燕麥醪糟發酵前液化工藝的優化

劉紅微 ，張美莉*，池富榮

1. 河套學院（巴彥淖爾 015000）；2. 內蒙古農業大學 食品科學與工程學院（呼和浩特 010018）；3. 內蒙古自治區巴彥淖爾市杭錦后旗委黨校（巴彥淖爾 015000）

牧區醪糟是傳統的低醇發酵飲料，具有地域特色。燕麥醪糟是以燕麥-黍米復合粉為原料，加水高溫糊化后經玉米芽粉液化，而后經高溫發酵得到的固液混合物[1-2]。燕麥醪糟的研制，既豐富了醪糟的種類，又開發了新型燕麥食品。燕麥醪糟含有豐富的營養成分及功能成分，有助于消化、提高免疫力、降血糖、預防癌癥等[8]。迄今為止，醪糟的生產多為家庭或作坊式生產，存在產品品質不穩定等問題。

谷物發芽處理能夠激活谷物中的酶活力，如α-淀粉酶、蛋白酶等。α-淀粉酶又稱為液化酶，楊蕾[1]研究指出玉米發芽制粉后，玉米芽粉中α-淀粉酶活力可達50 U/g，所以玉米芽粉具有使淀粉液化的能力。液化是淀粉高溫糊化后，在液化酶的作用下使糊化后的淀粉水解成小分子的可溶性糖，破壞膠體狀態，從而使淀粉的黏度下降，流動性好，形成流動性醪液[3-5]，為下一步工藝創造條件。液化工藝為燕麥醪糟發酵前的關鍵環節，是后期糖化與發酵的基礎。研究以燕麥-黍米復合粉為原料，進行燕麥醪糟發酵前液化工藝的優化，為燕麥醪糟發酵工藝的研究提供前期準備。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

燕麥面、黍米面、玉米芽粉（市售）；試劑均為分析純（天津市科密歐化學試劑有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程玉米芽粉→燕麥→黍米復合粉→過篩→糊化→液化→燕麥→黍米液化液

1.2.2 分析方法

1.2.2.1 燕麥-黍米液化液相關指標的測定方法

還原糖（以葡萄糖計）測定：還原糖含量的測定采用菲林試劑滴定法。

總固形物的測定：采用105 ℃恒重法。

DE值[6]：葡萄糖當量值，是還原糖（以葡萄糖計）占溶液干物質的百分比，按式（1）計算[7-8]。

1.2.3 試驗方法

1.2.3.1 單因素試驗

將燕麥粉與黍米粉按3∶7（W/W）比例混合，按料水比1∶5（g/mL）蒸煮糊化40 min，然后降低溫度，添加玉米芽粉進行液化。試驗選取玉米芽粉添加量（100 g原料玉米芽粉用量）、溫度、時間三個因素進行單因素試驗[9-11]。在60 ℃，20 min的條件下，按玉米芽粉添加量5%，10%，15%和20%進行試驗；在玉米芽粉添加量10%、時間20 min的條件下，按溫度60，65，70和75 ℃進行試驗；在溫度60 ℃，玉米芽粉用量10%（占復合粉百分比）的條件下，按液化時間15，20，25和30 min進行試驗。每組試驗平行進行3次，確定最優單因素水平。

1.2.3.2 正交試驗

在單因素試驗基礎上，選取玉米芽粉添加量、溫度、時間3個因素，以DE值為考核指標，設計三因素三水平的正交試驗，以確定燕麥-黍米復合粉最佳液化工藝參數。

1.3 數據處理

采用Excel對數據進行整理并作圖，用SPSS 25.0分析軟件進行正交設計及數據處理。

2 結果與分析

2.1 液化工藝單因素試驗

DE值可作為燕麥-黍米醪糟發酵前液化工藝的考核指標。當DE＜10%時，淀粉顆粒會發生重結合現象；當DE＞20%時，影響催化效果，造成最終糖化DE值變低[12-13]。故燕麥-黍米復配谷物粉液化至DE值在20%左右為宜。

2.1.1 玉米芽粉添加量對燕麥-黍米粉液化的影響

由圖1可知，隨著玉米芽粉添加量的增加，燕麥-黍米液化液的DE值呈現升高的趨勢，玉米芽粉添加量為10%及15%時，水解液的DE值上升趨勢平緩。因為在底物濃度一定的情況下，當玉米芽粉添加量小于10%時，底物的濃度大于玉米芽粉中酶的濃度，反應速率主要受玉米芽粉中酶的濃度的影響，隨著玉米芽粉中酶的濃度的增加，液化液的DE值迅速增大；當玉米芽粉添加量為10%及15%時，此時底物的濃度和玉米芽粉中酶濃度基本上達到動態平衡，燕麥-黍米液化液的DE值變化不大。玉米芽粉添加量10%時，燕麥-黍米液化液的DE值近于20%，因此，選10%為較優玉米芽粉添加量進行后續試驗。

圖1 玉米芽粉添加量對液化液DE值的影響

2.1.2 溫度對燕麥-黍米粉液化的影響

由圖2可知，隨著溫度的升高，燕麥-黍米液化液的DE值整體呈上升趨勢，但是65 ℃時燕麥-黍米液化液DE值達到頂點后，上升趨勢平緩，略有下降。65℃前溫度升高，酶與底物反應速度加快；65 ℃之后溫度繼續升高，會使酶蛋白逐漸變性失活，使酶的作用下降。溫度過高或過低都會降低酶的催化效率，影響酶促反應速度，甚至可導致酶失活而完全喪失催化作用[14]。因此，考慮能耗及玉米芽粉酶活性，選擇65 ℃進行后續試驗。

圖2 液化溫度對液化液DE值的影響

2.1.3 液化時間對燕麥-黍米粉液化的影響

因為酶解具有專一性，發生酶促反應前須識別底物并與之結合，短時內，酶促反應不完全，DE值較低；酶促反應一定時間后，反應相對完全，繼續增加液化時間，酶分子出現鈍化現象及底物濃度降低，液化效果下降[15-17]。由圖3可知，隨著液化時間的延長，燕麥-黍米液化液的DE值先升高后略有下降。液化15 min時，燕麥-黍米液化液DE值接近20%，考慮設備利用率，液化時間選15 min。

圖3 液化時間對液化液DE值的影響

2.1.4 燕麥-黍米復合粉液化的正交試驗結果

在單因素試驗的基礎上，進行三因素三水平的正交試驗，結果見表1。由表1和表2可知，玉米芽粉添加量與液化溫度顯著影響燕麥-黍米復配粉的水解效果，影響燕麥-黍米粉DE值的主次因素為玉米芽粉添加量＞液化溫度＞液化時間，DE值最為接近20的組合分別為A2B2C1與A1B3C2，即：玉米芽粉添加量10%、液化溫度65 ℃、液化時間10 min，此時DE值為20.41%；玉米芽粉添加量8%、液化溫度70 ℃、液化時間15min，此時DE值為20.42%。玉米芽粉添加量F值高于液化溫度F值。玉米芽粉添加量對燕麥-黍米粉液化工藝的影響高于液化溫度，綜合考慮成本、設備利用率及安全等因素，液化工藝選擇A2B2C1。

表1 液化正交試驗結果

表2 液化正交試驗結果方差分析

3 結論

研究以燕麥-黍米復合粉為原料，在單因素試驗的基礎上，采用正交試驗確定了燕麥醪糟發酵前的最佳液化工藝：玉米芽粉添加量10%、液化溫度65 ℃、液化時間10 min。在此條件下，燕麥-黍米液化液DE值為20.41%。研究確定了燕麥醪糟發酵前液化工藝，為后續燕麥醪糟的發酵提供數據基礎。