李根 ，楊志，馬寅斐，趙巖，丁辰，朱風(fēng)濤，初樂*

（1.中華全國供銷合作總社濟(jì)南果品研究院，山東濟(jì)南 250014；2.山東農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，山東德州 251100）

小米（Setaria italica var.germanica Schred.）是一年生禾本科狗尾草屬的草本植物，營養(yǎng)價(jià)值高，富含碳水化合物、優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)、氨基酸、多不飽和脂肪酸、VB1、礦物質(zhì)、膳食纖維等功能成分[1]。這些物質(zhì)對(duì)人體有益，如VB1能改善人體精神狀況，有助于消除疲勞和改善注意力，預(yù)防和治療腳氣病、周圍神經(jīng)炎及消化不良等[2]。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及人民生活水平的提高，谷物雜糧在城鎮(zhèn)及鄉(xiāng)村居民的消費(fèi)占比中呈逐漸下降趨勢(shì)。由于食物的細(xì)膩和單調(diào)，以及動(dòng)物脂肪攝入的增加，我國居民的高血壓和心血管疾病發(fā)生率不斷攀升，再加上吃的谷物過于精細(xì)，中老年人群中腸道疾病、心血管疾病和糖尿病等疾病的發(fā)病率也在逐年增加[3]。近年來越來越多的消費(fèi)者開始追求自然健康、口感醇香、營養(yǎng)豐富的谷物雜糧食品，故而小米等谷物雜糧飲料的研制具有重要意義和廣闊的發(fā)展空間。

目前市場(chǎng)上小米多以小米粥、小米糕等傳統(tǒng)食品為主，食用方法單一，開發(fā)產(chǎn)品品種較少[4]。小米谷物飲料的研制，改變了小米的傳統(tǒng)食用方法，方便快捷，同時(shí)能使人們獲得碳水化合物、優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)及氨基酸、多不飽和脂肪酸、維生素、礦物質(zhì)、膳食纖維等對(duì)人體有益的功能成分。但是目前開發(fā)的小米谷物飲料并不多，對(duì)小米飲料的優(yōu)化程度仍有待提高，目前市場(chǎng)上大多是將小米與豆制品或牛奶等通過一定的加工工藝混合，其開發(fā)品種較少，消費(fèi)人群有限，未能大批量生產(chǎn)[5]。除此之外，小米中的高淀粉含量對(duì)產(chǎn)品的穩(wěn)定性和口感存在直接影響，現(xiàn)階段有研磨、酶解兩種處理方法，酶解處理因其原料利用高、耗時(shí)短等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用。因此本試驗(yàn)研究了酶解工藝對(duì)小米汁酶解效果的影響，通過單因素和正交試驗(yàn)對(duì)酶解條件進(jìn)行優(yōu)化，確定了最佳工藝參數(shù)，以獲得品質(zhì)較好的小米汁，為小米谷物飲料的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

龍山小米，購于濟(jì)南章丘；高溫淀粉酶（80 000 U/mL），蘇州宏達(dá)制酶有限公司；其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

HH-4 數(shù)顯恒溫水浴鍋，江蘇省金壇市正基儀器有限公司；STEPHAN UM5 破碎機(jī)，德國；YXQ-LS-100A 型蒸汽滅菌器，上海博迅實(shí)業(yè)有限公司；離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

小米→清洗→浸泡→加水打漿→加熱酶解→冷卻→離心→調(diào)配→灌裝殺菌

用60 ℃左右熱水浸泡小米30 min，使小米充分軟化。準(zhǔn)確稱取200 g 小米于燒杯中，按一定料液比破碎打漿得到小米原漿，再加入一定量的高溫淀粉酶，酶解一段時(shí)間后于3000 r/min 離心5 min，取上清液灌裝后于121 ℃滅菌10 min。

1.3.2 酶解工藝單因素試驗(yàn)

采用單因素試驗(yàn)優(yōu)化酶解工藝，料液比設(shè)置為1:4、1:6、1:8、1:10、1:12（g/mL），酶解時(shí)間分別為10、20、40、60、80 min，酶添加量為4、20、40、60、80 U/mL，每次優(yōu)化一個(gè)因素，研究各因素對(duì)小米酶解效果的影響。

1.3.3 酶解工藝正交優(yōu)化試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取加酶量、酶解時(shí)間和料液比進(jìn)行三因素三水平試驗(yàn)，試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)見表1。

表1 小米酶解工藝的正交設(shè)計(jì)表Table 1 The orthogonal design table of millet beverage enzymolysis process

1.3.4 小米谷物飲料調(diào)配工藝

按正交試驗(yàn)最佳工藝得到的小米汁，與紅棗濃縮汁、蘋果脫色脫酸濃縮汁按不同方案進(jìn)行復(fù)配，通過感官評(píng)價(jià)篩選出口感、風(fēng)味俱佳的小米谷物飲料復(fù)配方案。

復(fù)配方案為（1）小米汁含量為94%、紅棗濃縮汁含量為4%、蘋果脫酸脫色濃縮汁為2%；（2）小米汁含量為93%、紅棗濃縮汁含量為4%、蘋果脫酸脫色濃縮汁為3%；（3）小米汁含量為93%、紅棗濃縮汁含量為5%、蘋果脫酸脫色濃縮汁為2%；（4）小米汁含量為92%、紅棗濃縮汁含量為5%、蘋果脫酸脫色濃縮汁為3%。

1.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.4.1 還原糖

采用GB 5009.7—2016 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中還原糖測(cè)定的方法測(cè)定小米中還原糖含量。

1.4.2 固形物

取適量小米漿放入恒質(zhì)量干燥小燒杯中，放入烘箱105 ℃下烘至恒質(zhì)量。固形物含量計(jì)算公式見式（1）。同時(shí)做2 個(gè)平行測(cè)定,結(jié)果取其平均值[6]。

1.4.3 DE 值

DE 值即還原糖（以葡萄糖計(jì)）占糖漿干物質(zhì)的百分比，計(jì)算公式見式（2）[7]。

1.4.4 感官評(píng)價(jià)

邀請(qǐng)10 名感官評(píng)價(jià)人員，按照感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（見表2）對(duì)小米飲料進(jìn)行評(píng)價(jià)，以平均值為最終評(píng)定結(jié)果。

表2 小米谷物飲料的感官評(píng)分表Table 2 Sensory evaluation table of millet cereal beverage

2 結(jié)果與分析

2.1 酶解工藝單因素試驗(yàn)

2.1.1 料液比對(duì)小米酶解效果的影響

小米汁酶解程度是通過還原糖含量來表示的，料液比對(duì)體系中還原糖含量有直接影響，因此把DE 值作為小米酶解程度的指標(biāo)。料液比對(duì)小米酶解效果的影響見圖1。由圖可知，料液比由1:4 到1:8，DE 值從20.56%升至25.39%，呈明顯上升趨勢(shì)；1:8 到1:10 時(shí)，DE 值從25.39%變?yōu)?5.74%，變化較小；1:10 到1:12 時(shí)，DE 值從25.74%降為24.79%，略有下降。原因可能是在料液比較大時(shí)，小米含有大量的淀粉，在加熱過程中淀粉糊化，使酶解液黏稠度增加，導(dǎo)致酶與底物接觸難度增大，從而影響了酶與底物的作用效果；而料液比過小時(shí)，稀釋了酶的濃度，進(jìn)而影響了酶的作用效果[8]。因此，料液比選擇1:10。

2.1.2 酶解時(shí)間對(duì)小米酶解效果的影響

由圖2 可知，在添加一定量的淀粉酶之后，隨著酶解時(shí)間的延長，還原糖的含量不斷增加，在酶解時(shí)間為10～40 min 時(shí)，還原糖含量從2.26%增至2.82%，呈上升趨勢(shì)；40～80 min 時(shí)，還原糖含量從2.82%變?yōu)?.90%，趨于平緩。原因可能是隨著時(shí)間增加，酶與底物不斷反應(yīng)，淀粉不斷轉(zhuǎn)化為還原糖；當(dāng)反應(yīng)時(shí)間足夠長時(shí)，由于底物不斷減少，或者酶的量過少，導(dǎo)致反應(yīng)速率降低，還原糖增幅放緩[9]。因此，酶解時(shí)間選擇40 min。

2.1.3 酶添加量對(duì)小米酶解效果的影響

高溫淀粉酶與淀粉發(fā)生作用，在高溫條件下將淀粉酶解為還原性糖，此過程可降低底物溶液黏度。直鏈淀粉最終產(chǎn)物以葡萄糖為主，還有少量的麥芽三糖及麥芽糖[10]。在分解支鏈淀粉時(shí)，也有很大一部分生成葡萄糖，因此葡萄糖含量可反映小米中淀粉水解的效果。由圖3 可知，淀粉在淀粉酶的作用下可產(chǎn)生還原糖，加酶量在4～40 U/mL 之間，還原糖含量從2.31%增加至3.30%，呈明顯上升趨勢(shì)；加酶量在40～80 U/mL 時(shí)還原糖的含量從3.0%變?yōu)?.60%，趨于穩(wěn)定；隨著酶添加量的增大，還原糖含量上升幅度不大。由于酶添加量的不斷升高，與小米底物中淀粉的作用也不斷增強(qiáng)，從而將更多的淀粉更快轉(zhuǎn)化為葡萄糖，增加了還原糖含量[11]。因此，酶添加量選擇40 U/mL。

2.2 酶解工藝正交試驗(yàn)

由表3、4 可知，料液比、酶解時(shí)間、酶的添加量對(duì)小米汁的酶解程度均有影響，影響大小為A>C>B，即酶的添加量>料液比>酶解時(shí)間。小米酶解工藝最佳工藝條件為A3B2C3，即酶添加量60 U/mL、酶解時(shí)間40 min、料液比1:12。經(jīng)驗(yàn)證試驗(yàn)，得出該工藝條件下得到的小米谷物飲料的DE 值為35.22%，均優(yōu)于其他試驗(yàn)組。

表3 小米酶解工藝正交試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Result of orthogonal experiment of millet enzymatic hydrolysis process

表4 方差分析結(jié)果Table 4 The results of variance analysis

2.3 小米飲料調(diào)配

表5 小米復(fù)配飲料感官評(píng)價(jià)結(jié)果/分Table 5 Sensory evaluation results of millet compound beverage/score

由表5 可知，四個(gè)方案的總分呈先升后降的趨勢(shì)，由于濃縮紅棗汁和蘋果脫色脫酸濃縮汁的糖度較高，加入之后會(huì)賦予小米汁香甜醇厚的口味，隨著縮紅棗汁和脫色脫酸濃縮蘋果汁的增加，與小米汁復(fù)配后香甜口味增強(qiáng)，谷物醇香感增加，但隨著濃縮紅棗汁和脫色脫酸蘋果濃縮汁的比例不斷增大，使谷物飲料的甜膩感凸顯，或者濃縮紅棗汁、蘋果脫色脫酸濃縮汁與小米汁三者比例不協(xié)調(diào)，使其口感降低。綜合來看方案（2）得分最高，即紅棗濃縮汁含量為4%、蘋果脫酸脫色濃縮汁含量為3%、小米汁含量為93%。

3 結(jié)論

通過酶解法研制小米飲料，小米漿中淀粉經(jīng)過酶解之后，生成還原性糖等小分子化合物，使酶解后的小米飲料風(fēng)味更加細(xì)膩，口感更加醇香、順暢，同時(shí)也降低了產(chǎn)品分層、析水、淀粉返生現(xiàn)象，提高了谷物飲料的穩(wěn)定性和人體的消化和吸收效率。通過進(jìn)行料液比、酶解時(shí)間、酶添加量對(duì)小米酶解效果影響的單因素試驗(yàn)，結(jié)合正交優(yōu)化試驗(yàn)，得出影響小米酶解效果的大小順序?yàn)槊柑砑恿?料液比>酶解時(shí)間，確定最佳酶解工藝參數(shù)為料液比1:12，酶解時(shí)間40 min，酶添加量60 U/mL，此時(shí)值為35.22%。通過復(fù)配工藝，得出在紅棗濃縮汁添加量為4%、蘋果脫酸脫色濃縮汁為3%時(shí)，小米谷物飲料在風(fēng)味、口感等綜合指標(biāo)達(dá)到最佳，得分為85.2 分。

小米谷物飲料若不經(jīng)調(diào)酸則pH 較高，需進(jìn)行高壓高溫殺菌，這樣既浪費(fèi)能源又會(huì)對(duì)品質(zhì)產(chǎn)生不利的影響。后期可通過益生菌發(fā)酵，降低pH 滿足殺菌要求的同時(shí)又能提高其產(chǎn)品附加值。此外，小米飲料后期儲(chǔ)存過程中易分層沉淀，可通過均質(zhì)或添加穩(wěn)定劑來提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性。