朱蕊芳,臧延青,于長青
(黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 食品學(xué)院,黑龍江大慶163319)
碎米作為稻谷副產(chǎn)物之一,其蛋白質(zhì)、淀粉等營養(yǎng)物質(zhì)的含量與大米相近;將碎米綜合利用開發(fā)新型產(chǎn)品,可大幅度提高其經(jīng)濟(jì)價(jià)值。近年碎米綜合利用新途徑主要有兩方面:一是開發(fā)利用碎米中較高含量的淀粉[1-4];二是利用碎米中的蛋白質(zhì)[5-8]。乳酸菌理論上具有較高的學(xué)術(shù)價(jià)值,且在食品領(lǐng)域應(yīng)用價(jià)值極高[9-12]。將碎米和乳酸菌結(jié)合到一起,乳酸菌可以改善和提高碎米的有效成分,形成風(fēng)味獨(dú)特的碎米液態(tài)飲料,不僅增加了稻米副產(chǎn)物利用率,降低生產(chǎn)成本,而且豐富了食品市場。
國內(nèi)利用碎米研發(fā)乳酸發(fā)酵飲料起步較晚,但近幾年消費(fèi)觀念和生活水平的改變,保健飲料受廣大消費(fèi)者青睞,低熱量、低過敏性、高生物效價(jià)的稻谷引起學(xué)者注意,國內(nèi)學(xué)者也較注重研發(fā)碎米乳酸飲料[13-14]。國外將稻米視為一種健康食品,從種植到產(chǎn)品都在潛心研究;例如日本采用大米代替小麥釀造醬油;把大米改性淀粉應(yīng)用到烘焙食品中,以延長食品貨架期和提高熱穩(wěn)定性;還利用大米和米糠制成一種肉類加工添加劑,提高肉及肉制品的品質(zhì);韓國主要利用大米和葡萄混合釀造大米葡萄酒[15]??梢钥紤]將碎米代替大米,將碎米資源綜合利用起來。試驗(yàn)研究以碎米為原料,經(jīng)乳酸菌發(fā)酵,研制一種營養(yǎng)豐富,風(fēng)味獨(dú)特的發(fā)酵飲料;為提高稻米副產(chǎn)物深加工利用,同時(shí)也為后續(xù)的深加工、商業(yè)化發(fā)展及推廣方面提供理論依據(jù)及數(shù)據(jù)參考。
1.1.1 主要原材料
碎米:黑龍江省和糧現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司;直投式酸奶發(fā)酵劑(含有保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌、嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌、植物乳桿菌):昆山佰生優(yōu)生物科技有限公司;全脂奶粉:大慶乳品廠有限責(zé)任公司;α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶:市售食品級;酚酞指示劑(AR):北京安勝達(dá)誠科貿(mào)有限公司;斐林試劑(AR):天津威一化工科技有限公司;3,5-二硝基水楊酸試劑(AR):德州市富凱化工有限責(zé)任公司。
L 535-1低速離心機(jī):湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開發(fā)有限公司;XMTD-204數(shù)顯式電熱恒溫水浴鍋:天津歐諾儀器儀表有限公司;LFP-800 T高速多功能粉碎機(jī):萊芙;BKF 1-HJK高壓殺菌鍋:北京中西遠(yuǎn)大科技有限公司;GYB 60-6 S型高壓均質(zhì)機(jī):上海東華高壓均質(zhì)機(jī);SW-CJ-1 D單人超凈工作臺:蘇州凈化設(shè)備有限公司;DHP-9052電熱恒溫培養(yǎng)箱:上海印溪儀器儀表有限公司;2 WAJ阿貝折射儀:上海精密儀器儀表有限公司;DELTA 320 pH計(jì):梅特勒-托利多儀器有限公司;HX-1002 T電子分析天平:慈溪市天東衡器廠。
首先清除碎米中的雜質(zhì),將碎米小火焙炒至米粒為均勻的微黃色,且有濃郁的炒米香味;然后經(jīng)高速粉碎機(jī)粉碎過100目篩,待碎米粉冷卻后加水進(jìn)行磨漿;控制米漿料液比分別為 1 ∶6、1 ∶8、1 ∶10、1 ∶12、1 ∶14(g/mL)[16],將水浴鍋升溫至 90 ℃,米漿在攪拌狀態(tài)下保溫15 min,完成糊化;在糊化的米漿中加入5%的α-淀粉酶,60℃下液化1 h;而后在液化后的米漿中加入0.25%的葡萄糖淀粉酶,55℃下糖化酶解1 h,接著將上述處理完的米漿用低速離心機(jī)3 500 r/min離心15 min,取上清液進(jìn)行調(diào)配;調(diào)配后的米漿經(jīng)高壓滅菌冷卻后分別接入1%、2%、3%、4%、5%的直投式酸奶發(fā)酵劑[17],在恒溫培養(yǎng)箱中42℃培養(yǎng)16、18、20、22、24 h。
根據(jù)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理進(jìn)行正交試驗(yàn),以感官評定為目標(biāo)值,將料液比(A)、發(fā)酵時(shí)間(B)、接菌量(C)3個(gè)指標(biāo)作為因素進(jìn)行正交試驗(yàn),確定最優(yōu)工藝參數(shù),正交試驗(yàn)因素的因素和水平見表1,正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表3。
表1 正交試驗(yàn)的因素和水平Table 1 Orthogonal experiment factors and levels
感官評定方法參照高雅等[18]的發(fā)酵型糙米飲料生產(chǎn)工藝優(yōu)化試驗(yàn),選擇10名具有食品專業(yè)背景和感官評定經(jīng)驗(yàn)的人員組成品評小組,根據(jù)評分標(biāo)準(zhǔn)對乳飲料進(jìn)行感官評定,感官評定標(biāo)準(zhǔn)見表2。
表2 感官評定標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standard
2.2.1 總糖含量測定
采用斐林試劑法測定總糖含量,首先提取總糖,取1 mL待測樣液,加入6 mol/L鹽酸10 mL,蒸餾水15 mL,混勻。沸水浴加熱半小時(shí)后,取幾滴水解液用碘化鉀-碘溶液檢查是否完全水解,若水解的不完全則會(huì)呈現(xiàn)藍(lán)色。冷卻后用10%的氫氧化鈉中和至中性溶液,再定容至100 mL,即為測定總糖的樣品液。
測定空白,準(zhǔn)確吸取斐林甲液、乙液各5 mL和蒸餾水5 mL于100 mL錐形瓶中,再用滴定管加入6 mL的標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖液,混勻加熱至沸騰,記錄下滴定管的起始刻度,以1 s~2 s每滴的速度由滴定管滴入標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖液直至藍(lán)色變成黃色且在30 s內(nèi)顏色又變?yōu)樯罴t色為止。記錄滴定量,滴定時(shí)間,平行測定3次,直至所得的平均數(shù)與各組的差值<0.05 mL。準(zhǔn)確吸取樣品液5 mL于100 mL錐形瓶中,加入斐林甲液、乙液各5 mL,為保持測定時(shí)間與空白處的時(shí)間基本一致,在錐形瓶中加入3 mL標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖液,按照空白樣測定方法測定樣品液。
嚴(yán)格按照《臨床免疫檢驗(yàn)細(xì)則》進(jìn)行科學(xué)訓(xùn)練,強(qiáng)化檢驗(yàn)消毒,樣本獲取以及檢驗(yàn)結(jié)果分析等技能訓(xùn)練,提高檢驗(yàn)人員的素質(zhì)以及檢驗(yàn)環(huán)境,以促進(jìn)臨床檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確率,真受控率以及患者治療有效率,強(qiáng)化醫(yī)院的臨床免疫檢驗(yàn)的質(zhì)控水平。
2.2.2 還原糖含量測定
3,5-二硝基水楊酸比色法(DNS比色)測定產(chǎn)品還原糖含量,配制1 mg/mL葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液和3,5-二硝基水楊酸試劑,以葡萄糖濃度為橫坐標(biāo),在520 nm波長處測定不同濃度葡萄糖的吸光度值,以吸光度值為縱坐標(biāo),繪制葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線。將待測樣液吸光度值對應(yīng)到葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線中即可知道產(chǎn)品的葡萄糖含量。
2.2.3 乙醇含量測定
重鉻酸鉀比色法測定產(chǎn)品乙醇含量,用乙醇濃度作為橫坐標(biāo),用吸光度對乙醇濃度制作標(biāo)準(zhǔn)曲線;將1 mL待測樣液稀釋50倍,取5 mL稀釋液于錐形瓶中,加入10 mL 2%的重鉻酸鉀和5 mL 98%的濃硫酸,混勻,用錫箔紙封口反應(yīng)10 min,搖勻,冷卻至室溫;以空白標(biāo)準(zhǔn)液做參比,在610 nm波長下測定其吸光值,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線找到相應(yīng)的酒精度。
2.2.4 酸度的測定
使用DELTA 320 pH檢測計(jì)。經(jīng)pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖液標(biāo)定后測定碎米乳酸發(fā)酵飲料的酸度。
2.2.5 可溶性固形物
校正阿貝折射儀,再檢測碎米乳酸發(fā)酵飲料。
2.2.6 乳酸菌活菌數(shù)的測定
根據(jù)確定的工藝參數(shù)制備飲料,對發(fā)酵后的碎米飲料用稀釋平板計(jì)數(shù)法做活菌計(jì)數(shù),采用MRS瓊脂培養(yǎng)基,在37℃培養(yǎng)培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h~36 h。
圖1 單因素試驗(yàn)直觀分析Fig.1 Analysis of single factor experiment
單因素試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。
由圖1可知,發(fā)酵時(shí)間對碎米乳酸發(fā)酵飲料品質(zhì)影響呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢;16 h發(fā)酵時(shí)間過短,微生物作用時(shí)間短,達(dá)不到理想的食用酸度,風(fēng)味物質(zhì)形成較少,24 h發(fā)酵時(shí)間過長,微生物作用產(chǎn)生過酸過澀的情況,且容易長雜菌,選擇發(fā)酵時(shí)間為18 h較為合適,發(fā)酵得到的產(chǎn)品酸味適中,且有發(fā)酵醇香;料液比對碎米乳酸發(fā)酵飲料品質(zhì)影響呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,選用1∶6(g/mL)的料液比,米漿濃度過大影響產(chǎn)品穩(wěn)定性及口感,若選用1∶14(g/mL)的料液比,米漿濃度過小,產(chǎn)品沒有較為濃郁的米香味,當(dāng)選用料液比1∶8(g/mL)時(shí),所得產(chǎn)品黏度適中,有炒米香味;接菌量對碎米乳酸飲料品質(zhì)的影響亦呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,采用直投式酸奶發(fā)酵劑作為碎米乳酸發(fā)酵飲料的菌種,若接入1%的酸奶發(fā)酵劑接菌量過少,碎米乳酸飲料發(fā)酵時(shí)間過長,增大了長雜菌的機(jī)會(huì),且沒有乳酸發(fā)酵的獨(dú)特風(fēng)味,若接菌量過大時(shí),產(chǎn)酸過多,超出了食用酸度,且掩蓋了米乳自身的米香味和發(fā)酵后的醇香,由于直投式酸奶發(fā)酵劑具有高活力、高活菌數(shù)的特點(diǎn),能提高產(chǎn)品質(zhì)量,所以根據(jù)單因素試驗(yàn)選擇4%的接菌量,在此條件下可以獲得最佳的感官評定。通過單因素試驗(yàn)可得制備碎米乳酸發(fā)酵飲料的最佳工藝參數(shù)為料液比1∶8(g/mL)、發(fā)酵時(shí)間18 h、接菌量4%。
選用L9(34)正交試驗(yàn)。根據(jù)取不同的水平,得到料液比(A)、發(fā)酵時(shí)間(B)、接菌量(C)對碎米乳酸發(fā)酵飲料生產(chǎn)的最佳配比,由10名具有食品專業(yè)背景和感官評定經(jīng)驗(yàn)的人員組成品評小組,根據(jù)評分標(biāo)準(zhǔn)對碎米乳酸飲料進(jìn)行感官評定。結(jié)果如表3。
表3 正交試驗(yàn)方案及結(jié)果Table 3 Design and results of orthogonal experiment
通過極差分析正交試驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)顯著性A(料液比)>C(接菌量)>B(發(fā)酵時(shí)間),結(jié)合正交試驗(yàn)中均值和極差的結(jié)果可以看出,碎米乳酸發(fā)酵飲料感官評定最佳工藝組合為A1B1C3,其結(jié)果優(yōu)于正交試驗(yàn)第3組。即碎米乳酸發(fā)酵飲料采取1∶6(g/mL)的料液比,5%的接菌量發(fā)酵16 h,通過這幾個(gè)工藝條件得到的產(chǎn)品品質(zhì)最佳,與單因素試驗(yàn)結(jié)果存在差異,因?yàn)樵诠に囍?,糖化后的米漿進(jìn)行了離心,米漿的濃度降低,且隨著料水比增加,米漿的濃度越來越小,所得產(chǎn)品碎米本身的米香味不濃郁,離心之后碎米蛋白等其他物質(zhì)也會(huì)流失一部分,減少乳酸菌作用基質(zhì),隨之發(fā)酵時(shí)間也會(huì)增長,所以選用1∶6(g/mL)的料水比減少發(fā)酵時(shí)間;盡管進(jìn)行離心之后的米漿濃度降低,增加乳酸菌的接菌量,發(fā)酵米乳飲料不僅能保留自身濃郁的米香味且具有獨(dú)特的乳酸發(fā)酵風(fēng)味,選擇5%的接菌量有效的縮短了米乳飲料的發(fā)酵時(shí)間,使得米乳飲料的米香味不被其他物質(zhì)掩蓋,且能有發(fā)酵醇香;經(jīng)過16 h、42℃恒溫發(fā)酵,乳酸菌又能有效地利用碎米物質(zhì)生長產(chǎn)生獨(dú)特的乳酸發(fā)酵風(fēng)味。
色澤:色澤均勻,稍有炒米的微黃色;組織狀態(tài):偶爾有脂肪漂浮物和較少的沉淀,口感比較順滑,無大顆粒感;香味:有米香味和發(fā)酵醇香;滋味:酸味較為柔和,酸甜比適中,無任何不良滋味和氣味。
總糖含量4.25%;還原糖含量2.6g/100g;酸度pH≤4.89;乙醇含量2.03%;可溶性固形物含量15.73%;乳酸菌活菌數(shù)5.9×103CFU/mL。
經(jīng)過前期試驗(yàn),碎米乳酸發(fā)酵飲料最佳工藝參數(shù)為:碎米粉和水的比例為1∶6(g/mL),在經(jīng)過處理后的米漿中接入5%的直投式酸奶菌粉恒溫(42±1)℃發(fā)酵16 h。在此工藝條件下所得的產(chǎn)品顏色均勻,無大顆粒感,放置時(shí)間較長會(huì)有較少沉淀,但是口感順滑,有濃郁的炒米香味和發(fā)酵醇香,酸甜適中。總糖含量4.25%,還原糖含量2.6 g/100 g,酸度pH≤4.89,乙醇含量2.03%,可溶性固形物含量15.73%,乳酸菌活菌數(shù) 5.9×103CFU/mL。
參考文獻(xiàn):
[1]Setyawati Y D,Ahsan S F,Ong L K,et al.Production of glutinous rice flour from broken rice via ultrasonic assisted extraction of amylose[J].Food Chemistry,2016,203:158-164
[2]Lorenzo Favaro,Lorenzo Cagnin,Marina Basaglia,et al.Production of bioethanol from multiple waste streams of rice milling[J].Bioresource Technology,2017,244(Pt 1):151-159
[3]VP Romani,C Prentice-Hernández,VG Martins.Active and sustainable materials from rice starch,fish protein and oregano essential oil for food packaging[J].Industrial Crops and Products,2017,97:268-274
[4]Taruna Syah I,Darmadji P,Pranoto Y.Microencapsulation of Refined Liquid Smoke Using Maltodextrin Produced from Broken Rice Starch[J].Journal of Food Processing&Preservation,2016,40(3):437-446
[5]陳旭,李皖光,胡斌,等.碎米中大米蛋白的提取工藝研究進(jìn)展[J].糧食科技與經(jīng)濟(jì),2016,41(5):70-72
[6]Wang Hongbin,Wang Jing,LV Zhijia,et al.Preparing oligopeptides from broken rice protein by;ultrafiltration-coupled enzymatic hydrolysis[J].European Food Research&Technology,2013,236(3):419-424
[7]Udachan I,Sahoo A K.Quality evaluation of gluten free protein rich broken rice pasta[J].Journal of Food Measurement&Characterization,2017(2):1-8
[8]何歡.稻谷加工副產(chǎn)物生產(chǎn)蛋白粉的研究[J].糧食加工,2015(1):32-34
[9]彭習(xí)亮,馬成杰.乳酸菌的生理功能及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2013(20):8708-8710
[10]Yépez A,Luz C,Meca G,et al.Biopreservation potential of lactic acid bacteria from Andean fermented food of vegetal origin[J].Food Control,2017,78:393-400
[11]Wu C,Huang J,Zhou R.Genomics of lactic acid bacteria:Current status and potential applications[J].Critical Reviews in Microbiology,2017,43(4):393
[12]Udachan I,Sahoo A K.Quality evaluation of gluten free protein rich broken rice pasta[J].Journal of Food Measurement&Characterization,2017(2):1-8
[13]趙旭.米糠乳酸發(fā)酵飲料的工藝研究[J].糧食加工,2014(3):66-68
[14]羅映英,孔琳琳,郭佳麗,等.復(fù)合谷物發(fā)酵飲料的研制[J].食品研究與開發(fā),2015,36(14):57-62
[15]林親錄.稻谷及副產(chǎn)物加工和利用[M].北京:科學(xué)出版社,2015:177-197
[16]閆禎,唐亞麗,任海月,等.發(fā)酵型米乳飲料的工藝優(yōu)化[J].飲料工業(yè),2015(1):57-61
[17]胡永金,朱仁俊,武岳.米乳乳酸發(fā)酵飲料工藝研究[J].現(xiàn)代食品科技,2010,26(4):396-399
[18]高雅,韓艷秋,于淼,等.發(fā)酵型糙米飲料生產(chǎn)工藝優(yōu)化[J].食品科技,2014(2):121-124