CN106235340A - 一种挤压膨化谷物纤维粉的方法及膨化的谷物纤维颗粒 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种挤压膨化谷物纤维粉的工艺以及由此得到的膨化谷物纤维颗粒。挤压膨化谷物纤维粉的方法包括使用挤压机膨化谷物纤维粉的步骤。本发明通过挤压对富含膳食纤维的谷物纤维粉进行膨化造粒，一方面可以改善高膳食纤维食品口感粗糙的问题，另一方面通过短时高温等参数设计，减少食品中营养素的损失，避免过度增加膳食纤维的可消化性，从而将膨化产品的餐后血糖稳定控制在较低水平，并使其通过肠道内发酵产生对人体有益的氢气。在一些实施方式中，还添加了菊粉、抗性糊精等益生元，以进一步改善肠道菌群结构，进而改善消费者的身体代谢状况。

Description

一种挤压膨化谷物纤维粉的方法及膨化的谷物纤维颗粒

技术领域

本发明涉及药物、食品和保健品的生产加工领域。更具体而言，本发明涉及一种挤压膨化谷物纤维粉的方法以及由该方法生产的膨化的谷物纤维颗粒。

背景技术

代谢综合症是以高血糖、高血压、高血脂和体重超标为特征的一个症候群，代谢综合症是很多慢性疾病如糖尿病、冠心病、脑中风和结肠癌等的高危诱发因素。现如今随着生活水平日益提高，人们的生活方式也发生了重大变化。不当的生活方式和不合理的饮食结构所引发的代谢综合症已经成为全球性的重大公共卫生问题。

研究表明，肠道菌群在代谢综合症的发生发展中起着重要的作用。肠道中的有害菌会产生内毒素，刺激人体免疫系统，出现慢性炎症，逐步产生胰岛素抵抗，导致糖尿病、肥胖等慢性病的发生。而肠道中有益菌的生长在某种程度上依赖于谷物原粮中膳食纤维等的营养成分。近年来，由于人们对食品口味的过度追求，谷物原粮被过度加工。大量对人体和肠道细菌有益的成分，包括膳食纤维、矿物质等营养素大量流失，导致产生内毒素的有害菌的数量和比例不断增加。而且被过度加工的食品在小肠即被人体消化吸收，导致血糖迅速升高。长期食用“精”粮，最终会导致肥胖、糖尿病等慢性病的发生。

因此，近年来人们已经逐渐意识到食用高膳食纤维食品的益处，并已经开发了多种相关的健康食品，例如全麦或者全粮食品、糊粉层产品等等。

然而，伴随着高膳食纤维含量的益处，这些高膳食纤维食品在生食时往往口感欠佳，而且不易保存和食用。因此，为了方便食用、保存和改善口感，通常需要对这些高纤维食品材料进行加工处理，例如进行膨化处理(参见中国专利申请CN1582725A、专利CN101253954B、专利CN102349624B)。膨化食品是一种大众喜爱的食品类型，从广义上讲，包括所有利用油炸、挤压、炒制、烘培、微波等技术作为熟化工艺，在熟化工艺后体积有明显增加的食品。膨化食品具有食用方便、口感良好等特点。但是目前多数的膨化食品由于一味的追求口感，产品多油高脂。在目前以肥胖、糖尿病等为代表的慢性病越来越严重的形势下，亟需开发新型的、具有健康效应的膨化食品，在满足人们饮食爱好的同时为消费者的健康改善提供帮助。

综上所述，本领域需要一种能够在改善口感、提供全面营养的同时保持膳食纤维的难消化性的膨化工艺。

发明内容

为了实现上述及其他目的，根据本发明的第一个方面，提供一种挤压膨化谷物纤维粉的方法，包括使用螺杆挤压机对具有一定含水量的谷物纤维粉进行膨化的步骤。

在一个实施方式中，螺杆挤压机选自单螺杆挤压机、双螺杆挤压机和多螺杆挤压机。

在一个实施方式中，谷物纤维粉的含水量以重量比计为15％以上或20％以上，且为35％以下或30％以下。在一个实施方式中，谷物纤维粉的含水量为25％。

在一个实施方式中，螺杆挤压机的机筒温度设定在68℃以上、70℃以上、或75℃以上，且为90℃以下或85℃以下。在一个实施方式中，螺杆挤压机的机筒温度设定在80℃。在一个实施方式中，螺杆挤压机的机筒压力设定在设备的安全范围内，如1.5-4MPa。在一个实施方式中，谷物纤维粉在挤压机中停留的时间为15秒以上、17秒以上或20秒以上，且为35秒以下、30秒以下或25秒以下。在一个实施方式中，谷物纤维粉在挤压机中的停留时间为25秒。在一个实施方式中，挤压机的螺杆转速为每分钟120转以上、125转以上、130转以上、135转以上或140转以上，且为180转以下、175转以下、170转以下、165转以下、160转以下、155转以下、或150转以下。在一个实施方式中，挤压机的螺杆转速为每分钟145转。

在一个实施方式中，谷物纤维粉为从谷物原粮中弃去部分胚乳而得到的谷物纤维粉。在一个实施方式中，弃去的部分胚乳占谷物原粮总重量的80％以下、75％以下、70％以下、65％以下、60％以下、59％以下、58％以下、57％以下、56％以下、55％以下、54％以下、53％以下、52％以下或51％以下。在一个实施方式中，弃去的胚乳占谷物原粮总重量的50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％、60％、65％、70％、75％、或80％。优选地，弃去的胚乳占谷物原粮总重量的60-80％。更优选地，弃去的胚乳占谷物原粮总重量的60-70％。

在一个实施方式中，谷物纤维粉包含谷物的表皮、果皮、种皮、珠心层、糊粉层、胚芽和部分胚乳，所述部分胚乳不超过谷物纤维粉重量的60％、55％、50％、45％、40％、35％、30％、25％或20％。

在一个实施方式中，谷物纤维粉的细度为70目以上、75目以上、80目以上、85目以上、90目以上、95目以上、100目以上、105目以上、110目以上、115目以上或119目以上。在一个实施方式中，谷物纤维粉的细度为120目以下、115目以下、110目以下、105目以下、100目以下、95目以下、90目以下、85目以下、80目以下、75目以下、或71目以下。在一个实施方式中，谷物纤维粉的细度为70目、75目、80目、85目、90目、95目、100目、105目、110目、115目、或120目。在一个实施方式中，谷物纤维粉的细度为90-120目。在另一个实施方式中，谷物纤维粉的细度为100-120目。

在一个实施方式中，谷物纤维粉由小麦属(Triticum)、大麦属(Hordeum)、燕麦属(Avena)、荞麦属(Fagopyrum Mill)、和黑麦属(Secale)中的一种或多种制备而来。在一个实施方式中，谷物纤维粉由小麦属制备而来。在一个实施方式中，谷物纤维粉由大麦属制备而来。在一个实施方式中，小麦属选自普通小麦(Triticum aestivum L)和/或硬粒小麦(Triticum durum)。在一个实施方式中，大麦属谷物选自大麦(Hordeum vulgare L.)和/或青稞(Hordeum vulgare Linn.var.nudum Hook.f.)。在一个实施方式中，燕麦属选自燕麦(Avena sativa L.)和/或莜麦(Avena nuda L.)。在一个实施方式中，荞麦属植物选自荞麦(Fagopyrum esculentum Moench)和/或苦荞(Fagopyrum tataricum(L.)Gaertn.)。在一个实施方式中，黑麦属谷物选自黑麦(Secale cereale L.)。

谷物纤维粉可以通过任何方法制备。在一个实施方式中，谷物纤维粉可以根据以下方法制备得到：

(1)对谷物原粮进行粉碎研磨，弃去谷物原粮中的部分胚乳；

(2)对保留部分进行二次研磨和过筛，得到谷物纤维粉。

在一个实施方式中，步骤(1)中弃去的部分胚乳占谷物原粮总重量的50％以上、51％以上、52％以上、53％以上、54％以上、55％以上、56％以上、57％以上、58％以上、59％以上、60％以上、65％以上、70％以上、75％以上、或79％以上。在一个实施方式中，弃去的部分胚乳占谷物原粮总重量的80％以下、75％以下、70％以下、65％以下、60％以下、59％以下、58％以下、57％以下、56％以下、55％以下、54％以下、53％以下、52％以下或51％以下。在一个实施方式中，步骤(1)中弃去的胚乳占谷物原粮总重量的50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％、60％、65％、70％、75％、或80％。优选地，步骤(1)中弃去的胚乳占谷物原粮总重量的60-80％。更优选地，步骤(1)中弃去的胚乳占谷物原粮总重量的60-70％。

在一个实施方式中，步骤(2)中收集的谷物纤维粉的细度为70目以上、75目以上、80目以上、85目以上、90目以上、95目以上、100目以上、105目以上、110目以上、115目以上、或119目以上。在一个实施方式中，谷物纤维粉的细度为120目以下、115目以下、110目以下、105目以下、100目以下、95目以下、90目以下、85目以下、80目以下、75目以下、或71目以下。在一个实施方式中，步骤(2)中收集的谷物纤维粉的细度为70目、75目、80目、85目、90目、95目、100目、105目、110目、115目、或120目。优选地，步骤(2)中收集的谷物纤维粉的细度为90-120目，更优选为100-120目。在一个实施方式中，步骤(2)中谷物纤维粉的得率占保留部分的重量的75％以上、80％以上、85％以上、90％以上或95％以上。

在一个实施方式中，在步骤(1)中使用粉碎机械对谷物原粮进行粉碎研磨以及二次研磨，其中粉碎机械为石磨、钢磨等。

在一个实施方式中，谷物纤维粉每100克含有膳食纤维10-30克，碳水化合物35-70克，蛋白质10-25克。在一个实施方式中，谷物纤维粉与等重面粉产生的能量相当。在一个实施方式中，谷物纤维粉提供的餐后血糖水平以及在体内的产氢情况与等重的益生元如低聚果糖、抗性糊精等相当。

在一个实施方式中，还包括在膨化之前向谷物纤维粉添加一种或多种益生元以制备预混粉的步骤。在一个实施方式中，益生元包括低聚糖、多糖。在一个实施方式中，益生元选自菊粉、低聚糖、和抗性糊精。在一个实施方式中，低聚糖包括但不限于低聚果糖和低聚木糖。在优选的实施方式中，益生元包括菊粉、低聚果糖、低聚木糖、和抗性糊精。在一个实施方式中，益生元占预混粉总重量的10％以上、或15％以上，且为30％以下、25％以下或20％以下。在添加益生元的情况下，含水量要根据添加益生元后的谷物纤维粉总重量调整为15-30％。

在一个实施方式中，还包括在膨化之前向谷物纤维粉添加魔芋粉以制备预混粉的步骤。在一个实施方式中，魔芋粉占预混粉总重量的3-5％。在添加魔芋粉的情况下，含水量要根据添加魔芋粉之后的谷物纤维粉总重量调整为15-30％。

根据本发明的第二个方面，提供由本发明方法制备的膨化谷物纤维颗粒，其具有良好的口感，且保持不易消化的特性。

根据本发明的第三个方面，提供本发明的膨化谷物纤维颗粒作为制备药物、健康食品或保健食品的用途。该药物、健康食品或保健食品作为代餐或佐餐，用于控制餐后血糖、改善肠道健康、改善身体代谢状况等。该药物、健康食品或保健食品适用于健康人群、亚健康人群以及代谢综合症患者。在用作代餐或佐餐时，本发明的膨化谷物纤维颗粒能够提供良好的口感、足够的能量、更加全面的营养、持续较低的餐后血糖水平，并在体内产生有益人体的氢气。在一个实施方式中，膨化的谷物纤维颗粒可以直接食用，无需烹煮等进一步加工，且口感良好。在一个实施方式中，在受试者食用膨化谷物纤维颗粒之后，其血糖水平持续稳定地保持在非常低的水平，并产生对人体有益的氢气。尤其在添加益生元之后，本发明膨化谷物纤维颗粒中的膳食纤维更加丰富，对人体代谢和肠道菌群产生有益效果。

本发明至少具有以下优点：

本发明通过挤压对富含膳食纤维的谷物纤维粉进行膨化造粒，一方面可以改善高膳食纤维食品口感粗糙的问题，提高消费者的接受度，另一方面通过短时高温等参数设计，减少食品中营养素的损失，避免过度增加膳食纤维的可消化性，从而在改善口感、提供全面营养和充足能量的同时保留膳食纤维难消化的特性。在一些实施方式中还添加了菊粉、抗性糊精等益生元，丰富膳食纤维的种类，加快对肠道菌群结构的调整，改善消费者的身体代谢状况。

附图说明

图1示出受试者在服用根据本发明实施方式的未膨化谷物纤维粉后的餐后血糖和产氢情况，数值为均值±SEM。

图2示出根据本发明实施方式的未膨化谷物纤维粉与常见未膨化益生元的餐后血糖水平比较。

图3示出根据本发明实施方式的未膨化谷物纤维粉与常见未膨化益生元的产氢情况比较。

图4示出根据本发明实施方式的谷物纤维粉膨化颗粒的餐后血糖测试结果。

图5示出根据本发明实施方式的谷物纤维粉膨化颗粒的产氢测试结果。

具体实施方式

下面通过参考附图和具体实施方式进一步详细阐述本发明，但这些阐述仅仅是为了使本领域技术人员更好地理解和实施本发明，并不对本发明做任何形式的限制。除非另有说明，否则本文所用的所有科学和技术术语具有本发明所属和相关技术领域的一般技术人员通常理解的含义。在本申请上下文中，如无特别说明，比例是指重量比。

高膳食纤维食品在生食时往往口感欠佳，而且不易保存和食用。因而，在食品行业，会通过膨化工艺来对这类食品进行加工处理。广义上讲，膨化是指利用油炸、挤压、炒制、焙烤、微波等技术作为熟化工艺，使食品在熟化工艺前后体积有明显增加的工艺。经过油炸膨化的食品都含有较高的持油率，因此为现代健康饮食忌讳，而微波、气流和二氧化碳膨化主要用于食品的干燥膨化。本发明意在通过一定膨化温度和时间的选择，经过挤压膨化来提高高膳食纤维食品的口感，并将其难消化特性保持在一定的水平。从而，在受试者食用之后，餐后血糖水平保持在较低水平，且产生对人体有益的氢气。在本发明中，膳食纤维是指人体不可消化吸收、进入大肠直接作用于肠道细菌的营养物质，为肠道有益菌提供发酵底物。

本发明提供的挤压熟化谷物纤维粉的方法，包括使用挤压机膨化谷物纤维粉的步骤。

食品挤压机类型很多，目前食品工业中最主要使用的是螺杆挤压机。螺杆挤压机主要由套筒和在套筒中旋转的带螺旋的螺杆构成。螺杆挤压机按螺杆的根数分类可分为单螺杆挤压机、双螺杆挤压机和多螺杆挤压机。

在一个实施方式中，本发明使用双螺杆挤压机。双螺杆挤压机由两根相互啮合的螺杆组成，两根螺杆紧密啮合或者部分啮合，同步同向旋转。工作时将按配方混合好的物料定量均匀地加入双螺杆挤压机的进料斗内，互相啮合旋转的双螺杆将物料向前推进，在推进过程中物料受热、受压、摩擦、剪切等，再从模具出口挤出。双螺杆挤压机在食品行业主要用于谷物类膨化食品、膨化零食、蛋白组织化(人造肉)和宠物食品等。目前市场上的双螺杆挤压机品牌众多，根据加工量的不同，可以分为试验型、中试型和生产型。国际上试验和小试型双螺杆挤压机有例如布拉本德TSE 20/40、哈克TSE 24MC等系列，生产型挤压机供应商有布勒设备工程(无锡)有限公司、美国Wenger公司，还有一些国内的生产厂家。

单螺杆挤压机也可用于本发明的膨化工艺。单螺杆挤压机的机筒内只有一根螺杆，通过螺杆和机筒对物料的摩擦来输送物料。多螺杆挤压机也可以用于本发明的熟化工艺。

本发明方法中可使用的挤压机包括但不限于螺杆挤压机。如果使用螺杆挤压机，可以将螺杆挤压机的机筒温度设定在68℃-90℃。在一个实施方式中，螺杆挤压机的机筒温度可以设定为80℃。在临近进料口的部分，温度会稍低于设定温度。例如，当机筒温度设定为80℃时，从进料口到出口，温度分布为60℃、80℃和80℃。在一个实施方式中，机筒的压力设定可以由本领域技术人员根据终产品的需要和工序的安全问题而设定，例如可以为1.5-4MPa。谷物纤维粉在挤压机中停留的时间设定为较短，例如为15秒-30秒。在一个实施方式中，谷物纤维粉在挤压机中的停留时间为25秒。如此，通过短时间的高温处理，使谷物纤维粉膨化，改善食用口感，并尽可能地保留膳食纤维的难消化特性。在一般的膨化工艺中，机筒温度设定较高，为140-200℃，而本发明中，由于谷物纤维粉具有一定的含水量，膨化温度只要高于淀粉的糊化温度即可。通过这一相对低温的选择，可以使膳食纤维的难消化性保持在一定水平。在膨化前，使谷物纤维粉的含水量处于15-35％的范围内。在一个实施方式中，谷物纤维粉的含水量为25％。在本发明中，含水量是指水分与干燥谷物纤维粉的重量比。挤压机的螺杆转速可以设定为每分钟120转-180转。在一个实施方式中，挤压机的螺杆转速为每分钟145转。对螺杆转速没有特别限定，可以由本领域技术人员根据实际情况而设定。

在本发明中，谷物纤维粉为从谷物原粮中弃去部分胚乳而得到的谷物纤维粉，一般包含谷物的表皮、果皮、种皮、珠心层、糊粉层、胚芽和部分胚乳。在谷物纤维粉中保留的部分胚乳不超过谷物纤维粉重量的60％、55％、50％、45％、40％、35％、30％、25％或20％。为了更好地在亚健康人群和糖尿病患者等中控制餐后血糖、改善肠道健康、改善身体代谢状况等，去除谷物纤维粉中大部分的胚乳，使其具有较高的膳食纤维比例。此外，保留谷物纤维粉中少量的胚乳，可确保谷物纤维粉中一定的碳水化合物比例。含有高比例膳食纤维的产品也有益于健康人群的长期肠道菌群平衡和代谢改善。

本发明的谷物纤维粉可以为任何细度。在一个实施方式中，谷物纤维粉的细度为70目-120目。优选地，谷物纤维粉的细度为90-120目，更优选为100-120目。目数越高，加工工序所花费的时间、能耗会增加。因此，本领域技术人员可以根据实际情况选择谷物纤维粉的细度。

在本发明中，对谷物纤维粉的制备来源没有特别限制。在一个实施方式中，谷物纤维粉由小麦属、大麦属、燕麦属、荞麦属、和黑麦属中的一种或多种制备而来。在一个实施方式中，谷物纤维粉由小麦属制备而来。在另一个实施方式中，谷物纤维粉由大麦属制备而来。谷物纤维粉的制备来源可以根据需要和实际可得情况进行变化和搭配，只要终产品含有一定量的膳食纤维即可。

此外，谷物纤维粉每100克含有膳食纤维10-30克，碳水化合物35-70克，蛋白质10-25克，且产生与等重面粉相当的能量，且提供的餐后血糖以及在体内的产氢情况与等重的益生元如低聚果糖、抗性糊精等相当。

本发明的谷物纤维粉可以由任何方法制备得到。在一个实施方式中，本发明的谷物纤维粉通过以下方法进行制备，该方法包括以下步骤：

(1)对谷物原粮进行粉碎研磨，舍弃占谷物原粮重量50-80％的胚乳；

(2)对保留部分进行二次研磨和过筛，得到谷物纤维粉。

本发明所用术语的“谷物原粮”是指只经过去除成熟谷物外壳的谷物果实。例如，在本发明的谷物原粮为小麦的情况下，谷物原粮是指仅去除小麦外壳而没有经过其他加工的谷物，因此包括小麦果实的所有组成部分，如表皮、果皮、种皮、珠心层、糊粉层、胚芽和胚乳等。在谷物颗粒中，以小麦为例，胚乳的比例高达80％左右，而我们通常所指的面粉即基本是胚乳部分。面粉通常含有大量的碳水化合物，几乎不含膳食纤维和脂肪，蛋白含量也较低。谷物颗粒中除胚乳以外的部分通常存在于麸粉中，通常作为饲料食用，或者掺入面粉中制作全麦面粉。

在该方法中，在步骤(1)中舍弃大部分的胚乳，以提高所得谷物纤维粉中膳食纤维的比例。在本发明的方法中，步骤(2)中收集的谷物纤维粉的细度可以为任何细度，特别地为70目-120目。在本发明的方法中，步骤(2)中谷物纤维粉的得率占保留部分的重量的75％以上、80％以上、85％以上、90％以上或95％以上。从理论上看，谷物纤维粉的得率越高越好，但是，随着研磨的进行，研磨物越来越少，且越到后面，剩余研磨物中的纤维含量越高，因而研磨效率逐渐变低。因而，当得率达到75％以上、80％以上、85％以上、90％以上或95％以上时，可以视需要停止研磨。

在本发明方法中，可使用任何合适的方式进行粉碎研磨和二次研磨。例如，可以使用任何合适的粉碎机械进行研磨，如石磨或者钢磨。可用于本发明的一种示例性石磨是山东泗水鑫峰面粉机械有限公司生产的登峰牌6F-40型辊式磨粉机，一种示例性的钢磨是山东泗水鑫峰面粉机械有限公司生产的登峰牌6F-38型辊式磨粉机。具体而言，在实施本发明方法时，可以利用粉粹机械如石磨、钢磨等将谷物原粮研磨粉碎，将一部分的胚乳面粉另行收集使用，将不同细度的剩余部分全部收集，然后进行二次磨粉和过筛，要求达到一定细度，未达到细度要求的纤维粉继续回收磨粉，在符合细度要求的纤维粉的得率达到一定比例后，收集达到细度的所有纤维粉并混合。

在本发明的方法中，对所使用的谷物原粮没有特别限制，在一个实施方式中，谷物原粮选自小麦属、大麦属、燕麦属、荞麦属、和黑麦属中的一种或多种。在一个实施方式中，谷物原粮选自小麦属。在另一个实施方式中，谷物原粮选自大麦属。在一个实施方式中，小麦属谷物选自普通小麦和/或硬粒小麦。在一个实施方式中，大麦属谷物选自大麦和/或青稞。在一个实施方式中，燕麦属谷物选自燕麦和/或莜麦。在一个实施方式中，荞麦属植物选自荞麦和/或苦荞。在一个实施方式中，黑麦属谷物选自黑麦。谷物原粮的种类可以根据需要和实际可得情况进行变化和搭配。本领域技术人员也可容易地将本发明方法应用于任何其他合适的谷物种类。

在一个实施方式中，还包括在膨化之前向谷物纤维粉添加一种或多种益生元以得到预混粉的步骤。益生元是指不易消化的食物成分，通过选择性地刺激一种或少数细菌的生长和活性而对人体产生有益的影响。益生元包括膳食纤维。本发明中的益生元包括低聚糖、多糖等等。任何益生元均可合适地用于本发明中，例如可以使用的益生元包括但不限于菊粉、低聚糖、抗性糊精等。低聚糖包括但不限于低聚果糖和/或低聚木糖。在一个实施方式中，本发明谷物纤维粉组合物中包含选自菊粉、低聚果糖、低聚木糖、和抗性糊精中的一种或多种益生元。益生元在谷物纤维粉组合物中的比例可以由本领域技术人员合理地确定。在一个实施方式中，益生元占预混粉总重量的10％-30％。本发明的谷物纤维粉含有大量的膳食纤维，提供的餐后血糖水平以及在体内发酵的产氢情况与益生元相当，因而益生元在谷物纤维粉组合物中的比例可以降低，以节约制作时间和成本。然而，益生元的添加可以在一定程度上丰富膳食纤维的种类，更好地改善肠道菌群结构，从而改善身体代谢状况。此外，由于性质相似，谷物纤维粉和益生元在经历相同的膨化工艺之后，提供的餐后血糖水平和肠道内产氢情况也保持在较为一致的水平。

在一个实施方式中，还包括在膨化之前向谷物纤维粉添加魔芋粉以获得预混粉的步骤。添加魔芋粉是为了提高最终膨化产品的加工成形度，因此对其含量没有具体要求。在一个实施方式中，魔芋粉占预混粉总重量的3-5％。

本发明还提供由本发明方法挤压膨化的谷物纤维颗粒，其具有良好的口感，且具有不易消化的特性。因而，膨化的谷物纤维颗粒可以长期保存，在食用后提供稳定持续的较低餐后血糖，并经肠道内发酵产生对人体有益的氢气。尤其在添加益生元之后，本发明膨化谷物纤维颗粒中的膳食纤维更加丰富，有益于人体代谢和肠道菌群健康。

由于本发明中膨化的谷物纤维颗粒具有的良好口感、高膳食纤维比例以及一定的碳水化合物含量，可以用于制作药物、保健食品或健康食品，用于控制餐后血糖、改善肠道健康、改善身体代谢状况等。特别地，这种药物、健康食品或保健食品可以用作代餐或佐餐，适用于健康人群、亚健康人群和代谢综合症患者。在用作代餐或佐餐时，膨化的谷物纤维颗粒可以直接食用，口感良好，无需烹煮等进一步加工，不仅不会影响人们的日常工作生活，而且可以节约一定的时间。此外，由于本发明的膨化谷物纤维颗粒产生与等重面粉相当的能量，产生持续稳定在较低水平的餐后血糖，食用后经过肠道内菌群的发酵产生对人体有益的氢气。因而，通过简单地服用本发明的代餐或佐餐就可以同时达到补充能量并保持健康的目的。长期食用本发明的膨化谷物纤维颗粒，不仅可以获得足够的热量，还能逐渐改善身体的疾病症状或亚健康状态。尤其在添加益生元之后，本发明膨化谷物纤维颗粒中的膳食纤维更加丰富，对人体代谢和肠道菌群健康有益。

此外，由于谷物纤维颗粒本身就含有大量的膳食纤维，即所谓的益生元，可以支持或改善肠道内有益菌群的生长。因而，仅需要额外补充少量的益生元。额外益生元的补充可以在一定程度上丰富营养素的种类，更好地改善肠道有益菌群的生长。此外，由于本发明谷物纤维颗粒的生产工艺较为简单，成本较低，营养也更为全面，本发明的膨化产品相比于一般的益生元产品具有一定的优势。

本文中的“代餐”是指取代全部或部分正餐。本文中的“佐餐”是指随餐服用。

本发明通过在摄入食物的受试者中检测呼出气体中的氢气，来反映食物在肠道内的发酵情况。肠道内微生物对于不易消化的食物成分的发酵是氢气在人体内唯一的产生途径，临床上已经将这部分呼出氢气与甲烷结合而用于检测小肠细菌的过度增生等。

综上所述，本发明使用挤压机进行谷物纤维粉的膨化，口感改善是目的之一，保持物料膨化后的低血糖生成指数等健康效应是本发明更为关注的目标。

本申请上下文中的术语“包括”和“包含”可以相互替换使用，并同时涵盖了“由…组成”这一表述。

下面将结合具体实施例和附图进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不以任何方式限制本发明的范围。本发明的范围仅由所附的权利要求书限定。本领域技术人员在阅读了本公开内容之后，可在不脱离本发明精神和范围的情况下对本发明做出多种改动和变化，这些改动和变化都应认为是本发明实施方式的等同形式而落在本发明的范围内。还应指出，本申请上下文中描述的各个和多个特征可以自由组合，而不局限于具体的实施方式。

实施例

实施例1 旱地小麦纤维粉的生产

用山东泗水鑫峰面粉机械有限公司生产的登峰牌6F-40辊式石磨或者6F-38辊式钢磨对购自洪洞县众一农业发展有限公司的旱地小麦原粮进行粉碎研磨。旱地小麦，是指在干旱、半干旱地区种植在丘陵地、山坡地，依靠自然降水栽培的小麦，本实施例中所用旱地小麦的种植区域在山西洪洞县及周边的一些丘陵地、山坡地上。在上述粉碎研磨中，选用竖式磨盘，极大地减少了面粉中的灰分。石磨机转速20转/分钟，温度45度，并且这种皮心并重的制粉工艺，使小麦在研磨中的遍数大为减少，麦胚的香味、蛋白质、胡萝卜素、碳水化合物、钙、磷、铁、维生素B1、维生素B2、膳食纤维等营养物质完全保留。在粉碎研磨后，将占旱地小麦原粮重量65％的胚乳另行收集。将保留的占旱地小麦原粮重量35％的不同细度的麸粉全部收集，进一步研磨，即进行二次磨粉。过筛收集细度在100-120目的麸粉，将不符合细度要求的粉放回墨中再次磨制，直到这35％麸粉中符合细度要求的纤维粉得率达到85％，停止研磨。将该部分符合细度要求的纤维粉混合收集待用，剩余部分舍弃。

实施例2 旱地小麦纤维粉的能量和主要营养素测定

根据标准方法检测所得的旱地小麦纤维粉的能量和主要营养素含量。能量和碳水化合物根据GB/T 21922-2008进行检测；蛋白质、脂肪和膳食纤维粉别根据GB 5009.5-2010第一法、GB/T 5009.6-2003酸水解法和AOAC 991.43进行检测。

根据上述方法制备并检测的旱地小麦纤维粉的主要营养素含量见下表1。与普通旱地小麦面粉相比，膳食纤维(小麦纤维粉23.7g vs.普通小麦面粉2.1g)和蛋白质(麦纤粉16.2g vs.普通小麦面粉11.2g)含量明显增加，而碳水化合物(小麦纤维粉50.4g vs.普通小麦面粉73.6g)含量大幅降低。同时，相同重量的小麦纤维粉与普通小麦面粉提供相当的能量。

表1.旱地小麦纤维粉和普通小麦面粉的能量和主要营养素比较

数据来源：a，通标标准技术服务(上海)有限公司检测；b，中国食品成分表，王光亚，2010；上表中的碳水化合物不包括膳食纤维成分。

实施例3 旱地小麦纤维粉的餐后血糖和产氢测试

在本实施例中，对实施例1制备的小麦纤维粉测定餐后血糖和产氢情况，并与白米饭以及多种常见益生元进行比较。

共4名健康受试者(年龄28-45岁，BMI 18.0-22.3，无糖耐量异常)参与该测试，测试前空腹12小时，测试当天进食前收集空腹呼出氢气，测量空腹血糖，并在餐后3小时内测试血糖水平，在餐后的12小时内检测产氢情况，每隔60分钟一次。测试结束后再进食。这4名健康受试者分别参加2轮或3轮测试，两轮测试之间间隔数天。其中，1名受试者在第1轮测试中服用20g实施例1制备的旱地小麦纤维粉，在第2轮测试中服用20g菊粉(武汉英纽林生物科技有限公司制)；1名受试者在第1轮测试中服用20g抗性糊精(Fibersol-2，MATSUTANIChemical Industry Co.,Ltd制)，在第2轮测试中服用20g低聚果糖(QHT-FOS-P95S，量子高科(中国)生物股份有限公司)；1名受试者在第1轮测试中服用20g低聚木糖(山东龙力生物科技股份有限公司制)，在第2轮测试中服用20g魔芋胶(四川省绵阳圣安魔芋制品有限公司制)；另一名受试者在第1轮测试中服用20g白米饭，在第2轮测试中服用20g发明人自制的谷物纤维粉组合物(成分比例如表2所示)，在第3轮测试中不服用任何食物以测得空腹产氢情况。

血糖检测使用罗氏血糖仪(Performa)，呼出氢气检测使用美国QUINTRON BreathTracker呼吸气体检测仪。

表2 谷物纤维粉组合物配方

图1示出受试者在服用实施例1谷物纤维粉后的餐后血糖和产氢情况，数值为均值±SEM。如图所示，受试者在冲服20g旱地小麦纤维粉后，餐后血糖稳定在5.7mmol/L左右的较低水平。对比白米饭(10.8mmol/L)而言，对餐后血糖控制有明显的优势。另外，由于旱地小麦纤维粉的化学键组成复杂，组成成分丰富，同时含有较高的蛋白质，因此口盲时间较长(约300min)，进入大肠后的发酵过程也较长，产氢总量显著高于同样食用量的白米饭。由此可见，食用本发明的小麦纤维粉后，受试者不仅可以得到充足的能量和均衡的营养，还可以严格控制餐后血糖，并受益于膳食纤维的发酵。

图2示出实施例1旱地小麦纤维生粉与几种益生元、白米饭、以及发明人自制的谷物纤维粉组合物的餐后血糖比较。如图所示，旱地小麦纤维粉的餐后血糖AUC(曲线下面积)与几种常见益生元如抗性糊精和低聚果糖等基本一致，均保持在较低水平，且大大低于白米饭。

图3示出实施例1旱地小麦纤维生粉与几种益生元、白米饭以及发明人自制的谷物纤维粉组合物的餐后产氢比较。如图所示，旱地小麦纤维生粉的餐后产氢AUC(曲线下面积)与几种常见益生元如低聚果糖等相当，且远远高于白米饭。

实施例4 旱地小麦纤维粉的膨化造粒

使用实施例1制备的旱地小麦纤维粉制成小麦纤维粉预混粉，其中实施例1制备的旱地小麦纤维粉76％、菊粉7.5％、抗性糊精6％、低聚果糖5％、低聚木糖1.5％、魔芋胶4％，各个成分的来源信息同实施例3。随后测定预混粉的含水量(水分测定仪MB25，奥豪斯仪器(上海)有限公司)，可适当加水使含水量达到25％。之后，将小麦纤维粉预混粉进行膨化造粒，使用双螺杆挤压机(济南大亿机械有限公司，赛信DS56-111)，参数设定如表3所示。具体而言，通过机械混匀得到含水量25％的预混粉，通过进料仓和螺杆输送入双螺杆挤压机，机筒温度设定在80℃，螺杆转速每分钟145转，出口模头孔径3×1mm。

表3 挤压机膨化造粒参数设定

实施例5 旱地小麦纤维粉膨化颗粒的餐后血糖和产氢测试

4名健康受试者(年龄28-45岁，BMI 18.0-22.3，无糖耐量异常)，在测试前12小时禁止进食，早餐空腹服用实施例4制备的旱地小麦纤维粉膨化颗粒(20g)，使用200ml温水冲泡成早餐麦片状食用。之后不进食。作为对照，一名45岁健康男性，BMI 22.3，无糖耐量异常，按照同样方法进食20g白米饭。

在服用旱地小麦纤维粉膨化颗粒后的3小时内检测受试者的餐后血糖水平。血糖测试使用的是罗氏血糖仪/卓越型(Performa)，在0、30、60、120、180分钟分别检测指尖血血糖。在服用小麦纤维粉膨化颗粒后12小时内检测受试者的餐后产氢情况。测试方法为进食后每一小时收集气体，用美国QUINTRON BreathTracker呼吸气体检测仪检测氢气含量。

图4和图5分别示出餐后血糖的测试结果和产氢的测试结果。从图4可以看出，食用小麦纤维粉膨化颗粒后血糖较平稳，餐后血糖最高为6.2mmol/L，远远低于白米饭的峰值(约11mmol/L)，表明该膨化食品的血糖负荷较低。此外，与实施例1的旱地小麦纤维粉比较，实施例3膨化颗粒的餐后血糖水平基本相当。从图5可看出，在食用旱地小麦纤维粉膨化颗粒5小时后氢气的产生开始显著增加且产氢持续时间长(餐后6小时氢气水平仍然较高)，表明该食品可以到达大肠为肠道菌群提供营养，达到调节肠道菌群的功效。与实施例1的旱地小麦纤维粉比较，产氢情况更佳。

Claims (11)

1.一种使谷物纤维粉膨化的方法，包括使用螺杆挤压机对含水量为15-35％的谷物纤维粉进行膨化的步骤，所述螺杆挤压机的机筒温度设定为68-90℃，谷物纤维粉的停留时间设定在15-30秒，所述谷物纤维粉为从谷物原粮中弃去部分胚乳而得到的谷物纤维粉。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述螺杆挤压机选自单螺杆挤压机、双螺杆挤压机和多螺杆挤压机。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述部分胚乳占谷物原粮重量的50-80％。

4.如权利要求1中任一项所述的方法，其中所述谷物纤维粉的细度在70-120目。

5.如权利要求1中任一项所述的方法，其中所述谷物纤维粉由小麦属、大麦属、燕麦属、荞麦属、和黑麦属中的一种或多种制备而来。

6.如权利要求5所述的方法，其中小麦属选自普通小麦和/或硬质小麦，大麦属选自大麦和/或青稞，燕麦属选自燕麦和/或莜麦，荞麦属选自荞麦和/或苦荞，黑麦属选自黑麦。

7.如权利要求1所述的方法，还包括在膨化之前向所述谷物纤维粉添加一种或多种益生元并将含水量相应调整为15-35％的步骤。

8.如权利要求1所述的方法，还包括在膨化之前向所述谷物纤维粉添加魔芋粉并将含水量相应调整为15-35％的步骤。

9.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述谷物纤维粉是根据以下方法制备的：

(1)对谷物原粮进行粉碎研磨，舍弃占谷物原粮重量中50-80％的胚乳；

(2)对保留部分进行二次研磨和过筛，得到细度为70-120目的谷物纤维粉。

10.由权利要求1～9中任一项的方法制备得到的膨化谷物纤维颗粒作为制备调整肠道菌群结构、减少内毒素的产生、控制餐后血糖水平、和/或改善身体代谢状况的药物、健康食品或保健食品的用途。

11.如权利要求10所述的用途，其中，所述药物、所述健康食品或所述保健食品用作代餐或佐餐。