徐樹來,金慧榮,張　靜,王　麗,吳　陽,于　穎

(1.哈爾濱商業(yè)大學食品科學與工程省級重點實驗室,黑龍江哈爾濱 150076;2.哈爾濱商業(yè)大學后勤總公司,黑龍江哈爾濱 150076)

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雙酶組合處理工藝對干燥方便米飯品質(zhì)影響的研究

徐樹來1,金慧榮1,張靜1,王麗2,吳陽1,于穎1

(1.哈爾濱商業(yè)大學食品科學與工程省級重點實驗室,黑龍江哈爾濱 150076;2.哈爾濱商業(yè)大學后勤總公司,黑龍江哈爾濱 150076)

本文對干燥方便米飯雙酶組合糊化工藝進行了研究。系統(tǒng)研究了浸泡時間、浸泡溫度、糊化時間、糊化溫度以及堿性蛋白酶和β-淀粉酶的添加量對復水時間和復水效果的影響。通過酶的配方實驗獲得了復合酶制劑的最佳配比:堿性蛋白酶的濃度為2.66 g/L,β-淀粉酶濃度為0.15 g/L;通過正交實驗獲得了最佳的糊化工藝條件:利用最優(yōu)配比酶液浸泡40 min,浸泡溫度40 ℃,糊化時間45 min,糊化溫度90 ℃。在此條件下獲得較優(yōu)品質(zhì)的方便米飯:堿消值為6.83,復水時間為7 min,提高了方便米飯的食用品質(zhì)。

方便米飯,工藝,雙酶法,堿消值,復水時間

方便米飯是繼方便面之后發(fā)展起來的另一種方便食品。它具有體積小、重量輕、攜帶食用方便、安全衛(wèi)生、耐貯存、在野外環(huán)境下能夠即食等優(yōu)點[1],受到了越來越多的消費者的歡迎。國內(nèi)外采用較多的加工方法為干燥法,干燥方便米飯含水率低(小于10%),故在常溫下可長期貯藏,食用時僅須加沸水即可復原,設(shè)備投資相對較小;產(chǎn)品具有攜帶方便,保質(zhì)期長,衛(wèi)生經(jīng)濟等特點,很適宜學生、差旅人員、以及部隊和現(xiàn)代家庭等人員和部門消費。但干燥方便米飯仍存在很多問題,如:復水時間長,回生現(xiàn)象嚴重,香氣損失大等缺點[2]。本文采用雙酶組合處理技術(shù)改善干燥方面米飯的復水性以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和食用性,取得了較為理想的效果。

1　材料與方法

1.1材料與設(shè)備

香滿年牌東北大米市售;KOH溶液哈爾濱市新達化工廠;堿性蛋白酶(200000 U/g)、β-淀粉酶(100000 U/g)北京奧博星生物技術(shù)有限責任公司。

HZQ-F160A型高低溫恒溫振蕩培養(yǎng)箱、DHG-9123A型電熱恒溫鼓風干燥箱、AE-50型分析天平上海一恒科學儀器有限公司;HH-4型數(shù)顯恒溫水浴鍋上海浦東物理光學儀器廠;ALC-210.2型電子天平北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司;其他常規(guī)儀器設(shè)備哈爾濱商業(yè)大學食品科學與工程省級重點實驗室。

1.2實驗方法

1.2.1復水時間的測定復水時間是評價干燥方便米飯品質(zhì)的重要指標,實驗稱取篩理過的成品50 g,放入100 mL燒杯中,按比例迅速加入煮沸開水(1∶1.3)加蓋,直到米飯完全復水為止,記錄時間,即為復水時間[3]。

1.2.2堿消值的測定堿消值與干燥方便米飯糊化度及內(nèi)部質(zhì)構(gòu)相關(guān)[4],通過檢測堿消值可以從另一個角度評價干燥方便米飯的品質(zhì)。堿消值測定及評級方法如下[5]:每種樣品中隨機選取6粒飽滿完整方便米飯粒置于平皿內(nèi),加入15.0 mL的1.70%氫氧化鉀溶液。用玻璃棒將平皿內(nèi)米粒排布均勻,加蓋。將平皿平穩(wěn)移至33±2 ℃的恒溫箱內(nèi)(移動平皿時應防止米粒移動),保溫約23 h,再平穩(wěn)地取出。逐粒觀察米粒胚乳的分解情況,按表1進行分級記錄。6粒方便米飯堿消值的平均數(shù)即為樣品的堿消值。重復測定一次,二次測定結(jié)果的相對相差應小于0.5級。

表1　堿消值分級表

1.2.3評價方法單因素實驗采用干燥方便米飯復水時間作為主要評價指標,以感官評價為輔的評價方法[6];酶試劑配比實驗采用綜合評價體系[7]:復水時間和堿消值的折算值各占20,產(chǎn)品感官檢驗占60的折算評價方法[8]。而感官檢驗方法為:以復水米飯的口感、完整性和無硬心的程度作為感官評價的評價指標,每個指標滿分為20分,分為四個等級:較差(0～5);一般(5～10);較好(10～15);很好(15～20)[9]。綜合平均值y具體計算公式為:

式中:y-綜合評價值;J-堿消值;T-復水時間折算值;E-感官評價值。

注:1.堿消值以7分最高分對應20分,按比例折算分數(shù);分數(shù)=20/7×堿消值。2.復水時間折合分數(shù)計算方法:以5 min對應最高分數(shù)20分,隨時間增加分數(shù)依次遞減,6 min對應19分,7 min對應18分,以此類推。

1.2.4單因素實驗分別以浸泡時間、浸泡溫度、糊化溫度、糊化時間、堿性蛋白酶濃度、β-淀粉酶濃度為基本參數(shù),研究不同參數(shù)條件對復水時間的影響。

1.2.4.1浸泡時間對復水時間的影響選取浸泡溫度45 ℃,糊化溫度80 ℃,糊化時間35 min,堿性蛋白酶濃度0.03 g/L,β-淀粉酶濃度為0.2 g/L,分別研究浸泡時間為20、30、40、50、60 min對復水時間的影響。重復3次實驗。

1.2.4.2浸泡溫度對復水時間的影響選取浸泡時間40 min,糊化溫度80 ℃,糊化時間35 min,堿性蛋白酶濃度0.03 g/L,β-淀粉酶濃度為0.2 g/L,分別研究浸泡溫度為20、30、40、50、60 ℃對復水時間的影響。重復3次實驗。

1.2.4.3糊化時間對復水時間的影響選取浸泡時間40 min,浸泡溫度45 ℃,糊化溫度80 ℃,堿性蛋白酶濃度0.03 g/L,β-淀粉酶濃度為0.2 g/L,分別研究糊化時間為15、25、35、45、55 min對復水時間的影響。重復3次實驗。

1.2.4.4糊化溫度對復水時間的影響選取浸泡時間40 min,浸泡溫度45 ℃,糊化時間35 min,堿性蛋白酶濃度0.03 g/L,β-淀粉酶濃度為0.2 g/L,分別研究糊化溫度為60、70、80、90、100 ℃對復水時間的影響。重復3次實驗。

1.2.4.5堿性蛋白酶添加量對復水時間的影響選取浸泡時間40 min,浸泡溫度45 ℃,糊化時間35 min,糊化溫度80 ℃,β-淀粉酶濃度為0.2 g/L,分別研究堿性蛋白酶濃度為0.02、0.03、0.04、0.05、0.06 g/L對復水時間的影響。重復3次實驗。

1.2.4.6β-淀粉酶添加量對復水時間的影響選取浸泡時間40 min,浸泡溫度45 ℃,糊化時間35 min,糊化溫度80 ℃,堿性蛋白酶濃度0.03 g/L,分別研究β-淀粉酶濃度為0.15、0.2、0.25、0.3、0.35 g/L對復水時間的影響。重復3次實驗。

1.2.5復合酶制劑的配比實驗本實驗研究的復合酶溶液主要由堿性蛋白酶X1、β-淀粉酶X2、純凈水X3三種成分組成。根據(jù)單因素實驗結(jié)果,要求堿性蛋白酶X1的含量不低于0.003%、β-淀粉酶X2的含量不低于0.015%、純凈水X3的含量不低于99.5%,通過配方實驗確定使實驗指標y最大的最優(yōu)配比。

X1≥0.00003,X2≥0.00015,X3≥0.995,即a1=0.00003,a2=0.00015,a3=0.995

式(1)

式(2)

式(3)

選擇{3,2}單純型格子點設(shè)計,回歸方程為三元二次方程[10],即:

y=b1z1+b2z2+b3z3+b12z1z2+b13z1z3+b23z2z3

通過式(1)～式(3)計算得出各組份所占比例,列于表2。

表2　酶制劑配比實驗設(shè)計表

表3　正交實驗因素水平編碼

2　結(jié)果與分析

2.1單因素實驗結(jié)果及分析

2.1.1浸泡時間對復水時間的影響結(jié)果如圖1可知,浸泡時間越長,復水時間越短。這是因為浸泡時間的延長,米飯的吸水率增加。但浸泡時間過長,盡管對方便米飯復水時間的縮短效果有所改善,但會使米粒變軟、易碎,營養(yǎng)成分流失,不易獲得完整的飯粒,而且影響工業(yè)生產(chǎn)的生產(chǎn)效率,增加生產(chǎn)成本[11]。所以,最佳的浸泡時間在30～50 min。

圖1　浸泡時間對復水時間的影響Fig.1　Influence of soaking time on rehydrate time

2.1.2浸泡溫度對復水時間的影響結(jié)果大米一般含水12%左右,通過浸泡使生大米充分吸水,可以改善糊化效果。如大米吸水不足,則蒸煮過程中,大米蒸煮不透,影響米飯質(zhì)量[12]。由圖2可知,浸泡溫度越高,復水時間越短。然而通過對實驗結(jié)果的感官評價發(fā)現(xiàn),當浸泡溫度達到60 ℃時,糊化后的米飯較粘,且干燥后易碎,這是因為溫度提高了吸水速率,但吸水過多,糊化后的米較粘且不完整,所以浸泡溫度不易過高,應在30～50 ℃之間。

圖2　浸泡溫度對復水時間的影響Fig.2　Influence of soaking temperature on rehydrate time

2.1.3糊化時間對復水時間的影響結(jié)果由圖3可知,糊化時間越長,復水時間越短[13]。然而通過對實驗結(jié)果的感官評價發(fā)現(xiàn),當糊化時間超過45 min時,糊化后的米飯較粘,當糊化時間達到55 min時,幾乎沒有完整的顆粒,所以糊化時間不易過長,應在25～45 min之間為宜。

圖3　糊化時間對復水時間的影響Fig.3　Influence of gelatinization time on rehydrate time

2.1.4糊化溫度對復水時間的影響結(jié)果由圖4可知,糊化溫度越高,復水時間越短,這是因為隨著糊化溫度的升高,糊化的效果越來越好,所以干燥后大米的復水效果也越來越好,復水時間也隨之變短[14]。但當溫度達到90 ℃時,復水時間不再縮短,所以為了節(jié)約能源和降低成本,糊化溫度選擇70～90 ℃。

圖4　糊化溫度對復水時間的影響Fig.4　Influence of gelatinization temperature on rehydrate time

2.1.5堿性蛋白酶添加量對復水時間的影響結(jié)果如圖5可知,酶液濃度越高,復水時間越短,當酶液濃度達到0.05 g/L時,復水時間基本不再變化。這是由于隨著加酶量的增加,釋放的淀粉中直鏈淀粉的比例也隨著增加,在儲藏過程中易于老化,反而無助于方便米飯的復水特性及其品質(zhì)提高[15-16]。所以堿性蛋白酶酶液的濃度應在0.03～0.05 g/L為宜。

圖5　堿性蛋白酶濃度對復水時間的影響Fig.5　Influence of concentration of alkaline protease on rehydrate time

2.1.6β-淀粉酶添加量對復水時間的影響結(jié)果由圖6可知,酶液濃度越高,復水時間越短,可見酶添加量的提高對縮短復水時間具有較顯著的改善效果。這是因為大米淀粉中的直鏈淀粉在熱水中較難形成粘稠膠狀溶液,β-淀粉酶可以分解大米淀粉中的直鏈淀粉,防止老化[17]。但直連淀粉具有抗?jié)櫭浶?酶過量會使其失去抗?jié)櫭浶远^多,造成米粒過粘,不易形成松散的米飯粒[18]。所以酶的添加量不易過高,應在0.2～0.3 g/L。

圖6　β-淀粉酶濃度對復水時間的影響Fig.6　Influence of concentration of β-amylase on rehydrate time

2.2酶制劑配比實驗的結(jié)果及分析

酶制劑配比實驗的實驗結(jié)果列于表4。

表4　酶制劑配比實驗結(jié)果

將每號實驗相關(guān)數(shù)據(jù)代入三元二次方程[7],求得:

b1=y1=55.3

b2=y2=71.8

b3=y3=44.7

y12=66.5

y13=79.1

y23=66.1

b12=4y12-(2y1+2y2)=11.8

b13=4y13-(2y1+2y3)=116.4

b23=4y23-(2y2+2y3)=31.4

求解獲得實驗指標y與變量之間的三元二次回歸方程為:

y=55.3z1+71.8z2+44.7z3+11.8z1z2+116.4z1z3+31.4z2z3

利用Excel規(guī)劃求解工具,根據(jù)上述回歸方程的和有關(guān)約束條件,得到該回歸方程z1=0.545533,z2=0,z3=0.454467時,指標值y取得最大值79.34123

由于:

z1=(X1-0.00003)/0.00482;

z2=(X2-0.00015)/0.00482;

z3=(X3-0.995)/0.00482。

所以當X1=0.00266,X2=0.00015,X3=0.9972時,評分最高,這時堿性蛋白酶、β-淀粉酶、純凈水的用量分別為0.266,0.015,99.72 g/L。從而確定了酶制劑的最佳配比。

2.3正交實驗結(jié)果及分析

2.3.1以堿消值為指標的正交實驗結(jié)果的分析通過正交實驗L9(34)確定方便米飯糊化的最佳工藝條件,以堿消值為指標的實驗結(jié)果及分析列于表5。

表5　以堿消值為指標的正交實驗結(jié)果及極差分析

根據(jù)表5可知,以堿消值為指標時的因素主次依次為:糊化溫度(D),糊化時間(C),浸泡時間(A),浸泡溫度(B)或者為糊化溫度(D),浸泡時間(A),糊化時間(C),浸泡溫度(B)。最佳的工藝條件為:浸泡時間40 min,浸泡溫度40 ℃,糊化時間45 min,糊化溫度90 ℃。

2.3.2以復水時間為指標的正交實驗結(jié)果的分析通過正交實驗L9(34)確定方便米飯糊化的最佳工藝條件,以復水時間為指標的實驗結(jié)果及分析列于表6。

根據(jù)表6可知,以復水時間為指標時的因素主次依次為:糊化溫度(D),糊化時間(C),浸泡時間(A)浸泡溫度(B)。最佳的工藝條件為:浸泡時間40 min,浸泡溫度45 ℃,糊化時間45 min,糊化溫度90 ℃。

表6　以復水時間為指標的正交實驗結(jié)果及極差分析

2.3.3綜合平衡法確定最佳工藝條件由上述分析可以看出不同指標所對應的優(yōu)方案是不同的,可通過綜合平衡法獲得綜合的最優(yōu)方案[19]:

因素A:對于兩個指標來說,都是以A2為最佳水平,所以選擇A2。

因素B:對于第一個指標是B1較好,對于第二個指標是B2較好,對堿消值這一指標來說,B是較為主要的因素,而對于復水時間這一指標來說,B為處于末位的次要因素,所以根據(jù)B因素對于不同指標的重要程度,選取B1。

因素C:對于兩個指標來說,都是以C3為最佳水平,所以選擇C3。

因素D:對于兩個指標來說,都是以D3為最佳水平,所以選擇D3。

綜合上述的分析:優(yōu)方案為A2B1C3D3,即浸泡時間40 min,浸泡溫度40 ℃,糊化時間45 min,糊化溫度90 ℃。

2.3.4驗證實驗按照實驗設(shè)計及分析原則[20],本實驗需要做驗證實驗,以最終獲得最佳工藝條件。根據(jù)2.3.3中所分析得出的最優(yōu)方案以及2.2中所得酶的配比確定出最佳的工藝條件:堿性蛋白酶的濃度為2.66 g/L,β-淀粉酶濃度為0.15 g/L,浸泡時間40 min,浸泡溫度40 ℃,糊化時間45 min,糊化溫度90 ℃。在此條件下分別以復水時間和堿消值為指標進行驗證實驗,結(jié)果復水時間為7 min,而堿消值為6.83。在此最佳工藝條件下生產(chǎn)出的方便米飯復水效果好,復水時間短,米飯口感好,米粒較完整,基本無硬心,達到了預期的效果。

3　結(jié)論

通過單因素實驗研究,確定了浸泡時間、浸泡溫度、糊化時間、糊化溫度以及堿性蛋白酶和β-淀粉酶的添加量參數(shù)范圍。

通過酶的配方實驗獲得了復合酶制劑的最佳配比:堿性蛋白酶的濃度為2.66 g/L,β-淀粉酶濃度為0.15 g/L。

通過正交實驗獲得了最佳的糊化工藝條件:利用最優(yōu)配比酶液浸泡40 min,浸泡溫度40 ℃,糊化時間45 min,糊化溫度90 ℃。在此條件下獲得較優(yōu)品質(zhì)的方便米飯:堿消值為6.83,復水時間為7 min,提高了方便米飯的食用品質(zhì)。

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Study on the quality of dried instant rice processed by double enzyme technology

XU Shu-lai1,JIN Hui-rong1,ZHANG Jing1,WANF Li2,WU Yang1,YU Ying1

(1.Heilongjiang Food Science and Engineering Key Lab,Harbin University of Commerce,Harbin 150076,China;2.General Logistics Company,Harbin University of Commerce,Harbin 150076,China)

In this paper,the gelatinization technology for the dried instant was studied by double enzyme method. The soaking time,soaking temperature,paste time,gelatinization temperature,the ratio and amount of the alkaline protease andβ-amylase solution on the effect of the rehydration time and rehydration effect were systematicly studied. The best ratio and the amount of composite enzyme solution were determined by the formula experiment:the concentration of alkaline protease was 2.66 g/L,the concentration ofβ-amylase was 0.15 g/L. The best paste condition was determined by orthogonal experiment:soaking in optimum enzyme solution was 40 min,soaking water temperature was 40 ℃,gelatinization time period was 45 min,gelatinization temperature was 90 ℃. The high quality instant rice can be obtained under this condition:the alkali spreading value was 6.83,the rehydrate time was 7 min,and the quality of instant rice was improved.

instant rice;technology;double enzyme method;alkali spreading value;rehydrate time

2016-01-14

徐樹來(1966-)，男，博士，教授，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工，E-mail：xushulai@sina.com。

黑龍江省回國留學人員擇優(yōu)資項目“基于干燥方便米飯復水機理和品質(zhì)改良的關(guān)鍵加工技術(shù)研究”。

TS210.1

B

1002-0306(2016)13-0221-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.13.036