CN104921014A - 一种提高营养素释放效率及食用安全性的天然可食植物微粉制品及其制备方法 - Google Patents

一种提高营养素释放效率及食用安全性的天然可食植物微粉制品及其制备方法 Download PDF

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张连富
孟庆然
牛飞飞
赵芷若
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Abstract

本发明涉及一种提高营养素释放效率及食用安全性的天然可食植物微粉制品及其制备方法,属于食品加工技术领域。以天然可食性植物如水果、蔬菜、大型真菌、名贵中药材为原料,对其进行适当的护色后干制处理,通过适当的粉碎改变其颗粒的粒径:普通原料如果蔬原料、大型真菌、中药材等碎至23μm~75μm,特殊原料如灵芝孢子粉等粉碎至0.3μm~1μm,以适度破坏细胞壁,提高被植物细胞壁包裹的一些矿物质如Ca、Fe、Zn、Se、K以及膳食纤维、维生素、天然植化成分的释放及吸收效率,同时降低有害性细胞壁成分在肠道中的蓄积,减少患肠梗阻的风险。该产品可用于普通食品、保健食品及特殊医学用途配方食品的生产。

Description

一种提高营养素释放效率及食用安全性的天然可食植物微粉制品及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种提高营养素释放效率及食用安全性的天然可食植物微粉制品及其制备方法。本发明属于食品加工技术领域。
背景技术
随着我国工业化进程的加快和居民生活水平的提高,人们的饮食越来越精细,传统可食植物性食物如水果、蔬菜、大型真菌、粗粮等食物原料中的果皮、果壳、麸皮、菜梗等食用越来越少。相应地,人们从此类食物中所摄取的矿物质、维生素、膳食纤维、天然植化成分等也越来越不能满足人体健康需求,加之缺乏足够的运动,致使体内脂肪蓄积不断加重,肥胖、心血管系统疾病、恶性肿瘤、糖尿病等慢性非传染性疾病高发,濒于疾病边缘的亚健康人口数量急剧扩大,未老先衰、未富先病日益成为威胁我国经济社会发展的一个突出问题。
事实上,由于缺乏运动,近年来人们的食量普遍减小,婴幼儿、孕产期及哺乳期妇女、中老年人等人群由于饮食习惯、烹调方式、咀嚼能力下降等各种原因,存在可食植物性食物摄入少、咀嚼不充分、过度烹饪等诸多不良饮食习惯,严重制约了天然可食植物性食物原料中矿物质、维生素、膳食纤维、天然植化成分等的吸收。此外,越来越多的从事特定工作的人群如航运从业人员、部队官兵、野外作业人员等由于无法保证新鲜、足够的水果、蔬菜等的供应,也同样面临上述营养素摄入不足的问题。
传统上我国居民就有“细嚼慢咽身体好”的说法,这说明我们认可食物经适度咀嚼/加工处理后,可以提高其中对身体健康有益的营养素的释放效率。但对于粉碎加工如何影响可食植物性食物中天然营养成分的稳定性及可吸收性,将可食植物性原料碎到何种程度(粒径多大)更有利于其中营养素的释放等基础问题,目前仍缺乏较为系统的研究。
事实上,对可食植物性食物进行适度工业化处理,如干制后,通过合适的粉碎处理改变其颗粒粒径,增大食物颗粒比表面积和孔隙率,改善产品的分散性、吸附性、溶解性等物理、化学特性,可使添加此类植物性微粉的食品口感更细腻,营养更丰富,其中通常情况下被植物细胞壁包裹的一些营养成分如Ca、Fe、Zn、Se、K等矿物质以及维生素、天然植化成分的释放效率得到有效改善;同时,适度微细化可以有效减少过度粉碎所造成的植物细胞壁成分如木栓质在肠道内的蓄积、降低肠道梗阻等的风险。因此,可食植物性食物的适度粉碎是目前情况下提高消费者对上述食物原料中营养物质摄入的有效方法。
研究表明,常见水果、蔬菜如苹果、香蕉、甘蓝、西兰花经青年人深度咀嚼5min后的平均粒径(D50)分别为1.08±0.18mm、0.71±0.04mm、1.12±0.13mm、0.96±0.07mm。而日常生活中,人们一般不会咀嚼长达5min后再吞咽食物,特别是对于一些特殊人群如儿童、中老年人等由于缺乏耐心或咀嚼能力下降等原因,“囫囵吞”成了典型现代人的饮食习惯,这使得我们食用的食物,通常在破碎至粒径大于1.0mm的颗粒后即被吞咽而进入人体消化系统,这不仅可能导致功能性消化不良,而且极大限制了食物中营养成分的释放以及人体对营养物质的吸收利用。细胞壁是植物细胞特有的结构,可食植物性食物中的活性成分通常分布于细胞内与细胞间质,但以细胞内为主。高等植物细胞直径一般为10~100μm,超微粉碎可使可食植物性原料细胞破壁率达95%以上。可食植物性原料超微粉碎后,不仅破坏细胞之间的胞间层,而且可将细胞打碎、细胞壁崩解,促使胞内一些矿物质如Ca、Fe、Zn、Se、K以及膳食纤维、维生素、天然植化成分充分释放出来,缩短溶出时间,提高溶出率,因而可以促进其被人体吸收;与此同时,合适的粉碎细度也可以避免盲目、过度粉碎所造成的一些营养成分如维生素、天然植化成分等的损失,以及有害性细胞壁成分如木栓质在肠道内的吸附,降低肠梗阻的风险。
本发明以天然可食性植物如水果、蔬菜、大型真菌、名贵中药材等为原料,对其进行适当的护色后干制处理,通过适当的粉碎改变其颗粒的粒径,提高被植物细胞壁包裹的一些矿物质如Ca、Fe、Zn、Se、K以及膳食纤维、维生素、天然植化成分的释放及吸收效率,产品可用于普通食品、保健食品及特殊医学用途配方食品的生产。
发明内容
本发明的目的是提供一种营养素高释放效率及食用安全性的可食植物微粉制品及制备方法,其核心是将干制处理后的可食植物原料粉碎至合适的粒度(普通原料如果蔬原料、大型真菌、中药材等碎至23μm~75μm,特殊原料如灵芝孢子粉等粉碎至0.3μm~1μm),以适度破坏细胞壁,提高其中矿物元素如Ca、Fe、Zn、Se、K以及膳食纤维、维生素、天然植化成分等的释放效率,同时降低有害性细胞壁成分如木栓质等在肠道中的蓄积,减少患肠梗阻的风险。
具体的可食植物微粉的制备依次包括以下步骤:
(1)新鲜可食植物原料的灭酶、护色:可采用90~100℃水热烫处理、0.1MPa蒸汽热烫处理、微波热烫处理等方法中的一种或多种;
(2)脱水干燥:可采用50~70℃红外干燥、50~70℃鼓风干燥、微波干燥、真空冷冻干燥、喷雾干燥中的一种或多种,使原料的水分含量降低至10%以下;
(3)粉碎:温度低于70℃的条件下,采用气流超微粉碎、研磨超微粉碎、剪切超微粉碎中的一种或多种粉碎方法,将干燥后的可食植物原料粉碎至合适的粒度,即普通原料如果蔬原料、大型真菌、中药材粉碎碎至粒径为23μm~75μm,特殊原料如灵芝孢子粉粉碎至0.3μm~1μm。
(4)本发明所述可食植物包含但不限于各种水果如苹果、梨、菠萝、番茄、香蕉、樱桃、葡萄、芒果、草莓、桑葚、椰浆、山楂;常用蔬菜如甘蓝、紫甘蓝、萝卜、西兰花、花椰菜、白菜、油菜、胡萝卜、菠菜、芹菜、海带、莲藕、甜菜根、葛根、南瓜、冬瓜、苦瓜、青豆、豌豆;可食真菌如金针菇、香菇、灵芝、灵芝孢子、云芝以及名贵中药材如铁皮石斛、人参、西洋参。
可食植物微粉营养素释放效率评价方法:
采用桨法测定不同种类、不同粒径大小的可食植物微粉营养成分的释放效率。精确量取一定体积的人工胃液或人工肠液于溶出杯中,加热使溶剂温度保持在(37±0.5)℃,调整搅拌桨转速,使其稳定在100r/min;精确称取一定质量不同粒径大小的可食植物微粉,投入溶出杯后立即开始计时,定时取样,同时补加同温等量的模拟肠胃液。每种可食植物微粉样品重复测试6次。
检测可食植物微粉粒径大小和模拟消化时间对可食植物微粉中矿物元素如Ca、Fe、Zn、Se、K等,维生素类如维生素C、E、D、K等,膳食纤维,天然植物化学成分如硫代葡萄糖苷、类胡萝卜素、总多酚、总黄酮、多糖、三萜、总碱等的释放效率的影响。
可食植物微粉在肠道内蓄积情况分析方法:
雄性Wistar大鼠,体重为(200±20)g,适应性喂养7d后随机分组,每组10只。将不同粒径大小的各种粉体按照一定的剂量对大鼠进行灌胃。灌胃期间饲喂大鼠基础饲料,自由饮水。连续灌胃4周后,将大鼠腹腔麻醉处死;B超观察大鼠肠道蓄积层厚度。
本发明的有益效果
本发明以天然可食植物为主要原料,将干制后的水果、蔬菜、真菌、中药材等在较低温度条件下采用超微粉碎的方式粉碎至合适的粒度:普通原料如水果、蔬菜、大型真菌、名贵中药材碎至23μm~75μm,特殊原料如灵芝孢子粉等粉碎至0.3μm~1μm。这种适度微细化处理可提高可食植物原料中矿物元素如Ca、Fe、Zn、Se、K等以及膳食纤维、维生素、天然植化成分的释放、吸收效率,同时降低过度粉碎造成特定细胞壁成分在肠道蓄积导致肠梗阻发生的风险。该可食植物微粉可广泛应用于普通食品、保健食品及特殊医学用途配方食品的生产,提高产品的营养价值及食用安全性。
为更好的理解本发明,下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明,但本发明要求保护的范围并不局限于实施例所限的范围。
具体实施方式
实施例1
(1)将块状西兰花(约15g)置于质量浓度0.1%的碳酸氢钠溶液中热烫60s(100℃)后立即置于冰水中冷却5min;
(2)冷却的西兰花捞出沥干;
(3)将沥干后的西兰花于60℃鼓风干燥至平衡水分低于10%;
(4)将干燥后的西兰花进行超微粉碎,经激光粒度分析仪分析,其平均粒径(D50)为31.2μm,90%的微粉粒径介于23μm~75μm之间;
功能性评价
精确量取80mL的人工胃液或人工肠液于溶出杯中,加热使溶剂温度保持在(37±0.5)℃,调整搅拌桨转速,使其稳定在100r/min;
精确称取一定质量(150mg)的上述西兰花粉,及同等质量的对照样品(处理工艺相同,但粒径大小分别为700μm~1500μm、75μm~125μm和2μm~23μm),每种粉体6个平行,投入溶出杯后立即开始计时,定时取样1mL,样品用于指标检测,同时补加同温等量的模拟肠胃液。检测结果如表1所示:
表1不同粒径分布西兰花粉营养成分的释放率
注:1.SDF为可溶性膳食纤维(Soluble Dietary Fiber);
2.表中显著性水平P<0.01。
由表1结果可以看出,随着溶出时间的延长,不同粒径大小的西兰花粉各营养性成分的释放率均呈增加趋势;相同溶出时间,粒径大小为23μm~75μm粉体中各功能性成分的释放率显著高于粒径大小为75μm~125μm和700μm~1500μm的粉体,但与2μm~23μm粒径范围的粉体相比差异不显著。这说明西兰花粉粒径大小在23μm~75μm范围内即可高效释放营养素。此粒径范围内,西兰花粉各功能性成分的溶出率均在83%以上。
安全性(肠道蓄积)试验:连续食用4周后,粒径大小为23μm~75μm、75μm~125μm和700μm~1500μm的西兰花粉在大鼠肠道内不产生蓄积;而超微粉组(2μm~23μm)在大鼠肠道内蓄积层厚度达到(0.87±0.09)mm,差异明显。
结论
由上述结果可以看出,本实施例所述西兰花粉:粒径分布为23μm~75μm,在促进各功能性成分高效释放,提高其营养价值的同时,又不产生肠道蓄积,降低患有肠梗阻的风险。
实施例2
(1)将切分后的甘蓝(约2cm×2cm)置于0.1MPa蒸汽护色120s后立即置于冰水中冷却5min;
(2)冷却的甘蓝捞出沥干;
(3)将沥干后的甘蓝进行微波干燥至平衡水分低于10%;
(4)将干燥后的甘蓝进行超微粉碎,经激光粒度分析仪分析,其平均粒径为29.5μm,90%的微粉粒径介于23μm~75μm之间;
功能性评价
精确量取80mL的人工胃液或人工肠液于溶出杯中,加热使溶剂温度保持在(37±0.5)℃,调整搅拌桨转速,使其稳定在100r/min;
精确称取一定质量(150mg)的上述甘蓝粉,及同等质量的对照样品(处理工艺相同,但粒径分布分别为700μm~1500μm、75μm~125μm和2μm~23μm),每种粉体6个平行,投入溶出杯后立即开始计时,定时取样1mL,样品用于指标检测,同时补加同温等量的模拟肠胃液。检测结果如表2所示:
表2不同粒径分布甘蓝粉营养成分的释放率
注:1.SDF为可溶性膳食纤维(Soluble Dietary Fiber);
2.表中显著性水平P<0.01。
由表2结果可以看出,随着溶出时间的延长,不同粒径大小的甘蓝粉各营养性成分的释放率均呈增加趋势;相同溶出时间,粒径大小为23μm~75μm粉体中各功能性成分的释放率显著高于粒径大小为75μm~125μm和700μm~1500μm的粉体,但与2μm~23μm粒径范围的粉体相比差异不显著。这说明甘蓝粉粒径大小在23μm~75μm范围内即可高效释放营养素。此粒径范围内,甘蓝粉各营养成分的溶出率均在82%以上。
安全性(肠道蓄积)试验:连续食用4周后,粒径大小为23μm~75μm、75μm~125μm和700μm~1500μm的甘蓝粉在大鼠肠道内不产生蓄积;而超微粉组(2μm~23μm)在大鼠肠道内蓄积层厚度达到(0.92±0.06)mm,差异明显。
结论
由上述结果可以看出,本实施例所述甘蓝粉:粒径分布为23μm~75μm,在促进各功能性成分高效释放,提高其营养价值的同时,又不产生肠道蓄积,降低患有肠梗阻的风险。
实施例3
(1)将片状香蕉(厚度约0.5cm)置于质量浓度0.5%CaCl2+0.5%Vc溶液中浸泡20min;
(2)将护色的香蕉捞出沥干;
(3)将沥干后的香蕉于50℃红外干燥至平衡水分低于10%;
(4)将干燥后的香蕉进行超微粉碎,经激光粒度分析仪分析,其平均粒径为34.1μm,90%的微粉粒径介于23μm~75μm之间;
功能性评价
精确量取80mL的人工胃液或人工肠液于溶出杯中,加热使溶剂温度保持在(37±0.5)℃,调整搅拌桨转速,使其稳定在100r/min;
精确称取一定质量(150mg)的上述香蕉粉,及同等质量的对照样品(处理工艺相同,但粒径大小分别为700μm~1500μm、75μm~125μm和2μm~23μm),每种粉体6个平行,投入溶出杯后立即开始计时,定时取样1mL,样品用于指标检测,同时补加同温等量的模拟肠胃液。检测结果如表3所示:
表3不同粒径分布香蕉粉营养成分的释放率
注:1.SDF为可溶性膳食纤维(Soluble Dietary Fiber);
2.表中显著性水平P<0.01。
由表3结果可以看出,随着溶出时间的延长,不同粒径大小的香蕉粉各营养性成分的释放率均呈增加趋势;相同溶出时间,粒径大小为23μm~75μm粉体中各功能性成分的释放率显著高于粒径大小为75μm~125μm和700μm~1500μm的粉体,但与2μm~23μm粒径范围的粉体相比差异不显著。这说明香蕉粉粒径大小在23μm~75μm范围内即可高效释放营养素。此粒径范围时,香蕉粉各营养成分的溶出率均在82%以上。
安全性(肠道蓄积)试验:连续食用4周后,粒径大小为23μm~75μm、75μm~125μm和700μm~1500μm的香蕉粉在大鼠肠道内不产生蓄积;而超微粉组(2μm~23μm)在大鼠肠道内蓄积层厚度达到(0.86±0.07)mm,差异明显。
结论
由上述结果可以看出,本实施例所述香蕉粉:粒径分布为23μm~75μm,在促进各功能性成分高效释放,提高其营养价值的同时,又不产生肠道蓄积,降低患有肠梗阻的风险。
实施例4
(1)将灵芝孢子粉(无需灭酶护色)进行超微粉碎,经激光粒度分析仪分析,其平均粒径为0.55μm,破壁率为95.5%,90%的微粉粒径介于0.3μm~1μm之间;
功能性评价
精确量取80mL的人工胃液或人工肠液于溶出杯中,加热使溶剂温度保持在(37±0.5)℃,调整搅拌桨转速,使其稳定在100r/min;
精确称取一定质量(150mg)的上述灵芝孢子粉及同等质量的对照样品(处理工艺相同,但粒径分布分别为1μm~3μm和0.1μm~0.3μm),每种粉体6个平行,投入溶出杯后立即开始计时,定时取样1mL,样品用于指标检测,同时补加同温等量的模拟肠胃液。检测结果如表4所示:
表4不同粒径分布灵芝孢子粉营养成分的释放率
注:表中显著性水平P<0.01。
由表4结果可以看出,随着溶出时间的延长,不同粒径大小的灵芝孢子粉各功能性成分的释放率均呈增加趋势;相同溶出时间,粒径大小为0.3μm~1μm粉体中各功能性成分的释放率显著高于粒径大小为1μm~3μm的粉体,但与0.1μm~0.3μm粒径范围的粉体相比差异不显著。这说明灵芝孢子粉粒径大小在0.3μm~1μm范围内即可高效释放营养素。此粒径范围时,灵芝孢子粉各功能性成分的溶出率均在85%以上。
安全性(肠道蓄积)试验:连续食用4周后,粒径大小为1μm~3μm和0.3μm~1μm的灵芝孢子粉在大鼠肠道内不产生蓄积;而超微粉组(0.1μm~0.3μm)在大鼠肠道内蓄积层厚度达到(1.67±0.21)mm,差异明显。
结论
由上述结果可以看出,本实施例所述灵芝孢子粉:粒径分布为0.3μm~1μm,在促进各功能性成分高效释放,提高其营养价值的同时,又不产生肠道蓄积,降低患有肠梗阻的风险。
实施例5
(1)将铁皮石斛于60℃红外干燥至水分含量低于10%;
(2)将干燥后的石斛进行超微粉碎,经激光粒度分析仪分析,其平均粒径(D50)为29.4μm,90%的微粉粒径介于23μm~75μm之间;
功能性评价
精确量取80mL的人工胃液或人工肠液于溶出杯中,加热使溶剂温度保持在(37±0.5)℃,调整搅拌桨转速,使其稳定在100r/min;
精确称取一定质量(150mg)的上述石斛粉及同等质量的对照样品(处理工艺相同,但粒径分布分别为125μm~180μm、75μm~125μm和2μm~23μm),每种粉体6个平行,投入溶出杯后立即开始计时,定时取样1mL,样品用于指标检测,同时补加同温等量的模拟肠胃液。检测结果如表5所示:
表5不同粒径分布石斛粉功能性成分的释放率
注:表中显著性水平P<0.01。
由表5结果可以看出,随着溶出时间的延长,不同粒径大小的石斛粉各功能性成分的释放率均呈增加趋势;相同溶出时间,粒径大小为23μm~75μm粉体中各功能性成分的释放率显著高于粒径大小为75μm~125μm和125μm~180μm的粉体,但与2μm~23μm粒径范围的粉体相比差异不显著。这说明石斛粉粒径大小在23μm~75μm范围内即可高效释放营养素。此粒径范围时,石斛粉各功能性成分的溶出率均在86%以上。
安全性(肠道蓄积)试验:连续食用4周后,粒径大小为23μm~75μm、75μm~125μm和125μm~180μm的石斛粉在大鼠肠道内不产生蓄积;而超微粉组(2μm~23μm)则明显产生蓄积,蓄积层厚度达到(1.45±0.18)mm。
结论
由上述结果可以看出,本实施例所述石斛粉:粒径分布为23μm~75μm,在促进各功能性成分高效释放,提高其营养价值的同时,又不产生肠道蓄积,降低患有肠梗阻的风险。
上述几种描述较为详细和具体的实施例仅代表本发明的几种具体实施方式,不能理解为对本发明专利范围的限制。在不脱离本发明构思的前提下,一些变形和改进都属于本发明保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种提高营养素释放效率及食用安全性的天然可食植物微粉制品,其特征在于通过适当的粉碎改变天然可食植物原料的粒径大小,提高其营养成分的释放及吸收效率;同时降低有害性细胞壁成分在肠道中的蓄积,减少患肠梗阻的风险。
2.一种提高营养素释放效率及食用安全性的天然可食植物微粉制品的制备方法,其特征在于以天然可食性植物如水果、蔬菜、大型真菌、名贵中药材为原料,对其进行适当的护色后干制处理,通过适当程度的粉碎制得,其中:
本发明所述可食植物原料包含但不限于各种水果如苹果、梨、菠萝、番茄、香蕉、樱桃、葡萄、芒果、草莓、桑葚、椰浆、山楂;常用蔬菜如甘蓝、紫甘蓝、萝卜、西兰花、花椰菜、白菜、油菜、胡萝卜、菠菜、芹菜、海带、莲藕、甜菜根、葛根、南瓜、冬瓜、苦瓜、青豆、豌豆;可食真菌如金针菇、香菇、灵芝、灵芝孢子、云芝以及名贵中药材如铁皮石斛、人参、西洋参。
3.根据权利要求2所述一种提高营养素释放效率及食用安全性的天然可食植物微粉制品的制备方法,其特征在于,所述天然可食植物微粉的制备经灭酶、护色,脱水干燥至水分含量低于10%以下后,在温度低于70℃的条件下,采用气流超微粉碎、研磨超微粉碎、剪切超微粉碎中的一种或多种粉碎方法,将普通原料如果蔬原料、大型真菌、中药材粉碎碎至粒径为23μm~75μm,特殊原料如灵芝孢子粉粉碎至0.3μm~1μm。
4.根据权利要求1所述的提高营养素释放效率及食用安全性的天然可食植物微粉制品,可用于普通食品、保健食品及特殊医学用途配方食品的生产。
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