張 群,劉 偉,劉詠紅,李志堅,譚 歡,吳躍輝
(湖南省農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,湖南 長沙 410125)
我國是谷物生產(chǎn)與消費的大國,稻谷經(jīng)礱谷脫去穎殼后即是糙米,糙米再經(jīng)過進(jìn)一步碾制去掉果皮、種皮、糊粉層和胚才成為精白米。精白米雖然口感好,易消化,但營養(yǎng)價值卻不如糙米。大米的加工精度越高,營養(yǎng)損失越大,而僅僅剝落谷殼的糙米,各種營養(yǎng)素含量則較好,可以滿足人們健康的基本需要[1-2]。唐代著名中藥學(xué)家孟洗在《食療本草》中說,糙米有“止痢、補中益氣、堅筋骨、和血脈”之功效。明代藥物學(xué)家李時珍在《本草綱目》中稱糙米具有“和五臟、好顏色”的妙用,意思是說常食糙米,不僅可以安和五臟,去病延年,而且還能潤澤容顏,使青春常駐。在美國,糙米有“褐色米”之美稱,食用糙米在發(fā)達(dá)國家已形成一股不小的浪潮。美國食品與藥物管理部門(FDA)對糙米的胚芽與米糠進(jìn)行了化驗與分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)10 g 糙米胚芽中含有的營養(yǎng)成分包括:蛋白質(zhì)3 g,脂肪(植物性)1.2 g,維生素B1、B2、B3 等2.5 g,維生素E 0.8 g,維生素C 50 mg,維生素A 50 mg,菸堿酸250 mg,葉酸250 mg,鋅20 mg,鎂15 mg,鐵20 mg,磷15 mg。糙米加工存在一定的局限性。一是糙米中的脂質(zhì)容易發(fā)生水解酸敗和氧化酸敗。糙米酸敗限制了糙米的生產(chǎn)、銷售和食用,而且限制了相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)和應(yīng)用,因此糙米必須進(jìn)行穩(wěn)定化處理。一般有3 種方法,(1)熱處理,鈍化脂肪酶;(2)溶劑處理,除去脂質(zhì);(3)乙醇處理,鈍化脂酶以及產(chǎn)生脂酶的細(xì)菌和霉菌。本研究中采用簡單易行的熱處理方法——高溫烘烤法。二是糙米的外圍被纖維組織包裹起來,人體難以消化吸收,口感差,糙米飯可接受性較差。充分利用糙米開發(fā)新型功能保健食品已成為糧食深度加工的趨向。目前國內(nèi)對糙米的研究重點和趨勢為最大限度保留糙米的營養(yǎng)素,改善食用品質(zhì)和提高糙米的營養(yǎng)價值。本研究利用分步酶解法對糙米糊進(jìn)行處理,有效降解糙米皮層的纖維素,降解淀粉,降低糙米糊稠度,降解蛋白質(zhì),防止產(chǎn)品氧化褐變。最大限度地改善糙米汁飲料的口感,將大分子物質(zhì)盡可能變?yōu)樾》肿游镔|(zhì),提高人體的消化吸收率。
糙米:市購發(fā)芽紅糙米(隆平米社);α-淀粉酶、纖維素酶、葡萄糖化酶、蛋白酶(棗莊市杰諾生物酶有限公司);蔗糖脂肪酸酯、羧甲級纖維素鈉(CMCNa)、黃原膠、單甘脂,均為食品級添加劑。
電熱恒溫干燥箱;高速粉碎機(jī);高壓均質(zhì)機(jī);脫氣機(jī);灌裝機(jī);高溫瞬時滅菌機(jī);氨基酸分析儀;折光儀;恒溫培養(yǎng)箱;pH 計;高速離心機(jī);電子天平。
1.3.1 指標(biāo)的檢測方法 氨基酸含量采用GB/T 5009.124-2003 食品中氨基酸的測定方法;菌落總數(shù)采用GB 4789.2-2010 食品衛(wèi)生微生物學(xué)檢驗菌落總數(shù)測定方法;大腸菌群數(shù)采用GB 4789.3-2010食品衛(wèi)生微生物學(xué)檢驗大腸菌群測定方法;志賀氏菌數(shù)采用GB/T 4789.5-2003 食品衛(wèi)生微生物學(xué)檢驗志賀氏菌檢驗方法;金黃色葡萄球菌數(shù)采用GB 4789.10-2010 食品衛(wèi)生微生物學(xué)檢驗金黃色葡萄球菌檢驗方法;總糖含量采用GB/T 5009.8-2008食品中蔗糖的測定方法;還原糖含量采用GB/T 5009.7-2008 食品中還原糖的測定方法;可溶性固形物含量采用折光法,GB/T 12143-2008 飲料通用分析方法。pH 值采用pH 測定儀測定。
穩(wěn)定性試驗:飲料制成后,取干燥的刻度離心管并稱取質(zhì)量m1,再量取10 mL 飲料加入離心管,稱取質(zhì)量m2,然后在4 000 r/min 下離心20 min,輕輕倒出所有溶液,擦干管外壁及管內(nèi)壁沉淀以上部位的液體,準(zhǔn)確稱量質(zhì)量m3,按下列公式計算沉淀率,作為穩(wěn)定性的評判指標(biāo)。重復(fù)3 次,取平均值。沉淀率(%)= 100%×(m3-m1)/(m2-m1)式中:m1為離心管質(zhì)量g;m2為離心管和飲料總質(zhì)量g;m3為離心管和沉淀總質(zhì)量g。
1.3.2 生產(chǎn)工藝流程 糙米原汁的生產(chǎn):糙米→洗凈→晾干→烘烤→粉碎→調(diào)漿→糊化→第一步酶解→第二步酶解→第三步酶解→滅酶→冷卻→離心→取上清液,即為糙米原汁。糙米汁飲料:糙米原汁調(diào)配、采用二次均質(zhì)、脫氣、殺菌、灌裝得清爽的糙米汁飲料[3-4]。
1.3.3 工藝過程分析 糙米:選取發(fā)芽紅糙米。烘烤:180℃烘烤10 min。糊化:糙米粉:水比例為1∶10。酶解:分三步酶解,第一步淀粉酶液化,第二步纖維素酶降解,第三步糖化酶和蛋白酶酶解。滅酶:酶解液加熱至100℃,煮沸10~15 min。離心:4 000 r/min下離心20 min 得上清液即為糙米原汁。
產(chǎn)品配方調(diào)配:將糙米原汁和復(fù)合懸浮劑、糖、酸按一定比例配比。脫氣、殺菌、灌裝得到最終產(chǎn)品。
發(fā)芽紅糙米先經(jīng)過烘烤,使其達(dá)到一定的糊化而利于后序的淀粉酶解作用,去掉米糠味[5]。選擇烘烤溫度為160、180、200℃,烘烤時間為5、10、15、20 min,以烘烤后米粒整體成焦黃色、具有烘烤香味但無焦味為最佳烘烤效果作為評價標(biāo)準(zhǔn)。試驗發(fā)現(xiàn),采用180℃烘烤10 min 時的效果最佳,其顏色和味道較好,可賦予產(chǎn)品誘人的色澤和濃郁的焦香味。具體見表1。
表1 糙米烘烤時間和溫度的確定
糊化時加水量直接影響液化過程和成品品質(zhì)。加水量過少,糊化液粘度過大,液化時酶與底物不能很好接觸,需常攪拌,以糊化液局部變質(zhì)。對于成品,加水量越少,糖度越高,粘度越大。相反,加水量越大,由于復(fù)合反應(yīng)主要生成異麥芽糖,使產(chǎn)品糖度低,粘度也小。通過單因素實驗研究了糊化加水量對成品品質(zhì)的影響,從表2 可以看出糙米粉:水比例為1∶10 時最佳。
2.3.1 第一步酶解,α- 淀粉酶的用量和時間的確定 糙米中淀粉占75%左右。必須經(jīng)過充分的酶解,使糊化液中的直鏈淀粉分子分解成許多短鏈糊精。α-淀粉酶又稱液化酶,可隨機(jī)地作用于淀粉中的α-1,4-糖苷鍵,生成葡萄糖、麥芽糖、麥芽三糖、糊精等還原糖,同時使淀粉的粘度降低。一般隨著酶量的增加,達(dá)到相同液化程度所需時間逐漸減少,但需同時考慮酶的費用和液化時間,以求最佳效果。采用單因素試驗分別用不同酶量對糙米液化時間進(jìn)行研究,用碘液檢測液化終點。結(jié)果表明,加酶量分別為0.3%、0.4%、0.5%、0.6%時,要達(dá)到碘液不變色需要的時間依次為90、80、50、30 min,為了提高生產(chǎn)效率,最終確定加酶量為0.6%。
表2 糙米粉糊化加水比例
2.3.2 第二步酶解,纖維素酶的用量和時間的確定糙米纖維素含量豐富,必須通過纖維素酶酶解,將不溶性纖維素轉(zhuǎn)化成可溶性纖維素,分解成多糖類的物質(zhì)。在50~60℃下作用30 min,測定可溶性固形物,以其含量不再變化為準(zhǔn)。結(jié)果表明加酶量分別為0.1‰、0.2‰、0.3‰,相應(yīng)的酶解時間為80、50、30 min 時,可溶性固形物不再變化。確定加酶量0.3‰,時間30 min。
2.3.3 第三步酶解,糖化酶和蛋白酶用量和時間的確定 糖化酶和蛋白酶同時作用:由于糙米中蛋白質(zhì)含量豐富,在后續(xù)加工過程中易引起氧化褐變,本試驗利用中性蛋白酶來酶解蛋白。蛋白質(zhì)酶解以雙縮尿試劑來定性,蛋白質(zhì)與雙縮尿試劑反應(yīng)呈現(xiàn)出紫色,紫色消失表明酶解完成。糖化酶添加量以可溶性固形物含量不再變化為準(zhǔn)。綜合2 種酶的酶解時間,確定蛋白酶添加量為0.3‰,糖化酶添加量為2‰,在50~60℃下酶解3.5 h。
米粉經(jīng)過糊化,將酶解前后各100 g 米粉定容到2 000 mL,取上清液測定游離和水解氨基酸、還原糖氨基酸含量具體見表3。未經(jīng)酶解的糊化米粉液中未檢出還原糖,酶解后還原糖含量為44.24 mg/mL。
從上述數(shù)據(jù)可看出,酶解米粉中無論是游離氨基酸還是水解氨基酸含量都大大增加,還原糖的含量大大增加。結(jié)果顯示部分蛋白質(zhì)分解為氨基酸,淀粉轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷?,使游離氨基酸、水解氨基酸和還原糖含量增加,從而大大提高人體的消化吸收率。
表3 糊化液與酶解液氨基酸含量比較 (g/kg)
糙米汁飲料是水包油型乳狀液。要獲得穩(wěn)定的乳狀液,必須加乳化劑,本試驗選擇蔗糖脂肪酸脂和單甘脂作為乳化劑和分散劑。穩(wěn)定劑賦予飲料較好的流變和粘滑性,改善飲料食品的結(jié)構(gòu)和外觀。單一的穩(wěn)定劑都無法使產(chǎn)品達(dá)到長期均勻、穩(wěn)定懸浮,只有將穩(wěn)定劑復(fù)合使用才能達(dá)到較好的效果。經(jīng)前期試驗選擇黃原膠和羧甲基纖維素鈉作為穩(wěn)定劑。以蔗糖脂肪酸酯、單甘脂、黃原膠和羧甲基纖維素鈉的添加量為研究對象設(shè)計4 因素3 水平的正交試驗。對穩(wěn)定效果的評價采用離心沉淀率作為評價標(biāo)準(zhǔn),即在4 000 r/min 離心20 min 后,計算沉淀量占總量的百分比。試驗方案的設(shè)計和結(jié)果的分析如表4 和表5 所示。
表4 懸浮體系的因素水平設(shè)置
由試驗結(jié)果分析可知,要獲得好的懸浮穩(wěn)定體系,4 個因素對離心沉淀率的影響大小依次為蔗糖脂肪酸酯>單甘脂>羧甲基纖維素鈉>黃原膠。為使產(chǎn)品離心沉淀率最小,最佳試驗參數(shù)為A2B3C2D3:蔗糖脂肪酸酯添加量為0.1‰,單甘酯0.12‰,黃原膠0.2‰,羧甲基纖維素鈉0.3‰。
表5 懸浮體系的正交試驗結(jié)果
糙米汁飲料的感官口感評分標(biāo)準(zhǔn)見表6。
表6 感官口感評分表
以糙米原汁、白砂糖和檸檬酸的添加量為對象設(shè)置3 水平3 因素正交試驗(表7),根據(jù)表7 的標(biāo)準(zhǔn)研究產(chǎn)品配方對產(chǎn)品風(fēng)味的影響。由產(chǎn)品配方的正交試驗結(jié)果可知(表8),產(chǎn)品配方3 個因素的影響大小依次為糙米原汁>蔗糖>檸檬酸。最佳配方為:糙米原汁添加量為40%,蔗糖6%,檸檬酸1.5‰。調(diào)配:糙米原汁配以復(fù)合乳化劑和復(fù)合穩(wěn)定劑、糖、酸、增香劑乙基麥芽酚攪拌均勻。
表7 產(chǎn)品配方的因素水平設(shè)置
表8 產(chǎn)品配方的正交試驗結(jié)果
第一次為25 M~28 MPa,第二次為38 M~40 MPa。將均質(zhì)后的混合糙米果汁飲料真空脫氣,脫氣壓力控制在10 M~15 MPa,脫氣時間10~15 min。脫除飲料中的空氣、氧氣和異味,以避免在后續(xù)的高溫階段可能發(fā)生的氧化反應(yīng)。
在115~128℃的高溫瞬時(20~40 s)殺菌,得到糙米汁飲料。殺菌后立即灌裝封口,時間過長會影響糙米汁飲料的品質(zhì)。灌裝封口時溫度控制在70~75℃,通過熱裝罐排除容器內(nèi)的空氣,防止和減少氧化。米乳由于容易酸化變質(zhì),冷卻水中加入少量漂白粉等消毒劑(控制有效余氯含量在20~35 μg/mL 左右),防止冷卻時造成污染。經(jīng)5~7 d 保溫儲存,經(jīng)檢查無染菌、分層、脹蓋現(xiàn)象,即得糙米汁飲料成品。
2.9.1 產(chǎn)品感官評價 試驗所研制出的糙米汁飲料口感細(xì)膩爽滑,甘甜可口,具備濃厚的米香氣。同時乳液整體呈現(xiàn)清亮乳白色,產(chǎn)品放置半個月并無分層和結(jié)塊現(xiàn)象,流動性好。
2.9.2 產(chǎn)品理化和微生物檢驗結(jié)果 可溶性固形物為7.5 Brix,pH 值為4.5,細(xì)菌總數(shù)<100 cfu/mL,大腸菌群<3 MPN/100mL,致病菌未檢出。
發(fā)芽紅糙米經(jīng)烘烤、粉碎、糊化后,分布酶解。第一步酶解α-淀粉酶用量0.6%,反應(yīng)時間30 min;第二步酶解纖維素酶用量0.3‰,反應(yīng)時間30
采用低壓高壓相結(jié)合的二次均質(zhì)法,均質(zhì)壓力min;第三步酶解糖化酶用量2‰,蛋白酶用量0.3‰,反應(yīng)時間3.5 h,獲得糙米原汁。
糙米汁飲料產(chǎn)品含有糙米汁40%,蔗糖6%,檸檬酸1.5‰,蔗糖脂肪酸酯添加量為0.1‰,單甘酯0.12‰,黃原膠0.2‰,羧甲基纖維素鈉0.3‰。
糙米汁飲料產(chǎn)品中含有糙米汁40%,蔗糖6%,檸檬酸1.5‰,蔗糖脂肪酸酯添加量為0.1‰,單甘酯0.12‰,黃原膠0.2‰,羧甲基纖維素鈉0.3‰。
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