本發(fā)明涉及一種通過(guò)乳酸菌發(fā)酵改善糙米蒸煮性能的方法，屬于食品加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

稻谷是世界上重要的糧食作物之一，全世界年產(chǎn)量5億噸左右，其中中國(guó)稻谷年產(chǎn)量1.95億噸，占世界稻谷產(chǎn)量的37％，居世界首位。目前稻米的消費(fèi)模式主要是白米，但稻米約80％的營(yíng)養(yǎng)成分都分布在皮層和胚中。糙米是稻谷脫去外保護(hù)稻殼后的穎果，內(nèi)保護(hù)皮層(果皮、種皮、珠心層)完好的稻米籽粒，由于內(nèi)保護(hù)皮層粗纖維、糠蠟等較多，口感較粗、質(zhì)地緊密，煮起來(lái)也比較費(fèi)時(shí)。與精加工的白米相比，糙米維生素、礦物質(zhì)與膳食纖維的含量更豐富，被視為是一種全谷物健康食品。糙米進(jìn)一步加工碾去皮層和胚后，雖然改善了蒸煮和食用品質(zhì)，但糙米中的膳食纖維、不飽和脂肪酸、礦物質(zhì)及維生素等活性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失較大，且加工精度越高，損失就越大。

盡管糙中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，尤其是gaba、谷維素、ve等功能性成分在白米中不含或含量很低，但由于皮層和胚的存在，糙米直接蒸煮食用時(shí)，水分難以滲透，導(dǎo)致淀粉無(wú)法充分吸水糊化，糙米飯口感差，無(wú)法被消費(fèi)者廣泛接受，阻礙了糙米的主食化消費(fèi)。

為了改善糙米的蒸煮性能，需要打破皮層和胚對(duì)水分的阻隔作用，將糙米粉碎后食用是常用的加工食用方法，但是糙米粉碎后淀粉消化速率加快，人體臨床試驗(yàn)已證明糙米粉的餐后血糖比白米飯還高，這對(duì)健康不利。目前，針對(duì)糙米蒸煮品質(zhì)改良的方法主要有碾削法、高溫流化法、浸泡法、外源酶法等。碾削法雖然可以顯著改善糙米飯的吸水性能，但其營(yíng)養(yǎng)損失較大。高溫流化法可以在糙米表面形成細(xì)小的微縫，顯著改善糙米的吸水性能，但是糙米籽粒的物理結(jié)構(gòu)損傷較大，儲(chǔ)藏穩(wěn)定性顯著下降。堿性浸泡后雖然糙米飯的米湯固形物、膨脹度等均提高，但gaba含量卻有顯著下降。外源酶處理技術(shù)所使用的酶主要作用是能夠水解細(xì)胞壁的纖維素、半纖維素、果膠質(zhì)等，將一定量的酶和糙米加到大量的水中(一般體系中含水80％以上)，在罐中控溫處理到設(shè)定的時(shí)間，最后干燥得到食用品質(zhì)較好的糙米。外源酶法可以很好地改良糙米蒸煮性能，同時(shí)有效保留糙米重要營(yíng)養(yǎng)素，但是外源酶法需要消耗大量的水、干燥過(guò)程需要消耗大量的能量，罐等裝備投資較高，加工過(guò)程復(fù)雜，顯著增加的糙米的生產(chǎn)成本，不利于糙米生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和商業(yè)化生產(chǎn)推廣。

乳酸菌是常用的發(fā)酵劑，乳酸發(fā)酵糙米產(chǎn)品有飲料、米乳、粥、米粉、發(fā)糕等形式，所用原料以白米為主，且米均已經(jīng)粉碎或其中淀粉已經(jīng)預(yù)糊化。目前市場(chǎng)也出現(xiàn)一些類(lèi)似白米的糙米發(fā)酵產(chǎn)品，但糙米基本是被粉碎后再進(jìn)一步加工。

糙米以完整籽粒形式食用的發(fā)酵產(chǎn)品較少，有以糙米為主要原料的發(fā)酵糙米產(chǎn)品，通過(guò)添加蜂蜜、食鹽及麥芽等輔料來(lái)調(diào)控發(fā)酵產(chǎn)品的風(fēng)味，調(diào)制后經(jīng)酵母菌或乳酸菌等微生物發(fā)酵而成，發(fā)酵中需要加大量的水，食用的是發(fā)酵后的液體——糙米酵素。目前風(fēng)靡日本的發(fā)酵糙米飯，將糙米和紅豆先用水浸泡三小時(shí)后，全部放進(jìn)電飯煲，并將糙米和紅豆攪拌均勻。然后用電飯煲的「糙米飯模式」或「蒸飯模式」加熱。蒸好后維持保溫狀態(tài)，每天攪拌一次，三天后食用。因此，目前糙米籽粒發(fā)酵的方式要么是用來(lái)制作糙米酵素、要么是只適合家庭使用的電飯煲發(fā)酵方式，它們適用范圍小，無(wú)法滿足更廣人群或大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是發(fā)明一種工藝簡(jiǎn)單低、低成本、方便易行的新型的糙米蒸煮、食用品質(zhì)改良方法，采用該技術(shù)方案能夠破壞糙米皮層細(xì)胞壁完整結(jié)構(gòu)，提高吸水率，從而改善糙米蒸煮性能、口感。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：將乳酸菌活化后加水與糙米均勻混合，然后裝入單向出氣的容器中，裝滿或排出多余空氣后密封；在設(shè)定溫度環(huán)境中發(fā)酵培養(yǎng)，發(fā)酵結(jié)束后取出，干燥、包裝，即得到易蒸煮、食用品質(zhì)較好γ-氨基丁酸(gaba)含量較高的糙米產(chǎn)品。

所述糙米是指稻谷脫去外保護(hù)稻殼后的穎果，內(nèi)保護(hù)皮層(果皮、種皮、珠心層)完好的稻米籽粒。糙米包括普通糙米和有色糙米，普通糙米加工后就是日常食用的白米，有色糙米包括黑米、紫米、紅米等有顏色的米，它們都是以糙米的形式食用。

所述乳酸菌(lacticacidbacteria，lab)是一類(lèi)能利用可發(fā)酵碳水化合物產(chǎn)生大量乳酸的細(xì)菌的通稱(chēng)。包括乳稈菌屬、鏈球菌屬、明串珠菌屬、雙歧桿菌屬和汁球菌屬，其中，乳稈菌屬又包括植物乳桿菌、干酪乳桿菌等。通過(guò)接種乳酸菌快速抑制發(fā)酵過(guò)程中其它雜菌的生長(zhǎng)，乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生的酶能夠分解破壞糙米皮層細(xì)胞壁完整結(jié)構(gòu)，增加水的透過(guò)性。

所述單向出氣的容器可以是帶有單向出氣閥的容器，容器形式可以是符合食品安全要求的桶或袋子，單向出氣能夠排出發(fā)酵產(chǎn)生的氣體，并阻隔外界環(huán)境空氣進(jìn)入，形成有利于乳酸菌發(fā)酵的密封缺氧或低氧環(huán)境。當(dāng)然，如果成本允許，也可以采用發(fā)酵罐作為容器。

在發(fā)酵過(guò)程中，可通過(guò)控制糙米水分、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間等因素來(lái)控制發(fā)酵糙米的酸度，確保糙米蒸煮品質(zhì)改善的同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生不愉悅的酸味。其中，糙米水分是對(duì)發(fā)酵結(jié)果影響最大的因素，其它發(fā)酵條件按重要性排序依次是發(fā)酵時(shí)間、溫度和接種量。實(shí)施過(guò)程中，稱(chēng)取糙米粒，加入活化乳酸菌液，接種量為5×10⁷-2×10⁸cfu/g糙米，混勻，倒入發(fā)酵容器或袋中，發(fā)酵體系初始水分含量保持在25-35％，然后在發(fā)酵溫度25-40℃的條件下發(fā)酵處理16-24h，干燥后脫氣密封包裝，即得成品。

發(fā)酵過(guò)程中，還可以間歇性地動(dòng)一動(dòng)發(fā)酵容器，例如，采用袋子為發(fā)酵容器時(shí)，可每2小時(shí)正反面對(duì)調(diào)翻動(dòng)一次，采用桶或其它容器時(shí)可每2小時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)一周。

所述成品糙米的含水量≦14％。所述干燥方式可以為40℃鼓風(fēng)干燥。

本發(fā)明的有益效果在于：

(1)本發(fā)明采用乳酸菌發(fā)酵的方法，利用乳酸菌發(fā)酵代謝程中分泌的纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶等，降解糙米皮層細(xì)胞壁，改善糙米吸水性能，加快糙米蒸煮過(guò)程中淀粉的糊化，縮短最佳蒸煮時(shí)間。同時(shí)，糙米在酸、水和缺氧等條件脅迫下，也能激發(fā)糙米自身細(xì)胞壁降解酶活性，破壞細(xì)胞壁的完整結(jié)構(gòu)，改善水分透過(guò)性。

(2)本發(fā)明利用乳酸菌發(fā)酵制造微酸性環(huán)境，一方面，提高谷氨酸脫羧酶的活性，顯著增加gaba的含量，強(qiáng)化了糙米的營(yíng)養(yǎng)功效；另一方面，可抑制雜菌生長(zhǎng)，避免雜菌生長(zhǎng)導(dǎo)致的風(fēng)味敗壞問(wèn)題。

(3)對(duì)于發(fā)酵容器的要求，僅要求具備單向出氣的能力并且符合食品安全要求即可。

(4)本發(fā)明整個(gè)發(fā)酵過(guò)程不需要滅菌，不需要控制濕度，在實(shí)際生產(chǎn)容易操作。

(5)采用低水分發(fā)酵，節(jié)約了大量的水和干燥的能源消耗，大幅降低生產(chǎn)成本。

(6)本發(fā)明的糙米蒸煮、食用品質(zhì)改良技術(shù)方案，具有工藝簡(jiǎn)單、低投資成本、低能耗等突出優(yōu)點(diǎn)，易于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

總的來(lái)說(shuō)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法采用乳酸菌發(fā)酵對(duì)糙米籽粒進(jìn)行處理，糙米蒸煮性能顯著改善，有效解決了阻礙糙米難蒸煮、糙米難與白米同煮同熟的難題，同時(shí)發(fā)酵后糙米gaba提高了2倍，gaba含量可達(dá)184.2mg/kg，顯著增加了糙米的營(yíng)養(yǎng)功能。消費(fèi)者將經(jīng)本發(fā)明工藝處理后的糙米，直接蒸煮，不用浸泡，食用方便，且營(yíng)養(yǎng)與口感兼得。除去對(duì)糙米本身的處理效果，本發(fā)明方案本身，非常簡(jiǎn)單易行、能耗低，非常適合于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，將顯著促進(jìn)糙米的主食化，產(chǎn)生良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例1發(fā)酵糙米與原料糙米蒸煮所得糙米飯的實(shí)物圖，a：原料糙米，b：發(fā)酵糙米。

圖2為實(shí)施例1～3發(fā)酵糙米與原料糙米的30℃浸泡吸水率。

具體實(shí)施方式

相關(guān)參數(shù)的測(cè)定方法

(1)最佳蒸煮時(shí)間的測(cè)定方法為：在250ml燒杯中加入150ml水，置于加熱板上加熱置沸騰，小心倒入5g整粒糙米并開(kāi)始計(jì)時(shí)。15min后取出10粒米飯，用載玻片按壓米飯觀察是否有白芯，此后每隔1min觀察一次，直至白芯數(shù)量≤1時(shí)，記下時(shí)間，此時(shí)間加上2min的燜飯時(shí)間，即最佳蒸煮時(shí)間。

(2)碘藍(lán)值測(cè)定方法：稱(chēng)取7.0g干重整米，置于鋼絲籠中，置流水中洗五遍再用蒸餾水洗一遍，置于250ml燒杯中，加50℃蒸餾水洗至150ml，在沸水鍋中蒸煮20min(100℃開(kāi)始計(jì)時(shí))，取出鋼絲籠置燒杯上，至不再有米湯滴下，待米湯冷卻至室溫后，稀釋至100ml，離心取1ml上清液于約50ml蒸餾水中，加0.5mol/lhcl5ml及0.2g/100ml碘試劑1ml，定容至100ml，在分光光度計(jì)上于660nm測(cè)定其吸光度。

(3)米飯硬度和粘性測(cè)定方法：物性儀參數(shù)設(shè)定：操作類(lèi)型為compression；測(cè)前速度(pre-testspeed)為2mm/sec，測(cè)試速度(testspeed)為0.5mm/sec，測(cè)后速度(post-testspeed)為0.5mm/sec；測(cè)試循環(huán)次數(shù)為l；目標(biāo)單位(targetunit)為strain；目標(biāo)值(targetstrain)為70.0％；觸發(fā)點(diǎn)(trigger)為5.0g；探頭為p/35(35mmdiacylinderaluminium)。將蒸煮好的米飯上層去掉，從中間層不同位置隨機(jī)取3粒米對(duì)稱(chēng)放置在物性儀的載物臺(tái)上，并固定米粒放置位置。每個(gè)樣品測(cè)定8次，去掉最大與最小兩個(gè)測(cè)定值，取6次測(cè)定結(jié)果的平均值。

(4)米飯酸味采用感官評(píng)定方法：煮飯過(guò)程中聞?wù)舭l(fā)水汽的氣味、品嘗米飯的口感。

(5)gaba測(cè)定方法參照ny/t2890-2016稍作修改，具體操作如下：

稱(chēng)取1g樣品于50ml離心管中，加10ml5％tca提取液，超聲提取30min，在漩渦混合器振蕩2min，靜置5min，于5000r/min離心5min，將上清液轉(zhuǎn)入25ml容量瓶，殘?jiān)ㄔ偬崛?次，合并兩次提取液，用提取液定容至25ml。雙層濾紙過(guò)濾，取濾液1ml在離心管中10000r/min離心10min，然后取400μl待測(cè)。色譜條件：色譜柱c18柱，250mm×4.6mm，5μm；檢測(cè)波長(zhǎng)436nm、柱溫30℃、進(jìn)樣量10μl、流動(dòng)相：乙腈+三水合乙酸鈉溶液、流速：1.0ml/min。

(6)30℃浸泡吸水率測(cè)定方法：在250ml燒杯中加入220ml去離子水，置30℃水浴鍋中至恒定溫度，稱(chēng)取約5.0000g完整糙米倒入預(yù)先置于250ml燒杯上的銅絲網(wǎng)中，開(kāi)始計(jì)時(shí)，分別在浸泡15、30、45、60、80、100、130、160、200min后取出糙米，用紗布擦干表面水分置分析天平上稱(chēng)得質(zhì)量。

吸水率/％＝(浸泡后質(zhì)量-浸泡前質(zhì)量)/(浸泡前質(zhì)量×(1-水分含量))×100％

(7)糙米試樣的水分含量的測(cè)定方法：取潔凈帶蓋鋁盒，置于105℃烘箱中，盒蓋斜支于盒邊，1.0h后取出蓋好，置干燥器內(nèi)冷卻0.5h，稱(chēng)量，并重復(fù)干燥至前后兩次質(zhì)量差不超過(guò)2mg，即為恒重。將糙米磨細(xì)至過(guò)60目篩，稱(chēng)取2g(精確至0.0001g)，放入鋁盒中，試樣厚度不超過(guò)5mm，精密稱(chēng)量后，置105℃烘箱中，盒蓋斜支于盒邊，干燥4h后，蓋好取出，放入干燥器內(nèi)冷卻0.5h后稱(chēng)量。然后再放入105℃烘箱中干燥1h左右，取出，放入干燥器內(nèi)冷卻0.5h后再稱(chēng)量。并重復(fù)以上操作至前后兩次質(zhì)量差不超過(guò)2mg，即為恒重。

試樣中的水分的含量按下式(1)進(jìn)行計(jì)算。

x＝(m1-m2)/(m1-m3)×100式(1)

式(1)中：

x——試樣中的水分含量，單位為(％)；

m1——鋁盒和試樣的質(zhì)量，單位為克(g)；

m2——鋁盒和試樣干燥后的質(zhì)量，單位為克(g)；

m3——鋁盒的質(zhì)量，單位為克(g)。

實(shí)施例1

稱(chēng)取1000g經(jīng)過(guò)篩選的整粒糙米，加入已活化的植物乳桿菌菌液，接種量為5×10⁷cfu/g糙米，補(bǔ)水至發(fā)酵體系水分含量為25％，混勻，倒入帶有單向出氣閥的袋子中，置于35℃培養(yǎng)發(fā)酵24h，干燥后脫氣密封包裝，即得成品。

實(shí)施例2

稱(chēng)取1000g經(jīng)過(guò)篩選的整粒糙米，加入已活的化植物乳桿菌菌液，接種量為2.0×10⁸cfu/g糙米，補(bǔ)水至發(fā)酵體系水分含量為35％，混勻，倒入帶有單向出氣閥的袋子中，置于25℃培養(yǎng)發(fā)酵20h，干燥后脫氣密封包裝，即得成品。

實(shí)施例3

稱(chēng)取1000g經(jīng)過(guò)篩選的整粒糙米，加入已活化的植物乳桿菌菌液，接種量為1.0×10⁸cfu/g糙米，補(bǔ)水至發(fā)酵體系水分含量為30％，混勻，倒入帶有單向出氣閥的袋子中，置于40℃培養(yǎng)發(fā)酵16h，干燥后脫氣密封包裝，即得成品。

對(duì)照例1

稱(chēng)取1000g經(jīng)過(guò)篩選的整粒糙米，加入已活化的植物乳桿菌菌液，接種量為1.5×10⁸cfu/g糙米，補(bǔ)水至發(fā)酵體系水分含量為20％，混勻，倒入帶有單向出氣閥的袋子中，置于35℃培養(yǎng)發(fā)酵24h，干燥后脫氣密封包裝，即得成品。

對(duì)照例2

稱(chēng)取1000g經(jīng)過(guò)篩選的整粒糙米，加入已活化的植物乳桿菌菌液，接種量為1.5×10⁸cfu/g糙米，補(bǔ)水至發(fā)酵體系水分含量為40％，混勻，倒入帶有單向出氣閥的袋子中，置于35℃培養(yǎng)發(fā)酵16h，干燥后脫氣密封包裝，即得成品。

檢測(cè)結(jié)果：

(1)乳酸菌發(fā)酵處理前后糙米飯的實(shí)物如圖1所示。

由圖1可以看出經(jīng)過(guò)乳酸菌發(fā)酵處理后的糙米，與原料糙米經(jīng)過(guò)同時(shí)長(zhǎng)蒸煮后胚乳露白率顯著高于原料糙米，米飯顆粒皮層開(kāi)裂程度較大，說(shuō)明經(jīng)發(fā)酵處理后的糙米蒸煮特性得到良好改善。

糙米飯的蒸煮方法是：分別稱(chēng)取實(shí)施例1的發(fā)酵糙米以及原料糙米100g，用水淘洗并瀝干水分后分別放入電飯鍋內(nèi)，加入質(zhì)量為190g的自來(lái)水，開(kāi)始煮米飯，保溫時(shí)間為25min，整個(gè)煮飯時(shí)間約60分鐘。

(2)浸泡吸水率，實(shí)施例1～3制備的發(fā)酵糙米與原料糙米在30℃時(shí)的浸泡吸水率如圖2所示。由圖2可以看出與原料糙米相比，發(fā)酵處理后的糙米吸水率和吸水速率均明顯增加。

(3)各實(shí)施例、對(duì)照例所得發(fā)酵糙米的最佳蒸煮時(shí)間、米湯碘藍(lán)值、米飯硬度、米飯粘性及gaba含量變化如表1所示。

表1糙米發(fā)酵前后蒸煮性能、酸味和gaba含量的變化

表1的結(jié)果表明，在實(shí)施例1～3的發(fā)酵條件下，發(fā)酵法處理顯著縮短了糙米的蒸煮時(shí)間，改善了糙米的蒸煮性能；米湯碘藍(lán)值增加表明蒸煮時(shí)淀粉等可溶物溶出增多，米飯口感改善；發(fā)酵糙米的米飯硬度顯著下降、粘性顯著增加，表明糙米飯的口感顯著改善，食用品質(zhì)更好；米飯硬度低、粘性大表明米飯的適口性好，在適宜的發(fā)酵條件下可以顯著改善糙米的口感；米飯酸味是發(fā)酵過(guò)程中乳酸累積所致，需要控制發(fā)酵程度，發(fā)酵不足(對(duì)照例1)糙米蒸煮性能和口感改良程度低，達(dá)不到蒸煮品質(zhì)改良要求。發(fā)酵程度過(guò)大(對(duì)照例2)糙米煮飯過(guò)程中酸味較重、糙米飯有后酸味，嚴(yán)重影響適口性，不易被消費(fèi)者接受；發(fā)酵同時(shí)顯著增加了糙米中g(shù)aba含量。

雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術(shù)的人，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可做各種的改動(dòng)與修飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)所界定的為準(zhǔn)。