CN110612311A - 清洁标签稳定化的荞麦淀粉 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制备稳定化的荞麦淀粉的方法，该方法包括特定热处理。本发明还涉及通过所述方法可获得的稳定化的荞麦淀粉，以及所述稳定化的荞麦淀粉用于制备食物产品的用途。

Description

清洁标签稳定化的荞麦淀粉
技术领域
本发明涉及一种用于制备稳定化的荞麦淀粉的方法，该方法包括特定热处理。本发明还涉及通过所述方法可获得的稳定化的荞麦淀粉，以及所述稳定化的荞麦淀粉用于制备食物产品的用途。
背景技术
在食品工业中，淀粉是非常重要的成分。除了其他以外，它用作调质剂、胶凝剂、增稠剂和稳定剂。
天然的、未改性的淀粉(被称为“天然”淀粉)不具有用于此类应用的所有所要求的特性。
淀粉颗粒的水合和溶胀提供了淀粉的增稠特性。确实，在水的存在下，淀粉颗粒形成水性淀粉悬浮液。当水性淀粉悬浮液被加热时，淀粉颗粒开始溶胀，淀粉悬浮液的粘度逐渐增加直到溶胀的、水合的淀粉颗粒爆裂。
因此，在剪切的存在下和/或在酸性条件下，天然淀粉悬浮液首先达到粘度的初始峰值，然后其粘度再次快速降低。这种糊化特征在大多数食品应用中是不适合的，特别是对于增稠产品。许多天然淀粉也经历回生，从改变了食物在储存期间的质地。
相反，通常希望增稠的产品具有在加工(如加热)期间和在储存期间保持稳定的粘度(低回生)，即使在剪切的存在下和/或在酸性条件下。
在许多食品应用中，需要提供具有耐热性(即粘度稳定性)、耐剪切性和耐酸性、以及在储存期间的低回生倾向的淀粉。
因此已经开发了各种方法来改善天然淀粉的特性。通过这样的方法获得的淀粉经常被称为“稳定化的淀粉”。总体上，多糖之间的交联和/或分子间桥的形成能够使淀粉稳定化。
稳定化的淀粉可以通过使用化学方法非常成功地生产，涉及交联剂如三氯氧化磷、三偏磷酸钠和表氯醇。这种稳定化的淀粉通常被称为“化学改性的淀粉”或“交联的淀粉”。这些化学改性的淀粉，例如商业能够在热、剪切和酸耐受性和低回生倾向方面提供所要求的特性。
在过去十年中，消费者越来越不愿意购买在标签上具有化学物质清单或化学改性的成分的产品。因此，食品制造商正在面临提供“清洁标签(clean label)”食物产品(即非化学改性的产品)的挑战。
一种用于制备“清洁标签”稳定化的淀粉的方法是通过在水的存在下或在干燥条件下进行天然淀粉的物理处理，更特别是温度处理。
更确切地说，存在两种常见的已知用于改性未烹饪的颗粒淀粉的水热技术：热湿处理和退火。基本上，热湿处理通常在相对低的水分(<35％)和高温(90℃-120℃)条件下进行。退火在过量的水中高于玻璃化转变并且低于凝胶化温度进行。
生产清洁标签淀粉的另一种方法是通过在干燥或无水条件下在极高的温度(高于120℃但低于200℃)下加热淀粉。这种方法通常称为热抑制处理。
通过这种温度处理制备的商业淀粉的实例是2300，其在专利EP0721471B1中披露。
商业抑制淀粉的另一个实例是其在专利申请WO2013/173161A1和WO2014/053833A1中披露。抑制处理分别是在碱或盐的存在下在醇介质中加热并在残留蛋白质和活性氯化合物的存在下在水性介质中加热。
这两种商业淀粉是糯玉米基淀粉。
本发明提出了一种用于制备新颖的稳定化的清洁标签荞麦淀粉的新颖方法，所述淀粉与已知产品(或者化学交联的淀粉或物理改性的淀粉)相比具有相似或甚至改善的热、剪切和酸耐受性和低回生倾向)。
确实，已经发现，高度稳定化的荞麦淀粉可以通过在非常特定的温度范围内处理所述特定的淀粉、荞麦淀粉生产。
此外，消费者在寻找可缓慢消化的碳水化合物，这些碳水化合物比可快速消化和可吸收的碳水化合物更健康。具体而言，已知可缓慢消化的碳水化合物增加饱腹感，并在延长的时间内向大脑提供葡萄糖从而改善认知功能。
目前由蜡基淀粉制成的功能性清洁标签淀粉可以是预凝胶化形式和/或在加热过程中容易凝胶化并因此被快速消化。
因此需要清洁标签淀粉，其可以比通常的清洁标签缓慢地消化。
已知原始天然淀粉比凝胶化淀粉消化得更慢。然而，通常用于增加饱腹感的天然淀粉如高直链淀粉主要含有一种非缓慢消化的淀粉-抗性淀粉。此外，由于其差的功能性，例如低溶胀和凝胶化程度，一旦掺入食物产品中，它就会使口感变差。
由于细胞壁可以保护淀粉免于被消化酶快速水解，在专利申请US 2016/0235075A1、US 2016/0249627 A1、WO 2015/051228 A1、WO 2015/051236 A1、CN 105578886 A中披露的全小麦粉、荞麦粉(包括粒和切块)、燕麦粉和其他谷物粉也已知提供高膳食纤维含量，已被用作可缓慢消化的碳水化合物来源。然而，由于细胞壁限制了淀粉的溶胀能力，由这些粉制成的饼干的口感并不令人愉快，饼干通常具有非常致密和坚硬的质地。如在CN106417511和CN 103168812 A中所披露的，也有苦荞麦粉用于具有低GI的饼干的实例。
因此需要可缓慢消化的碳水化合物，其可用于制造食物产品而不会使所述产品的口感变差。具体而言，重要的是找到一种清洁标签淀粉，其同时满足：有益于健康，较少或未经加工，可改善饼干的口感和具有缓慢消化的特性。诸位本发明人已经出人意料地发现根据本发明的稳定化的荞麦淀粉符合这些标准。具体而言，荞麦是一种古老的谷物，被消费者视为健康的成分。
发明内容
本发明的第一目的是一种用于从天然荞麦淀粉制备稳定化的荞麦淀粉的方法，该方法包括以下步骤：
a)在包括在室温与50℃之间、例如在室温与45℃之间的温度T1下，制备天然荞麦淀粉在水性介质中的悬浮液，优选地以按重量计从20％至50％的浓度、更优选地以按重量计从30％至40％的浓度；
b)将该水性悬浮液加热至不超过60℃的温度Ts，所述加热步骤包括：
i.以包括在每小时0.2℃与5℃之间的速率，从T1至所述温度Ts的缓慢加热的第一阶段，所述温度Ts包括在从50℃至60℃的范围内、优选地在从53℃至58℃的范围内、更优选地在从53℃至55℃的范围内，以及
ii.在所述温度Ts下加热至少30分钟、优选地从0.5至24小时、例如从1至18小时、特别是从1至5小时、值得注意地3小时的第二阶段，以便获得该稳定化的荞麦淀粉，
c)使该稳定化的荞麦淀粉与该水性介质分离；
d)干燥所述稳定化的荞麦淀粉；
e)回收所述稳定化的荞麦淀粉。
如在此使用的，表述“天然荞麦淀粉”是指来自天然来源的荞麦淀粉。它不是物理或酶或化学处理方法的结果。
天然荞麦淀粉通过提取工艺从荞麦谷粒(荞麦(Fagopyrum esculentum))中回收。荞麦淀粉可以直接从荞麦粒或从具有高淀粉含量的荞麦粉提取(在粒和粉中50％-70％的淀粉)。
在本文件中，“天然荞麦淀粉”可以通过其他术语例如“对照淀粉”或“非抑制的淀粉”或“非改性的淀粉”或“非稳定化的淀粉”指定。
如在此使用的，表述“稳定化的荞麦淀粉”是指与天然荞麦淀粉相反，优选地根据本发明的方法热改性的荞麦淀粉，并且该荞麦淀粉至少具有化学交联的淀粉(如化学交联的糯玉米淀粉的那些)的特征。
根据本发明的方法的热改性处理积极地影响荞麦淀粉的糊化特征和凝胶化温度以及因此其热、剪切和酸耐受性，而不使用化学品，同时保持其低回生倾向。
在热、剪切的存在下和/或在酸性条件下，根据本发明的稳定化的荞麦淀粉抵抗溶胀或溶胀到极限程度和/或在较高的温度(最高达93℃的糊化温度)下溶胀。因此预防了爆裂。
与天然荞麦淀粉之一相比，该稳定化的荞麦淀粉具有增加的热、剪切和酸耐受性，同时保持其低回生倾向。这些特性与一些商业改性淀粉(如CJ5025和2300)的特性相比是可比较的或更好的。
在本文件中，“稳定化的荞麦淀粉”可以通过其他术语例如“根据本发明的方法的热改性的淀粉”、“热改性的荞麦淀粉”或“退火的荞麦淀粉”指定。
本发明的第二目的是通过根据第一目的的方法可获得的稳定化的荞麦淀粉或通过根据第一目的的方法获得的稳定化的荞麦淀粉。
本发明的第三目的是根据第二目的的稳定化的荞麦淀粉用于制备食物产品、特别是用于生产酸乳的用途。本发明的另一个目的是根据第二个目的的稳定化的荞麦淀粉用于制备饼干的用途。
本发明的第四目的是一种包含根据第二目的的稳定化的荞麦淀粉的食物产品。在优选的实施例中，该食物产品是酸乳。在另一个优选的实施例中，该食物产品是饼干。
具体实施方式
在本发明的方法中，第一步骤(步骤a))由以下项组成：在包括在室温(20℃)与50℃之间、例如室温与45℃之间的温度T1下，从天然荞麦淀粉制备悬浮液，优选地以按重量计从20％-50％的浓度、更优选地以按重量计从30％至40％的浓度。
用于本发明的天然荞麦淀粉从天然来源回收。它可以从荞麦粒或从荞麦粉提取。典型的提取方法包括以下步骤：
1)在等于或低于50℃的温度下，由该荞麦粉或由该荞麦粒制备具有在7与9之间的pH的水性悬浮液；
2)通过密度分级该水性悬浮液，以便获得包含蛋白质、可溶性碳水化合物和盐的轻部分，以及包含淀粉和纤维的重部分，优选通过使用卧式螺旋倾析器、离心倾析器或水力旋流器；
3)在包括在室温与50℃之间的温度下将水加入该重部分中，以便重新悬浮该重部分；
4)通过使用筛子，优选通过过滤，在包括在室温与50℃之间的温度下，通过粒度的差异使该纤维部分与该淀粉部分分离；
5)在7与9之间的pH下并且在包括在室温与50℃之间的温度下处理该淀粉部分至少一次，以便除去剩余的蛋白质；
6)将该淀粉部分的pH中和至5-7。
7)干燥该淀粉部分，优选地通过使用流化床干燥器或热空气干燥器；
8)回收该干燥的淀粉。
根据本发明的方法的一个实施例，用于本发明的淀粉悬浮液在淀粉提取过程期间在干燥步骤7)之前由中和的淀粉部分(由步骤6)得到)制备。
悬浮液的制备还可以例如通过以下实现：
a1)在包括在40℃与50℃之间、优选地在40℃与45℃之间、例如45℃的温度T1下，将淀粉与温水直接混合，
a2)在设定在45℃的加热容器中平衡所得的水性悬浮液，或
a3)将淀粉与水在室温下混合，然后以每小时5℃至50℃的速率将所得的水性悬浮液快速加热至温度T1，例如包括在40℃与45℃之间、优选45℃。
根据本发明的方法的步骤b)由以下项组成：将该水性悬浮液加热至不超过60℃的温度Ts，更具体地至包括在从50℃至60℃的范围内、例如52℃至60℃、优选地在从53℃至58℃的范围内、更优选地在从53℃至55℃的范围内的温度Ts。
更一般来说，根据本发明的方法不包括在高于60℃的温度下的任何热处理。
在包括在从50℃至60℃的范围内的温度下加热天然淀粉诱导淀粉颗粒中的微晶的移动性，允许形成更完全的结晶结构并增加其熔融温度。
因此，加热积极地影响淀粉的结晶结构并且以相同的方式其糊化特性。稳定化的荞麦颗粒淀粉抵抗溶胀或溶胀到极限程度和/或在较高的温度(最高达93℃的糊化温度)下溶胀。因此预防了爆裂。在热、剪切的存在下和/或在酸性条件下，稳定化的荞麦淀粉的粘度继续上升或者不显示如用天然淀粉观察到的在加热和剪切过程中粘度的显著变化。
在低于50℃(例如在48℃)的温度下加热天然荞麦淀粉不诱导淀粉的任何显著改性。淀粉没有显示任何显著改善的特性。
换句话说，在低于50℃的温度下加热天然荞麦淀粉不能使淀粉稳定化。
相反，在高于60℃的温度下加热天然淀粉诱导淀粉的相当显著的(部分)凝胶化。淀粉逐渐失去其结晶结构并且最终其颗粒结构。因此，在高于60℃的温度下加热消极地影响淀粉的结晶结构。因此，颗粒淀粉将失去其热和剪切耐受性二者。
在包括在50℃与60℃的范围内、优选地在53℃与58℃的范围内、更特别地在53℃与55℃的范围内的温度下根据本发明的加热步骤对于荞麦淀粉是特别有利的，不像豌豆淀粉或玉米淀粉。
确实，将豌豆淀粉和玉米淀粉的水性悬浮液加热至包括在50℃与60℃之间的温度不允许获得具有与根据本发明改性的荞麦淀粉之一一样好的热、剪切和酸耐受性的改性的淀粉。
在热、剪切的存在下和/或在酸性条件下，由此热改性的豌豆和玉米淀粉的粘度达到初始峰值，然后粘度迅速降低。如前面所提及的，这种糊化特征对于食品应用是不适合的，特别是对于增稠产品。
此外，与具有包括在80℃与95℃之间、优选在82℃与93℃之间、例如在85℃与90℃之间的糊化温度的根据本发明的稳定化的荞麦淀粉相比，在50℃至60℃的温度范围内热改性的豌豆淀粉或玉米淀粉表现出更低的糊化温度(更低的耐热性)。糊化温度是在加热温度逐渐增加期间粘度开始增加所处的温度。
玉米淀粉和豌豆淀粉表现出比荞麦淀粉更高的回生倾向，或者对于天然的或在根据本发明的方法的热改性之后。糯玉米淀粉基质的一些商业清洁标签淀粉也表现出比天然的和稳定化的荞麦淀粉更高的回生倾向。
根据本发明的方法的步骤b)包括
i.以包括在每小时0.2℃与5℃之间的速率，从T1至所述温度Ts的缓慢加热的第一阶段，所述温度Ts包括在从50℃至60℃的范围内、优选地在从53℃至58℃的范围内、更优选地在从53℃至55℃的范围内，以及
ii.在所述温度Ts下加热至少30分钟、优选地从0.5至24小时、例如从1至18小时、特别是从1至5小时、值得注意地3小时的第二阶段，以便获得该稳定化的荞麦淀粉，
加热步骤b)的第一阶段可以以连续方式或以逐步方式进行。因此，在该加热步骤b)的所述第一阶段期间，可以将该水性悬浮液逐步加热至Ts。
更具体地，该加热步骤b)的该第一阶段可以包括至少两个分别在温度T2和T3下的连续的等温加热步骤，每个等温加热步骤独立地是至少30分钟、优选1至4小时、例如3小时。
根据本发明的方法的步骤c)由以下项组成：从该水性介质中分离步骤b.的稳定化的荞麦淀粉。在优选的实施例中，通过使用过滤单元(例如板式过滤器和离心过滤器)使稳定化的荞麦淀粉与水性介质分离。
根据本发明的方法的步骤d)由以下项组成：干燥所述稳定化的荞麦淀粉。
这样的步骤优选地通过使用烘箱干燥器、真空烘箱干燥器、流化床干燥器、或热空气干燥器进行。在优选的实施例中，稳定化的荞麦淀粉的干燥步骤d)通过使用烘箱干燥器进行。这样的干燥过程是简单的、成本有效的、可再现的和可扩展的过程。该步骤优选地在包括在室温与荞麦淀粉凝胶化温度之间的温度下、更优选地在包括在50℃与55℃之间的温度下进行。
当稳定化的荞麦淀粉具有低于或等于12％的水分率时，稳定化的荞麦淀粉的干燥停止。
可替代地，根据本发明的方法的步骤d)由以下项组成：从稳定化的荞麦淀粉中除去水。
有利地，本发明的方法不含有机溶剂并且不含化学反应物。该方法的所有步骤在水中进行。不存在化学转化。因此，所提出的方法可以有利地被分类为清洁标签方法。从根据本发明的方法获得的产品因此也是清洁标签成分。
本发明的第二目的是通过根据第一目的的方法可获得的稳定化的荞麦淀粉。
通过根据本发明的方法可获得的或获得的稳定化的荞麦淀粉没有凝胶化但是处于颗粒的形式。它在功能上类似于化学交联的淀粉。它具有非粘性、光滑的质地并且具有优异的抗加工变量，如热、剪切和低pH，特别是在这种条件下持续显著的时间。
通过根据本发明的方法可获得的或获得的稳定化的荞麦淀粉的粘度的增加在加热过程中延迟，与尚未根据本发明改性的相同淀粉相比减慢。
根据本发明的稳定化的荞麦淀粉典型地具有通过差示扫描量热法(DSC)测量的比天然荞麦淀粉的起始凝胶化温度高最高达10℃的起始凝胶化温度。它具有通过DSC测量的包括在60℃与69℃之间的起始凝胶化温度。它在4℃下在凝胶化后7天储存后具有通过DSC测量的包括在23％与40％之间、优选在23％与33％之间的回生率。
通过快速粘度分析仪(RVA)测量的根据本发明的或根据本发明的方法已经热改性的荞麦淀粉的糊化温度高于尚未使用本发明的方法热处理的相同淀粉。其糊化温度典型地包括在80℃与95℃之间、优选在82℃与93℃之间、例如在85℃与90℃之间。
此外，与尚未使用本发明的方法处理的相同淀粉相比，该稳定化的荞麦淀粉具有不同的糊化特征。确实，与尚未使用本发明的方法处理的相同淀粉(天然淀粉或低于该温度范围处理的淀粉)相比，该稳定化的淀粉的粘度随着时间的推移逐渐增加和/或在热、剪切和/或酸性条件的存在下不显示粘度的显著变化。
本发明的第三目的是根据第二目的的稳定化的荞麦淀粉用于生产食物产品、特别是用于生产酸乳的用途。本发明的另一个目的是根据第二个目的的稳定化的荞麦淀粉用于制备饼干的用途。
本发明的第四目的是一种包含根据第二目的的稳定化的荞麦淀粉的食物产品，即包含通过本发明的方法可获得的稳定化的荞麦淀粉，或通过本发明的方法获得的稳定化的荞麦淀粉。在优选的实施例中，该食物产品是酸乳。在另一个优选的实施例中，该食物产品是饼干。
由于其高耐热性以及剪切和酸耐受性，根据本发明制备的稳定化的荞麦淀粉特别适合用于范围广泛的食品应用，特别是其中要求热、剪切和酸耐受性的食品应用。其低回生倾向也是期望的以防止食物产品在储存期间的质地变化。
其中根据本发明的稳定化的荞麦淀粉是有用的食物产品包括热加工食物、酸性食物、干混料、冷藏食物、冷冻食物、挤压食物、烤箱制备的食物、炉灶烹饪食物、可微波食物、全脂或减脂食物、以及具有低水活度的食物。其中该稳定化的荞麦淀粉特别有用的食物产品是要求以下热加工步骤和/或苛刻剪切加工步骤的食物，例如巴氏灭菌、干馏、超高温(UHT)加工和/或均化。该稳定化的荞麦淀粉在贯穿包括冷却、冷冻和加热的所有加工温度要求稳定性的食品应用中是特别有用的。
该稳定化的荞麦淀粉在其中非化学交联的淀粉增稠剂、增粘剂、胶凝剂或增量剂是要求的或希望的食物产品中也是有用的。更具体地，该稳定化的荞麦淀粉为加工的食物产品提供所希望的平滑质地，并且在整个加工操作中保持其增稠能力。基于加工的食物配方，本领域技术人员可以容易地选择在最终的食物产品中提供必要的厚度和胶凝粘度以及所希望的质地所需的量的稳定化的荞麦淀粉。典型地，淀粉以按重量计该食物产品的从约0.1％至约35％、例如从约2％至约6％的量使用。
根据本发明，该稳定化的荞麦淀粉用于制备饼干。特别地，该稳定化的荞麦淀粉部分替代饼干中的小麦粉，从而供应可缓慢消化的碳水化合物并改善饼干的口感。
该稳定化的荞麦淀粉是清洁标签淀粉，其具有比大多数淀粉更高的糊化温度。因此，它在加热过程中不会完全溶胀，并且它在低水分体系(如饼干)中加热后将保留一些缓慢消化特性。因此，此类饼干可用于延长饱腹感，例如代餐或用餐。
此外，由于它是部分溶胀和/或凝胶化的，所以它不会变质并且甚至可以改善饼干的口感。
在具体的实施例中，该稳定化的荞麦淀粉以饼干的按重量计从约0.1％至约35％、优选地从约2％至约10％、并且更优选地从约4％至约8％的量使用。
现在将通过以下附图和实例来说明本发明，但是应当理解，这些旨在说明本发明，而决不是限制其范围。
附图说明：
图1示出了使用快速粘度分析仪(RVA)的在实例1中获得的热改性的淀粉的糊化特征
图2示出了与由本申请人销售的商业产品CR相比，使用快速粘度分析仪(RVA)的在实例1中获得的热改性的荞麦淀粉的糊化特征。
图3展示了在pH 3和6下在实例3中获得的或使用的热改性的淀粉的耐热性。
图4示出了在每个加工步骤之后、在预加热之前、在预加热之后、在均化之后、以及在灭菌之后，天然荞麦淀粉和在实例4中获得的或使用的热改性的荞麦淀粉的糊化特征。
图5示出了在实例4中预加热、均化和灭菌过程后的淀粉状态的显微观察。
图6示出了在实例5中用于制备酸乳的方法的不同阶段的淀粉状态的显微观察。
图7示出了与由全小麦粉(对照)、小麦淀粉或荞麦粉制成的饼干相比，由根据本发明的稳定化的荞麦淀粉制成的饼干的消化率参数。
实例
实例1
将干燥的天然荞麦淀粉、天然豌豆淀粉和天然玉米淀粉(每种100g)分别悬浮于过量的水中(超过淀粉重量的两倍)。然后将3种水性悬浮液在55℃、58℃、60℃和63℃的水浴中顺序地加热(热改性)；每个温度保持至少一个半小时。
在增加温度之前进行取样。取样后，将所有淀粉样品真空过滤以除去过量的水，并在50℃的烘箱中干燥，直至获得低于或等于12％的水分率。然后将淀粉样品在进行DSC分析之前在室温下储存几天。将每种样品(2-3mg)与淀粉重量的三倍的水混合。将混合物气密密封在铝盘中。使该盘平衡至少1小时并且然后以10℃/min从10℃加热至100℃，以获得淀粉凝胶化特性。
在4℃下储存7天后，将该盘在室温下平衡至少1小时并在相同的温度范围和加热速率下使用DSC重新分析，以获得淀粉回生特性。淀粉回生是淀粉分子在凝胶化后的再结晶。回生率在高于淀粉凝胶的玻璃化转变温度的冷温度下，例如在冷藏温度下，是最高的。它可以改变食物的质地，例如增加的粘度、凝胶形成、降低的透明度和脱水收缩。
DSC结果总结在下表中：
基于这些结果，似乎将荞麦、玉米和豌豆的天然淀粉逐渐加热至63℃的温度增加了它们各自的凝胶化温度。
所有三种淀粉的凝胶化温度随着加热处理温度而增加，这意味着较高的加热处理温度导致淀粉的较高的耐热性。因此，热改性淀粉的颗粒可以经受苛刻加工处理，特别是在高温下，并在加工过程中保持淀粉糊的粘度(无剪切稀化)。然而，较高的耐热性也可以意味着较低程度的颗粒溶胀，这可能降低淀粉糊剂在特定加工温度下的粘度并且对于增稠的食物产品可能是不希望的。
在相同的加热处理后，三种淀粉的起始温度相似。总体上，热改性的玉米淀粉和热改性的豌豆淀粉具有比热改性的荞麦淀粉更高的最终温度。
还似乎与天然荞麦淀粉相比，高于58℃热改性的荞麦淀粉具有凝胶化的更显著降低的焓变，这意味着高于58℃热改性的荞麦淀粉经受部分凝胶化。这一现象对于最高达63℃热改性的相应的豌豆和玉米淀粉不是明显的。
所有凝胶化的淀粉(包括热改性淀粉)在储存过程中、特别是在低温下经受回生。确实，凝胶化的和储存的淀粉具有(回生的淀粉的)相似的熔融温度。焓变是淀粉依赖性的，但较少依赖于加热处理。天然和热改性的荞麦淀粉二者与天然和热改性的豌豆淀粉以及天然和热改性的玉米淀粉相比都显示出最低程度的回生。荞麦淀粉具有包括在24％与32％之间的回生率(不包括在DSC分析之前由于高预凝胶化程度而在63℃下热改性的荞麦淀粉)。豌豆淀粉表现出最高程度的回生。
使用快速粘度分析仪(RVA)测量每种(未凝胶化的)样品的糊化特性。(参见图1)糊化特性是颗粒淀粉在加热过程中发展粘稠糊剂，接着在剪切和冷却下进一步粘度变化的能力。具有良好糊化特性的淀粉不会在高温剪切下显示极大的粘度变化，特别是降低粘度，也称为剪切稀化或稀懈(breakdown)。如果淀粉用作增稠剂，则在冷却期间增加粘度是不希望的，因为在更长时间的储存(回生)期间，糊剂将形成凝胶。
RVA分析进行了13分钟。将每种淀粉样品(2g干重)与水混合以得到总共25g(8％淀粉悬浮液)。将其在50℃下等温加热1分钟，以12℃/分钟增加至95℃，在95℃保持2.5分钟，以12℃/分钟冷却至50℃，并且最后在50℃保持2分钟。桨叶的搅拌速度在前10秒钟设定在960rpm并且然后贯穿分析的其余部分下降至160rpm。
RVA结果总结在下表中：
基于RVA结果，似乎没有调节pH(pH约5)，与热改性的豌豆淀粉和热改性的玉米淀粉相比，热改性的荞麦淀粉具有更高的糊化温度。糊化温度是粘度开始发展所处的温度。与热改性的豌豆淀粉和热改性的玉米淀粉相反，热改性的荞麦淀粉在等温加热和剪切过程中没有或具有非常低的粘度稀懈(或剪切稀化)。这意味着与相应的豌豆和玉米淀粉相比，根据本发明的热改性的荞麦淀粉表现出更高的耐热性和耐剪切性。
还似乎在58℃下热改性的荞麦淀粉与在60℃下热改性的荞麦淀粉之间的RVA特征没有明显的差异。
将在58℃和60℃下热改性的荞麦淀粉也与由申请人出售的以商标销售的不同交联淀粉进行比较。(参见图2)CR是磷酸盐交联的、羟丙基化的糯玉米淀粉的系列，并且不同的数字代码代表交联和取代度。如由热改性的荞麦淀粉的高糊化温度所示的，它具有比CR系列更高的耐热性。在加热和剪切过程中的粘度稳定性与高交联度相似(CR 4015)。
RVA结果总结在下表中：
实例2
淀粉从400g荞麦粒中提取。在除去蛋白质和纤维后，将淀粉浆料(约250g淀粉和700g水)在55℃和58℃的水浴中顺序地加热；每个温度保持至少三小时。
在58℃热处理后，将所有淀粉样品真空过滤并且然后在约58℃下使用流化床干燥器干燥之前重新悬浮在水中，直至获得低于或等于12％的水分率。
然后将淀粉样品在进行DSC分析之前在室温下储存几天。将每种样品(2-3mg)与淀粉重量的三倍的水混合。将混合物气密密封在铝盘中。使该盘平衡至少1小时并且然后以10℃/min从10℃加热至100℃，以获得淀粉凝胶化特性。
在4℃下储存7天后，将该盘在室温下平衡至少1小时并在相同的温度范围和加热速率下使用DSC重新分析，以获得淀粉回生特性。
DSC结果总结在下表中：
表4
热改性的荞麦淀粉具有比没有附加的加热处理的天然对应物更高的凝胶化温度。天然和热改性的荞麦淀粉二者显示出低回生倾向。
根据总计13和24分钟的两种不同方法使用快速粘度分析仪(RVA)测量每种(未凝胶化的)样品的糊化特性。对于两种方法，将每种淀粉样品(2g干重)与水混合以得到总共25g(8％淀粉悬浮液)。
对于第一方法(总计13分钟)，将样品在50℃下等温加热1分钟，以12℃/分钟增加至95℃，在95℃保持2.5分钟，以12℃/分钟冷却至50℃，并且最后在50℃保持2分钟。桨叶的搅拌速度在前10秒钟设定在960rpm并且然后贯穿分析的其余部分下降至160rpm。
对于第二方法(总计23分钟)，将样品在50℃下等温加热1分钟，以6℃/分钟增加至95℃，在95℃保持5分钟，以6℃/分钟冷却至50℃，并且最后在50℃保持2分钟。桨叶的搅拌速度在前10秒钟设定在960rpm并且然后贯穿分析的其余部分下降至160rpm。
对于第一方法的RVA结果总结在下表中：
表5
对于第二方法的RVA结果总结在下表中：
表6
在淀粉提取过程中，热改性的荞麦淀粉具有比没有附加的加热处理的天然对应物更高的糊化温度和更低的稀懈粘度。
实例3
使用从两个初步试验(pilot trial)提取的荞麦淀粉样品来制备热改性的淀粉。在淀粉提取期间，在分级步骤以从含有淀粉和纤维的重部分中分离含有蛋白质、可溶性碳水化合物和盐的轻部分之前，分别对于第一和第二初步试验在45℃和50℃下加热通过荞麦粒的湿研磨制备的水性悬浮液。加热的目的是促进蛋白质的溶解并防止微生物生长。
将每种提取的淀粉(300g)与700mL水混合以制备浓度为按重量计30％的水性悬浮液。将悬浮液在50℃的水浴中加热30分钟，然后在53℃下加热3小时并且随后在55℃下加热过夜。在增加温度之前进行取样。取样后，将所有淀粉样品真空过滤并且在45℃下在烘箱中干燥过夜。然后，将干燥的热改性的荞麦淀粉研磨成粉末。
将天然豌豆、玉米和糯玉米淀粉以相同的方式进行热处理，并用作在pH 3和6下的耐热性和耐剪切性试验的比较。
对于热和剪切耐受性(参见图3)，将淀粉浆料(7.4％干物质)在50℃下等温加热1分钟，以12℃/分钟增加至95℃，在95℃保持15分钟，以12℃/分钟冷却至50℃，并且最后在50℃保持1.6分钟。桨叶的搅拌速度在前10秒钟设定在960rpm并且然后贯穿分析的其余部分下降至160rpm。在通过加入柠檬酸粉末调节的pH 3.0下重复分析。
热/剪切耐受性(％)计算为在95℃下的等温加热结束时的粘度与峰值粘度的差值除以峰值粘度(乘以100％)：
在pH约6和3下的RVA结果总结在下表中：
基于上述结果，在pH约6下，热改性的荞麦淀粉具有比天然荞麦淀粉更高的糊化温度。从豌豆淀粉也观察到类似的效果，但从玉米淀粉和糯玉米淀粉不是明显的。在pH 3和6二者下，热改性的荞麦淀粉和热改性的豌豆淀粉具有比热改性的玉米淀粉和热改性的糯玉米淀粉更高的热和剪切耐受性。根据本发明的方法的热改性的荞麦淀粉在所有测试的淀粉样品中，在pH 3和6二者下都具有最高的糊化温度。
实例4
对来自实例3中提到的两个初步试验的热改性的荞麦淀粉进行RVA和DSC分析，并与现有技术的已知用于酸乳应用的不同商业改性淀粉进行比较。DSC方法与实例1和2中相同。
现有技术已知用于酸乳应用的商业改性淀粉如下。
是由泰莱公司(Tate&Lyle)销售的清洁标签抑制淀粉。NOVATION是由宜瑞安公司(Ingredion)销售的清洁标签抑制淀粉。二者都是糯玉米基的。
CJ 5025是由申请人销售的并且对应于磷酸盐交联的、乙酰化的糯玉米淀粉(化学改性的淀粉)，特别生产用于酸乳应用。
DSC结果总结在下表中：
表8
来自第一初步试验的天然荞麦淀粉具有比来自第二初步试验的天然荞麦淀粉略低的凝胶化温度，因为在第二初步试验中用于淀粉提取工艺的加热温度高于第一初步试验中的加热温度。然而，当在相同温度下处理淀粉时，对于两个初步试验，热改性的荞麦淀粉的凝胶化温度是相似的。
在53℃下热改性的荞麦淀粉具有比在55℃下热改性的那些略低的凝胶化温度。前者具有与2300相似的起始凝胶化温度，而后者具有与相似的起始凝胶化温度。
从天然荞麦淀粉制备的回生的淀粉具有比从热改性的荞麦淀粉制备的那些略低的熔融温度。在53℃和55℃下热改性的荞麦淀粉具有相似的回生淀粉的熔融温度。为糯玉米基淀粉的2300和CJ 5025具有比天然和热改性的荞麦淀粉略高的回生淀粉的熔融温度。在商业淀粉之中，CJ 5025显示出最低的回生率。这意味着它在冷藏期间表现出最高的回生稳定性。总体上，根据本发明的方法的热改性的荞麦淀粉具有比CJ 5025、和2300更低的回生率。因此，根据本发明的方法的热改性的荞麦淀粉在冷藏期间表现出比商业糯玉米基化学改性的淀粉(如CJ5025)和清洁标签改性的淀粉(如和2300)更高的稳定性。
对于RVA，将样品在50℃下等温加热1分钟，以6℃/分钟增加至95℃，在95℃保持5分钟，以6℃/分钟冷却至50℃，并且最后在50℃保持2分钟。桨叶的搅拌速度在前10秒钟设定在960rpm并且然后贯穿分析的其余部分下降至160rpm。
RVA结果总结在下表中：
基于上述RVA结果，热改性的荞麦淀粉具有比天然荞麦淀粉更高的糊化温度，并且所有荞麦淀粉具有比2300和CJ 5025更高的糊化温度。这意味着与天然荞麦淀粉2300和CJ 5025相比，热改性的荞麦淀粉是在用剪切加热处理后保持其颗粒结构的最好的淀粉材料。虽然热改性的荞麦淀粉具有比糯玉米基商业对应物更低的峰值和最终粘度，但是它们具有更低的稀懈(在进一步剪切下降低粘度)或更高的耐剪切性。此外，高度溶胀的颗粒高度易受剪切稀化，并且因此，通过苛刻的食物加工，例如在酸乳制造过程期间的均化，可以容易地将糯玉米基清洁标签淀粉分解。
在通常的用于酸乳制造的过程(预加热、均化和灭菌)之后，还对热改性的荞麦淀粉进行了RVA，并与天然荞麦淀粉和不同的商业淀粉进行了比较。(对于RVA的结果参见图4)将每种淀粉与水混合以制造2.5％的淀粉悬浮液。将蔗糖(7.6％)加入到悬浮液中。将悬浮液在65℃预加热、在18MPa均化、在85℃灭菌10分钟，并且最后在4℃下储存7天。在每个过程结束时，收集样品用于粘度测量(通过RVA和布氏粘度计二者)。
RVA结果表明，天然荞麦淀粉和热改性的荞麦淀粉在预加热、均化、灭菌和冷藏后保持其颗粒结构，由在加热期间的增加的粘度指示的。和2300分别在均化阶段和灭菌阶段后失去其颗粒结构。CJ 5025似乎在预加热阶段后失去其溶胀或产生粘度的能力。
冷粘度(在加热前在50℃下的粘度)对于在冷藏前测试的所有淀粉样品都是相似的(小于20cP)。然而，和2300的冷粘度在冷藏后增加到高于20cP，表明这些商业淀粉发生淀粉回生。这种现象从天然荞麦淀粉和热改性的荞麦淀粉不太明显。这意味着天然荞麦淀粉和热改性的荞麦淀粉在冷藏期间比在这里测试的商业改性淀粉经历较少的回生，并且可以用于比酸乳制造那些甚至更苛刻的食物加工处理。
布氏粘度计结果总结在下表中：
表10
在均化之后，CJ 5025具有最高的粘度，而其他呈现出相似的粘度。在灭菌之后，显示出最高的粘度并且CJ 5025具有第二最高的粘度。在7天冷藏之后，所有样品由于淀粉回生显示出增加的粘度。呈现出粘度的最大增加，表明在冷藏期间的低稳定性。另一方面，其他淀粉显示出在约30-34Pa·s的相似粘度，这意味着这些淀粉样品，包括热改性的荞麦淀粉，在冷藏期间具有相似的稳定性，这对于酸乳制造是希望的。
显微图像显示，天然荞麦淀粉和热改性的荞麦淀粉在预加热、均化和灭菌后仍然保持其颗粒结构，而2300和CJ 5025在相同的加工处理后显示出高度溶胀的颗粒和颗粒碎片。(参见图5)
实例5：酸乳中的稳定化的淀粉
这个实例描述了含有根据本发明的热改性的荞麦淀粉、可商购的清洁标签淀粉(根据现有技术)或化学交联淀粉的酸乳样品的制备。
所使用的淀粉：
稳定化的荞麦淀粉(根据本发明)如下制备。淀粉从400g荞麦粒中提取。在除去蛋白质和纤维后，将淀粉浆料(约250g淀粉在700g水中)在水浴中在55℃持续3小时和在58℃持续3小时顺序地加热。将淀粉样品真空过滤并且然后在约58℃下使用流化床干燥器干燥之前重新悬浮在水中，直至获得低于或等于12％的水分率。
CJ 5025和2300是如前面实例4中提及的可商购的淀粉。
基于实例4中的RVA结果(表9)，热改性的荞麦淀粉具有比2300和CJ 5025更高的糊化温度。确实，热改性的荞麦淀粉具有约82℃的糊化温度，并且2300和CJ 5025的糊化温度是约68℃。
酸乳工艺预加热温度是约60℃-70℃，更确切地65℃，并且因此淀粉的糊化温度应高于65℃以确保淀粉颗粒不会过度溶胀并能耐受均化过程中的苛刻剪切。因此，根据本发明的方法获得的热改性的荞麦淀粉是最好的候选物并且颗粒结构将经受得住预加热过程。
用于酸乳制造的以重量百分比计的成分如下：
表11
用于获得酸乳的接下来的过程如下：
i.均匀地搅拌所有成分；
ii.将该混合物从室温预加热至65℃，这花费约5分钟；
iii.在18Mpa下均化；
iv.在95℃下加热5分钟；
v.从95℃冷却至43℃，这花费约15-20分钟；
vi.加入酸乳菌株；
vii.在43℃下并且在pH 4.6下发酵5-6小时；
viii.平滑1分钟。
在酸乳制造过程的不同阶段：在预加热之前、在65℃下预加热之后和在均化之后在显微镜下也观察淀粉的形态。(参见图6)使用Lugol溶液(碘/碘化钾溶液)来染色淀粉颗粒用于明场模式。使用偏振光来观察淀粉颗粒的双折射以确定其天然结晶结构。
根据本发明的热改性的荞麦淀粉不容易凝胶化，并且在65℃预加热之后和在均化之后保持其大部分天然结晶和颗粒结构，这类似于从CJ 5025(对比淀粉)观察到的。
实例6：
该实例描述了含有全小麦粉(对照)、根据本发明的稳定化的荞麦淀粉、小麦淀粉或荞麦粉的饼干样品的制备。
根据实例5制备荞麦淀粉。
全小麦粉、小麦淀粉或荞麦粉
用于饼干制造的以重量百分比计的成分如下：
成分 对照(小麦粉) 荞麦淀粉配方 小麦淀粉配方 荞麦粉配方
全小麦粉 38 19 19 -
荞麦淀粉 - 19 - -
小麦淀粉 - - 19 -
荞麦粉 - - - 38
糖 16 16 16 16
燕麦粉卷 14 14 14 14
植物油 13 13 13 13
Nutralys小麦蛋白质 7.8 7.8 7.8 7.8
葡萄糖浆 3.5 3.5 3.5 3.5
卵磷脂 0.4 0.4 0.4 0.4
发酵粉 0.3 0.3 0.3 0.3
盐 0.2 0.2 0.2 0.2
乳 25 25 25 25
乳调味剂 0.4 0.4 0.4 0.4
总计 118.6 118.6 118.6 118.6
表12
量以重量百分比表示。
用于获得饼干的所遵循过程如下：
i.将所有干成分均匀共混以形成均匀的干混合物；
ii.将乳、乳调味剂、卵磷脂、葡萄糖浆和植物油添加至干混合物中并搅拌，以形成均匀的面团；
iii.将面团擀成3mm厚，然后将其成形为圆形；
iv.将成形的面团放入烤箱中，顶部温度为190℃，底部温度为160℃，烘焙10分钟；
v.将饼干冷却至室温并用塑料或铝包装密封饼干。
使用TA-TX2质构仪，通过使用三点弯曲测试(HDP/3PB)和刺穿测试(P/2)测量饼干的质地。
测量参数在以下表13中列出：
表13
消化率参数，包括消化速率(k)和总消化率的计算，按照Yu等人(Food Chemistry[食品化学]，2018,241:493-501)的方法测量。结果在图7中示出。
使用设定在105℃的水分测定仪(MA45C，赛多利斯公司(Sartorius))测量水分含量。
使用aw计(HygroLab2，Rotronic)测量水活度(aw)。
结果总结在下表中：
基于这些结果，似乎用小麦淀粉制成的饼干呈现的平均硬度最低，然后是用荞麦淀粉制成的那些。
观察到用小麦淀粉制成的饼干的松脆度和酥性指数最高，而用荞麦淀粉和荞麦粉制成的那些呈现相似的值。
用小麦粉制成的对照饼干呈现最高的淀粉消化速率和总淀粉消化率。观察到用荞麦淀粉制成的饼干的总淀粉消化率最低，而观察到用荞麦粉制成的饼干的淀粉消化率速率最低，然后是用荞麦淀粉制成的那些。用小麦淀粉和荞麦粉制成的饼干具有非常相似的总淀粉消化率，即，在对照饼干与用荞麦淀粉制成的饼干之间的值。
用荞麦淀粉制成的饼干具有最低的水分含量和水活度。因此，用荞麦淀粉制成的饼干具有最长的保质期。此外，用荞麦淀粉和小麦淀粉制成的饼干的厚度与对照饼干相似，高于用荞麦粉制成的那些。
总之，与用小麦淀粉和荞麦粉制成的饼干相比，用荞麦淀粉制成的饼干比用小麦粉制成的对照饼干呈现更好的质地，以及最佳的外观和消化率指标。

Claims (11)

1.一种用于从天然荞麦淀粉制备稳定化的荞麦淀粉的方法，该方法包括以下步骤：
a)在包括在室温与50℃之间、例如包括在室温与45℃之间的温度T1下，制备天然荞麦淀粉在水性介质中的悬浮液，优选地以按重量计从20％至50％的浓度、更优选地以按重量计从30％至40％的浓度；
b)将该水性悬浮液加热至不超过60℃的温度Ts，所述加热步骤包括：
i.以包括在每小时0.2℃与5℃之间的速率，从T1至所述温度Ts的缓慢加热的第一阶段，所述温度Ts包括在从50℃至60℃的范围内、优选地在从53℃至58℃的范围内、更优选地在从53℃至55℃的范围内，以及
ii.在所述温度Ts下加热至少30分钟、优选地从0.5至24小时、例如从1至18小时、特别是从1至5小时、值得注意地3小时的第二阶段，以便获得该稳定化的荞麦淀粉，
c)使该稳定化的荞麦淀粉与该水性介质分离；
d)干燥所述稳定化的荞麦淀粉；
e)回收所述稳定化的荞麦淀粉。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在该加热步骤b)的所述第一阶段期间，将该水性悬浮液逐步加热至Ts。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，该加热步骤b)的该第一阶段包括至少两个分别在温度T2和T3下的连续的等温加热步骤，每个等温加热步骤独立地是至少30分钟、优选1至4小时、例如3小时。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该方法不含有机溶剂并且不含化学反应物。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该干燥步骤d)是在包括在室温与荞麦淀粉凝胶化温度之间的温度下进行并且当该改性的荞麦淀粉具有低于或等于12％的水分率时停止。
6.根据前述权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，从荞麦粒或荞麦粉中提取该天然荞麦淀粉。
7.通过根据权利要求1-6中任一项所述的方法可获得的稳定化的荞麦淀粉，所述稳定化的荞麦淀粉具有通过差示扫描量热法(DSC)测量的比该天然荞麦淀粉的起始凝胶化温度高最高达10℃的起始凝胶化温度。
8.通过根据权利要求1-7中任一项所述的方法可获得的稳定化的荞麦淀粉，所述稳定化的荞麦淀粉具有通过DSC测量的包括在60℃与69℃之间的起始凝胶化温度。
9.通过根据权利要求1-8中任一项所述的方法可获得的稳定化的荞麦淀粉，所述稳定化的荞麦淀粉在4℃下在凝胶化后7天储存后具有通过DSC测量的包括在23％与40％之间、优选在23％与33％之间的回生率。
10.通过根据权利要求1-9中任一项所述的方法可获得的稳定化的荞麦淀粉，所述稳定化的荞麦淀粉具有通过快速粘度分析仪(RVA)测量的包括在80℃与95℃之间、优选在82℃与93℃之间、例如在85℃与90℃之间的糊化温度。
11.根据权利要求7-10中任一项所述的稳定化的荞麦淀粉用于制备食物产品、特别是用于生产酸乳或用于生产饼干的用途。
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