发明内容
本发明的目的:提供一种改善碎米转化糖浆粘度、热稳定性及褐变度的方法;还提供一种高品质转化糖浆产品;一种高品质蛋糕。
本发明解决的技术问题:本发明解决了现有技术中存在的挤压碎米转化糖浆粘度、热稳定性、褐变度低的问题,通过巧妙地控制套筒挤压温度,同时提高了上述性能。提供一种高品质转化糖浆产品与蛋糕。
本发明的技术方案:
一种提高挤压碎米转化糖浆粘度、热稳定性及褐变度的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
(1)碎米的挤压处理:取粉碎的碎米,将其水分调节到17%~21%,然后利用双螺杆挤压机在140rpm~160rpm的条件下进行挤压处理,进料速率为10-12kg/h,最后烘干粉碎,经80目筛子过滤获得均匀的米粉备用;挤压机套筒中依次分为四个温度区,一区温度为30--40℃,二区温度为65-70℃,三区温度为105℃-115℃,三区压力为13-19MPa,四区温度为65-70℃,每区的加热停留时间相等;
(2)碎米转化糖浆的制备:步骤(1)获得的挤压米粉,按料液比1:3-4加水调浆,以α-中温淀粉酶8-10U/g原料的比例添加淀粉酶,65-70℃左右液化15~30min,100℃灭酶10min,冷却到60℃,以糖化酶75-80U/g原料的比例添加糖化酶,55℃~60℃糖化1.0h,100℃灭酶10min,冷却到60-70℃;
(3)过滤:糖化液经灭酶冷却后,在6000r/min下离心15min,然后在真空度为7.0×104Pa以下抽滤,除去糖化液中不溶物质;
(4)脱色:加入活性炭进行脱色,活性炭加入量为滤液干物质的1%-1.5%,在75~80℃下脱色30min,后真空过滤,去除糖液中的部分有色物质和一些杂质及加入的活性炭;
(5)离子交换树脂脱盐、脱色:离子交换流程为:阳离子树脂—阴离子树脂—阳离子树脂—阴离子树脂,交换温度为室温为25℃左右;
(6)浓缩:浓缩温度为65-70℃,转化糖浆浓缩至固形物70%以上。
优选步骤(2)中的糖化时间替换为30min。
本发明方法制备的碎米转化糖浆,具有更好的褐变度,利于美拉德反应的发生,可用于对褐变度要求高的食品加工,会赋予焙烤食品或其它食品更为理想的风味和色泽。
提供一种蛋糕,其特征在于使用权利要求3所述的糖浆并按常规量使用制备,该蛋糕具有理想的色泽 与风味,保质期或货架期比常规长3-5天,这是由于麦芽三糖的吸湿性、保湿性起主要作用,而又不至于因为水分活度增加而促进微生物繁殖,这是双赢的效果。
优选挤压机套筒中依次分为四个温度区,一区温度为35℃,二区温度为68℃,三区温度为110℃,三区压力为15MPa,四区温度为68℃,每区的加热停留时间相等。
优选步骤(1)获得的挤压米粉,按料液比1:3加水调浆,以α-中温淀粉酶9U/g原料的比例添加淀粉酶,68℃左右液化25min,100℃灭酶10min,冷却到60℃,以糖化酶78U/g
本发明的有益效果:
(1)发明人在实验过程中意外地发现,改变常规的挤压温度控制方式(通常按同一温区,或者分为三区或六区),采用本发明有层次的四温区方式,即:一区温度为30-40℃,二区温度为65-70℃,三区温度为105℃-115℃,三区压力为13-19MPa,四区温度为65-70℃,并且每区的加热停留时间相等。结果发现,此挤压处理所获得的碎米及碎米转化糖浆,在之前改善的良好性能不变或更好的基础上,其粘度、热稳定性及褐变度同时有明显提高,同时更加意外的发现,该处理明显提高了淀粉糖浆中麦芽三糖的含量,强化了糖浆的营养保健功能和理化特性。产生上述结果的原因,是由于物料在挤压机筒内受热及受热时间,是影响挤压效果的主要因素,更深度和有层次控制的挤压处理,使得淀粉在高温高压高剪切情形下深度糊化,分子之间更多氢键发生断裂,未断裂的氢键也被消弱,分子骨架的自由空间更为加大,形成了恰到好处的疏松组织,使得淀粉对酶类的敏感度进一步增加,提高淀粉加酶水解的效率,更加利于酶解,这种预处理也更利于碎米糖浆转化过程中葡萄糖、麦芽三糖、麦芽四糖、麦芽五糖等生成;也许正是因为这些糖含量的提高,糖浆粘度及热稳定性也明显提高,不同浓度的更多种类的糖之间的相互作用力强于糖与水分子的相互作用力,从而促使体系中糖分子之间通过物理力相互作用发生聚集,增加了体系粘度及抗热性能。试验中也发现,并不是一味的深度挤压处理就能获得该效果,要适宜或恰到好处,糖浆组分及组分之间作用强弱决定糖浆粘度、热稳定性,糖浆转化过程中,各种糖分子之间的聚集行为尤为重要,聚集速度及强弱决定糖浆分子的理化特性,一旦糖分子之间聚集行为趋于平缓和平衡,粘度及热稳定性也基本确定,转化糖浆性质与特定的挤压处理是相对应的,但由于影响挤压的因素多,各因素之间关系又错综复杂,幸运的是,我们实验过程中意外获得了。进一步说明的是,本发明三区的两边,即二区和四区温度保持一致情况下效果更佳,一区温度30--40℃属于混合预热,二区温度65-70℃属于温和升温的初步剪切阶段,三区温度为105℃-115℃是高温剪切熔融阶段,也是重要变化阶段,发现其它区压力常规即可,而该区压力设置为13-19MPa更利于后续理想品质碎米糖浆的制备,这可能是由于该阶段对压力有特殊要求,特定压力与特定温度具有协同作用。二区和四区温度保持一致是一个更加利于体系稳定的技术手段,可能是由于经过可能高温剪切熔融阶段后,恢复熔融阶段前温度状态更利于加大分子骨架的自由空间,利于稳定的微孔化颗粒结构形成,也形成了具有导致热稳定性提高的类结晶结构,碎米淀粉的凝胶化状态强弱也影响转化糖浆粘度及热稳定性的高低。
(2)本发明创新地将糖化时间从原来的1小时降低为30分钟,比较试验结果表明效果与1小时相当,大大缩短了糖化时间,降低了成本。该原因或机理需要后续通过试验进一步探索。
(3)碎米转化糖浆褐变度也有所提升,这是好的结果,因为可提供焙烤食品理想的色泽与味道,挤压碎米转化糖浆中的葡萄糖和可溶性还原糖含量有明显提高,更容易发生褐变反应,这一点也是意外的发现,这将有利于对褐变度要求高的产品的制作。
(4)确定了特定的工艺及工艺参数。本发明所获得的高品质碎米转化糖浆实际是各工序及参数相辅相成、共同协同作用的结果,产生了难以预料预料的技术效果。
试验1.不同挤压处理对碎米化学成分的影响
A;未挤压碎米;B:前期研究中优化得到的挤压条件挤压的碎米:选择17%水分含量、挤压温度115℃、转速140rpm、进料速率为11kg/h为挤压参数条件;C:本发明挤压条件的挤压碎米:本发明权利要求1的挤压条件。
测定方法:淀粉的测定:GB/T5514-2008;蛋白质的测定:半微量凯氏定氮法GB5009.5-2010;脂肪的测定:索氏抽提法GB/T14772-2008;灰分的测定:GB5009.4-2010;直链/支链淀粉的测定:碘显色法;可溶性还原糖的测定:3,5-二硝基水杨酸法(DNS法)。平行重复测定三次。结果见表1
表1主要基本成分(占干基百分含量,单位:%)
注:统计学表明,处理之间变化差异显著性,平行重复次数n≥3。
如表所示,挤压处理后碎米中可溶性还原糖的含量C组较B组明显提高。淀粉中直链淀粉含量升高,支链淀粉降低,挤压后碎米中直链淀粉和支链淀粉之间的比例发生了变化。通过扫描电子显微镜SUPRA40/40VP对处理前后碎米粉颗粒形态结构变化进行检测,两挤压条件处理后的挤压碎米几乎都不存在完整的颗粒形状,并且较原碎米粉颗粒分布较紧密,颗粒之间被挤压聚集在一起,表面呈不规则的类似鳞片形状。对于挤压碎米的晶体结构、流变特性、糊化特性、膨胀力、溶解性比较,C组与B组相比,结果是与B组相当或好于B组。
试验2.碎米转化糖浆理化特性比较分析
测定方法:GB/T20885-2007,结果见表2
表2糖浆的理化指标
碎米转化糖浆的理化指标如表,糖浆的DE值为46.01%,干物质达到70.99%。测定相应的透射比即透光度、熬糖温度、蛋白质、硫酸灰分和pH均符合GB/T20855-2007中理化指标要求。
试验3.碎米转化糖浆中糖分组成分析
在流动相CH3CN/H2O=70/30,柱温35℃,流速1ml/min的高效液相色谱条件下,对葡萄糖、麦芽糖及麦芽低聚糖的混合标样和碎米转化糖浆样品进行测定分析,得到挤压碎米转化糖浆和原碎米转化糖浆样品中葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖、麦芽四糖、麦芽五糖和麦芽六糖以上的含量如表3所示:
表3转化糖浆成分含量(%)
可见,C组与B组比较,C组麦芽三糖、麦芽四糖与葡萄糖比例提高。
试验4.碎米转化糖浆理化性质比较分析
测定方法:
吸湿性:室温下,在两个干燥器中分别加入硫酸铵饱和溶液放置48h维持相对湿度81%。准确称取等量干物质含量75%的样品各三份放入直径为3cm的称量瓶中,再把称量瓶分别放入81%相对湿度的干燥器中储存不同时间(0.5d、1d、2d、3d、4d、5d,6d)后测吸水变化,分别称量样品放置前的质量(W0)和放置后的质量(Wn),计算公式:
吸湿性(%)=100(Wn-W0)/W0
保湿性:室温下,在干燥器中放置硫酸钠饱和溶液维持相对湿度(RH)43%,放置干燥变色硅胶维持无水干燥条件。准确称取等量干物质含量75%的样品各三份放入直径为3cm的称量瓶中,最初样品中含水量设为H0。再把称量瓶放入置有以硫酸钠饱和溶液维持相对湿度(RH)43%和装有干燥变色硅胶的干燥器中,放置时间为0.5d、1d、2d、3d、4d、5d,6d。分别称量添加水分样品放置后质量(Hn),根据下式:
水分残存率(%)=100(Hn-M)/H0
公式中:M——为称取样品质量;
Hn——为添加水分样品放置后质量;
H0——为最初样品中含水量。
结果表明,挤压碎米糖浆的吸收性和保湿性要略高于原碎米糖浆,B组要小于C组。吸湿性的提高主要是由麦芽三糖的含量相对的增加而引起,麦芽三糖具有良好的吸湿性。麦芽三糖的吸湿性最大,麦芽三糖含量相对较高的挤压米粉转化糖浆的吸湿性要高些。利用麦芽三糖等的吸湿性和保湿性,作为糖源加工生产出的糕点,质地松软,久储不干,保鲜性能强,可以明显提高产品的档次,并延长其货架保存期。
试验5.碎米转化糖浆质构特性分析
测定方法:对转化糖浆进行质构特性分析,质构仪程序的设定为:下压过程测量力的模式,测试前速度为1.0mm/s;测试速度为1.0mm/s,测试后速度为10.0mm/s,测试距离为30mm,感应力为Auto-5g。探头型号:A/BE35。从质构曲线中可以得到硬度、稠度、粘结性及粘度指数四种质构特性。结果见表4
表4糖浆质构曲线中各参数数值
试验6.碎米转化糖浆热稳定性比较分析
测定方法:将制备好糖浆置于4℃冰箱中储存,分析前先放在室温条件下放置12h,然后再进行分析测量。测量温度范围为-30℃~200℃,加热速度为20℃/min。
根据转化糖浆的热力学曲线变化,曲线的面积表示转化糖浆的受热分解时所需要吸收的热量值,由对比可见,经挤压处理后碎米制备出的糖浆的热稳定性降低,但C组处理后,热稳定性明显高于B组处理的。
试验7.碎米转化糖浆褐变度测定
测定方法:取一定量的糖浆,用0.5M磷酸钠缓冲溶液(pH=7)将其配置能浓度为10%的溶液,加入0.3%固形物含量的谷氨酸钠,然后分别等量分配置试管中,盖上试管盖,在110℃的环境下加热不同时间(0-180min),加热后立即在冷水中冷却,在420nm下测吸光值,以蒸馏水为空白对照。结果表明,本发明C组获得的转化糖浆褐变度较B组有明显提高。
备注:本发明各项指标的测定也可以使用其他常规方法;另外,受篇幅所限,一些试验不能一一在此列出。