CN111758540A - 一种富氢水加工发芽糙米的工艺优化方法 - Google Patents

一种富氢水加工发芽糙米的工艺优化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种富氢水加工发芽糙米的工艺优化方法，涉及谷物加工技术领域。优化方法的步骤为：筛选籽粒、消毒籽粒、建立优化工艺参数模型、测定实验值和验证模型结果。其中优化工艺参数模型包括单因素实验、响应面实验和响应面软件分析，单因素实验确定工艺参数范围，响应面实验获得糙米发芽参数对加工工艺参数的回归方程，响应面软件分析确定最佳加工工艺参数及其对应的糙米发芽参数理论值。经验证，糙米发芽参数理论值和实验值相近，说明优化工艺参数模型准确性高。应用本发明建立的工艺参数加工发芽糙米，可显著增加糙米黄酮含量，降低发芽糙米硬度，同时米糠变得疏松多孔，可改善发芽糙米的功能营养特性、食用口感及蒸煮加工特性。

Description

一种富氢水加工发芽糙米的工艺优化方法
技术领域
本发明涉及一种富氢水加工发芽糙米的工艺优化方法，属于谷物加工技术领域。
背景技术
随着现代生活方式的变化和人口老龄化社会的到来，高血脂、高血压等慢性病的发病率呈上升趋势。心脑血管疾病、癌症及帕金森病已成为中国人寿命的三大“杀手”。已有研究表明糙米能有效降低心脑血管疾病、糖尿病和恶性肿瘤等相关慢性疾病的风险。但是，由于糙米皮层含有大量纤维素，不利于人体正常的消化吸收，而且口感较差。所以，虽然与大米相比糙米中含有更多的营养成分，仍不为人们所接受。而将糙米经过发芽处理后，不仅改善了风味和口感，还产生了多种具有促进人体健康和防治疾病的成分。发芽糙米及其制品成为了一种食用性接近大米，营养价值远胜于大米，且具有更广泛功能性的新一代“医食同源”的主食产品。但是由于其蒸煮特性及口感仍不及精加工白米，所以仍不易普及。
富氢水是利用纳米气泡混合技术将氢气溶解在水中得到的富含分子的水，富氢水的作用与浓度密切相关。宋韵琼等研究1％、10％、25％、50％和100％富氢水处理对小苍兰生长发育的影响，发现10％和50％的富氢水(分别相当于0.16ppm和0.8ppm)浸泡种球后，小苍兰小球的数量、鲜重和干重显著增加。同样浓度富氢水浇灌植株后，大球直径、干重、干物质含量，小子球的数量、鲜重和干重显著增加；任鹏举等研究富氢水对切花百合瓶插寿命和品质的影响，发现浓度为1％(相当于0.016ppm)富氢水处理的切花百合延长了瓶插寿命，0.5％和1％富氢水处理能在一定程度上缓解切花百合叶绿素的降解；汪艳平等研究富氢水处理对猪笼草扦插生根的影响，发现不同浓度的富氢水处理对不同品种的猪笼草扦插影响不同，其中红瓶猪笼草使用15％富氢水处理效果最好。可见富氢水浓度不同，其功能活性作用有所不同。
因此，本领域的技术人员致力于开发富氢水加工发芽糙米方法，利用不同浓度的富氢水加工发芽糙米，建立最佳发芽工艺，优化后的工艺条件下所加工出的发芽糙米黄酮含量较普通发芽糙米进一步提高，米糠皮层疏松多孔，蒸煮特性及食用品质得到显著改善。
发明内容
有鉴于现有产品加工技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何优化富氢水加工发芽糙米的工艺参数，使得经过优化工艺加工的发芽糙米，其米糠皮层疏松多孔，功能营养特性、食用口感、蒸煮加工特性得到改善和提高，具有较好的市场前景。
为实现上述目的，本发明提供了一种富氢水加工发芽糙米的工艺优化方法，包括以下步骤：
步骤a、筛选籽粒；
步骤b、消毒籽粒；
步骤c、建立优化工艺参数模型，包括单因素实验、响应面实验和响应面软件分析。其中单因素实验确定加工工艺参数范围；响应面实验获得糙米发芽参数对加工工艺参数的回归方程；响应面软件分析加工工艺参数的回归方程确定最佳加工工艺参数，并计算出采取最佳加工工艺参数将获得的糙米发芽参数的理论值。其中加工工艺参数为：富氢水浸泡时间、发芽温度和富氢水浓度，糙米发芽参数为：发芽率、发芽势和黄酮含量。
步骤d、测定实验值：按照最佳加工工艺参数优化发芽糙米加工的工艺流程；将糙米加入到富氢水中浸泡，并培养发芽；测定糙米发芽参数的实验值；
步骤e、验证模型结果：将糙米发芽参数的理论值和实验值比较，验证响应面实验结果。
进一步地，步骤a中，筛选籽粒是根据颜色、体积和质量指标，挑选饱满均匀、无外伤且质量相近的籽粒，清洗籽粒表面灰土。
进一步地，步骤b中，消毒籽粒是用0.1g/100g次氯酸钠溶液将籽粒浸泡30s，之后用无菌水冲洗3次。
进一步地，步骤c中，单因素实验是将糙米加入到富氢水中浸泡，并进一步培养发芽，测定糙米的发芽率；研究加工工艺参数对发芽率的影响；浸泡过程中，糙米和富氢水质量体积比为1:2.5(M/V)；培养发芽过程中，糙米和富氢水质量体积比为6～7.5：1(M/V)；单因素实验确定的加工工艺参数范围是：富氢水的浓度，即富氢水中的氢气含量为0～2ppm；浸泡和发芽温度为20～40℃；浸泡时间为8～16h。
进一步地，步骤c中，响应面实验在单因素实验的基础上，采用软件DesignExpert8.0.6的Box-Behnken设计实验，以浸泡时间、发芽温度和富氢水浓度为三因素，糙米的发芽势、发芽率和糙米发芽后的黄酮含量为响应值，进行三因素三水平的Box-Behnken实验，得到实验数据。
进一步地，步骤c中，响应面实验应用软件Design-Expert8.0.6对实验数据进行二次多项式回归拟合，得到糙米的发芽势、发芽率、黄酮含量对浸泡时间、发芽温度、富氢水浓度的回归方程分别为：
发芽势(％)
＝72.16+1.30A+2.14B+1.10C+0.13AB+0.74AC+0.18BC-16.85A2-16.86B2-8.12C2
发芽率(％)
＝80.74+1.33A+2.38B+1.05C-0.71AB+0.13AC+0.13BC-21.20A2-4.90B2-0.66C2
黄酮含量(mg/100g)
＝159.09+26.24A-45.23B+11.04C+5.48AB-3.18AC-38.03BC-46.49A2+12.83B2-11.94C2
其中以A表示浸泡时间、以B表示发芽温度、以C表示富氢水浓度。
进一步地，步骤c中，响应面软件分析加工工艺参数的回归方程得到的发芽工艺参数的最佳值为：浸泡时间为13h、发芽温度为29℃、富氢水浓度为1.5ppm；计算出采取所述加工工艺参数的最佳值将获得的所述糙米发芽参数的理论值为：糙米所述发芽势为69.51％、所述发芽率为79.87％、所述黄酮含量为181.31mg/100g。
进一步地，步骤d中，优化后的工艺流程中，浸泡时间为12～13h、每2小时更换一次浸泡用富氢水、发芽温度为29℃、富氢水浓度为1.5ppm。
进一步地，步骤d中，浸泡过程中，糙米和富氢水质量体积比为1:2.5(M/V)。
进一步地，步骤d中，培养发芽过程中，糙米和富氢水质量体积比为6～7.5：1(M/V)，每天定时补富氢水，保持湿润状态。
在本发明的较佳实施方式中，富氢水加工发芽糙米的工艺优化通过优化工艺参数模型完成的，其中单因素实验，包括具体实验步骤和得到的实验结果，即浸泡时间、发芽温度和富氢水浓度的参数范围；响应面实验，详细说明了优化工艺参数的过程，包括拟合糙米的发芽势、发芽率、黄酮含量对浸泡时间、发芽温度、富氢水浓度的回归方程等。
在本发明的另一个较佳实施方式中，应用工艺参数最佳值优化工艺流程，进行富氢水加工发芽糙米实验；响应面工艺参数优化模型计算出的发芽参数的理论值与实验值，两者数值相近，说明模型优化参数准确性高。
在本发明的另一个较佳实施方式中，在浸泡时间和发芽温度相同的情况下，比较富氢水处理组和普通水处理组糙米的发芽势、发芽率及总黄酮含量这三个参数数值，结果显示富氢水处理组显著高于普通水处理组，说明优化后的富氢水加工发芽糙米可有效改善糙米的功能营养特性；比较未发芽糙米、普通水处理组、不同浓度富氢水处理组的米糠超微结构电镜扫描图，结果显示浓度为1.5ppm的富氢水处理组糙米米糠更疏松多孔，说明利用优化工艺加工发芽糙米可有效改善糙米的蒸煮特性；比较未发芽糙米、普通水处理组、富氢水处理组糙米糊化性质参数，其中富氢水处理组热焓值显著低于普通纯水处理组及未发芽组糙米，说明优化工艺加工的发芽糙米可有效改善糙米糊化特性；利用质构仪比较分析未发芽糙米、普通水处理组、富氢水处理组糙米食用品质，说明利用优化工艺加工的富氢水发芽糙米较普通糙米硬度显著降低，粘性增加，口感得到显著改善，而普通水发芽糙米硬度较未发芽糙米无显著改善。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明的工艺优化方法是通过建立的优化工艺参数模型进行的，模型优化的参数准确性高。响应面实验计算出的糙米发芽参数的理论值与按照最佳发芽工艺参数进行浸泡、培养、发芽后得到的实验检测数值相近。
2、本发明通过优化工艺参数模型得到发芽糙米加工的优化工艺流程，可显著增加糙米的发芽势、发芽率和黄酮含量，显著提高发芽糙米的功能营养特性，同时使米糠更疏松多孔，显著改善发芽糙米的蒸煮特性和食用品质。
3、本发明优化后的富氢水发芽糙米加工工艺条件下，显著改善了糙米的糊化加工特性。发芽后的糙米热焓值显著降低，说明随着温度的升高，富氢水发芽糙米中的淀粉颗粒膨胀更明显，淀粉分子间的氢键作用减弱，较易糊化，说明糙米的糊化加工特性得到改善。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的实施例1中优化工艺参数模型示意图；
图2是本发明的实施例1中单因素实验中，浸泡时间、发芽温度和富氢水浓度对糙米发芽率的趋势图；
图3是本发明的实施例1中响应面实验中交互项对糙米发芽势影响的响应面和等高线图；
图4是本发明的实施例1中响应面实验中交互项对糙米发芽率影响的响应面和等高线图；
图5是本发明的实施例1中响应面实验中交互项对糙米发芽后黄酮含量影响的响应面和等高线图；
图6是本发明的实施例2中优化后的富氢水加工发芽糙米的工艺流程图；
图7是本发明的实施例3中对比普通水和富氢水对糙米发芽势、发芽率和黄酮含量的影响的柱状图；
图8是本发明的实施例3中对比不同浓度富氢水对浸泡8小时糙米表面超微结构的影响扫描电镜图；
图9是本发明的实施例3中对比不同发芽时间点富氢水对糙米米糠表面超微结构的影响扫描电镜图。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
实施例1
根据颜色、体积和质量等质量指标，挑选籽粒饱满均匀，无外伤且质量相近的糙米籽粒，清洗表面灰土后，用0.1g/100g次氯酸钠溶液浸泡30s，无菌水冲洗3次，备用。
优化工艺参数模型：如图1所示，首先进行单因素实验，探究富氢水浓度、浸泡时间和发芽温度对糙米发芽率的影响。然后设计响应面实验建立最佳富氢水加工发芽糙米的工艺参数，最后验证响应面实验结果。
一、单因素实验，步骤如下：
1、研究浸泡时间的影响：发芽温度为25℃，富氢水浓度为1ppm，分别浸泡8、10、12、14、16h，萌发24h，研究浸泡时间对糙米发芽率的影响，实验结果见图2的A部分。
2、研究发芽温度的影响：浸泡时间为12h，富氢水浓度为1ppm，发芽温度分别为20、25、30、35、40℃，萌发24h，研究发芽温度对糙米发芽率的影响，实验结果见图2的B部分。
3、研究富氢水浓度的影响：浸泡时间为12h，发芽温度分别为30℃，富氢水浓度分别为0、0.5、1、1.5、2ppm，萌发24h，研究富氢水浓度对糙米发芽率的影响，实验结果见图2的C部分。
其中浸泡阶段糙米和富氢水质量体积比为1:2.5(M/V)，培养阶段糙米和富氢水质量体积比为6～7.5：1(M/V)，每天定时补充富氢水，保持湿润状态。
如图2所示，A部分中，糙米发芽率随浸泡时间延长先上升后下降，且当浸泡时间为12h时糙米的发芽率达到80.04％，显著高于其他浸泡时间下糙米的发芽率(P<0.05)。B部分中，发芽温度从20到30℃，糙米发芽率显著上升，30℃以后发芽率下降。除25℃和35℃两处理组的发芽率没有显著差异以外，其他组的发芽率都存在显著性差异(P<0.05)，说明发芽温度对糙米发芽率影响较大。C部分中，随着富氢水浓度的增加，糙米发芽率呈上升的趋势，说明富氢水可以显著提高糙米的发芽率(P<0.05)。
因为氢气溶于水中饱和度范围在1.6～2ppm，在此状态下富氢水浓度可保持1～2小时。如果继续加压增加氢气溶解度，不但提高成本且安全性方面要求增加。因此考虑实际生产应用实施的可行性，本实验富氢水最高浓度达2ppm。
二、响应面实验
1)响应面实验设计和结果：在单因素的实验基础上，采用软件DesignExpert8.0.6的Box-Behnken设计实验，以浸泡时间、发芽温度和富氢水浓度为三因素，糙米发芽势、发芽率和黄酮的含量为响应值，进行三因素三水平的响应面实验设计。实验因素和水平如表1，实验结果如表2所示。
表1 实验因素及水平
Figure BDA0002561323780000051
Figure BDA0002561323780000061
表2 Box-Behnken实验结果
Figure BDA0002561323780000062
2)响应面实验结果的方差分析
利用软件Design-Expert8.0.6对表2实验数据进行二次多项式回归拟合，得到糙米发芽势、发芽率、黄酮含量对浸泡时间(A)、发芽温度(B)、富氢水浓度(C)的回归方程分别为：
发芽势(％)
＝72.16+1.30A+2.14B+1.10C+0.13AB+0.74AC+0.18BC-16.85A2-16.86B2-8.12C2
发芽率(％)
＝80.74+1.33A+2.38B+1.05C-0.71AB+0.13AC+0.13BC-21.20A2-4.90B2-0.66C2
黄酮含量(mg/100g)
＝159.09+26.24A-45.23B+11.04C+5.48AB-3.18AC-38.03BC-46.49A2+12.83B2-11.94C2
对以上方程分别进行方差分析，结果如表3、表4和表5。
表3 发芽势回归方程的方差分析
Figure BDA0002561323780000071
*表示影响显著(P<0.05)；**表示影响极显著(P<0.01)
如表3发芽势回归方程的方差分析结果所示，模型中P<0.0001，表明该模型具有统计学意义，失拟项P＝0.0671>0.05不显著，说明该模型真实可靠，无失拟因素存在。回归模型的校正决定系数R2为0.9889，说明该模型能解释98.89％响应值的变化，试验值与预测值拟合较好，据有良好的代表性，表明该回归模型预测未知条件下浸泡时间、发芽温度及富氢水浓度对糙米发芽势的影响可行。回归模型的显著性分析结果可知，一次项B(发芽温度)对糙米发芽势有显著影响；平方项A2、B2、C2对糙米发芽势有极显著影响；F值表明，发芽温度对糙米发芽势的影响最大，其次为浸泡时间和富氢水浓度。
表4 发芽率回归方程的方差分析
Figure BDA0002561323780000072
Figure BDA0002561323780000081
*表示影响显著(P<0.05)；**表示影响极显著(P<0.01)
如表4发芽率回归方程的方差分析结果所示，模型P<0.0001，表明该模型具有统计学意义，失拟项P＝0.6548>0.05不显著，说明该模型真实可靠，无失拟因素存在。回归模型的校正决定系数R2为0.9859，说明该模型能解释98.59％响应值的变化，试验值与预测值拟合较好，据有良好的代表性，表明该回归模型预测未知条件下浸泡时间、发芽温度及富氢水浓度对糙米发芽率的影响可行。F值显示，三因素对糙米发芽率影响大小的顺序依次为发芽温度、浸泡时间、富氢水浓度。回归模型的显著性分析结果可知，一次项B(发芽温度)对糙米发芽势有显著影响；平方项A2、B2对糙米发芽势有极显著影响；F值表明，发芽温度对糙米发芽势的影响最大，其次为浸泡时间和富氢水浓度。
表5 黄酮含量回归方程的方差分析
Figure BDA0002561323780000082
Figure BDA0002561323780000091
*表示影响显著(P<0.05)；**表示影响极显著(P<0.01)
如表5发芽糙米中黄酮含量回归方程的方差分析结果所示，模型P＝0.0384<0.05，表明该模型具有统计学意义，失拟项P＝0.1040>0.05不显著，说明该模型真实可靠，无失拟因素存在；回归模型的校正决定系数R2为0.8402，说明该模型能解释84.02％响应值的变化，试验值与预测值拟合较好，具有良好的代表性，表明该回归模型预测未知条件下浸泡时间、发芽温度及富氢水浓度对发芽糙米黄酮含量的影响可行；A、BC、A2所对应的P值均小于0.05，B的P值小于0.01，说明这些项对糙米黄酮含量的影响显著。实验范围内，三因素对糙米黄酮含量的影响顺序为发芽温度>浸泡时间>富氢水浓度。
3)响应面和等高线图
浸泡时间、发芽温度及富氢水浓度三因素交互作用对糙米发芽势，发芽率和黄酮含量的影响见图3、图4和图5。
如图3所示，浸泡时间与富氢水浓度对糙米发芽势影响的响应面坡度较为陡峭，且浸泡时间与富氢水浓度对糙米发芽势影响的等高线偏椭圆形，且曲线较为密集，表明各交互项中，浸泡时间与富氢水浓度对糙米发芽势的影响最大，其次为发芽温度与富氢水浓度，最后为浸泡时间与发芽温度，这与方差分析结果相符。同时，糙米发芽势随浸泡时间、发芽温度、富氢水浓度的延长呈先升高后降低的趋势。
如图4所示，浸泡时间与发芽温度对糙米发芽率的影响的响应面坡度较为陡峭，表明浸泡时间与富氢水浓度对糙米发芽率的影响最大，这与表4结果相符。糙米发芽率随浸泡时间和发芽温度的增加呈现先上升后下降的趋势。
如图5所示，发芽温度与富氢水浓度对糙米黄酮含量的交互作用最显著，其次为浸泡与发芽温度与浸泡时间，最后为浸泡时间与富氢水浓度。整体上，糙米黄酮的含量随富氢水浓度的增加而增加。
实施例2
通过响应面软件分析发芽势回归方程、发芽势回归方程和黄酮含量回归方程，得到富氢水加工发芽糙米最佳工艺条件为：浸泡时间为13.18h、发芽温度为28.56℃、富氢水浓度为1.51ppm，在此条件下计算出的发芽参数理论值为：糙米发芽势为69.51％、发芽率为79.87％、黄酮含量为181.31mg/100g。实际实验条件操作稍作修改为：浸泡时间为13h、发芽温度为29℃、富氢水浓度为1.5ppm。
应用最佳工艺参数进行富氢水加工发芽糙米实验：
如图6优化后的富氢水加工发芽糙米的工艺流程图所示，种子筛选：根据颜色、体积和质量等质量指标，挑选籽粒饱满均匀，无外伤且质量相近的糙米籽粒；清水冲洗：清洗表面灰土后；次氯酸钠消毒：用0.1g/100g次氯酸钠溶液浸泡30s；无菌水冲洗：无菌水清洗3次；最佳工艺条件下富氢水浸泡：最佳工艺条件即浸泡时间为13h、浸泡温度为29℃、富氢水浓度为1.5ppm浸泡；糙米置于发芽罐中；利用富氢水保持湿润：每天定时补充富氢水，保持湿润状态；恒温发芽：一直保持发芽温度29℃。
在此条件下得到发芽参数的实验值分别是：发芽糙米发芽势为66.61％、发芽率为83.59％，黄酮含量为186.54mg/100g。
对比理论值与实验值，两者数值相近，说明模型优化参数准确性高。
实施例3
优化后的富氢水发芽糙米加工工艺对糙米的营养特性、蒸煮加工特性和食用品质的改善实验：图7显示功能营养特性的实验结果(黄酮含量)；图8和图9显示糙米超微结构实验结果，用以解析富氢水发芽糙米蒸煮加工特性及食品品质得以改善的原因；加工特性和食用品质的实验结果见表6和表7，其中BR表示未发芽糙米，PW表示普通水处理组，HRW表示富氢水(1.5ppm)处理组。
1)对比功能营养特性
实验过程：先测定未发芽的糙米中黄酮含量，然后在浸泡时间和发芽温度相同的情况下，对糙米设置普通水处理组和富氢水处理组，并分别测定发芽参数：发芽时间为12小时糙米的发芽势、发芽时间为24小时的糙米的发芽率及总黄酮含量。
如图7所示，图中表示发芽势的部分，发芽时间为12小时，普通水处理组(PW)糙米的发芽势为46.22％、富氢水处理组(HRW)糙米的发芽势为66.61％；图中表示发芽率的部分，发芽时间为24小时，普通水处理组(PW)糙米的发芽率为70.36％，富氢水处理组(HRW)糙米的发芽率为83.59％；图中表示黄酮含量的部分，未发芽糙米(BR)黄酮含量为37.79mg/100g，发芽时间为24小时，普通水处理组(PW)糙米黄酮含量为130.25mg/100g，富氢水处理组(HRW)糙米黄酮含量为186.54mg/100g。可见普通水处理组糙米黄酮含量高于未发芽糙米的黄酮含量，而富氢水处理组糙米的发芽势、发芽率及黄酮含量均极显著高于普通水处理组(P<0.01)。
2)对比蒸煮特性
实验1，对比不同浓度富氢水对浸泡8h糙米表面超微结构的影响。
实验过程：利用扫描电镜先观察未发芽的糙米表面超微结构，然后对糙米设置普通水处理组、浓度为1ppm富氢水处理组和浓度为1.5ppm的富氢水处理组，分别利用扫描电镜观察浸泡8小时的糙米表面超微结构。
图8为不同浓度富氢水对浸泡8小时糙米表面超微结构的影响扫描电镜图。如图8所示，浓度为1.5ppm的富氢水处理组糙米米糠更疏松多孔。
实验2，对比不同发芽时间点富氢水对糙米米糠表面超微结构的影响。
实验过程：对糙米设置普通水处理组(PW)和浓度为1.5ppm的富氢水处理组(HRW)，分别为最佳工艺条件下发芽0h、12h及24h，利用扫描电镜分别观察发芽时间点为0h、12h及24h表面超微结构的变化。
图9为不同发芽时间点富氢水对糙米米糠表面超微结构的影响扫描电镜图。如图9所示，在相同时间点富氢水处理组糙米米糠表面更疏松多孔。
皮层变得松散使得糙米在蒸煮时水分更容易透过皮层进入米粒内部，所以实验1和实验2的实验结果都证明，优化后的富氢水加工发芽糙米，极大改善了糙米的蒸煮特性。
3)对比加工特性
糊化特性是糙米的重要的加工特性之一，表示糊化特性的指标有糊化温度参数和热焓值，其中糊化温度包括起始温度To、峰值温度Tp和终止温度Tc。
实验过程：设置未发芽糙米组，普通水发芽糙米组和富氢水(1.5ppm)发芽糙米组，利用差示扫描量热法分析测定未发芽糙米组和发芽时间为24小时的普通水发芽糙米、富氢水(1.5ppm)发芽糙米的糊化温度，包括起始温度To、峰值温度Tp和终止温度Tc以及热焓值，实验结果见表6。
表6 富氢水发芽糙米的糊化温度和焓值
Figure BDA0002561323780000111
注：BR表示未发芽糙米，PW表示普通水处理组，HRW表示富氢水(1.5ppm)处理组*p<0.05vs BR，#p<0.05vs PW
如表6所示，发芽糙米的糊化温度参数起始温度To、峰值温度Tp和终止温度Tc均低于未发芽糙米；发芽后糙米热焓值显著降低，富氢水处理组热焓值显著低于普通纯水处理组及未发芽组糙米(P<0.05)，说明发芽对糙米的糊化性质有显著的影响(P<0.05)，而且随着温度的升高，富氢水发芽糙米中的淀粉颗粒膨胀更明显，淀粉分子间的氢键作用减弱，较易糊化，进一步表明在本发明优化的发芽糙米的加工工艺条件下，发芽糙米的加工特性得到改善。
4)对比食用品质
利用质构仪对比分析未发芽糙米(BR)、普通水处理组(PW)、富氢水处理组(HRW)糙米食用品质。结果如表7所示，富氢水发芽糙米的硬度较未发芽糙米显著降低(P<0.05)，粘度显著增加(P<0.05)，表明在本发明优化的发芽糙米的加工工艺条件下，证明富氢水发芽糙米的食用品质得到显著改善。
表7 富氢水发芽糙米的质构特征(食用品质)对比
Figure BDA0002561323780000121
注：BR表示未发芽糙米，PW表示普通水处理组，HRW表示富氢水(1.5ppm)处理组
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种富氢水加工发糙米的工艺优化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤a、筛选籽粒；
步骤b、消毒所述籽粒；
步骤c、建立优化工艺参数模型，包括单因素实验、响应面实验和响应面软件分析；其中所述单因素实验确定加工工艺参数范围；所述响应面实验获得糙米发芽参数对所述加工工艺参数的回归方程；所述响应面软件分析所述加工工艺参数的回归方程确定最佳加工工艺参数，并计算出采取所述最佳加工工艺参数将获得的所述糙米发芽参数的理论值；其中所述加工工艺参数为：富氢水浸泡时间、发芽温度和富氢水浓度，所述糙米发芽参数为发芽率、发芽势和黄酮含量；
步骤d、测定实验值：按照所述最佳加工工艺参数优化所述加工发芽糙米的工艺流程；将所述糙米加入到所述富氢水中浸泡，并培养发芽；测定所述糙米发芽参数的所述实验值；
步骤e、验证所述优化工艺参数模型结果：将所述发芽糙米参数的所述理论值和所述实验值比较，验证所述响应面实验结果。
2.如权利要求1所述的一种富氢水加工发芽糙米的工艺优化方法，其特征在于，所述步骤a中，所述筛选籽粒是根据颜色、体积和质量指标，挑选饱满均匀、无外伤且质量相近的所述籽粒，并清洗所述籽粒表面灰土。
3.如权利要求1所述的一种富氢水加工发芽糙米的工艺优化方法，其特征在于，所述步骤b中，所述消毒所述籽粒是用0.1g/100g次氯酸钠溶液将所述籽粒浸泡30s，之后用无菌水冲洗3次。
4.如权利要求1所述的一种富氢水加工发芽糙米的工艺优化方法，其特征在于，所述步骤c中，所述单因素实验是将所述糙米加入到所述富氢水中浸泡，并进行所述培养发芽，测定所述糙米的所述发芽率；研究所述加工工艺参数分别对所述发芽率的影响；所述浸泡过程中，所述糙米和所述富氢水质量体积比为1：2.5(M/V)；所述培养发芽过程中，所述糙米和所述富氢水质量体积比为6～7.5：1(M/V)；所述单因素实验确定的所述加工工艺参数范围是：所述富氢水浓度，即所述富氢水中的氢气含量为0～2mg/kg(ppm)；所述发芽温度为20～40℃；所述浸泡时间为8～16小时(h)。
5.如权利要求1所述的一种富氢水加工发芽糙米的工艺优化方法，其特征在于，所述步骤c中，所述响应面实验是在所述单因素实验的基础上，采用软件DesignExpert8.0.6的Box-Behnken设计实验，以所述浸泡时间、所述发芽温度和所述富氢水浓度为三因素，以所述发芽势、所述发芽率和所述黄酮的含量为响应值，进行所述三因素三水平的所述Box-Behnken实验，得到实验数据。
6.如权利要求5所述的一种富氢水加工发芽糙米的工艺优化方法，其特征在于，所述步骤c中，利用所述软件Design-Expert8.0.6对所述响应面实验的所述实验数据进行二次多项式回归拟合，得到所述加工工艺参数的回归方程，即糙米的所述发芽势、所述发芽率、所述黄酮含量对所述浸泡时间、所述发芽温度、所述富氢水浓度的回归方程分别为：
所述发芽势(％)
＝72.16+1.30A+2.14B+1.10C+0.13AB+0.74AC+0.18BC-16.85A2-16.86B2-8.12C2
所述发芽率(％)
＝80.74+1.33A+2.38B+1.05C-0.71AB+0.13AC+0.13BC-21.20A2-4.90B2-0.66C2
所述黄酮含量(mg/100g)
＝159.09+26.24A-45.23B+11.04C+5.48AB-3.18AC-38.03BC-46.49A2+12.83B2-11.94C2
其中以A表示所述浸泡时间、以B表示所述发芽温度、以C表示所述富氢水浓度。
7.如权利要求6所述的一种富氢水加工发芽糙米的工艺优化方法，其特征在于，所述步骤c中，利用所述响应面软件分析所述加工工艺参数的回归方程得到的所述最佳发芽工艺参数为：所述浸泡时间为13h、所述发芽温度为29℃、所述富氢水浓度为1.5ppm；计算出采取所述最佳加工工艺参数将获得的所述糙米发芽参数的理论值为：糙米所述发芽势为69.51％、所述发芽率为79.87％、所述黄酮含量为181.31mg/100g。
8.如权利要求1所述的一种富氢水加工发芽糙米的工艺优化方法，其特征在于，所述步骤d中，优化后的所述工艺流程中，所述浸泡时间为12～13h、每2小时更换一次所述浸泡用所述富氢水、所述发芽温度为29℃、所述富氢水浓度为1.5ppm。
9.如权利要求1所述的一种富氢水加工发芽糙米的工艺优化方法，其特征在于，所述步骤d中，所述浸泡过程中，所述糙米和所述富氢水质量体积比为1：2.5(M/V)。
10.如权利要求1所述的一种富氢水加工发芽糙米的工艺优化方法，其特征在于，所述步骤d中，所述培养发芽过程中，所述糙米和所述富氢水质量体积比为6～7.5：1(M/V)，每天定时补充所述富氢水，保持湿润状态。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113303428A (zh) * 2021-06-09 2021-08-27 上海交通大学 一种发芽糙米功能性代餐食品

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101461540A (zh) * 2009-01-13 2009-06-24 福建省农业科学院水稻研究所 新型高γ-氨基丁酸、高黄酮香黑糯发芽糙米及其制备工艺
CN107509935A (zh) * 2017-09-13 2017-12-26 安徽鑫泉米业有限公司 一种改善糙米/发芽糙米品质的方法
CN107535118A (zh) * 2017-10-26 2018-01-05 上海交通大学 一种提高黑大麦发芽效率、活性成分含量及抗氧化活性的制备工艺

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101461540A (zh) * 2009-01-13 2009-06-24 福建省农业科学院水稻研究所 新型高γ-氨基丁酸、高黄酮香黑糯发芽糙米及其制备工艺
CN107509935A (zh) * 2017-09-13 2017-12-26 安徽鑫泉米业有限公司 一种改善糙米/发芽糙米品质的方法
CN107535118A (zh) * 2017-10-26 2018-01-05 上海交通大学 一种提高黑大麦发芽效率、活性成分含量及抗氧化活性的制备工艺

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孔涛 等: "响应面法优化超声辅助提取车前草中的熊果酸", 《食品科学》 *
韩扬 等: "响应面法优化超声波辅助酶法制备燕麦ACE抑制肽的工艺研究", 《食品科学》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113303428A (zh) * 2021-06-09 2021-08-27 上海交通大学 一种发芽糙米功能性代餐食品

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