酶法制備擠壓小米糖漿的工藝研究

黃婉婷,戴宇辰,黃健東,王步江

(天津農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)與生物工程學(xué)院，天津市農(nóng)副產(chǎn)品深加工技術(shù)工程中心，天津 300384)

小米是一種重要的藥食同源的新型食品資源，具有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)[1]。小米含有豐富的蛋白質(zhì)和氨基酸、碳水化合物、維生素及微量元素等營養(yǎng)成分，而且還富含多酚、黃酮、甾醇等多種活性成分[1]。大多數(shù)的多酚與黃酮具有較強的降血糖，降血脂，清除自由基及抗氧化作用[2]。擠壓膨化是一種瞬時高溫加工工藝，能量及原料利用率高，同時可以鈍化不良因子和殺菌等優(yōu)點[3]。以小米為原料可以釀造黃酒、小米醋等食品，目前傳統(tǒng)釀造企業(yè)仍采用傳統(tǒng)的蒸煮糊化糖化工藝，能耗較高[2]。本研究采用擠壓膨化蒸煮技術(shù)、酶法糖化工藝，該工藝可明顯縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，提高小米的利用率[5]。

1 材料與方法

1.1 材料

小米：市售；糖化酶：北京奧博星；3，5-二硝基水楊酸：化學(xué)純，國藥集團。

1.2 主要設(shè)備

TU-1810紫外可見分光光度計：普析通用、PHS-3E型pH計：上海精密科學(xué)儀器；HWS28型數(shù)顯恒溫水浴鍋：上海一恒科技。

1.3 擠壓膨化工藝路線[3]

小米經(jīng)過篩選和清洗后烘干，模孔直徑14mm，套筒溫度140℃，物料水分10%～13%，主軸轉(zhuǎn)速280r/min的條件下，雙螺桿擠壓膨化機處理小米粉，經(jīng)切割、粉碎，過80目篩，得到實驗原料，進行后期酶解糖化試驗。

1.4 測定方法

還原糖的測定：3，5-二硝基水楊酸比色法(DNS)[4]

糖化率=還原糖g/底物g

2 結(jié)果與討論

2.1 酶解時間

本研究以糖化率為考察目標(biāo)，首先對酶解時間進行了研究，條件為：pH值=5，料液比1∶5(g∶mL)，加酶量為底物的0.4‰，溫度55℃，酶解時間3h，每隔0.5h取樣一次，測定其糖化率，確定最佳糖化時間。結(jié)果如圖1所示。在2h前，糖化率迅速上升，隨著時間延長糖化率趨于平緩，糖化率沒有顯著提升，所以選擇2h作為酶解時間。

圖1 酶解時間對糖化率的影響

2.2 酶解溫度對糖化結(jié)果的影響

糖化溫度對酶活力影響顯著。條件為：pH值=5，料液比1∶5(g∶mL)，加酶量為底物的0.4‰，溫度為45℃、50℃、55℃、60℃、65℃，酶解時間2h，由圖2可知，膨化小米酶解的最佳溫度為55℃，溫度過高或過低，都會影響酶活力，造成還原糖產(chǎn)量明顯下降。

圖2 酶解溫度對糖化率的影響

2.3 酶添加量

糖化酶添加量是影響糖化的重要因素[6]。在小米糖漿的制備中，酶解對還原糖的生成有決定性的作用，結(jié)果表明酶量與還原糖的量呈明顯的正相關(guān)。本試驗選擇加酶量分別為底物的0.2‰、0.4‰、0.6‰、0.8‰、1‰，在料液比1∶5(g∶mL)，酶解時間2h，酶解溫度55℃的條件下進行酶解反應(yīng)。結(jié)果如圖3所示，酶添加量小于0.6‰時，糖化率隨酶量的增加而增加，大于0.6‰時，糖化率沒有顯著變化，呈平穩(wěn)趨勢，所以酶添加量選擇0.6‰。

圖3 酶添加量對糖化率的影響

2.4 糖化pH值

pH值對糖化酶的結(jié)構(gòu)和活力有著直接的影響[7]。因此，適宜的pH值對糖化率至關(guān)重要，料液比1∶5(g∶mL)，加酶量為底物的0.4‰，溫度55℃，酶解時間2h，pH值分別為3、4、5、6、7，研究pH值對糖化率的影響。結(jié)果如圖4所示。由圖可知，擠壓膨化小米酶解的最佳pH值為5，過高或過低都會降低糖化酶的活力，影響擠壓膨化小米的糖化率。

2.5 正交試驗優(yōu)化

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，選取溫度、酶解時間、pH值3個影響因素，進行3水平設(shè)計[8]，以膨化小米的糖化率為考察指標(biāo)，正交試驗因素與水平見表1，正交試驗結(jié)果見表2。

表1 正交試驗因素表

表2 L9(34)正交試驗表

通過正交試驗結(jié)果可知，影響糖化率的因素由大到小的順序為B>C>A，即：酶解時間>pH值>酶解溫度，酶解條件的最優(yōu)組合為A2B3C2，即溫度為55℃，時間為2.2h，pH值為5，在該條件下進行了3次驗證試驗，酶解擠壓小米的平均糖化率達到0.488。

3 結(jié)論

本試驗通過單因素和正交試驗得出酶法制備擠壓膨化小米糖漿的最優(yōu)工藝參數(shù)為：料液比為1∶5(g∶mL)，酶添加量0.6‰，反應(yīng)時間2.2h，溫度55℃，pH值5。該工藝下進行對擠壓小米進行糖化，小米的糖化率為0.488，酶解液中還原糖的濃度達到9.8%，為后續(xù)產(chǎn)品的生產(chǎn)提供高質(zhì)量原料保證。