馬麗媛，李楊，尚爾坤，張雅娜，郭麗

1. 綏化學(xué)院食品與制藥工程學(xué)院（綏化 152061）；2. 綏化市食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)所（綏化 152000）

小米，中國(guó)古稱(chēng)粟或稷，亦稱(chēng)作粱，發(fā)源于中國(guó)北方黃河流域，有“百谷之長(zhǎng)”的美譽(yù)。小米品種繁多，俗云“粟有五彩”，有白、紅、橙、黃、紫、黑等各種顏色，其中尤以黃小米的品質(zhì)最佳[1]。黃小米營(yíng)養(yǎng)豐富，據(jù)測(cè)定每百克黃小米含13.24 g蛋白質(zhì)、4.0 g脂肪、74 g碳水化合物，并富含多種維生素和鈣、磷、鐵、硒等微量元素，所含蛋白質(zhì)接近小麥全粉，而且氨基酸比例協(xié)調(diào)，特別是色氨酸、蛋氨酸、谷氨酸、亮氨酸、蘇氨酸為其他糧食所不及[2-3]。另外，由于小米蛋白的低過(guò)敏性，小米可作為安全性較高的食物供孕產(chǎn)婦和嬰幼兒食用[4-5]。小米的果皮、種皮和糊粉層中存在酚類(lèi)化合物，植物多酚具有較強(qiáng)的抗氧化作用，以及顯著的抑菌、抗癌、抗老化功效和抑制膽固醇上升的功效[6-7]。小米中還含有肌醇、甾醇等，具有降低膽固醇、預(yù)防心血管疾病、抑制腫瘤、促進(jìn)新陳代謝、調(diào)節(jié)激素水平的作用[8-9]。紅豆別名小豆、赤豆、紅小豆，具有高蛋白、高碳水化合物、低脂肪的特點(diǎn)，含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[10]。紅豆中蛋白質(zhì)含量達(dá)17.5%～23.3%，其中必需氨基酸賴(lài)氨酸含量較高，對(duì)人體生理代謝有重要作用[11]。紅豆中多糖含量較高，其中膳食纖維可以預(yù)防癌癥、心血管疾病、糖尿病等，對(duì)于通便、利尿和消腫有一定作用，而且還能解毒、解酒，預(yù)防肝硬化、結(jié)石等[12]。紅豆中礦物質(zhì)元素鐵、鉀含量較高，還富含維生素A、B族維生素等，具有較高營(yíng)養(yǎng)保健價(jià)值。

發(fā)達(dá)國(guó)家關(guān)于米粉的研究起步較早，而且技術(shù)裝備也比較先進(jìn)，產(chǎn)品品質(zhì)好，中國(guó)對(duì)于米粉的研究起步較晚，種類(lèi)單一，且存在一些比較嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題，研究體系需進(jìn)一步完善。嬰幼兒米粉大多以大米為主要原料，而大米中蛋白質(zhì)的含量相對(duì)于其他食品較低，無(wú)法滿(mǎn)足嬰幼兒成長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)要求，以大米為原料制作米粉還需對(duì)其蛋白質(zhì)進(jìn)行強(qiáng)化[13]。試驗(yàn)以小米和紅豆為主要原料，利用生物酶解技術(shù)生產(chǎn)小米紅豆復(fù)合米粉，產(chǎn)品具有較高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的同時(shí)，又能促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)成分吸收，具有一定發(fā)展前景。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料與試劑

黃小米、紅小豆（市售）；α-淀粉酶（無(wú)錫雪梅酶制劑科技有限公司）；氫氧化鈉（廣州市刺水科技有限公司）；濃鹽酸（河南圣斯德實(shí)業(yè)有限公司）；酒石酸鉀鈉（鄭州德旺化工產(chǎn)品實(shí)業(yè)有限公司）；亞鐵氰化鉀（上海諾泰化工產(chǎn)品有限公司）；乙酸鋅（湖北帝鑫化工制造有限公司）；葡萄糖（天津市基準(zhǔn)化學(xué)試劑有限公司）；次甲基藍(lán)（天津開(kāi)發(fā)區(qū)樂(lè)泰化工有限公司）；硫酸銅（河南中都化工有限公司）。

1.1.2 儀器與設(shè)備

WFJ-20超微粉碎機(jī)（江陰市雙城藥化機(jī)械設(shè)備有限公司）；DH-6數(shù)顯恒溫水浴鍋（上海島析實(shí)業(yè)有限公司）；FA124C電子天平（力辰科技有限公司）；電熱爐（長(zhǎng)沙市秋龍儀器設(shè)備有限公司）；DZF-6250電熱恒溫干燥箱（北京中科博達(dá)有限公司）；PHS-25 pH計(jì)（上海越平設(shè)備有限公司）；WIGGENS數(shù)字式攪拌器（澳大利亞新港科學(xué)儀器公司）；DXDF30EZ包裝機(jī)（北京清大天宏包裝機(jī)械設(shè)備有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 單因素試驗(yàn)

分別選取酶解溫度、α-淀粉酶添加量、底物濃度、酶解時(shí)間為單因素，以還原糖含量（DE值）和感官品質(zhì)為指標(biāo)，進(jìn)行試驗(yàn)，從中選取適宜的條件，進(jìn)行后續(xù)正交試驗(yàn)。

1.2.2 正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取酶解溫度、α-淀粉酶的添加量、底物濃度、酶解時(shí)間4個(gè)因素的適宜水平進(jìn)行四因素三水平L9(34)正交試驗(yàn)，確定雜糧小米粉的最佳工藝。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的因素水平表如表1所示。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表

1.2.3 感官品質(zhì)評(píng)定

根據(jù)小米紅豆粉的外觀色澤、溶解度、口感、氣味、滋味等方面，對(duì)其進(jìn)行感官分析，并邀請(qǐng)10名有經(jīng)驗(yàn)的感官分析員進(jìn)行感官評(píng)定（總分100分），小米紅豆粉的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2[14]。

表2 雜糧小米粉感官品質(zhì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.3 小米紅豆復(fù)合米粉制作工藝流程

小米、紅豆除雜→超微粉碎機(jī)粉碎→過(guò)孔徑0.180 mm篩網(wǎng)→小米粉與紅豆粉混合→調(diào)漿→滅酶→冷卻→調(diào)節(jié)pH→添加酶→酶解→滅酶→冷卻→測(cè)定DE值→烘干→粉碎→成品

1.4 工藝要點(diǎn)

1.4.1 原料除雜

選擇顆粒飽滿(mǎn)、無(wú)蟲(chóng)蛀、無(wú)霉點(diǎn)的新鮮小米和紅豆，剔除其中的沙粒、泥土、清理干凈污物。

1.4.2 粉碎過(guò)篩

對(duì)物料進(jìn)行粉碎，過(guò)孔徑0.180 mm篩網(wǎng)備用，用密封袋保存，避免受潮。

1.4.3 混合調(diào)漿

將小米粉與紅豆粉按照1∶1比例混合，按試驗(yàn)所需比例加水調(diào)制，進(jìn)行攪拌，使得米粉與水均勻混合。

1.4.4 滅酶

于恒溫水浴95 ℃滅酶10 min，冷卻至一定溫度，調(diào)節(jié)pH。

1.4.5 酶解

按照工藝要求，添加一定量的α-淀粉酶，攪拌均勻，使?jié){料與酶充分接觸。置于恒溫水浴鍋中，控制溫度、時(shí)間等條件進(jìn)行水解。水解結(jié)束后95 ℃滅酶10 min。

1.4.6 測(cè)定DE值

采用直接滴定法[15]測(cè)定水解液的DE值。

1.4.7 烘干

在電熱爐中使水分進(jìn)一步蒸發(fā)，放進(jìn)電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中烘干，至水分＜10%即可。

1.4.8 粉碎

待米粉稍冷卻后，用超微粉碎機(jī)粉碎后過(guò)孔徑0.180 mm篩，用全自動(dòng)包裝機(jī)包裝。

1.5 小米紅豆粉沖調(diào)性檢測(cè)

1.5.1 小米紅豆粉溶解度的測(cè)定

利用正交試驗(yàn)得出最佳加工工藝，取此時(shí)獲得的雜糧米粉，配制50 mL 5%雜糧米粉乳濁液，在95 ℃水浴條件下邊加熱邊攪拌30 min，在3 000 r/min條件下離心25 min，取上清液蒸干，將所得干物質(zhì)于105 ℃烘干，稱(chēng)得被溶解淀粉的質(zhì)量M（g），計(jì)算出樣品的溶解度[16]。溶解度（S）按式（1）計(jì)算。

式中：A為樣品質(zhì)量，g；M為烘干恒質(zhì)量，g。

1.5.2 小米紅豆粉結(jié)塊率的測(cè)定

在250 mL燒杯中加入100 mL沸水，添加10 g干燥后的酶解紅豆小米復(fù)合米粉，置于轉(zhuǎn)速120 r/s自動(dòng)攪拌器上攪拌20 s，將攪拌后料液通過(guò)孔徑0.180 mm篩網(wǎng)，并將剩余未通過(guò)篩網(wǎng)的塊狀物質(zhì)放入烘箱中烘干到恒重狀態(tài)，稱(chēng)得其質(zhì)量，為M（g）[17]。結(jié)塊率（X）按式（2）計(jì)算。

式中：W為紅豆米粉水分，%。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1.1 底物濃度對(duì)米漿DE值與感官評(píng)分的影響

由圖1可知，隨著底物濃度的不斷增加，DE值先增加后減少，制得的紅豆小米復(fù)合米粉感官品質(zhì)呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)。底物濃度為5%時(shí)，測(cè)得的DE值最大，產(chǎn)品的感官品質(zhì)最好。但隨著底物濃度逐漸增加，米粉DE值有所下降。這是因?yàn)榈孜餄舛容^低時(shí)，反應(yīng)速率增加較快，但隨著底物濃度逐漸增加，底物與底物之間出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)性抑制，從而影響水解程度。而底物濃度為4%和6%時(shí)的DE值與頂峰底物濃度為5%時(shí)相接近，所以選擇米漿底物濃度4%～6%進(jìn)行后續(xù)正交試驗(yàn)。

圖1 底物濃度對(duì)米漿DE值與感官評(píng)分的影響

2.1.2α-淀粉酶添加量對(duì)米漿DE值與感官評(píng)分的影響

α-淀粉酶有多種作用方式，既能作用于直鏈淀粉，也能作用于支鏈淀粉，淀粉通過(guò)水解作用，部分水解成葡萄糖、麥芽糖和低聚糖，水解程度可以通過(guò)測(cè)量米漿DE值反映。不同酶添加量米粉的DE值變化如圖2所示。

由圖2可知，隨著α-淀粉酶添加量增加，DE值先增加后減少，制得的紅豆小米復(fù)合米粉感官品質(zhì)呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)。酶添加量為1.0%時(shí)，測(cè)得的DE值最大，產(chǎn)生的感官評(píng)分達(dá)到最高。加酶量超過(guò)1.0%時(shí)，DE值呈降低趨勢(shì)，并且感官評(píng)分逐漸下降。根據(jù)分子絡(luò)合學(xué)說(shuō)，酶分子與米漿在反應(yīng)過(guò)程中，存在著某個(gè)平衡點(diǎn)，隨著α-淀粉酶添加量持續(xù)增加，酶與米漿結(jié)合程度不斷增加，反應(yīng)達(dá)到平衡后，酶活性逐漸達(dá)到穩(wěn)定，這時(shí)達(dá)到反應(yīng)平衡點(diǎn)，達(dá)到最適酶用量。張春曉[18]的小米粉制備技術(shù)研究表明，隨著加酶量增加，DE值呈現(xiàn)先逐漸增高，達(dá)到最高，后出現(xiàn)下降趨勢(shì)。因此選擇加酶量0.8%～1.2%進(jìn)行后續(xù)正交試驗(yàn)。

2.1.3 酶解溫度對(duì)米漿DE值與感官評(píng)分的影響

酶解溫度過(guò)低或者過(guò)高，均會(huì)對(duì)酶活性構(gòu)成影響，從而影響淀粉的最終酶解效果。由圖3可以看出，溫度從50 ℃提高至55 ℃時(shí)，DE值緩慢增加，溫度繼續(xù)升高到60 ℃時(shí)，DE值急劇增加達(dá)到最大值，隨著溫度升高，DE值又急劇下降。這是由于溫度較低限制淀粉酶活性，DE值較正常值偏低，逐漸升高酶解溫度，淀粉酶活性會(huì)隨之不斷提高。溫度60 ℃時(shí)，此時(shí)酶解程度達(dá)到最高，此后隨著酶解溫度不斷升高，酶活性反而受到抑制，DE值會(huì)轉(zhuǎn)而降低，因此判定試驗(yàn)中α-淀粉酶最適酶解溫度為60 ℃。而此時(shí)產(chǎn)品的感官評(píng)分也較高。因此溫度控制在55～65 ℃之間能更好發(fā)揮酶活力。

2.1.4 酶解時(shí)間對(duì)米漿DE值與感官評(píng)分的影響

根據(jù)圖4可知，DE值隨著酶解時(shí)間增長(zhǎng)呈現(xiàn)先上升后趨于平緩趨勢(shì)，其中酶解60～90 min，DE值表現(xiàn)出明顯上升，但酶解時(shí)間超過(guò)90 min，DE值開(kāi)始緩慢上升甚至保持不變，這是因?yàn)槊附鈺r(shí)間較長(zhǎng)使得酶與淀粉分子之間發(fā)生充分作用，使得酶活力開(kāi)始降低，從而導(dǎo)致DE值增加緩慢甚至不再增加。產(chǎn)品感官評(píng)分隨著酶解時(shí)間延長(zhǎng)呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)，在酶解時(shí)間90 min時(shí)達(dá)到最高。因此，選擇酶解時(shí)間90～120min較為適宜，此時(shí)水解程度較高，感官評(píng)分高。

圖2 加酶量對(duì)米漿DE值與感官評(píng)分的影響

圖3 酶解溫度對(duì)米漿DE值與感官評(píng)分的影響

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

以酶解溫度、α-淀粉酶添加量、底物濃度、酶解時(shí)間為單因素進(jìn)行四因素三水平正交試驗(yàn)，正交優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

由正交試驗(yàn)結(jié)果可知，2個(gè)觀察指標(biāo)的極差R值的大小均為A＞D＞B＞C。由此可得，影響紅豆小米復(fù)合米粉DE值和感官評(píng)分的因素主次關(guān)系依次是酶解溫度＞酶解時(shí)間＞α-淀粉酶添加量＞底物濃度。從DE值角度分析，試驗(yàn)最佳組合為A2B1C2D2，而試驗(yàn)處理組中DE值最高的組合為A2B1C2D3。從感官評(píng)分角度分析，試驗(yàn)最佳組合為A2B3C1D2，與試驗(yàn)處理組中感官評(píng)分最高者恰好相符。因在試驗(yàn)中2種指標(biāo)同等重要，所以對(duì)3種組合進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，并對(duì)3種組合進(jìn)行溶解度和結(jié)塊率檢測(cè)，采用SPSS軟件對(duì)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見(jiàn)表4。

圖4 酶解時(shí)間對(duì)米漿DE值與感官評(píng)分的影響

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果表

表4 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

由表4可知，從DE值角度分析，組合2和組合3結(jié)果優(yōu)于組合1，且結(jié)果差異顯著，組合2和組合3之間結(jié)果差異不顯著；從感官評(píng)分角度分析，組合3結(jié)果優(yōu)于組合1和組合2，且結(jié)果差異顯著，而組合1和組合2之間差異不顯著；從溶解度角度分析，組合3結(jié)果優(yōu)于組合1和組合2，且結(jié)果差異顯著，組合1和組合2之間差異不顯著；從結(jié)塊率角度分析，組合3結(jié)果優(yōu)于組合2優(yōu)于組合1，三者之間結(jié)果差異顯著。因此，選擇組合3為試驗(yàn)最佳組合，即A2B3C1D2，最佳酶解工藝條件為酶解溫度60 ℃、α-淀粉酶添加量1.2%、底物濃度4%、酶解時(shí)間105 min，此時(shí)得出的紅豆小米復(fù)合米粉各方面指標(biāo)均較好，制品具有較好的小米色澤和香味，成品沖調(diào)時(shí)狀態(tài)較好，結(jié)塊率較低，并且分層現(xiàn)象不明顯，無(wú)沉淀，質(zhì)地較均勻穩(wěn)定，細(xì)細(xì)品嘗有稍甜滋味，口感柔滑且醇厚。

3 結(jié)論

對(duì)復(fù)合酶水解雜糧小米粉加工工藝進(jìn)行研究，結(jié)果表明，α-淀粉酶添加量1.2%、底物濃度4%、酶解溫度60 ℃、酶解時(shí)間105 min時(shí)，米漿DE值為60.43%。此時(shí)水解程度高，紅豆小米復(fù)合米粉口感細(xì)膩，含有豐富的營(yíng)養(yǎng)，米粉沖調(diào)性好，利于人體吸收，為新型米粉開(kāi)發(fā)提供理論基礎(chǔ)。