率。當(dāng)固液比大時(shí)，體系的濃度過大，從而使酶與蛋白間傳質(zhì)受到抑制，使得水解緩慢[18]。而固液比過小時(shí)，不利于蛋白質(zhì)與酶的結(jié)合，導(dǎo)致水解速度變慢，當(dāng)固液比為1∶0.8（g/mL）時(shí)最佳，這時(shí)酶能充分和蛋白質(zhì)結(jié)合并水解，米粉結(jié)構(gòu)變得疏松，脂肪和鹽分子開始進(jìn)入米粉內(nèi)部，入味性上升。

圖6 固液比對(duì)米粉入味性的影響

2.2.3 加酶量對(duì)鮮濕米粉入味性的影響

由圖7可知，隨著米粉中堿性蛋白酶含量的增加，米粉的吸鹽率和吸油率先上升后緩慢下降，在加酶量0.8%處有最大吸鹽率和吸油率。當(dāng)加酶量較少時(shí)，酶解能力有限，隨著加酶量的漸漸增多，蛋白質(zhì)被水解，大米蛋白與米粉形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被破壞，結(jié)構(gòu)變得疏松，入味性增加。當(dāng)堿性蛋白酶含量過多時(shí)，大米蛋白的肽鏈被水解成氨基和羧基等親水性的基團(tuán)[13]，米粉的持油性降低，吸油率降低。綜上所述，堿性蛋白酶的最適宜添加量為0.8%，此時(shí)米粉入味性最好。

圖7 加酶量對(duì)米粉入味性的影響

2.2.4 酶解時(shí)間對(duì)鮮濕米粉入味性的影響

由圖8可知，隨著酶解時(shí)間的延長，米粉的吸鹽率先緩慢下降后上升，在酶解時(shí)間4 h時(shí)有最低吸鹽率。米粉的吸油率呈緩慢下降趨勢，可能是隨著酶解時(shí)間不斷增加，蛋白質(zhì)被水解成氨基及羧基等親水基團(tuán)，導(dǎo)致米粉的持油性降低，吸油率下降[19]。

圖8 酶解時(shí)間對(duì)米粉入味性的影響

2.3 酶解對(duì)米粉白度的影響

2.3.1 酶解溫度對(duì)鮮濕米粉白度的影響

由圖9可知，隨著酶解溫度的升高，WI值呈先上升后下降的趨勢，在酶解溫度為45 ℃時(shí)米粉的WI最大。可能因?yàn)?5 ℃時(shí)酶活性較大，充分發(fā)揮作用，部分蛋白質(zhì)被水解，礦物質(zhì)從米粉中流失，從而使米粉的灰分含量變少，WI值增大[20-21]。

圖9 酶解溫度對(duì)米粉白度的影響

2.3.2 加酶量對(duì)鮮濕米粉白度的影響

由圖10可知，加入蛋白酶后，初期米粉的白度稍有所降低，在加酶量（E/S）為0.6%～1%之間，米粉的WI值變化不明顯，當(dāng)加酶量（E/S）大于1%時(shí)，白度有明顯下降，說明加入過多的蛋白酶會(huì)影響米粉的WI值。

圖10 加酶量對(duì)米粉白度的影響

2.3.3 固液比對(duì)鮮濕米粉白度的影響

由圖11可知，隨著固液比的變化，米粉的WI整體呈下降趨勢，在固液比為1∶0.8（g/mL）時(shí)，米粉有最大的WI值。當(dāng)固液比不斷減小時(shí)，溶液體系中的濃度不斷減小，不利于酶和蛋白質(zhì)接觸，酶解效果不明顯，米粉中的礦物質(zhì)流失較少，灰分含量增多，WI值降低，這與陶華堂[20]的研究結(jié)果一致。

圖11 固液比對(duì)米粉白度的影響

2.3.4 酶解時(shí)間對(duì)鮮濕米粉白度的影響

由圖12可知，隨著酶解時(shí)間的延長，WI值整體有先上升后下降的趨勢，在3 h處有最大白度值，可能這時(shí)酶解時(shí)間適宜，米粉內(nèi)部的蛋白質(zhì)被堿性蛋白酶水解，結(jié)構(gòu)變得疏松，礦物質(zhì)開始從蛋白質(zhì)與淀粉形成的結(jié)合物中逐步向外釋放，導(dǎo)致體系中灰分含量變少，WI值升高。當(dāng)酶解時(shí)間大于3 h時(shí)，米粉的白度明顯下降，說明延長酶解時(shí)間會(huì)導(dǎo)致米粉WI值降低。

圖12 酶解時(shí)間對(duì)米粉白度的影響

3 結(jié)論

堿性蛋白酶的水解作用使蛋白質(zhì)和淀粉的結(jié)構(gòu)及相互作用發(fā)生改變，影響米粉的理化性質(zhì)，進(jìn)而使米粉的入味性、質(zhì)構(gòu)特性得到改善。研究了不同的酶解溫度、固液比、酶添加量、酶解時(shí)間對(duì)米粉的入味性、質(zhì)構(gòu)性、白度的影響，結(jié)果表明：加入適宜的堿性蛋白酶制成的米粉入味性、硬度和咀嚼性有所提高，白度有所下降，且酶解溫度和固液比對(duì)米粉質(zhì)構(gòu)影響較大。在酶解溫度45 ℃、加酶量（E/S）0.8%、固液比1∶0.8（g/mL）、酶解時(shí)間2 h時(shí)制備的米粉品質(zhì)較好。通過利用堿性蛋白酶來制備鮮濕米粉，在一定程度上增加其吸鹽吸油性，改善鮮濕米粉難以入味的缺點(diǎn)，對(duì)米粉的生產(chǎn)、銷售和品質(zhì)的改良具有一定意義。