CN101077139A - 为食品组合物提供膳食纤维的稳定淀粉 - Google Patents

为食品组合物提供膳食纤维的稳定淀粉 Download PDF

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Abstract

本发明涉及改性淀粉增加在苛刻条件下加工的食品组合物的膳食纤维含量的用途。通过使用某些改性淀粉，可以对食品组合物进行苛刻加工，同时保留大量的膳食纤维。此外，这种改性淀粉提供了对食品组合物的结构或感官特性没有负面影响的膳食纤维，所述负面影响通常与其它膳食纤维源的添加有关。

Description

为食品组合物提供膳食纤维的稳定淀粉
技术领域
[01]本发明涉及改性淀粉在增加食品组合物特别是挤压食品组合物、油炸食品和发酵乳制品(cultured dairy products)中膳食纤维含量的应用。
背景技术
[02]膳食纤维是饮食的一种重要成分，而许多饮食中都缺乏它。至今，这种缺乏的一个原因是许多消耗者认为膳食纤维不可口。令人遗憾地，在苛刻的加工条件下，许多消耗者认为更可口的抗性淀粉(RS)不能保持它们的高膳食纤维含量，导致产品的膳食纤维比理论预期更少。许多食品受到苛刻的加工条件，如包括布丁和酸乳酪在内的高水分食品配料的均化以及在70℃或更高温度下的进一步巴氏杀菌、在121℃温度下的长时间干馏、和/或包括快餐和谷类早餐的低水分食品产品的挤压。因为苛刻加工用于生产大量的普通食品组合物，在这种加工过的食品组合物中，它已经被视为膳食纤维采用和使用的一个主要障碍。
[03]为了保持高的总膳食纤维含量，或者使用纤维的替代来源，或者考虑到这种加工损耗而增加抗性淀粉的量。令人遗憾地，纤维的替代来源通常不具有高纤维抗性淀粉公认的同样的健康益处，或者对最终产品的功能性质具有负面影响或呈现出需要显著改变加工条件。此外，高含量抗性淀粉的使用可能对食品产品的感观特性有害。
[04]令人吃惊地，现已发现通过使用某些改性淀粉，可以使食品组合物经受较苛刻加工条件，同时保持大量的膳食纤维。此外，这些改性淀粉中的一些能够改善食品组合物的感官特性。
发明内容
[05]本发明涉及本领域称为RS4型的改性抗性淀粉在增加加工过的食品组合物的膳食纤维含量中的用途。通过使用某些改性淀粉，可以使用苛刻加工条件加工食品组合物，同时保留大量的来自RS4的膳食纤维。
[06]如此处所用，术语“改性”是指使用本领域已知的方法，所述方法包括选自酸/热和碱/热糊精化的糊精化作用，和使用试剂的化学改性，所述试剂选自氧化丙烯/三氯氧化磷(PO/POCl3)、氧化丙烯/三偏磷酸钠(PO/STMP)、氧化丙烯/三偏磷酸钠/三聚磷酸钠(PO/STMP/STPP)、己二酸乙酸酐(Ad/Ac)、酸转化/氧化丙烯(H+/PO)、氧化丙烯(PO)、乙酸酐(AA)、丁酸酐(BA)、和丙酸酐(PA)、和琥珀酐(SA)。
[07]在此使用的“粒状”意欲指不通过任何化学或物理方法胶凝或分散。粒状淀粉可以使用显微镜通过在偏振光下存在的双折射(马耳他十字形)测定。粒状淀粉在它们的胶凝温度以下，也不会显著地溶于水。
[08]在此使用的非粒状淀粉是指不再是粒状的那些，如经过处理或加工而在其胶凝温度以下易溶于水(CWS)的那些。一些淀粉可以经加工而变得可溶，然后允许其退化以形成颗粒(微晶)，所述颗粒在它们胶凝点以下不再溶于水中，但还是非粒状的。
[09]在此使用的膳食纤维意欲是指可溶和不溶的膳食纤维，并且可通过2001年3月的Association of Analytical Chemists(AOAC)Method(方法)(Determination of Total Dietary Fiber in Selected Foods Containing ResistantMaltodextrin by Enzymatic-Gravimetric Method and Liquid Chromatography：Collaborative Study，D.T.Gordon & K.Okuma，J.AOAC，2002，85，435-444)定量测量。
[10]关于挤压，在此使用的“适度至剧烈的加工条件”是指具有至少130Wh/kg比机械能(SME)和至少160℃产品温度(PT)的那些条件。
[11]在此使用的“苛刻加工条件”意欲是指高温和/或高压和/或高剪切加工，包括但不限于挤压、均化、巴氏杀菌、超高温(UHT)包装、油炸和装罐(干馏)，并且在一个实施方案中是指温度大于100℃和/或压力高于1大气压(101.325kPa)。
具体实施方式
[12]本发明涉及改性淀粉增加已加工的食品组合物的膳食纤维含量的用途。通过使用某些改性淀粉，食品组合物可以利用苛刻加工条件加工，同时保留大量的膳食纤维。此外，这种改性淀粉提供了对食品产品的结构或感官特性没有负面影响的膳食纤维，所述负面影响通常与添加其它膳食纤维源有关。
[13]本发明使用的淀粉意欲包括所有的淀粉、面粉、硬渣和其它得自块茎、谷类、豆类和种子或任何其它天然来源的含淀粉材料，它们中的任何一种均适用于本发明。如本发明所使用的天然淀粉是指发现于自然界中的淀粉。同样合适的淀粉得自通过标准育种技术，包括杂交、易位、倒位、转化或任何其它基因或染色体工程的方法以包括其变异而获得的植物，其一般地称为遗传修饰生物(GMO)。此外，从可通过已知标准诱变育种方法而产生的人工突变和以上遗传组分变异长成的植物得到的淀粉也适于本发明。
[14]淀粉的典型的来源为谷类、块茎、根、豆类和水果。天然的来源可以为谷物(玉米)、豌豆、马铃薯、甘薯、香蕉、大麦、小麦、大米、燕麦、西米、苋属植物、木薯淀粉(木薯)、竹芋粉、美人蕉和高粱及其蜡质或高直链淀粉品种。在此使用的术语“蜡质的”或“低直链淀粉”意欲包括按重量计，包含不超过约10％，特别是不超过约5％，最特别是不超过约2％直链淀粉的淀粉。同样在此使用的术语“高直链淀粉”意欲包括按重量计，包含至少约40％，特别是至少约70％，最特别是至少约80％直链淀粉的淀粉。本发明实施方案涉及所有的淀粉，与直链淀粉的含量无关，并且意欲包括所有淀粉来源，包括天然的、基因改造的或杂交育种获得的那些。在一个实施方案中，淀粉是高直链淀粉。
[15]使用本领域已知方法改性本发明的淀粉，所述方法包括选自酸/热和碱/热糊精化的糊精化作用和/或使用试剂的化学改性，所述试剂选自氧化丙烯/三氯氧化磷(PO/POCl3)、氧化丙烯/三偏磷酸钠(PO/STMP)、氧化丙烯/三偏磷酸钠/三聚磷酸钠(PO/STMP/STPP)、己二酸乙酸酐(Ad/AC)、酸转化/氧化丙烯(H+/PO)、氧化丙烯(PO)、乙酸酐(AA)、丁酸酐(BA)、和丙酸酐(PA)、和琥珀酐(SA)。在一个实施方案中，使用酸/热糊精化和/或使用选自氧化丙烯/三氯氧化磷(PO/POCl3)、己二酸乙酸酐(Ad/Ac)、酸转化/氧化丙烯(H+/PO)、氧化丙烯(PO)、乙酸酐(AA)、丁酸酐(BA)、和丙酸酐(PA)、和琥珀酐(SA)的试剂的化学改性对本发明的淀粉改性。在另一个实施方案中，本发明的淀粉使用氧化丙烯改性。这样的改性是本领域已知的，并描述于例如Modified Starches：Properties and Uses，Ed.Wurzburg，CRC Press，Inc.，Florida(1986)中。在保留大量膳食纤维的同时，可以改变改性的量以得到期望的性能。淀粉可以使用其它试剂改性，以对除TDF提高之外的结构或功能特性产生影响。
[16]本发明的淀粉可以在改性之前或之后使用本领域已知的技术进行胶凝。这些技术包括例如在美国专利号US 4,465,702、US 5,037,929、US 5,131,953和US 5,149,799中公开的那些。还可参见Chapter XXII-“Production and Use ofPregelatinized Starch”，Starch：Chemistry and Technology，volume III-IndustrialAspects，R.L.Whistler和E.F.Paschall，Editors，Academic Press，New York 1967。本领域技术人员理解对于粒状或非粒状(胶凝)状态应当优选进行哪些改性。
[17]淀粉可以用本领域已知的任何方法纯化，以除去淀粉异味、颜色、或淀粉天然存在的或在加工过程中产生的其它不需要成分，或者消除微生物污染，以确保食品安全。用于处理淀粉的合适纯化方法公开于以欧洲专利EP 554 818(Kasica等)代表的同族专利中。碱洗技术也是有用的且描述于以美国专利US4,477,480(Seidel)和US5,187,272(Bertalan等)为代表的同族专利中。淀粉可以通过酶去除蛋白的方式进行纯化。反应杂质和副产品可以通过透析、过滤、离心或本领域已知的用于分离和浓缩淀粉的任何其它方法除去。
[18]得到的淀粉通常根据其预定的最终用途被调节到所需pH值。一般而言，pH调节到3.0至约6.0。在一个实施方案中，使用本领域已知的技术将pH调节为3.5至约4.5。
[19]淀粉可以使用本领域已知的方法回收，特别是通过过滤或通过干燥，包括喷雾干燥、冷冻干燥、急骤干燥或风干。在可替代的实施方案中，可以使用液态(含水)形式的淀粉。
[20]在加工之前，得到的淀粉可以以任何期望或有效的量添加到任何食品配料中，以提供期望的膳食纤维含量。添加和用于任何特定食品配料中的膳食纤维的量在相当大程度上决定于从功能考虑可以容许的量。换句话说，通常使用的淀粉量可达到对食品组合物感官评价可接受的或消费者生理可以容许的量。在一个实施方案中，按食品配料重量计，本发明淀粉的使用量为约1％至50％，而在另一个实施方案中为约15％至25％。
[21]在一个实施方案中，得到的淀粉代替了至少一部分传统配料的纤维。在另一个实施方案中，得到的淀粉代替了至少一部分传统配料的淀粉。该淀粉可以与任何其它淀粉相同的方式添加到配料中，并且在一个实施方案中该淀粉通过直接混合添加到配料中，而在另一个实施方案中通过以溶液或分散体的形式添加。
[22]然后使该配料经受本领域已知的苛刻加工以生产食品产品。这种加工包括但不限于挤压、均化、巴氏杀菌、超高温(UHT)包装、油炸和装罐。可以使用本领域已知的任何合适的设备进行这些加工。在一个实施方案中，食品配料暴露于高于100℃的温度和/或大于1大气压(101.325kPa)的压力。
[23]食品配料的挤压可以使用本领域已知的任何适合的设备和中等至苛刻的工艺参数进行。因为存在工艺参数例如产品湿度、螺杆设计和速度、进料速度、滚筒温度、模头设计、配方和长/径(L/d)比的许多组合，在本领域中使用比机械能(SME)和产品温度(PT)描述挤压的工艺参数窗(window)。在一个实施方案中，食品配料暴露于至少130Wh/kg的SME和至少160℃的PT，和在另一个实施方案中暴露于至少大约160Wh/kg的SME和至少190℃的PT。在另一个实施方案中，食品配料暴露于不大于500的SME和不大于220℃的PT。
[24]在暴露于苛刻加工条件时，得到的食品组合物保留了预加工干混配料的至少70％(w/w)总膳食纤维含量，在一个实施方案中为至少80％，在另一个实施方案中为至少85％，以及在又一个实施方案中为预加工干混配料的至少95％(w/w)。得到的已加工食品组合物包括多种食品产品，包括但不限于小甜饼、饼干、谷类、快餐、干面食、乳制品例如布丁、酸乳酪(发酵的和巴氏杀菌的)、冰淇淋和酸奶油、干馏产品例如肉汁、酱汁和调味品、冷冻和冷藏食品、汤和汤粉、加工过的乳化肉例如火鸡卷、以及动物食品产品和任何其它挤压或苛刻加工的期望较高纤维含量的产品。
[25]此外，包含改性淀粉的挤压组合物可具有改善的感官特性，因为与同样方式制备的不含改性淀粉的相同组合物相比，其具有相同或可能降低的堆密度。因而，与富含其它类型纤维的食品组合物相比，该食品组合物可具有更轻的、更通风的结构。换句话说，淀粉可对所产生的食品制品提供较高的TDF值和功能益处。在一个实施方案中，包含改性淀粉的组合物的堆密度不大于没有改性淀粉的组合物，和在另一个实施方案中，包含改性淀粉的组合物的堆密度比没有改性淀粉的组合物至少小5％。
[26]在一个借助氧化丙烯稳定淀粉的实施方案中，得到的淀粉可在明显低于100℃的温度下容易地煮熟，在另一个实施方案中低于80℃，和在又一个实施方案中低于65℃。
[27]在一些实施方案中，淀粉在烹调后可显示出稀至中等稠的粘度，并且具有提高的冻融稳定性和/或用作油脂模拟物以利用任何润滑特性，提供独特的口感。
[28]可以配制得到的食品组合物以实现期望的总膳食纤维含量。在一个实施方案中，与在相同条件下加工的没有改性淀粉的相同组合物相比，配制组合物以使总膳食纤维含量按重量计增加2％至50％，在另一个实施方案中为2％至35％，仍在另一个实施方案中为3-15％，和在又一个实施方案中为3％至10％。在又一个实施方案中，配制组合物，以使组合物的总膳食纤维含量比在相同条件下加工的没有改性淀粉的相同组合物大至少2％(w/w)，在另一个实施方案中大至少10％(w/w)，在另外的实施方案中大至少15％(w/w)，仍在另一个实施方案中大至少35％(w/w)，和在又一个实施方案中大至少50％(w/w)。
[29]所述食品组合物将另外含有至少一种其它可摄取的成分。这些成分包括通常用于食品、饮料和药物的那些以及包括水。
[30]使用本发明改性淀粉制造的组合物可以供给(被摄取)任何动物，在一个实施方案中供给哺乳动物和在另一个实施方案中供给人类。此类组合物能以与其它包含膳食纤维和/或抗性淀粉的食品组合物相同或类似的方式有助于动物健康，包括但不限于减弱血糖和胰岛素血反应、减少血浆甘油三酯和胆固醇、增加短链脂肪酸、作为益生元以增加益生菌如乳酸杆菌和双歧杆菌的增殖和/或活性、增加饱腹感和增加微量营养素如钙的吸收。
另外的实施方案：
[31]提出以下的实施方案，用于进一步说明和解释本发明，并且在任何方面都不应当将其看作是对本发明的限制。
1、一种保持高总膳食纤维含量的方法，其包括：
在苛刻条件下加工包含改性淀粉的食品配料，所述改性淀粉选自酸/热和/或碱/热糊精化，和/或使用试剂的化学改性，所述试剂选自氧化丙烯/三氯氧化磷(PO/POCl3)、氧化丙烯/三偏磷酸钠(PO/STMP)、氧化丙烯/三偏磷酸钠/三聚磷酸钠(PO/STMP/STPP)、己二酸乙酸酐(Ad/Ac)、酸转化的/氧化丙烯(H+/PO)、氧化丙烯(PO)、乙酸酐(AA)、丁酸酐(BA)、和丙酸酐(PA)、琥珀酐(SA)及其混合物，
产生加工过的食品组合物。
2、实施方案1的方法，其中该加工是在中等至苛刻条件下的挤压。
3、实施方案1或2的方法，其中通过酸/热糊精化和/或使用试剂的化学改性来改性淀粉，所述试剂选自氧化丙烯/三氯氧化磷(PO/POCl3)、己二酸乙酸酐(Ad/Ac)、酸转化/氧化丙烯(H+/PO)、氧化丙烯(PO)、乙酸酐(AA)、丁酸酐(BA)、和丙酸酐(PA)、和琥珀酐(SA)。
4、实施方案3的方法，其中使用氧化丙烯改性淀粉。
5、实施方案3的方法，其中通过酸/热糊精化改性淀粉。
6、实施方案1的方法，其中在温度高于约100℃和/或压力大于约1大气压(101.325kPa)的条件下对食品配料进行加工。
7、实施方案6的方法，其中通过选自均化、巴氏杀菌、超高温(UHT)包装和干馏的方法加工食品配料。
8、实施方案2的方法，其中在至少130Wh/kg的SME和至少160℃的PT下挤压食品配料。
9、实施方案8的方法，其中在至少160Wh/kg的SME和至少190℃的PT下挤压食品配料。
10、实施方案1或2的方法，其中所加工的食品组合物保留预-加工食品配料的至少70％(w/w)。
11、实施方案10的方法，其中所加工的食品组合物保留预-加工食品配料的至少85％(w/w)。
12、实施方案11的方法，其中所加工的食品组合物保留预-加工食品配料的至少95％(w/w)。
13、实施方案2的方法，其中所挤压的食品组合物的堆密度不大于不含改性淀粉的挤压食品组合物。
14、实施方案13的方法，其中所挤压的食品组合物的堆积密度比不含改性淀粉的挤压食品组合物小至少5％。
15、实施方案1或2的方法，其中所加工的食品组合物的总膳食纤维含量比不含改性淀粉的加工食品组合物大2％至50％(w/w)。
16、实施方案15的方法，其中所加工的食品组合物的总膳食纤维含量比不含改性淀粉的加工食品组合物大2％至35％(w/w)。
17、实施方案16的方法，其中所加工的食品组合物的总膳食纤维含量比没有改性淀粉的加工食品组合物大3％至15％(w/w)。
18、实施方案16的方法，其中所加工的食品组合物的总膳食纤维含量比没有改性淀粉的加工食品组合物大3％至10％(w/w)。
实施例
[32]提出以下的实施例，用于进一步说明和解释本发明，并且在任何方面都不应当将其看作是对本发明的限制。所有所使用的百分数基于重量/重量。
[33]在全部实施例中使用以下测试方法。
[34]膳食纤维-通过Association of Analytical Chemists(AOAC)Method2001.03(″Determination of Total Dietary Fiber in Selected Foods ContainingResistant Maltodextrin by Enzymatic-Gravimetric Method and LiquidChromatography：Coilaborative Study″，D.T.Gordon & K.Okuma，J.AOAC，卷85，页435-444(2002))，定量测量膳善食纤维。
[35]在整个实施例中使用以下产品(表1)
  样品号   基本淀粉                            改性的实例
            化学品1         化学品2   物理
  类型   水平(％)   类型   水平(％)
  1   蜡质玉米   Na   na   na   na   na
  2   蜡质玉米   氧化丙烯   71)   POCl3   0.0132)   na
  3   蜡质玉米   氧化丙烯   71)   POCl3   0.0132)   转鼓式干燥
  4   木薯淀粉   Na   na   na   na   na
  5   木薯淀粉   H2SO4   32)   氧化丙烯   5.61)   na
  6   木薯淀粉   H2SO4   32)   氧化丙烯   5.61)   分散&喷雾干燥
  7   木薯淀粉   黄糊精   ～95％溶解度   na   na   na
  8   木薯淀粉   溶液稳定糊精   ～90％溶解度   na   na   na
  9   臼齿玉米   Na   na   na   na   na
  10   臼齿玉米   STMP/STPP   0.393)   na   na   na
  11   Hyllon VII   Na   na   na   na   na
  12   Hyllon VII   STMP/STPP   0.353)   na   na   na
  13   Hyllon VII   氧化丙烯   101)   na   na   na
  14   Hyllon VII   乙酰   7.251)   na   na   na
  15   蜡质玉米   氧化丙烯   61)   H3PO4   12)   结合喷射蒸煮&喷雾干燥
  16   蜡质玉米   H2SO4   22)   na   na   结合喷射蒸煮&喷雾干燥
  17   蜡质玉米   氧化丙烯   5.61)   H2SO4   22)   结合喷射蒸煮&喷雾干燥
1)粘合PO或乙酰
2)处理水平
3)粘合P
在整个实施例中使用以下干燥方法
[36]喷雾干燥——在具有两个流体喷头的Niro喷雾干燥器上进行喷雾干燥。以水中20-30％(w/w)固体，将淀粉浆化，并以3000-35000psi的进料速度将其直接引入喷头中。在该喷头中，使浆料与120-180psi下的蒸汽接触。控制浆料固体、泵送速率、喷头长度、蒸汽压力和喷头中的背压，以实现期望的淀粉胶凝程度。
[37]转鼓式干燥—以35-40％固体，将淀粉浆化并在旋转辊之间进料。辊子以6--10rpm旋转并被110-160psig的蒸汽加热到110-140℃。通过叶片将蒸煮的淀粉片从转鼓上除去、研磨并筛选以形成最终的淀粉粉末。
[38]按照美国专利US5,131,953的描述进行结合喷射蒸煮和喷雾干燥。该工艺在20-30％固体和低蒸汽压力下进行。使淀粉浆经历80-90℃蒸煮温度。蒸煮室的蒸汽压力和喷雾干燥器的管线压力为100psi。
实施例1-化学改性淀粉的制备
[39]a)氧化丙烯(PO)改性——将4g固体氢氧化钠在23℃溶解到750g自来水中并混合直到完全溶解为止。然后向水中添加50g硫酸钠并混合直到溶解为止。然后向搅拌的水混合物中迅速添加淀粉并混合直到均匀为止。将各种水平的氧化丙烯添加到淀粉浆中并混合1至2分钟。然后将浆料转移到2L塑料瓶中并密封。然后将瓶及其内含物放置在设定到40℃的预热的混合器中，并搅拌18小时。在反应完成后，使用稀硫酸调节浆料pH至3，然后使其混合30分钟。然后使用稀释氢氧化钠溶液将pH调节至5.5和6.0之间。通过过滤回收淀粉并用水(3×250ml)洗涤淀粉饼，铺在工作台顶部并使其风干。
[40]b)氧化丙烯/三氯氧化磷(PO/POCl3)改性——将淀粉添加到25％硫酸钠溶液中以获得40％(w/w)的浆料。将浆料温度增加到40℃，pH调节到11-11.5，并添加化学改性试剂，通常是8-15％氧化丙烯。使反应进行18小时。随后，使浆料冷却到室温并添加合适量的交联试剂，通常是0.0001-0.1％的三氯氧化磷。在室温下进行反应30分钟，然后用适合的酸将pH调节到中性。将淀粉过滤、洗涤并通过风干回收。
[41]c)乙酸酐(AA)改性——在2L塑料烧杯中放入共计500克淀粉，然后在750ml自来水中进行浆化。该烧杯安装有架设式搅拌器和pH值监控器，其能够自动添加3％氢氧化钠溶液以保持在预设点。pH控制器设定在8.0和调节浆料的pH至约7.8。在滴液漏斗中装入15克乙酸酐，设定其在约1小时内全部加入，同时在充分搅拌下保持pH在8.0。添加酸酐完成之后，使反应在该pH下继续反应另外5分钟。然后通过Whatman#1纸过滤浆料，并用3×500ml的自来水洗涤。使得到的饼风干至小于15％水分，并回收以提供淀粉醋酸酯。
[42]d)黄糊精的制备(样品7)——在油夹套的、带型搅切器(传统的糊精化器)中装入100份木薯淀粉，所述木薯淀粉具有4％至6％的含湿量和40％固体浆料中pH为4.5。将1N盐酸溶液喷淋雾化到搅拌的淀粉床上，直到在40％固体浆料中获得3.2的pH为止。加热油套以在2至4小时内获得185℃的淀粉床温度。使最大淀粉温度保持恒定另外6小时以生产黄糊精。
[43]e)溶液稳定糊精的制备(样品8)——在流化床反应器中装入100份木薯淀粉，所述木薯淀粉具有7.4％的含湿量和在20％固体下pH为4.5。使用基本无水空气流化淀粉。然后通过将无水氯化氢气体添加到流化气流中使流化淀粉酸化，直到淀粉在20％固体下具有的pH为3.9为止。为了引发糊精化过程，加热流化空气和反应器的外部蒸汽夹套，以在三小时内获得185℃的最大淀粉温度。淀粉的含湿量在两小时内从7.4％下降到0.0％。一旦淀粉达到约185℃的最高温度，时间等于0，保持上述加工条件另外6小时。一旦达到6小时的时间，通过降低进气温度和向外夹套添加水冷却流化淀粉床，以使淀粉达到室温。
实施例2-用三偏磷酸钠(STMP)和三聚磷酸钠(STPP)交联的淀粉的制备
[44]称取3,000ml自来水放入反应容器中。在搅拌下添加100g Na2SO4，并搅拌直至溶解。在充分搅拌下，添加2,000g玉米淀粉，然后向浆料中逐滴加入达到40ml碱度所需要的3％NaOH(44.00ml碱度需要667g NaOH)。搅拌浆料1小时，然后记录pH(pH11.68)。将温度调节至42℃。添加160g 99/1的STMP/STP掺合物并使其反应4小时。记录最终的pH和温度(pH11.02和42℃)。使用3∶1的HCl将pH调节至5.5(使用164.99g HCl调节pH至5.47)。将得到的淀粉饼过滤，并使用3,000ml自来水洗涤两次。将该饼粉碎并风干。
实施例3-典型挤压食品组合物的制备
[45]评估在膨化零食中的淀粉，以检验它们在代表着伴随有苛刻加热和剪切组件的工艺的食品用途中的TDF保留。选择类似于玉米卷(corn curls)的膨化产品作为苛刻挤压典型系统，因为在膨化块(puff)的加工过程中，其温度和比机械能(SME)比较高。
[46]配料由灭菌的玉米粉和水组成。实验样品用于替换20％(w/w)的灭菌玉米粉并与由100％灭菌玉米粉制备的对照进行比较。干燥配料的进料速度为100kg/hr，挤压机轴转速为400rpm，挤压机的水流量为5.5-6.0kg/hr。挤压机中的总湿度为15.5-16％。
[47]在Wenger Manufacturing，Inc.，model No.61001000的螺条混合机中将干燥材料混合10分钟，将其送入进料斗，并在没有预处理的情况下挤压。进料速度为100kg/hr。对于所使用3筒的挤压机设计，将筒温度分布设定为50℃、80℃和92℃，并保持在4度的变化范围内。根据下面提出的公式计算SME，以将其作为输入该过程的机械剪切指标：
转距实际/转距最大×螺杆速度实际/螺杆速度最大×引擎功率常数/物料通过速率
[48]SME的范围为130-140Wh/kg，所测量的产品温度为160-170℃。将膨胀样品从挤压机送到干燥机中。设定干燥机第一区温度为130℃，以及第二和第三区为30℃。在干燥机中的总停留时间大约为8分钟。在干燥机的出口，将产品收集到衬里盒中并包装，以将空气水分的吸收降至最低。
[49]使用AOAC 2001.03的方法测定干燥掺合物和最终产品的TDF。根据以下公式计算TDF保留：
TDF保留(％)＝(TDF挤压物×100)/TDF干燥掺合物
[50]实施例4-食品组合物(挤压物)的总膳食纤维保留(表2)
样品号   成分TDF(％db)   干燥掺合物TDF(％db)   挤压物TDF(％db)   TDF保留(％)
  对照   na   3   2   na
  1   0   3   3   na
  2   46   11   10   91
  3   45   12   12   100
  4   2   2   2   na
  5   40   10   9   90
  6   39   10   9   90
  7   43   11   10   91
  8   37   9   9   100
  9   0   2   2   na
  10   87   21   9   43
  11   23   8   2   25
  12   91   21   6   29
  13   65   14   13   93
  14   28   8   7   75
na-不适用
实施例5-食品组合物的堆密度
[51]通过称重(W)已知体积(V)的谷类并根据公式DB＝W/V计算，测量堆密度(DB)，并用kg/m3表示。
表3
  样品号   堆密度(kg/m3)
  对照   52
  1   50
  2   45
  3   44
  4   50
  5   44
  6   34
  7   30
  8   42
  9   50
  10   42
  11   50
  12   44
  13   30
  14   34
实施例6-布丁组合物
[52]测试在布丁用途中的改性食品淀粉(淀粉样品15)，以测定相比于对照淀粉的工艺耐受性(process tolerance)，所述改性食品淀粉以按重量计20％和30％存在于成品布丁中。蜡质玉米(淀粉样品1)通常用于布丁中并应用于对照中。由于粘度限制，对照以6.75％的相对较低浓度来使用。
[53]使用Vorwerk Thermomix Model TM 21制备布丁。Thermomix通过连续混合批料模拟用于布丁的加工条件，同时保持温度恒定。
表4
成分                      百分比重量
  对照预混合料   预混合料A   预混合料B
  淀粉样品1   27.72
  淀粉样品15   53.19   63.03
  粒状糖   41.07   26.60   21.00
  脱脂干奶(高热量)   31.21   20.21   15.97
  总计   100.00   100.00   100.00
[54]制备出上述干燥的预混合料并根据以下布丁配料缓慢搅拌到预称重量的蒸馏水中。
表5
成分               百分比重量
  对照布丁   布丁A   布丁B
  对照预混合料   24.35
  预混合料A   37.60
  预混合料B   47.60
  蒸馏水   75.65   62.40   52.40
  总计   100.00   100.00   100.00
[55]在干燥成分水合后，将布丁混合料(≈800克)倒入Thermormix中。将Thermomix的温度设置设定到为200(93.3℃)和剪切设置设定到最低值1。考虑到布丁混合料达到200(93.3℃)需要10分钟[升温时间]以及在200(93.3℃)25分钟的保持时间，将定时器设定为35分钟。在混合35分钟后，将成品布丁立即倒入塑料杯中并放入40(4.4℃)的冰箱中。
[56]在进一步分析之前，将布丁在40(4.4℃)下储存24小时。24小时后，冻干布丁样品。为了获得更大的干燥均匀性，用蒸馏水将布丁样品稀释到12.5％固体。将稀释的样品倒入圆底烧瓶中，并使用干冰-丙酮浴闪冻。使用FTSSystems Flexi-DryTM MP台式冷冻干燥机Model#FD-3-85A-MP将样品过夜冻干。
[57]使用AOAC方法2001.03分析淀粉、干燥的预混合料和冻干的布丁样品的总膳食纤维(TDF)含量。结果以干基表示。根据以下公式计算TDF保留：
(1)TDF保留(％)＝(TDF布丁)×100)/TDF预混合料
(2)后加工成分TDF＝TDF淀粉×TDF保留/100
布丁的TDF和TDF保留结果如下所列-
布丁样品的TDF和TDF保留结果(表6)
样品   TDF淀粉(％db)   TDF预混合料(％db)   TDF布丁(％db)   TDF保留(％)   后加工成分TDF(％db)
  对照布丁   0.0   0.8   0.5   N/A   N/A
  布丁A   36.0   18.8   22.9   100   36.0
  布丁B   36.0   22.4   28.1   100   36.0
[58]从上表可以看出，实验的布丁(A和B)不仅比对照布丁基本含有更多的总膳食纤维以及在加工后保留了膳食纤维，而且在总膳食纤维上有着实际的增长。
实施例7-发酵的乳制品
[59]测试在发酵乳制品(CDP)用途中的改性食品淀粉以测得工艺耐受性，所述发酵乳制品在通常用于酸乳酪的条件下加工。
PO处理的蜡质玉米通常以按重量计1-2％用于CDP中；其使用水平受粘度限制。由于MicroThermics加工装置的粘度限制，不能制备出用较高含量的PO处理的蜡质玉米制得的CDP。
酸转化降低了淀粉的粘度，这允许CDP配料中具有较高的淀粉含量，而不影响加工。淀粉16是CWS酸转化的蜡质玉米。淀粉17是具有5.6％PO的CWS酸转化的蜡质玉米。两种淀粉都以按重量计20％用于CDP用途中。
[60]使用典型的酸乳酪法制备CDP：
1、根据下表所列的配料在Ziploc袋中将淀粉和脱脂干奶(NFDM)干燥混合：
表7-用于测定工艺耐受性所用的发酵乳制品配料
成分           百分比重量
  具有16的CDP   具有17的CDP
  16   20.00   ---
  17   ---   20.00
  NFDM(低热量)   0.50   0.50
  1％奶   39.75   39.75
  2％奶   39.75   39.75
  总计   100.00   100.00
2、使用高速混合器在高搅拌下将干燥的掺合料添加到奶中。
3、使用具有Low Level Divert的Micro ThermicsHeated Mixing Station将混合料预热到65℃(149)。
4、使用Micro Thermics实验室在线均化器(Laboratory In-Line Homogenizer)在120/30巴(≈1800psi)下均化混合料。
5、使用具有容纳室的Micro ThermicsUHT/HTST实验室规模加工系统(Model HVHW)将混合料最终加热到95℃(203)6分钟。
6、在42-43℃(108-110)下收集产品并用0.2％的酸乳酪培养物接种。
7、将接种的混合料转移到酸乳酪杯(套杯)中。
8、在45℃(114)下于NAPCO Controoled Environment Incubator(Model3500)中温育杯子≈4小时(直到达到4.5至4.6的pH范围)。
9、在冷藏(40)下将CDP储存4天。
10、用蒸馏水将CDP稀释到≈12.5％固体，以便获得更大的干燥均匀性。
11、将稀释的样品倒进1000ml的圆底烧瓶中。
12、使用干冰-丙酮浴闪冻稀释的样品。
13、使用FTS Systems Flexi-DryTM MP台式冷冻干燥机(Model#FD-3-85A-MP)过夜冻干样品。
[61]使用AOAC方法2001.03“Total Dietary Fiber in Foods ContainingResistant Maltodextrin”测定淀粉和冻干CDP的总膳食纤维(TDF)含量。
[62]根据以下公式计算TDF保留：
1.TDF保留(％)＝TDF CDP×100/TDF预混合料
2.后加工成分TDF＝TDF淀粉×TDF保留(％)/100
[63]表8总结了CDP的TDF和TDF保留；结果以干基表达。
表8-发酵乳制品的TDF和TDF保留结果
样品   TDF淀粉(％db)   TDF预混合料(％db)   TDFCDP(％db)   TDF保留(％)   后加工成分TDF(％db)
 具有16的CDP   2.4   1.6   2.1   NA   N/A
 具有17的CDP   38.2   26.3   25.6   97   37.1
[64]表8中的结果表明，本发明改性淀粉在发酵乳制品中的TDF保留为97％。
实施例8-干馏用途
[65]使用奶油基白调味汁特有的热处理，测试在干馏用途中的改性食品淀粉，以测定工艺耐受性。
淀粉16和17以按重量计20％应用于干馏用途中。
1、使用奶油基白调味汁特有的热处理，根据表9中所列配料制备干馏样品：
表9-用于测定工艺耐受性所使用的干馏配料
成分                百分比重量
  具有16的干馏样品   具有17的干馏样品
16   20.000   ---
17   ---   20.000
一水合柠檬酸(25％溶液)   0.210   0.122
蒸馏水   79.790   79.878
总计   100.000   100.000
2、称重淀粉16并放入1200ml不锈钢烧杯中。
3、向1200ml不锈钢烧杯中添加蒸馏水。
4、通过使用VWR High Viscosity Mixer在400RPM下混合淀粉和水5分钟，产生淀粉16的淀粉浆。
5、通过称量热水(≈115)加入1200ml不锈钢烧杯中，产生淀粉17的淀粉浆。
6、打开VWR Hiigh Viscosity Mixer并设定到750RPM。
7、称重淀粉17并分别放入600ml烧杯中。
8、在搅拌下，向热水中慢慢添加淀粉17；淀粉17花费≈15分钟完全溶解。
9、添加25％柠檬酸溶液以将pH减少到≈4.0(将pH减少到4.0所需的柠檬酸水平提前测定)。
10、使淀粉浆混合另外两分钟。
11、在混合的同时，使用pH计检查淀粉浆的pH。如果有必要，添加柠檬酸溶液。
12、在沸水浴中将淀粉浆预热到185(85℃)。
13、在将浆料放入沸水浴中之前将其混合。
14、将淀粉浆装入标准211×400直径的铝罐中，留下3/8英寸的顶部空间。
15、将罐密封并放入曲颈甑中(Stock Retort Pilot-Rotor 900)；连接上测温探头。
16、以旋转模式在250(121.5℃)下，在完全水浸的情况下，加工罐30分钟(加工参数列于附录中)。
17、打开罐并在冻干前搅拌内含物以确保均匀性。
18、将样品倒入1000毫升圆底烧瓶中。
19、使用干冰-丙酮浴闪冻稀释的样品。
20、使用FTS体系Flexi-DryTM MP台式冷冻干燥机(Model#FD-3-85A-MP)，在第二天“按现状”冷冻干燥干馏样品。
[66]使用AOAC方法2001.03“Total Dietary Fiber in Foods ContainingResistant Maltodextrin”，测定淀粉和冻干干馏样品的总膳食纤维(TDF)含量。
[67]根据以下公式计算TDF保留：
1、TDF保留(％)＝TDF干馏样品×100/TDF预混合料
2、后加工成分TDF＝TDF淀粉×TDF保留(％)/100
[68]表10总结了干馏样品的TDF和TDF保留；结果以干基表达。
表10-干馏样品的TDF和TDF保留结果
样品   TDF淀粉(％db)   TDF预混合料(％db)   TDF干馏样品(％db)   TDF保留(％)   后加工成分TDF(％db)
  具有16的干馏样品   2.4   2.4   2.8   N/A   N/A
  具有17的干馏样品   38.2   38.2   35.2   92   35.2
[69]表10中的结果表明，本发明改性淀粉在干馏用途中的TDF保留为92％。
实施例9-油炸玉米粉圆饼片
[70]测试油炸玉米粉圆饼片用途中的改性食品淀粉，以测定工艺耐受性。
[71]使用速食湿润粉糊粉作为对照。评估按重量计20％的、替换湿润粉糊粉的改性食品淀粉。使用内部中试设备制备玉米粉圆饼片。
[72]1、根据表11中所列的配料在1加仑Ziploc袋中将玉米粉圆饼片预混合料干燥混合。一旦混合均匀，取得玉米粉圆饼片预混合料的样品。
表11-用于测定工艺耐受性所用的玉米粉圆饼片预混合料的配料
  成分                                       百分比重量
  玉米粉圆饼片预混合料1P   玉米粉圆饼片预混合料2P   玉米粉圆饼片预混合料3P   玉米粉圆饼片预混合料4P   玉米粉圆饼片预混合料5P
  速食湿润粉糊粉(Maseca) 100.00 80.00 80.00 80.00 80.00
  1   ---   20.00   ---   ---   ---
  2   ---   ---   20.00   ---   ---
  13   ---   ---   ---   20.00   ---
  11   ---   ---   ---   ---   20.00
  总计   100.00   100.00   100.00   100.00   100.00
2、根据表12中所列配料称重玉米粉圆饼片预混合料放入Hobart混料碗中。
表12-用于测定工艺耐受性所用的玉米粉圆饼片预混合料的配料
  成分                               百分比重量
  玉米粉圆饼片对照  具有1的玉米粉圆饼片  具有2的玉米粉圆饼片   具有13的玉米粉圆饼片   具有11的玉米粉圆饼片
  预混合料1P   65.00  ---  ---   ---   ---
  预混合料2P   ---  65.00  ---   ---   ---
  预混合料3P   ---  ---  65.00   ---   ---
  预混合料4P   ---   ---   ---   65.00   ---
  预混合料5P   ---   ---   ---   ---   65.00
  泉水   35.00   35.00   35.00   35.00   35.00
  总计   100.00   100.00   100.00   100.00   100.00
3、称取泉水放入单独的容器中。
4、将搅拌叶片连接到Hobart混合器上。
5、低速混合干燥混合料1分钟。
6、慢慢添加泉水。
7、低速混合生面团另外1分钟。
8、使生面团混合料以速度40穿过面条机6次以使生面团成片，其中面条机的开口设置设定在(1.5，6.0)和1.5，6.0)。
9、将面片放置到金属托盘上。
10、使用生面团切割机将生面团切割成两英寸的圆形；丢弃过量的生面团。
11、将玉米粉圆饼片放入475烘箱中。
12、烘焙玉米粉圆饼片1分钟。
13、在油炸前使玉米粉圆饼片平衡到室温≈10分钟。
14、将最多5个玉米粉圆饼片放到成形模上。该成形模用于防止玉米粉圆饼片成枕形。
15、将包含玉米粉圆饼片的成形模浸入375Golden Fry Clear液态起酥油中(大豆和/或菜籽油的掺合物)。
16、使用Pitco Frialator(MODEL E14S-QV)深油炸锅油炸玉米粉圆饼片30秒。
17、将玉米粉圆饼片从油炸锅移走；使过量油排入油炸锅中。
18、将油炸玉米粉圆饼片放到金属滤网上(向下弯曲)，并使过量油排掉。
19、重复油炸步骤直到将所有玉米粉圆饼片油炸完为止。
20、将玉米粉圆饼片放倒托盘上并使它们平衡到室温。
21、将玉米粉圆饼片转移到Ziploc袋中储存。
[73]使用AOAC方法2001.03“Total Dietary Fiber in Foods ContainingResistant Maltodextrin”和AOAC 991.43“Total，Soluble，and Insoluble Dietary Fiberin Foods”，测定玉米粉圆饼片预混合料和玉米粉圆饼片的总膳食纤维(TDF)含量。
[74]通过AOAC 2001.03分析玉米粉圆饼片对照、玉米粉圆饼片淀粉“A”和玉米粉圆饼片淀粉“F”。
[75]通过AOAC 991.43分析玉米粉圆饼片Amioca和玉米粉圆饼片淀粉“J”。
[76]根据以下公式计算TDF保留：
1、TDF保留(％)＝TDF玉米粉圆饼片×100/TDF玉米粉圆饼片预混合料
2、后加工成分TDF＝TDF淀粉×TDF保留(％)/100
[77]表13总结了玉米粉圆饼片的TDF和TDF保留结果；结果是在“现状基础”上表达。
表13玉米粉圆饼片的TDF和TDF保留结果
样品   TDF淀粉(％wb)   TDF预混合料(％wb)   TDF玉米粉圆饼片(％wb)   TDF保留(％)   后加工成分TDF(％wb)
  玉米粉圆饼片对照   N/A   6.7   7.5   N/A   N/A
  具有1的玉米粉圆饼片   1.0   6.2   2.7   43   0.4
  具有2的玉米粉圆饼片   41.0   14.8   13.8   93   38.1
  具有11的玉米粉圆饼片   16.0   9.8   7.1   73   11.7
  具有13的玉米粉圆饼片   53.2   15.8   15.7   99   52.7
[78]表13中的数据表明，本发明改性淀粉在用于玉米粉圆饼片的油炸中保留了93-99％的纤维。

Claims (18)

1、一种保持高总膳食纤维含量的方法，其包括：
在苛刻条件下加工包含改性淀粉的食品配料，所述改性淀粉选自酸/热和/或碱/热糊精化，和/或使用试剂的化学改性，所述试剂选自氧化丙烯/三氯氧化磷(PO/POCl3)、氧化丙烯/三偏磷酸钠(PO/STMP)、氧化丙烯/三偏磷酸钠/三聚磷酸钠(PO/STMP/STPP)、己二酸乙酸酐(Ad/Ac)、酸转化/氧化丙烯(H+/PO)、氧化丙烯(PO)、乙酸酐(AA)、丁酸酐(BA)、和丙酸酐(PA)、琥珀酐(SA)及其混合物，
产生加工的食品组合物。
2、权利要求1的方法，其中所述加工是在中等至剧烈条件下的挤压。
3、权利要求1或2的方法，其中所述淀粉是通过酸/热糊精化和/或使用试剂的化学改性来改性的，所述试剂选自氧化丙烯/三氯氧化磷(PO/POCl3)、己二酸乙酸酐(Ad/Ac)、酸转化/氧化丙烯(H+/PO)、氧化丙烯(PO)、乙酸酐(AA)、丁酸酐(BA)、和丙酸酐(PA)、和琥珀酐(SA)。
4、权利要求3的方法，其中所述淀粉使用氧化丙烯改性。
5、权利要求3的方法，其中所述淀粉通过酸/热糊精化改性。
6、上述权利要求中任一项的方法，其中所述食品配料在温度大于约100℃和/或压力大于约1大气压(101.325kPa)条件下进行加工。
7、上述权利要求中任一项的方法，其中所述食品配料是通过选自均化、巴氏杀菌、超高温(UHT)包装和干馏的方法加工的。
8、上述权利要求中任一项的方法，其中所述食品配料在至少130Wh/kg的SME和至少160℃的PT下被挤压。
9、权利要求8的方法，其中所述食品配料在至少160Wh/kg的SME和至少190℃的PT下被挤压。
10、上述权利要求中任一项的方法，其中所加工的食品组合物保留预-加工食品配料的至少70％(w/w)。
11、权利要求10的方法，其中所加工的食品组合物保留预-加工食品配料的至少85％(w/w)。
12、权利要求11的方法，其中所加工的食品组合物保留预-加工食品配料的至少95％(w/w)。
13、上述权利要求中任一项的方法，其中所挤压的食品组合物的堆密度不大于不含所述改性淀粉的挤压食品组合物。
14、权利要求13的方法，其中所挤压的食品组合物的堆积密度比不含所述改性淀粉的挤压食品组合物小至少5％。
15、上述权利要求任一项的方法，其中所加工的食品组合物的总膳食纤维含量比不含所述改性淀粉的加工食品组合物大2％至50％(w/w)。
16、权利要求15的方法，其中所加工的食品组合物的总膳食纤维含量比不含所述改性淀粉的加工食品组合物大2％至35％(w/w)。
17、权利要求16的方法，其中所加工的食品组合物的总膳食纤维含量比不含所述改性淀粉的加工食品组合物大3％至15％(w/w)。
18、权利要求16的方法，其中所加工的食品组合物的总膳食纤维含量比不含所述改性淀粉的加工食品组合物大3％至10％(w/w)。
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