一种通过乳酸菌发酵改善糙米蒸煮性能的方法与流程

本发明涉及一种通过乳酸菌发酵改善糙米蒸煮性能的方法，属于食品加工技术领域。

背景技术：

稻谷是世界上重要的粮食作物之一，全世界年产量5亿吨左右，其中中国稻谷年产量1.95亿吨，占世界稻谷产量的37％，居世界首位。目前稻米的消费模式主要是白米，但稻米约80％的营养成分都分布在皮层和胚中。糙米是稻谷脱去外保护稻壳后的颖果，内保护皮层(果皮、种皮、珠心层)完好的稻米籽粒，由于内保护皮层粗纤维、糠蜡等较多，口感较粗、质地紧密，煮起来也比较费时。与精加工的白米相比，糙米维生素、矿物质与膳食纤维的含量更丰富，被视为是一种全谷物健康食品。糙米进一步加工碾去皮层和胚后，虽然改善了蒸煮和食用品质，但糙米中的膳食纤维、不饱和脂肪酸、矿物质及维生素等活性营养物质损失较大，且加工精度越高，损失就越大。

尽管糙中含有丰富的营养物质，尤其是gaba、谷维素、ve等功能性成分在白米中不含或含量很低，但由于皮层和胚的存在，糙米直接蒸煮食用时，水分难以渗透，导致淀粉无法充分吸水糊化，糙米饭口感差，无法被消费者广泛接受，阻碍了糙米的主食化消费。

为了改善糙米的蒸煮性能，需要打破皮层和胚对水分的阻隔作用，将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，人体临床试验已证明糙米粉的餐后血糖比白米饭还高，这对健康不利。目前，针对糙米蒸煮品质改良的方法主要有碾削法、高温流化法、浸泡法、外源酶法等。碾削法虽然可以显著改善糙米饭的吸水性能，但其营养损失较大。高温流化法可以在糙米表面形成细小的微缝，显著改善糙米的吸水性能，但是糙米籽粒的物理结构损伤较大，储藏稳定性显著下降。碱性浸泡后虽然糙米饭的米汤固形物、膨胀度等均提高，但gaba含量却有显著下降。外源酶处理技术所使用的酶主要作用是能够水解细胞壁的纤维素、半纤维素、果胶质等，将一定量的酶和糙米加到大量的水中(一般体系中含水80％以上)，在罐中控温处理到设定的时间，最后干燥得到食用品质较好的糙米。外源酶法可以很好地改良糙米蒸煮性能，同时有效保留糙米重要营养素，但是外源酶法需要消耗大量的水、干燥过程需要消耗大量的能量，罐等装备投资较高，加工过程复杂，显著增加的糙米的生产成本，不利于糙米生产规模的扩大和商业化生产推广。

乳酸菌是常用的发酵剂，乳酸发酵糙米产品有饮料、米乳、粥、米粉、发糕等形式，所用原料以白米为主，且米均已经粉碎或其中淀粉已经预糊化。目前市场也出现一些类似白米的糙米发酵产品，但糙米基本是被粉碎后再进一步加工。

糙米以完整籽粒形式食用的发酵产品较少，有以糙米为主要原料的发酵糙米产品，通过添加蜂蜜、食盐及麦芽等辅料来调控发酵产品的风味，调制后经酵母菌或乳酸菌等微生物发酵而成，发酵中需要加大量的水，食用的是发酵后的液体——糙米酵素。目前风靡日本的发酵糙米饭，将糙米和红豆先用水浸泡三小时后，全部放进电饭煲，并将糙米和红豆搅拌均匀。然后用电饭煲的「糙米饭模式」或「蒸饭模式」加热。蒸好后维持保温状态，每天搅拌一次，三天后食用。因此，目前糙米籽粒发酵的方式要么是用来制作糙米酵素、要么是只适合家庭使用的电饭煲发酵方式，它们适用范围小，无法满足更广人群或大规模工业化生产的需要。

技术实现要素：

本发明的目的是发明一种工艺简单低、低成本、方便易行的新型的糙米蒸煮、食用品质改良方法，采用该技术方案能够破坏糙米皮层细胞壁完整结构，提高吸水率，从而改善糙米蒸煮性能、口感。

本发明所采用的技术方案为：将乳酸菌活化后加水与糙米均匀混合，然后装入单向出气的容器中，装满或排出多余空气后密封；在设定温度环境中发酵培养，发酵结束后取出，干燥、包装，即得到易蒸煮、食用品质较好γ-氨基丁酸(gaba)含量较高的糙米产品。

所述糙米是指稻谷脱去外保护稻壳后的颖果，内保护皮层(果皮、种皮、珠心层)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、红米等有颜色的米，它们都是以糙米的形式食用。

所述乳酸菌(lacticacidbacteria，lab)是一类能利用可发酵碳水化合物产生大量乳酸的细菌的通称。包括乳秆菌属、链球菌属、明串珠菌属、双歧杆菌属和汁球菌属，其中，乳秆菌属又包括植物乳杆菌、干酪乳杆菌等。通过接种乳酸菌快速抑制发酵过程中其它杂菌的生长，乳酸菌发酵产生的酶能够分解破坏糙米皮层细胞壁完整结构，增加水的透过性。

所述单向出气的容器可以是带有单向出气阀的容器，容器形式可以是符合食品安全要求的桶或袋子，单向出气能够排出发酵产生的气体，并阻隔外界环境空气进入，形成有利于乳酸菌发酵的密封缺氧或低氧环境。当然，如果成本允许，也可以采用发酵罐作为容器。

在发酵过程中，可通过控制糙米水分、发酵温度、发酵时间等因素来控制发酵糙米的酸度，确保糙米蒸煮品质改善的同时不会产生不愉悦的酸味。其中，糙米水分是对发酵结果影响最大的因素，其它发酵条件按重要性排序依次是发酵时间、温度和接种量。实施过程中，称取糙米粒，加入活化乳酸菌液，接种量为5×10⁷-2×10⁸cfu/g糙米，混匀，倒入发酵容器或袋中，发酵体系初始水分含量保持在25-35％，然后在发酵温度25-40℃的条件下发酵处理16-24h，干燥后脱气密封包装，即得成品。

发酵过程中，还可以间歇性地动一动发酵容器，例如，采用袋子为发酵容器时，可每2小时正反面对调翻动一次，采用桶或其它容器时可每2小时转动一周。

所述成品糙米的含水量≦14％。所述干燥方式可以为40℃鼓风干燥。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明采用乳酸菌发酵的方法，利用乳酸菌发酵代谢程中分泌的纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶等，降解糙米皮层细胞壁，改善糙米吸水性能，加快糙米蒸煮过程中淀粉的糊化，缩短最佳蒸煮时间。同时，糙米在酸、水和缺氧等条件胁迫下，也能激发糙米自身细胞壁降解酶活性，破坏细胞壁的完整结构，改善水分透过性。

(2)本发明利用乳酸菌发酵制造微酸性环境，一方面，提高谷氨酸脱羧酶的活性，显著增加gaba的含量，强化了糙米的营养功效；另一方面，可抑制杂菌生长，避免杂菌生长导致的风味败坏问题。

(3)对于发酵容器的要求，仅要求具备单向出气的能力并且符合食品安全要求即可。

(4)本发明整个发酵过程不需要灭菌，不需要控制湿度，在实际生产容易操作。

(5)采用低水分发酵，节约了大量的水和干燥的能源消耗，大幅降低生产成本。

(6)本发明的糙米蒸煮、食用品质改良技术方案，具有工艺简单、低投资成本、低能耗等突出优点，易于产业化生产。

总的来说，与现有技术相比，本发明方法采用乳酸菌发酵对糙米籽粒进行处理，糙米蒸煮性能显著改善，有效解决了阻碍糙米难蒸煮、糙米难与白米同煮同熟的难题，同时发酵后糙米gaba提高了2倍，gaba含量可达184.2mg/kg，显著增加了糙米的营养功能。消费者将经本发明工艺处理后的糙米，直接蒸煮，不用浸泡，食用方便，且营养与口感兼得。除去对糙米本身的处理效果，本发明方案本身，非常简单易行、能耗低，非常适合于产业化生产，将显著促进糙米的主食化，产生良好的社会和经济效益。

附图说明

图1为实施例1发酵糙米与原料糙米蒸煮所得糙米饭的实物图，a：原料糙米，b：发酵糙米。

图2为实施例1～3发酵糙米与原料糙米的30℃浸泡吸水率。

具体实施方式

相关参数的测定方法

(1)最佳蒸煮时间的测定方法为：在250ml烧杯中加入150ml水，置于加热板上加热置沸腾，小心倒入5g整粒糙米并开始计时。15min后取出10粒米饭，用载玻片按压米饭观察是否有白芯，此后每隔1min观察一次，直至白芯数量≤1时，记下时间，此时间加上2min的焖饭时间，即最佳蒸煮时间。

(2)碘蓝值测定方法：称取7.0g干重整米，置于钢丝笼中，置流水中洗五遍再用蒸馏水洗一遍，置于250ml烧杯中，加50℃蒸馏水洗至150ml，在沸水锅中蒸煮20min(100℃开始计时)，取出钢丝笼置烧杯上，至不再有米汤滴下，待米汤冷却至室温后，稀释至100ml，离心取1ml上清液于约50ml蒸馏水中，加0.5mol/lhcl5ml及0.2g/100ml碘试剂1ml，定容至100ml，在分光光度计上于660nm测定其吸光度。

(3)米饭硬度和粘性测定方法：物性仪参数设定：操作类型为compression；测前速度(pre-testspeed)为2mm/sec，测试速度(testspeed)为0.5mm/sec，测后速度(post-testspeed)为0.5mm/sec；测试循环次数为l；目标单位(targetunit)为strain；目标值(targetstrain)为70.0％；触发点(trigger)为5.0g；探头为p/35(35mmdiacylinderaluminium)。将蒸煮好的米饭上层去掉，从中间层不同位置随机取3粒米对称放置在物性仪的载物台上，并固定米粒放置位置。每个样品测定8次，去掉最大与最小两个测定值，取6次测定结果的平均值。

(4)米饭酸味采用感官评定方法：煮饭过程中闻蒸发水汽的气味、品尝米饭的口感。

(5)gaba测定方法参照ny/t2890-2016稍作修改，具体操作如下：

称取1g样品于50ml离心管中，加10ml5％tca提取液，超声提取30min，在漩涡混合器振荡2min，静置5min，于5000r/min离心5min，将上清液转入25ml容量瓶，残渣同法再提取1次，合并两次提取液，用提取液定容至25ml。双层滤纸过滤，取滤液1ml在离心管中10000r/min离心10min，然后取400μl待测。色谱条件：色谱柱c18柱，250mm×4.6mm，5μm；检测波长436nm、柱温30℃、进样量10μl、流动相：乙腈+三水合乙酸钠溶液、流速：1.0ml/min。

(6)30℃浸泡吸水率测定方法：在250ml烧杯中加入220ml去离子水，置30℃水浴锅中至恒定温度，称取约5.0000g完整糙米倒入预先置于250ml烧杯上的铜丝网中，开始计时，分别在浸泡15、30、45、60、80、100、130、160、200min后取出糙米，用纱布擦干表面水分置分析天平上称得质量。

吸水率/％＝(浸泡后质量-浸泡前质量)/(浸泡前质量×(1-水分含量))×100％

(7)糙米试样的水分含量的测定方法：取洁净带盖铝盒，置于105℃烘箱中，盒盖斜支于盒边，1.0h后取出盖好，置干燥器内冷却0.5h，称量，并重复干燥至前后两次质量差不超过2mg，即为恒重。将糙米磨细至过60目筛，称取2g(精确至0.0001g)，放入铝盒中，试样厚度不超过5mm，精密称量后，置105℃烘箱中，盒盖斜支于盒边，干燥4h后，盖好取出，放入干燥器内冷却0.5h后称量。然后再放入105℃烘箱中干燥1h左右，取出，放入干燥器内冷却0.5h后再称量。并重复以上操作至前后两次质量差不超过2mg，即为恒重。

试样中的水分的含量按下式(1)进行计算。

x＝(m1-m2)/(m1-m3)×100式(1)

式(1)中：

x——试样中的水分含量，单位为(％)；

m1——铝盒和试样的质量，单位为克(g)；

m2——铝盒和试样干燥后的质量，单位为克(g)；

m3——铝盒的质量，单位为克(g)。

实施例1

称取1000g经过筛选的整粒糙米，加入已活化的植物乳杆菌菌液，接种量为5×10⁷cfu/g糙米，补水至发酵体系水分含量为25％，混匀，倒入带有单向出气阀的袋子中，置于35℃培养发酵24h，干燥后脱气密封包装，即得成品。

实施例2

称取1000g经过筛选的整粒糙米，加入已活的化植物乳杆菌菌液，接种量为2.0×10⁸cfu/g糙米，补水至发酵体系水分含量为35％，混匀，倒入带有单向出气阀的袋子中，置于25℃培养发酵20h，干燥后脱气密封包装，即得成品。

实施例3

称取1000g经过筛选的整粒糙米，加入已活化的植物乳杆菌菌液，接种量为1.0×10⁸cfu/g糙米，补水至发酵体系水分含量为30％，混匀，倒入带有单向出气阀的袋子中，置于40℃培养发酵16h，干燥后脱气密封包装，即得成品。

对照例1

称取1000g经过筛选的整粒糙米，加入已活化的植物乳杆菌菌液，接种量为1.5×10⁸cfu/g糙米，补水至发酵体系水分含量为20％，混匀，倒入带有单向出气阀的袋子中，置于35℃培养发酵24h，干燥后脱气密封包装，即得成品。

对照例2

称取1000g经过筛选的整粒糙米，加入已活化的植物乳杆菌菌液，接种量为1.5×10⁸cfu/g糙米，补水至发酵体系水分含量为40％，混匀，倒入带有单向出气阀的袋子中，置于35℃培养发酵16h，干燥后脱气密封包装，即得成品。

检测结果：

(1)乳酸菌发酵处理前后糙米饭的实物如图1所示。

由图1可以看出经过乳酸菌发酵处理后的糙米，与原料糙米经过同时长蒸煮后胚乳露白率显著高于原料糙米，米饭颗粒皮层开裂程度较大，说明经发酵处理后的糙米蒸煮特性得到良好改善。

糙米饭的蒸煮方法是：分别称取实施例1的发酵糙米以及原料糙米100g，用水淘洗并沥干水分后分别放入电饭锅内，加入质量为190g的自来水，开始煮米饭，保温时间为25min，整个煮饭时间约60分钟。

(2)浸泡吸水率，实施例1～3制备的发酵糙米与原料糙米在30℃时的浸泡吸水率如图2所示。由图2可以看出与原料糙米相比，发酵处理后的糙米吸水率和吸水速率均明显增加。

(3)各实施例、对照例所得发酵糙米的最佳蒸煮时间、米汤碘蓝值、米饭硬度、米饭粘性及gaba含量变化如表1所示。

表1糙米发酵前后蒸煮性能、酸味和gaba含量的变化

表1的结果表明，在实施例1～3的发酵条件下，发酵法处理显著缩短了糙米的蒸煮时间，改善了糙米的蒸煮性能；米汤碘蓝值增加表明蒸煮时淀粉等可溶物溶出增多，米饭口感改善；发酵糙米的米饭硬度显著下降、粘性显著增加，表明糙米饭的口感显著改善，食用品质更好；米饭硬度低、粘性大表明米饭的适口性好，在适宜的发酵条件下可以显著改善糙米的口感；米饭酸味是发酵过程中乳酸累积所致，需要控制发酵程度，发酵不足(对照例1)糙米蒸煮性能和口感改良程度低，达不到蒸煮品质改良要求。发酵程度过大(对照例2)糙米煮饭过程中酸味较重、糙米饭有后酸味，严重影响适口性，不易被消费者接受；发酵同时显著增加了糙米中gaba含量。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。