高愿軍石瑞華詹現(xiàn)璞唐艷紅路 源

（1.鄭州輕工業(yè)學(xué)院食品與生物工程學(xué)院，河南 鄭州 450002；2.漯河食品職業(yè)學(xué)院，河南 漯河 462000；3.河南科技學(xué)院新科學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453000）

豇豆飲料液化工藝條件的優(yōu)化

高愿軍1石瑞華1詹現(xiàn)璞2唐艷紅2路 源3

（1.鄭州輕工業(yè)學(xué)院食品與生物工程學(xué)院，河南 鄭州 450002；2.漯河食品職業(yè)學(xué)院，河南 漯河 462000；3.河南科技學(xué)院新科學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453000）

通過單因素和均勻試驗(yàn)，對豇豆飲料加工中α－淀粉酶酶解部分的最佳工藝條件進(jìn)行研究。結(jié)果表明，最佳液化條件：α－淀粉酶添加量0.08%，pH 6.0，酶解溫度64℃，酶解時間44min。采用以上工藝條件處理可為下一步的糖化過程提供有利條件。

豇豆；飲料；α－淀粉酶；液化

豇豆，又名黑眼豆、飯豆、蔓豆等，是中國六大食用豆類作物之一。豇豆含蛋白質(zhì)20%～25%、脂肪1%～2%、碳水化合物55%～60%和多種氨基酸［1］，豇豆籽粒蛋白質(zhì)的氨基酸組成比較齊全，富含人和動物不可缺少的8種必需氨基酸，特別是賴氨酸（2%左右）、色氨酸（0.2%左右）和谷氨酸（5%左右）含量高［2］。它還含有豐富的B族維生素，膳食纖維，以及胡蘿卜素，鈣、磷、鐵等諸多有益成分。尤其是蛋白質(zhì)、維生素B含量最為豐富，而且有毒物質(zhì)、抗代謝物（胰蛋白酶抑制劑、血球凝集素和腸胃脹氣因素）含量少［2］。此外，豇豆在食療保健中有著重要的功能，明代李時珍稱：“此豆可菜、可果、可谷，乃豆中上品”［3］。祖國醫(yī)學(xué)認(rèn)為其味甘咸平，有化濕補(bǔ)脾作用，對動脈硬化、高血壓、糖尿病、水腫、消化不良、暑熱及便秘等病癥有較好的輔助治療效果。

目前，國內(nèi)外對豇豆蛋白的研究相對較多，而對豇豆深加工研究較少，有關(guān)豇豆酶解的研究還未見報道。本研究以豇豆為原料，研制出一種新型的豇豆飲料，并研究了豇豆飲料加工中酶解的工藝條件。利用液化酶酶解豇豆?jié){液，可以提高豇豆飲料的穩(wěn)定性，同時也提高了原料利用率。本研究旨在為豇豆飲料加工提供理論依據(jù)和技術(shù)參數(shù)，提高豇豆的綜合利用價值。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豇豆：花豇豆，市售；

α－淀粉酶（液化酶）：3 000U/g，北京恒奧拓達(dá)生物制品有限公司；

其他試劑與藥品：均為分析純。

1.2 主要儀器與設(shè)備

料理機(jī)：JYL－A070型，九陽股份有限公司；

膠體磨：JM－L80型，溫州市長宏輕工機(jī)械有限公司；

電熱恒溫水浴鍋：DZKW－4型，北京市光明醫(yī)療器械廠；

阿貝折光儀：2W型，上海光學(xué)儀器五廠；

紫外可見分光光度計(jì)：1810系列，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；

黏度計(jì)：DV－Ⅱ＋Pro型，美國Brookfield公司；

實(shí)驗(yàn)室酸度計(jì)：PHS－2C型，上海鴻蓋儀器有限公司；

增力電動攪拌器：JJ－1型，江蘇省金壇市醫(yī)療儀器廠；

精密電子天平：AL204/01型，梅特勒－托利多儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

原料預(yù)處理→浸泡→預(yù)煮糊化→打漿→膠磨→α－淀粉酶酶解→葡萄糖淀粉酶酶解→滅酶→調(diào)pH→過濾→豇豆飲料酶解液

1.3.2 操作要點(diǎn)

（1）原料預(yù)處理：將花豇豆進(jìn)行篩分，去除雜質(zhì)、霉變、蟲蛀的豇豆籽粒，用流動水清洗干凈。

（2）浸泡［4］：將豇豆在20℃下以1∶4（m∶V）的料液比浸泡8h，使干豇豆籽粒吸水膨脹，組織充分軟化，便于預(yù)煮、打漿。

（3）預(yù)煮糊化：將豇豆籽粒加水煮沸12min，使豇豆籽粒充分糊化，便于打漿細(xì)化，也為酶解提供有利條件。

（4）打漿、膠磨：將經(jīng)預(yù)煮糊化的豇豆以1∶10（m∶V）的料水比打漿3min，然后在膠體磨中細(xì)磨8min。

（5）α－淀粉酶酶解［5］：向膠磨后的豇豆原漿中加入一定量的α－淀粉酶，在pH及溫度適宜的條件下酶解一定時間。

1.3.3 液化酶酶解單因素試驗(yàn) 分別以料液比、加酶量、酶解時間、酶解溫度和pH為可變因素，研究各因素對酶解反應(yīng)的影響規(guī)律。

1.3.4 液化酶最佳酶解條件的確定 根據(jù)均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)表U6（64）進(jìn)行試驗(yàn)，重點(diǎn)研究加酶量，酶解溫度，酶解時間和pH對反應(yīng)的影響，并以此確定最佳的淀粉酶酶解條件。

1.4 測定指標(biāo)及方法

1.4.1 可溶性固形物含量 折光法。

1.4.2 原料利用率 按式（1）計(jì)算：

1.4.3 DE值 按式（2）計(jì)算［6］：

1.4.4 還原糖含量的測定 3，5－二硝基水楊酸比色法。

1.4.5 總固形物含量的測定 105℃恒重法。

1.4.6 黏度的測定 黏度計(jì)法。

2 結(jié)果與分析

2.1 料液比對豇豆原漿可溶性固形物含量及原料利用率的影響

料液比對成品飲料的品質(zhì)有重要影響。選取不同料液比1∶6，1∶8，1∶10，1∶12，1∶14（m∶V），觀測料液比對豇豆原漿可溶性固形物含量及原料利用率的影響，結(jié)果見圖1。

由圖1可知，隨料液比的增加，原料利用率逐漸提高，在料液比1∶10（m∶V）以后幾乎不再提高；豇豆原漿中可溶性固形物含量隨料液比的增加逐漸降低。當(dāng)料液比為1∶6（m∶V）時，豇豆原漿較為濃稠，口感不佳，且原料利用率較低；當(dāng)料液比為1∶14（m∶V）時可溶性固形物含量較低，且原漿中豇豆香氣較淡。當(dāng)料液比為1∶10（m∶V）時豇豆原漿香氣濃郁，口感較佳，且原料利用率較高。因此，在本試驗(yàn)中選擇料液比為1∶10（m∶V）。

圖1 料液比對豇豆原漿可溶性固形物含量及原料利用率的影響Figure 1 Effect of solid－liquid ratio on soluble solids content and utilization of raw materials

2.2 α－淀粉酶添加量對酶解反應(yīng)的影響

固定料液比1∶10（m∶V），酶解溫度為60℃，pH 6.5，反應(yīng)時間為1h，以豇豆?jié){液DE值和水解率為指標(biāo)，α－淀粉酶添加量對酶解反應(yīng)的影響見圖2。

圖2 α－淀粉酶添加量對豇豆?jié){液DE值及水解率的影響Figure 2 Effect ofα－amylase dosage on DE values and hydrolysis rates of the cowpea serous

由圖2可知，隨著α－淀粉酶添加量的增加，酶解液DE值不斷增大，但當(dāng)加酶量增至0.1%時上升趨勢變得平緩，這可能是因?yàn)楫?dāng)加酶量達(dá)到一定量以后，隨著酶量的增加，單位酶作用底物減少，所以DE值增量也減少。且加酶量為0.1%時DE值在20～25，有利于下一步糖化時糖化酶與底物形成絡(luò)合物［7］。因此選擇加酶量0.1%進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

2.3 酶解溫度對α－淀粉酶酶解反應(yīng)的影響

向pH 6.5的豇豆原漿中加入0.1%的α－淀粉酶，固定酶解時間為1h，分別研究不同酶解溫度50，55，60，65，70℃對α－淀粉酶酶解規(guī)律的影響，結(jié)果見圖3。

圖3 液化過程酶解溫度對豇豆?jié){液DE值及水解率的影響Figure 3 Effect of enzymolysis temperatures on DE values and hydrolysis rates of the cowpea serous in the liquefaction process

由圖3可知，隨溫度的升高，豇豆酶解液DE值及水解率先增大后減小。當(dāng)酶解溫度增至60℃時，酶解液的DE值最大，水解率最大。65℃以后DE值明顯下降，酶活性可能有所減弱，所以最佳酶解溫度在60℃左右。

2.4 酶解時間對α－淀粉酶酶解反應(yīng)的影響

固定α－淀粉酶添加量為0.1%，溫度為60 ℃，pH 6.5，考察不同酶解時間對酶解后豇豆?jié){液DE值和水解率的影響，結(jié)果見圖4。

圖4 液化過程酶解時間對豇豆?jié){液DE值及水解率的影響Figure 4 Effect of enzymolysis time on DE values and hydrolysis rates of the cowpea serous in the liquefaction process

由圖4可知，豇豆?jié){液DE值及水解率隨酶解時間的增加不斷加大，開始上升趨勢較明顯，酶解40min以后增加緩慢；故選取40min為下面單因素試驗(yàn)的酶解時間。

2.5 pH對α－淀粉酶酶解反應(yīng)的影響

固定料液比為1∶10（m∶V），酶添加量為0.1%，酶解溫度為60℃，反應(yīng)時間為40min，分別研究pH為5.5，6.0，6.5，7.0，7.5時對酶解反應(yīng)的影響，結(jié)果見圖5。

由圖5可知，隨pH的增加，豇豆酶解液的DE值先增加后降低，pH為6.5的酶解效果較佳。

圖5 液化過程pH對豇豆?jié){液DE值及水解率的影響Figure 5 Effect of pH on DE values and hydrolysis rates of the cowpea serous in the liquefaction process

2.6 均勻試驗(yàn)法優(yōu)化液化酶酶解工藝

2.6.1 均勻試驗(yàn)表的選擇及結(jié)果分析 根據(jù)均勻設(shè)計(jì)原理，綜合單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取加酶量，酶解溫度，酶解時間及pH為試驗(yàn)因素，采用U6（64）安排均勻試驗(yàn)?？紤]水平重復(fù)對于結(jié)果可靠性有較大提高，再根據(jù)U6（64）的使用表選擇1，2，3，4列。采納方法 U6（64）表的｛1，2｝水平簡化為實(shí)際的1水平，同理U6（64）表的｛3，4｝水平簡化為實(shí)際的2水平，U6（64）表的｛5，6｝水平簡化為實(shí)際的3水平。因素水平表見表1。以豇豆液化酶解液的DE值為考察指標(biāo)，結(jié)果見表2。

將試驗(yàn)結(jié)果經(jīng)DPS軟件數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)二次多項(xiàng)式逐步回歸分析，并對該模型進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，結(jié)果見表3。

表1 液化工藝優(yōu)化試驗(yàn)因素水平表Table 1 The level of the table of experimental factors of the liquefaction process to optimize

表2 均勻設(shè)計(jì)法優(yōu)化α－淀粉酶酶解工藝結(jié)果Table 2 The optimization results ofα－amylase enzymolysis process obtained by uniform design method

經(jīng)二次多項(xiàng)式逐步回歸，根據(jù)相關(guān)系數(shù)，得回歸方程：

Y＝35.151 5－1 290.675 5X1X3＋7 896.093 2X1X4＋0.025 06X2X3－0.183 9X2X4

表3 用二次多項(xiàng)式逐步回歸法處理的數(shù)據(jù)結(jié)果Table 3 The data results obtained by quadratic polynomial stepwise regression

相關(guān)系數(shù)R＝0.999 9，F(xiàn)值 ＝873.164 5，顯著水平P＝0.025 4，剩余標(biāo)準(zhǔn)差S＝0.056 4，說明該方程能很好地?cái)M合α－淀粉酶酶解豇豆原漿的過程。

從表3各變量顯著性檢驗(yàn)P值的大小，可以知道各因素對豇豆酶解液DE值影響的大小為X2X4＞X2X3＞X1X3＝XIX4，從回歸的結(jié)果可知，因素之間存在多個且顯著的交互作用。

從回歸方程可以求得最佳參數(shù)為α－淀粉酶添加量0.08%，酶解溫度64℃，酶解時間44min，pH 6.0。

2.6.2 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) 將上述所得優(yōu)化條件平行進(jìn)行3次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，在此優(yōu)化條件下的豇豆液化酶解液DE值為24.96，比均勻試驗(yàn)中6組試驗(yàn)結(jié)果都高，且小于25，滿足試驗(yàn)要求，可為下一步糖化提供有利條件。

3 結(jié)論

通過本試驗(yàn)可以得出：豇豆原液打漿料液比為1∶10（m∶V）；α－淀粉酶液化豇豆原漿最佳酶解條件為酶添加量0.08%，酶解溫度64℃，酶解時間44min，pH 6.0。此時豇豆酶解液中還原糖（以葡萄糖計(jì)）占糖漿干物質(zhì)的百分比（即DE值）為24.96，且液化程度合適，有利于下一步糖化反應(yīng)的進(jìn)行。

1 周顯青.食用豆類加工與利用［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003：30～32.

2 林汝法.中國小雜糧［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2005：56～58.

3 鄔時民.豆中上品－豇豆［J］.健康社區(qū)，2011（8）：15～17.

4 韋玉芳.活性大豆飲料生產(chǎn)工藝的研究［J］.食品與機(jī)械，2009，25（5）：163～165.

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6 馬曉佩.黑米飲料及其抗氧化活性的研究［D］.無錫：江南大學(xué)，2008.

7 馬坤，張暉，王立，等.苦蕎麥飲料的酶解工藝研究［J］.食品工業(yè)科技，2009（10）：265～269.

Optimization of the liquefaction process conditions of cowpea beverage with uniform design method

GAO Yuan－jun1SHI Rui－h(huán)ua1ZHAN Xian－pu2TANG Yan－h(huán)ong2LU Yuan3

（1.College of Food and Biological Engineering，Zhengzhou University of Light Industry，Zhengzhou，Henan450002，China；2.Luohe Food Vocational College，Luohe，Henan462000，China；3.Xinke College，Henan Institute of Science and Technology，Xinxiang，Henan453000，China）

By using univariate and uniform design experiment，the optimum conditions for theα－amylase enzymatic hydrolysis of the cowpea beverage were studied.The results showed that，the optimum liquefaction conditions were obtained as follows：under the condition of pH 6.0，64 ℃，α－amylase added 0.08%，enzymatic hydrolysis 44min.It could provide favorable conditions for the next saccharification process using above process conditions.

cowpea；beverage；α－amylase；liquefaction

10.3969 /j.issn.1003－5788.2012.04.060

漯河市創(chuàng)新型團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（編號：2012）

高愿軍（1957－），男，鄭州輕工業(yè)學(xué)院教授，博士。E－mail：gyj57＠163.com

2012－05－15