酶解杂粮小米粉的冲调性研究

马丽媛，李杨*，尚尔坤，张雅娜，柴云雷

（1.绥化学院食品与制药工程学院，黑龙江 绥化 152061；2.绥化市食品药品检验检测所，黑龙江 绥化 152000）

小米是我国北方人民的主要粮食之一，营养价值高，含有丰富的蛋白质、脂肪和维生素。由于小米不需精制，因此保存了许多的维生素和无机盐，具有防止消化不良、抗神经炎和预防脚气病的功效；还具有滋阴养血、减轻皱纹、色斑、色素沉着的功效[1-3]。红小豆、玉米、黑豆、燕麦等杂粮含有丰富的不溶性纤维素，有利于保障消化系统正常运转，食用粗粮可以预防热性病的产生，预防心脑血管疾病、糖尿病、便秘等，还有利于改善肠道环境、养脾胃[4-8]。

杂粮米粉因其营养丰富和热量较低深受消费者青睐，具有广阔的市场前景[9-10]。目前对于米粉的研究多以大米为主料，主要围绕改善风味、均衡营养等方面，但由于其品质参差不齐，因此，急需改善制作工艺，提高产品质量。冲调性作为杂粮米粉品质的重要影响因素，研究较少。本研究以更具营养价值的小米为主料，以黑豆、玉米、红小豆、燕麦为辅料（5种谷物制作的混合粉营养价值更高，适用人群更广）[11-16]，并通过酶解工艺，改善杂粮米粉冲调性，使其中的营养成分更易于被人体吸收利用，为速溶杂粮米粉的开发提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设备

1.1.1 材料

小米、红小豆、黑豆、玉米、燕麦、蔗糖：黑龙江省绥化市华辰超市；中温α-淀粉酶（酶活力≥50 000 U/g）：无锡市雪梅酶制剂科技有限公司；氢氧化钠：广州市刺水科技有限公司；盐酸：河南圣斯德实业有限公司。

1.1.2 设备

CF-100KS万能粉碎机：广州晨雕机械设备有限公司；HH-6数显恒温水浴锅：江苏省金坛市莱华仪器制造有限公司；XS 365M电子天平：瑞士普里赛斯仪器有限公司；101-3AB电热恒温干燥箱：天津市泰斯特仪器有限公司；80-2B离心机：湖南星科技科学仪器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 杂粮小米粉制作工艺流程

原料预处理→粉碎、过筛、称量→调浆→灭酶→中温α-淀粉酶水解→灭酶→离心→干燥→粉碎→筛分→冲调

1.2.2 操作要点

（1）原料预处理：选用新鲜、优质的小米、红小豆、燕麦、玉米、黑豆，去除杂质，用清水清洗。

（2）粉碎过筛：洗净后在10℃～20℃下风干[17]，用万能粉碎机粉碎，粉碎细度50目～200目，为避免过热出现焦粉现象，应采用间歇粉碎法，即一次性磨粉30 s，间歇1 min。将所磨谷物粉过筛，备用。

（3）调浆灭酶：将上述备用谷物粉按一定比例混合，并按底物浓度为5%调浆，使谷物粉与水混合均匀，95℃灭酶10 min。

（4）酶解：调节温度为60℃，pH值为6.5，加入0.06%的中温α-淀粉酶，搅拌均匀，使浆料与酶充分接触，置于恒温水浴锅中酶解90 min[1，4]。酶解结束后温度升至95℃灭酶10 min。

（5）离心干燥：将上述酶解后的溶液3 000 r/min离心10 min。将离心后的黏稠试样放在烘箱中干燥，最后用万能粉碎机粉碎成粉末备用。

（6）冲调检测：将杂粮小米粉利用不同粒径的筛网进行筛分，并添加一定量的蔗糖，在一定温度下进行混合冲调，检测产品的溶解度和结块率。

1.2.3 单因素试验

分别选取小米与杂粮谷物（其中红小豆、黑豆、玉米、燕麦4种杂粮谷物的质量比为1∶1∶1∶1）的质量比（3∶1、4∶1、5∶1、6 ∶1、7∶1）、蔗糖添加量（3%、6%、9%、12%、15%）、杂粮小米粉粒径（750、375、250、188、150μm）、冲调温度（40、50、60、70、80 ℃）为单因素，以溶解度和结块率为指标，进行试验，从中选取适宜的条件，进行下一步正交试验。

1.2.4 正交试验

根据单因素试验结果，以成品溶解度为指标，进行四因素三水平L9（34）正交试验，确定杂粮小米粉的最佳酶解工艺。正交试验设计的因素水平如表1所示。

表1 正交试验因素水平Table 1 Factor level table of the orthogonal test

1.3 杂粮小米粉冲调性检测

1.3.1 溶解度的测定

精确称取样品5 g，置于50 mL小烧杯中，加入去离子水30 mL，搅拌30 min，使样品溶解，避免形成大的结块。再将溶液完全转移至50 mL容量瓶中，用去离子水定容至刻度，充分摇匀。取10 mL该液体，放入离心管中，在3 000 r/min的条件下离心10 min，将上清液完全转入称量瓶中，在105℃鼓风干燥箱中烘至恒重，冷却后称质量，并计算溶解度（DSI）[18-19]。

1.3.2 结块率的测定

精确称取样品20 g于烧杯中，加入100 mL水，边倒边搅拌，单向搅拌5 min，使米粉与水充分接触。静置30 s，使米粉充分吸收水分，再单向搅拌1 min，观察结块、分层现象。取20目筛网，进行过滤，用清水冲洗结块物，放入干燥箱烘至恒重，带筛网称质量。减去筛网质量即为结块物的质量[18，20]。结块率按下式计算。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果分析

2.1.1 小米与杂粮谷物的质量比的确定

小米与杂粮谷物质量比的筛选结果见图1。

图1 小米与杂粮谷物的质量比对杂粮小米粉冲调性的影响Fig.1 Effect of the ratio of millet and miscellaneous grains on the reconstituability of multigrain millet flour

由图1可知，随着小米比例的增加，所得的杂粮小米粉的溶解度先下降后逐渐趋于平稳，结块率呈现缓慢上升的趋势。由此可见，原料质量比对杂粮小米粉的溶解度有着显著的影响，对杂粮小米粉的结块率影响相对较小。当小米的添加量过高时，产品冲调性不佳，所以选择小米与杂粮谷物的质量比为3∶1为宜。

2.1.2 蔗糖添加量的确定

蔗糖添加量的试验结果如图2所示。

图2 蔗糖添加量对杂粮小米粉冲调性的影响Fig.2 Effect of the amount of sucrose on the reconstituability of multigrain millet flour

由图2可知，随着蔗糖添加量的增加，所得的杂粮小米粉溶解度先上升后趋于平稳，结块率下降趋势明显。这是由于蔗糖的助溶性较好，极易溶于水，对杂粮小米粉的冲调性影响较大[21]。当蔗糖添加量为12%时，杂粮小米粉的溶解度较好，结块率最低，但蔗糖添加量过多，产品过于甜腻，因此选择12%的蔗糖添加量最为适宜。

2.1.3 杂粮小米粉粒径的确定

杂粮小米粉粒径对杂粮小米粉冲调性的影响如图3所示。

由图3可知，随着杂粮小米粉粒径的减小，溶解度先升高后趋于平稳。而结块率随杂粮小米粉粒径的减小而逐渐降低，在杂粮小米粉的粒径为188 μm时结块率为零。不同粒径对杂粮小米粉的溶解度有明显影响，随着粒径的不断减小，产品的组织结构变得疏松，颗粒的比表面积增大[18]，在一定的粒径范围内，小颗粒更容易溶解。综合考量，确定粒径为188 μm的杂粮小米粉较为适宜。

图3 杂粮小米粉粒径对杂粮小米粉冲调性的影响Fig.3 Effect of the multiqrain millet flour size of grain on the reconstituability of multigrain millet flour

2.1.4 冲调温度的确定

冲调温度的试验结果如图4所示。

图4 冲调温度对杂粮小米粉冲调性的影响Fig.4 Effect of the brewing temperature on the reconstituability of multigrain millet flour

由图4可知，随着冲调温度的升高，杂粮小米粉的溶解度呈先升高后下降的趋势，结块率随着冲调温度的升高呈先下降后升高的趋势。水温过低会导致杂粮小米粉中的淀粉不能糊化或糊化不完全，产生分层现象；水温过高虽然会使香味更浓[1]，但也会导致严重结块现象。综合考虑，杂粮小米粉冲调水温选择70℃为宜。

2.2 正交试验结果分析

由单因素试验结果，进行四因素三水平L9（34）正交试验，结果如表2所示。

表2 正交试验结果Table 2 The results of the orthogonal test

续表2 正交试验结果Continue table 2 The results of the orthogonal test

由表 2 中极差值 R 可知，RB=RC＞RD＞RA，因此影响杂粮小米粉溶解度的因素主次关系依次是：蔗糖添加量=杂粮小米粉粒径>冲调温度>小米与杂粮谷物的质量比，试验结果最佳组合为A3B2C2D2，即小米与杂粮谷物的质量比为5∶1、蔗糖添加量12%、杂粮小米粉粒径188 μm、冲调温度70℃，而表2中溶解度最高的组合为A1B2C2D2，与正交试验最佳组合不符，故增加验证试验。试验验证结果见表3。

由表3可知，A1B2C2D2无论在溶解度还是结块率都优于A3B2C2D2，此试验结果差异显著，且得到的杂粮小米粉感官品质也较好，因此选择A1B2C2D2为最佳试验组合。

表3 验证试验结果Table 3 The results of the verification test

3 结论

试验研究得出杂粮小米粉的最佳工艺条件为：小米与杂粮谷物的质量比为3∶1、蔗糖添加量12%、杂粮小米粉粒径188 μm、冲调温度70℃。在此条件下得到的产品溶解度为70.34%，结块率为0.37%，冲调性较好。谷物饮食会改善人体的营养状况，对健康有益，是一种健康的选择，且此杂粮小米粉原材料丰富，生产方式简便易行，批量生产的可行性极高，具有广阔的市场前景。