CN110089684B - 一种富含γ-氨基丁酸的高得率熟化青稞全粉的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种富含γ‑氨基丁酸的高得率熟化青稞全粉的生产方法，该方法包括以下步骤：青稞籽粒做预处理后，置于发芽罐中，用无菌水浸泡3～4h；然后倒出发芽罐中的无菌水，发芽培养24.0～26.8h，获得籽粒；将所得的青稞籽粒沥干后进行热风烘烤熟化处理，最后碾磨得粉料。本发明研究了青稞籽粒萌芽过程中粉料出粉得率的变化规律，选取了合适的萌发条件对发芽籽粒进行后续的熟化加工，所制得的青稞熟粉GABA富集率在24～38％，出粉得率在80％以上，可极大减少制粉过程中粉料损失，提高籽粒利用率。

Description

一种富含γ-氨基丁酸的高得率熟化青稞全粉的生产方法

技术领域

本发明属于农产品深加工领域，具体涉及一种富含γ-氨基丁酸(GABA)的高得率熟化青稞全粉的生产方法。

背景技术

青稞，即裸大麦(Hordeum vulgare L.var.nudum Hook F)，普遍种植于我国青藏高原地区，是藏族群众赖以生存的基本口粮作物。青稞具备高蛋白质、高可溶性纤维元素、高维生素和低脂、低碳水化合物的成分特性，且富含许多重要生理活性物质，如γ-氨基丁酸，GABA属于一种非蛋白的天然氨基酸，具有降血压，促进睡眠、增强记忆力，抗焦虑，调节生长激素分泌等生理功能。

有研究报道青稞籽粒的GABA含量(平均值15.28±8.51mg/100g)远高于皮大麦(8.56±2.54mg/100g)，这使得青稞可能成为人们从膳食汲取GABA的重要原料。同时有研究报道，青稞籽粒在经过一定程度的萌芽处理可实现对GABA 的富集，主要是利用青稞籽粒处于萌芽状态时，胚乳中的某些内源酶系(如蛋白酶、谷氨酸脱羧酶等)活力增加，将谷氨酸(Glu)或者其它氨基酸进一步转化生成GABA，达到富集的效果。

然而，在谷物制粉加工中，若只是考虑GABA在粉料中的富集程度就容易忽略粉料的得率和产量。中国专利ZL 201010555882.X公开了一种富含γ-氨基丁酸的保健米粉及其生产方法，该方法通过对糙米浸泡处理12～24h、催芽处理 36～48h，使得GABA含量增加，但未提及米粉的得率问题。

若单一追求高粉料得率则容易忽略GABA在加工中的保留问题，中国专利 ZL200410014287.X公开了一种富含γ-氨基丁酸米胚芽粉的制备方法和应用，通过制备米胚γ-氨基丁酸富集液后对其进行喷雾干燥得到富含GABA的米胚芽粉，但未考虑干燥条件对GABA的降解关系。

此外，中国专利申请CN 108740783A公开了一种富集γ-氨基丁酸的青稞发芽工艺，该专利选择获取根芽长度为7-8mm的青稞种子，使GABA的含量达到最大。该专利以根芽长度作为GABA含量筛选的着眼点，这一方面无法确保每颗青稞籽粒的发芽速率在同一水平，造成每批筛选后的处理量较低，且需多次间歇性发芽操作，另一方面在根芽长度的筛选上存在技术缺陷，籽粒会由于堆积或者侧漏或者摩擦降低根芽长度筛选的正确率。

中国专利申请CN 102160627A公开了一种富含γ-氨基丁酸青稞胚芽及其制备方法，该专利将青稞做一定的预处理后，置于一定的条件下培养青稞胚芽 27-32小时，但该发明专利浸泡处理长达15小时，且浸泡处理的温度条件 (28～32℃)与培养青稞胚芽的温度条件(35-40℃)不一致，因此在浸泡与萌芽工序之间需要进行升温操作或青稞籽粒的转移处理，工序及条件未能一体化控制，生产成本及微生物污染的概率增大，另外，在萌芽时需要将青稞籽粒进行摊开处理，生产占地面积增大。

传统青稞熟粉的制作是将青稞籽粒预先高温炒制熟化(>200℃)再经碾磨而成，具有清香可口、复水性快、易被人体吸收等特点，可广泛应用于烘焙糕点、固体饮料、冷加工糕点等。

经过高温炒制处理后的粉料与未处理粉料相比，虽然提高了淀粉及蛋白质的消化性以及降低了某些抑制因子的过敏性，但同时在一定程度上也破坏了青稞原料本身的活性成分，尤其是GABA。

不同熟化工艺和熟化条件对粉料GABA的影响是存在差异的，目前市面上的青稞熟粉加工方式单一，且没有科学考虑GABA的保健因素，导致产品GABA 含量较低。

发明内容

针对现有技术中，GABA含量与粉料得率无法兼顾的缺陷，以及高温炒制熟化工艺对青稞原料活性成分的破坏，本发明的目的在于提供一种富含γ-氨基丁酸的熟化青稞全粉的生产方法，该方法结合青稞籽粒发芽预处理工艺，兼顾不同熟化工艺及熟化条件对GABA保留率的影响，并在粉料全利用的基础上，提高了粉料的得率及特征营养成分的富集率，加工的青稞熟粉风味浓郁、糊化完全，可实现资源节约、环境友好。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种熟化青稞全粉的生产方法，包括以下步骤：

(1)去除青稞籽粒中的杂质和不良籽粒，然后做灭菌处理，最后用无菌水洗净；

所述的不良籽粒尤其指霉变粒和碎粒；

所述的灭菌处理可以采用次氯酸钠溶液或乙醇溶液浸泡20～30min；

所述灭菌处理中，溶液体积与籽粒干重的比例控制在1.5～3.0mL/g，有利于青稞籽粒表面充分地进行消毒处理；

所述的次氯酸钠溶液，质量百分比浓度在0.5～1.5％；

所述的乙醇溶液，浓度优选75％(体积比)；

(2)将洗净的青稞籽粒置于发芽罐中，25～30℃下用无菌水浸泡3～4h，充分吸胀，利于发芽；

优选地，无菌水的体积与籽粒干重的比例控制在5.5～7.0mL/g，有利于充分洗涤残留的次氯酸钠含量，避免余氯残留；

本发明将浸泡与发芽进行一体化操作，显著减少了浸泡处理时间，最大效率地利用生产面积，并兼顾产品的微生物安全性。

(3)倒出发芽罐中的无菌水，控制罐内温度25～30℃、湿度95～99％，发芽培养24.0～26.8h，获得根芽长度0.5～1.0mm的籽粒；

步骤(2)和(3)所述的发芽罐优选卧式发芽罐；

发芽过程中，每隔2～3h进行翻料25～40min；另外，罐内每隔1～3h进行雾化喷淋，每隔30～40min进行微通气处理；

优选地，微通气处理的条件为：通气2～4min，通气量0.5～1.0cm³·min^-1·kg^-1；

优选地，雾化喷淋的雾化量为1.0～1.6mL/g。

本专利研究发现，青稞籽粒在萌芽阶段随着萌发时间的增加，γ-氨基丁酸含量几乎呈线性增长，而根芽长度在前期增长缓慢，后期(27h之后)增长大幅增加，总淀粉含量总体呈下降趋势，且在27h之后趋势更为明显(见图2、图3 及图4)，可见在萌芽的某个时间段内(24～27h)籽粒的淀粉含量及根芽长度发生了转折性变化，当萌发时间超过27h，虽然γ-氨基丁酸含量可得到进一步地富集，但籽粒本身的生理状态已发生了显著性改变，表现为籽粒形态瘦小、胚乳淀粉酶活力增加显著，根部及胚芽生长茂盛，且越到后期其形态特征越为明显(见图1)，严重影响了籽粒的出粉得率，从γ-氨基丁酸的富集程度及粉料得率考虑，选择在萌发时间24.0～26.8h的发芽籽粒进行熟化加工较为合适。

另外，由图2、图3及图4可知，青稞籽粒的水分含量在萌芽30～60h时基本不变，且维持在一个相对饱和的高水分状态，由于后期的熟化干燥仍需要提供部分能耗来蒸发水分，因此应尽量选择在低于饱和状态下的水分(<30h)进行下一步熟化干燥为宜。

(4)将步骤(3)所得的青稞籽粒沥干后进行热风烘烤熟化处理，温度控制在120～150℃，烘烤55～80min；最后碾磨得粉料，为熟化青稞全粉；

优选地，所述热风烘烤熟化的条件为：荷载量0.6～1.0kJ·kg^-1·s^-1，风速 2～3m/s；

优选地，步骤(4)中，发芽青稞籽粒熟化处理至湿基水分含量在8～10％；

本发明发现，在不同熟化处理条件下，发芽青稞籽粒的γ-氨基丁酸保留程度存在差异，由图5可知，发芽籽粒经热风烘烤熟化处理，较比于传统的高温炒制以及快速的微波熟制，其γ-氨基丁酸保留程度更高，所以，直接接触性的高温加热和能量场的微波加热对γ-氨基丁酸的破坏程度是要强于对流热风的间接性加热，这可能是导热方式的差异导致青稞籽粒发生不同的物理变化从而使得籽粒内部中γ-氨基丁酸对温度的耐受程度不一致。另外，热风烘烤处理发芽青稞籽粒较比于传统的湿热熟化加工，γ-氨基丁酸的保留程度要远高于常压煮制处理，而与常压蒸制处理差异不明显，这可能是籽粒内部中γ-氨基丁酸在液体中的流失程度要大于气体，而对于常压蒸制处理，考虑到后期仍需要进一步的干燥脱水处理，因此优选热风烘烤作为发芽青稞籽粒的熟化处理方式。

本发明的理论依据：

青稞籽粒在发芽过程中，大量酶被激活和释放，产生了以γ-氨基丁酸为代表的许多生理活性物质，但同时淀粉及其它多糖物质也在一定程度上地被分解和转化，生理上表现为籽粒幼芽的萌发和生长；谷物种子在萌芽过程中内源酶活力的激活和释放呈现出非线性的规律，表现为萌发前期酶活力及萌发势较低，呼吸作用较弱，萌发后期具有较高的萌芽活力，芽长度增加明显，而在制粉生产过程中，谷物籽粒中淀粉含量的减少与根芽长度的增加都会使得粉料的得率降低，因此，可以通过控制在籽粒萌发过程中淀粉含量及根芽长度变化的转折点取出制得具有较高粉料得率的发芽青稞籽粒；熟粉的制作需要经过一定程度的熟化加工，籽粒在经过熟化处理后淀粉糊化，水分含量降低，粉料的消化性、保藏性和安全性提高，但同时也会损失籽粒本身的某些营养物质，如γ-氨基丁酸，采取的熟化方式不同对γ-氨基丁酸的破坏程度也会有差异，因此，通过对比青稞籽粒在不同熟化条件下γ-氨基丁酸的变化规律可筛选出保留率较高的加工方式来熟化处理发芽青稞籽粒，并进一步制得具有较高γ-氨基丁酸富集率的熟化青稞全粉。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本发明研究了青稞籽粒萌芽过程中粉料出粉得率的变化规律，选取了合适的萌发条件对发芽籽粒进行后续的熟化加工，所制得的青稞熟粉GABA富集率在24～38％，出粉得率在80％以上，可极大减少制粉过程中粉料损失，提高籽粒利用率。

(2)本发明方法在对比了多种熟化加工方法对发芽青稞籽粒中GABA影响的研究基础上，所筛选的热风烘烤熟化工艺，GABA保留程度高且加工时间短、成本低，制得的熟化青稞全粉具有风味浓郁，糊化完全(97％～98％)等优点。

(3)本发明方法采取的热风烘烤工艺，条件简单且操作可行性高，且采取的加工条件可实现在短时间内对籽粒内源性酶系的有效钝化，在工艺上免除了传统的杀青工序。

(4)本发明所制得的熟化青稞全粉GABA活性成分富集、粉料均匀细腻且糊化程度高、安全性强、食用方便，可直接应用于烘焙糕点、固体饮料、冷加工糕点等，具有广阔的市场前景。

附图说明

图1为实施例1中青稞籽粒在不同萌发阶段时的生理状态；其中，a为浸泡前，b为浸泡后，c为萌芽6-8h，d为萌芽10-18h，e为萌芽24-27h，f为萌芽 30-35h，g为萌芽40-45h，h为萌芽50-55h，i为萌芽60-65h。

图2为实施例1中的青稞籽粒在不同发芽时期的理化指标变化；其中包括γ- 氨基丁酸(GABA)含量(mg/100g)、水分含量(湿基计，％)、根芽长度(mm) 和总淀粉含量(％)。

图3为实施例2中的青稞籽粒在不同发芽时期的理化指标变化；其中包括γ- 氨基丁酸(GABA)含量(mg/100g)、水分含量(湿基计，％)、根芽长度(mm) 和总淀粉含量(％)。

图4为实施例3中的青稞籽粒在不同发芽时期的理化指标变化；其中包括γ- 氨基丁酸(GABA)含量(mg/100g)、水分含量(湿基计，％)、根芽长度(mm) 和总淀粉含量(％)。

图5为发芽青稞籽粒在经过不同熟化处理后的γ-氨基丁酸含量(mg/100g) 变化。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

一种熟化青稞全粉的生产方法，包括以下步骤：

(1)取相当于卧式发芽罐体积1/6的青稞籽粒，去除其中的杂质、霉变粒和碎粒，保证籽粒的纯度和颗粒的饱满度；

(2)利用质量百分比浓度0.5％的次氯酸钠溶液将步骤(1)的青稞籽粒注入卧式发芽罐内，溶液体积与籽粒干重的比例控制在3.0mL/g，在25℃下浸泡处理30min后排掉次氯酸钠溶液，注入足够的无菌水至发芽罐内循环清洗3遍；

(3)维持发芽罐内无菌水体积与籽粒干重的比例在5.5mL/g，罐内温度在 25℃，静置浸泡4.0h；

(4)排除发芽罐内的浸泡水，进入发芽阶段，罐内温度25℃，湿度95％，发芽时间24.2h，籽粒根芽长度平均为0.5mm，在发芽过程中卧式发芽罐每隔2 h进行翻料25min，另外，罐内每隔1h进行雾化喷淋，雾化量为1.0mL/g，每隔30min进行微通气处理4min，通气量0.5cm³·min^-1·kg^-1；

(5)将步骤(4)所得的青稞籽粒沥干后进行热风烘烤熟化处理，温度控制120℃，荷载量0.6kJ·kg^-1·s^-1，风速3.0m/s，熟化80min；

(6)将步骤(5)所得的青稞籽粒经过磨粉机充分碾磨后所得粉料即为富含GABA的熟化青稞全粉。

该熟化青稞全粉的湿基水分含量(％)为8.1±1.0，GABA(mg/100g)含量为12.9±0.2，GABA富集率(％)为24.9±1.7，粉料得率(％)为86.7±2.3，糊化度(％)为98.5±1.3。

参考图2，本实施例青稞籽粒中的总淀粉含量及萌芽长度在0-24.2h趋于稳定，在24.2h之后，总淀粉含量下降明显，萌芽长度增加显著，所以在本实施例中选择萌芽24.2h后取出进行热风烘烤熟化处理。

实施例2

一种熟化青稞全粉的生产方法，包括以下步骤：

(1)取相当于卧式发芽罐体积1/4的青稞籽粒，去除其中的杂质、霉变粒和碎粒，保证籽粒的纯度和颗粒的饱满度；

(2)利用质量百分比浓度1.0％的次氯酸钠溶液将步骤(1)的青稞籽粒注入卧式发芽罐内，溶液体积与籽粒干重的比例控制在2.0mL/g，在28℃下浸泡处理25min后排掉次氯酸钠溶液，注入足够的无菌水至发芽罐内循环清洗3遍；

(3)维持发芽罐内无菌水体积与籽粒干重的比例在6.0mL/g，罐内温度在 28℃，静置浸泡3.5h；

(4)排除发芽罐内的浸泡水，进入发芽阶段，罐内温度28℃，湿度97％，发芽时间25.7h，籽粒根芽长度平均为0.8mm，在发芽过程中卧式发芽罐每隔 2.5h进行翻料30min，另外，罐内每隔2h进行雾化喷淋，雾化量为1.4mL/g，每隔35min进行微通气处理3min，通气量0.8cm³·min^-1·kg^-1；

(5)将步骤(4)所得的青稞籽粒沥干后进行热风烘烤熟化处理，温度控制135℃，荷载量0.8kJ·kg^-1·s^-1，风速2.5m/s，熟化65min；

(6)将步骤(5)所得的青稞籽粒经过磨粉机充分碾磨后所得粉料即为富含GABA的熟化青稞全粉。

该熟化青稞全粉的湿基水分含量(％)为9.0±1.0，GABA(mg/100g)含量为13.8±0.2，GABA富集率(％)为33.1±1.6，粉料得率(％)为84.5±2.0，糊化度(％)为96.7±1.2。

参考图3，本实施例青稞籽粒中的总淀粉含量及萌芽长度在0-25.7h趋于稳定，在25.7h之后，总淀粉含量下降明显，萌芽长度增加显著，所以在本实施例中选择萌芽25.7h后取出进行热风烘烤熟化处理。

实施例3

一种熟化青稞全粉的生产方法，包括以下步骤：

(1)取相当于卧式发芽罐体积1/3的青稞籽粒，去除其中的杂质、霉变粒和碎粒，保证籽粒的纯度和颗粒的饱满度；

(2)利用质量百分比浓度1.5％的次氯酸钠溶液将步骤(1)的青稞籽粒注入卧式发芽罐内，溶液体积与籽粒干重的比例控制在1.5mL/g，在30℃下浸泡处理20min后排掉次氯酸钠溶液，注入足够的无菌水至发芽罐内循环清洗4遍；

(3)维持发芽罐内无菌水体积与籽粒干重的比例在7.0mL/g，罐内温度在 30℃，静置浸泡3.0h；

(4)排除发芽罐内的浸泡水，进入发芽阶段，罐内温度30℃，湿度99％，发芽时间26.8h，籽粒根芽长度平均为1.0mm，在发芽过程中卧式发芽罐每隔 3.0h进行翻料40min，另外，罐内每隔3h进行雾化喷淋，雾化量为1.6mL/g，每隔40min进行微通气处理2min，通气量1.0cm³·min^-1·kg^-1；

(5)将步骤(4)所得的青稞籽粒沥干后进行热风烘烤熟化处理，温度控制150℃，荷载量1.0kJ·kg^-1·s^-1，风速2.0m/s，熟化55min；

(6)将步骤(5)所得的青稞籽粒经过磨粉机充分碾磨后所得粉料即为富含GABA的熟化青稞全粉。

该熟化青稞全粉的湿基水分含量(％)为9.8±1.2，GABA(mg/100g)含量为14.2±0.3，GABA富集率(％)为36.2±1.8，粉料得率(％)为80.6±1.4，糊化度(％)为97.2±1.0。

参考图4，本实施例青稞籽粒中的总淀粉含量及萌芽长度在0-26.8h趋于稳定，在26.8h之后，总淀粉含量下降明显，萌芽长度增加显著，所以在本实施例中选择萌芽26.8h后取出进行热风烘烤熟化处理。

不同的熟化方式对发芽青稞籽中GABA的保留程度存在差异，参考图5，不同加工方法对籽粒中GABA保留程度的差异为：热风烘烤≈常压蒸制＞高温炒制＞微波熟制＞常压煮制，由于常压蒸制的籽粒在制粉工序中仍需后续的干燥处理，时间成本较大，因此在实施例中都优选热风烘烤作为发芽青稞籽的熟化处理工艺。

传统高温炒制工艺与本发明方法所制备的熟化青稞全粉的水分含量(％)、 GABA含量(mg/100g)、GABA富集率(％)、粉料得率及糊化度(％)的比较见表1。其中水分含量(％)为湿基水分含量(％)；GABA富集率(％)＝{[熟化青稞全粉中GABA含量(mg/100g)-未处理青稞籽粒中GABA含量(mg/100g)] /未处理青稞籽粒中GABA含量(mg/100g)}×100％；粉料得率(％)＝[熟化青稞全粉质量(g)/未处理青稞籽粒质量(g)]×100％。

由表1可见，传统高温炒制的青稞炒面(熟粉)GABA富集率为-58.6％，即传统青稞熟粉的制备对青稞籽粒中GABA的破坏程度高达58.6％，而本发明制备的熟化青稞全粉，GABA富集率在24％～37％，可见本发明的制备方法在 GABA的富集上具有显著效果；另外，本发明所制备的粉料得率都在80％以上，显著高于传统高温炒制的青稞熟粉，这可能是萌芽后的青稞籽粒在经热风熟化干燥后，内部的胚乳结构变得更加致密松脆，碾磨时颗粒更加均匀细密，粉料得率增加；同时，经本发明方法制备的青稞熟粉糊化度在97％～98％，高于传统炒制的青稞熟粉，可能是发芽处理后籽粒的水分含量升高，淀粉糊化更加完全。

表1

传统炒制的青稞熟粉与本发明各个实施例工艺的安全性指标比较见表2，具体安全性指标有霉菌(CFU/g)、菌落总数(CFU/g)和大肠菌群(CFU/g)。

由表2可见，本发明各个实施例制备的熟化青稞全粉的霉菌(CFU/g)、大肠菌群(CFU/g)与传统炒制的青稞熟粉无明显差异，数值都小于1×10CFU/g，符合相关标准要求；同时，各个实施例制备的熟化青稞全粉与传统高温炒制的青稞熟粉的菌落总数都处于35～70CFU/g，说明本发明方法所制备的熟化青稞全粉可达到与传统高温炒制方式相同的灭菌效果，其安全性可得到保证，可直接使用于冷调加工糕点或者固体饮料中。

表2

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种熟化青稞全粉的生产方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)去除青稞籽粒中的杂质和不良籽粒，然后做灭菌处理，最后用无菌水洗净；

(2)将洗净的青稞籽粒置于发芽罐中，25～30℃下用无菌水浸泡3～4h；

(3)倒出发芽罐中的无菌水，控制罐内温度25～30℃、湿度95～99％，发芽培养24.0～26.8h，获得根芽长度0.5～1.0mm的籽粒；

(4)将步骤(3)所得的青稞籽粒沥干后进行热风烘烤熟化处理，温度控制在120～150℃，烘烤55～80min；最后碾磨得粉料，为熟化青稞全粉。

2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：步骤(1)所述的灭菌处理是采用次氯酸钠溶液或乙醇溶液浸泡20～30min。

3.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于：所述灭菌处理中，溶液体积与籽粒干重的比例控制在1.5～3.0mL/g。

4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：步骤(2)中，无菌水的体积与籽粒干重的比例控制在5.5～7.0mL/g。

5.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：步骤(2)和(3)所述的发芽罐为卧式发芽罐。

6.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：步骤(3)中，每隔2～3h进行翻料25～40min，另外，罐内每隔1～3h进行雾化喷淋，每隔30～40min进行微通气处理。

7.根据权利要求6所述的生产方法，其特征在于：所述微通气处理的条件为：通气2～4min，通气量0.5～1.0cm³·min^-1·kg^-1。

8.根据权利要求6所述的生产方法，其特征在于：所述雾化喷淋的雾化量为1.0～1.6mL/g。

9.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：步骤(4)所述热风烘烤熟化的条件为：荷载量0.6～1.0kJ·kg^-1·s^-1，风速2～3m/s。

10.一种熟化青稞全粉，其特征在于：是由权利要求1-9任一项所述的方法制得。

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