CN109393333A - 一种低血糖指数的慢消化淀粉类重组米饭的制备方法 - Google Patents

一种低血糖指数的慢消化淀粉类重组米饭的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低血糖指数的慢消化淀粉类重组米饭的制备方法，属于食品加工技术领域。本发明基于高温流化技术在短时间内对固相碎米原料进行非晶化处理后，物料通过一步反应性挤压技术，将加酶酶解与酯化处理相结合，制备得到慢消化淀粉含量高、血糖指数低的重组米饭。本发明通过一步成型挤压技术制备的重组米饭适用于II型糖尿病人食用，同时提高农副产品附加值，降低生产成本，提高生产效率。

Description

一种低血糖指数的慢消化淀粉类重组米饭的制备方法
技术领域
本发明涉及一种低血糖指数的慢消化淀粉类重组米饭的制备方法，涉及到酯化及加酶挤压技术协同生产重组米饭，属于食品加工技术领域，具体涉及粮食食品及方法。
背景技术
近十年来，全球糖尿病患者数量以惊人的速度迅速增长。据2010年数据统计，我国糖尿病患者人口总数达到1.16亿，占人口总数的11.6％，我国已成为世界上糖尿病人口最多的国家。对于糖尿病患者的防治也成为了主要的公共卫生问题之一。
餐后高血糖是糖尿病加重和引起并发症的主要因素，因此，控制餐后血糖是预防糖尿病的有效措施。糖尿病患者的饮食，特别是主食(即碳水化合物)的选择和控制，是糖尿病治疗的基础，关系到糖尿病患者血糖的长期控制以及慢性并发症的发生和发展。因此，选择低血糖指数的主食是糖尿病饮食治疗的重点。
淀粉是人类最重要的碳水化合物来源和主要能量来源，在人们日常生活中发挥着不可替代的作用，其中大量研究证明慢消化淀粉的血糖生成指数(Glycemic index,GI)低，在控制餐后血糖和胰岛素水平，改善胰岛素抵抗，降低血糖稳态调控系统压力，预防和治疗各种饮食相关的慢性疾病方面发挥着重要作用。现今，慢消化淀粉的主要制备方法为物理法、化学改性法、生物酶法及多种方法复合等。但现有方法仍存在制备方法复杂、产品效果差、制备过程产生个别有害物质等缺陷。因此，亟待开发一种低成本、易于大规模工业化生产，并且能够克服慢消化淀粉产品自身的加工不稳定性的制备低血糖指数的主食产品的新型方法。
挤压技术是一种高温短时处理的工艺，适用于多种物料。此外，挤压法具有生产成本低、生产效率和能量利用率高的优点，可通过制粒技术“一体成型”制备重组挤压米。其生产过程为干法处理，不会产生废水，具有反应时间短、生产效率高、绿色环保等优点。然而传统的挤压工艺会导致慢消化淀粉含量的下降总慢消化淀粉含量的45％以上，血糖指数的增加原血糖指数的35％以上(产品中慢消化淀粉含量大体在20％～40％左右，血糖指数处于中血糖指数范围，在60～80左右)，需要进一步改进以制备慢消化淀粉含量高、血糖指数低的适用于糖尿病人食用的重组米饭。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低血糖指数的慢消化淀粉类重组米饭的制备方法，利用固态非晶化处理后的大米粉为原料，将蛋白酶水解、乙酸酐酯化、一步反应性挤压成型技术相结合，制备得到慢消化淀粉含量高的低血糖指数的重组米饭产品。
本发明的技术方案为：利用固态非晶化处理原料碎米粉，打破碎米粉中的淀粉分子的胶束状态，破坏淀粉的晶体结构，使支链淀粉在短时间内解簇，降低淀粉分子间的位阻效应；再配合乙酸酐酯化与蛋白酶酶解结合的反应性一步挤压成型技术，通过酶解作用将米粉中的蛋白与淀粉剥离并结合挤压过程中的热能、高机械力、高剪切力、酯化等作用，形成高含量的慢消化淀粉，从而得到低血糖指数的重组米饭。
具体地，本发明方法包括以下步骤：
(1)碎米增湿：采用喷雾法对碎米进行增湿处理；
(2)固态非晶化预处理：采用瞬时高温流化技术对碎米进行非晶化预处理，使物料糊化度达到65％～85％；
(3)粉碎调质：将步骤(2)处理后的碎米粉碎成80～100目的大米粉，添加蛋白酶，混合均匀；所述蛋白酶(比酶活3.5U/mg)的总添加量为大米粉原料的1％～3％(w/w)，调节含水量为30％～50％，调节pH为8.5～9.5；
(4)酯化反应结合加酶挤压配料成型：将步骤(3)所得的混合料送入双螺杆挤压机中，固体喂料速度在挤压开始前为2～5kg/h，设定该双螺杆挤压机四段温度分别为55～65℃、65～75℃、75～85℃、85～110℃，螺杆转速为70～110rpm，挤压机出料口的模头孔径为4～8mm，出料口处的切割机转速为200～250rpm；并且在螺杆第二段变温过程(65～75℃)中加入添加量为大米粉原料的3～6％(w/w)无水乙酸酐，以0.5～2mL/min速率匀速加入挤压物料中；通过双螺杆挤压机进行挤压造粒，并在模头处用切割得到颗粒状或粒度为4～6mm长度的球状或棒状颗粒；
(5)干燥包装：将步骤(4)制备得到的大米颗粒产品采用热风流化床干燥，干燥温度100～130℃，干燥时间10～15min，控制干燥后水分在6％～10％；干燥后再经冷却，包装制得低血糖指数的重组米饭。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中增湿的方法是喷雾法，选择喷雾温度25～30℃，然后取出摊开，冷风吹干原料表面水分，待用，处理后原料的干基含水量在30～40％。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述碎米可以是大米加工过程中产生的不符合精米颗粒要求的碎米，可以实现农产品的附加增值全利用。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中的高温流化处理，是将增湿处理后的碎米粉输送入高温流化机，流化温度220～250℃、流化时间30～50s，处理后由出料口排出，使物料糊化度达到65％～85％。所述糊化度采用淀粉酶法测定，利用葡糖淀粉酶对糊化淀粉和原淀粉有选择性的分解，采用DNS法测定还原糖含量，得到糊化度。淀粉糊化度：指产品在加工过程中淀粉所达到的糊化程度，即糊化淀粉量占样品总淀粉量的比例。糊化(熟化)度(％)＝(测定样品吸光度-空白吸光度)/(全糊化样品吸光度-空白样品吸光度)×100(％)。
在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中的蛋白酶为碱性蛋白酶。
本发明的有益效果：
(1)本发明以碎米为原料，来源广，有利于提高农副产品附加值，有较高的科技附加值。
(2)本发明采用固态非晶化处理原料碎米粉，再配合乙酸酐酯化与蛋白酶酶解结合的反应性一步挤压成型技术，制备得到慢消化淀粉含量高，耐热性好，血糖指数低的重组米饭产品。其中，慢消化淀粉占产品的总淀粉含量的50％～70％以上，且在沸水冲泡5～10min后，其慢消化淀粉的残留量达到70％～80％以上；产品的血糖指数在50～55以下。
(3)利用本发明的生产工艺制得的低血糖指数的重组米饭，生产成本较低，同时易于生产连续化，生产周期短，生产效率高，减少工业废水排放。
(4)本发明制备的重组米饭血糖指数低，适用于II型糖尿病患者控制血糖食用。且使用方便，使用沸水冲泡5～10min后即可食用。
具体实施方式
慢消化淀粉含量测定：采用Englyst法测定慢消化淀粉含量。称取200mg样品置于50mL离心管中，加入2mL水，混匀后置于37℃恒温水浴振荡(转速为160rpm)。加入4mL胃蛋白酶溶液(内含0.5g胃蛋白酶，0.5g瓜尔胶分散于100mL的5mol/L的盐酸溶液中)反应30min，后在每个测试离心管中加入5粒玻璃珠和2mL0.5mol/L醋酸钠溶液(pH＝5.2)继续振荡30min。接着加入2mL混酶溶液(8g胰酶与1.96mL糖化酶(260U/mL)分散于44.8mL水中)，水解0，20min后取样0.1mL加入0.9mL的90％乙醇灭酶。10000g离心5min后取上清液，以不加样品的水为空白样品，采用葡萄糖氧化酶试剂盒(GOD-POD)测定葡萄糖含量，每个样品平行测定3次取平均值。慢消化淀粉(SDS)为20min内不被小肠消化吸收的淀粉，具体公式如下：
SDS＝(G20-G0)×0.9×100％/TS
式中：G0和G20分别为酶解0，20min后释放的葡萄糖/mg，TS为样品总淀粉干基重/mg。
体外模拟餐后血糖指数的测定：采用Goni法测定体外模拟餐后血糖指数。称取200mg样品置于50mL离心管中，加入2mL水，混匀后置于37℃恒温水浴振荡(转速为160rpm)。加入4mL胃蛋白酶溶液(内含0.5g胃蛋白酶，0.5g瓜尔胶分散于100mL的5mol/L的盐酸溶液中)反应30min，后在每个测试离心管中加入5粒玻璃珠和2mL0.5mol/L醋酸钠溶液(pH＝5.2)继续振荡30min。接着加入2mL混酶溶液(8g胰酶与1.96mL糖化酶(260U/mL)分散于44.8mL水中)并准确计时。振荡水解0，30，60，90，120，180min后取样0.1mL加入0.9mL的90％乙醇灭酶。10000g离心5min后取上清液，以不加样品的水为空白样品，采用葡萄糖氧化酶试剂盒(GOD-POD)测定葡萄糖含量，每个样品平行测定3次取平均值。样品的消化速率采用样品在0～180min的水解率(％)标识，作图计算出水解曲线下的面积(AUC)。样品水解指数(HI)和血糖指数的计算公式如下：
GI＝0.549×HI+37.91
实施例1
(1)采用喷雾法对碎米进行增湿处理。喷雾温度为25℃，然后取出摊开，冷风吹干原料表面水分，待用，处理后原料的干基含水量在30％～40％。
(2)采用瞬时高温流化技术对碎米进行非晶化预处理，增湿处理后的输送入高温流化机，流化温度220℃、流化时间30s，处理后由出料口排出，使物料糊化度达到65％。
(3)然后将处理后的碎米粉碎成80目的大米粉，同时添加酶制剂，混合均匀。所述的挤压添加的酶制剂，选用碱性蛋白酶，总添加量为大米粉原料的1％(w/w)，调节至pH为8.5，含水量为30％。
(4)调质后将混合料送入双螺杆挤压机中，固体喂料速度在挤压开始前为2kg/h，设定该双螺杆挤压机四段温度分别为55℃、65℃、75℃、85℃，螺杆转速为70rpm，挤压机出料口的模头孔径为4mm，出料口处的切割机转速为200rpm。并且在螺杆第二段变温的中间部位加入无水乙酸酐，以0.5mL/min速率匀速加入挤压物料中。通过双螺杆挤压机进行挤压造粒，并在模头处用切刀切割，得到颗粒状或粒度为4mm长度的球状或棒状颗粒。
(5)最后将制备得到的大米颗粒产品采用热风流化床干燥，干燥温度100℃干燥温度干燥时间15min，控制干燥后水分在10％。干燥后再经冷却，包装制得低血糖指数的重组米饭，且再使用沸水冲泡10min后即可使用。
产品采用Englyst法测定慢消化淀粉含量，其中，慢消化淀粉占产品的总淀粉含量的50％以上，且在沸水冲泡10min后，其慢消化淀粉的残留量达到70％以上。另采用Goni法测定体外模拟餐后血糖指数，产品的血糖指数在55以下。
实施例2
(1)采用喷雾法对碎米进行增湿处理。喷雾温度为30℃，然后取出摊开，冷风吹干原料表面水分，待用，处理后原料的干基含水量在30％～40％。
(2)接着采用瞬时高温流化技术对碎米进行非晶化预处理，增湿处理后的输送入高温流化机，流化温度250℃、流化时间50s，处理后由出料口排出，使物料糊化度达到85％。
(3)然后将处理后的碎米粉碎成100目的大米粉，同时添加酶制剂，混合均匀。所述的挤压添加的酶制剂，选用碱性蛋白酶，总添加量为大米粉原料的3％(w/w)，调节至pH为9.5，含水量为50％。
(4)调质后将混合料送入双螺杆挤压机中，固体喂料速度在挤压开始前为5kg/h，设定该双螺杆挤压机四段温度分别为65℃、75℃、85℃、110℃，螺杆转速为110rpm，挤压机出料口的模头孔径为8mm，出料口处的切割机转速为250rpm。并且在螺杆第二段变温的中间部位加入无水乙酸酐，以2mL/min速率匀速加入挤压物料中。通过双螺杆挤压机进行挤压造粒，并在模头处用切刀切割，得到颗粒状或粒度为6mm长度的球状或棒状颗粒。
(5)最后将制备得到的大米颗粒产品采用热风流化床干燥，干燥温度130℃干燥温度干燥时间10min，控制干燥后水分在6％。干燥后再经冷却，包装制得低血糖指数的重组米饭，且再使用沸水冲泡5min后即可使用。
产品采用Englyst法测定慢消化淀粉含量，其中，慢消化淀粉占产品的总淀粉含量的70％以上，且在沸水冲泡5min后，其慢消化淀粉的残留量达到90％以上。另采用Goni法测定体外模拟餐后血糖指数，产品的血糖指数在50以下。
实施例3
(1)采用喷雾法对碎米进行增湿处理。喷雾温度为28℃，然后取出摊开，冷风吹干原料表面水分，待用，处理后原料的干基含水量在30％～40％。
(2)接着采用瞬时高温流化技术对碎米进行非晶化预处理，增湿处理后的输送入高温流化机，流化温度235℃、流化时间40s，处理后由出料口排出，使物料糊化度达到70％。
(3)然后将处理后的碎米粉碎成90目的大米粉，同时添加酶制剂，混合均匀。所述的挤压添加的酶制剂，选用碱性蛋白酶，总添加量为大米粉原料的2％(w/w)，调节至pH为9.0，含水量为40％。
(4)调质后将混合料送入双螺杆挤压机中，固体喂料速度在挤压开始前为4kg/h，设定该双螺杆挤压机四段温度分别为60℃、70℃、80℃、100℃，螺杆转速为90rpm，挤压机出料口的模头孔径为6mm，出料口处的切割机转速为230rpm。并且在螺杆第二段变温的中间部位加入无水乙酸酐，以1mL/min速率匀速加入挤压物料中。通过双螺杆挤压机进行挤压造粒，并在模头处用切刀切割，得到颗粒状或粒度为5mm长度的球状或棒状颗粒。
(5)最后将制备得到的大米颗粒产品采用热风流化床干燥，干燥温度125℃干燥温度干燥时间12min，控制干燥后水分在8％。干燥后再经冷却，包装制得低血糖指数的重组米饭，且再使用沸水冲泡8min后即可使用。
产品采用Englyst法测定慢消化淀粉含量，其中，慢消化淀粉占产品的总淀粉含量的60％以上，且在沸水冲泡8min后，其慢消化淀粉的残留量达到80％以上。另采用Goni法测定体外模拟餐后血糖指数，产品的血糖指数在53以下。
本发明制备低血糖指数淀粉类重组米饭时，使用了固态非晶化处理、酯化、加酶挤压技术相结合，以提高产品的慢消化淀粉含量、降低血糖指数。如果不结合这多重技术，将不能达到理想的效果，例如，分别省略固态非晶化处理、酯化、酶解处理中的一种或多种处理，将影响产品品质。具体地，如表1所示，
B组：省略固态非晶化处理过程时，是将步骤(1)得到的碎米粉碎成80～100目的大米粉进行步骤(3)及后续的处理过程。
C组：省略酯化处理时，是在步骤(4)的挤压过程中不添加无水乙酸酐。
D组：省略酶解处理时，是在步骤(3)中将步骤(2)处理后的碎米粉碎成80～100目的大米粉，然后不加酶，直接送入双螺杆挤压机中进行步骤(4)及后续的处理过程。
E组：省略固态非晶化、酯化处理时，是将步骤(1)得到的碎米粉碎成80～100目的大米粉进行步骤(3)及后续的处理过程，在步骤(4)的挤压过程中不添加无水乙酸酐。
F组：省略固态非晶化、酶解处理时，是将步骤(1)得到的碎米粉碎成80～100目的大米粉，然后不加酶，直接送入双螺杆挤压机中进行步骤(4)及后续的处理过程。
表1技术操作条件
注：“+”表示有此操作，“-”表示无此操作。其余操作条件均在本发明所列实施范围内。
得到低血糖重组米饭进行慢消化淀粉含量与血糖指数检测，检测结果如表2。
表2慢消化淀粉含量与体外模拟血糖指数检测结果
慢消化淀粉含量(％) 体外模拟血糖指数
A 75.1±0.3 46.9±0.2
B 68.4±0.2 52.3±0.1
C 41.7±0.1 65.4±0.5
D 43.8±0.2 62.6±0.1
E 36.5±0.4 72.9±0.3
F 39.2±0.1 69.1±0.2
由结果可知：固态非晶化处理、酯化、加酶挤压技术均会影响慢消化淀粉含量与体外模拟血糖指数，因此慢消化淀粉含量高、体外模拟血糖指数低的产品需采用本技术制备。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种低血糖指数的慢消化淀粉类重组米饭的制备方法，其特征在于，利用固态非晶化处理后的大米粉为原料，将蛋白酶水解、乙酸酐酯化、一步反应性挤压成型技术相结合。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)碎米增湿：采用喷雾法对碎米进行增湿处理；
(2)固态非晶化预处理：采用瞬时高温流化技术对碎米进行非晶化预处理，使物料糊化度达到65％～85％；
(3)粉碎调质：将步骤(2)处理后的碎米粉碎成80～100目的大米粉，添加蛋白酶，混合均匀；
(4)酯化反应结合加酶挤压配料成型：将步骤(3)所得的混合料送入双螺杆挤压机中，固体喂料速度在挤压开始前为2～5kg/h，设定该双螺杆挤压机四段温度分别为55～65℃、65～75℃、75～85℃、85～110℃，螺杆转速为70～110rpm，挤压机出料口的模头孔径为4～8mm，出料口处的切割机转速为200～250rpm；并且在螺杆的65～75℃温度段加入添加量为大米粉原料的3～6％(w/w)无水乙酸酐，以0.5～2mL/min速率匀速加入挤压物料中；通过双螺杆挤压机进行挤压造粒，并在模头处用切割得到颗粒状或粒度为4～6mm长度的球状或棒状颗粒；
(5)干燥包装：将步骤(4)制备得到的大米颗粒产品采用热风流化床干燥；干燥后再经冷却，包装制得低血糖指数的重组米饭。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中喷雾温度25～30℃，喷雾后取出摊开，冷风吹干原料表面水分，待用，处理后原料的干基含水量在30～40％。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述碎米是大米加工过程中产生的不符合精米颗粒要求的碎米。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的高温流化处理，是将增湿处理后的碎米粉输送入高温流化机，流化温度220～250℃、流化时间30～50s，处理后由出料口排出，使物料糊化度达到65％～85％。
6.根据权利要求2～5任一所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中的蛋白酶为碱性蛋白酶。
7.根据权利要求2～6任一所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述蛋白酶的总添加量为大米粉原料的1％～3％(w/w)，加酶后调节含水量为30％～50％，调节pH为8.5～9.5。
8.根据权利要求2～6任一所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中干燥温度100～130℃，干燥时间10～15min，控制干燥后水分在6％～10％。
9.根据权利要求1～8任一所述方法制备得到的慢消化淀粉类重组米饭。
10.含有权利要求9所述慢消化淀粉类重组米饭的保健品。
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