徐樹來,金慧榮,張　靜,王　麗,吳　陽,于　穎

(1.哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,黑龍江哈爾濱 150076;2.哈爾濱商業(yè)大學(xué)后勤總公司,黑龍江哈爾濱 150076)

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雙酶組合處理工藝對(duì)干燥方便米飯品質(zhì)影響的研究

徐樹來1,金慧榮1,張靜1,王麗2,吳陽1,于穎1

(1.哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,黑龍江哈爾濱 150076;2.哈爾濱商業(yè)大學(xué)后勤總公司,黑龍江哈爾濱 150076)

本文對(duì)干燥方便米飯雙酶組合糊化工藝進(jìn)行了研究。系統(tǒng)研究了浸泡時(shí)間、浸泡溫度、糊化時(shí)間、糊化溫度以及堿性蛋白酶和β-淀粉酶的添加量對(duì)復(fù)水時(shí)間和復(fù)水效果的影響。通過酶的配方實(shí)驗(yàn)獲得了復(fù)合酶制劑的最佳配比:堿性蛋白酶的濃度為2.66 g/L,β-淀粉酶濃度為0.15 g/L;通過正交實(shí)驗(yàn)獲得了最佳的糊化工藝條件:利用最優(yōu)配比酶液浸泡40 min,浸泡溫度40 ℃,糊化時(shí)間45 min,糊化溫度90 ℃。在此條件下獲得較優(yōu)品質(zhì)的方便米飯:堿消值為6.83,復(fù)水時(shí)間為7 min,提高了方便米飯的食用品質(zhì)。

方便米飯,工藝,雙酶法,堿消值,復(fù)水時(shí)間

方便米飯是繼方便面之后發(fā)展起來的另一種方便食品。它具有體積小、重量輕、攜帶食用方便、安全衛(wèi)生、耐貯存、在野外環(huán)境下能夠即食等優(yōu)點(diǎn)[1],受到了越來越多的消費(fèi)者的歡迎。國內(nèi)外采用較多的加工方法為干燥法,干燥方便米飯含水率低(小于10%),故在常溫下可長期貯藏,食用時(shí)僅須加沸水即可復(fù)原,設(shè)備投資相對(duì)較小;產(chǎn)品具有攜帶方便,保質(zhì)期長,衛(wèi)生經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn),很適宜學(xué)生、差旅人員、以及部隊(duì)和現(xiàn)代家庭等人員和部門消費(fèi)。但干燥方便米飯仍存在很多問題,如:復(fù)水時(shí)間長,回生現(xiàn)象嚴(yán)重,香氣損失大等缺點(diǎn)[2]。本文采用雙酶組合處理技術(shù)改善干燥方面米飯的復(fù)水性以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和食用性,取得了較為理想的效果。

1　材料與方法

1.1材料與設(shè)備

香滿年牌東北大米市售;KOH溶液哈爾濱市新達(dá)化工廠;堿性蛋白酶(200000 U/g)、β-淀粉酶(100000 U/g)北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司。

HZQ-F160A型高低溫恒溫振蕩培養(yǎng)箱、DHG-9123A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、AE-50型分析天平上海一恒科學(xué)儀器有限公司;HH-4型數(shù)顯恒溫水浴鍋上海浦東物理光學(xué)儀器廠;ALC-210.2型電子天平北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司;其他常規(guī)儀器設(shè)備哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1復(fù)水時(shí)間的測(cè)定復(fù)水時(shí)間是評(píng)價(jià)干燥方便米飯品質(zhì)的重要指標(biāo),實(shí)驗(yàn)稱取篩理過的成品50 g,放入100 mL燒杯中,按比例迅速加入煮沸開水(1∶1.3)加蓋,直到米飯完全復(fù)水為止,記錄時(shí)間,即為復(fù)水時(shí)間[3]。

1.2.2堿消值的測(cè)定堿消值與干燥方便米飯糊化度及內(nèi)部質(zhì)構(gòu)相關(guān)[4],通過檢測(cè)堿消值可以從另一個(gè)角度評(píng)價(jià)干燥方便米飯的品質(zhì)。堿消值測(cè)定及評(píng)級(jí)方法如下[5]:每種樣品中隨機(jī)選取6粒飽滿完整方便米飯粒置于平皿內(nèi),加入15.0 mL的1.70%氫氧化鉀溶液。用玻璃棒將平皿內(nèi)米粒排布均勻,加蓋。將平皿平穩(wěn)移至33±2 ℃的恒溫箱內(nèi)(移動(dòng)平皿時(shí)應(yīng)防止米粒移動(dòng)),保溫約23 h,再平穩(wěn)地取出。逐粒觀察米粒胚乳的分解情況,按表1進(jìn)行分級(jí)記錄。6粒方便米飯堿消值的平均數(shù)即為樣品的堿消值。重復(fù)測(cè)定一次,二次測(cè)定結(jié)果的相對(duì)相差應(yīng)小于0.5級(jí)。

表1　堿消值分級(jí)表

1.2.3評(píng)價(jià)方法單因素實(shí)驗(yàn)采用干燥方便米飯復(fù)水時(shí)間作為主要評(píng)價(jià)指標(biāo),以感官評(píng)價(jià)為輔的評(píng)價(jià)方法[6];酶試劑配比實(shí)驗(yàn)采用綜合評(píng)價(jià)體系[7]:復(fù)水時(shí)間和堿消值的折算值各占20,產(chǎn)品感官檢驗(yàn)占60的折算評(píng)價(jià)方法[8]。而感官檢驗(yàn)方法為:以復(fù)水米飯的口感、完整性和無硬心的程度作為感官評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)指標(biāo),每個(gè)指標(biāo)滿分為20分,分為四個(gè)等級(jí):較差(0～5);一般(5～10);較好(10～15);很好(15～20)[9]。綜合平均值y具體計(jì)算公式為:

式中:y-綜合評(píng)價(jià)值;J-堿消值;T-復(fù)水時(shí)間折算值;E-感官評(píng)價(jià)值。

注:1.堿消值以7分最高分對(duì)應(yīng)20分,按比例折算分?jǐn)?shù);分?jǐn)?shù)=20/7×堿消值。2.復(fù)水時(shí)間折合分?jǐn)?shù)計(jì)算方法:以5 min對(duì)應(yīng)最高分?jǐn)?shù)20分,隨時(shí)間增加分?jǐn)?shù)依次遞減,6 min對(duì)應(yīng)19分,7 min對(duì)應(yīng)18分,以此類推。

1.2.4單因素實(shí)驗(yàn)分別以浸泡時(shí)間、浸泡溫度、糊化溫度、糊化時(shí)間、堿性蛋白酶濃度、β-淀粉酶濃度為基本參數(shù),研究不同參數(shù)條件對(duì)復(fù)水時(shí)間的影響。

1.2.4.1浸泡時(shí)間對(duì)復(fù)水時(shí)間的影響選取浸泡溫度45 ℃,糊化溫度80 ℃,糊化時(shí)間35 min,堿性蛋白酶濃度0.03 g/L,β-淀粉酶濃度為0.2 g/L,分別研究浸泡時(shí)間為20、30、40、50、60 min對(duì)復(fù)水時(shí)間的影響。重復(fù)3次實(shí)驗(yàn)。

1.2.4.2浸泡溫度對(duì)復(fù)水時(shí)間的影響選取浸泡時(shí)間40 min,糊化溫度80 ℃,糊化時(shí)間35 min,堿性蛋白酶濃度0.03 g/L,β-淀粉酶濃度為0.2 g/L,分別研究浸泡溫度為20、30、40、50、60 ℃對(duì)復(fù)水時(shí)間的影響。重復(fù)3次實(shí)驗(yàn)。

1.2.4.3糊化時(shí)間對(duì)復(fù)水時(shí)間的影響選取浸泡時(shí)間40 min,浸泡溫度45 ℃,糊化溫度80 ℃,堿性蛋白酶濃度0.03 g/L,β-淀粉酶濃度為0.2 g/L,分別研究糊化時(shí)間為15、25、35、45、55 min對(duì)復(fù)水時(shí)間的影響。重復(fù)3次實(shí)驗(yàn)。

1.2.4.4糊化溫度對(duì)復(fù)水時(shí)間的影響選取浸泡時(shí)間40 min,浸泡溫度45 ℃,糊化時(shí)間35 min,堿性蛋白酶濃度0.03 g/L,β-淀粉酶濃度為0.2 g/L,分別研究糊化溫度為60、70、80、90、100 ℃對(duì)復(fù)水時(shí)間的影響。重復(fù)3次實(shí)驗(yàn)。

1.2.4.5堿性蛋白酶添加量對(duì)復(fù)水時(shí)間的影響選取浸泡時(shí)間40 min,浸泡溫度45 ℃,糊化時(shí)間35 min,糊化溫度80 ℃,β-淀粉酶濃度為0.2 g/L,分別研究堿性蛋白酶濃度為0.02、0.03、0.04、0.05、0.06 g/L對(duì)復(fù)水時(shí)間的影響。重復(fù)3次實(shí)驗(yàn)。

1.2.4.6β-淀粉酶添加量對(duì)復(fù)水時(shí)間的影響選取浸泡時(shí)間40 min,浸泡溫度45 ℃,糊化時(shí)間35 min,糊化溫度80 ℃,堿性蛋白酶濃度0.03 g/L,分別研究β-淀粉酶濃度為0.15、0.2、0.25、0.3、0.35 g/L對(duì)復(fù)水時(shí)間的影響。重復(fù)3次實(shí)驗(yàn)。

1.2.5復(fù)合酶制劑的配比實(shí)驗(yàn)本實(shí)驗(yàn)研究的復(fù)合酶溶液主要由堿性蛋白酶X1、β-淀粉酶X2、純凈水X3三種成分組成。根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果,要求堿性蛋白酶X1的含量不低于0.003%、β-淀粉酶X2的含量不低于0.015%、純凈水X3的含量不低于99.5%,通過配方實(shí)驗(yàn)確定使實(shí)驗(yàn)指標(biāo)y最大的最優(yōu)配比。

X1≥0.00003,X2≥0.00015,X3≥0.995,即a1=0.00003,a2=0.00015,a3=0.995

式(1)

式(2)

式(3)

選擇{3,2}單純型格子點(diǎn)設(shè)計(jì),回歸方程為三元二次方程[10],即:

y=b1z1+b2z2+b3z3+b12z1z2+b13z1z3+b23z2z3

通過式(1)～式(3)計(jì)算得出各組份所占比例,列于表2。

表2　酶制劑配比實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表

表3　正交實(shí)驗(yàn)因素水平編碼

2　結(jié)果與分析

2.1單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1.1浸泡時(shí)間對(duì)復(fù)水時(shí)間的影響結(jié)果如圖1可知,浸泡時(shí)間越長,復(fù)水時(shí)間越短。這是因?yàn)榻輹r(shí)間的延長,米飯的吸水率增加。但浸泡時(shí)間過長,盡管對(duì)方便米飯復(fù)水時(shí)間的縮短效果有所改善,但會(huì)使米粒變軟、易碎,營養(yǎng)成分流失,不易獲得完整的飯粒,而且影響工業(yè)生產(chǎn)的生產(chǎn)效率,增加生產(chǎn)成本[11]。所以,最佳的浸泡時(shí)間在30～50 min。

圖1　浸泡時(shí)間對(duì)復(fù)水時(shí)間的影響Fig.1　Influence of soaking time on rehydrate time

2.1.2浸泡溫度對(duì)復(fù)水時(shí)間的影響結(jié)果大米一般含水12%左右,通過浸泡使生大米充分吸水,可以改善糊化效果。如大米吸水不足,則蒸煮過程中,大米蒸煮不透,影響米飯質(zhì)量[12]。由圖2可知,浸泡溫度越高,復(fù)水時(shí)間越短。然而通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的感官評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn),當(dāng)浸泡溫度達(dá)到60 ℃時(shí),糊化后的米飯較粘,且干燥后易碎,這是因?yàn)闇囟忍岣吡宋俾?但吸水過多,糊化后的米較粘且不完整,所以浸泡溫度不易過高,應(yīng)在30～50 ℃之間。

圖2　浸泡溫度對(duì)復(fù)水時(shí)間的影響Fig.2　Influence of soaking temperature on rehydrate time

2.1.3糊化時(shí)間對(duì)復(fù)水時(shí)間的影響結(jié)果由圖3可知,糊化時(shí)間越長,復(fù)水時(shí)間越短[13]。然而通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的感官評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn),當(dāng)糊化時(shí)間超過45 min時(shí),糊化后的米飯較粘,當(dāng)糊化時(shí)間達(dá)到55 min時(shí),幾乎沒有完整的顆粒,所以糊化時(shí)間不易過長,應(yīng)在25～45 min之間為宜。

圖3　糊化時(shí)間對(duì)復(fù)水時(shí)間的影響Fig.3　Influence of gelatinization time on rehydrate time

2.1.4糊化溫度對(duì)復(fù)水時(shí)間的影響結(jié)果由圖4可知,糊化溫度越高,復(fù)水時(shí)間越短,這是因?yàn)殡S著糊化溫度的升高,糊化的效果越來越好,所以干燥后大米的復(fù)水效果也越來越好,復(fù)水時(shí)間也隨之變短[14]。但當(dāng)溫度達(dá)到90 ℃時(shí),復(fù)水時(shí)間不再縮短,所以為了節(jié)約能源和降低成本,糊化溫度選擇70～90 ℃。

圖4　糊化溫度對(duì)復(fù)水時(shí)間的影響Fig.4　Influence of gelatinization temperature on rehydrate time

2.1.5堿性蛋白酶添加量對(duì)復(fù)水時(shí)間的影響結(jié)果如圖5可知,酶液濃度越高,復(fù)水時(shí)間越短,當(dāng)酶液濃度達(dá)到0.05 g/L時(shí),復(fù)水時(shí)間基本不再變化。這是由于隨著加酶量的增加,釋放的淀粉中直鏈淀粉的比例也隨著增加,在儲(chǔ)藏過程中易于老化,反而無助于方便米飯的復(fù)水特性及其品質(zhì)提高[15-16]。所以堿性蛋白酶酶液的濃度應(yīng)在0.03～0.05 g/L為宜。

圖5　堿性蛋白酶濃度對(duì)復(fù)水時(shí)間的影響Fig.5　Influence of concentration of alkaline protease on rehydrate time

2.1.6β-淀粉酶添加量對(duì)復(fù)水時(shí)間的影響結(jié)果由圖6可知,酶液濃度越高,復(fù)水時(shí)間越短,可見酶添加量的提高對(duì)縮短復(fù)水時(shí)間具有較顯著的改善效果。這是因?yàn)榇竺椎矸壑械闹辨湹矸墼跓崴休^難形成粘稠膠狀溶液,β-淀粉酶可以分解大米淀粉中的直鏈淀粉,防止老化[17]。但直連淀粉具有抗?jié)櫭浶?酶過量會(huì)使其失去抗?jié)櫭浶远^多,造成米粒過粘,不易形成松散的米飯粒[18]。所以酶的添加量不易過高,應(yīng)在0.2～0.3 g/L。

圖6　β-淀粉酶濃度對(duì)復(fù)水時(shí)間的影響Fig.6　Influence of concentration of β-amylase on rehydrate time

2.2酶制劑配比實(shí)驗(yàn)的結(jié)果及分析

酶制劑配比實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果列于表4。

表4　酶制劑配比實(shí)驗(yàn)結(jié)果

將每號(hào)實(shí)驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)代入三元二次方程[7],求得:

b1=y1=55.3

b2=y2=71.8

b3=y3=44.7

y12=66.5

y13=79.1

y23=66.1

b12=4y12-(2y1+2y2)=11.8

b13=4y13-(2y1+2y3)=116.4

b23=4y23-(2y2+2y3)=31.4

求解獲得實(shí)驗(yàn)指標(biāo)y與變量之間的三元二次回歸方程為:

y=55.3z1+71.8z2+44.7z3+11.8z1z2+116.4z1z3+31.4z2z3

利用Excel規(guī)劃求解工具,根據(jù)上述回歸方程的和有關(guān)約束條件,得到該回歸方程z1=0.545533,z2=0,z3=0.454467時(shí),指標(biāo)值y取得最大值79.34123

由于:

z1=(X1-0.00003)/0.00482;

z2=(X2-0.00015)/0.00482;

z3=(X3-0.995)/0.00482。

所以當(dāng)X1=0.00266,X2=0.00015,X3=0.9972時(shí),評(píng)分最高,這時(shí)堿性蛋白酶、β-淀粉酶、純凈水的用量分別為0.266,0.015,99.72 g/L。從而確定了酶制劑的最佳配比。

2.3正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2.3.1以堿消值為指標(biāo)的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析通過正交實(shí)驗(yàn)L9(34)確定方便米飯糊化的最佳工藝條件,以堿消值為指標(biāo)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析列于表5。

表5　以堿消值為指標(biāo)的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果及極差分析

根據(jù)表5可知,以堿消值為指標(biāo)時(shí)的因素主次依次為:糊化溫度(D),糊化時(shí)間(C),浸泡時(shí)間(A),浸泡溫度(B)或者為糊化溫度(D),浸泡時(shí)間(A),糊化時(shí)間(C),浸泡溫度(B)。最佳的工藝條件為:浸泡時(shí)間40 min,浸泡溫度40 ℃,糊化時(shí)間45 min,糊化溫度90 ℃。

2.3.2以復(fù)水時(shí)間為指標(biāo)的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析通過正交實(shí)驗(yàn)L9(34)確定方便米飯糊化的最佳工藝條件,以復(fù)水時(shí)間為指標(biāo)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析列于表6。

根據(jù)表6可知,以復(fù)水時(shí)間為指標(biāo)時(shí)的因素主次依次為:糊化溫度(D),糊化時(shí)間(C),浸泡時(shí)間(A)浸泡溫度(B)。最佳的工藝條件為:浸泡時(shí)間40 min,浸泡溫度45 ℃,糊化時(shí)間45 min,糊化溫度90 ℃。

表6　以復(fù)水時(shí)間為指標(biāo)的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果及極差分析

2.3.3綜合平衡法確定最佳工藝條件由上述分析可以看出不同指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的優(yōu)方案是不同的,可通過綜合平衡法獲得綜合的最優(yōu)方案[19]:

因素A:對(duì)于兩個(gè)指標(biāo)來說,都是以A2為最佳水平,所以選擇A2。

因素B:對(duì)于第一個(gè)指標(biāo)是B1較好,對(duì)于第二個(gè)指標(biāo)是B2較好,對(duì)堿消值這一指標(biāo)來說,B是較為主要的因素,而對(duì)于復(fù)水時(shí)間這一指標(biāo)來說,B為處于末位的次要因素,所以根據(jù)B因素對(duì)于不同指標(biāo)的重要程度,選取B1。

因素C:對(duì)于兩個(gè)指標(biāo)來說,都是以C3為最佳水平,所以選擇C3。

因素D:對(duì)于兩個(gè)指標(biāo)來說,都是以D3為最佳水平,所以選擇D3。

綜合上述的分析:優(yōu)方案為A2B1C3D3,即浸泡時(shí)間40 min,浸泡溫度40 ℃,糊化時(shí)間45 min,糊化溫度90 ℃。

2.3.4驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)按照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及分析原則[20],本實(shí)驗(yàn)需要做驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),以最終獲得最佳工藝條件。根據(jù)2.3.3中所分析得出的最優(yōu)方案以及2.2中所得酶的配比確定出最佳的工藝條件:堿性蛋白酶的濃度為2.66 g/L,β-淀粉酶濃度為0.15 g/L,浸泡時(shí)間40 min,浸泡溫度40 ℃,糊化時(shí)間45 min,糊化溫度90 ℃。在此條件下分別以復(fù)水時(shí)間和堿消值為指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),結(jié)果復(fù)水時(shí)間為7 min,而堿消值為6.83。在此最佳工藝條件下生產(chǎn)出的方便米飯復(fù)水效果好,復(fù)水時(shí)間短,米飯口感好,米粒較完整,基本無硬心,達(dá)到了預(yù)期的效果。

3　結(jié)論

通過單因素實(shí)驗(yàn)研究,確定了浸泡時(shí)間、浸泡溫度、糊化時(shí)間、糊化溫度以及堿性蛋白酶和β-淀粉酶的添加量參數(shù)范圍。

通過酶的配方實(shí)驗(yàn)獲得了復(fù)合酶制劑的最佳配比:堿性蛋白酶的濃度為2.66 g/L,β-淀粉酶濃度為0.15 g/L。

通過正交實(shí)驗(yàn)獲得了最佳的糊化工藝條件:利用最優(yōu)配比酶液浸泡40 min,浸泡溫度40 ℃,糊化時(shí)間45 min,糊化溫度90 ℃。在此條件下獲得較優(yōu)品質(zhì)的方便米飯:堿消值為6.83,復(fù)水時(shí)間為7 min,提高了方便米飯的食用品質(zhì)。

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Study on the quality of dried instant rice processed by double enzyme technology

XU Shu-lai1,JIN Hui-rong1,ZHANG Jing1,WANF Li2,WU Yang1,YU Ying1

(1.Heilongjiang Food Science and Engineering Key Lab,Harbin University of Commerce,Harbin 150076,China;2.General Logistics Company,Harbin University of Commerce,Harbin 150076,China)

In this paper,the gelatinization technology for the dried instant was studied by double enzyme method. The soaking time,soaking temperature,paste time,gelatinization temperature,the ratio and amount of the alkaline protease andβ-amylase solution on the effect of the rehydration time and rehydration effect were systematicly studied. The best ratio and the amount of composite enzyme solution were determined by the formula experiment:the concentration of alkaline protease was 2.66 g/L,the concentration ofβ-amylase was 0.15 g/L. The best paste condition was determined by orthogonal experiment:soaking in optimum enzyme solution was 40 min,soaking water temperature was 40 ℃,gelatinization time period was 45 min,gelatinization temperature was 90 ℃. The high quality instant rice can be obtained under this condition:the alkali spreading value was 6.83,the rehydrate time was 7 min,and the quality of instant rice was improved.

instant rice;technology;double enzyme method;alkali spreading value;rehydrate time

2016-01-14

徐樹來(1966-)，男，博士，教授，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工，E-mail：xushulai@sina.com。

黑龍江省回國留學(xué)人員擇優(yōu)資項(xiàng)目“基于干燥方便米飯復(fù)水機(jī)理和品質(zhì)改良的關(guān)鍵加工技術(shù)研究”。

TS210.1

B

1002-0306(2016)13-0221-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.13.036