CN101005770B - 用于超细度研磨燕麦糠的方法和包括从通过所述方法得到的超细燕麦糠粉末提取的提取物的饮料组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超细度地研磨燕麦糠的方法，和含有用所述方法制备的有效燕麦糠成分的饮料组合物。所述方法包括初步研磨燕麦糠，并且以高速喷射初步研磨的燕麦糠粉末碰撞冷冻的壁。饮料组合物中有效燕麦糠成分通过向用所述方法获得的超细度研磨的燕麦糠粉末中加入温水并且搅拌混合物而提取。
Description
技术领域
本发明涉及超细度地研磨燕麦糠的方法，和包含从使用所述方法得到的燕麦糠粉末提取的燕麦成分的饮料组合物。
背景技术
β-葡聚糖((1-3)，(1-4)-β-D-葡聚糖)是一种在人体中不被消化的可食纤维。β-葡聚糖是一种有效的生物活性物质，其降低血液胆固醇水平和LDL-胆固醇水平，提高HDL-胆固醇水平，并且阻滞胆固醇在肝脏中累积和胆固醇吸收。
从谷物中分离β-葡聚糖的常规方法包括将谷物研磨成粉末，加入温水，以在水中分离β-葡聚糖，并且使谷物中的β-葡聚糖酶(β-glocanase)失活。例如，韩国专利公开(laid-open)公布号1999-65617公开了从谷物中分离固体β-葡聚糖的方法，其通过下列步骤进行：将含有β-葡聚糖的谷物研磨成为直径为0.5mm或更小的粉末，向所述粉末中加水，以提取溶液中的β-葡聚糖，将含有提取的β-葡聚糖的溶液加热以灭活β-葡聚糖酶并且凝结蛋白，向溶液中加入淀粉酶并且允许在其中反应，通过过滤将溶液和固体块分离，向过滤的溶液中加入乙醇以分离固体形式的β-葡聚糖。
然而，所有这样的常规方法是用于分离纯的β-葡聚糖，没有与谷物中其它有效成分一起分离。另外，大多数常规方法使用研磨方法，其中通过两个金属盘之间的摩擦将谷物研磨成粉末。在这种研磨方法中，应该增加摩擦过程的次数以获得更小的粉末。然而，在这些重复的摩擦过程中，可以产生高温热量，例如，高达约190℃。摩擦过程重复越多，谷物暴露于高温热量的持续时间就越长，并且谷物中其它有效成分分解的可能性就越大。另外，增加了成本。因此，对于应用常规方法可以获得的粉末的大小存在限制。另外，制备含有高浓度β-葡聚糖的饮料组合物的常规方法包括，从谷物提取纯的β-葡聚糖，浓缩β-葡聚糖提取物，然后加入浓缩的β-葡聚糖提取物。换句话说，含有高浓度β-葡聚糖的饮料组合物不能用常规方法直接从谷物获得。应用常规方法，不能将谷物中除β-葡聚糖之外的其它有效成分同时分离出来。
然而，作为研究从燕麦糠同时分离高浓度β-葡聚糖和其它有效成分的方法的结果，本发明的发明人发现β-葡聚糖和其它有效成分可以用低温研磨方法同时提取，并且完成了本发明。
发明详述
技术问题
本发明提供超细度地研磨燕麦糠的方法。
本发明提供一种饮料组合物，其含有从用所述方法得到的燕麦糠粉末提取的有效燕麦成分。
技术方案
按照本发明的一方面，提供了超细度地研磨燕麦糠的方法，所述方法包括初步地研磨燕麦糠，将研磨的燕麦糠粉末高速喷射以碰撞冷冻的壁，从而获得超细的燕麦糠粉末。
用于本发明的燕麦糠是指作为从燕麦分离燕麦胚芽的结果而获得的残留产物。一般地，燕麦糠含有大量的β-葡聚糖，例如，多达约8％，以及avenanthramide和维生素E，它们具有消炎和抗动脉粥样硬化作用。用于本发明的燕麦糠可以含有6-8％或更多的β-葡聚糖，但是并不局限于这些。然而，这些有效成分对热不稳定，并且因此，必须抑制热量的产生以防止这些成分的分解。
按照本发明，初步研磨的燕麦糠还通过被喷射碰撞冷冻的壁而进一步被研磨成为超细的粉末。所述初步研磨过程是在将燕麦糠碰撞冷冻的壁之前进行的预备过程。所述初步研磨的燕麦糠粉末可以具有20目或更小的颗粒大小。初步研磨过程可以使用任何常规方法，例如，其中产生更少的热量的方法进行。在按照本发明的一个实施方案中，通过吹入热空气，将具有20目或更小的大小的初步研磨的燕麦糠粉末干燥，直到水分含量达到5％或更低，并且倒入具有喷嘴的研磨机中。将干燥的燕麦糠粉末以95-100m/sec的速率和在室温下进行喷射，以碰撞冷冻的壁，由此被进一步研磨。冷冻壁的温度可以在-15到-20℃范围内。另外，由于在碰撞过程中没有热量产生，所以，最终超细地研磨的燕麦糠粉末的温度为40℃或更低。
按照本发明通过冷冻喷射超细度地研磨的终燕麦糠粉末的大小可以小于500目，例如，小于2,500目。在本发明中，低温喷射可以通过在例如-20℃的温度并且以100m/sec的速率喷射初步研磨的燕麦糠而进行，从而获得2,500目或更小的燕麦糠粉末。在这种条件下，热量产生得到抑制，以致燕麦糠粉末的温度不会超过40℃。
从所述超细度地研磨的燕麦糠粉末提取有效的燕麦糠成分的方法可以是任何常规方法。例如，有效的燕麦糠成分，诸如β-葡聚糖，可以通过向超细度地研磨的燕麦糠粉末中加入预先确定温度的温水，并且搅拌混合物而进行分离。具体而言，提取有效的燕麦糠成分的方法可以包括向所述超细度地研磨的燕麦糠粉末中以5-10∶1体积比加入50-80℃的水，并且搅拌混合物。搅拌可以以100-400rpm进行1-2小时。
按照本发明提取有效的燕麦糠成分的方法可以在将所述有效成分通过温水提取从超细度研磨的燕麦糠粉末中提取出来后，任选地包括花费大的分离过程。在有效成分通过温水提取被提取出来后，常规提取方法需要花费大的分离过程。然而，由于使用超细度研磨的燕麦糠粉末，所以按照本发明提取有效的燕麦糠成分的方法提供了高产量。因此，按照本发明，所述花费大的分离过程是任选的，并且通过温水提取获得的提取物可以直接用作饮料组合物。
含有β-葡聚糖的有效燕麦糠成分提取物溶液可以包含活性β-葡聚糖酶，其源于燕麦糠，并且可以通过加热，例如，在70-100℃加热而失活。另外，当提取物溶液的粘度较高时，粘度可以通过水解提取物溶液中的淀粉而被降低。特别地，提取物溶液的粘度可以通过使用淀粉分解酶，例如，α-淀粉酶，将淀粉水解而被降低。
本发明还提供含有有效的燕麦糠成分的饮料组合物，所述有效的燕麦糠成分通过向用上述超细度研磨方法获得的超细的燕麦糠粉末中加入温水并且搅拌混合物而提取。
按照本发明的一个实施方案的饮料组合物，可以用这样的方法制备，所述方法包括，向只含有有效燕麦糠成分的饮料组合物中加入3-8重量％的燕麦胚芽粉末，加热混合物以使β-葡聚糖酶失活，并且向所述混合物中添加淀粉分解酶，以使得所述混合物液化。
在按照本发明的一个实施方案中，有效的燕麦糠成分可以是选自由β-葡聚糖、avenanthramide和维生素E组成的组的至少一种。
在按照本发明的一个实施方案中，所述饮料组合物可以含有0.5％或更多的β-葡聚糖。备选地，除了β-葡聚糖之外，按照本发明的饮料组合物还可以包括添加剂诸如果汁、增甜剂、维生素、矿物质等。
有利效果
在按照本发明的超细度研磨燕麦糠的方法中，燕麦糠可以被超细度地研磨成2,500目或更小的大小，同时产生更少的热量。
使用按照本发明的燕麦糠提取物的饮料组合物，除了β-葡聚糖之外，还含有其它有效成分，并且因此在营养和药用上是有效的。
最佳方式
本发明将参考下述实施例进行更加详细地描述。下述实施例是用于举例说明的目的，并不是意欲限制本发明的范围。
实施例
实施例1：确定用于β-葡聚糖提取的最佳条件
使用含有约8-10重量％β-葡聚糖的燕麦糠。
1.燕麦糠的超细度研磨
使用滚柱将燕麦糠初步研磨成20目或更小的大小，并且使用热空气干燥，直到水分含量达到5％或更少。在室温下，将初步研磨的燕麦糠粉末倒入超细度研磨机(从Korea Energy Technology获得)中，并且以95-100m/sec的速率喷射碰撞-15到-20℃的冷冻壁，以获得约2,500目的超细的燕麦糠粉末。终产物的温度保持在40℃，不像在常规方法中那样升高到190℃或更高，并且因此在物理特性上没有改变。
2.水温对β-葡聚糖提取的影响
将每种在纯化的水中含有10％燕麦糠(8重量％的β-葡聚糖，50目)的样品以300rpm搅拌2小时以提取β-葡聚糖。用于每种样品的提取温度在35-95℃范围内变化。将每种样品用200-目的筛过滤10分钟，以分离含有β-葡聚糖的溶液和固体。β-葡聚糖的提取比率在55-95℃的提取温度是充分的，并且在75℃最高。
3.提取时间对β-葡聚糖提取的影响
将每种在纯化的水中含有10％燕麦糠(8重量％的β-葡聚糖，50目)的样品在75℃以300rpm搅拌20-100分钟，以提取β-葡聚糖。用于每种样品的提取时间在20-100分钟范围内变化。将每种样品用200-目的筛过滤10分钟，以分离含有β-葡聚糖的溶液和固体。β-葡聚糖的提取比率在40分钟或更长的提取时间是充分的，并且在提取60分钟后不再变化。
4.pH对β-葡聚糖提取的影响
将每种在纯化的水中含有10％燕麦糠(8重量％的β-葡聚糖，50目)的样品在75℃以300rpm搅拌1小时，以提取β-葡聚糖。使用用作食品添加剂的磷酸和氢氧化钠，使每种样品的pH在pH 3-8范围内变化。将每种样品用200-目的筛过滤10分钟，以分离含有β-葡聚糖的溶液和固体。β-葡聚糖的提取比率在pH 5和pH 8最高。
5.燕麦糠粉末大小对β-葡聚糖提取的影响
将每种在纯化的水中含有10％燕麦糠(8重量％的β-葡聚糖，50目)的样品在75℃和pH 8以300rpm搅拌1小时，以提取β-葡聚糖。样品中燕麦糠的大小不同。将每种样品用200-目的筛过滤10分钟，以分离含有β-葡聚糖的溶液和固体。结果在表1中显示。参考表1，当燕麦糠粉末的大小为500目或更小时，提取的β-葡聚糖的量是令人满意的。另外，应用具有2,500目大小的燕麦糠可以提取在燕麦糠中存在的95％或更多的β-葡聚糖。
表1.颗粒大小对β-葡聚糖提取的影响
| 燕麦糠 | 50目 | 100目 | 500目 | 2,500目 |
| 0.32 | 1.90 | 5.61 | 7.52 |
基于上述结果，将含有8重量％β-葡聚糖的燕麦糠研磨成2,500目或更小的大小，以1∶9的体积比加入纯化的水，在75℃和pH 8以300rpm搅拌1小时，并且用200-目的筛过滤10分钟，以分离含有β-葡聚糖的溶液和固体。溶液中β-葡聚糖的量为0.7％或更多。
在按照本发明在实施例1中建立的方法中，由于燕麦糠在冷冻条件下被研磨成2,500目或更小的大小，所以，β-葡聚糖提取效率高，并且产生更少的热量。因此，可以提取β-葡聚糖，而没有损失燕麦糠中的有效成分，诸如维生素E和avenanthramide。
实施例2：确定制备含有β-葡聚糖的燕麦饮料的条件
在本实施例中，确定使用在实施例1中提取的含有β-葡聚糖的溶液制备含有β-葡聚糖的饮料的条件。将燕麦胚芽添加到实施例1提取的含有β-葡聚糖的溶液中，并且适当地调节粘度。将除了β-葡聚糖外还含有62％淀粉和17％蛋白的燕麦胚芽添加到饮料中以补充营养。
特别地，将5％的燕麦胚芽加入到在实施例1中获得的含有β-葡聚糖的溶液中。由于燕麦胚芽中有大量的淀粉，5％燕麦胚芽和含有β-葡聚糖的溶液的混合物的粘度为98cp或更大，所述混合物的粘度太高而不能被用作饮料。
为了调节混合物的粘度以适合用于饮料，将α-淀粉酶，一种淀粉液化酶添加到所述混合物中并且反应。当将在固体基础上的3重量％的α-淀粉酶添加到所述混合物中并且在pH 6.8和300rpm反应1小时时，得到的溶液的粘度是18cp，其在表2中显示。这一粘度适合用于饮料。表3显示按照α-淀粉酶用量的粘度变化。
表2.在用α-淀粉酶处理之前和之后的物理特性变化
| 用α-淀粉酶处理之前 | 用α-淀粉酶处理之后 | |
| 粘度 | 98cp | 18cp |
表3.按照α-淀粉酶用量的物理性质的变化
| 10分钟 | 30分钟 | 40分钟 | 50分钟 | 60分钟 | 80分钟 | |
| 0.05％ | 50 | 41 | 28 | 26 | 25 | 24 |
| 0.1％ | 45 | 31 | 24 | 22 | 21 | 20 |
| 0.2％ | 36 | 27 | 21 | 20 | 19 | 18 |
| 0.30％ | 33 | 27 | 21 | 19 | 18 | 18 |
| 0.40％ | 28 | 24 | 20 | 19 | 16 | 16 |
| 0.50％ | 26 | 20 | 16 | 14 | 14 | 12 |
基于实施例1和2的结果，确定了用于从燕麦糠中提取β-葡聚糖，以及添加燕麦胚芽以制备含有包括β-葡聚糖的有效燕麦糠成分的饮料的最佳条件。
实施例3：制备含有β-葡聚糖的燕麦饮料
基于实施例1和2的结果，通过获得含有从燕麦糠提取的β-葡聚糖的溶液，向所述溶液中添加燕麦胚芽，并且适当地调节溶液的粘度制备了含有包括β-葡聚糖的有效燕麦糠成分的饮料。
具体地，在如同实施例1的条件下，将含有8％β-葡聚糖的10kg燕麦糠超细度地研磨，以获得2,500目大小的燕麦糠粉末。以9∶1体积比向燕麦糠粉末中加入水，并且在300rpm，75℃和pH 8反应1小时。所得到的含有有效燕麦糠成分的溶液包含0.7％的β-葡聚糖。
接着，将5％的燕麦胚芽粉末添加到含有包括β-葡聚糖的有效燕麦糠成分的溶液中，并且在98℃加热20分钟，以使得在燕麦中存在的天然β-葡聚糖酶失活。将在固体基础上的0.3重量％的α-淀粉酶，一种淀粉液化酶添加到所述溶液中，并且在pH 6.8，300rpm，55℃反应1小时，并且还在85℃加热10分钟，以使α-淀粉酶失活。结果，得到了具有18cp粘度的溶液。
另外，将食品添加剂诸如柠檬酸、盐、维生素和调味剂，添加到所述溶液中，并且在140℃灭菌6秒钟，以获得含有β-葡聚糖的饮料。
Claims (4)
1.一种超细度地研磨燕麦糠的方法，所述方法包括：
初步研磨燕麦糠；和
以高速喷射所述初步研磨的燕麦糠粉末以碰撞冷冻的壁从而获得超细度研磨的燕麦糠粉末，其中所述冷冻壁的温度在-15到-20℃范围内，并且所述喷射速度在95-100m/sec范围内。
2.权利要求1的方法，其中所述超细度研磨的燕麦糠粉末的大小小于500目。
3.一种饮料组合物，其含有有效的燕麦糠成分，所述有效的燕麦糠成分通过向用权利要求1或2任一项的方法获得的超细度研磨的燕麦糠粉末中加入温水并且搅拌所述混合物进行提取，其中水的温度是50-80℃，并且搅拌是在100-400rpm的速率下进行。
4.权利要求3的饮料组合物，其中所述有效的燕麦糠成分是选自由β-葡聚糖、avenanthramide和维生素E组成的组的至少一种。
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