米糠酵素:发酵是米糠资源深度开发利用的有效途径
米糠
米糠(现行国家标准米糠)主要是由果皮、种皮、外胚乳、糊粉层和胚加工制成的,因此在加工过程中会混进少量的稻壳和一定量的灰尘和微生物,所以只能用于饲料,是稻谷加工的主要副产品。
国内外的研究结果和资料表明,米糠中富含各种营养素和生理活性物质。美国等发达国家已经有食用米糠问世,中国也有类似产品被发明,即应用现代食品加工精准碾制技术将米糠中的不益食物质(稻壳、果皮、种皮、灰尘、微生物等)与益食营养物质(胚、糊粉层等外层胚乳)在洁净的生产车间里进行精准碾磨分离,此分离技术可将米糠分级为饲料级米糠和食品级米糠两部分,其中食品级米糠约占米糠总重量的80%,营养的90%以上。因为食品级米糠虽然只占稻谷重量的6%,且占稻谷营养的约60%,是大米碾白过程中的碾下物,所以其也被人们称为“米珍”或是“米粕”。
近年来,开发以米糠为原料的健康食品和提高米糠附加值成为食品研究者关注的焦点。随着生物技术的快速发展,米糠蛋白和米糠多糖的提取、米糠饮料的研制以及米糠酒、酱油、醋和米糠酵素等产品的生产都采用发酵技术,发酵已经成为米糠资源深度开发利用的有效途径。通过微生物发酵制成的米糠食品在风味、口感及营养上都有较大的改善,提高了米糠产品的功能性以及产品的附加值,米糠发酵制品在工业中的应用也越来越广泛。
米糠发酵技术
米糠在应用前首先应该解决稳定性问题。这是由于新鲜米糠在脂肪酶的作用,油脂迅速分解, 米糠酸价增加,产生令人不愉快的霉味,因此必须先钝化这种酶才能后续生产加工。目前较为成熟的米糠稳定化技术有加热钝化法、辐射处理钝化法、挤压膨化稳定法、化学处理法和微波钝化法等。
米糠发酵多采用固态发酵,除应用于饲料生产外,还广泛用于米糠焙烤类、酒类和调味品类食品的生产中,具有产物浓度高、工艺简单、可控性强、废渣易回收和不产生废液污染等优点。液体发酵常用于制备米糠功能因子。郭天龙等用米糠麸皮做培养基,利用灵芝菌液态发酵将米糠麸皮转化为灵芝多糖;顾慧敏等用米糠替代葡萄糖碳源,通过液态发酵转化为食用菌灰树花多糖;刘颖等以枯草芽孢杆菌黑曲霉复合发酵菌株对米糠进行液态发酵,制备米糠肽。
米糠发酵食品
米糠发酵饮料
近年来关于米糠发酵饮料的研究较多,如日本研制的米糠乳酸饮料富含维生素和矿物质;美国开发的米糠饮料,天然的米糠蛋白质使饮料具有低过敏性;Gerson Luis Faccin等研制的有机米糠饮料含有所有基本氨基酸、矿物质和不饱和脂肪酸;毛丽萍以米糠为原料,所得米糠乳酸饮料具有新鲜米糠独特风味;邓辉等以嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的混合菌液发酵制备凝固型米糠营养纤维乳酸发酵饮料;顾颖娟等以米糠为天然培养基做食用菌灵芝液体深层发酵,使饮料获得米糠多糖,也可以获得灵芝菌丝产生的活性物质;张磊先发酵米糠,然后用发酵液与大枣汁按比例调配,制得米糠饮料模糊评价达到“喜欢”级别。
米糠调味品
米糠调味品品种众多,除酱、醋、酱油外,还有米糠酱菜、卤味、汤料和酱料等。日本以米糠为原料,采用低盐加氧发酵法,制酱时间照比常规方法减少4~7倍,且风味独特,适合老年人食用;余有贵等用酵母菌发酵富硒米糠和雪蜂蜜橘,研制出含硒的营养保健醋,生产的米糠醋酸度4.98g/100mL, 硒至少12μg/100mL;杜连起用米糠饼代替大豆粉生产酱油,产品品质与大豆酱油无差异,但成本可以降低17%;米糠酱菜是把加入盐的米糠与蔬菜混合发酵,约1周后,当酱菜足够咸,加上微酸即成熟,酱菜充分吸收米糠的营养与风味,有预防感冒、控制体重、调节激素分泌和美容等功效。
米糠酒
我国传统制酒曲通常用麸皮作原料。武毓常等利米糠成本低、疏松性强的特性制备米糠酒曲,通过试生产,酒曲糖化能力>2500μ/g,出酒率为45.62%, 与麸皮酒曲指标数接近;千田吉利等用米糠和酒粕制清酒曲,酶的活性是普通酒曲的4~5倍。单用米糠酿酒,味道寡淡,配以米粉、小麦粉和水果等,可提高酒的风味、弥补不足;邵燕等以新鲜米糠为原料,配以柑橘,研制出的米糠柑桔酒外观澄清,品质稳定,风味独特。
米糠焙烤食品
经过稳定处理后的粗米糠粉常被用做焙烤原料,制成米糠馒头、米糠面包、米糠披萨、米糠松糕和米糠饼干等。如脱脂米糠配以活性谷蛋白制成低热值饼干,食用后有饱腹感,且热量少,可作减肥和糖尿病人食品;张磊科研究稳定化米糠的添加量对馒头品质的影响,实验结果表明随着米糠添加量的增加,馒头体积减小,品质下降,添加面筋可有效改善米糠对馒头体积的影响,添加10%~15%的米糠时可获得最佳风味;委内瑞拉的Empertriz等研制米糠披萨,把米糠粉按5%的用量加入到披萨中,不但赋予产品新口感而且也增加了它的营养保健功效。
米糠酵素食品
酵素是目前很流行的一种健康食品。米糠酵素以米糠和糙米等为主要原料,加入蜂蜜和酵母活化液,经发酵干燥后制成的功能性食品基料。米糠酵素外观乳白,细腻无渣感;酸度适口,醇香无糠味。
吕美、陈庶来等先后研制了米糠酵素,结果表明酵素中不但含有米糠原有的活性物质 (如谷光苷肽和γ-氨基丁酸等) ,而且发酵后新生成几十种活性物质,具有极高营养密度和生理活性。
朱德艳等以米糠为原料,乳酸菌为发酵菌种,在考察超声时间、发酵温度、发酵初始pH和发酵时间对发酵菌种产蛋白酶、脂肪酶影响的单因素试验基础上,采用正交试验优化超声波辅助处理乳酸菌发酵制备米糠酵素的工艺。结果表明,最佳工艺条件为超声时间90min,发酵温度25℃,发酵液初始pH值为6.0,发酵时间为25d。在此最佳发酵工艺条件下,米糠酵素的蛋白酶和脂肪酶活力分别达到51.96U/mL、16.17U/mL。
董欣睿等为研究经超声、微波、焙烤三种方法处理米糠对发酵后米糠酵素品质的影响,以米糠为原料,乳酸菌和酵母为发酵菌种,首先考察了发酵时间、发酵温度、接种比例对米糠酵素中γ-氨基丁酸(GABA)含量和pH的影响,并通过正交实验确定米糠酵素的最优发酵条件;采用超声、微波、焙烤不同工艺条件处理米糠原料,比较不同预处理方式对米糠酵素品质的影响。结果表明:经验证试验确定米糠酵素最优发酵工艺条件为:发酵时间24h、发酵温度30℃、乳酸菌与酵母接种比为1:2(接种量为3%)。超声预处理方法可以显著提高米糠酵素中GABA含量(P<0.05),微波对GABA含量影响不显著,焙烤显著降低GABA含量(P<0.05);米糠在超声功率240W处理24h后,米糠酵素中GABA含量为2.61g/L,是未处理的1.85倍。
结语
我国米糠资源丰富,发展利用前景广阔,开发利用米糠发酵食品有很大的潜在效益。发酵后的米糠不仅具有米糠本身的营养素,还通过发酵产生新的活性物质,从而赋予米糠发酵食品独特风味以及多种保健功能。
目前, 我国米糠利用率低,米糠发酵基础研究薄弱,在新产品开发方面与国外发达国也有一定的差距。因此,鉴外国的经验,加强米糠稳定化研究,开发营养健康食品和发酵产品是米糠深加工产业发展的有效途径。