劉紅微 ，張美莉*，池富榮

1. 河套學(xué)院（巴彥淖爾 015000）；2. 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院（呼和浩特 010018）；3. 內(nèi)蒙古自治區(qū)巴彥淖爾市杭錦后旗委黨校（巴彥淖爾 015000）

牧區(qū)醪糟是傳統(tǒng)的低醇發(fā)酵飲料，具有地域特色。燕麥醪糟是以燕麥-黍米復(fù)合粉為原料，加水高溫糊化后經(jīng)玉米芽粉液化，而后經(jīng)高溫發(fā)酵得到的固液混合物[1-2]。燕麥醪糟的研制，既豐富了醪糟的種類，又開(kāi)發(fā)了新型燕麥?zhǔn)称?。燕麥醪糟含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分及功能成分，有助于消化、提高免疫力、降血糖、預(yù)防癌癥等[8]。迄今為止，醪糟的生產(chǎn)多為家庭或作坊式生產(chǎn)，存在產(chǎn)品品質(zhì)不穩(wěn)定等問(wèn)題。

谷物發(fā)芽處理能夠激活谷物中的酶活力，如α-淀粉酶、蛋白酶等。α-淀粉酶又稱為液化酶，楊蕾[1]研究指出玉米發(fā)芽制粉后，玉米芽粉中α-淀粉酶活力可達(dá)50 U/g，所以玉米芽粉具有使淀粉液化的能力。液化是淀粉高溫糊化后，在液化酶的作用下使糊化后的淀粉水解成小分子的可溶性糖，破壞膠體狀態(tài)，從而使淀粉的黏度下降，流動(dòng)性好，形成流動(dòng)性醪液[3-5]，為下一步工藝創(chuàng)造條件。液化工藝為燕麥醪糟發(fā)酵前的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是后期糖化與發(fā)酵的基礎(chǔ)。研究以燕麥-黍米復(fù)合粉為原料，進(jìn)行燕麥醪糟發(fā)酵前液化工藝的優(yōu)化，為燕麥醪糟發(fā)酵工藝的研究提供前期準(zhǔn)備。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

燕麥面、黍米面、玉米芽粉（市售）；試劑均為分析純（天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程玉米芽粉→燕麥→黍米復(fù)合粉→過(guò)篩→糊化→液化→燕麥→黍米液化液

1.2.2 分析方法

1.2.2.1 燕麥-黍米液化液相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定方法

還原糖（以葡萄糖計(jì)）測(cè)定：還原糖含量的測(cè)定采用菲林試劑滴定法。

總固形物的測(cè)定：采用105 ℃恒重法。

DE值[6]：葡萄糖當(dāng)量值，是還原糖（以葡萄糖計(jì)）占溶液干物質(zhì)的百分比，按式（1）計(jì)算[7-8]。

1.2.3 試驗(yàn)方法

1.2.3.1 單因素試驗(yàn)

將燕麥粉與黍米粉按3∶7（W/W）比例混合，按料水比1∶5（g/mL）蒸煮糊化40 min，然后降低溫度，添加玉米芽粉進(jìn)行液化。試驗(yàn)選取玉米芽粉添加量（100 g原料玉米芽粉用量）、溫度、時(shí)間三個(gè)因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)[9-11]。在60 ℃，20 min的條件下，按玉米芽粉添加量5%，10%，15%和20%進(jìn)行試驗(yàn)；在玉米芽粉添加量10%、時(shí)間20 min的條件下，按溫度60，65，70和75 ℃進(jìn)行試驗(yàn)；在溫度60 ℃，玉米芽粉用量10%（占復(fù)合粉百分比）的條件下，按液化時(shí)間15，20，25和30 min進(jìn)行試驗(yàn)。每組試驗(yàn)平行進(jìn)行3次，確定最優(yōu)單因素水平。

1.2.3.2 正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選取玉米芽粉添加量、溫度、時(shí)間3個(gè)因素，以DE值為考核指標(biāo)，設(shè)計(jì)三因素三水平的正交試驗(yàn)，以確定燕麥-黍米復(fù)合粉最佳液化工藝參數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理并作圖，用SPSS 25.0分析軟件進(jìn)行正交設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 液化工藝單因素試驗(yàn)

DE值可作為燕麥-黍米醪糟發(fā)酵前液化工藝的考核指標(biāo)。當(dāng)DE＜10%時(shí)，淀粉顆粒會(huì)發(fā)生重結(jié)合現(xiàn)象；當(dāng)DE＞20%時(shí)，影響催化效果，造成最終糖化DE值變低[12-13]。故燕麥-黍米復(fù)配谷物粉液化至DE值在20%左右為宜。

2.1.1 玉米芽粉添加量對(duì)燕麥-黍米粉液化的影響

由圖1可知，隨著玉米芽粉添加量的增加，燕麥-黍米液化液的DE值呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)，玉米芽粉添加量為10%及15%時(shí)，水解液的DE值上升趨勢(shì)平緩。因?yàn)樵诘孜餄舛纫欢ǖ那闆r下，當(dāng)玉米芽粉添加量小于10%時(shí)，底物的濃度大于玉米芽粉中酶的濃度，反應(yīng)速率主要受玉米芽粉中酶的濃度的影響，隨著玉米芽粉中酶的濃度的增加，液化液的DE值迅速增大；當(dāng)玉米芽粉添加量為10%及15%時(shí)，此時(shí)底物的濃度和玉米芽粉中酶濃度基本上達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，燕麥-黍米液化液的DE值變化不大。玉米芽粉添加量10%時(shí)，燕麥-黍米液化液的DE值近于20%，因此，選10%為較優(yōu)玉米芽粉添加量進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

圖1 玉米芽粉添加量對(duì)液化液DE值的影響

2.1.2 溫度對(duì)燕麥-黍米粉液化的影響

由圖2可知，隨著溫度的升高，燕麥-黍米液化液的DE值整體呈上升趨勢(shì)，但是65 ℃時(shí)燕麥-黍米液化液DE值達(dá)到頂點(diǎn)后，上升趨勢(shì)平緩，略有下降。65℃前溫度升高，酶與底物反應(yīng)速度加快；65 ℃之后溫度繼續(xù)升高，會(huì)使酶蛋白逐漸變性失活，使酶的作用下降。溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)降低酶的催化效率，影響酶促反應(yīng)速度，甚至可導(dǎo)致酶失活而完全喪失催化作用[14]。因此，考慮能耗及玉米芽粉酶活性，選擇65 ℃進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

圖2 液化溫度對(duì)液化液DE值的影響

2.1.3 液化時(shí)間對(duì)燕麥-黍米粉液化的影響

因?yàn)槊附饩哂袑Ｒ恍?，發(fā)生酶促反應(yīng)前須識(shí)別底物并與之結(jié)合，短時(shí)內(nèi)，酶促反應(yīng)不完全，DE值較低；酶促反應(yīng)一定時(shí)間后，反應(yīng)相對(duì)完全，繼續(xù)增加液化時(shí)間，酶分子出現(xiàn)鈍化現(xiàn)象及底物濃度降低，液化效果下降[15-17]。由圖3可知，隨著液化時(shí)間的延長(zhǎng)，燕麥-黍米液化液的DE值先升高后略有下降。液化15 min時(shí)，燕麥-黍米液化液DE值接近20%，考慮設(shè)備利用率，液化時(shí)間選15 min。

圖3 液化時(shí)間對(duì)液化液DE值的影響

2.1.4 燕麥-黍米復(fù)合粉液化的正交試驗(yàn)結(jié)果

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行三因素三水平的正交試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表1。由表1和表2可知，玉米芽粉添加量與液化溫度顯著影響燕麥-黍米復(fù)配粉的水解效果，影響燕麥-黍米粉DE值的主次因素為玉米芽粉添加量＞液化溫度＞液化時(shí)間，DE值最為接近20的組合分別為A2B2C1與A1B3C2，即：玉米芽粉添加量10%、液化溫度65 ℃、液化時(shí)間10 min，此時(shí)DE值為20.41%；玉米芽粉添加量8%、液化溫度70 ℃、液化時(shí)間15min，此時(shí)DE值為20.42%。玉米芽粉添加量F值高于液化溫度F值。玉米芽粉添加量對(duì)燕麥-黍米粉液化工藝的影響高于液化溫度，綜合考慮成本、設(shè)備利用率及安全等因素，液化工藝選擇A2B2C1。

表1 液化正交試驗(yàn)結(jié)果

表2 液化正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析

3 結(jié)論

研究以燕麥-黍米復(fù)合粉為原料，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用正交試驗(yàn)確定了燕麥醪糟發(fā)酵前的最佳液化工藝：玉米芽粉添加量10%、液化溫度65 ℃、液化時(shí)間10 min。在此條件下，燕麥-黍米液化液DE值為20.41%。研究確定了燕麥醪糟發(fā)酵前液化工藝，為后續(xù)燕麥醪糟的發(fā)酵提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。