CN111436561A - 谷物组合物及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及谷物组合物及其制备方法和用途。本申请提供的谷物组合物由一定比例的谷物粉和谷物麸皮通过粉碎、离心造粒和高温密闭处理制备而成。由该谷物组合物作为食品配料制备的面食制品，具有慢消化淀粉(SDS)含量高且抗性淀粉含量低的特性，有利于维持血糖稳态，同时还能有效避免因抗性淀粉的不消化疲滞胃肠道引起的腹胀腹泻。
Description
技术领域
本发明涉及本发明涉及谷物加工领域，具体涉及谷物组合物及其制备方法和用途。
背景技术
近年来，随着我国经济的飞速发展，人们的饮食结构和生活方式的巨大变化，导致人类疾病谱和死亡谱发生显著变化，慢性非传染性疾病(慢性病)如糖尿病、高血压、冠心病以及脑卒中等问题日益严峻，已经成为我国居民致死和致残的主要原因。
糖尿病作为一种常见的慢性疾病，目前正以惊人的速度增长，特别是II型糖尿病已经成为严重影响人类身心健康的三大慢性病之一。淀粉作为谷物食品的主要成分，其消化性与糖尿病人的糖代谢密切相关。因此，如何控制淀粉的消化性已成为治疗和预防糖尿病的关键。
关于淀粉的消化性，英国生理学家Englyst将其分为快消化淀粉(RDS)、慢消化淀粉(SDS)以及抗性淀粉(RS)。RDS是指在小肠内迅速消化吸收的淀粉(<20min)；SDS是指能在小肠中完全消化吸收，但速度较慢的淀粉(20-120min)；RS是在在人体小肠内无法消化吸收的淀粉。其中，SDS在小肠中降解缓慢并延长葡萄糖释放，维持血糖稳定，是兼顾营养与功能的低血糖淀粉，也可以预防和治疗糖尿病、心血管疾病和肥胖症等疾病。因此，研究如何制备高质量的SDS及包含SDS的食品具有重要的营养学意义。
目前，减缓谷物食品能量释放特性的方法，即制备高含量SDS食品的方法，主要包括向谷物食品中添加酶抑制剂、添加膳食纤维、复配杂粮以及对对淀粉进行处理改性等方法。然而，已有的这些方法中存在的问题主要有：一般酶抑制剂为提取制剂，价格较为昂贵，添加酶抑制剂的产品成本较高；添加膳食纤维以及与杂粮复配的方法所得产品性能和口感较差，不易被消费者接受；对淀粉前处理改性工艺较为繁琐，能耗大，对设备要求较高，而且一些改性方法中还引入了化学试剂，对人体身体健康存在一定的安全隐患。
因此，仍然需要开发具有高含量慢消化淀粉的食品。
发明内容
为了解决上述问题，一方面，本申请提供了一种谷物组合物，其由谷物粉和谷物麸皮组成，其中谷物粉和谷物麸皮的重量比为1:19-2:3，优选1:9-3:7。
在一些实施方案中，所述谷物粉的颗粒粒径小于200μm。
在一些实施方案中，所述谷物麸皮的颗粒粒径小于200μm。
在一些实施方案中，所述谷物组合物通过将谷物粉和谷物麸皮造粒和高温处理制备而成。
在一些实施方案中，所述谷物粉和所述谷物麸皮来源于以下中的一种或多种：高粱、粟、糜子、稻米、小米、黄米、玉米、薏米、青稞、大麦、小麦、燕麦、荞麦、黑麦、莜麦和藜麦。
在一些实施方案中，所述谷物粉中的破损淀粉值不高于35UCD，优选不高于30UCD。
在一些实施方案中，所述谷物组合物的热失重终止温度为350-450℃。
在一些实施方案中，所述谷物组合物中所包含的低磷酸肌醇和六磷酸肌醇之比为1-10:1。
另一方面，本申请提供了一种制备谷物组合物的方法，其包括以下步骤：1)将谷物粉和谷物麸皮以1:19-2:3，优选1:9-3:7的重量比混合；2)造粒；3)高温处理；以及任选地，4)冷却干燥。
在一些实施方案中，所述谷物粉和所述谷物麸皮来源于以下中的一种或多种：高粱、粟、糜子、稻米、小米、黄米、玉米、薏米、青稞、大麦、小麦、燕麦、荞麦、黑麦、莜麦和藜麦；
在一些实施方案中，所述谷物粉中的破损淀粉值不高于35UCD，优选不高于30UCD。
在一些实施方案中，所述步骤1)中，所述谷物粉和所述谷物麸皮的颗粒粒径小于200μm。
在一些实施方案中，所述步骤1)中，将谷物粉和谷物麸皮混合并粉碎至颗粒粒径小于200μm。
在一些实施方案中，所述步骤1)中，将谷物粉和谷物麸皮分别粉碎至颗粒粒径小于200μm，再将二者混合。
在一些实施方案中，所述步骤2)中，使用离心方法进行造粒。
在一些实施方案中，所述步骤2)中所获得的颗粒，以总质量计，粒径为2000-4000μm的颗粒占比不低于30％。
在一些实施方案中，所述步骤3)中的高温处理条件为：于100-200℃下密闭3-10小时。
在一些实施方案中，所获得的谷物组合物的热失重终止温度为350-450℃。
在一些实施方案中，所获得的谷物组合物中所包含的低磷酸肌醇和六磷酸肌醇之比为1-10:1。在一些实施方案中，所述方法还包括二次粉碎的步骤。
在一些实施方案中，所获得的谷物组合物颗粒粒径小于300μm。又一方面，本申请提供了所述谷物组合物作为食品配料的用途。
在一些实施方案中，所述食品为面食制品，优选为馒头、面包、蛋糕、面条或饼干。
还一方面，本申请提供了食品或食品配料，其包含所述谷物组合物。
在一些实施方案中，所述食品为面食制品，更优选为馒头、面包、蛋糕、面条或饼干。
在一些实施方案中，所述面食制品中，慢消化淀粉的含量不低于50％。
在一些实施方案中，所述面食制品中，抗性淀粉含量不高于5％。
可见，本申请提供了一种新的谷物组合物，其以大宗粮食谷物及其副产物为原料，实现了谷物的高值化全利用。
本申请提供的制备谷物组合物的方法，通过粉碎-离心造粒-高温密闭处理-冷却干燥-二次粉碎的物理加工方式，加强了谷物组合物中各组分分子间的相互作用，有效提高了谷物组合物的热分解温度。此外，该方法操作简单方便，成本低廉。
本申请所提供的谷物组合物在高温蒸煮或烘烤等加工条件下所形成的微观结构，能够延缓淀粉的消化且不增加抗性淀粉的含量。利用本发明所述组合物制备的主食食品与普通谷物食品相比，慢消化淀粉(SDS)含量高且抗性淀粉含量低，因而能量释放缓慢，有利于维持血糖稳态，同时还能有效避免因抗性淀粉的不消化疲滞胃肠道引起的腹胀腹泻，特别适合消化能力弱的中老年食用。此外，本发明所提供的谷物组合物可以预防和治疗糖尿病、心血管疾病和肥胖症等疾病，具有重要的营养学意义。
具体实施方案
在本申请中，“谷物”涉及谷类植物或粮食作物的总称，包括高粱、粟、糜子、稻米、小米、黄米、玉米、薏米、青稞、大麦、小麦、燕麦、荞麦、黑麦、莜麦和藜麦等。
在本申请中，“谷物”经加工，即可获得“谷物粉”和“谷物麸皮”。谷物粉由谷物胚乳构成，谷物麸皮由谷物皮层构成。以小麦为例，小麦经制粉加工后，可获得小麦粉和小麦麸皮。
一方面，本申请提供的谷物组合物，由谷物粉与谷物麸皮经粉碎-离心造粒-高温密闭处理-冷却干燥-二次粉碎制备而成。谷物可来源于高粱、粟、糜子、稻米、小米、黄米、玉米、薏米、青稞、大麦、小麦、燕麦、荞麦、黑麦、莜麦、藜麦中的至少一种。
由于谷物粉中淀粉的破损程度以及组合物中谷物麸皮的含量都是影响淀粉消化性的重要因素，因此而优化出谷物粉中破损淀粉值不高于35UCD，以谷物组合物总重量计，谷物麸皮含量为5-40％，优选10-30％，所获得的谷物组合物制备的食品具有较高的慢消化淀粉含量(不低于50％)，并且抗性淀粉含量不高于5％。
另一方面，本申请提供的制备谷物组合物的方法，包括以下步骤：1)将谷物粉和谷物麸皮以1:19-2:3，优选1:9-3:7的重量比混合并粉碎至颗粒粒径小于200μm；2)离心喷雾造粒，所获得的粒径为2000-4000μm的颗粒占比不低于30％，例如30-60％；3)于110-180℃下高温密闭处理5-10小时；4)冷却干燥；以及任选地，5)二次粉碎至颗粒粒径小于300μm。
在具体的实施方案中，离心喷雾造粒的条件如下：离心转速150-250rpm，优选180-22rpm；喷雾流速10-20L/min，优选15L/min；喷雾压力0-1MPa，优选0.5MPa；喷雾时间3-8min。
本申请通过谷物组合物粉末粘合团聚状态的控制和密闭高温的处理，加强了谷物各组分分子间的相互作用，大分子间的交联作用有效提高了组合物的热稳定性。在一些实施方案中，所获得的谷物组合物的热失重终止温度为350-450℃。
此外，高温作用下谷物麸皮中的植酸发生了一系列降解导致低磷酸肌醇的生成，有利于抑制或延缓淀粉的消化酶解。在一些实施方案中，所获得的谷物组合物中所包含的低磷酸肌醇和六磷酸肌醇之比为1-10:1。
由本申请提供的方法获得的谷物组合物制备的谷物食品，具有高含量的慢消化淀粉(不低于50％)，并且抗性淀粉含量不高于5％。
以下利用实施例具体地说明本发明的实施方式和技术效果，但本发明不限定于以下实施例。
实施例
在本发明的下述实施例中采用的检测方法如下：
1.体外消化性：
采用Englyst方法。
2.破损淀粉的测定
采用肖邦SD matic破损淀粉测定仪测试。
3.粒径分析
采用激光粒度仪(贝克曼库尔特LS13320)测定颗粒粒径分布。
4.磷酸肌醇的测定
采用高效液相色谱法。低磷酸肌醇即磷酸基≤4。
样品的提取和纯化参考国标GB 5009.153-2016。
标样制备和色谱条件参考余以刚、姚惠源，高压液相方法检测三至六磷酸肌醇酯，粮食与饲料工业，1998(12),45-46。
5.热重分析方法
采用热重分析仪测定热稳定性。精确称取样品10mg，充分干燥，将仪器的升温过程初始温度设为25℃，升温速率为10℃/min，结束温度为600℃，用流量为30ml/min的氮气作为保护气，记录样品的热失重终止温度(即累积质量变化达到最大值时的温度)。
6.设备
粉碎：旋风式粉碎机、气流式超微粉碎机
离心造粒：高速离心造粒喷雾干燥机
密闭处理：高温高压反应釜
干燥：电热鼓风干燥箱
实施例1
将790g小麦粉(破损淀粉UCD＝15)和110g荞麦麸皮混合后，机械粉碎至粒径小于180μm，进行离心喷雾造粒。离心造粒转速200rpm，喷雾流量15L/min，压力0.5MPa，喷雾时间5min，滚圆时间4min。造粒后所得颗粒中，粒径为2500μm的颗粒占40％。
于150℃密闭处理6h，冷却后置于60℃烘箱干燥至水分<8％，然后进行二次粉碎，得到谷物组合物。
经测定，该谷物组合物的粒径小于200μm，低磷酸肌醇和六磷酸肌醇含量之比为4:1。
实施例2
将600g高粱粉(破损淀粉UCD＝7)和400g大麦麸皮混合后，机械粉碎至粒径小于135μm，进行离心喷雾造粒。离心造粒转速180rpm，喷雾流量15L/min，压力0.5MPa，喷雾时间4min，滚圆时间6min。造粒后所得颗粒中，粒径为3400μm的颗粒占55％。
于180℃密闭处理5h，冷却后置于60℃烘箱干燥至水分<8％，然后进行二次粉碎，得到谷物组合物。
经测定，该谷物组合物的粒径小于260μm，低磷酸肌醇和六磷酸肌醇含量之比为3:1。
实施例3
将650g莜麦粉(破损淀粉UCD＝30)和180g高粱麸皮混合后，机械粉碎至粒径小于180μm，进行离心喷雾造粒。离心造粒转速220rpm，喷雾流量15L/min，压力0.5MPa，喷雾时间4min，滚圆时间4min。造粒后所得颗粒中，粒径为2100μm的颗粒占60％。
于120℃密闭处理8h，冷却后置于60℃烘箱干燥至水分<8％，然后进行二次粉碎，得到谷物组合物。
经测定，该谷物组合物的粒径小于60μm，低磷酸肌醇和六磷酸肌醇含量之比为1.5:1。
实施例4
将780g大麦粉(破损淀粉UCD＝10)和80g米糠混合后，机械粉碎至粒径小于100μm，进行离心喷雾造粒。离心造粒转速180rpm，喷雾流量15L/min，压力0.5MPa，喷雾时间5min，滚圆时间8min。造粒后所得颗粒中，粒径为4000μm的颗粒占35％。
于110℃密闭处理5h，冷却后置于60℃烘箱干燥至水分<8％，然后进行二次粉碎，得到谷物组合物。
经测定，该谷物组合物的粒径小于180μm，低磷酸肌醇和六磷酸肌醇含量之比为8:1。
对比例1
制备方法同实施例1，除了荞麦麸皮添加量为0g。
经测定，所得到的谷物组合物中，低磷酸肌醇和六磷酸肌醇含量之比为0.05:1。
对比例2
制备方法同实施例1，除了荞麦麸皮添加量为600g，小麦粉添加量为0。
经测定，所得到的谷物组合物中，低磷酸肌醇和六磷酸肌醇含量之比为2.5:1。
对比例3
将790g小麦粉(破损淀粉UCD＝15)，110g荞麦麸皮，10g低磷酸肌醇，以及4g六磷酸肌醇混合后，机械粉碎至粒径小于180μm的谷物组合物。
对比例4
将600g高粱粉(破损淀粉UCD＝7)和400g大麦麸皮混合后，机械粉碎至粒径小于135μm的谷物组合物。
经测定，所得到的谷物组合物中，低磷酸肌醇和六磷酸肌醇含量之比为0.004:1。
对比例5
制备方法同实施例2，除了大麦麸皮的添加量为600g，高温密闭处理时间为10h。
经测定，所得到的谷物组合物中，低磷酸肌醇和六磷酸肌醇含量之比为12:1。
对比例6
制备方法同实施例3，除了莜麦粉破损淀粉为50UCD。
分别通过热重分析测量上述实施例和对比例所得到的谷物组合物样品的热失重终点温度，结果如表1所示。
表1实施例与比较实施例组合物的热失重终点温度
注：以上数据为三次测量平均值
将上述实施例和比较实施例所得到的谷物组合物，分别按照面条的加工方法制备成面条。煮熟后，测量其中慢消化淀粉SDS和抗性淀粉RS的含量。
表2谷物组合物制备成面条的体外消化性
注：以上数据为三次测量平均值
将上述实施例和比较实施例所得到的谷物组合物，分别按照馒头的加工方法制备成馒头。蒸熟后，测量其中慢消化淀粉SDS和抗性淀粉RS的含量。
表3谷物组合物制备成馒头的体外消化性
注：以上数据为三次测量平均值
将上述实施例和比较实施例所得到的谷物组合物，分别按照饼干的加工方法制备成饼干。烘烤后，测量其中慢消化淀粉SDS和抗性淀粉RS的含量。
表4谷物组合物制备成饼干的体外消化性
注：以上数据为三次测量平均值
虽然上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本申请作了详尽的描述，但在本申请基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本申请精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本申请要求保护的范围。
Claims (10)
1.谷物组合物，其由谷物粉和谷物麸皮组成，其中谷物粉和谷物麸皮的重量比为1:19-2:3，优选1:9-3:7；
任选地，其中所述谷物粉中的破损淀粉值不高于35UCD，优选不高于30UCD；
任选地，其中所述谷物粉的颗粒粒径小于200μm；
任选地，其中所述谷物麸皮的颗粒粒径小于200μm。
2.如权利要求1所述的谷物组合物，其中所述谷物粉和所述谷物麸皮来源于以下中的一种或多种：高粱、粟、糜子、稻米、小米、黄米、玉米、薏米、青稞、大麦、小麦、燕麦、荞麦、黑麦、莜麦和藜麦。
3.如权利要求1或2所述的谷物组合物，其中所述谷物组合物的热失重终止温度为350-450℃；
任选地，其中所述谷物组合物中所包含的低磷酸肌醇和六磷酸肌醇之比为1-10:1。
4.如权利要求1至3中任一项所述的谷物组合物，其中所述谷物组合物通过将谷物粉和谷物麸皮造粒和高温处理制备而成。
5.制备谷物组合物的方法，其包括以下步骤：
1)将谷物粉和谷物麸皮以1:19-2:3，优选1:9-3:7的重量比混合；
2)造粒；
3)高温处理；以及任选地，
4)干燥。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述谷物粉和所述谷物麸皮来源于以下中的一种或多种：高粱、粟、糜子、稻米、小米、黄米、玉米、薏米、青稞、大麦、小麦、燕麦、荞麦、黑麦、莜麦和藜麦。
7.如权利要求5或6所述的方法，其中所述步骤1)中，将谷物粉和谷物麸皮混合，其中所述谷物粉和所述谷物麸皮的颗粒粒径小于200μm；
任选地，所述步骤2)中，使用离心方法进行造粒；优选地，使用离心喷雾方法进行造粒；
任选地，所述步骤2)中所获得的颗粒中，以总质量计，粒径为2000-4000μm的颗粒占比不低于30％；
任选地，所述步骤3)中的高温处理条件为：于100-200℃下密闭3-10小时；
任选地，所获得的谷物组合物的热失重终止温度为350-450℃；
任选地，所获得的谷物组合物中所包含的低磷酸肌醇和六磷酸肌醇之比为1-10:1。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述方法还包括二次粉碎的步骤；优选地，所获得的谷物组合物颗粒粒径小于300μm。
9.权利要求1至4中任一项所述的谷物组合物作为食品配料的用途；优选地，其中所述食品为面食制品，优选为馒头、面包、蛋糕、面条或饼干。
10.食品或食品配料，其包含权利要求1至4中任一项所述的谷物组合物；优选地，所述食品为面食制品，更优选为馒头、面包、蛋糕、面条或饼干；任选地，所述面食制品中，慢消化淀粉的含量不低于50％；任选地，抗性淀粉含量不高于5％。
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