CN103169130A - 功能性麦精的生物富集与产品开发 - Google Patents
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Abstract
本项目是以麦芽、糙米和废弃啤酒酵母为原料，采用微波辅助逆流提取、酵母生物破壁、生物富集γ-氨基丁酸、微波促进美拉德反应生成麦精香味和连续微波真空干燥等多项集成技术制备富集γ-氨基丁酸和β-葡聚糖的功能性麦精产品，可广泛添加到食品、微生物工业和医药领域。本项目实现了低值农产品的增值转化和循环经济，于2007年3月通过了中国商业联合会组织的技术鉴定，项目水平达到国内领先，填补了我国功能麦精产品的空白。
Description
技术领域
本发明涉及一种麦精的深加工的提取方法，特别是通过生物富集、原料配比和高效提取分离技术生产富含γ-氨基丁酸和β-葡聚糖的功能性麦精新产品，赋予新型麦精产品的功能特性和保健功效。
背景技术
麦精在国外已经是一种成熟的食品配料或食品添加剂，已有上百年的历史，年需求量巨大，2006年超过了百亿美元，英国和美国是麦精生产大国，英国Muntons公司的麦精产量达到15万吨，麦精品种100多个，企业成立于1921年，历史悠久。
麦精用作食品添加剂在我国刚刚起步，近两年来虽然有少量生产，但由于缺乏先进的麦精精湛深加工技术与设备，因此，目前我国麦精全部是喷雾干燥的低端麦精产品，价格低廉，而且提取得率低、产品单一、产品成本高，风味不足，与国际同类产品差距明显，也不易受到企业的接受与青睐。目前，我国食品企业使用的麦精大都是进口产品或外资企业产品，高档麦精全部是进口产品。
我们通过麦精的深一步开发研究以及国际麦精生产技术的发展发现，传统单一麦芽提取物干燥产品，总氮含量不高，多肽含量低，氨基酸不全面，保健功效不显著。我们比较研究了燕麦、小麦、大米、糙米和酵母等多种品种，结果表明，采用麦芽与糙米和酵母配伍生产新型功能性麦精，总氮含量高，风味更好，保健功效突出，产品附加值明显提高。在国内，功能性麦精尚属空白，但在国际上属于领先地位。
新型功能性麦精不仅含有丰富的糖、氨基酸、多种维生素和微量元素等多种营养成分，而且还含有胆碱、核酸、β-葡聚糖和γ-氨基丁酸等特殊功能因子。胆碱是一种健脑物质，对改善大脑健康，提高记忆具有显著功效，核酸具有提高免疫功能的作用，在美国二十世纪九十年代被批准可在婴幼儿配方奶粉中使用，是一种优良的功能食品配料。β-葡聚糖和γ-氨基丁酸是新近发现的“明星”功能因子，β-葡聚糖不仅是一种优良的节食纤维，而且还具有降血脂和抗病毒 等多种功效，γ-氨基丁酸是一种重要的抑制神经传递物质，具有降低血压、促进精神安定，促进脑部血流，增进脑活力和营养神经细胞，增加生长激素分泌，健肝利肾，改善更年期综合症等作用。因此，新型功能性麦精不但是一个营养库藏，也是一个保健药箱。麦精富含麦芽糖、果糖、葡萄糖、小分子蛋白肽、多种维生素和微量元素等，具有很高的营养价值，产品完全溶解，具有耐光、耐热等优良加工特性。
随着生物技术的发展和人们追求天然、健康食品的需求，天然功能成分需求强劲。目前，在我国销售的麦精以低端的固体麦精(通常称为白麦精或黄麦精)为主，占全国麦精市场90％以上，高端黑麦精(经处理的麦芽提取物，风味更加浓郁)全部为进口产品，价格从30元/公斤到60元/公斤不等，进口麦精的目标市场通常锁定为我国尚未开发的焙烤食品、饮料、健康食品和婴幼儿食品。
发明内容
本项目拟采用多项创新技术：γ-氨基丁酸生物富集技术、微波促进定向酶解技术、微波辅助逆流提取技术、微波促进美拉德反应生成麦精风味技术、连续微波真空干燥技术、酵母催化自溶技术和酵母细胞壁生物破壁提取β-葡聚糖技术，具体技术方案概述如下：
一种功能性麦精的生物富集与产品开发方法，其特征是由以下步骤组成：
(1)原料粉碎：大麦芽和碎米用万能粉碎机粉碎。
(2)配料：按麦芽、碎米、酵母1∶(0.5-5)∶(0.5-2)的比例进行投料，后加纯净水调浆调。
(3)酶促：按0.05％--0.5％比例加磷酸吡哆醛和Ca离子可促进谷氨酸脱羧酶的活性，糙米中的谷氨酸在谷氨酸脱羧酶的催化下脱羧而生成的丰富的γ-氨基丁酸，达到富集的目的。
(4)酶解：按0.05％--0.5％比例加入α-淀粉酶和蛋白酶，定向生物降解以获得能生成良好麦精风味的糖源和蛋白源，料液升温至40-80℃，保持0.5-4小时。
(5)灭酶：升温至70-100℃，保持30-80分钟。
(6)微波：麦芽和糙米醪液在微波场的作用下进行逆流提取，参数控制为：微波功率为20-60kw，提取时间为30-100分钟、温度保持40-100℃、料液比达到1∶1-1∶6。
(7)酵母提取液的制备：酵母提取包括酵母自溶提取酵母液和生物破壁提取酵母细胞壁。将酵母泥在高速离心机上离心清洗，离心转速保持大于3000转/分钟、后经过高压均质机进行剪切，均质压力保持大于15-40Mpa，均质温度控制为50-90℃)，将酵母泥的自溶条件控制为温度：40-80℃、pH值：4.5-6.5、时间：2-6hr、维生素添加量：160-250ppm、食盐：0.5％-2.0％。
(8)过滤：将麦芽和糙米醪液的酶解液与酵母提取液合并，选用板框过滤设备去渣，过滤面积为40-80m2/台，过滤后的澄清液浓缩。
(9)浓缩：选用双效降膜浓缩设备，蒸发量为2吨/小时，真空度控制在-0.06到-0.10Mpa，浓缩至30％-80％。
(10)干燥：浓缩后的料液即为麦芽浸膏，浓度控制在60-80％，然后用浓浆泵送入连续微波真空干燥设备，微波功率为20-60kw，真空度控制在-0.06到-0.10Mpa。
1.所述步骤(2)的优选是：按麦芽、碎米、酵母1∶1∶1的比例进行投料，后加纯净水调浆调。
2.所述步骤(3)的优选是：按0.1％比例加磷酸吡哆醛和Ca离子可促进谷氨酸脱羧酶的活性，糙米中的谷氨酸在谷氨酸脱羧酶的催化下脱羧而生成的丰富的γ-氨基丁酸，达到富集的目的。
3.所述步骤(4)的优选是：按0.1％比例加入α-淀粉酶和蛋白酶，定向生物降解以获得能生成良好麦精风味的糖源和蛋白源，料液升温至50℃，保持1小时。
4.所述步骤(5)的优选是：升温至80℃，保持50分钟。
5.所述步骤(6)的优选是：麦芽和糙米醪液在微波场的作用下进行逆流提取，参数控制为：微波功率为35kw，提取时间为60min、温度保持60℃、料液比达到1∶2。
5.所述步骤(7)的优选是：酵母提取包括酵母自溶提取酵母液和生物破壁提取酵母细胞壁。将酵母泥在高速离心机上离心清洗，离心转速保持大于3000转/分钟、后经过高压均质机进行剪切，均质压力保持大于20Mpa，均质温度控制为65℃)，将酵母泥的自溶条件控制为温度：50℃、pH值：5.5、时间：4hr、维生素添加量：200ppm、食盐：0.8％。
6.所述步骤(8)的优选是：将麦芽和糙米醪液的酶解液与酵母提取液合并，选 用板框过滤设备去渣，过滤面积为50m2/台，过滤后的澄清液浓缩。
6.所述步骤(9)的优选是：选用双效降膜浓缩设备，蒸发量为2吨/小时，真空度控制在-0.085Mpa，浓缩至40％。
7.所述步骤(10)的优选是：浓缩后的料液即为麦芽浸膏，浓度控制在72％，然后用浓浆泵送入连续微波真空干燥设备，微波功率为35kw，真空度控制在-0.085Mpa。
具体实施方法：
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明：
实施例1
一种功能性麦精的生物富集与产品开发方法，其特征是由以下步骤组成：
(1)原料粉碎：大麦芽和碎米用万能粉碎机粉碎。
(2)配料：按麦芽、碎米、酵母1∶1∶1的比例进行投料，后加纯净水调浆调。
(3)酶促：按0.1％比例加磷酸吡哆醛和Ca离子可促进谷氨酸脱羧酶的活性，糙米中的谷氨酸在谷氨酸脱羧酶的催化下脱羧而生成的丰富的γ-氨基丁酸，达到富集的目的。
(4)酶解：按0.1％比例加入α-淀粉酶和蛋白酶，定向生物降解以获得能生成良好麦精风味的糖源和蛋白源，料液升温至50℃，保持1小时。
(5)灭酶：升温至80℃，保持50分钟。
(6)微波：麦芽和糙米醪液在微波场的作用下进行逆流提取，参数控制为：微波功率为35kw，提取时间为60min、温度保持60℃、料液比达到1∶2。
(7)酵母提取液的制备：酵母提取包括酵母自溶提取酵母液和生物破壁提取酵母细胞壁。将酵母泥在高速离心机上离心清洗，离心转速保持大于3000转/分钟、后经过高压均质机进行剪切，均质压力保持大于20Mpa，均质温度控制为65℃)将将酵母泥的自溶条件控制为温度：50℃、pH值：5.5、时间：4hr、维生素添加量：200ppm、食盐：0.8％。
(8)过滤：将麦芽和糙米醪液的酶解液与酵母提取液合并，选用板框过滤设备去渣，过滤面积为50m2/台，过滤后的澄清液浓缩。
(9)浓缩：选用双效降膜浓缩设备，蒸发量为2吨/小时，真空度控制在-0.085Mpa，浓缩至40％。
(10)干燥：浓缩后的料液即为麦芽浸膏，浓度控制在72％，然后用浓浆泵送入连续微波真空干燥设备，微波功率为35kw，真空度控制在-0.085Mpa。
实施例2
一种功能性麦精的生物富集与产品开发方法，其特征是由以下步骤组成：
(1)原料粉碎：大麦芽和碎米用万能粉碎机粉碎。
(2)配料：按麦芽、碎米、酵母1∶2∶1的比例进行投料，后加纯净水调浆调。
(3)酶促：按0.2％比例加磷酸吡哆醛和Ca离子可促进谷氨酸脱羧酶的活性，糙米中的谷氨酸在谷氨酸脱羧酶的催化下脱羧而生成的丰富的γ-氨基丁酸，达到富集的目的。
(4)酶解：按0.3％比例加入α-淀粉酶和蛋白酶，定向生物降解以获得能生成良好麦精风味的糖源和蛋白源，料液升温至60℃，保持40分钟。
(5)灭酶：升温至70℃，保持60分钟。
(6)微波：麦芽和糙米醪液在微波场的作用下进行逆流提取，参数控制为：微波功率为40kw，提取时间为50分钟、温度保持80℃、料液比达到1∶3。
(7)酵母提取液的制备：酵母提取包括酵母自溶提取酵母液和生物破壁提取酵母细胞壁。将酵母泥在高速离心机上离心清洗，离心转速保持大于3000转/分钟、后经过高压均质机进行剪切，均质压力保持大于30Mpa，均质温度控制为70℃)将将酵母泥的自溶条件控制为温度：60℃、pH值：5.8、时间：5hr、维生素添加量：260ppm、食盐：1.0％。
(8)过滤：将麦芽和糙米醪液的酶解液与酵母提取液合并，选用板框过滤设备去渣，过滤面积为60m2/台，过滤后的澄清液浓缩。
(9)浓缩：选用双效降膜浓缩设备，蒸发量为2吨/小时，真空度控制在-0.090Mpa，浓缩至50％。
(10)干燥：浓缩后的料液即为麦芽浸膏，浓度控制在75％，然后用浓浆泵送入连续微波真空干燥设备，微波功率为40kw，真空度控制在-0.090Mpa。
附图说明
图1是本项目的主要技术线路；
图2是本项目的具体工艺流程图。
Claims (10)
1.一种功能性麦精的生物富集与产品开发方法，其特征是如下步骤组成：
(1)原料粉碎：大麦芽和碎米用万能粉碎机粉碎。
(2)配料：按麦芽、碎米、酵母1∶(0.5-5)∶(0.5-2)的比例进行投料，后加纯净水调浆调。
(3)酶促：按0.05％--0.5％比例加磷酸吡哆醛和Ca离子可促进谷氨酸脱羧酶的活性，糙米中的谷氨酸在谷氨酸脱羧酶的催化下脱羧而生成的丰富的γ-氨基丁酸，达到富集的目的。
(4)酶解：按0.05％--0.5％比例加入α-淀粉酶和蛋白酶，定向生物降解以获得能生成良好麦精风味的糖源和蛋白源，料液升温至40-80℃，保持0.5-4小时。
(5)灭酶：升温至70-100℃，保持30-80分钟。
(6)微波：麦芽和糙米醪液在微波场的作用下进行逆流提取，参数控制为：微波功率为20-60kw，提取时间为30-80分钟、温度保持40-100℃、料液比达到1∶1-1∶6。
(7)酵母提取液的制备：酵母提取包括酵母自溶提取酵母液和生物破壁提取酵母细胞壁。将酵母泥在高速离心机上离心清洗，离心转速保持大于3000转/分钟、后经过高压均质机进行剪切，均质压力保持大于15-40Mpa，均质温度控制为50-90℃)，将酵母泥的自溶条件控制为温度：40-80℃、pH值：4.5-6.5、时间：2-6hr、维生素添加量：160-250ppm、食盐：0.5％-2.0％。
(8)过滤：将麦芽和糙米醪液的酶解液与酵母提取液合并，选用板框过滤设备去渣，过滤面积为40-80m2/台，过滤后的澄清液浓缩。
(9)浓缩：选用双效降膜浓缩设备，蒸发量为2吨/小时，真空度控制在-0.06到-0.10Mpa，浓缩至30％-80％。
(10)干燥：浓缩后的料液即为麦芽浸膏，浓度控制在60-80％，然后用浓浆泵送入连续微波真空干燥设备，微波功率为20-60kw，真空度控制在-0.06到-0.10Mpa。
2.根据权利要求1所述的一种功能性麦精的生物富集与产品开发方法，其特征是所述步骤(2)为：按麦芽、碎米、酵母1∶1∶1的比例进行投料，后加纯净水调浆调。
3.根据权利要求1所述的一种功能性麦精的生物富集与产品开发方法，其特征是所述步骤(3)为：按0.1％比例加磷酸吡哆醛和Ca离子可促进谷氨酸脱羧酶的活性，糙米中的谷氨酸在谷氨酸脱羧酶的催化下脱羧而生成的丰富的γ-氨基丁酸，达到富集的目的。
4.根据权利要求1所述的一种功能性麦精的生物富集与产品开发方法，其特征是所述步骤(4)为：按0.1％比例加入α-淀粉酶和蛋白酶，定向生物降解以获得能生成良好麦精风味的糖源和蛋白源，料液升温至50℃，保持1小时。
5.根据权利要求1所述的一种功能性麦精的生物富集与产品开发方法，其特征是所述步骤(5)为：升温至80℃，保持50分钟。
6.根据权利要求1所述的一种功能性麦精的生物富集与产品开发方法，其特征是所述步骤(6)为：麦芽和糙米醪液在微波场的作用下进行逆流提取，参数控制为：微波功率为35kw，提取时间为60分钟、温度保持60℃、料液比达到1∶2。
7.根据权利要求1所述的一种功能性麦精的生物富集与产品开发方法，其特征是所述步骤(7)为：酵母提取包括酵母自溶提取酵母液和生物破壁提取酵母细胞壁。将酵母泥在高速离心机上离心清洗，离心转速保持大于3000转/分钟、后经过高压均质机进行剪切，均质压力保持大于20Mpa，均质温度控制为65℃)，将酵母泥的自溶条件控制为温度：50℃、pH值：5.5、时间：4hr、维生素添加量：200ppm、食盐：0.8％。
8.根据权利要求1所述的一种功能性麦精的生物富集与产品开发方法，其特征是所述步骤(8)为：将麦芽和糙米醪液的酶解液与酵母提取液合并，选用板框过滤设备去渣，过滤面积为50m2/台，过滤后的澄清液浓缩。
9.根据权利要求1所述的一种功能性麦精的生物富集与产品开发方法，其特征是所述步骤(9)为：选用双效降膜浓缩设备，蒸发量为2吨/小时，真空度控制在-0.085Mpa，浓缩至40％。
10.根据权利要求1所述的一种功能性麦精的生物富集与产品开发方法，其特征是所述步骤(10)为：浓缩后的料液即为麦芽浸膏，浓度控制在72％，然后用浓浆泵送入连续微波真空干燥设备，微波功率为35kw，真空度控制在-0.085Mpa。
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