全 文 ：2015 年第 9 期
摘要： 以小米为主要原料， 以淀粉酶活力为检测指标， 通过单因素试验和正交试验， 确定小米酵素的最佳发酵工艺条
件为培养温度 32 ℃， 培养时间 4.5 h， 接种量 3.5%， 在此条件下小米酵素中淀粉酶活力最强， 可以达到 548.36 U/g。
关键词： 小米； 酵素； 蛋白酶
中图分类号： TS21 文献标志码： A doi： 10.16693/j.cnki.1671- 9646（ X） .2015.09.043
Research on Fermentation Technological Condition of Millet
SUN Daqing1，2， YANG Dongxue2， LI Hongfei1， LI Fen1，2， ZHANG Liping1，2
（ 1. National Coarse Cereals Engineering Research Center， Heilongjiang Bayi Agricultural University， Daqing， Heilongjiang
163319； 2. College of Food Science Heilongjiang Bayi Agricultural University， Daqing， Heilongjiang 163319， China）
Abstract： In order to optimize the fermentation parameter of millet enzyme， single factor and orthogonal experiment are
designed to optimize the fermentation condition. Using amylase activity as indicator and millet as the main raw material. Results
show that the optimum parameters are as follows： culture temperature 32 ℃， culture time 4.5 h and inoculums 3.5%， under
this coondition can get the most amylase activity 548.36 U/g.
Key words： millet； enzyme； amylase
收稿日期： 2015- 09- 02
基金项目： 国家工程技术研究中心组建项目 （ 2011FU125X07） ； 黑龙江八一农垦大学大学生创新创业训练计划项目 （ xc2014041） 。
作者简介： 孙大庆 （ 1979— ） ， 男， 助理研究员， 研究方向为食品微生物。
小米， 又称粟， 是我国古代“ 五谷” 之一， 含
有碳水化合物、 蛋白质、 脂肪酸、 维生素、 黄色素、
多酚等多种营养成分， 具有很高的营养价值[1]。 同时
小米也可以入药， 具有清热、 清渴、 滋阴、 补脾肾
和肠胃、 利小便、 治水泻等功效。 因此， 小米是一
种典型的药食同源的粮食， 具有良好的功能保健食
品的开发价值。
酵素是微生物通过发酵产生的具有丰富生物酶、
维生素和微量元素的功能发酵食品[2]， 因此， 利用微
生物将小米发酵制成小米酵素， 其营养价值远远超
过小米本身， 可以进一步提高小米的健康保健功能。
因此， 本研究利用小米酵素发酵过程中酶活力变化
较大的淀粉酶作为评价指标， 以此进行发酵工艺条
件的优化， 以期为今后小米酵素产品的工业化生产
提供试验基础和理论依据。
1 材料与方法
小米粉， 自制； 高活性干酵母， 安琪酵母股份
有限公司。
AR2140 型电子天平， 梅特勒 - 托利多仪器有限
公司产品； 超净工作台， 上海之信仪器有限公司产
品； 全温震荡培养箱， 金坛市精达仪器制造有限公
司产品； 730型紫外 - 可见分光光度计， 上海光学仪
器有限公司产品； 高压蒸汽灭菌器， 上海申安医疗
器械厂产品。
淀粉酶活性测定方法采用比色法[3]。
工艺流程： 小米粉→接种、 调配→发酵→淀粉
酶活力测定。
小米酵素培养基配方为小米粉 10 g， 水 100 mL，
蜂蜜 6 g， 大麦芽粉 2 g， 氯化钠 0.5 g。
小米酵素发酵条件的优化， 在单因素试验的基
础上， 选用 L9 （ 34）正交试验设计表， 以培养温度
（ A） 、 培养时间 （ B） 、 接种量 （ C） 为影响因素， 缺
少一个因素设为空列， 以酶活力为指标， 对小米酵
素发酵工艺进行优化， 筛选出最佳的工艺参数。 最
后， 利用最佳发酵条件进行 3次重复试验。
2 结果与分析
2.1 培养温度对淀粉酶活力的影响
在小米酵素培养基中添加 3%高活性干酵母， 培
小米酵素发酵工艺条件的研究
孙大庆 1，2， 杨冬雪 2， 李洪飞 1， 李 芬 1，2， 张丽萍 1，2
（ 1. 黑龙江八一农垦大学 国家杂粮工程技术研究中心， 黑龙江 大庆 163319；
2. 黑龙江八一农垦大学 食品学院， 黑龙江 大庆 163319）
文章编号： 1671- 9646 （ 2015） 09b- 0041- 02
第 9 期 （ 总第 392 期） 农产品加工 No.9
2015 年 9 月 Farm Products Processing Sep.
农产品加工 2015 年第 9 期
养 6 h， 分别测定 24， 28， 32， 36， 40， 44， 48 ℃
条件下的淀粉酶活力。
培养温度对淀粉酶活力的影响见图 1。
由图 1 可知， 小米酵素中淀粉酶活力随培养温
度的升高而增加， 当培养温度达到 40 ℃时， 酵母菌
的生长明显受到抑制， 分泌的淀粉酶活力显著下降。
因此， 根据单因素试验可以得出小米酵素最佳培养
温度为 28~36 ℃。
2.2 培养时间对淀粉酶活力的影响
在小米酵素培养基中添加 3%高活性干酵母， 在
32 ℃培养条件下， 分别测定培养 2.0， 2.5， 3.0， 3.5，
4.0， 4.5， 5.0， 5.5， 6.0， 6.5， 7.0 h后的淀粉酶活力。
培养时间对淀粉酶活力的影响见图 2。
由图 2 可知， 在发酵起始阶段， 随着培养时间
的增加， 淀粉酶活力也逐渐增加， 当发酵进行到 4 h
时， 淀粉酶活力达到最高， 之后开始缓慢下降， 发
酵 5.5 h 之后， 淀粉酶活力迅速下降。 因此， 根据单
因素试验可以得出， 小米酵素最佳培养时间为 3.5~
4.5 h。
2.3 接种量对淀粉酶活力的影响
在小米酵素培养基中分别添加 1.0%， 1.5%， 2.0%，
2.5%， 3.0%， 3.5%， 4.0%， 4.5%， 5%高活性干酵
母， 在 32 ℃条件下培养 4 h后测定淀粉酶活力。
酵母接种量对淀粉酶活力的影响见图 3。
由图 3 可知， 酵母菌接种量的增加会不断增加
酵母菌分泌淀粉酶的活力， 当接种量达到 3.5%时出
现最大值， 之后由于接种量的增加， 微生物之间的
竞争不断加剧， 生长开始受到抑制， 导致淀粉酶活
力开始缓慢下降。 因此， 根据单因素试验可以得出
小米酵素最佳接种量为 3%~4%。
2.4 小米酵素发酵工艺正交试验优化结果
基于单因素试验结果， 选用 L9（ 34）正交试验设计
进一步优化影响酶活力的发酵工艺条件以及 3 个因
素之间的相互影响。
因素与水平设计见表 1， 正交试验设计及结果见
表 2， 正交试验方差分析见表 3。
由表 2 可知， 考察的 3 种因素对小米酵素中淀
粉酶活力影响程度为 A>C>B， 即培养温度 > 接种量
>培养时间， 其中培养温度在小米酵素发酵过程中对
结果有显著性影响 （ p<0.05） ， 发酵时间和接种量没
有显著影响。 试验所得最佳优化工艺组合为 A2B3C2，
表2 正交试验设计及结果
水平 A B C 酶活力 / U·g-1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
1
1
2
2
2
3
3
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
2
3
1
3
1
2
389
495
463
523
480
513
460
435
485
K1
K2
K2
449.0
505.3
460.0
457.3
470.0
487.0
445.6
501.0
467.6
R 56.3 29.6 38.0
表3 正交试验方差分析
来源 自由度 偏差平方和 F 比 p 值
A
B
C
2
2
2
5 349.556
1 329.556
4 656.889
1.582
0.393
1.377
0.042
0.115
0.061
误差 8 13 524.22
图1 培养温度对淀粉酶活力的影响
培养温度 θ /℃
24 28 32 36 40 44 48
400
350
300
250
200
150
100
50
酶
活
力
/U
·
g-
1
◆
◆
◆
◆
◆
◆ ◆
图2 培养时间对淀粉酶活力的影响
培养时间 t / h
2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0
400
350
300
250
200
150
100
50
酶
活
力
/U
·
g-
1
◆
◆ ◆ ◆
◆ ◆ ◆ ◆
◆
◆ ◆
图3 酵母接种量对淀粉酶活力的影响
接种量 / %
1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
600
500
400
300
200
100
0
酶
活
力
/U
·
g-
1
◆
◆
◆
◆
◆
◆ ◆ ◆◆
表1 因素与水平设计
水平 A培养温度 θ /℃ B 培养时间 t / h C 接种量 / %
1
2
3
28
32
36
3.5
4.0
4.5
3.0
3.5
4.0
(下转第66页)
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农产品加工 2015 年第 9 期
4 建立HACP计划
为了确保 HACCP质量控制体系在速冻芦笋生产
过程中有效的实施， 需制定 HACCP计划。 分析速冻
芦笋生产过程危害， 确定关键控制点和关键限值，
制定监控程序、 纠偏措施、 记录保持、 验证措施等，
编制速冻芦笋生产过程 HACCP计划表。
速冻芦笋生产过程 HACCP计划见表 3。
表3 速冻芦笋生产过程HACCP计划
关键
控制点
显著
危害
监 控 纠偏
措施
记录
保持
验证
措施对象 方法 频率 人员
原料
微生物污染、
农药残留和
重金属超标
检查重金属、农药
残留合格证明
报告验证 每个种植基地
进货
检验员
拒收不合格
原料
原料验收记录
和纠偏措施
记录
每进货批次审核
1 次
烫漂 微生物残留
烫漂机内的温度
和烫漂时间
目视检查烫漂
机上仪表盘
每隔 15 min 目
视检查 1 次
在线
品控员
调节蒸汽阀
门开关
烫漂温度、时间
记录和纠偏
措施记录
每批次主管审核
监控记录
速冻 微生物污染
速冻机内的温度
和速冻时间
目视检查速冻
机上仪表盘
每隔 60 min 目
视检查 1 次
在线
品控员
调整速冻温
度和速度
速冻温度、时间
记录和纠偏
措施记录
每批次主管审核
监控记录，每
批次成品抽样
检测微生物
包装
微生物污染、
化学污染
生产员工、器具和
包装袋，包装间
环境温度
SSOP严格控制，
检测包装袋，
监测包装间
温度计
每班抽查，每
60 min 目视
检查温度 1次
在线
品控员
责令清洗消
毒，拒收不
合格包装
材料
班前班后清洗
记录、包装间
温度记录和
纠偏措施记录
每批次主管审核
监控记录，抽
检样品包装合
格率
5 结论
HACPP 质量控制体系是一个以预防食品安全为
基础的食品安全生产、 质量控制的保证体系， 是一
种建立在 GMP 和 SSOP 基础之上的控制危害预防性
体系。 在速冻芦笋生产过程中建立并实施 HACCP 质
量控制体系， 通过产品描述、 工艺流程制定、 危害
显著性分析， 确定了原料、 烫漂、 速冻和包装 4 个
关键控制点及其关键限值， 制定监控程序、 纠偏措
施、 记录保持及验证程序等， 对速冻芦笋生产过程
中可能发生的物理、 化学、 生物危害进行有效防控。
通过应用建立的 HACCP体系， 确保了速冻芦笋产品
品质的稳定性和安全性， 增强产品市场竞争力。
参考文献：
徐小洲 . HACCP 在速冻骨肉相连串生产中的应用 [J] .
肉类工业， 2011 （ 9） ： 42-46.
夏业鲍， 杨国荣， 陆宁， 等. HACCP 在蔬菜冷冻干燥过
程中应用的研究 [J] . 农产品加工， 2009 （ 6） ： 83-85.
沈思强， 陈韶辉， 朱军， 等. HACCP 系统在葡萄柚果汁
生产中的应用 [J] . 饮料工业， 2009 （ 8） ： 45-48.
李婧 ， 张珍 . HACCP 体系在澄清果汁饮料生产中的应
用 [J] . 现代农业科技， 2012 （ 23） ： 286-287.
马挺军， 秦晓健， 贾昌喜 . 芦笋罐头营养品质及抗氧化
性研究 [J] . 农产品加工， 2010 （ 4） ： 8-9， 12.
唐文婷， 蒲传奋. 芦笋罐头加工工艺的研究 [J] . 粮油食
品科技， 2011， 19 （ 2） ： 50-52. ◇
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
即培养温度 32 ℃， 培养时间 4.5 h， 接种量为 3.5%。
在此条件下， 淀粉酶活力为 548.36 U/g。
2.5 验证试验
按照正交试验得到的最佳发酵条件进行 3 次重
复验证试验。
最佳工艺条件验证试验见表 4。
由表 4 可知， 各重复试验的淀粉酶活力稳定，
均值为 546.49 U/g， 重现性好， 变异系数 1.11%， 说
明该发酵工艺条件稳定可行。
3 结论
正交试验优选出的小米酵素发酵最佳工艺条件为
培养温度 32 ℃， 培养时间 4.5 h， 接种量 3.5%， 此
时小米酵素中淀粉酶活力最强， 可以达到 548.36 U/g。
3 次重复验证试验变异系数 1.11%， 表明该工艺参数
稳定可行。
参考文献：
王勇. 小米的营养价值及内蒙古小米生产加工现状 [D] .
呼和浩特： 内蒙古大学， 2010.
毛建卫， 吴元锋， 方晟. 微生物酵素研究进展 [J] . 发酵
科技通讯， 2010 （ 3） ： 42-44.
丛峰松 . 生物化学实验 [M] . 上海： 上海交通大学出版
社， 2005： 36-48. ◇
表4 最佳工艺条件验证试验
指标 验证 1 验证 2 验证 3 CV / %
淀粉酶活力 / U·g-1 548.25 547.56 543.68 1.11
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