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酶解法制备薏米汁的工艺优化
旷 慧，姚丽敏，易美君，孙宏伟，王金玲*
(东北林业大学林学院，黑龙江哈尔滨 150040)
摘 要:以薏米为原料，先进行焙烤，然后以淀粉酶酶解制备薏米汁。首先以焙烤温度、焙烤时间为实验因素，以感官
评价分值为实验指标，确定了薏米焙烤的最佳工艺参数;然后以料水比、酶用量、酶解时间、酶解温度、酶解 pH 为实验
因素，以还原糖含量为实验指标，采用单因素实验及 L9(3
4)正交实验优化淀粉酶酶解法制备薏米汁的最佳工艺参数。
研究结果表明制备薏米汁的最佳工艺参数为:薏米在 160℃焙烤 45min后，在料水比(g∶mL)1∶10、酶用量 250U /g、酶解
时间 3.0h、酶解温度 60℃、pH6.5 的条件下酶解。在此条件下得到的薏米汁还原糖含量达到 1.4818g /100g，呈乳白色，
香味浓郁、味道纯正。
关键词:薏米，焙烤，酶解，薏米汁
Optimization of enzymatic hydrolysis process to prepare coix kernel juice
KUANG Hui，YAO Li－min，YI Mei－jun，SUN Hong－wei，WANG Jin－ ling*
(School of Forestry，Northeast Forestry University，Harbin 150040，China)
Abstract:To obtain unique flavor，nutrient － rich coix kernel juice，baking experiment and amylase enzymatic
hydrolysis process were carried out.First the baking experiment was conducted where baking temperature and
time were chosen as influencing factors，and sensory evaluation score was selected as standard to judge the best
conditions of baking. Then ratio between material and water，enzyme dosage，enzymolysis time，enzymolysis
temperature，enzymolysis pH were chosen as influencing factors，and content of reducing sugar was selected as
standard to reseach the best conditions of amylase enzymatic hydrolysis.Based on the results of single－ factor
experiments，orthogonal test were designed to optimize the best enzymatic process.The results showed that the
optimum preparing conditions were:baking temperature of 160℃，baking time of 45 min，ratio between material and
water(g ∶mL)of 1 ∶10，enzyme dosage of 250U/g，enzymatic hydrolysis time of 3.0h，enzymolysis temperature of
60℃，enzymolysis pH of 6.5，under these conditions，the content of reducing sugar reached 1.4818g /100g in the
coix kernel juice，which has milk white color，full－bodied smell and pure taste.
Key words:coix kernel;baking;enzymolysis;coix kernels juice
中图分类号:TS201.1 文献标识码:B 文 章 编 号:1002－0306(2013)23－0275－05
收稿日期:2013－06－13 * 通讯联系人
作者简介:旷慧(1992－) ，女，在读本科，研究方向:食品科学与工程。
基金项目:东北林业大学基金项目(11102250003)。
薏米，又名薏苡米、苡仁、米仁、川谷，药食两
用［1］。据《中国食疗大典》记载:薏米含蛋白质 14%，
脂肪 5%，碳水化合物 65%，钙 0.7%，磷 0.242%，铁
0.001%，其蛋白质含量远远超过稻米，人体必需的 8
种氨基酸齐全，其比例接近人体需要［2－4］。由于它的
营养价值在禾本科植物中占第一位，故有“世界禾本
科植物之王”的美称［5－6］。淀粉是薏米中的主要碳水
化合物，薏米淀粉结构比较坚硬，很难被糊化，食用
时必须经过长时间浸渍后进行煮沸，限制了薏米在
食品方面的利用［7－8］。酶解技术作为高新的生物技
术，在食品生产中发挥着越来越重要的作用［9］。目前
国内外对用酶法制取谷物浊汁已经取得了很大的进
展并广泛应用于食品加工产业中［10］。淀粉酶酶解法
制备薏米汁的工艺条件温和，副反应少，操作条件容
易控制，得到的薏米汁组分分布均匀，理化性质稳
定，能保持薏米独特的感官质量、营养质量和卫生质
量。酶解法制备薏米汁为薏米的深加工和提高薏米
的营养价值和经济附加价值提供了一条有效的途
径［11－12］。本研究通过单因素及正交实验对酶解法制
备薏米汁的工艺进行了优化，以期找到最佳的工艺
参数。旨在为开发薏米这一宝贵资源提供理论
指导。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
薏米 市购;淀粉酶(250000U /g) 哈美望试剂
公司;氢氧化钠、硫酸铜、酒石酸钾钠、亚铁氰化钾、
浓盐酸、亚甲基蓝、葡萄糖 国产分析纯，北京北化
康泰临床试剂有限公司。
DFL－24 型远红外食品烘炉 广州市白云区宝
源厨房设备厂;JA2003 型电子天平 上海精密科学
仪器有限公司;PW－100 高速万能粉碎机 天津泰斯
特有限公司;30CMX5CM型 80 目筛 上海松润五金
筛网有限公司;DK－8D 型电热恒温水槽 上海一恒
科技有限公司。
DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2013.23.054
276
1.2 实验方法
1.2.1 制备薏米汁的工艺流程 薏米→筛选→漂洗→
浸泡→沥干→烘焙→粉碎→过筛→调浆→酶解→加热灭酶→
过滤→薏米汁［13］。
1.2.2 薏米的预处理 选择质硬，有光泽，颗粒饱
满，呈白色或黄白色，味甘淡或微甜的薏米，用流水
清洗干净，用 6 倍体积 pH9～10 的碳酸钠溶液浸泡
6h［14］，清水洗干净后沥干水分。
1.2.3 焙烤条件对制备薏米汁的影响
1.2.3.1 焙烤温度对制备薏米汁的影响 将预处理
过的薏米分成 5 组，每组 50g，分别在 100、120、140、
160、180℃下焙烤 30min，焙烤时不时翻动，使其均匀
受热［15］，取出冷却。对薏米根据气味、色泽、滋味三
项指标进行感官评价。感官评价标准见表 1。
表 1 焙烤薏米的感官评价标准
Table 1 Sensory evaluation standards of baking coix kernel
评价项目 评价要点 得分
气味
(30 分)
香味浓郁，芬香扑鼻，激发人的食欲 25～30
香味较淡，略有芬香，激发人的食欲 15～24
略有香味，无异味 10～14
香气不足，不能激发人的食欲 0～9
色泽
(30 分)
薏米呈金黄色，鲜亮诱人 25～30
具有焙烤时该有的色泽，略呈金黄色 15～24
色泽无明显变化，略呈黄色 5～14
薏米呈白色，没有焙烤食品
特有的金黄色泽
0～4
滋味
(40 分)
有浓郁的薏米香，后味发甜，脆度好 35～40
有浓郁的薏米香，后味发甜，但脆度稍差 20～34
缺乏薏米本有的香味，且脆度稍差 5～19
无香味，发软 0～4
1.2.3.2 焙烤时间对制备薏米汁的影响 将预处理
过的薏米分成 5 组，每组质量为 50g，置于上述实验
所确定的最佳温度下分别焙烤 15、25、35、45、55min。
对薏米根据气味、色泽、滋味三项指标进行感官
评价。
1.2.4 粉碎过筛 在上述实验确定的最佳条件下焙
烤薏米，将得到的薏米冷却后用粉碎机粉碎至合适
的粒度，过 80 目筛，过筛后的薏米粉置于干燥的容
器中，低温避光保藏。
1.2.5 淀粉酶酶解的单因素实验 将薏米粉用
80℃，pH6 的0.5% NaH2PO4溶液，按料水比为 1 ∶ 15
调成浆［16］，置于电炉上，控制温度在 85℃左右，糊化
10min。通过单因素实验进一步确定料水比、淀粉酶
用量、酶解时间、酶解温度、酶解 pH 对制备薏米汁的
影响。单因素水平设计见表 2。用直接滴定法测定
薏米汁中还原糖含量［17］。
初始酶解条件为:酶用量 250U /g、酶解时间
3.5h、酶解温度 50℃、酶解 pH6。
1.2.6 正交实验设计 以料水比、酶解时间、酶解温
度、酶解 pH为实验因素，以还原糖含量为实验指标，
采用 L9(3
4)正交表进行实验，因素及水平如表 3
所示。
表 2 单因素实验因素及水平设计
Table 2 Factors and levels in single－factor experiment
水平
因素
A料水比
(g /mL)
B淀粉酶
用量
(U/g)
C酶解
时间
(h)
D酶解
温度
(℃)
E酶解
pH
1 1∶10 50 2.5 10 4
2 1∶15 150 3.0 30 5
3 1∶20 250 3.5 50 6
4 1∶25 350 4.0 70 7
5 1∶30 450 4.5 90 8
表 3 淀粉酶酶解工艺正交实验因素水平设计
Tabel 3 Factors and levels in orthogonal experiment
of preparaing coix kernel juice
水平
因素
A料水比
(g /mL)
B酶解时间
(h)
C酶解温度
(℃)
D酶解
pH
1 1∶10 3.0 60 5.5
2 1∶15 3.5 70 6.0
3 1∶20 4.0 80 6.5
1.3 数据处理与分析
每个实验 3 次重复，数据以平均值 ±标准误差
显示，数据采用 excel软件进行分析处理并作图。
2 结果与分析
2.1 焙烤条件对制备薏米汁的影响
2.1.1 焙烤温度对制备薏米汁的影响 焙烤后的薏
米根据气味、色泽、滋味进行感官综合评价，实验结
果见图 1。
图 1 焙烤温度对制备薏米汁的影响
Fig.1 Influence of baking temperature
on preparaing coix kernel juice
由图 1 可知，当温度在 100～140℃范围内时，焙
烤后的薏米感官评价分值没有明显的提高，当温度
达到 160℃，感官评价分值最大，为 90.42，此时得到
的薏米色泽金黄、香气纯正、口感好，具有独特风格。
之后随着温度的继续增大，感官评价分值明显下降，
得到的薏米有较大的焦糊味。因此，薏米焙烤时最
佳温度为 160℃。
2.1.2 焙烤时间对制备薏米汁的影响 焙烤后的薏
米根据气味、色泽、滋味进行感官综合评价，实验结
果见图 2。
由图 2 可知，在 15～45min 内，随着焙烤时间的
277
图 2 焙烤时间对制备薏米汁的影响
Fig.2 Influence of baking time
on preparaing coix kernel juice
延长，焙烤后的薏米感官评价分值平稳提高，得到的
薏米逐渐变黄、香气慢慢浓郁，口感不断提高。在焙
烤 45min时感官评价得分达到 94.63，此时得到的薏
米色泽金黄、香气纯正、口感好，具有特有风格。在
焙烤 45min之后，感官评价分值随着时间的延长反
而降低;而且在焙烤时间延长后，得到的薏米被烤
焦，有糊味。因此，薏米焙烤时最佳时间为 45min。
2.2 淀粉酶酶解对制备薏米汁的影响
2.2.1 单因素实验
2.2.1.1 料水比对制备薏米汁的影响 料水比对制
备薏米汁的影响实验结果如图 3 所示。
图 3 料水比对制备薏米汁的影响
Fig.3 Influence of ratio between material
and water on preparaing coix kernel juice
由图 3 可知，料水比在 1∶5～1∶10 范围内时，薏米
汁还原糖含量随着料水比的增大而降低，之后随着
料水比的增大，薏米汁中还原糖含量增大，在 1 ∶15
时，还原糖含量达到最大值即 0.73g /100g，在料水比超
过 1∶15 之后，还原糖含量随着料水比的增大反而降
低，说明过高的料水比降低了薏米汁的浓度，使薏米汁
营养价值下降。因此，确定最佳的料水比为 1∶15。
2.2.1.2 淀粉酶用量对制备薏米汁的影响 淀粉酶
用量对制备薏米汁的影响实验结果如图 4 所示。
由图 4可见，酶用量在 50～350U/g 内，随着酶用量
的增大，薏米汁中还原糖含量平稳地提高，在酶用量为
350U/g时，薏米汁中还原糖含量最大即 0.74g /100g，之
后随酶用量的增加，薏米汁中还原糖含量没有明显
地增大。但酶用量从 250U /g增大到 350U /g，还原糖
含量增加幅度很小，说明制备薏米汁的最佳酶用量
为 250U /g。
2.2.1.3 酶解时间对制备薏米汁的影响 酶解时间
对制备薏米汁的影响实验结果如图 5 所示。
图 4 淀粉酶用量对制备薏米汁的影响
Fig.4 Influence of enzyme dosage
on preparaing coix kernel juice
图 5 酶解时间对制备薏米汁的影响
Fig.5 Influence of enzymolysis time
on preparaing coix kernel juice
由图 5可知，酶解时间在 2.5～3.5h内，随着时间的
延长，薏米汁中还原糖含量不断提高，在酶解时间为
3.5h时，薏米汁中还原糖含量最大即 1.28g /100g，之后
随酶解时间的延长，薏米汁中还原糖含量呈下降的趋
势。因此，制备薏米汁的最佳酶解时间为 3.5h。
2.2.1.4 酶解温度对制备薏米汁的影响 酶解温度
对制备薏米汁的影响实验结果如图 6 所示。
图 6 酶解温度对制备薏米汁的影响
Fig.6 Influence of enzymolysis temperature
on preparaing coix kernel juice
由图 6 可知，酶解温度在 10～30℃范围内，薏米
汁中还原糖含量随着温度的升高而缓慢增大，酶解
温度在 30～70℃时，薏米汁中还原糖含量随着温度的
升高而大幅度提高，在酶解温度为 70℃时，薏米汁中
还原糖含量最大即 1.14g /100g;之后随着温度的升
高，薏米汁中还原糖含量下降，而且过高的温度会引
起淀粉酶的变性失活;因此，制备薏米汁的最佳酶解
278
表 6 正交实验方差分析
Table 6 Variance analysis of the orthogonal experiment
方差来源 偏差平方和 自由度 方差 F值 Fα 显著性
A 0.0545 2 0.0272 1.7099 F0. 05(2，2)= 19.00
B 0.0701 2 0.0351 2.2002 F0. 01(2，2)= 99.00
C 0.1197 2 0.0598 3.7559
D 0.3973 2 0.1987 20.1340 *
误差 0.0159 2
总和 0.6416 8
注:* 表示差异显著(p ＜ 0.05)。
温度为 70℃。
2.2.1.5 酶解 pH对制备薏米汁的影响 酶解 pH 对
制备薏米汁的影响实验结果如图 7 所示。
图 7 酶解 pH对制备薏米汁的影响
Fig.7 Influence of enzymolysis pH
on preparaing coix kernel juice
由图 7 可知，酶解 pH4～6 范围内，薏米汁中还原
糖含量随着 pH的增大而不断增大，在酶解 pH6 时，
薏米汁中还原糖含量最大即 0.80g /100g。在酶解
pH6～7 时，薏米汁中还原糖含量随 pH的增大而显著
下降，之后随着 pH 的增大，薏米汁中还原糖含量缓
慢降低。因此，制备薏米汁的最佳酶解 pH6。
2.2.2 正交实验结果与分析 由单因素实验可知，
料水比、酶解时间、酶解温度、酶解 pH 这四个因素对
薏米汁中还原糖含量的影响较大，而酶用量达到最
佳点以后对薏米汁中还原糖含量的影响很小。根据
单因素实验结果，以料水比、酶解时间、酶解温度、酶
解 pH为实验因素，以还原糖含量为实验指标，利用
正交实验进一步优化制备薏米汁的最佳酶解条件。
进行的正交实验结果如表 5 所示，方差分析如表 6
所示。
由表 5、表 6 可知，各因素对酶解效果影响的主
次顺序是 D→C→B→A，其中 D的影响最大，在 95%
水平达到显著，C、B、A对酶解的影响较小，因此 D为
显著影响因素。综合考虑各因素 k 值和极差比较，
得到最佳因素水平为 A1B1C1D3，即料水比为 1∶10，酶
解时间为 3.0h，酶解温度为 60℃，酶解 pH 为 6.5 时，
薏米汁中还原糖含量最大。
在此正交实验结果的基础上进行了验证实验，
采用得到的最佳酶解条件进行薏米汁的制备实验，
进行了 3 次平行实验。结果薏米汁中还原糖含量平
均值为 1.4818g /100g，高于正交实验中的最大值，进
一步验证了该实验的可行性。
表 5 正交实验设计与结果
Table 5 Design and results of orthogonal experiment
实验号 A B C D
还原糖含量
(g /100g)
1 1 1 1 1 1.1847
2 1 2 2 2 1.2158
3 1 3 3 3 1.3686
4 2 1 2 3 1.3977
5 2 2 3 1 1.0297
6 2 3 1 2 1.3325
7 3 1 3 2 1.3386
8 3 2 1 3 1.4202
9 3 3 2 1 0.5106
k1 1.2564 1.3049 1.3125 0.9083
k2 1.2533 1.2219 1.0414 1.2956
k3 1.0898 1.0707 1.2456 1.3955
Ｒ 0.1666 0.2344 0.2711 0.4872
3 讨论与结论
3.1 讨论
高温焙烤能使薏米中的淀粉分子胶束破裂［16，18］，
并达到一定的糊化度。通过焙烤，可以使薏米中更
多的挥发性风味物质散发［19］，既保留了薏米中对人
体健康有益的营养成分，又能产生特殊的浓郁风味。
李存芝等人［16］采用 150℃、30min 焙烤薏米而后酶解
制备薏米饮料，获得微黄色、具有薏米独特焙烤香味
的饮料，通过焙烤使可溶性固形物含量增加 5%，原
料利用率增加 15.2%。本实验得出最佳焙烤温度及
时间分别为 160℃、45min，这可能与本实验中增加了
“浸泡”工艺有关，薏米浸泡后，水分增加，所以焙烤
温度升高、时间延长。
本实验制备薏米汁的工艺优化结果表明，酶解
pH是影响薏米汁中还原糖含量最主要的因素，酶解
温度、酶解时间、料水比次之，最佳的酶解 pH6.5;周
辉等人［9］利用淀粉酶酶解制备澄清型薏米汁的研究
结果表明，影响酶解效果因素的顺序为加酶量、酶解
pH、酶解温度，最佳酶解条件为:酶添加量为 300U /g
薏米、酶解 pH6.5、酶解温度 55℃;本实验结果中淀粉
酶添加量为 250U /g 薏米，大于此添加量，还原糖含
量没有明显增加;酶解 pH6.5、酶解温度 60℃的结果
与周辉等的研究结果相似。石启龙等人［20］采用酶解
法制备薏米荞麦复合饮料，以 DE值为评价指标获得
(下转第 314 页)
314
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73－82.
(上接第 278 页)
的薏米最佳酶解条件为，酶解温度 50℃，料水比
(g∶mL)1∶10，α－淀粉酶的添加量 0.006 g /g。郭克娜
等［21］研究薏米酒发酵前淀粉液化及糖化的最佳条
件，结果表明加入 α－淀粉酶(酶活力 3700U /g)最佳
酶解条件为酶添加量 2%、pH6.5、酶解温度 60℃、酶
解时间 3.0h。本研究中的最佳酶解条件与其他研究
者的结论有相似也有不同，可能是使用的淀粉酶来
源不同，导致酶解条件有所异同。
3.2 结论
通过焙烤和淀粉酶酶解法制备薏米汁，得出优
化工艺条件参数为:焙烤温度 160℃，焙烤时间
45min，酶用量 250U /g，料水比 1 ∶ 10，酶解时间
3.0h，酶解温度 60℃，酶解 pH6.5。在此条件下薏米
汁中还原糖含量达 1.4818g /100g，而且品质优良、
性质稳定。
实验结果表明，将焙烤与酶解技术联合应用于
薏米汁生产，可有效地简化生产工序，提高产品的综
合品质。
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