本發(fā)明涉及谷物加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種提高全谷物餐粉水溶性指數(shù)的預(yù)酶解-擠壓膨化加工技術(shù)。

背景技術(shù)：

全谷物是指經(jīng)碾磨、破碎、壓片等加工后，種皮、胚乳和胚的相對比例與天然谷物籽粒構(gòu)成相同的谷物原料，未經(jīng)加工的谷物籽粒也屬于全谷物。全谷物與經(jīng)過精深加工的精米、白面等谷物原料相比，膳食纖維含量更豐富，同時還富含多酚、黃酮、維生素、甾醇和植酸等多種生物活性物質(zhì)和礦物元素等。因此，全谷物食品具有更高的營養(yǎng)價值和保健功效。增加全谷食品的攝入可以降低罹患心血管疾病、糖尿病、便秘及某些癌癥等疾病的風(fēng)險。

擠壓膨化技術(shù)可以同時實現(xiàn)攪拌、加熱、殺菌、膨化等多種單元操作，生產(chǎn)效率高、能耗低，并且具有連續(xù)生產(chǎn)、衛(wèi)生環(huán)保等特點，在糙米速食粉、代餐粉和其他谷物營養(yǎng)方便食品的生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用。以全谷物為原料，經(jīng)過擠壓膨化技術(shù)加工生產(chǎn)營養(yǎng)代餐食品，符合了現(xiàn)代人對營養(yǎng)需求消費的理念，具有廣闊的市場前景。然而目前全谷物餐粉產(chǎn)品存在水溶性差、沖調(diào)黏度過高等缺陷，限制了全谷物餐粉的消費，迫切需要發(fā)展新的技術(shù)解決這一問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種提高全谷物餐粉水溶性指數(shù)的預(yù)酶解-擠壓膨化加工技術(shù)，使得制備的全谷物餐粉具有粉體均勻，水溶性指數(shù)高，沖調(diào)分散性好的品質(zhì)特點。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下方案實現(xiàn)：

一種提高全谷物餐粉水溶性指數(shù)的預(yù)酶解-擠壓膨化加工技術(shù)，包括如下步驟：

s1.固態(tài)預(yù)酶解：全谷物粉碎后與耐高溫α-淀粉酶和水混合均勻得固態(tài)物料，將固態(tài)物料進行加熱預(yù)酶解；

s2.酶解輔助擠壓膨化：對步驟s1中酶解后的物料進行擠壓膨化得膨化物；

s3.擠出物干燥粉碎：對步驟s2中的膨化物進行干燥并粉碎，得全谷物餐粉。

全谷物可以為普通糙米、紅米、黑米、大豆、玉米、燕麥等全谷物，為了使得全谷物后續(xù)的混合均勻，在粉碎后可以進行過篩操作。在膨化過程中，耐高溫α-淀粉酶和全谷物中的淀粉以膨化機為反應(yīng)容器進行淀粉的水解，且在擠壓膨化過程中，全谷物原料的淀粉發(fā)生糊化，淀粉能進一步水解，還原糖、可溶性膳食纖維含量升高。但是，在擠壓膨化過程中，物料往往快速通過反應(yīng)腔(十幾秒)，在這么短的時間內(nèi)，再加上反應(yīng)腔內(nèi)的溫度、物料粘度、物料剪切力等的影響，耐高溫α-淀粉酶并不能很好的將淀粉完全分解?；诖?，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在進行擠壓膨化前，先將全谷物進行固態(tài)加熱酶解，耐高溫α-淀粉酶能將全谷物中部分不溶性淀粉水解成小分子糊精、葡萄糖、麥芽糖等還原糖，在擠壓膨化時耐高溫α-淀粉酶進一步水解淀粉。而且，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過固態(tài)預(yù)酶解這一步驟，不僅使得最終的全谷物餐粉中的還原糖、可溶性膳食纖維含量升高，其中的可溶性酚類物質(zhì)、黃酮類物質(zhì)、蛋白質(zhì)等物質(zhì)含量顯著提高，發(fā)明人猜測，正是由于固態(tài)預(yù)酶解的作用，使得與淀粉分子相結(jié)合的部分酚類、黃酮類、蛋白質(zhì)等物質(zhì)在這一過程中游離出來，轉(zhuǎn)化為可溶態(tài)，在擠壓膨化過程中進一步向游離態(tài)轉(zhuǎn)變，從而提高全谷物餐粉的水溶性指數(shù)。

為了使得耐高溫α-淀粉酶能以全谷物混合均勻，步驟s1中，將耐高溫α-淀粉酶和水混合均勻后，以噴霧形式加入到粉碎后的全谷物粉中，噴淋的同時進行攪拌，使之混合均勻。確保在極少量水分的情況下進行預(yù)酶解，不影響物料的擠壓膨化，保證最終全谷物餐粉中酚類、黃酮類、蛋白質(zhì)等物質(zhì)的含量提高。

在固態(tài)預(yù)酶解后要直接進入螺桿膨化機進行擠壓膨化，因此水的添加量和耐高溫α-淀粉酶的添加量極為重要。若水的添加量過大，則物料成為液態(tài)，不能直接進行擠壓膨化，若對液態(tài)的物料處理成固態(tài)，這一過程不僅耗能，而且有效成分也會在此過程損失。若水的添加量過少，則耐高溫α-淀粉酶發(fā)揮的作用有限。經(jīng)過發(fā)明人的大量試驗，步驟s1中，水的添加量為全谷物干重的10～20％，耐高溫α-淀粉酶的添加量為500～1500u/g全谷物干重。

進一步的，步驟s1中，預(yù)酶解的溫度為90～100℃，預(yù)酶解的時間為15～30min，且這一過程中同時進行攪拌。通過合適的溫度、時間和操作，使得全谷物中的淀粉水解充分，預(yù)酶解效果達到最佳。

酶解輔助擠壓膨化過程中，設(shè)置好螺桿擠壓膨化機(如雙螺桿擠壓膨化機)的各項參數(shù)，并選擇適宜的模口；將預(yù)酶解后的全谷物物料輸送至雙螺桿擠壓膨化機進料斗中進行擠壓膨化。擠壓膨化的條件參數(shù)為：擠壓溫度110～150℃，螺桿轉(zhuǎn)速25～50hz。參數(shù)條件因全谷物原料種類不同而進行調(diào)整。

擠出物干燥粉碎過程中，擠出物經(jīng)過螺桿擠壓膨化機尾端的旋切形成長度一定且具有疏松結(jié)構(gòu)的膨化物；經(jīng)過適當(dāng)?shù)臒犸L(fēng)干燥，使擠出物水分含量降低到適宜程度；利用粉碎機對干燥后的擠出物進行粉碎并過篩，最終得到熟化、粒徑均勻、沖調(diào)分散性良好、具有天然風(fēng)味且營養(yǎng)豐富的全谷物餐粉產(chǎn)品。此過程中，干燥溫度為60～80℃；干燥時間為2～6h，使水分含量降至7％以下。擠出物粉碎過篩時，篩上物繼續(xù)粉碎，直至全部過篩。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明通過對全谷物進行前處理、α-淀粉酶固態(tài)預(yù)酶解、酶解輔助擠壓膨化、干燥粉碎處理加工制備全谷物餐粉。制得的全谷物餐粉粉體均勻，水溶性指數(shù)提高1～3倍，沖調(diào)分散性提高50％以上，口感細膩，風(fēng)味佳，富含可溶性酚類、可溶性蛋白質(zhì)等營養(yǎng)成分，是一種新型全谷物食品配料，適用于加工糊粉類營養(yǎng)方便食品。本發(fā)明對提高全谷物餐粉產(chǎn)品品質(zhì)，推動全谷物加工產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展具有重要意義。

具體實施方式

為了讓本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面對本發(fā)明作進一步闡述。

實施例1

以黑米為例，一種提高全谷物餐粉水溶性指數(shù)的預(yù)酶解-擠壓膨化加工技術(shù)，包括如下步驟：

s1.全谷物黑米的固態(tài)預(yù)酶解：黑米粉碎后過60目篩；將耐高溫α-淀粉酶與水混合均勻，噴霧形式加入黑米粉中，并混合均勻。水的添加量為黑米干重的20％，耐高溫α-淀粉酶添加量為1500u/g黑米干重；使用夾層鍋將黑米粉和耐高溫α-淀粉酶的混合物加熱至100℃，邊加熱邊緩慢攪拌，并維持15min。

s2.全谷物黑米的酶解輔助擠壓膨化：將預(yù)酶解后的黑米粉輸送至雙螺桿擠壓膨化機進料斗中，擠壓溫度設(shè)置為150℃，螺桿轉(zhuǎn)速為50hz。

s3.全谷物黑米擠出物的干燥、粉碎：擠出物經(jīng)過80℃熱風(fēng)干燥2h，然后粉碎，并過80目篩，最終得到預(yù)酶解-擠壓膨化全谷物黑米餐粉產(chǎn)品。

實施例2

以玉米為例，一種全谷物餐粉預(yù)酶解-擠壓膨化方法，包括如下步驟：

s1.全谷物玉米的固態(tài)預(yù)酶解：玉米粉碎后過60目篩；將耐高溫α-淀粉酶與水混合均勻，噴霧形式加入玉米粉中，并混合均勻。水分含量為玉米干重的10％，耐高溫α-淀粉酶添加量為500u/g玉米干重；使用夾層鍋將玉米粉和耐高溫α-淀粉酶的混合物加熱至90℃，邊加熱邊緩慢攪拌，并維持30min。

s2.全谷物玉米的酶解輔助擠壓膨化：將預(yù)酶解后的玉米粉輸送至雙螺桿擠壓膨化機進料斗中，出口溫度設(shè)置為110℃，螺桿轉(zhuǎn)速為25hz。

s3.全谷物玉米擠出物的干燥、粉碎：擠出物經(jīng)過60℃熱風(fēng)干燥6h，然后粉碎，并過80目篩，最終得到預(yù)酶解-擠壓膨化全谷物玉米餐粉產(chǎn)品。

實驗

為了評價預(yù)酶解-擠壓膨化全谷物餐粉的沖調(diào)分散性和化學(xué)成分的變化，對預(yù)酶解-擠壓膨化全谷物餐粉和傳統(tǒng)直接擠壓膨化的全谷物餐粉進行實驗對比。

1實驗條件

1.1實驗材料

實施例1預(yù)酶解-擠壓膨化全谷物黑米餐粉

實施例2預(yù)酶解-擠壓膨化全谷物玉米餐粉

擠壓膨化全谷物黑米餐粉

擠壓膨化全谷物玉米餐粉

擠壓膨化全谷物黑米餐粉采用傳統(tǒng)工藝直接擠壓膨化得到，與實施例1的擠壓膨化參數(shù)條件一致；擠壓膨化全谷物玉米餐粉采用傳統(tǒng)工藝直接擠壓膨化得到，與實施例2的擠壓膨化參數(shù)條件一致。

1.2測定指標

水溶性、分散時間、還原糖含量、可溶性蛋白含量、多酚及黃酮含量(游離態(tài)、結(jié)合態(tài))

1.3數(shù)據(jù)分析

采用spss18.0軟件進行數(shù)據(jù)分析。

2實驗結(jié)果

2.1水溶性與分散時間

水溶性越高、分散時間越短表明沖調(diào)分散性越好。如表1所示，與傳統(tǒng)工藝相比，實施例1預(yù)酶解-擠壓膨化使全谷物黑米餐粉水溶性升高了3倍，由17.40％升高到69.60％；分散時間顯著降低，由36.22s降低到12.31s。實施例2預(yù)酶解-擠壓膨化使全谷物玉米餐粉水溶性升高了1.17倍，由59.4％升高到128.80％；分散時間顯著降低，由12.62s降低到8.55s。

表1預(yù)酶解-擠壓膨化對全谷物餐粉水溶性和分散時間的影響

*表示同一組內(nèi)存在顯著性差異，差異顯著水平為平p<0.05，下同。

2.2還原糖含量

如表2所示，擠壓膨化全谷物黑米餐粉還原糖含量為5.44mg/gdw，實施例1固態(tài)預(yù)酶解后的全谷物黑米粉還原糖含量為93.30mg/gdw，實施例1預(yù)酶解-擠壓膨化全谷物黑米餐粉還原糖含量為241.66mg/gdw。擠壓膨化全谷物玉米粉還原糖含量為83.19mg/gdw，實施例2固態(tài)預(yù)酶解后的全谷物玉米粉還原糖含量為140.25mg/gdw，實施例2預(yù)酶解-擠壓膨化全谷物玉米餐粉還原糖含量為203.19mg/gdw。

結(jié)果表明，固態(tài)預(yù)酶解過程和酶解輔助擠壓膨化過程均顯著提高了全谷物餐粉的還原糖含量。

表2預(yù)酶解-擠壓膨化對全谷物餐粉還原糖含量的影響

a表示同一組內(nèi)字母不同則存在顯著性差異，差異顯著水平為p<0.05，下同。

2.3可溶性蛋白含量

如表3所示，擠壓膨化全谷物黑米粉可溶性蛋白含量為2.14mg/gdw，實施例1預(yù)酶解-擠壓膨化全谷物黑米餐粉可溶性蛋白含量為8.59mg/gdw。擠壓膨化全谷物玉米粉可溶性蛋白含量為1.22mg/gdw，實施例2預(yù)酶解-擠壓膨化全谷物玉米餐粉可溶性蛋白含量為3.71mg/gdw。

結(jié)果表明，預(yù)酶解-擠壓膨化顯著提高了全谷物餐粉可溶性蛋白的含量。

表3預(yù)酶解-擠壓膨化對全谷物餐粉可溶性蛋白含量的影響

2.4游離酚含量

如表4所示，擠壓膨化全谷物黑米餐粉游離態(tài)多酚、結(jié)合態(tài)多酚和總酚含量分別為194.84、177.09和371.94mggae/100gdw，預(yù)酶解-擠壓膨化全谷物黑米餐粉游離態(tài)多酚、結(jié)合態(tài)多酚和總酚含量分別為222.08、163.78和385.85mggae/100gdw，游離態(tài)多酚含量顯著升高，結(jié)合態(tài)多酚含量略有下降，總酚含量略有升高。

擠壓膨化全谷物玉米餐粉游離態(tài)多酚、結(jié)合態(tài)多酚和總酚含量分別為49.42、188.36和237.78mggae/100gdw，預(yù)酶解-擠壓膨化全谷物玉米餐粉游離態(tài)多酚、結(jié)合態(tài)多酚和總酚含量分別為58.23、178.25和236.48，游離態(tài)多酚含量顯著升高，結(jié)合態(tài)多酚含量略有下降，總酚含量變化不顯著。

結(jié)果表明，預(yù)酶解-擠壓膨化使一部分結(jié)合態(tài)多酚轉(zhuǎn)化為游離態(tài)多酚，從而增加了游離酚的含量。

表4預(yù)酶解擠壓膨化對全谷物餐粉總酚含量的影響

a表示同一組內(nèi)字母相同則不存在顯著性差異，字母不同則存在顯著性差異，差異顯著水平為p<0.05，下同。

2.5游離黃酮含量

如表5所示，擠壓膨化全谷物黑米餐粉游離態(tài)黃酮、結(jié)合態(tài)黃酮和總黃酮含量分別為160.03、175.96和335.99mgce/100gdw，實施例1預(yù)酶解-擠壓膨化全谷物黑米餐粉游離態(tài)黃酮、結(jié)合態(tài)黃酮和總黃酮含量分別為217.66、120.43和338.09mgce/100gdw，游離態(tài)黃酮含量顯著升高，結(jié)合態(tài)黃酮含量略有下降，總黃酮含量變化不顯著。

擠壓膨化全谷物玉米餐粉游離態(tài)黃酮、結(jié)合態(tài)黃酮和總和分別為34.36、169.32和203.68mgce/100gdw，實施例2預(yù)酶解-擠壓膨化全谷物玉米餐粉游離態(tài)黃酮、結(jié)合態(tài)黃酮和總和分別為39.21、166.13和202.34mgce/100gdw，游離態(tài)黃酮含量顯著升高，結(jié)合態(tài)黃酮含量略有下降，總黃酮含量變化不顯著。

結(jié)果表明，與多酚含量變化規(guī)律類似，預(yù)酶解-擠壓膨化使一部分結(jié)合態(tài)黃酮轉(zhuǎn)化為游離態(tài)黃酮，從而增加了游離黃銅的含量。

表5預(yù)酶解擠壓膨化對全谷物餐粉總黃酮含量的影響

綜上所述，預(yù)酶解-擠壓膨化可以改善全谷物黑米餐粉和玉米餐粉的水溶性指數(shù)，這與其增加還原糖、可溶性蛋白、游離態(tài)多酚和游離態(tài)黃酮的含量密切相關(guān)。

對比例1

本對比例與實施例1類似，區(qū)別在于，步驟s1中，黑米、高溫α-淀粉酶與水混合均勻后，4℃靜置12h，后進入步驟s2。

經(jīng)測試，擠壓膨化后的黑米粉的水溶性指數(shù)為18.20％，而實施例1中擠壓膨化后的黑米餐粉的水溶性指數(shù)為69.60％。由此可見，實施例1中擠壓膨化后的黑米餐粉的水溶性指數(shù)顯著優(yōu)于對比例1方法制備的黑米粉。

對比例2

本對比例與實施例1類似，區(qū)別在于，步驟s1中，水分含量為黑米干重的120％，加熱至90℃進行水分濃縮，使得水分含量降至20％，后進入步驟s2。

經(jīng)測試，本對比例擠壓膨化后的黑米粉的水溶性指數(shù)為8.20％。游離酚含量為8.1mggae/100gdw；實施例1中擠壓膨化后的黑米餐粉水溶性指數(shù)為69.60％，游離酚含量為22.1mggae/100gdw。由此可見，實施例1中擠壓膨化后的黑米餐粉的水溶性指數(shù)和游離酚含量顯著高于對比例2方法制備的黑米粉，并且，對比例2由于黑米中加水量過高，需要進行濃縮，導(dǎo)致能耗極高，不具備工業(yè)應(yīng)用價值。

對比例3

本對比例與實施例1類似，區(qū)別在于，步驟s1中，黑米、高溫α-淀粉酶與水混合均勻后直接進入步驟s2。

經(jīng)測試，本對比例擠壓膨化后的黑米粉的水溶性指數(shù)為23.2％；實施例1中擠壓膨化后的黑米餐粉的水溶性指數(shù)為69.60％。由此可見，實施例1中擠壓膨化后的黑米餐粉的水溶性指數(shù)顯著優(yōu)于對比例3方法制備的黑米粉。

上述實施例僅為本發(fā)明的其中具體實現(xiàn)方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些顯而易見的替換形式均屬于本發(fā)明的保護范圍。