王明明，李娟，陳銀艷，楊瑜芳，余智瑾，3，盛軍，，趙存朝，3*

（1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，云南昆明 650201；2.昆明生物制造研究院有限公司，云南昆明 650201；3.云南省高原特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)研究院，云南昆明 650201）

燕麥（Avena sativaL.）是禾本科、燕麥屬植物，其在全世界范圍內(nèi)廣泛栽培，在干燥、高寒的地區(qū)更適宜生長(zhǎng)。根據(jù)燕麥的外稃性狀可將燕麥分為裸燕麥和皮燕麥[1-3]，其中，裸燕麥在我國(guó)大部分地區(qū)種植，距今至少有2000 多年的栽培歷史[4]，其他國(guó)家種植的大多為皮燕麥[5]。皮燕麥可以作為牧草，裸燕麥可作為食品、飼料和糧食食用[6-8]。有研究表明，采用高溫淀粉酶酶解制備燕麥乳飲料，其最佳酶解條件：溫度80 ℃、加酶量50 U/g、時(shí)間90 min、料水比1 ∶10（g/mL）[9]，所制得燕麥乳飲料口感質(zhì)地濃厚、味道清香、具有天然的燕麥香味。此外，通過單因素試驗(yàn)與正交試驗(yàn)，確定出燕麥乳飲料的最優(yōu)配方：燕麥汁添加量80%、全脂奶粉添加量8%、白砂糖添加量8%、檸檬酸添加量0.06%，所制得的燕麥飲料味道酸甜，具有燕麥的清香[10]。

燕麥中含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、膳食纖維，具有調(diào)節(jié)血糖、降低血脂、抗氧化[11-13]等多種功能，能夠滿足人體的營(yíng)養(yǎng)和健康要求。本文以燕麥粒為原料，進(jìn)行單因素試驗(yàn)，考察各因素對(duì)原味燕麥乳品質(zhì)的影響，利用響應(yīng)面試驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化，最終確定原味燕麥乳的最佳的配方，以期提高燕麥的生產(chǎn)附加值，拓寬其加工利用途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

燕麥粒：黑龍江兵強(qiáng)馬壯食品有限公司；復(fù)配增稠乳化劑（植物蛋白飲料）：江蘇豪蓓特食品有限公司；檸檬酸：鄭州廣宇食品添加劑有限公司；菜籽油：云南金豐匯油脂股份有限公司；耐高溫淀粉酶（150 000 U/mL）、糖化酶（260 000 U/mL）：安琪酵母股份有限公司；燕麥香精：杭州安塞生物科技有限公司；香蘭素：嘉興市中華化工有限責(zé)任公司。

1.2 儀器與設(shè)備

HJJ-6 水浴恒溫電動(dòng)攪拌器：常州華奧儀器制造有限公司；AR224CN 電子天平：奧豪斯儀器（常州）有限公司；HL-SYKS00r 商用智能烤箱：中山市阜沙鎮(zhèn)創(chuàng)紅電器廠；GYB60-68 高壓均質(zhì)機(jī)：上海東華高壓均質(zhì)機(jī)廠；JYL-C022E 磨漿機(jī)：廣西南寧旭昆機(jī)電設(shè)備有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 原味燕麥乳加工工藝流程

燕麥→挑選→烘烤→浸泡→磨漿→液化→酶解→糖化→滅酶→過濾→調(diào)配→均質(zhì)→滅菌→灌裝→燕麥乳。

1.3.2 原味燕麥乳加工操作要點(diǎn)

1）烘烤：將燕麥粒用烤箱進(jìn)行烘烤，選擇上火150 ℃，下火120 ℃的條件，烘烤30 min；2）浸泡：稱取適量烘烤好的燕麥粒浸泡（大約3～5 h）；3）磨漿：用磨漿機(jī)按照1 ∶20（g/mL）的料液比進(jìn)行磨漿；4）酶解：先進(jìn)行液化，將磨漿后的料液pH 值調(diào)至5～6，待升溫至90 ℃，先加入0.2‰的耐高溫淀粉酶，酶解90 min；再進(jìn)行糖化，將pH 值調(diào)至4.5～5.0，糖化酶添加量0.2‰，酶解60 min；5）滅酶：將糖化好的料液升溫至85 ℃，在85 ℃的條件下保持5 min；6）過濾：用兩層100 目的紗布過濾，得到燕麥漿；7）均質(zhì)：料液溫度保持65 ℃，高、低壓分別選擇45 MPa 和30 MPa，均質(zhì)5～8 min；8）滅菌：95 ℃滅菌15 min。

1.3.3 原味燕麥乳制備的單因素試驗(yàn)

采用單因素試驗(yàn)研究料液比[1 ∶10、1 ∶15、1 ∶20、1 ∶25、1 ∶30（g/mL）]、耐高溫淀粉酶添加量（0.05‰、0.10‰、0.15‰、0.20‰、0.25‰）、耐高溫淀粉酶酶解時(shí)間（30、60、90、120、150 min）、糖化酶添加量（0.1‰、0.2‰、0.3‰、0.4‰、0.5‰）、糖化酶酶解時(shí)間（20、40、60、80、100 min）對(duì)感官評(píng)分的影響，確定各因素較佳試驗(yàn)參數(shù)范圍，每個(gè)處理重復(fù)3 次，結(jié)果取平均值。

1.3.4 響應(yīng)面設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素試驗(yàn)的結(jié)果，采用Design-Expert 8.0.6程序軟件，選擇耐高溫淀粉酶添加量、耐高溫淀粉酶酶解時(shí)間、糖化酶添加量和糖化酶酶解時(shí)間4 個(gè)因素進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)。Box-Behnken 因素及水平見表1。

表1 Box-Behnken 因素與水平Table 1 Factors and levels of Box-Behnken

1.3.5 感官評(píng)價(jià)方法

原味燕麥乳感官性狀評(píng)定參照孟凡歡[14]的相關(guān)評(píng)定方法，并根據(jù)試驗(yàn)所得的原味燕麥乳的特點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)修改。感官評(píng)定小組由10 名食品專業(yè)的同學(xué)組成，以感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，對(duì)原味燕麥乳進(jìn)行感官品評(píng)，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)參照谷物類飲料輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[15]。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表2 原味燕麥乳感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Standard for sensory evaluation of plain oat milk

1.3.6 原味燕麥乳理化指標(biāo)及微生物指標(biāo)的測(cè)定

1.3.6.1 總固形物含量的測(cè)定

總固形物含量的測(cè)定采用直接干燥法，在101.3kPa、105 ℃下直接干燥，根據(jù)原味燕麥乳樣品在干燥過程中的質(zhì)量損失計(jì)算總固形物含量（S，%），公式如下。

式中：m1為樣品干燥前的質(zhì)量，g；m2為樣品干燥后的質(zhì)量，g。

1.3.6.2 還原糖含量測(cè)定

按照GB 5009.7—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中還原糖的測(cè)定》中的方法測(cè)定還原糖含量（B，g/100 g），公式如下。

式中：A為堿性酒石酸酮溶液（甲乙液各半，相當(dāng)于葡萄糖的質(zhì)量），g；M為樣品的質(zhì)量，g；V為滴定平均消耗樣品溶液體積，mL；50 為酸水解中吸取樣液體積，mL；250 為試樣處理中樣品定容體積，mL；100 為酸水解中定容體積，mL；1 000 為換算系數(shù)。

1.3.6.3 離心沉淀率測(cè)定

準(zhǔn)確稱取待測(cè)樣品，質(zhì)量記為W1（g），用離心沉淀法，4 000 r/min 離心30 min，取出沉淀物在90 ℃下烘干20 min，沉淀物質(zhì)量記為W2（g），樣品離心沉淀率（R，%）計(jì)算公式如下。

1.3.6.4 脂肪含量測(cè)定

脂肪含量參照GB 5009.6—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中脂肪的測(cè)定》測(cè)定。稱取10 g 左右樣品于50 mL 試管內(nèi)，加入10 mL 鹽酸，于70 ℃水浴中進(jìn)行消化至試樣完全溶解，5 min 振搖一次，約50 min 后分別加入乙醇、乙醚和石油醚抽提。抽提后得到的脂肪進(jìn)行干燥后稱量即可計(jì)算出脂肪含量。

1.3.6.5 水分含量測(cè)定

水分含量參照GB 5009.3—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測(cè)定》中直接干燥法進(jìn)行測(cè)定。在101.3 kPa、105 ℃下直接干燥，確定原味燕麥乳樣品在干燥過程中損失的水分。水分含量（Q，%）計(jì)算公式如下。

式中：m1為樣品干燥前的質(zhì)量，g；m2為樣品干燥后的質(zhì)量，g。

1.3.6.6 蛋白質(zhì)含量測(cè)定

蛋白質(zhì)含量按照GB 5009.5—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》中凱式定氮法進(jìn)行測(cè)定，蛋白質(zhì)含量（P，%）的計(jì)算公式如下。

式中：V1是消耗的硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定液的體積，mL；V2是空白消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定液的體積，mL；C是硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定液的濃度，mol/L；0.014 0 是氮原子的相對(duì)原子質(zhì)量，g；M是樣品的質(zhì)量，g；V3是吸取消化液的體積，mL；F為蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)換系數(shù)，6.25。

1.3.6.7 穩(wěn)定性的測(cè)定

依據(jù)Stokes Law 離心加速法與Lambert-Beer Law光學(xué)技術(shù)的原理，測(cè)定樣品在離心作用下紅外透光率的變化并繪制譜線[16]。分析條件為溫度25 ℃、時(shí)間間隔2 s、速度1 500 r/min、譜線1 000 條。

1.3.6.8 微生物指標(biāo)測(cè)定

微生物指標(biāo)參照GB 4789.3—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)大腸菌群計(jì)數(shù)》測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

數(shù)據(jù)采用WPS Office（11.1.0.11551）進(jìn)行整理和分析，利用Design-Expert 8.0.6 軟件進(jìn)行響應(yīng)面分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 料液比對(duì)原味燕麥乳的影響

料液比對(duì)原味燕麥乳感官評(píng)分的影響見圖1。

圖1 料液比對(duì)原味燕麥乳感官評(píng)分的影響Fig.1 Effect of solid-liquid ratio on sensory score of original oat milk

從圖1 可以看出，隨著溶劑用量逐漸增大，感官評(píng)分呈先上升再下降的趨勢(shì)。在料液比為1 ∶20（g/mL）時(shí)，原味燕麥乳的感官評(píng)分最高。根據(jù)實(shí)際情況，在此料液比下，原味燕麥乳的黏稠度較好。溶劑用量低，黏稠度過高，適口性差；溶劑用量過高，黏稠度過低，原味燕麥乳體系不穩(wěn)定，容易分層。

2.1.2 耐高溫淀粉酶添加量對(duì)原味燕麥乳的影響

耐高溫淀粉酶添加量對(duì)原味燕麥乳感官評(píng)分的影響見圖2。

圖2 耐高溫淀粉酶添加量對(duì)原味燕麥乳感官評(píng)分的影響Fig.2 Effect of thermostable amylase addition on sensory score of original oat milk

由圖2 可知，隨著耐高溫淀粉酶添加量逐漸升高，感官評(píng)分呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)，且耐高溫淀粉酶添加量為0.20‰時(shí)的感官評(píng)分最高，此時(shí)原味燕麥乳的體系相對(duì)較均勻。淀粉是燕麥中的一種不穩(wěn)定成分，隨著加酶量的增加，酶促反應(yīng)速度加快，淀粉的水解程度也隨之提高，當(dāng)?shù)矸鬯獾揭欢ǔ潭戎螅矸蹟?shù)量較少，酶促反應(yīng)速度減慢，繼續(xù)加酶，原味燕麥乳品質(zhì)受影響程度減小[17]。

2.1.3 耐高溫淀粉酶酶解時(shí)間對(duì)原味燕麥乳的影響

耐高溫淀粉酶酶解時(shí)間對(duì)原味燕麥乳感官評(píng)分的影響見圖3。

圖3 耐高溫淀粉酶酶解時(shí)間對(duì)原味燕麥乳感官評(píng)分的影響Fig.3 Effect of hydrolysis time of thermostable amylase on sensory score of original oat milk

由圖3 可知，隨著耐高溫淀粉酶酶解時(shí)間逐漸延長(zhǎng)，感官評(píng)分呈先上升后下降的趨勢(shì)，且耐高溫淀粉酶的酶解時(shí)間達(dá)到90 min 時(shí)的感官評(píng)分最高。酶解時(shí)間不足，燕麥中的淀粉等物質(zhì)水解不完全，影響原味燕麥乳的組織狀態(tài)[18]。當(dāng)酶解時(shí)間達(dá)到90 min 后，再延長(zhǎng)酶解時(shí)間，原味燕麥乳色澤發(fā)生變化，色澤加深，顏色偏黃，并非均勻的乳白色，感官評(píng)分較低。

2.1.4 糖化酶添加量對(duì)原味燕麥乳的影響

糖化酶添加量對(duì)原味燕麥乳感官評(píng)分的影響見圖4。

圖4 糖化酶添加量對(duì)原味燕麥乳感官評(píng)分的影響Fig.4 Effect of glycosylase addition on the sensory score of original oat milk

由圖4 可知，隨著糖化酶添加量逐漸增加，感官評(píng)分呈先增加后降低的趨勢(shì)，且糖化酶添加量在0.2‰時(shí)原味燕麥乳的感官評(píng)分達(dá)到最大，糖化酶在此添加量下得到的原味燕麥乳口感較佳。當(dāng)糖化酶添加量低于0.2‰時(shí)，口感較差，味道較淡；當(dāng)糖化酶添加量大于0.2‰時(shí)，甜度無明顯變化。這可能是因?yàn)殡S著糖化酶添加量的增加，原味燕麥乳甜度逐漸增強(qiáng)，還原糖的含量在逐漸增加[19]。當(dāng)糖化酶增加到一定程度時(shí)，因液化后所得產(chǎn)物已大部分轉(zhuǎn)化成糖類，所以還原糖含量增加不明顯。

2.1.5 糖化酶酶解時(shí)間對(duì)原味燕麥乳的影響

糖化酶酶解時(shí)間對(duì)原味燕麥乳感官評(píng)分的影響見圖5。

圖5 糖化酶酶解時(shí)間對(duì)原味燕麥乳感官評(píng)分的影響Fig.5 Effect of glycosylase digestion time on the sensory score of original oat milk

從圖5 可以看出，隨著糖化酶酶解時(shí)間逐漸延長(zhǎng)，感官評(píng)分表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢(shì)，在60 min 時(shí)的感官評(píng)分最高，在此酶解時(shí)間下得到的原味燕麥乳口感較好。甜度隨酶解時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增強(qiáng)，還原糖含量逐漸增加。在60 min 后，盡管酶解時(shí)間還在延長(zhǎng)，但原味燕麥乳的甜味增加并不明顯。這可能是因?yàn)樵谔腔赴l(fā)揮作用時(shí)，首先與底物分子結(jié)合，隨著酶解時(shí)間的延長(zhǎng)，底物濃度隨之減少，不利于絡(luò)合物生成，影響糖化酶的催化效率[20]。

2.2 原味燕麥乳響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果分析

2.2.1 響應(yīng)優(yōu)化及結(jié)果

結(jié)合原味燕麥乳單因素試驗(yàn)的結(jié)果，以感官評(píng)分（Y）為響應(yīng)值，依次選擇耐高溫淀粉酶添加量（A）、耐高溫淀粉酶酶解時(shí)間（B）、糖化酶添加量（C）、糖化酶酶解時(shí)間（D）4 個(gè)因素，采用響應(yīng)面對(duì)原味燕麥乳的加工工藝進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)，其結(jié)果如表3所示。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)方案及結(jié)果Table 3 Scheme and results of response surface test

對(duì)表3 中的數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，得到原味燕麥乳耐高溫淀粉酶添加量（A）、耐高溫淀粉酶酶解時(shí)間（B）、糖化酶添加量（C）、糖化酶酶解時(shí)間（D）與感官評(píng)分值（Y）的二次方程：Y=90.78+1.32A+1.16B+0.19C+0.50D-1.60AB-1.28AC+1.83AD-2.10BC+0.63BD-3.60CD-6.26A2-4.72B2-3.27C2-4.46D2。

2.2.2 模型建立及顯著性檢驗(yàn)

回歸模型的方差分析結(jié)果見表4。

表4 回歸模型方差分析Table 4 Analysis of variance of regression model

由表4 方差分析可知：原味燕麥乳感官評(píng)分回歸模型顯著性檢驗(yàn)P＜0.001，說明原味燕麥乳的感官評(píng)分二次多元回歸模型極顯著；原味燕麥乳回歸模型失擬項(xiàng)P=0.152 0>0.05，故原味燕麥乳的感官評(píng)分二次多元回歸失擬項(xiàng)無顯著性影響。方差分析結(jié)果表明，決定系數(shù)R2和信噪比分別為0.950 5、14.771，F(xiàn)值為5.10，表明該模型具有較高的擬合度和良好的可信度，能夠用于原味燕麥乳的工藝優(yōu)化。綜合上述分析，從F值能夠看出4 個(gè)因素對(duì)原味燕麥乳感官評(píng)分的影響順序依次為耐高溫淀粉酶添加量（A）＞耐高溫淀粉酶酶解時(shí)間（B）＞糖化酶酶解時(shí)間（D）＞糖化酶添加量（C）。

2.2.3 最佳條件的確定和回歸模型的驗(yàn)證

根據(jù)回歸模型驗(yàn)證，得到原味燕麥乳最優(yōu)工藝配方：耐高溫淀粉酶添加量0.21‰，耐高溫淀粉酶酶解時(shí)間94.08 min，糖化酶添加量0.22‰，糖化酶酶解時(shí)間62.28 min，原味燕麥乳感官評(píng)分為90.96。綜合考慮實(shí)際情況，在上述條件下進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，調(diào)整耐高溫淀粉酶添加量0.20‰，耐高溫淀粉酶酶解時(shí)間90 min，糖化酶添加量0.2‰，糖化酶酶解時(shí)間60 min，原味燕麥乳感官評(píng)分為92，接近理論預(yù)測(cè)值，證明該方法可行。

2.3 原味燕麥乳理化指標(biāo)、微生物指標(biāo)與穩(wěn)定性結(jié)果

2.3.1 原味燕麥乳理化指標(biāo)、微生物指標(biāo)結(jié)果分析

原味燕麥乳理化指標(biāo)及微生物指標(biāo)結(jié)果見表5。

表5 原味燕麥乳理化指標(biāo)及微生物指標(biāo)Table 5 Physicochemical index and microbial index of original oats milk

由表5 可知，根據(jù)還原糖（以葡萄糖計(jì)）含量和總固形物含量的比值可計(jì)算出還原糖占干物質(zhì)的百分比（dextrose equivalent，DE）值為50.55%。DE 值越高，說明葡萄糖漿的級(jí)別越高。加入的耐高溫淀粉酶能夠?qū)⒀帑溨械牡矸鬯獬珊刃》肿游镔|(zhì)，生成的糊精在糖化酶的作用下發(fā)生糖化作用，轉(zhuǎn)化成糖類物質(zhì)。這不僅提高了原味燕麥乳的口味，還提高了原味燕麥乳體系的穩(wěn)定性。

2.3.2 加淀粉酶、糖化酶與不加酶燕麥乳穩(wěn)定性分析

透光率隨樣品管的位置變化關(guān)系圖譜見圖6。

圖6 不同燕麥乳指紋透光圖譜Fig.6 Different oat milk fingerprint transmittance profiles

從圖6 可以看出，兩種方法制得的原味燕麥乳都有各自的特點(diǎn)，都存在上浮和沉降的現(xiàn)象，但是，相比較來說，加了耐高溫淀粉酶和糖化酶進(jìn)行酶解制得的燕麥乳穩(wěn)定性比未加酶制得的燕麥乳穩(wěn)定性相對(duì)較好，因?yàn)槲醇用钢频玫难帑溔樵跇悠饭艿撞康淖V線面積較大，說明其透光率相對(duì)較大，穩(wěn)定性相對(duì)較差。

不穩(wěn)定性系數(shù)隨時(shí)間的變化關(guān)系圖譜見圖7。

圖7 不穩(wěn)定性系數(shù)隨時(shí)間的變化關(guān)系圖譜Fig.7 Map of the instability coefficient over time

由圖7 可以看出，加了兩種酶得到的原味燕麥乳斜率比不加酶得到的燕麥乳的斜率低，穩(wěn)定系數(shù)變化較慢，說明穩(wěn)定性相對(duì)較好。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)對(duì)原味燕麥乳的生產(chǎn)制作工藝過程進(jìn)行了優(yōu)化，得到最優(yōu)的生產(chǎn)工藝條件為料液比1 ∶20（g/mL），耐高溫淀粉酶添加量和酶解時(shí)間分別為0.20‰、90 min；糖化酶添加量和酶解時(shí)間分別為0.20‰、60 min。制得的原味燕麥乳組織狀態(tài)均勻，離心沉淀率較小，穩(wěn)定性相對(duì)較好，還原糖含量較高，色澤呈現(xiàn)出較好的乳白色。本研究可為燕麥的深加工提供一定的理論基礎(chǔ)。