CN109845972B - 一种挤压膨化结合循环高静压制备薏米全粉食品的方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及针对薏米的挤压膨化深加工方法，将挤压膨化与循坏高静压技术手段相结合，获得的产品质地均匀、口感细腻，味道有和香并隐隐泛甜，抗性淀粉含量明显增加，溶解性和冲调性增强，糊化度提高，实现了对薏米的深度开发、增加了产品附加值。具体对循环高静压处理过程进行了精确控制，将“高‑低‑高”的循环高静压特定压力模式与“低‑高‑低”的特定挤压膨化的温度模式形成有效配合，各步骤和参数相互紧密配合，使抗性淀粉提高了44.92％，可溶指数提高了42.95％，糊化度提高了约56％；采用循环高静压处理，大大缩短回生结晶的时间，从通常的24‑36小时缩短为6‑8h。

Description

一种挤压膨化结合循环高静压制备薏米全粉食品的方法

技术领域

本发明属于薏米挤压膨化食品技术领域，具体涉及薏米全粉的挤压膨化食品，尤其涉及专门用于薏米的加工技术。

背景技术

薏米又名薏仁米、薏苡仁，被誉为“世界禾本科植物之王”，营养价值和药用价值在禾本科植物中非常高，药食两用性使薏米成为了保健食品开发应用中的一大亮点，薏米含有薏苡素、薏苡酯和特有的三萜类化合物等多种药用成分，性味甘淡微寒、具有抗肿瘤、提高免疫力、降血糖、抗炎、解热镇痛、降血钙、健脾补肺、止泻、清热、美容护肤等等多重功效，含有淀粉、纤维素、蛋白质、维生素、矿物质等多种营养物质。由于薏米的营养保健功效，薏米逐渐受到食品领域研究者和加工者的青睐，有越来越多的薏米食品出现，薏米制酒、膨化薏米、薏米饼干、薏米饮品等等。包括薏米在内的谷物类原料也被加工成膨化食品，目前薏米膨化食品主要分两类，一类是将单一薏米原料采用常规的微波膨化或挤压膨化的方法制备，另一类是将薏米与其它谷物原料混合后制备膨化食品，公开号CN103070355A采用微波方法对薏米进行膨化，膨化前对薏米用盐和糖进行调味儿。公开号CN104068344A公开了将薏米浸泡后放入膨化机中膨化；公开号CN 105249242 A公开了一种速食膨化薏米的二次气流膨化制作方法；上述膨化产生的效果是使得膨化后的薏米呈蜂窝状、适口性、消化性提高，具备膨化食品的优越特性。但薏米同其它谷物类原料不同，由于薏米是淀粉含量较高的一种谷类，约占薏米的40-70％，并且该淀粉具有难糊化的特性，并且颗粒粗糙，因此单独加工出来的薏米膨化食品存在口感不佳、功能性淀粉例如抗性淀粉含量低等缺点，因此对薏米淀粉深度充分利用或深加工具有重要意义。目前的薏米挤压膨化食品存在对薏米淀粉加工利用不足的缺陷，尤其是功能性抗性淀粉含量不足，而抗性淀粉通常不能在小肠酶解、消化、吸收，但可被微生物菌群发酵，发挥有益生理功效，具有调节血糖、降胆固醇、预防结肠癌、促进矿物质吸收等多种功效，如果将薏米中含量较高的淀粉进行改性和深加工后再结合挤压膨化工艺，将会大大提高薏米挤压膨化食品的品质和产品附加值，使得产品具有更丰富的营养保健功效，使对薏米的开发利用及薏米的精深加工具有重要意义。

高静压，也叫超高压，该加工技术是利用压力对置于密封弹性容器中的物料在常温或较低温度下进行100-1000MPa的处理，以达到灭酶、杀菌、改性目的。由于高静压处理不高温加热、不添加化学物质，能最大程度保持食品风味营养和感官。

虽然目前有利用高静压技术对薏米粉进行改性制备高抗性淀粉的研究报道(例如肖志勇，超高压改性制备高抗性薏米粉的工艺优化及其理化特性研究)，也有将高静压用于提取慢消化淀粉的方法(CN105693870A)，还有利用高静压提取大米碎米中慢消化淀粉的方法，但均是运用单次高静压对薏米粉或淀粉进行处理，未对淀粉进行更深层次的改性，也没有将高静压处理后的薏米进一步进行挤压膨化食品的生产，即将高静压与挤压膨化联用针对薏米进行加工，现有技术中也没有适合于薏米挤压膨化特定循环高静压处理。

发明内容

本申请的目的在于提供一种专门针对薏米进行挤压膨化深加工的方法，将循坏高静压与挤压膨化相结合，专门针对薏米原料提供了一种挤压膨化方法。同时提供一种口感好的薏米杂粮食品，一种抗性淀粉含量高的防止肥胖或利于减肥的薏米挤压食品。

本发明采用以下技术方案：

一种挤压膨化结合循环高静压制备薏米杂粮食品的方法，其特征在于，由以下步骤依次制备：

(1)前处理：将薏米经过粉碎后过50-70目筛制成薏米粉，将水：薏米粉按质量份数100:40-60混合配制成薏米粉乳溶液，搅拌混匀后装入聚丙烯袋中，真空包装；

(2)循环高静压处理：将包装袋置于高静压设备中，处理温度23～27℃，先在压力300-400MPa、保压3-5min，再在压力100-200MPa、保压3-5min，最后再回到压力300-400MPa、保压3-5min，其中高静压升压或降压速率8.0～8.5MPa/min；

(3)回生结晶：经高压处理后，4℃回生结晶6-8h，于50-60℃真空干燥，粉碎过100目筛，得超高压改性薏米粉；

(4)调制：将超高压改性薏米粉物料水分含量控制在17-19％；

(5)挤压膨化：在螺杆挤压机中进行，挤压机套筒中依次分为三个温度区，一区温度为80-85℃，二区温度为120-140℃，三区温度为100-110℃，三区压力为20-25MPa；喂料转速20-25r/min；

(6)4℃冷却6-12小时，进一步粉碎成粉末得成品。

优选地，步骤(1)前处理：将薏米经过粉碎后过60目筛制成薏米粉，将水：薏米粉按质量份数,100:50混合配制成薏米粉乳溶液，搅拌混匀后装入聚丙烯袋中，真空包装。

优选地，步骤(2)循环高静压处理：将包装袋置于高静压设备中，处理温度25℃，先后在压力350MPa、保压4min，再在压力150MPa、保压4min，最后再回到压力350MPa、保压4min，其中高静压升压或降压速率8.2MPa/min。

优选地，步骤(4)调制：将超高压改性薏米粉物料水分含量控制18％；

优选地，步骤(5)挤压膨化：在螺杆挤压机中进行，挤压机套筒中依次分为三个温度区，一区温度为83℃，二区温度为130℃，三区温度为105℃，三区压力为22MPa；喂料转速22r/min。

技术效果：

(1)将高静压与挤压膨化相结合对结构致密、口感粗糙、难以糊化的薏米处理取得了非常好的效果。现有技术中没有将高静压、尤其循环高静压与挤压膨化结合深加工薏米的先例。本申请获得的产品质地均匀、口感细腻，抗性淀粉含量明显增加，溶解性/冲调性增强，糊化温度降低并且糊化度提高，实现了对薏米的深度开发及更好利用。薏米中蛋白质的含量相对较高，高静压作用影响了蛋白质中氢键、离子键和疏水键等非共价键，破坏了蛋白质的三、四级结构，削弱了蛋白质和淀粉间的相互作用，使得粉颗粒在高静压处理的过程中亲水性基团(-OH等)更多充分外露，淀粉颗粒在充分吸水膨胀并初步提高抗性淀粉含量的基础上，在后续挤压膨化过程中在高温高压的环境下，淀粉分子充分糊化，直连淀粉从内部更多释放并深度聚合，促进了抗性淀粉的形成；同时已经在高静压阶段发生理化变化的淀粉蛋白质进一步在后续高温高压、高剪切的作用下降解、变性、细化，支链淀粉FRIII含量增加，以改变产品理化特性。高静压预处理对挤压膨化起到了协同增效的作用。

(2)循环高静压相比单次高静压对薏米的预处理效果更佳。发明人创造性地对循环高静压处理过程进行了精确控制，采用“高-低-高”循环模式：即，将包装袋置于高静压设备中，处理温度23～27℃，先在压力300-400MPa、保压3-5min，再在压力100-200MPa、保压3-5min，最后再回到压力300-400MPa、保压3-5min，其中高静压升压或降压速率8.0～8.5MPa/min；之所以效果更佳，可能在此过程中，压力经历了先升高、再降低、再升高的过程，薏米中的淀粉和蛋白质在第一个压力高峰急剧发生变化，虽然时间短，但分子迅速被打开，部分键迅速断裂，初步糊化，更多直链淀粉迅速游离出来，淀粉和蛋白质结构被破坏，接着压力降低的过程是将体系变缓，压力相对温和，在该阶段，淀粉分子吸水性功能团等充分暴露出来而糊化度加强，被切段打乱淀粉链重新卷曲、折叠等形成新晶体结构，直链淀粉深度缔结，并且温和的压力使得新形成的结构更稳定；随后在再次压力升高的过程中，先前未发生变化的淀粉、蛋白质分子在经历了前两个阶段的压力后也变得活跃，再最后的高压阶段发生可期的结构变化，为后续挤压膨化做足了准备。实际上，这个变化过程要比我们分析的要复杂得多，压力升高降低的过程物料也发生着变化。

(3)本发明还尝试获得了能与超静压更好配合的挤压膨化参数条件：在螺杆挤压机中进行，挤压机套筒中依次分为三个温度区，一区温度为80-85℃，二区温度为120-140℃，三区温度为100-110℃，三区压力为20-25MPa；喂料转速25r/min；“低-高-低”的特定挤压膨化温度及模式与“高-低-高”的循环高静压特定压力及模式形成有效配合。该步骤后，发明人意外发现，经过高静压处理后的薏米粉，再次经过上述特定温度阶段的高温高压处理，被激活的内源酶使得转化糖浆微量产生，赋予产品独特风味，和香中泛着微甜。

(4)采用循环高静压处理，可大大缩短回生结晶的时间，从通常的24-36小时缩短为6-8h。时间短，回生结晶效果好。薏米全粉经过循环高静压、高温高压挤压膨化后，相比单独使用高温高压挤压膨化处理、或单次静压与高温高压挤压膨化处理，薏米粗糙口感变得更加细腻，味道有和香并隐隐泛甜(可能有极微量的糖浆附加产生)，冲调性好，溶解性高，糊化度提高，抗性淀粉含量也大大增加，抗性淀粉提高了44.92％，可溶指数提高了42.95％，糊化度提高了约56％。实践过程中发现，高静压与挤压膨化的结合效果并非是两个技术手段效果的叠加和组合，从分子结构变化以及产品口感均超乎我们预料。

具体实施方式

实施例1

一种挤压膨化结合循环高静压制备薏米全粉食品的方法，其特征在于，由以下步骤依次制备：

(1)前处理：将薏米经过粉碎后过50目筛制成薏米粉，将水：薏米粉按质量份数100:60混合配制成薏米粉乳溶液，搅拌混匀后装入聚丙烯袋中，真空包装；

(2)循环高静压处理：将包装袋置于高静压设备中，处理温度23℃，先在压力300MPa、保压3min，再在压力100MPa、保压3min，最后再回到压力300MPa、保压3min，其中高静压升压或降压速率8.0MPa/min；

(3)回生结晶：样品经高压处理后，4℃回生结晶6h，之后于50℃真空干燥，粉碎过100目筛，得超高压改性薏米粉；

(4)调制：将超高压改性薏米粉物料水分含量控制在17％；

(5)挤压膨化：在螺杆挤压机中进行，挤压机套筒中依次分为三个温度区，一区温度为80℃，二区温度为120℃，三区温度为100℃，三区压力为20MPa；喂料转速20r/min；

(6)4℃冷却6小时，进一步粉碎成粉末得成品。

实施例2

一种挤压膨化结合循环高静压制备薏米全粉食品的方法，其特征在于，由以下步骤依次制备：

(1)前处理：将薏米经过粉碎后过60目筛制成薏米粉，将水：薏米粉按质量份数100:50混合配制成薏米粉乳溶液，搅拌混匀后装入聚丙烯袋中，真空包装；

(2)循环高静压处理：将包装袋置于高静压设备中，处理温度25℃，先后在压力350MPa、保压4min，再在压力150MPa、保压4min，最后再回到压力350MPa、保压4min，其中高静压升压或降压速率8.2MPa/min；

(3)回生结晶：样品经高压处理后，4℃回生结晶7h，之后于55℃真空干燥，粉碎过100目筛，得超高压改性薏米粉；

(4)调制：将超高压改性薏米粉物料水分含量控制在18％；

(5)挤压膨化：在螺杆挤压机中进行，挤压机套筒中依次分为三个温度区，一区温度为83℃，二区温度为130℃，三区温度为105℃，三区压力为22MPa；喂料转速22r/min；

(6)4℃冷却6-12小时，进一步粉碎成粉末得成品。

实施例3

一种挤压膨化结合循环高静压制备薏米杂粮食品的方法，其特征在于，由以下步骤依次制备：

(1)前处理：将薏米经过粉碎后过50-70目筛制成薏米粉，将水：薏米粉按质量份数,100:50混合配制成薏米粉乳溶液，搅拌混匀后装入聚丙烯袋中，真空包装；

(2)循环高静压处理：将包装袋置于高静压设备中，处理温度27℃，先在压力400MPa、保压5min，再在压力200MPa、保压5min，最后再回到压力400MPa、保压5min，其中高静压升压或降压速率8.5MPa/min；

(3)回生结晶：经高压处理后，4℃回生结晶8h，于60℃真空干燥，粉碎过100目筛，得超高压改性薏米粉；

(4)调制：将超高压改性薏米粉物料水分含量控制在19％；

(5)挤压膨化：在螺杆挤压机中进行，挤压机套筒中依次分为三个温度区，一区温度为85℃，二区温度为140℃，三区温度为110℃，三区压力为25MPa；喂料转速25r/min；

(6)4℃冷却12小时，进一步粉碎成粉末得成品。

效果实验

(1)抗性淀粉的测定：

采用3,5-二硝基水杨酸法制作葡萄糖标准曲线。

分别精密吸取0、0.2、0.4、0.6、0.8、1mL葡萄糖标准液(2.0mg/mL)。相对应的加入1、0.8、0.6、0.4、0.2、0mL的蒸馏水，再分别在每支试管中加入2.0mL的DNS试剂，混和均匀后再放于沸水浴中加热2min进行显色反应，取出后立即冷却至室温，最后各加入蒸馏水9.0mL，充分摇匀后，静止2min在分光光度计下用540nm波长处测定光吸收值。以葡萄糖含量(mg/mL)为横坐标，光吸收值为纵坐标，绘制标准曲线。

将薏米粉，先在试管中加入pH＝6.0的柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲液，再加入过量α-淀粉酶，37℃酶解16h。用4mol/L的柠檬酸调节pH至4.0-4.5,加入过量葡萄糖淀粉酶，在60℃酶解1h。然后将样品放入离心管，4000r/min，离心10min，弃上清液，用蒸馏水洗涤沉淀，重复2次。在沉淀中加入5mL的氢氧化钾溶液(2mol/L)，剧烈振荡30min，使抗性淀粉充分溶解。用1mol/L的醋酸溶液调节pH至4.0-4.5，加入过量葡萄糖淀粉酶，60℃酶解1h。然后4000r/min，离心10min，收集上清液至100mL容量瓶中，经蒸馏水洗涤沉淀，离心，重复2次，合并上清液，最后定容。

Y＝0.9×100×(X1/X2)×100％，

式中：Y—抗性淀粉得率，％；

0.9—葡萄糖换算成淀粉的系数；还原糖采用3，5－二硝基水杨酸法测定；

X1—薏米粉中还原糖含量，g；

X2—薏米粉质量，g。

(2)可溶指数的测定：(％)

取0.50g待测物用蒸馏水溶解定容至50毫升，在75℃水浴中加热溶解，期间不断振荡，水浴30min后，冷却至室温，3000r/min离心20min，取上清液水浴蒸干，于105℃下烘干至恒重后称重。

可溶指数＝干燥物质量/样品干质量×100％。

(3)糊化度的测定：

称取8g薏米粉，放入100mL沸水中，蒸煮30min，用干燥机于45-50℃下干燥至水分为10％左右，测定其糊化度。蒸煮过程中不断向烧杯中补充沸水，使体积保持在100mL。

糊化度＝(被检测液吸光值A1/吸光值A0)×100％。其中，吸光值A0为按上述条件蒸煮120min后的吸光度或光密度数值。

上述各指标也可以采用本领域其它多种常规测定方法，旨在体现对比效果即可。

试验组1：实施例1

试验组2：实施例2

对照组1：采用实施例2，但步骤(2)替换为：单高静压处理：将包装袋置于高静压设备中，处理温度25℃，400MPa保压12min，其中高静压升压或降压速率8.2MPa/min；(即单高静压+挤压膨化的情形)

对照组2：采用实施例2，步骤(2)替换为：单高静压处理：将包装袋置于高静压设备中，处理温度25℃，350MPa保压12min，其中高静压升压或降压速率8.2MPa/min；不进行(4)-(6)步骤；(即，单高静压、无挤压膨化的情形)

对照组3：采用实施例2，但无高静压处理，将薏米粉碎后过60目筛制成薏米粉，然后直接进行(4)-(6)的步骤(即，仅为挤压膨化的情形)

测定时，优选将待测粉末进一步粉碎成100目细末。如无特别说明，每组中其它步骤均为平行或适应性调整。

试验结果见表1：

表1：效果对照

备注：不同列中不同字母表示组间差异显著，ρ<0.01。

表1表明，本发明的技术手段显著性提高了抗性淀粉的含量、糊化度以及溶解性。

Claims (6)

1.一种挤压膨化结合循环高静压制备的薏米全粉食品，其特征在于，制备方法由以下步骤依次进行：

(1)前处理：将薏米经过粉碎后过50-70目筛制成薏米粉，将水：薏米粉按质量份数100:40-60混合配制成薏米粉乳溶液，搅拌混匀后装入聚丙烯袋中，真空包装；

(2)循环高静压处理：将包装袋置于高静压设备中，处理温度23～27℃，先在压力300-400MPa、保压3-5min，再在压力100-200MPa、保压3-5min，最后再回到压力300-400MPa、保压3-5min，其中高静压升压或降压速率为8.0～8.5 MPa/min；

(3)回生结晶：经高压处理后，4℃回生结晶6-8h，于50-60℃真空干燥，粉碎过100目筛，得超高压改性薏米粉；

(4)调制：将超高压改性薏米粉物料水分含量控制在17-19％；

(5)挤压膨化：在螺杆挤压机中进行，挤压机套筒中依次分为三个温度区，一区温度为80-85℃，二区温度为120-140℃，三区温度为100-110℃，三区压力为20-25MPa，喂料转速20-25r/min；

(6)4℃冷却6-12小时，进一步粉碎成粉末得成品；

成品的糊化度、溶解性、抗性淀粉含量同时得到提高，产品风味独特、和香中泛着微甜。

2.根据权利要求1所述的一种挤压膨化结合循环高静压制备的薏米全粉食品，其特征在于，步骤(1)前处理将薏米经过粉碎后过60目筛制成薏米备用；将水：薏米粉按质量份数100:50混合配制成薏米粉乳溶液，搅拌混匀后装入聚丙烯袋中，真空包装。

3.根据权利要求1-2任一项所述的一种挤压膨化结合循环高静压制备的薏米全粉食品，其特征在于，步骤(2)循环高静压处理：将包装袋置于高静压设备中，处理温度25℃，先在压力350MPa、保压4min，再在压力150MPa、保压4min，最后再回到压力350MPa、保压4min，其中高静压升压或降压速率8.2MPa/min。

4.根据权利要求3所述的一种挤压膨化结合循环高静压制备的薏米全粉食品，其特征在于，步骤(4)调制：将超高压改性薏米粉物料水分含量控制18％。

5.根据权利要求4所述的一种挤压膨化结合循环高静压制备的薏米全粉食品，其特征在于，步骤(5)挤压膨化：在螺杆挤压机中进行，挤压机套筒中依次分为三个温度区，一区温度为83℃，二区温度为130℃，三区温度为105℃，三区压力为22MPa；喂料转速22r/min。

6.权利要求1所述的薏米全粉食品的具体制备方法，其特征在于，由以下步骤依次制备：

(1)前处理：将薏米经过粉碎后过50-70目筛制成薏米粉，将水：薏米粉按质量份数100:40-60混合配制成薏米粉乳溶液，搅拌混匀后装入聚丙烯袋中，真空包装；

(2)循环高静压处理：将包装袋置于高静压设备中，处理温度23～27℃，先在压力300-400MPa、保压3-5min，再在压力100-200MPa、保压3-5min，最后再回到压力300-400MPa、保压3-5min，其中高静压升压或降压速率为8.0～8.5 MPa/min；

(3)回生结晶：经高压处理后，4℃回生结晶6-8h，于50-60℃真空干燥，粉碎过100目筛，得超高压改性薏米粉；

(4)调制：将超高压改性薏米粉物料水分含量控制在17-19％；

(5)挤压膨化：在螺杆挤压机中进行，挤压机套筒中依次分为三个温度区，一区温度为80-85℃，二区温度为120-140℃，三区温度为100-110℃，三区压力为20-25MPa，喂料转速20-25r/min；

(6)4℃冷却6-12小时，进一步粉碎成粉末得成品。