CN110916092A - 一种软米发芽乳化工艺制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于农产品深加工技术领域，具体涉及一种软米发芽乳化工艺制备方法。本发明包括：(1.1)将软米糙米用浓度为3.5％的次氯酸钠溶液浸泡30min进行消毒；(1.2)用去离子水冲洗三次沥干；(1.3)将软米糙米在5℃条件下处理3h，25℃回温15min后，在35℃、40kHz、功率40％超声处理15min后用35℃第一营养液浸泡3h；所述的第一营养液条件为：1.4mmol/L的Ca2+浓度，pH6等。本发明通过先进的培养手段和乳化方法，获得了富含有GABA的发芽软米乳。
Description
技术领域
本发明属于农产品深加工技术领域，具体涉及一种软米发芽乳化工艺制备方法。
背景技术
大米是世界上39个国家的主要食品，养活了世界近一半的人口，尤其是生活在东南亚地区的人们。我国是世界上最大的大米生产和消费大国，稻谷是我国的主要粮食品种，水稻是我国粮食工业的支柱性产业之一。大米是重要的粮食作物，价格低廉，不仅富含优质的低过敏性蛋白质和给人体提供主要热量的淀粉，还富含丰富的维生素、矿物质、膳食纤维等营养成分。目前存在的问题是食用方法单一，品种缺乏，当前提高大米的精深加工水平，增加其附加价值已经成为必须面对的问题。谷物类的液态化食品是市场所需，大势所向。发酵食品及饮料的历史可以追溯到4000多年前。发酵乳是利用微生物抑制食品腐败变质，分解蛋白质，并产生特殊的风味。发酵乳制品因品种多、营养全面、风味独特、易吸收等特点已成为消费的热点，各乳品企业也在不断改进现有产品和研制新产品，以满足人们对发酵乳制品日益增长的需求。从经济角度看，以最少的成本获得最优的产品，是带动大米为原料的食品产业的必然要求。从健康角度来看，健康己成为食品开发的主题，研究食物功能成分、开发功能性食品已成为国际上食品研究的热点和发展趋势，有报道指出当前国外已将功能性食品研究作为新世纪增强国际竞争力的具有战略意义的研究课题。软米(softrice)是米质介于糯性与粘性之间的一种优质米，其品种从日本引进，直链淀粉含量低，并含有多种维生素和钙、铁、锌、硒等人体必需的微量元素。饭粒晶莹、口感香软甜糯、爽滑Q弹、冷后不变硬不回生，煮饭、熬粥均是养胃上佳之品，是老幼皆宜的健康主食。中国的软米从日本引进后，结合我国江南水稻种植环境，经过我国多位水稻培育专家努力，在江苏培育出了软米505等优良品种，并逐渐成为当地知名特色农产品。软米地方品种的株高一般约175cm，高的可达205cm，茎秆粗壮，叶较披散而色较淡，穗长粒多粒大，谷粒通常为椭圆形，米粒半透明。稻株不耐肥，不早衰，再生能力强，生育后期耐寒耐旱，但产量低，每亩仅200-300kg。软米的发芽糙米系指软米糙米经过发芽至适当芽长的芽体，主要由幼芽和带皮层的胚乳两部分构成。萌发的方法是，将软米糙米置于足够的水分、适宜的温度、充足的氧气的条件下，吸水膨润，胚芽萌发，突破种皮，长成新的个体。软米发芽糙米的实质是在一定的生理活性化工艺条件下，其所含有的大量酶如淀粉酶、蛋白酶、植酸酶等被激活和释放，并从结合态转化为游离态的酶解过程。
目前已经知道一种富含γ-氨基丁酸(GABA)发芽糙米生产方法，例如专利文献1主要包括选料、灭菌、浸泡、发芽、出料和烘干等工序，生产富含有GABA、六磷酸肌醇(IP～6)、谷胱甘肽(GSH)、膳食纤维和抗氧化物质等功能性成分的发芽糙米。该文献在灭菌阶段使用臭氧灭菌，安全无残留；浸泡阶段使用经过臭氧灭菌的水，保证了产品的安全、无毒。所涉及的糙米发芽生产方法具有成本低、操作简单、易于大规模生产等优点，并且将色泽棕黄、口感不佳的糙米生产成富集GABA的发芽糙米。还有通过浸泡，冷冻和解冻过程增加谷物种子中γ－氨基丁酸含量的方法，例如专利文献2。关于使谷粒中富集γ－氨基丁酸的方法，例如专利文献3，将水份已预先调整成10-15％的干燥谷粒，以0.5-2.0％/小时的加水速度进行缓慢的加水，使其水份成为20-30％的范围，再将此谷粒倒入槽中，进行2-15小时的调质。但是均没有系统性的提出将软米或者谷物进行发芽方法，而且还有一些传统性技术问题有待解决，我们将在说明书后面的部分进行说明。
专利文献1一种富含γ-氨基丁酸发芽糙米生产方法CN201210336639.8；
专利文献2用于提高大豆种子中γ-氨基丁酸含量的方法CN200580024259.9；
专利文献3使谷粒中富集γ－氨基丁酸的方法及用该方法得到的谷物200480021582.6
发明内容
本发明的目的在于提供一种软米发芽乳化工艺制备方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种软米发芽乳化工艺制备方法，包括如下步骤：
(1.1)将软米糙米用浓度为3.5％的次氯酸钠溶液浸泡30min进行消毒；
(1.2)用去离子水冲洗三次沥干；
(1.3)将软米糙米在5℃条件下处理3h，25℃回温15min后，在35℃、40kHz、功率40％超声处理15min后用35℃第一营养液浸泡3h；所述的第一营养液条件为：1.4mmol/L的Ca2+浓度，pH6；
(1.4)在糙米发芽机内第二营养液35℃条件下对软米发芽3-7D，每隔12h更换一次第二营养液，至软米胚芽在5-10mm时发芽结束；所述的第二营养液为：2.5mM Ca2+，pH值自然；
(1.5)将软米发芽糙米取出后，用蒸馏水冲洗三次沥干，冷冻干燥至水分含量小于15％，过100目筛，得到软米发芽糙米，在7℃条件储藏；
(1.6)调质，准确称取软米发芽糙米，放置在密封袋中，根据软米发芽糙米整体籽粒含水量加入计算好的水量，密封摇混，使发芽糙米与水充分混合均匀，然后放置于室温下润米1D(1天)，加水量计算公式为：
LW为加水量(ml)；GR为软米发芽糙米的质量(g)；G0为软米发芽糙米水分含量(％)；GF为食用原料的设计水分含量(％)；
(1.7)磨粉，用旋风式粉碎机对调质后的软米发芽糙米进行粉碎过滤，将软米发芽糙米粉于40℃的鼓风干燥箱中干燥至水分含量为7±2％，过100目筛后在2-3℃密封袋中保存；
(1.8)使用乳化设备对软米发芽糙米粉进行乳化；
(1.9)使用糊化设备对乳化后的米粉和水按比例放置在100℃的水浴中，糊化30min；
(1.10)对糊化后的米粉进行闪蒸熟化30分钟；
(1.11)加入α-淀粉酶和糖化酶，酶解1h后进行包装。
所述的第一营养液和第二营养溶液中添加有碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铍、碳酸镁、碳酸钙、碳酸锶、碳酸钡和氨基碳酸盐中至少一种物质，碳酸氢根离子浓度为0.019-0.21mol/l；通过基准测量法得到的软米糙米的谷氨酸含量为1250-1300mg/kg，得到的软米发芽糙米的GABA含量提高到发芽前的软米糙米的2.5-4倍；含量为300-880mg/kg。
在(1.4)中，每8h喷浓度为140mM的NaCl溶液在软米糙米上，同时低氧通气胁迫处理，通气量为1L/min，平均溶氧浓度为6.25mg/L，GABA含量为520-950mg/kg。
所述的对软米发芽糙米进行粉碎过程中外加蛋白酶水解软米发芽糙米的米胚蛋白，同时外加谷氨酸脱羧酶、标准氨基酸，提高GABA含量。
所述的粉碎过滤过程中加入乙醇，粉碎后通过滤纸过滤，然后对软米发芽糙米粉进行干燥；通过控制加入乙醇后的混合物溶液的浓度、温度、时间条件控制GABA结晶参数，得到富含GABA晶粒的软米发芽糙米粉。
所述的控制加入乙醇后的混合物溶液的浓度、温度、时间条件控制GABA结晶参数包括：
GABA晶体成核速率为：
A为GABA晶体成核速率(#·ml-1·s-1)，kt为GABA晶体成核速率常数(#·ml-1·s-1)，Mx为GABA晶体悬浮密度(g·ml-1)，α为悬浮密度指数因子，β为搅拌速度指数因子，ωr为混合物溶液的搅拌速度(r·s-1)，Q为溶液过饱和比，Υ0为GABA晶体成核过饱和度指数因子，xc为乙醇摩尔分数(mol·mol-1)，Bt为GABA晶体成核自由能(J·mol-1)，Ry为气体常数(J·mol-1·K-1)，T为热力学温度；
GABA晶体生长速率为：
B为GABA晶体生长速率(cm·s-1)，ks为GABA晶体生长速率常数(cm·s-1)，Bs为GABA晶体生长自由能(J·mol-1)，Z0为GABA晶体生长过饱和度指数因子；
GABA晶体结晶粒数为：
n为GABA晶体粒数密度(#·ml-1·cm-1)，V为溶液体积(ml)，l为GABA晶体粒度(μm)，t为GABA结晶时间；
GABA晶体单一晶粒的质量变化率为：
dMd＝2.97ρgkvl2dl
ρg为GABA晶体密度，kv为GABA晶体的体积形状因子。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明通过先进的培养手段和乳化方法，获得了富含有GABA的发芽软米乳。
(2)本发明通过让保留的大米生理层与胚芽再通过米乳加工工艺，制成的一种具有保健功能的营养米乳食用产品。
附图说明
图1为本发明方法示意图；
图2为本发明GABA浓度变化曲线；
图3为本发明GABA晶体成核速率曲线；
图4为本发明GABA晶体生长速率曲线；
图5为本发明微波低温处理模式数据对比图；
图6为本发明次氯酸钠溶液效果图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
如图1所示，是本发明的方法步骤图，本发明优先选用黄金村生态软米，运用生物工艺，采用先进设备将糙米在一定温度、湿度下进行培养，待糙米胚芽萌发到最佳程度，让保留的大米生理层与胚芽再通过米乳乳化加工工艺，制成的一种具有保健功能的营养米乳，本发明的技术主旨是在生理活性工艺条件下，将糙米的活性激活和释放，并使各种营养成分从结合状态转化为游离态的过程，其易烹调、易吸收，无添加的食品原料。
本发明的区别特征在于通过浸泡消毒、冲洗、二次营养浸润等步骤培养出具有芽胚的软米，其具体步骤包括：(1.1)将软米糙米用浓度为3.5％的次氯酸钠溶液浸泡30min进行消毒；(1.2)用去离子水冲洗三次沥干；(1.3)将软米糙米在5℃条件下处理3h，25℃回温15min后，在35℃、40kHz、功率40％超声处理15min后用35℃第一营养液浸泡3h；所述的第一营养液条件为：1.4mmol/L的Ca2+浓度，pH6；(1.4)在糙米发芽机内第二营养液35℃条件下对软米发芽3-7D，每隔12h更换一次第二营养液，至软米胚芽在5-10mm时发芽结束；所述的第二营养液为：2.5mM Ca2+，pH值自然；(1.5)将软米发芽糙米取出后，用蒸馏水冲洗三次沥干，冷冻干燥至水分含量小于15％，过100目筛，得到软米发芽糙米，在7℃条件储藏；(1.6)调质，准确称取软米发芽糙米，放置在密封袋中，根据软米发芽糙米整体籽粒含水量加入计算好的水量，密封摇混，使发芽糙米与水充分混合均匀，然后放置于室温下润米1D(1天)，加水量计算公式为：
LW为加水量(ml)；GR为软米发芽糙米的质量(g)；G0为软米发芽糙米水分含量(％)；GF为食用原料的设计水分含量(％)；
(1.7)磨粉，用旋风式粉碎机对调质后的软米发芽糙米进行粉碎过滤，将软米发芽糙米粉于40℃的鼓风干燥箱中干燥至水分含量为7±2％，过100目筛后在2-3℃密封袋中保存；(1.8)使用乳化设备对软米发芽糙米粉进行乳化；(1.9)使用糊化设备对乳化后的米粉和水按比例放置在100℃的水浴中，糊化30min；(1.10)对糊化后的米粉进行闪蒸熟化30分钟；(1.11)加入α-淀粉酶和糖化酶，酶解1h后进行包装。
首先，本发明首先使用了3.5％的次氯酸钠对软米进行浸泡不仅能够给软米消毒，如图6所示，我们发现随着次氯酸根浓度的进一步增加，发芽软米中GABA的含量呈现下降趋势，这是因为在浸泡中添加一定浓度的次氯酸根促进了GABA的产生，主要是因为次氯酸根能活化GAD，刺激酶活性，从而促进谷氨酸转化为GABA，达到增加GABA含量的目的。随着次氯酸根浓度的进一步升高，软米中GABA含量开始下降，这可能是因为次氯酸根浓度过高反而会抑制GAD的活性，从而使得GABA含量下降。此外，本发明首先使用了超声波和低温培养两种环境压力共同作用的方式对软米发芽进行影响，如图5所示，该步骤能显著促进GABA富集、加快软米发芽进程。超声波处理在发芽前期对GABA含量有适当增加，在软米发芽前期超声波对其他种游离氨基酸含量有促进作用；内源性发芽软米GAD是GA转化成GABA的过程中最主要的酶。然而在发芽软米中GAD活性较低，通过分析，低温降低了GABA的消耗量，提高了GAD的活性。通过数据显示，该方法可有效富集GABA，通过5℃低温胁迫后有效降低其他酶活性，然后在常温下进行超声波处理，可以有效提高超声波的效果，是本发明的一个显著区别特征。
二次营养液的培养，在发芽时，钙离子能够进一步提高GAD活性，促进转化，通过三种方式的培养，GABA含量随着芽体的长成，达到培养巅峰。所述的第一营养液和第二营养溶液中添加有碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铍、碳酸镁、碳酸钙、碳酸锶、碳酸钡和氨基碳酸盐中至少一种物质，碳酸氢根离子浓度为0.019-0.21mol/l；通过基准测量法得到的软米糙米的谷氨酸含量为1250-1300mg/kg，得到的软米发芽糙米的GABA含量提高到发芽前的软米糙米的2.5-4倍；含量为300-880mg/kg。在(1.4)中，每8h喷浓度为140mM的NaCl溶液在软米糙米上，同时低氧通气胁迫处理，通气量为1L/min，平均溶氧浓度为6.25mg/L，GABA含量为520-950mg/kg。
本发明软米糙米在发芽过程中，大量的生物酶被激活和释放，使其经历了一系列复杂化学和生理变化。在内源酶的作用下蛋白质水解为小分子肽和氨基酸，而产物又参与其他分解或合成代谢产生新的小分子物质。软米糙米在发芽之后，淀粉总量和直链淀粉的含量明显降低，而还原糖含量有显著性的提高，软米糙米发芽后淀粉总量和直链淀粉含量减少是由α-淀粉酶、β-淀粉酶、脱支酶和α-葡萄糖苷酶等降解作用造成的，降解为寡糖，如还原糖，部分供给于种子发芽。发芽后粗蛋白含量稍有增加，对应总氨基酸含量增加。游离氨基酸含量显著增加。灰分明显增加来源于发芽过程中微量元素增大。
所述的对软米发芽糙米进行粉碎过程中外加蛋白酶水解软米发芽糙米的米胚蛋白，同时外加谷氨酸脱羧酶、标准氨基酸，提高GABA含量。
所述的粉碎过滤过程中加入乙醇，粉碎后通过滤纸过滤，然后对软米发芽糙米粉进行干燥；通过控制加入乙醇后的混合物溶液的浓度、温度、时间条件控制GABA结晶参数，得到富含GABA晶粒的软米发芽糙米粉。
所述的控制加入乙醇后的混合物溶液的浓度、温度、时间条件控制GABA结晶参数包括：
GABA晶体成核速率为：
A为GABA晶体成核速率(#·ml-1·s-1)，kt为GABA晶体成核速率常数(#·ml-1·s-1)，Mx为GABA晶体悬浮密度(g·ml-1)，α为悬浮密度指数因子，β为搅拌速度指数因子，ωr为混合物溶液的搅拌速度(r·s-1)，Q为溶液过饱和比，Υ0为GABA晶体成核过饱和度指数因子，xc为乙醇摩尔分数(mol·mol-1)，Bt为GABA晶体成核自由能(J·mol-1)，Ry为气体常数(J·mol-1·K-1)，T为热力学温度；
GABA晶体生长速率为：
B为GABA晶体生长速率(cm·s-1)，ks为GABA晶体生长速率常数(cm·s-1)，Bs为GABA晶体生长自由能(J·mol-1)，Z0为GABA晶体生长过饱和度指数因子；
GABA晶体结晶粒数为：
n为GABA晶体粒数密度(#·ml-1·cm-1)，V为溶液体积(ml)，l为GABA晶体粒度(μm)，t为GABA结晶时间；
GABA晶体单一晶粒的质量变化率为：
dMd＝2.97ρgkvl2dl
ρg为GABA晶体密度，kv为GABA晶体的体积形状因子。
溶液结晶是固体溶质从结晶母液中以晶体状态分离的过程。长久以来，结晶广泛应用于食品加工、医药生产和冶金化工等领域，本发明提出通过对米粉进行乙醇析出的方式进行结晶，同时提出了结晶控制参数，能够通过自行设计获得想要的富含GABA结晶颗粒的米粉。与现有技术相比，本发明的一个区别特征在于，在制作米粉原料研磨后就按照本发明的参数进行了结晶，本特征要解决的技术问题是：传统制作米粉等食用原料的方法，用水搅拌米粉后直接进行干燥，容易造成GABA等营养成分的流失。本发明使用乙醇加入到混合溶液中执行结晶操作，是米乳制作领域没有提出过任何启示的，而通过matlab对本发明方法进行析出实验仿真与实验对比后(图2、图3、图4)，我们得出了该种方法应用到本发明这种特殊米粉中各参数的形式，能够进一步指导后续使用本方法得到不同晶粒的产品。图2-4中单一点为实验数据，曲线为模拟数据，通过最优控制给出了方法的参数控制形式。图2为那么通过此种方法，我们即可得到一种特殊的直接含有GABA晶粒的米粉原料，营养价值更高，制作过程只使用了乙醇，可保证环保无污染析出，因此本原料也不含任何其他防腐或添加成分。综上所述，本发明具有效率高、晶体纯度高、污染小和能耗低的优点，是批量生产和小规模纯品制备最方便快捷的方法。
Claims (6)
1.一种软米发芽乳化工艺制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1.1)将软米糙米用浓度为3.5％的次氯酸钠溶液浸泡30min进行消毒；
(1.2)用去离子水冲洗三次沥干；
(1.3)将软米糙米在5℃条件下处理3h，25℃回温15min后，在35℃、40kHz、功率40％超声处理15min后用35℃第一营养液浸泡3h；所述的第一营养液条件为：1.4mmol/L的Ca2+浓度，pH6；
(1.4)在糙米发芽机内第二营养液35℃条件下对软米发芽3-7D，每隔12h更换一次第二营养液，至软米胚芽在5-10mm时发芽结束；所述的第二营养液为：2.5mM Ca2+，pH值自然；
(1.5)将软米发芽糙米取出后，用蒸馏水冲洗三次沥干，冷冻干燥至水分含量小于15％，过100目筛，得到软米发芽糙米，在7℃条件储藏；
(1.6)调质，准确称取软米发芽糙米，放置在密封袋中，根据软米发芽糙米整体籽粒含水量加入计算好的水量，密封摇混，使发芽糙米与水充分混合均匀，然后放置于室温下润米1D(1天)，加水量计算公式为：
LW为加水量(ml)；GR为软米发芽糙米的质量(g)；G0为软米发芽糙米水分含量(％)；GF为食用原料的设计水分含量(％)；
(1.7)磨粉，用旋风式粉碎机对调质后的软米发芽糙米进行粉碎过滤，将软米发芽糙米粉于40℃的鼓风干燥箱中干燥至水分含量为7±2％，过100目筛后在2-3℃密封袋中保存；
(1.8)使用乳化设备对软米发芽糙米粉进行乳化；
(1.9)使用糊化设备对乳化后的米粉和水按比例放置在100℃的水浴中，糊化30min；
(1.10)对糊化后的米粉进行闪蒸熟化30分钟；
(1.11)加入α-淀粉酶和糖化酶，酶解1h后进行包装。
2.根据权利要求1所述的一种软米发芽乳化工艺制备方法，其特征在于：所述的第一营养液和第二营养溶液中添加有碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铍、碳酸镁、碳酸钙、碳酸锶、碳酸钡和氨基碳酸盐中至少一种物质，碳酸氢根离子浓度为0.019-0.21mol/l；通过基准测量法得到的软米糙米的谷氨酸含量为1250-1300mg/kg，得到的软米发芽糙米的GABA含量提高到发芽前的软米糙米的2.5-4倍；含量为300-880mg/kg。
3.根据权利要求1所述的一种软米发芽乳化工艺制备方法，其特征在于：在(1.4)中，每8h喷浓度为140mM的NaCl溶液在软米糙米上，同时低氧通气胁迫处理，通气量为1L/min，平均溶氧浓度为6.25mg/L，GABA含量为520-950mg/kg。
4.根据权利要求1所述的一种软米发芽乳化工艺制备方法，其特征在于：所述的对软米发芽糙米进行粉碎过程中外加蛋白酶水解软米发芽糙米的米胚蛋白，同时外加谷氨酸脱羧酶、标准氨基酸，提高GABA含量。
5.根据权利要求1所述的一种软米发芽乳化工艺制备方法，其特征在于：所述的粉碎过滤过程中加入乙醇，粉碎后通过滤纸过滤，然后对软米发芽糙米粉进行干燥；通过控制加入乙醇后的混合物溶液的浓度、温度、时间条件控制GABA结晶参数，得到富含GABA晶粒的软米发芽糙米粉。
6.根据权利要求1所述的一种软米发芽乳化工艺制备方法，其特征在于：所述的控制加入乙醇后的混合物溶液的浓度、温度、时间条件控制GABA结晶参数包括：
GABA晶体成核速率为：
A为GABA晶体成核速率(#·ml-1·s-1)，kt为GABA晶体成核速率常数(#·ml-1·s-1)，Mx为GABA晶体悬浮密度(g·ml-1)，α为悬浮密度指数因子，β为搅拌速度指数因子，ωr为混合物溶液的搅拌速度(r·s-1)，Q为溶液过饱和比，Y0为GABA晶体成核过饱和度指数因子，xc为乙醇摩尔分数(mol·mol-1)，Bt为GABA晶体成核自由能(J·mol-1)，Ry为气体常数(J·mol-1·K-1)，T为热力学温度；
GABA晶体生长速率为：
B为GABA晶体生长速率(cm·s-1)，ks为GABA晶体生长速率常数(cm·s-1)，Bs为GABA晶体生长自由能(J·mol-1)，Z0为GABA晶体生长过饱和度指数因子；
GABA晶体结晶粒数为：
n为GABA晶体粒数密度(#·ml-1·cm-1)，V为溶液体积(ml)，l为GABA晶体粒度(μm)，t为GABA结晶时间；
GABA晶体单一晶粒的质量变化率为：
dMd＝2.97ρgkvl2dl
ρg为GABA晶体密度，kv为GABA晶体的体积形状因子。
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