非浸泡复合酶法预处理工艺对糙米碾米性能的影响

摘要

在稻谷的碾米加工过程中，由于储藏后的糙米含水率较低(12.0％～13.0％(w.b.))以及糙米皮层纤维结构致密完整等因素，使得碾米后碎米多、能耗高的问题较为突出，导致大米加工业的经济效益受到严重影响，制约行业的发展。目前行业一般采用加湿调质工艺对碾米前加工原料（即糙米）以雾化着水的方式来适当软化皮层，在一定程度上改善碾米性能，但该工艺尚未从根本上解决因糙米皮层坚韧而难以碾去的问题。因此，突破皮层属性限制，研究酶法预处理工艺对碾米加工业具有重要应用价值。
　　本研究将加湿调质工艺与生物酶法技术相结合，针对糙米皮层的主要成分，提出纤维素酶与木聚糖酶的非浸泡复合酶法预处理新工艺。在调整糙米含水率的同时对糙米皮层进行微量降解，复合酶的配合使用亦可使得糙米皮层的粗纤维成分降解更为充分，提升了酶解效果，从而进一步降低碎米，节约能耗。研究的主要内容及结论如下:
　　1.以安全贮藏期的糙米(含水率15％(w.b.)以下）为原料，采用单因素试验分析方法，确定非浸泡复合酶法预处理工艺的主要参数及范围，分析主要参数对糙米整精米率和碾米能耗的影响规律。结果表明，试验因素复合酶配比、酶溶液浓度、加液量、酶处理时间对整精米率及碾米能耗影响显著。
　　2.采用二次正交旋转中心组合试验设计方法，探究纤维素酶质量百分比(25～75％)、复合酶溶液浓度（10～90mg/mL）、加液量(0.6～1.8％)、酶处理时间(30～150min)与碾米性能考察指标，即整精米率与碾米能耗之间的相关关系，探求整精米率最高、碾米能耗最低的工艺最优参数组合。结果表明:所建立的工艺参数对整精米率和碾米能耗影响的数学模型拟合良好，优化所得糙米非浸泡复合酶法预处理工艺的最佳参数组合为:纤维素酶和木聚糖酶质量比1.3∶1、复合酶浓度65mg/mL、加液量1.25％，酶处理时间102min，该条件下整精米率为80.07％、碾米能耗为90.72kJ/kg。
　　3.在试验优化结果的基础上进行不同工艺在相同参数条件下的对比验证试验，并通过扫描电镜试验与糙米籽粒吸水速率试验从皮层微观结构与水分渗透能力两个角度，对非浸泡复合酶法预处理工艺改善糙米碾米性能的机理进行初探。对不同工艺所获白米进行储藏性试验分析，验证碾米性能指标整精米率的稳定性。结果表明:复合酶法加湿工艺处理后糙米整精米率较加湿调质工艺处理提高约3.98％，碾米能耗降低约13.06％;较纤维素单一酶法加湿工艺处理后整精米率提高约0.98％，碾米能耗降低约5.48％;且储藏性试验表明整精米率指标具备稳定性;其改善碾米性能的原因为:一方面，复合酶使得糙米皮层纤维降解更为充分，其表面的局部破损及粗糙结构，使得皮层硬度降低，碾白压力减小，因而降低了碾米能耗;另一方面，皮层降解所产生的疏松结构促进水分向籽粒内部的渗透，适宜的水分渗透会使得糙米吸水速率提高，韧性增强，从而减少碎米。
　　4.将研究所得的优化结果进行中试试验，试验结果证实了所得模型和优化结果的准确性以及工艺的可行性。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 课题研究的目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 基于酶催化功能的应用研究

1．2．2 传统浸泡酶解工艺应用研究

1．2．3 酶解工艺在碾米加工中的应用研究

1．2．4 复合酶水解及多技术融合工艺研究现状

1．3 课题研究主要内容

1．3．1 非浸泡复合酶法预处理工艺对糙米碾米性能的影响规律

1．3．2 糙米非浸泡复合酶法预处理工艺参数优化

1．3．3 不同预处理工艺的对比验证与碾米性能改善机理

1．3．4 不同加工工艺所获白米的储藏性

1．3．5 中试试验

1．4 研究技术路线

2 非浸泡复合酶法预处理工艺中的关键因素对糙米碾米性能的影响规律

2．1 材料与方法

2．1．1 试验材料

2．1．2 试剂

2．1．3 仪器与设备

2．1．4 试验方法

2．2 试验设计

2．3 结果与分析

2．3．1 纤维素酶与木聚糖酶配比对糙米碾米性能的影响规律

2．3．2 复合酶溶液浓度对糙米碾米性能的影响规律

2．3．3 加液量对糙米碾米性能的影响规律

2．3．4 酶处理时间对糙米碾米性能的影响规律

2．4 本章小结

3 非浸泡复合酶法预处理工艺参数优化

3．1 材料与方法

3．2 试验设计

3．3 结果与分析

3．3．1 非浸泡复合酶法预处理工艺参数对整精米率的影响

3．3．2 非浸泡复合酶法预处理工艺参数对碾米能耗的影响

3．3．3 非浸泡复合酶法预处理工艺最佳工艺参数

3．4 本章小结

4 不同预处理工艺的对比验证与碾米性能改善机理

4．1 材料与方法

4．1．1 预处理工艺条件

4．1．2 仪器与设备

4．1．3 试验方法

4．2 结果与分析

4．2．1 对比验证试验结果

4．2．2 工艺改善碾米性能的机理分析

4．3 不同加工工艺下所获白米的外观观察

4．4 本章小结

5 不同加工工艺所获白米的储藏性

5．1 试验方法

5．2 结果与分析

5．3 本章小结

6 中试试验

6．1 材料与方法

6．1．1 试验材料

6．1．2 仪器与设备

6．1．3 试验方法

6．2 结果与分析

6．3 本章小结

7 结论

7．1 主要结论

7．2 研究特色与创新

7．3 不足与完善

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文