綠豆淀粉抗老化技術及在冰淇淋中的應用

李新華，岳小靖

(沈陽農(nóng)業(yè)大學食品學院，遼寧 沈陽 110866)

綠豆淀粉抗老化技術及在冰淇淋中的應用

李新華，岳小靖

(沈陽農(nóng)業(yè)大學食品學院，遼寧 沈陽 110866)

為抑制綠豆淀粉在冰淇淋貯藏期間老化而產(chǎn)生的淀粉味感，以綠豆淀粉為原料，經(jīng)過α-淀粉酶酶解處理，通過正交試驗研究不同酶解條件對綠豆淀粉抗老化性質(zhì)的影響。結果表明：用α-淀粉酶處理綠豆淀粉，使其適度的水解，保持了綠豆特有的口感風味，且保水力較大，糊化性好，老化度明顯低于未經(jīng)過α-淀粉酶處理的綠豆淀粉。酶解最佳工藝為pH6.5、酶解溫度70℃、添加0.0008%的α-淀粉酶、酶解8min。在綠豆冰淇淋制作中添加不同量的酶解綠豆?jié){、CMC-Na、明膠、單甘酯對綠豆冰淇淋膨化率及融化率和口感有不同的影響，酶解豆?jié){、CMC-Na、明膠、單甘酯的添加量分別為60%、0.1%、0.1%、0.15%時，綠豆冰淇淋的風味口感明顯改善。

綠豆淀粉；抗老化；α-淀粉酶；感官評價

由于綠豆具有獨特的生理保健功能和藥用價值[1-3]，綠豆食品和添加綠豆食品種類的不斷增多，綠豆冰淇淋也成為消費者喜愛的產(chǎn)品。但是，綠豆制品久置后其食用品質(zhì)和口感明顯變劣，保持綠豆冰淇淋[4-5]的口感和風味至關重要。綠豆的主要成分是淀粉，綠豆冰淇淋在長時間的貯藏過程中，口感風味易發(fā)生劣變的現(xiàn)象與淀粉老化密切相關[6-8]。為解決綠豆制品的老化問題，本實驗用α-淀粉酶[9-12]對冷食品中的淀粉進行適度水解，生成淀粉的不完全水解產(chǎn)物如糊精和一些低聚糖，這樣既保留了綠豆的風味，又由于改變淀粉的分子結構，可以防止淀粉老化返生，消除淀粉味感；可以使料液黏度急速降低，流動性增高，從而改善產(chǎn)品質(zhì)量。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蔗糖、葡萄糖均為分析純；椰子油、棕櫚油、糊精、飴糖、穩(wěn)定劑、單甘酯、食用香精(均為食品級)；綠豆淀粉 市售。

糖化酶(5000U/g) 張家港市金源生物化工有限公司；α-淀粉酶(2000U/g) 北京東華強盛生物技術有限公司。

1.2 儀器與設備

冷藏冷凍箱 青島海爾電冰箱有限公司；電子分析天平 北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；數(shù)顯恒溫水浴鍋 國華電器有限公司；HZP-250型全溫振蕩培養(yǎng)箱、電熱恒溫鼓風干燥箱 上海精宏實驗設備有限公司；高速粉碎機 溫嶺市大德中藥機械有限公司；高速離心機北京醫(yī)用離心機廠；RVA快速黏度儀 澳大利亞Newport科學儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 淀粉酶法處理綠豆淀粉工藝流程

綠豆淀粉→高溫糊化→淀粉酶水解→滅酶→冷卻→4℃冷藏老化24h→跟蹤測定料液黏度變化

1.3.2 綠豆淀粉抗老化性的測定

對經(jīng)過上述處理過的綠豆淀粉進行黏度測定，經(jīng)40℃電熱恒溫鼓風干燥箱烘干，并磨成粉狀，過篩后對其進行各指標的測定。分別以加酶量、pH值、酶解時間和酶解溫度為可變因素研究各因素對以下指標的影響規(guī)律。

1.3.2.1 保水力測定

稱取干質(zhì)量1g的樣品置入預先稱好的離心管中，加入蒸餾水25mL，在室溫振蕩1h以后，5000r/min離心20min，傾去上層液后稱量。保水力表示為每克樣品所吸附的水量。

式中：m0為樣品的質(zhì)量/g；m1為樣品與離心管的質(zhì)量/g；m2為倒去上層液后樣品與離心管的質(zhì)量/g；ρ為水的密度(1g/mL)。

1.3.2.2 糊化性質(zhì)測定

量取25mL水于快速黏度分析儀(rapid visco analyser，RVA)測量筒中，加入經(jīng)過α-淀粉酶處理過的樣品2.50g，用攪拌漿預攪30s，使綠豆淀粉散開后，卡入RVA旋轉(zhuǎn)塔，開始測定。測定結束后記錄峰值黏度、谷值黏度、破損值、最終黏度、回生值、糊化溫度和峰值時間。

1.3.2.3 糊化度測定[13]

采用酶水解法。

1.3.2.4 還原糖含量的測定

采用直接滴定法，具體方法參考GB/T 5009.7—2008《食品中還原糖的測定》。

1.3.3 綠豆淀粉酶解條件單因素及正交試驗

以綠豆淀粉的保水率、糊化度及還原糖含量為目標值，對加酶量、料液pH值、酶解時間、酶解溫度等酶解工藝參數(shù)進行單因素試驗。

在單因素試驗基礎上，以料液的糊化度為指標進行L9(34)正交試驗，以確定最佳組合。因素水平設計見表1。

表1 L9(34)正交試驗因素水平表Table 1 Factors and levels in orthogonal array design for optimizing α-amylase hydrolysis conditions

根據(jù)各單因素的試驗結果，安排L9(34)正交試驗，從而確定最佳酶解工藝。

1.3.4 綠豆冰淇淋工藝優(yōu)化

1.3.4.1 工藝流程及基本配方

綠豆冰淇淋所用材料基本配方見表2。

表2 綠豆冰淇淋配方Table 2 Formula of mung bean ice cream

1.3.4.2 正交試驗優(yōu)化綠豆冰淇淋制作工藝

通過正交試驗確定酶解豆?jié){(Ed)的最適添加量以及明膠、CMC-Na、單甘酯的最適添加量，以得出最佳工藝。

1.3.5 冰淇淋膨脹率測定[14]

1.3.6 冰淇淋抗融性測定[15]

將一定質(zhì)量的冰淇淋產(chǎn)品置于25℃恒溫培養(yǎng)箱中放置30min，然后測定其融化的產(chǎn)品質(zhì)量，以此了解綠豆?jié){經(jīng)過酶解及其不同添加量對綠豆冰淇淋抗融性的影響。冰淇淋融化率計算公式：

1.3.7 感官評定

按照得出的最佳酶解工藝處理綠豆，制作綠豆冰淇淋，在－18℃條件下放置10d后取出，進行品嘗，參照表3標準進行打分，并與對照組進行比較。

圖1 各單因素對綠豆淀粉保水力的影響Fig.1 Effect of various hydrolysis conditions on water-holding capacity of mung bean starch

表3 綠豆冰淇淋的感官評價標準Table 3 Criteria for sensory evaluation of mung bean ice cream

2 結果與分析

2.1 添加α-淀粉酶對綠豆淀粉抗老化性質(zhì)的影響

2.1.1 對綠豆淀粉保水率的影響

對照組是未經(jīng)加酶處理(即經(jīng)過高溫糊化處理冷卻后磨粉所得)的綠豆淀粉，其保水力約為1.5mL/g，由圖1可見，冷藏24h后，經(jīng)過α-淀粉酶處理的綠豆淀粉保水力顯著高于對照試驗組。在不同條件下添加α-淀粉酶后綠豆淀粉的保水力均接近或高于2.0mL/g，其中以加酶量0.001%、pH6、酶解溫度50℃、酶解時間10min處理的樣品保水力最高，實驗測定為3.0mL/g。說明α-淀粉酶的適當添加使綠豆淀粉的保水力提高，說明其抗老化能力比未經(jīng)處理的綠豆淀粉有所提高。將經(jīng)酶解處理的保水力最好的樣品黏度曲線與對照相比，各項指標見表4。

表4 酶解對綠豆淀粉糊化性質(zhì)的影響Table 4 Effect of α-amylase treatment on gelatinization properties of mung bean starch

由表3可見，經(jīng)過酶解處理，峰值黏度降低到165Pa·s，在90℃高溫條件下，淀粉糊的黏度崩解為0，再降溫后，終黏度值也保持較低水平，出峰時間提前至1.07min。這是因為在α-淀粉酶的作用下，綠豆淀粉進行了水解，生成了小分子物質(zhì)，因此淀粉的黏度會下降，流動性提高。但如果讓淀粉完全水解就會失去綠豆原有的風味，與本實驗初衷相違背，應對綠豆淀粉進行適度的水解，生成其不完全水解產(chǎn)物如糊精和一些低聚糖，從而改變淀粉的分子結構，進而防止淀粉老化返生。所以應選擇適當?shù)拿附鈼l件。

2.1.2 對綠豆淀粉糊化度的影響

圖2 各單因素對綠豆淀粉糊化度的影響Fig.2 Effect of various hydrolysis conditions on gelatinization degree of mung bean starch

糊化度是衡量淀粉老化的標志。在完全糊化的綠豆淀粉中，淀粉的糊化度最高，隨著保藏時間的延長，淀粉發(fā)生老化，糊化度降低[8-9]。糊化度的下降值表示老化程度，下降值越大，則說明老化的程度越大。由圖2可見，經(jīng)過淀粉酶處理過的綠豆淀粉在4℃冷藏24h后，其糊化度均高于90%，而未經(jīng)過淀粉酶處理的綠豆淀粉糊化度只有62.1%，說明淀粉經(jīng)過適當?shù)拿柑幚砗罄匣潭蕊@著降低。由于淀粉重結晶后很難再被酶解，對酶的敏感性下降[16]。所以，可使用淀粉酶作用于綠豆淀粉，測定生成還原糖的數(shù)量，來表示老化程度。

2.1.3 對綠豆淀粉還原糖含量的影響

圖3 各單因素對綠豆淀粉還原糖含量的影響Fig.3 Effect of various hydrolysis conditions on reducing sugar content of mung bean starch

從圖3可看出，隨著酶解條件趨向于單因素最適條件，還原糖的含量顯著增加，這是因為隨著淀粉的水解，生成糖的量顯著增加，還原糖生成的數(shù)量越多，則表明抗老化程度越大，但是如果所有的淀粉都轉(zhuǎn)化為糖，則會失去綠豆固有的獨特風味。

2.2 綠豆淀粉酶解正交試驗

在單因素試驗基礎上，以料液的糊化度為指標，對加酶量、料液pH值、酶解時間、酶解溫度等酶解工藝參數(shù)進行L9(34)正交試驗，以確定最佳組合。正交試驗設計結果如表5所示。

表5 酶解工藝優(yōu)化L9(34)正交試驗設計及結果Table 5 Orthogonal array design and results for optimizingα-amylase hydrolysis conditions

表5結果表明，影響綠豆淀粉抗老化能力的因素依次為：酶解pH值＞酶添加量＞酶解時間＞酶解溫度。各個處理樣品的糊化度有差異，其中最佳組合為A2B2C3D3，即在pH6.5、酶解溫度70℃時，添加0.008% α-淀粉酶、酶解8min得到的綠豆淀粉抗老化能力最強。2.3 酶解綠豆?jié){在綠豆冰淇淋中的應用效果

表6 綠豆冰淇淋工藝正交試驗優(yōu)化因素水平表Table 6 Factors and levels in orthogonal array design for optimizing ice cream formulation

利用酶解綠豆?jié){制備綠豆冰淇淋，其應用效果主要通過物料的膨化率和抗溶率以及產(chǎn)品的口感來衡量。在應用酶解綠豆?jié){的同時，穩(wěn)定劑的選擇與添加也是影響膨化率和抗溶率以及產(chǎn)品的口感重要因素。通過正交試驗，確定酶解綠豆?jié){、CMC-Na、明膠、單甘酯的最適添加量，因素水平見表6，試驗設計及結果見表7。

膨化率和抗溶率越大冰淇淋的口感越好，越不易融化，冰淇淋的品質(zhì)越好，因此，冰淇淋的品質(zhì)與膨化率和抗溶率兩項指標成正相關，所以將膨化率和抗溶率的百分比總和作為評分標準，表7表明，A3B1C1D2組合的總分、膨化率及抗溶率均達到最高值，說明此時綠豆冰淇淋的狀態(tài)、口感和品質(zhì)均達到最佳，酶解綠豆?jié){以及所選擇的幾種添加劑對膨化率和抗溶率以及風味的影響基本一致，影響因素的作用依次為：酶解豆?jié){添加量＞CMC-Na添加量＞明膠添加量＞單甘酯添加量。其中最佳組合為A3B1C1D2，在綠豆冰淇淋中，酶解豆?jié){、CMC-Na、明膠、單甘酯的最適添加量分別為60%、0.1%、0.1%、0.15%，制得的冰淇淋從口感上反映出綠豆淀粉的老化程度明顯降低，膨化率和抗溶率也有所提高。

表7 綠豆冰淇淋工藝優(yōu)化正交試驗設計及結果Table 7 Orthogonal array design and results for optimizing ice cream formulation

2.4 感官評定對照實驗

為進一步證實實驗分析結果，對上述正交試驗中的綠豆冰淇淋進行感官鑒定，品嘗打分，并且與對照進行比較，結果見表8。

表8 綠豆冰淇淋感官品評結果Table 8 Results of sensory evaluation of mung bean ice cream

由表8可以看出，按照最佳組合制得的綠豆冰淇淋保持了綠豆特有的口感風味，雪糕整體呈淡綠色；口感沙爽，并且無淀粉味及其他雜味，風味協(xié)調(diào)完整，口感松軟、細膩、飽滿、均勻，入口即化。感官評定結果與對照組相比，可以在較長時間內(nèi)保持其良好的質(zhì)構，進一步證明了綠豆淀粉經(jīng)酶解抗老化處理制備的綠豆冰淇淋，其感官品質(zhì)得到了明顯改善。

3 結 論

3.1 經(jīng)過α-淀粉酶處理的綠豆淀粉，其保水力、抗老化性得到顯著提高，且可以在長時間冷凍保藏條件下保持綠豆冰淇淋的感官品質(zhì)。

3.2 影響綠豆淀粉抗老化能力的因素依次為酶解pH值＞酶添加量＞酶解時間＞酶解溫度。其中最佳組合為pH6.5、酶解溫度70℃時，添加0.008%的α-淀粉酶，酶解8min。

3.3 正交試驗結果所示，酶解綠豆?jié){以及CMC-Na、明膠、單甘酯3種添加劑對冰淇淋膨化率和抗溶率以及風味的影響基本一致，綠豆冰淇淋中，酶解豆?jié){、CMC-Na、明膠、單甘酯的添加量分別為60%、0.1%、0.1%、0.15%時冰淇淋的口感最佳。

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An Enzymatic Method for Inhibiting Retrogradation of Mung Bean Starch and Its Application in Ice Cream

LI Xin-hua，YUE Xiao-jing
(College of Food, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866, China)

The retrogradation of mung bean starch in ice cream during frozen storage leads to an unpleasant starchy taste. In this study, mung bean starch was treated withα-amylase and the effects of various hydrolysis conditions on retrogradation properties of mung bean starch were investigated using orthogonal array design method. After proper treatment with α-amylase, the unique taste of mung bean was still maintained, and mung bean starch showed high water-holding capacity, good gelatinization properties and significantly lower retrogradation degree compared with native mung bean starch. The optimal hydrolysis conditions were pH 6.5, α-amylase dosage 0.0008% and 70 ℃ for a hydrolysis duration of 8 min. Different levels of enzymatic hydrolysate of mung bean starch, CMC-Na, gelatin, glycerin monostearate (GMS) were added together for manufacturing ice cream and these ingredients were found to have different effects on the swelling rate, melting resistance and taste of ice cream. Ice cream with enzymatic hydrolysate of mung bean starch, CMC-Na, gelatin and GMS added at 60%, 0.1%, 0.1% and 0.15%, respectively showed notably improved taste.

mung bean starch；anti-retrogradation；α-amylase；sensory evaluation

TS214.9

B

1002-6630(2012)08-0339-06

2011-07-05

李新華(1955—)，男，教授，研究方向為糧油加工與轉(zhuǎn)化。E-mail：lixh.syau@163.com