1.本发明涉及谷物饮料
技术领域：
：，特别涉及一种膨化处理结合两步酶解法制备玉米浆的方法。
背景技术：
：：2.随着人们膳食结构中摄入肉、禽、蛋、乳等动物源食品的数量持续提升，高血压、肥胖、心脏病、冠心病等慢性疾病的发病率不断上升。而来自植物基的主要原料，因为不含有对上述疾病有促进作用的饱和脂肪酸、胆固醇等物质，作为主要原料，不但能提供碳水化合物、蛋白质、膳食纤维、矿物质、部分维生素，并且还具有抗氧化活性的多酚、黄酮等多种营养成分，成为有健康意愿的人们调整膳食结构的重要选择。全球范围内，素食者人群也越来越多，逐渐发展成为一种更具时代特征、健康饮食潮流的饮食方式，而且人群趋于年轻化。3.玉米含有碳水化合物、脂肪、蛋白质、矿物质、维生素、必须氨基酸、多酚类、植酸等。另外，玉米所含有的长寿因子谷胱甘肽，在硒的参与下，生成谷胱甘肽氧化酶，具有恢复青春、延缓衰老的功能。玉米中的叶黄素、玉米黄质具有减缓双眼老化的作用。传统中医学研究认为，玉米有消渴、利尿、解毒之功效。因此，玉米被人民称为“黄金粗粮”，可被用来作为各种形式的保健饮料。4.在谷物饮料的制备过程中，谷物原料的搭配、预处理以及均质等处理手段是影响饮料产品感官品质及稳定性的关键因素。特别是谷物原料中含有大量的谷物原淀粉，液态下的谷物原淀粉容易出现老化现象。玉米浆原淀粉老化主要表现为颗粒变硬、凝胶、粗糙、反生等，使其营养吸收、口感、风味等受到很大影响。这些老化问题也严重影响产品货架期，是制约液态谷物饮料产业化的瓶颈。5.目前，常规的谷物饮料的生产工艺已经有酶解工艺流程，但老化现象仍然比较严重，且原料利用率低。技术实现要素：6.本发明的目的在于提供一种膨化处理结合两步酶解法制备玉米浆的方法，解决了目前谷物饮料的酶解工艺后老化现象严重，且原料利用率低等的问题。7.本发明是通过以下技术方案来实现：8.一种膨化处理结合两步酶解法制备玉米浆的方法，包括以下步骤：9.(1)采用压差膨化工艺对玉米糁进行压差膨化处理，得到膨化玉米糁，将膨化玉米糁粉碎后，得到膨化玉米粉；其中，压差膨化工艺所采用的设备包括膨化腔和抽真空腔，压差膨化工艺的条件为：膨化腔的加热温度控制在145～155℃，膨化腔的压力控制在0.30mpa，采用抽真空腔进行抽真空；10.(2)以膨化玉米粉与水的固液比为1:4～6进行混合，控制ph值为6，加入中温淀粉酶，在酶解温度60～80℃条件下反应60-80min；中温淀粉酶的添加量为占膨化玉米粉重量的0.2％～0.6％；11.(3)灭酶，调节溶液ph至4，加入葡萄糖淀粉酶，葡萄糖淀粉酶的添加量为占膨化玉米粉重量的0.2％；12.(4)灭酶后，冷却离心，取上清液，得到玉米浆。13.进一步，中温淀粉酶采用ban480。14.进一步，葡萄糖淀粉酶采用amg300l。15.进一步，步骤(2)中，以膨化玉米粉与水的固液比为1:5进行混合，控制ph值为6，加入中温淀粉酶，在酶解温度70℃条件下反应80min；中温淀粉酶的添加量为占膨化玉米粉重量的0.45％。16.进一步，步骤(3)中，葡萄糖淀粉酶的酶解条件为：在酶解温度70℃条件下进行反应60min。17.进一步，步骤(4)中，离心的转速为4000rpm。18.进一步，步骤(1)中，将膨化玉米糁粉碎后，过80目筛。19.进一步，步骤(4)中，冷却采用自然冷却。20.进一步，步骤(1)中，真空度达到-0.093mpa。21.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：22.本发明公开了一种膨化处理结合两步酶解法制备玉米浆的方法，对玉米糁原料进行膨化工艺前处理，一是可以使谷物本身的酶使其钝化内源酶和增强香味香气；二是熟化的谷物更有利于酶解的进行。采用膨化处理的谷物，处理过程中经历了高温高压，内部水分急剧汽化，形成了疏松酥脆的多孔结构，使得原料特征发生了改变；淀粉是玉米中最主要的成分，在膨化过程中淀粉分子之间的氢键和糖苷键发生破坏，促进了淀粉的糊化作用。膨化中的高温和高压使谷物中的淀粉具有较高的糊化度，而且较高的糊化度能够为淀粉酶提供更多与淀粉接触的机会，因而更利于淀粉的水解；同时膨化还能够使淀粉粒解体，淀粉含量减少，糊精和还原糖比如葡萄糖、麦芽糖等含量增加，还原能力增强，碘值升高，α化度升高。膨化也使蛋白质变性，并趋于降解，使得氨基酸增加。这些变化的发生使得物料中水溶性成分的溶出能力也得到了增强。此外，采用双酶法的酶解技术，可以使玉米乳具有特有浓厚感与适中的甜度，其中的α-淀粉酶，可以水解谷物淀粉中的α-1，4糖苷键，适当的水解后可提供浓厚的口感；同时，再利用葡萄糖淀粉酶，控制水解单糖的含量，控制水解物的甜度。通过将淀粉水解成小分子糊精以及适当的单糖，可以提升产品的稳定性，防止和降低淀粉的老化；采用α-淀粉酶除液化外，产生的小分子量的糊精也可以提供一定的甜度。采用葡萄糖淀粉酶可以明显提升溶液中单糖的含量。因此采用双酶水解的方法可以减少配方中甜味剂的添加量，甚至不需要再添加其他的甜味剂。23.在风味方面，由于加工中内源酶的激活对玉米产品的风味产生不利的影响，通过前处理技术钝化玉米的内源酶，同时使原料熟化，更利于后面的水解。24.本方案可应用于不同玉米饮料的生产过程，即可以直接生产饮料，也可以生产玉米饮料的原料。先膨化处理，再采用酶解技术，通过适度的水解，生成易于人体消化吸收的糊精、单糖等，强化了营养因子。通过实验结果的测定，明显看出可溶性固形物含量提高，也说明了是由于大分子淀粉类物质的水解产生的。大分子的降低肯定会减少老化(老化主要是由于淀粉引起的)；另一个参数de值，de值越高也能说明，还原糖(单糖)的含量增加，也说明了淀粉分子的水解程度更高，也会降低老化。附图说明25.图1为料水比对酶解效果的影响；26.图2为酶的添加量对酶解效果的影响；27.图3为酶解时间对酶解效果的影响；28.图4为酶解温度对酶解效果的影响；29.图5为各因素交互作用对de值影响的响应面图和等高线图；图5a为水解温度与水解时间响应面图；图5b为水解温度与水解时间等高线图；图5c为酶添加量与水解温度响应面图；图5d为酶添加量与水解温度等高线图；图5e为酶添加量与水解时间响应面图；图5f为酶添加量与水解时间等高线图。具体实施方式30.下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。31.本发明所使用的材料与仪器：32.玉米糁，由紫阳县开源富硒科技发展有限公司提供；斐林试剂，购自上海源叶生物科技有限公司；酶制剂(中温淀粉酶ban480，葡萄糖淀粉酶amg300l)购自诺维信(中国)投资有限公司；水浴恒温振荡器(shz-a)，上海医疗器械有限公司；高速离心机(l500-a)，湖南湘仪股份有限公司；ph计(phs-3e型)，上海仪电科学仪器股份有限公司。33.实施例134.本发明公开了一种膨化处理结合两步酶解法制备玉米浆的方法，包括以下步骤：35.(1)称取玉米糁20g，采用压差膨化工艺对其进行压差膨化处理，在得到膨化玉米糁后，粉碎过80目筛，得到膨化玉米粉；其中，物料的加热温度控制在155℃，膨化腔的压力控制在0.30mpa，另一个和膨化腔相连的抽真空腔进行抽真空，并使其真空度达到-0.093mpa。36.(2)以膨化玉米粉与水的固液比为1:4进行混合，控制ph值为6，加入ban480中温淀粉酶，在酶解温度70℃下反应60min；中温淀粉酶的添加量为占膨化玉米粉重量的0.2％；37.(3)灭酶，调节溶液ph至4，加入amg300l葡萄糖淀粉酶，在酶解温度70℃条件下进行反应60min；葡萄糖淀粉酶的添加量为占膨化玉米粉重量的0.2％；38.(4)灭酶后，离心，取上清液，得到玉米浆。39.效果验证：测定上清液中的可溶性固形物含量和原料利用率，可溶性固形物含量为14.9％，原料利用率为37.5％。40.实施例241.本发明公开了一种膨化处理结合两步酶解法制备玉米浆的方法，包括以下步骤：42.(1)称取玉米糁20g，精选去杂，进行烘烤处理，将玉米糁置于烤箱中，在180℃处理30min，冷却后包装，置于干燥处，得到烘烤玉米，备用。烘烤过程中定时翻面，以防受热不匀，烘至微光亮黄色且带特殊香味。烘烤后，粉碎过80目筛。43.(2)以烘烤玉米粉与水的固液比为1:4进行混合，控制ph值为6，加入ban480中温淀粉酶，在酶解温度70℃、加酶量0.2％条件下反应60min；44.(3)灭酶，调节溶液ph至4，加入amg300l葡萄糖淀粉酶，在酶解温度70℃、加酶量0.2％条件下进行反应60min；45.(4)灭酶后，离心，取上清液，得到玉米浆。46.效果验证：测定上清液中的可溶性固形物含量和原料利用率，可溶性固形物含量为13.2％，原料利用率为35％。47.实施例348.与实施例1不同的是，膨化玉米粉与水的固液比为1:5。49.效果验证：测定上清液中的可溶性固形物含量和原料利用率，可溶性固形物含量为13％，原料利用率为42.17％。50.实施例451.与实施例2不同的是，烘烤玉米与水的固液比为1:5。52.效果验证：测定上清液中的可溶性固形物含量和原料利用率，可溶性固形物含量为10.2％，原料利用率为35.7％。53.实施例554.与实施例1不同的是，膨化玉米粉与水的固液比为1:6。55.效果验证：测定上清液中的可溶性固形物含量和原料利用率，可溶性固形物含量为10.8％，原料利用率为40.2％。56.实施例657.与实施例2不同的是，烘烤玉米与水的固液比为1:6。58.效果验证：测定上清液中的可溶性固形物含量和原料利用率，可溶性固形物含量为9.1％，原料利用率为36.2％。59.由实施例1-6及图1可知，在可溶性固形物含量和原料利用率方面，膨化处理组均高于烘干处理组。两种前处理的原料的可溶性固形物含量均随着料水比的提高，逐渐下降。这主要是由于可溶性固形物溶出的速率远低于料水比中水的增加速率。膨化处理组在料水比1:5时，原料的利用率达到最高，达到42.17％。这主要是因为在较低底物浓度时，酶分子不能充分与底物结合，随着底物浓度的增加，结合的酶越多，直到饱和。如果进一步增加底物浓度，会因为底物浓度过高而减少酶与底物结合的几率而降低反应速率，从而导致原料利用率下降。综合考虑，选择料水比1:5为宜。60.实施例761.与实施例3相比，不同的是，中温淀粉酶的加酶量0.4％。62.效果验证：测定上清液中的可溶性固形物含量和原料利用率，可溶性固形物含量为13.1％，原料利用率为42.56％。63.实施例864.与实施例3相比，不同的是，中温淀粉酶的加酶量0.6％。65.效果验证：测定上清液中的可溶性固形物含量和原料利用率，可溶性固形物含量为13.4％，原料利用率为43.79％。66.实施例967.与实施例7相比，不同的是，预处理用烘烤工艺。68.效果验证：测定上清液中的可溶性固形物含量和原料利用率，可溶性固形物含量为11.4％，原料利用率为36.91％。69.实施例1070.与实施例8相比，不同的是，预处理用烘烤工艺。71.效果验证：测定上清液中的可溶性固形物含量和原料利用率，可溶性固形物含量为12.6％，原料利用率为37.6％。72.由实施例1-10可知，在可溶性固形物含量和原料利用率方面，膨化处理组均高于烘干处理组。73.由实施例3、7和8相比及图2，在底物浓度一定的情况下，当加酶量从0.2％增加到0.6％时，可溶性固形物含量和原料利用率均呈缓慢增加，并且膨化处理组高于烘烤组。随着酶的增加，单位酶作用的底物会逐渐减少，因此淀粉水解的程度也会随之降低。考虑到酶的成本，选择0.4％的酶添加量为宜。74.实施例1175.与实施例7相比，不同的是，中温淀粉酶的酶解时间为70min。76.效果验证：测定上清液中的可溶性固形物含量和原料利用率，可溶性固形物含量为12.7％，原料利用率为42％。77.实施例1278.与实施例11相比，不同的是，预处理用烘烤工艺。79.效果验证：测定上清液中的可溶性固形物含量和原料利用率，可溶性固形物含量为11.8％，原料利用率为37.20％。80.实施例1381.与实施例7相比，不同的是，中温淀粉酶的酶解时间为80min。82.效果验证：测定上清液中的可溶性固形物含量和原料利用率，可溶性固形物含量为13％，原料利用率为42.35％。83.实施例1484.与实施例13相比，不同的是，预处理用烘烤工艺。85.效果验证：测定上清液中的可溶性固形物含量和原料利用率，可溶性固形物含量为11.6％，原料利用率为36.88％。86.由实施例7、11、13及图3可知，随着酶解时间的延长，可溶性固形物含量先增加后减少，原料的利用率不但没有增加，反而略有下降。因此，选择酶解时间60min为宜。87.实施例1588.与实施例7相比，不同的是，中温淀粉酶的酶解温度为60℃。89.效果验证：测定上清液中的可溶性固形物含量和原料利用率，可溶性固形物含量为13％，原料利用率为37.16％。90.实施例1691.与实施例15相比，不同的是，预处理用烘烤工艺。92.效果验证：测定上清液中的可溶性固形物含量和原料利用率，可溶性固形物含量为9％，原料利用率为25.6％。93.实施例1794.与实施例7相比，不同的是，中温淀粉酶的酶解温度为80℃。95.效果验证：测定上清液中的可溶性固形物含量和原料利用率，可溶性固形物含量为12.7％，原料利用率为39.56％。96.实施例1897.与实施例17相比，不同的是，预处理用烘烤工艺。98.效果验证：测定上清液中的可溶性固形物含量和原料利用率，可溶性固形物含量为12.1％，原料利用率为36％。99.酶解温度影响酶的活性，对酶解有重要的影响。由实施例7、15、17及图4可知，随着酶解温度的提高，可溶性固形物含量和原料利用率均呈现先上升然后逐渐降低的趋势。从60℃到70℃，可溶性固形物含量和原料利用率逐渐上升，在70℃时达到最大；从70℃到80℃，可溶性固形物含量和原料利用率又开始下降。这主要是因为使用的α-淀粉酶最适作用温度约在70℃左右，此时淀粉的水解程度较大。酶在较低温度下催化活力会降低，而温度过高时有会抑制酶的活性。因此，选择酶解温度70℃为宜。100.实施例19101.与实施例7相比，步骤(1)的膨化工艺参数不同，物料的加热温度控制在145℃，膨化腔的压力控制在0.30mpa，另一个和膨化腔相连的抽真空腔进行抽真空，并使其真空度达到-0.093mpa。102.效果验证：测定上清液中的可溶性固形物含量和原料利用率，可溶性固形物含量为12.71％，原料利用率为41.76％。103.实施例20104.与实施例7相比，步骤(1)的膨化工艺参数不同，物料的加热温度控制在150℃，膨化腔的压力控制在0.30mpa，另一个和膨化腔相连的抽真空腔进行抽真空，并使其真空度达到-0.093mpa。105.效果验证：测定上清液中的可溶性固形物含量和原料利用率，可溶性固形物含量为12.86％，原料利用率为42％。106.[0107][0108]综上，相比于烘烤的样品组，经过膨化处理的样品组经过两步水解法，可溶性固形物含量和原料的利用率更高，更利于玉米浆的水解。在此基础上以de值为评价指标，选择膨化处理的样品组进一步进行响应面的优化，响应面试验的因素水平见表1。[0109]表1响应面因素水平表[0110][0111][0112]膨化前处理玉米浆酶解工艺响应面结果分析：[0113]响应面优化实验方案与结果见表2和图5，图5a为水解温度与水解时间响应面图；图5b为水解温度与水解时间等高线图；图5c为酶添加量与水解温度响应面图；图5d为酶添加量与水解温度等高线图；图5e为酶添加量与水解时间响应面图；图5f为酶添加量与水解时间等高线图。通过响应面设计软件design-expert进行数据分析，建立二次响应面回归模型：[0114]y＝58.57+0.66a-2.14b+0.43c+0.18ab-0.12ac-0.28bc-0.98a2-7.04b2-0.039c2[0115]回归与方差分析见表3。从表中可以看出，回归模型p《0.0001，说明回归模型达到极显著水平；失拟项p》0.05，说明该模型是合适的。相关系数r2＝0.9927，说明该二次方程能够很好地拟合各因素与de值之间的关系，可利用该回归方程确定两步酶解玉米浆的最佳工艺。对各项f值检验可知，水解温度为极显著，酶的添加量为显著，而水解时间为不显著。三个因素的贡献率顺序为温度》酶的添加量》水解时间。通过回归模型预测的最优条件：酶添加量0.45％，水解温度68.31℃，水解时间80min，de值预测59.24。验证该实验结果，选择酶添加量0.45％，水解温度70℃，水解时间80min，经过三次验证实验de值为58.73，实际值和预测值相差较小，因此应用该模型进行预测是可行的。[0116]表2响应面试验设计及结果[0117]table2theschemeandresultofresponsesurfaceoptimizationexperiment[0118][0119][0120]表3回归模型方差分析表[0121]table3resultsofregressionandvarianceanalysis[0122][0123][0124]对玉米糁原料进行了烘烤和膨化的前处理，使其进行熟化、钝化内源酶和增强香味香气。通过中温淀粉酶与葡萄糖淀粉酶水解条件优化筛选出最佳酶解条件为：富硒玉米预处理条件为膨化处理，首先采用ban480中温淀粉酶进行液化，控制ph值为6，酶的用量0.4％，70℃条件下酶解60min，后在85℃下灭酶。然后再调节ph值至4，温度为70℃，添加0.2％的amg300l葡萄糖淀粉酶酶解60min，此条件下制得的玉米水解物可溶性固形物含量可达13ɡ/100ml以上，原料的利用率大于40％。[0125]二次响应面回归模型可用于中温淀粉酶最优水解条件的优化，当膨化处理玉米糁粉的料水比为1:5时，最佳的酶解条件为酶解温度70℃、酶的添加量为0.45％、酶解时间为80min，后在85℃、30min下灭酶。然后再调节ph值至4，温度为70℃，添加0.2％的amg300l葡萄糖淀粉酶酶解60min，玉米水解物的de值高于58％。本发明可为开发玉米浆的产品开发提供指导。当前第1页12当前第1页12