绿豆淀粉抗老化技术及在冰淇淋中的应用

李新华，岳小靖

(沈阳农业大学食品学院，辽宁 沈阳 110866)

绿豆淀粉抗老化技术及在冰淇淋中的应用

李新华，岳小靖

(沈阳农业大学食品学院，辽宁 沈阳 110866)

为抑制绿豆淀粉在冰淇淋贮藏期间老化而产生的淀粉味感，以绿豆淀粉为原料，经过α-淀粉酶酶解处理，通过正交试验研究不同酶解条件对绿豆淀粉抗老化性质的影响。结果表明：用α-淀粉酶处理绿豆淀粉，使其适度的水解，保持了绿豆特有的口感风味，且保水力较大，糊化性好，老化度明显低于未经过α-淀粉酶处理的绿豆淀粉。酶解最佳工艺为pH6.5、酶解温度70℃、添加0.0008%的α-淀粉酶、酶解8min。在绿豆冰淇淋制作中添加不同量的酶解绿豆浆、CMC-Na、明胶、单甘酯对绿豆冰淇淋膨化率及融化率和口感有不同的影响，酶解豆浆、CMC-Na、明胶、单甘酯的添加量分别为60%、0.1%、0.1%、0.15%时，绿豆冰淇淋的风味口感明显改善。

绿豆淀粉；抗老化；α-淀粉酶；感官评价

由于绿豆具有独特的生理保健功能和药用价值[1-3]，绿豆食品和添加绿豆食品种类的不断增多，绿豆冰淇淋也成为消费者喜爱的产品。但是，绿豆制品久置后其食用品质和口感明显变劣，保持绿豆冰淇淋[4-5]的口感和风味至关重要。绿豆的主要成分是淀粉，绿豆冰淇淋在长时间的贮藏过程中，口感风味易发生劣变的现象与淀粉老化密切相关[6-8]。为解决绿豆制品的老化问题，本实验用α-淀粉酶[9-12]对冷食品中的淀粉进行适度水解，生成淀粉的不完全水解产物如糊精和一些低聚糖，这样既保留了绿豆的风味，又由于改变淀粉的分子结构，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，流动性增高，从而改善产品质量。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

蔗糖、葡萄糖均为分析纯；椰子油、棕榈油、糊精、饴糖、稳定剂、单甘酯、食用香精(均为食品级)；绿豆淀粉 市售。

糖化酶(5000U/g) 张家港市金源生物化工有限公司；α-淀粉酶(2000U/g) 北京东华强盛生物技术有限公司。

1.2 仪器与设备

冷藏冷冻箱 青岛海尔电冰箱有限公司；电子分析天平 北京赛多利斯仪器系统有限公司；数显恒温水浴锅 国华电器有限公司；HZP-250型全温振荡培养箱、电热恒温鼓风干燥箱 上海精宏实验设备有限公司；高速粉碎机 温岭市大德中药机械有限公司；高速离心机北京医用离心机厂；RVA快速黏度仪 澳大利亚Newport科学仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 淀粉酶法处理绿豆淀粉工艺流程

绿豆淀粉→高温糊化→淀粉酶水解→灭酶→冷却→4℃冷藏老化24h→跟踪测定料液黏度变化

1.3.2 绿豆淀粉抗老化性的测定

对经过上述处理过的绿豆淀粉进行黏度测定，经40℃电热恒温鼓风干燥箱烘干，并磨成粉状，过筛后对其进行各指标的测定。分别以加酶量、pH值、酶解时间和酶解温度为可变因素研究各因素对以下指标的影响规律。

1.3.2.1 保水力测定

称取干质量1g的样品置入预先称好的离心管中，加入蒸馏水25mL，在室温振荡1h以后，5000r/min离心20min，倾去上层液后称量。保水力表示为每克样品所吸附的水量。

式中：m0为样品的质量/g；m1为样品与离心管的质量/g；m2为倒去上层液后样品与离心管的质量/g；ρ为水的密度(1g/mL)。

1.3.2.2 糊化性质测定

量取25mL水于快速黏度分析仪(rapid visco analyser，RVA)测量筒中，加入经过α-淀粉酶处理过的样品2.50g，用搅拌浆预搅30s，使绿豆淀粉散开后，卡入RVA旋转塔，开始测定。测定结束后记录峰值黏度、谷值黏度、破损值、最终黏度、回生值、糊化温度和峰值时间。

1.3.2.3 糊化度测定[13]

采用酶水解法。

1.3.2.4 还原糖含量的测定

采用直接滴定法，具体方法参考GB/T 5009.7—2008《食品中还原糖的测定》。

1.3.3 绿豆淀粉酶解条件单因素及正交试验

以绿豆淀粉的保水率、糊化度及还原糖含量为目标值，对加酶量、料液pH值、酶解时间、酶解温度等酶解工艺参数进行单因素试验。

在单因素试验基础上，以料液的糊化度为指标进行L9(34)正交试验，以确定最佳组合。因素水平设计见表1。

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

根据各单因素的试验结果，安排L9(34)正交试验，从而确定最佳酶解工艺。

1.3.4 绿豆冰淇淋工艺优化

1.3.4.1 工艺流程及基本配方

绿豆冰淇淋所用材料基本配方见表2。

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

1.3.4.2 正交试验优化绿豆冰淇淋制作工艺

通过正交试验确定酶解豆浆(Ed)的最适添加量以及明胶、CMC-Na、单甘酯的最适添加量，以得出最佳工艺。

1.3.5 冰淇淋膨胀率测定[14]

1.3.6 冰淇淋抗融性测定[15]

将一定质量的冰淇淋产品置于25℃恒温培养箱中放置30min，然后测定其融化的产品质量，以此了解绿豆浆经过酶解及其不同添加量对绿豆冰淇淋抗融性的影响。冰淇淋融化率计算公式：

1.3.7 感官评定

按照得出的最佳酶解工艺处理绿豆，制作绿豆冰淇淋，在－18℃条件下放置10d后取出，进行品尝，参照表3标准进行打分，并与对照组进行比较。

图1 各单因素对绿豆淀粉保水力的影响Fig.1 Effect of various hydrolysis conditions on water-holding capacity of mung bean starch

表3 绿豆冰淇淋的感官评价标准Table 3 Criteria for sensory evaluation of mung bean ice cream

2 结果与分析

2.1 添加α-淀粉酶对绿豆淀粉抗老化性质的影响

2.1.1 对绿豆淀粉保水率的影响

对照组是未经加酶处理(即经过高温糊化处理冷却后磨粉所得)的绿豆淀粉，其保水力约为1.5mL/g，由图1可见，冷藏24h后，经过α-淀粉酶处理的绿豆淀粉保水力显著高于对照试验组。在不同条件下添加α-淀粉酶后绿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、酶解温度50℃、酶解时间10min处理的样品保水力最高，实验测定为3.0mL/g。说明α-淀粉酶的适当添加使绿豆淀粉的保水力提高，说明其抗老化能力比未经处理的绿豆淀粉有所提高。将经酶解处理的保水力最好的样品黏度曲线与对照相比，各项指标见表4。

表4 酶解对绿豆淀粉糊化性质的影响Table 4 Effect of α-amylase treatment on gelatinization properties of mung bean starch

由表3可见，经过酶解处理，峰值黏度降低到165Pa·s，在90℃高温条件下，淀粉糊的黏度崩解为0，再降温后，终黏度值也保持较低水平，出峰时间提前至1.07min。这是因为在α-淀粉酶的作用下，绿豆淀粉进行了水解，生成了小分子物质，因此淀粉的黏度会下降，流动性提高。但如果让淀粉完全水解就会失去绿豆原有的风味，与本实验初衷相违背，应对绿豆淀粉进行适度的水解，生成其不完全水解产物如糊精和一些低聚糖，从而改变淀粉的分子结构，进而防止淀粉老化返生。所以应选择适当的酶解条件。

2.1.2 对绿豆淀粉糊化度的影响

图2 各单因素对绿豆淀粉糊化度的影响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标志。在完全糊化的绿豆淀粉中，淀粉的糊化度最高，随着保藏时间的延长，淀粉发生老化，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，则说明老化的程度越大。由图2可见，经过淀粉酶处理过的绿豆淀粉在4℃冷藏24h后，其糊化度均高于90%，而未经过淀粉酶处理的绿豆淀粉糊化度只有62.1%，说明淀粉经过适当的酶处理后老化程度显著降低。由于淀粉重结晶后很难再被酶解，对酶的敏感性下降[16]。所以，可使用淀粉酶作用于绿豆淀粉，测定生成还原糖的数量，来表示老化程度。

2.1.3 对绿豆淀粉还原糖含量的影响

图3 各单因素对绿豆淀粉还原糖含量的影响Fig.3 Effect of various hydrolysis conditions on reducing sugar content of mung bean starch

从图3可看出，随着酶解条件趋向于单因素最适条件，还原糖的含量显著增加，这是因为随着淀粉的水解，生成糖的量显著增加，还原糖生成的数量越多，则表明抗老化程度越大，但是如果所有的淀粉都转化为糖，则会失去绿豆固有的独特风味。

2.2 绿豆淀粉酶解正交试验

在单因素试验基础上，以料液的糊化度为指标，对加酶量、料液pH值、酶解时间、酶解温度等酶解工艺参数进行L9(34)正交试验，以确定最佳组合。正交试验设计结果如表5所示。

表5 酶解工艺优化L9(34)正交试验设计及结果Table 5 Orthogonal array design and results for optimizingα-amylase hydrolysis conditions

表5结果表明，影响绿豆淀粉抗老化能力的因素依次为：酶解pH值＞酶添加量＞酶解时间＞酶解温度。各个处理样品的糊化度有差异，其中最佳组合为A2B2C3D3，即在pH6.5、酶解温度70℃时，添加0.008% α-淀粉酶、酶解8min得到的绿豆淀粉抗老化能力最强。2.3 酶解绿豆浆在绿豆冰淇淋中的应用效果

表6 绿豆冰淇淋工艺正交试验优化因素水平表Table 6 Factors and levels in orthogonal array design for optimizing ice cream formulation

利用酶解绿豆浆制备绿豆冰淇淋，其应用效果主要通过物料的膨化率和抗溶率以及产品的口感来衡量。在应用酶解绿豆浆的同时，稳定剂的选择与添加也是影响膨化率和抗溶率以及产品的口感重要因素。通过正交试验，确定酶解绿豆浆、CMC-Na、明胶、单甘酯的最适添加量，因素水平见表6，试验设计及结果见表7。

膨化率和抗溶率越大冰淇淋的口感越好，越不易融化，冰淇淋的品质越好，因此，冰淇淋的品质与膨化率和抗溶率两项指标成正相关，所以将膨化率和抗溶率的百分比总和作为评分标准，表7表明，A3B1C1D2组合的总分、膨化率及抗溶率均达到最高值，说明此时绿豆冰淇淋的状态、口感和品质均达到最佳，酶解绿豆浆以及所选择的几种添加剂对膨化率和抗溶率以及风味的影响基本一致，影响因素的作用依次为：酶解豆浆添加量＞CMC-Na添加量＞明胶添加量＞单甘酯添加量。其中最佳组合为A3B1C1D2，在绿豆冰淇淋中，酶解豆浆、CMC-Na、明胶、单甘酯的最适添加量分别为60%、0.1%、0.1%、0.15%，制得的冰淇淋从口感上反映出绿豆淀粉的老化程度明显降低，膨化率和抗溶率也有所提高。

表7 绿豆冰淇淋工艺优化正交试验设计及结果Table 7 Orthogonal array design and results for optimizing ice cream formulation

2.4 感官评定对照实验

为进一步证实实验分析结果，对上述正交试验中的绿豆冰淇淋进行感官鉴定，品尝打分，并且与对照进行比较，结果见表8。

表8 绿豆冰淇淋感官品评结果Table 8 Results of sensory evaluation of mung bean ice cream

由表8可以看出，按照最佳组合制得的绿豆冰淇淋保持了绿豆特有的口感风味，雪糕整体呈淡绿色；口感沙爽，并且无淀粉味及其他杂味，风味协调完整，口感松软、细腻、饱满、均匀，入口即化。感官评定结果与对照组相比，可以在较长时间内保持其良好的质构，进一步证明了绿豆淀粉经酶解抗老化处理制备的绿豆冰淇淋，其感官品质得到了明显改善。

3 结 论

3.1 经过α-淀粉酶处理的绿豆淀粉，其保水力、抗老化性得到显著提高，且可以在长时间冷冻保藏条件下保持绿豆冰淇淋的感官品质。

3.2 影响绿豆淀粉抗老化能力的因素依次为酶解pH值＞酶添加量＞酶解时间＞酶解温度。其中最佳组合为pH6.5、酶解温度70℃时，添加0.008%的α-淀粉酶，酶解8min。

3.3 正交试验结果所示，酶解绿豆浆以及CMC-Na、明胶、单甘酯3种添加剂对冰淇淋膨化率和抗溶率以及风味的影响基本一致，绿豆冰淇淋中，酶解豆浆、CMC-Na、明胶、单甘酯的添加量分别为60%、0.1%、0.1%、0.15%时冰淇淋的口感最佳。

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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

李新华(1955—)，男，教授，研究方向为粮油加工与转化。E-mail：lixh.syau@163.com