謝 宏，王愛麗，黃文文，朱 振

（沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧沈陽110866）

響應(yīng)面法優(yōu)化改良大米食味品質(zhì)的酶制劑組方

謝 宏，王愛麗*，黃文文，朱 振

（沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧沈陽110866）

采用單因素實(shí)驗(yàn)確定改良大米食味品質(zhì)的酶種類，采用全因子響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化復(fù)合酶制劑組方。確定的最佳復(fù)合酶組方為：纖維素酶0.82%、β-淀粉酶0.3%、糖化酶0.25%。此條件下響應(yīng)面模型預(yù)測的崩解值為589，與實(shí)驗(yàn)值接近，說明響應(yīng)面模型可靠。掃描電鏡檢測證明在此條件下大米的食味品質(zhì)得以提高。

響應(yīng)面法，食用品質(zhì)，RVA圖譜

大米是我國人民的主要糧食，隨著人民生活水平的提高，人們對(duì)大米的需求正從數(shù)量消費(fèi)型向質(zhì)量消費(fèi)型轉(zhuǎn)變。大米食味平淡，但人們對(duì)食味品質(zhì)的優(yōu)劣極其敏感。研究表明，大米食味品質(zhì)主要取決于大米的物理和化學(xué)特性，決定食味品質(zhì)的指標(biāo)主要是淀粉的組成及直鏈淀粉含量、直鏈淀粉的溶解性、支鏈淀粉的鏈長、凝膠性、糊化溫度等等［1］。近年來，研究者多用快速粘度分析儀（RVA）圖譜的特征值作為間接指標(biāo)，以小量樣品簡易快速地預(yù)測米飯的適口性［2］。米飯煮制過程也是大米淀粉完成糊化的過程。［3］本論文通過添加適宜的酶制劑破壞淀粉粒細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，增加淀粉與水的接觸，促進(jìn)淀粉水解，提高大米蒸煮時(shí)的溶出物質(zhì)含量，通過改變淀粉的糊化進(jìn)程和糊化產(chǎn)物，調(diào)整米飯粘彈性與硬度，進(jìn)而達(dá)到改善大米食味品質(zhì)的目的［4-5］。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

供試大米A 秋田小町（散裝室溫貯藏1年），盤錦利是米業(yè)；對(duì)照大米B 秋田小町（新米），盤錦利是米業(yè)；纖維素酶、β-淀粉酶、糖化酶、α-淀粉酶北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司。

Super3型快速粘度分析儀（RVA） 澳大利亞新港科技（Newport Scientific）公司；JD200-2型電子天平 沈陽龍騰電子稱量儀器有限公司；DFT-100手提式粉碎機(jī) 浙江溫嶺市大德機(jī)械有限公司；標(biāo)準(zhǔn)篩（40目） 浙江省上虞市紗篩廠；掃描電鏡（SEM）日本TM-1000型臺(tái)式掃描電鏡。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品制備 將大米粉碎，過40目篩。以大米粉為試材，在大米粉試樣中分別添加酶制劑：纖維素酶0.10%、0.30%、0.50%、1.00%；β-淀粉酶 0.10%、0.20%、0.30%、0.40%；糖化酶0.10%、0.20%、0.30%、0.40%；α-淀粉酶0.05%、0.10%、0.15%、0.20%。

1.2.2 大米粉糊化特性檢測 用澳大利亞Newport Scientific公司生產(chǎn)的Super3型快速粘度分析儀，按照美國谷物化學(xué)協(xié)會(huì)（AACC.1999）規(guī)程（1995-61-02）標(biāo)準(zhǔn)方法測定。曲線上的粘度單位為cP。

1.3 數(shù)據(jù)分析

表1 全因子實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表

表2 大米主要化學(xué)成分比較

表3 單因素酶處理大米粉實(shí)驗(yàn)結(jié)果

采用Mintab15軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 實(shí)驗(yàn)大米基本性質(zhì)比較

由表2可知，大米在貯藏過程中除水分外，淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪的含量變化緩慢，這與糙米碾白后呼吸作用減緩相一致。同時(shí)大米中直、支鏈淀粉含量變化較大，說明大米中仍然發(fā)生著緩慢的降解作用，這使貯藏前后米粉的糊化特性顯著變化（見RVA圖譜）。一般認(rèn)為RVA圖譜的崩解值是反映大米食味品質(zhì)的最佳指標(biāo)，由圖1可見，貯藏后米粉的崩解值下降較大，說明米飯粘彈性下降，食味品質(zhì)變劣［6］。

圖1 大米米粉RVA圖譜比較

2.2 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在米粉中添加不同量的纖維素酶、β-淀粉酶、糖化酶和α-淀粉酶，分別進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)。由表3與圖2結(jié)果可知，β-淀粉酶、糖化酶、纖維素酶在不同程度上提高了米粉糊的粘性和崩解值，使用纖維素酶起糊時(shí)間也略有縮短。α-淀粉酶0.05%的添加也使米粉糊的粘性顯著下降，我們認(rèn)為不適合用于大米食味品質(zhì)的改良。纖維素酶、β-淀粉酶、糖化酶的最佳使用量分別為0.5%、0.2%、0.3%。

圖2 單因素酶處理大米粉RVA圖譜

2.3 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選用纖維素酶、β-淀粉酶、糖化酶進(jìn)行酶制劑的復(fù)配，采用Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)方案見表1。共15個(gè)實(shí)驗(yàn)，可以分為兩類：一是析因點(diǎn)，自變量取值在X1、X2、X3；二是零點(diǎn)，用以估計(jì)實(shí)驗(yàn)誤差［6］。響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4，回歸方差分析見表5。

表4 全因子實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表5 全因子實(shí)驗(yàn)方差分析表

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果的方差分析可知，大于F值的概率（Pr＞F）為0.001，回歸方程的顯著性及可靠性很高，且方程的決定系數(shù)R2為98.85%。說明該方程與實(shí)際擬合良好，可用于米粉糊化后反映粘彈特性的崩解值的分析和預(yù)測。

分別對(duì)X1，X2，X3求偏導(dǎo)得：

由以上3個(gè)方程可以解得方程的極值點(diǎn)纖維素酶X1=0.82%、β-淀粉酶X2=0.3%、糖化酶X3= 0.25%，此時(shí)崩解值的預(yù)測值為589。在方程該處做3次論證實(shí)驗(yàn)，分別得到崩解值為581、592、585，與方程的預(yù)測值接近，說明該方程可靠。

根據(jù)所得方程的響應(yīng)面立體分析圖（圖3）可以直觀地表現(xiàn)纖維素酶、β-淀粉酶、糖化酶的添加量對(duì)大米粉糊化的影響，它們之間存在一定的交互作用，對(duì)響應(yīng)值的影響不是簡單的線性關(guān)系。

圖3 響應(yīng)面立體分析圖

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，我們認(rèn)為纖維素酶可以促進(jìn)大米胚乳細(xì)胞壁中的纖維素的水解，纖維素結(jié)晶性下降，細(xì)胞壁通透性增加，淀粉吸水速率增加，吸水充分，加快了糊化進(jìn)程。β-淀粉酶可水解部分支鏈淀粉的長直鏈部分，在糖化酶作用下，可以進(jìn)一步水解為糊精、可溶性糖，改善了淀粉糊的結(jié)構(gòu)，粘彈性增加，崩解值增大［7］。

2.3 電鏡掃描實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證復(fù)合酶制劑對(duì)大米食味品質(zhì)的影響，分別對(duì)添加不同酶制劑蒸煮米飯的米粒表面進(jìn)行了SEM電鏡分析，放大2000倍，結(jié)果如圖4所示。

圖4 米粒表面的掃描電鏡觀察

大米在蒸煮過程中，淀粉顆粒吸水產(chǎn)生有限膨脹，淀粉晶體溶解，部分內(nèi)容物溶出是形成米飯顆粒表面“糊花”的原因。從圖4可見，添加復(fù)合酶制劑后溶出物顯著增加，在米粒表面形成結(jié)構(gòu)致密的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。我們認(rèn)為可能有部分直鏈淀粉顆粒溶出，這是纖維素酶增加膜透性，β-淀粉酶水解支鏈淀粉增加了直鏈淀粉量和糖化酶促進(jìn)生成更容易溶出的大量小分子糊精的協(xié)同作用結(jié)果［8］。

3 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)證明，采用Box-Behnken統(tǒng)計(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法對(duì)改良大米食味品質(zhì)的酶制劑組方進(jìn)行優(yōu)化，科學(xué)合理，最佳參數(shù)為纖維素酶0.82%、β-淀粉酶0.3%、糖化酶0.25%，可以獲得滿意的改良效果。

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Optimization of composite enzyme for modifying rice eating quality using the response surface methodology

XIE Hong，WANG Ai-li*，HUANG Wen-wen，ZHU Zhen
（School of Food Science and Technology，Shenyang Agricultural University，Shenyang 110866，China）

The single factor experiment was used to determinate the varieties of enzyme for modifying rice eating quality，and the composite enzyme optimized by the response surface method.The optimum parameters of composite enzyme were：cellulose 0.82%，β-amylase 0.3%and saccharifying enzyme 0.25%.Under the optimized conditions，in rice gelatilization of RVA curve，the predicted disintegration value 589 approached experimental values，the response surface model was reliable.Scanning electron microscope examination proved the rice eating quality was improved.

response surface methodology；food quality；RVA graphical

TS210.1

B

1002-0306（2011）01-0235-04

2009-12-28 *通訊聯(lián)系人

謝宏（1970-），女，博士，副教授，研究方向：糧食科學(xué)與工程。