糯米發酵醬姜風味酵素飲品配方及工藝優化研究

朱建華,鄒秀容,劉日斌,黃靜梅,林 如,古麗容,劉 波

(1.韶關學院 英東食品科學與工程學院,廣東 韶關 512005;2.廣東金友米業股份有限公司,廣東 韶關 512005)

我國稻米加工總體尚處于一種滿足口糧大米需求的初級加工階段,有效利用率只達60%～65%,副產品深加工利用極少,資源綜合利用水平低[1]。在稻米加工過程的副產品中,15%～20%具有食用價值。據世界發達國家稻米深加工全利用的經驗,稻谷加工前后的產值比可由1∶1.2提高到1∶4,增值近4倍。稻米精深加工制品主要集中在歐、美、日本一些國家,稻谷(米)及其加工制品國際年貿易額達500億美元[2-3]。如何采取各種先進技術對稻米進行增值加工就成了稻米深加工研究的重要方向[4-6]。酵素目前正在成為日本、我國臺灣地區以及東南亞食品產業界的研究新熱點,僅在日本就有年產1000億日元的市場[7-8]。目前酵素產品已進入我國大陸,廣受消費者歡迎,但國內規模化酵素食品生產企業相對較少,而在國內稻米深加工領域更鮮有稻米酵素產品面世及相關技術和專業發布[9],因此開展稻米酵素產業化發展相關關鍵技術研究與產品開發具有重要意義。

本研究以糯米(主料)經自然發酵制備的醬姜為原料,進而浸提該原料得到醬姜汁，將該醬姜汁作為中間基料,此基料富含酵素本體及γ-氨基丁酸、米蛋白肽等稻米內源性功能成分[10-12]；通過調整上述中間基料的添加量、糖酸比、穩定劑添加量并結合粒度分析指標，制備出富含酵素的風味飲料,其風味特征顯著不同于采用稻米熟化粉碎混配牛乳后經乳酸菌發酵制備的發酵米乳。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

醬姜:以糯米為原料用固態發酵法制備;白砂糖:市售;檸檬酸:濰坊英軒實業有限公司;卡拉膠:福建省綠麒食品膠體有限公司;手持糖度計:廣州市速為電子科技有限公司;恒溫水浴鍋:金壇市大地自動化儀器;LS-POP(9)激光粒度分析儀:珠海歐美克儀器有限公司;飛利浦手持式攪拌機:飛利浦電子香港有限公司;電子分析天平:丹佛儀器(北京)有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程 糯米發酵醬姜風味酵素飲品的生產工藝流程如圖1所示。

圖1 糯米發酵醬姜風味酵素飲品的生產工藝流程

1.2.2 操作要點 糯米揀選:選擇胚乳結構疏松、吸水快、體積膨脹少、淀粉顆粒中支鏈淀粉比例高的糯米,以便易于蒸煮糊化發酵。梯度浸泡:通過洗米操作除去附著在米粒表面的糠秕、塵土和其他雜質,然后加水浸漬。控溫汽蒸:采用蒸汽蒸飯,要求糯米飯蒸熟蒸透,熟而不糊,透而不爛,外硬內軟,疏松均勻。冷卻密酵:在糯米飯攤涼后,將其均勻鋪開在潔凈的木屜中或竹篾皿中，然后密封發酵。自然共釀曬醬:密酵約1周后得原醬,將其移置于瓷制或陶制器皿(醬缽)中,取純凈水,并加少量鹽攪拌均勻后,曬醬3～5 d,在曬醬過程中要隔時攪拌,然后得半固態稻米酵素醅。凈姜漬醅:挑選優質生姜,去皮,洗凈后置于鍋中煮熟煮透,然后曬干其水分,置于醬醅中浸漬,加入姜的最大量以醅可全覆蓋姜為準。醅姜共酵:把醬缽放到太陽底下暴曬約7 d,為讓醬醅和姜受熱均勻,期間需間隔翻拌。醅姜分離:醅姜共酵約7 d后取出姜,在烈日下曬5 d左右,在曬醬姜過程中要不斷翻拌以使其受熱均勻,爾后把姜表面的醬醅渣清除，得到醬姜。 醬姜提取液基料的制備:將適量醬姜切片后,在料液比為1∶6的條件下,添加0.15%檸檬酸護色,于60 ℃條件下浸提1.5 h。調配、均質:將制備好的醬姜提取液基料、檸檬酸(護色兼呈酸味作用)、白砂糖、卡拉膠按一定比例混合,均質后得液態飲品。灌裝、滅菌:將均質后的糯米發酵醬姜基料風味飲品灌裝于食品級耐高溫PP塑料瓶,然后在65 ℃下采用巴氏滅菌法滅菌30 min,冷卻,得到成品。

1.2.3 感官評價標準 選定10人評分小組,根據表1的評分標準,對醬姜風味酵素飲品的色澤、香氣、滋味、口感、組織狀態、可溶性固形物等各項指標進行客觀分析并評分,滿分為100分。

表1 醬姜風味酵素飲品的感官評價標準

1.2.4 可溶性固形物含量的測定 采用手持糖度計對浸提的醬姜風味酵素飲品樣品進行測量、分析。對每個樣品測量3次后取其平均值,得出每個樣品的可溶性固形物含量,在感官評價分析時,作為參考值。

1.2.5 粒徑分析 本實驗采用激光粒度分析儀對每個樣品進行測量,測量前先清洗進樣系統,設定遮光比及產品參數，然后進行測量。測量后分析其表面積平均粒徑D(3,2)和粒徑的微分分布,在進行組織質構評價分析時,作為參考值。

2 結果與分析

以色澤、香氣和滋味、口感、組織狀態、顆粒度為實驗指標,研究基料比例以及檸檬酸、白砂糖和穩定劑的添加量對醬姜風味酵素飲品品質的影響,以確定最佳調配方案。

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 醬姜浸提液所占比例對醬姜風味酵素飲品的影響 如圖2a所示,醬姜浸提液所占比例由20%到40%時,隨著醬姜浸提液的增加,醬姜風味酵素飲品的表面積平均粒徑緩慢增大;當醬姜浸提液所占比例從40%增加到60%時,表面積平均粒徑隨醬姜浸提液的增加而緩慢減小；當醬姜浸提液所占比例大于60%時,醬姜風味酵素飲品的表面積平均粒徑隨醬姜浸提液的增加而增加,且增加的趨勢較為急劇。如圖2b所示,在實驗的添加量之間,醬姜風味酵素飲品的粒度分布變化跨度基本沒有變化,當醬姜浸提液添加量在20%～60%時,醬姜風味酵素飲品的粒徑基本分布于3～23 μm,在11 μm左右有且只有1個峰值；當添加量增加至80%時,粒徑大多分布于4～29 μm,且在14 μm和77 μm處均有1個峰值;而全部為醬姜浸提液的醬姜風味酵素飲品的粒徑則基本分布于7～98 μm,在18、98和407 μm處,共有3個峰值。由此可見,醬姜浸提液的所占比例對醬姜風味酵素飲品的表面積粒徑有較大的影響。

圖2 醬姜浸提液所占比例對醬姜風味酵素飲品表面積平均粒徑和粒徑分布的影響

由表2可知,醬姜浸提液所占比例對醬姜風味酵素飲品中的可溶性固形物含量有一定的影響,主要表現為飲料中可溶性固形物含量隨著醬姜浸提液的增加而增大。同時醬姜浸提液所占比例對飲品的組織狀態、顏色也有極大的影響,隨著醬姜浸提液所占比例的增大，顏色逐漸加深,組織狀態由均一、無顆粒感到肉眼可見顆粒。感官鑒定結果表明,當基料添加量占40%時,醬姜風味酵素飲品色澤鮮亮,具有醬姜浸提液的姜黃色,姜味適中,口感細膩,無顆粒感且不分層。綜合粒徑分析結果及感官評定結果,當添加醬姜基料提取液為40%時,醬姜基料風味飲品的品質最佳。

表2 醬姜浸提液所占比例對醬姜風味酵素飲品的影響

注：基料所占比例為質量比例(w/w)。

2.1.2 檸檬酸添加量對醬姜風味酵素飲品的影響 如圖3a所示,隨著檸檬酸量的增加,醬姜風味酵素飲品的表面積平均粒徑呈先減小后增大的趨勢,當檸檬酸的添加量為0.3%時,出現粒徑最低值,可能是因為適量的檸檬酸可以促進醬姜風味酵素飲品顆粒的溶解。而圖3b的醬姜風味酵素飲品的粒徑分布圖表明,粒徑基本分布在2～98 μm,隨著檸檬酸的添加,粒徑分布波動不大。由此可見,檸檬酸的添加量會影響醬姜風味酵素飲品的表面積平均粒徑,對其穩定性的影響微小甚至無影響。

由表3可見,檸檬酸的添加主要影響醬姜風味酵素飲品的酸甜度,對可溶性固形物含量、風味等幾乎沒有影響。由感官分析結果可知,當檸檬酸的添加量為0.15%時,飲品姜味適中，酸甜可口,口感細膩，組織狀態均勻且無沉淀。因此綜合粒徑分析結果及感官評定結果,當添加檸檬酸量為0.15%時,醬姜基料風味飲品的品質最佳。

圖3 檸檬酸添加量對醬姜風味酵素飲品表面積平均粒徑和粒徑分布的影響

檸檬酸添加量/%感官評分/分可溶性固形物含量/%飲品的感官風味描述及體系特征0.056810.31色澤具有姜汁的金黃色,姜味適中,偏甜,口感細膩,飲料均一,無沉淀0.106710.41色澤具有姜汁的金黃色,姜味適中,微偏甜,口感細膩,飲料均一,無沉淀0.157410.56色澤具有姜汁的金黃色,姜味適中,酸甜可口,口感細膩,飲料均一,無沉淀0.207110.61色澤具有姜汁的金黃色,姜味適中,偏酸,口感細膩,飲料均一,無沉淀0.256910.66色澤具有姜汁的金黃色,姜味適中,偏酸,口感較細膩,飲料較均一,無沉淀

注：檸檬酸添加量為質量比例(w/w)。

2.1.3 白砂糖添加量對醬姜風味酵素飲品的影響 從圖4a可以看出：當白砂糖的添加量為4.0%～6.0%時,醬姜風味酵素飲品的表面積平均粒徑隨白砂糖的增加而緩慢增大;而當白砂糖添加量由6.0%增加到7.0%時,表面積平均粒徑出現小幅度減小;當白砂糖添加量增至8.0%時,表面積平均粒徑急劇增大。圖4b表明,醬姜風味酵素飲品的粒徑基本分布于1～14 μm,且都在5 μm左右出現峰值,只有當白砂糖添加量為5.0%、7.0%、8.0%時在超過300 μm之后還有另外1個峰值,但分布得非常少。這說明,白砂糖的添加量會影響醬姜風味酵素飲品的表面積平均粒徑的大小,基本不影響其穩定性。

圖4 白砂糖添加量對醬姜風味酵素飲品表面積平均粒徑和粒徑分布的影響

由表4可見,白砂糖的添加主要影響醬姜風味酵素飲品的酸甜度,對可溶性固形物含量有一定的影響，隨白砂糖的增加,可溶性固形物含量有所增加。由感官評定結果可知,當白砂糖的添加量為7.0%時,飲品的色澤具有姜汁的金黃色,姜味適中,酸甜可口,口感細膩,飲料均一,無沉淀。因此綜合粒徑分析結果及感官評定結果,當添加白砂糖量為7.0%時,醬姜基料風味飲品的品質最佳。

2.1.4 穩定劑對醬姜風味酵素飲品的影響 由圖5a可見：當穩定劑添加量為0%～0.09%時,隨著穩定劑的增加,醬姜風味酵素飲品的表面積平均粒徑越來越小；當穩定劑的添加量為0.09%～0.12%時,醬姜風味酵素飲品的表面積平均粒徑隨著穩定劑的增加而變大；當添加量超過0.12%時,飲品的表面積平均粒徑減小。圖5b表明,無論卡拉膠添加量為多少,飲品的粒徑基本上分布在2～18 μm,無明顯波動,且只有1個峰值,說明卡拉膠的添加對醬姜風味酵素飲品的穩定性有一定的促進作用。

表4 白砂糖添加量對醬姜風味酵素飲品的影響

注：白砂糖添加量為質量比例(w/w)。

圖5 穩定劑對醬姜風味酵素飲品表面積平均粒徑和粒徑分布的影響

由表5可見,穩定劑的添加主要影響醬姜風味酵素飲品的組織狀態,隨著穩定劑的增加,醬姜風味酵素調配飲品在放置后出現絮狀物的程度加大,而穩定劑的添加對飲品的可溶性固形物含量、風味等的影響不明顯。感官評定結果顯示,當穩定劑的添加量為0.03%時,醬姜風味酵素飲品的色澤呈姜汁的金黃色,姜味適中,酸甜可口,口感細膩,飲料較均一,無沉淀,在放置后仍然比較穩定。因此綜合粒徑分析結果及感官評定結果,當穩定劑卡拉膠的添加量為0.03%時,醬姜基料風味飲品的品質最佳。

表5 穩定劑添加量對醬姜風味酵素飲品的影響

注：穩定劑添加量為質量比例(w/w)。

2.2 醬姜風味飲品配方的優化

2.2.1 正交試驗設計 根據單因素實驗結果,以綜合感官評分及粒度參數為指標,以醬姜提取液基料、檸檬酸、白砂糖、卡拉膠添加量為本實驗的4個因素,選取每個因素3個感官評分較高的水平，或者當評分較高、風味描述較好時,選取風味描述較一致但評分有差別的折中水平(表6),進行L9(34)正交試驗(表7),從而優化出醬姜風味酵素飲品的最佳配方。

2.2.2 正交試驗結果 由表6、表7可知,醬姜風味酵素飲品配方的最優因素組合水平為A1B2C1D1,即檸檬酸0.10%,白砂糖7.0%,醬姜浸提液基料30%,卡拉膠0.02%。經驗證性實驗,在該最優水平條件下制備的醬姜風味酵素飲品的風味、色澤、組織狀態等均最佳,可溶性固形物Brix值含量為10.46%,表面積平均粒徑D(3,2)為1.617 μm。

表6 醬姜風味酵素飲品調配的正交試驗設計

2.3 產品的質量指標

2.3.1 感官指標 色澤:具有姜汁的金黃色;口味:姜味適中,酸甜可口,口感細膩;香氣:兼具姜的特征香氣及醬香風味;穩定性:飲料體系均一,久置后仍然穩定,無沉淀。

表7 醬姜風味酵素飲品調配的正交試驗結果

2.3.2 理化指標 可溶性固形物含量為9.0%～12.0%;總酸含量≥0.1%。

2.3.3 微生物指標 細菌總數≤100 CFU/mL;大腸桿菌數量≤3 MPN/100 mL;致病菌,不得檢出。

3 小結

本實驗以糯米發酵醬姜為原料,通過浸提、打漿、過濾后得到醬姜浸提液基料,進而調整此基料、白砂糖、檸檬酸、卡拉膠的添加量,根據單因素和正交實驗結果,優化出醬姜風味酵素飲品的最佳配方：檸檬酸0.10%,白砂糖7.0%,醬姜浸提液基料30%,卡拉膠0.02%。在該最優條件下制備的醬姜風味酵素飲品色澤金黃,姜味適中,具有醬香風味,酸甜可口,口感細膩,組織狀態均一,無沉淀,具有良好的市場前景。本實驗結果可為稻米酵素風味飲品的生產提供指導，可為稻米高值化加工新領域的開拓和生姜深加工提供參考。