CN111838534B

CN111838534B - 一种藜麦质低gi配料的制备方法

Info

Publication number: CN111838534B
Application number: CN202010655112.6A
Authority: CN
Inventors: 田耀旗; 刘畅; 麻荣荣; 詹锦玲; 卢浩; 邱立忠
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2020-07-09
Filing date: 2020-07-09
Publication date: 2022-09-27
Anticipated expiration: 2040-07-09
Also published as: CN111838534A; WO2022007133A1

Abstract

本发明公开了一种藜麦质低GI配料的制备方法，属于有机高分子化合物制备或加工领域。本发明以藜麦为原料，采用高温焙烤、添加乳化剂、加酶挤压等手段，制备得到一种抗消化淀粉含量达70％、血糖生成指数低于45藜麦质低GI配料，有效保留了藜麦热加工过程中的低GI特性。本发明制备工艺简单、高效、环保，连续化程度高，作为配料应用于药物辅料、食品配料领域，具有控制血糖、预防糖尿病等优良的生理功能。

Description

一种藜麦质低GI配料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种藜麦质低GI配料的制备方法，应用于药物缓释载体和功能食品配料工业，属于有机高分子化合物制备或加工技术领域。

背景技术

藜麦是一种全营养谷物，蛋白质含量可达16％～22％，含有9种人体必需氨基酸，而且氨基酸组成均衡。虽然藜麦营养价值高，但其用于生产加工过程，种子外皮存在的皂苷会产生苦涩味，影响人们食用藜麦的口感和安全性。传统除皂苷方法多采用洗涤冲泡，但与此同时会导致藜麦中营养成分流失。皂苷新型脱除方法的建立为藜麦质低GI配料在医药辅料、食品配料中的应用提供更多可能。

藜麦作为一种低GI原料，主要是由于其淀粉中抗消化淀粉(慢消化淀粉和抗性淀粉)含量较高，但藜麦淀粉耐热性差，在加工过程中淀粉颗粒易受热(60-70℃)发生溶胀、破裂，导致其可消化淀粉含量增加，淀粉水解速率加快，从而丧失其低GI特性。基于淀粉-脂质络合体耐酶解的特点，通常采用乳化剂与淀粉络合形成VII-型晶体，提高其淀粉耐热稳定性，但该络合过程通常采用酒精碱法，产生大量工业废水。因此，亟需寻找新技术降低藜麦加工过程中GI特性的损失，对调节人体血糖水平有着非常重要的作用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种藜麦质低GI配料的制备方法，通过将藜麦焙烤后粉碎，与乳化剂混合调质，经加酶挤压制备藜麦质低GI配料。本发明利用皂苷对热不稳定的特性，采用高温焙烤分解皂苷，替代传统的洗涤冲泡法，去除表皮皂苷带来的苦味和潜在安全性，同时对藜麦进行预熟化。进一步地，与乳化剂、纤维素酶混合后进行挤压，不仅利用挤压技术为乳化剂与淀粉提供络合环境，提高乳化剂与藜麦淀粉的络合率，增强藜麦淀粉的耐热稳定性和耐酶解特性，而且挤压同时添加纤维素酶有效提高了藜麦中可溶性膳食纤维含量，两者相互作用，共同降低挤压物的GI值，从而实现藜麦质低GI配料的高效制备。

本发明的第一个目的是提供一种制备藜麦质低GI配料的方法，以藜麦为原料，通过焙烤预熟化，再添加乳化剂和纤维素酶混合调质，最后经挤压得到藜麦质低GI配料。

在本发明一种实施方式中，所述方法包括以下步骤：

(1)烘焙处理：将藜麦进行焙烤处理；

(2)粉碎：将步骤(1)所得藜麦进行粉碎，备用；

(3)混合调质：将步骤(2)所得藜麦粉中添加乳化剂和纤维素酶，混合均匀，加水调配；

(4)挤压：将步骤(3)所得混合料于螺杆挤压机中挤压加工；

(5)干燥粉碎：将得到的挤压物干燥后粉碎、过筛，得到藜麦质低GI配料。

在本发明一种实施方式中，步骤(1)中采用焙烤温度为160～180℃，时间为8～10min。

在本发明一种实施方式中，步骤(1)藜麦无苦涩味，预熟化度达到30％～35％。

在本发明一种实施方式中，步骤(2)中藜麦粉碎后的粒度要达到100目以上。

在本发明一种实施方式中，步骤(3)中所述乳化剂为单硬脂酸甘油酯，添加量为藜麦粉的0.5％～1％(w/w)。

在本发明一种实施方式中，步骤(3)所采用纤维素酶添加量为20～40U/g藜麦粉干基。

在本发明一种实施方式中，步骤(3)中加水调节混合料的水分含量为30％～35％。

在本发明一种实施方式中，步骤(4)中所述螺杆挤压机包括五个控温区段，分别为60～70℃、70～80℃、70～80℃、60～70℃、60～70℃，喂料速度为6～8kg/h，螺杆转速为90～110r/min。

在本发明一种实施方式中，步骤(5)是将步骤(4)得到的产物在70～80℃下热风干燥40～50min。

在本发明一种实施方式中，步骤(5)所得藜麦质低GI配料粒度要达到100目以上。

本发明的第二个目的是提供一种上述方法制备得到的藜麦质低GI配料，GI值低于45。

本发明的第三个目的是提供上述藜麦质低GI配料在药物缓释载体和食品配料领域的应用。

本发明的第四个目的是提供一种降低挤压谷物GI值的方法，所述方法是在挤压加工前，通过添加乳化剂和纤维素酶对谷物进行调质，以降低挤压谷物的GI值；所述谷物包括大米、小麦、燕麦、藜麦或玉米。

本发明的有益效果：

(1)本发明采用焙烤方式分解藜麦皂苷，去除藜麦表皮皂苷带来的苦涩味，同时对藜麦进行预熟化，预熟化度达到30％～35％；

(2)本发明采用挤压方式为淀粉与乳化剂提供络合环境，提高藜麦淀粉与乳化剂络合率，增强其耐热稳定性和耐酶解特性，降低其水解速率，保持藜麦的低GI特性；另一方面，本发明采用加酶挤压方式，即在挤压前添加纤维素酶，使原料粉与纤维素酶在挤压机内充分作用，利用挤压机的瞬时作用使纤维素酶在挤压体系中保持“过程活性”，从而有效提高挤压物所含可溶性膳食纤维含量，两者相互作用，共同降低挤压物的GI值；

(3)采用上述方法制备得到的藜麦质低GI配料抗消化淀粉含量达70％、可溶性膳食纤维含量6％、血糖生成指数在40～45范围内，有效保持了藜麦在加工中的低GI特性。且本发明的方法生产周期短，生产效率高，成本较低，易于大规模工业化生产；

(4)本发明制备得到的该藜麦质低GI配料具有优良的生理功能如改善肠道健康、预防糖尿病、控制体重等，适用于II型糖尿病患者控制血糖食用，在药物缓释和功能食品配料领域有广泛应用。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本发明，不用于限制本发明。

1、预熟化度测定

采用DSC测量样品的预糊化度。分别称取4mg(干基)藜麦原料粉与焙烤藜麦粉置于坩埚中，按质量比1:2的比例加入去离子水，压盖密封后置于室温下，隔夜平衡后测量。以空坩埚为参比，扫描温度范围为20～140℃，扫描速率为10℃/min，观察与淀粉糊化有关的有序-无序相变焓变ΔH，使用以下公式计算样品的淀粉预熟化度：

预熟化度(％)＝(ΔH_full-ΔH)/ΔH_full×100

式中：ΔH_full为未经热处理的样品吸热焓变，ΔH为经热处理样品的吸热焓变。

2、消化性能测定

称取200mg样品置于50mL离心管中，加入2mL水，混匀后置于37℃恒温水浴振荡(160r/min)。加入4mL胃蛋白酶溶液(内含0.5g胃蛋白酶，0.5g瓜尔胶分散于100mL的5mol/L的盐酸溶液中)反应30min，后在每个测试离心管中加入5粒玻璃珠和2mL醋酸钠溶液(pH＝5.2，0.5mol/L)继续振荡30min。接着加入2mL混酶溶液(8g胰酶与1.96mL糖化酶(260U/mL)分散于44.8mL水中)，水解0，20，120min后取样0.1mL加入0.9mL的90％乙醇灭酶。离心5min后取上清液，以不加样品的水为空白样品，采用葡萄糖氧化酶试剂盒(GOD-POD)测定葡萄糖含量，每个样品平行测定3次取平均值。抗消化淀粉含量即为慢消化淀粉(SDS)和抗性淀粉(RS)含量之和。具体计算公式如下：

RDS(％)＝(G20-G0)×0.9×100/TS

SDS(％)＝(G120-G20)×0.9×100/TS

RS(％)＝1-RDS(％)-SDS(％)

式中：G0—样品中游离葡萄糖含量(mg)；

G20—水解20min后产生的葡萄糖含量(mg)；

G120—水解120min后产生的葡萄糖含量(mg)。

3、血糖生成指数测定

称取100mg样品置于50mL离心管中，加入2mL水，沸水浴10min糊化，再添加13mL乙酸-乙酸钠缓冲液(pH＝5.2，0.2mol/L)，在37℃恒温水浴下平衡10min，再加0.2mL混合酶液(猪胰α-淀粉酶290U/mL，糖化酶15U/mL)，在37℃恒温水浴下振荡(50r/min)并准确计时。振荡反应0min，30min，60min，90min，120min，180min后分别取0.1mL上清液加入至2mL无水乙醇进行灭酶处理，用GOPOD葡萄糖试剂盒在510nm处比色测定葡萄糖含量，每个样品平行测定3次取平均值，绘制淀粉水解曲线，计算水解曲线下的面积(AUC)。

样品水解指数(HI)计算公式如下：

HI＝样品消化曲线下面积/白面包消化曲线下面积×100％

以白面包作为标准物，其血糖指数(GI)定为100，由HI预测GI的计算公式如下：

GI＝0.549×HI+37.91

4、可溶性膳食纤维含量测定

准确称取双份样品1.00g±0.002g，加入pH 8.2的MES-TRIS缓冲液40mL，搅拌均匀，加入50μL耐高温α-淀粉酶溶液缓慢搅拌，用铝箔将烧杯盖住，置于95～100℃恒温振荡水浴中持续振荡35min。将烧杯从水浴中移出，冷却至60℃，打开铝箔盖，用刮勺将烧杯内壁的环状物和烧杯底部的胶状物刮下，用10mL蒸馏水冲洗烧杯壁和刮勺。在各个烧杯中加入蛋白酶溶液100μL，盖上铝箔，继续在水浴中振荡，在60℃条件下反应30min。然后打开铝箔盖，边搅拌边加入1.5mL乙酸溶液(3mol/L)，用酸度计调节溶液pH值为4.5，边搅拌边加入100μL淀粉葡萄糖苷酶溶液，盖上铝箔，持续振荡，在60℃条件下反应30min。取已处理的坩埚，用3mL水润湿硅藻土并展平，抽去水分使坩埚中的硅藻土平铺于滤板上。将试样酶解液全部转移至坩埚中抽滤，残渣用70℃热水10mL洗涤2次,收集并合并滤液，并将液体浓缩到约50mL待测。将上清液浓缩到约50mL时加入预热到60℃的4倍体积的95％乙醇溶液，室温下沉淀1h，过滤后干燥称重，得可溶性膳食纤维的质量。扣除双份样品中蛋白和灰分的质量，即得样品中可溶性膳食纤维的含量。

5、纤维素酶购于默克试剂平台，酶活为800U/g。

实施例1：一种藜麦质低GI配料的制备方法

所述方法包括以下步骤：

(1)烘焙处理：将清洗后的藜麦放入烤箱中焙烤，在160℃温度下焙烤10min，预熟化度达到32.9％；

(2)粉碎：将焙烤后的藜麦放入粉碎机进行粉碎，粉碎后藜麦粉的粒度达到100目以上；

(3)混合调质：将步骤(2)所得焙烤藜麦粉中按一定比例添加乳化剂和纤维素酶，混合均匀，加水调配混合料的水分含量为30％；所述乳化剂为单硬脂酸甘油酯，添加量为藜麦粉的0.5％(w/w)；所采用纤维素酶添加量为20U/g藜麦粉干基；

(4)挤压：将步骤(3)所得混合料送入螺杆挤压机中挤压加工；所述螺杆挤压机包括五个控温区段，分别为60℃、70℃、70℃、60℃、60℃，喂料速度为6kg/h，螺杆转速为90r/min；

(5)干燥粉碎：将得到的挤压物在70℃下热风干燥50min后粉碎，过100目筛，即得一种藜麦质低GI配料，该配料抗消化淀粉含量为73.1％，可溶性膳食纤维含量为5.6％，血糖生成指数为43.2。

实施例2：一种藜麦质低GI配料的制备方法

所述方法包括以下步骤：

(1)烘焙处理：将清洗后的藜麦放入烤箱中焙烤，在170℃温度下焙烤10min，预熟化度达到33.7％；

(3)混合调质：将步骤(2)所得焙烤藜麦粉中按一定比例添加乳化剂和纤维素酶，混合均匀，加水调配混合料的水分含量为32％；所述乳化剂为单硬脂酸甘油酯，添加量为藜麦粉的1％(w/w)；所采用纤维素酶添加量为30U/g藜麦粉干基；

(4)挤压：将步骤(3)所得混合料送入螺杆挤压机中挤压加工；所述螺杆挤压机包括五个控温区段，分别为65℃、75℃、75℃、65℃、65℃，喂料速度为7kg/h，螺杆转速为100r/min；

(5)干燥粉碎：将得到的挤压物在80℃下热风干燥40min后粉碎，过100目筛，即得一种藜麦质低GI配料，该配料抗消化淀粉含量为72.9％，可溶性膳食纤维含量为6.1％，血糖生成指数为44.2。

实施例3：一种藜麦质低GI配料的制备方法

所述方法包括以下步骤：

(1)烘焙处理：将清洗后的藜麦放入烤箱中焙烤，在180℃温度下焙烤8min，预熟化度达到33.2％；

(3)混合调质：将步骤(2)所得焙烤藜麦粉中按一定比例添加乳化剂和纤维素酶，混合均匀，加水调配混合料的水分含量为35％；所述乳化剂为单硬脂酸甘油酯，添加量为藜麦粉的1％(w/w)；所采用纤维素酶添加量为40U/g藜麦粉干基；

(4)挤压：将步骤(3)所得混合料送入螺杆挤压机中挤压加工；所述螺杆挤压机包括五个控温区段，分别为70℃、80℃、80℃、70℃、70℃，喂料速度为8kg/h，螺杆转速为110r/min；

(5)干燥粉碎：将得到的挤压物在80℃下热风干燥40min后粉碎，过100目筛，即得一种藜麦质低GI配料，该配料抗消化淀粉含量为73.2％，可溶性膳食纤维含量为5.9％，血糖生成指数为43.4。

实施例4：藜麦质低GI配料在药物缓释中的应用

采用实施例1制备得到的藜麦质低GI配料为原料，通过直接压片法制备盐酸普萘洛尔缓释片，在模拟胃液试验中30min累积释放率仅为14.2％，其缓释效应明显强于直接服用该药物(释放率98％)，从而可有效延长盐酸普萘洛尔缓释时间，提高盐酸普萘洛尔生物利用度，减少给药频率并减小肠胃负担。

对比例1

参照实施例1的方法处理藜麦，区别在于，省略步骤(1)-(3)，即直接将藜麦原料粉进行挤压。藜麦未经熟化直接进行挤压，预熟化度降低至21.7％，抗消化淀粉含量降低至50.7％，可溶性膳食纤维含量降低至2.6％，血糖生成指数升高至55.6。

对比例2

将实施例1中的焙烤处理替换成传统洗涤法除皂苷，其他条件或者参数与实施例1一致。与实施例1相比，洗涤法对藜麦没有预熟化作用，藜麦粉的预熟化度降低至21.8％，抗消化淀粉含量降低至65.8％，可溶性膳食纤维含量降低至5.3％，血糖生成指数升高至49.7。

对比例3

将实施例1步骤(3)中乳化剂的添加量调整为藜麦粉的0.4％(w/w)，其他条件或者参数与实施例1一致。与实施例1相比，抗消化淀粉含量降低至59.3％，可溶性膳食纤维含量降低至5.2％，血糖生成指数升高至53.0。

对比例4

将实施例1步骤(3)中纤维素酶的添加量调整10U/g藜麦粉干基，其他条件或者参数与实施例1一致。与实施例1相比，抗消化淀粉含量降低至64.6％，可溶性膳食纤维含量降低至3.5％，血糖生成指数升高至50.9。

对比例5

将实施例1步骤(4)中的挤压温度调整为75℃、85℃、85℃、75℃，75℃，其他条件或者参数与实施例1一致。与实施例1相比，抗消化淀粉含量降低至63.0％，可溶性膳食纤维含量降低至3.1％，血糖生成指数升高至51.3。

对比例6

参照实施例1的方法处理藜麦，区别在于，省略步骤(3)中的纤维素酶，即仅采用乳化剂，其他参数条件同实施例1。与实施例1相比，抗消化淀粉含量降低至61.2％，可溶性膳食纤维含量降低至2.6％，血糖生成指数升高至53.1。

对比例7

参照实施例1的方法处理藜麦，区别在于，省略步骤(3)中的乳化剂，即仅采用纤维素酶，其他参数条件同实施例1。与实施例1相比，抗消化淀粉含量降低至55.4％，可溶性膳食纤维含量降低至5.2％，血糖生成指数升高至53.9。

表1实施例与对比例结果测定

由表1可见，本发明中采用高温焙烤、添加乳化剂、加酶挤压等手段，制备得到焙烤藜麦粉的预熟化度达到30％-35％，挤压物抗消化淀粉含量达70％、可溶性膳食纤维含量6％、血糖生成指数低于45，相较于藜麦原料粉都有显著改善；本发明中改变上述技术或方法参数，或省去部分发明步骤均会显著影响挤压物的GI值。本发明作为一种藜麦质低GI配料应用于在医药辅料缓释载体、食品配料领域，具有优良的生理功能如控制血糖、预防糖尿病等。

另一方面，实施例1和对比例1、6、7的对照结果证明，对比例6单独采用乳化剂得到的产品的GI值为53.1，较对比例1降低了2.5；对比例7单独采用纤维素酶得到的产品的GI值为53.9，较对比例1降低了1.7；而本发明实施例1采用乳化剂和纤维素酶联合使用得到的产品的GI值为43.2，较对比例1降低了12.4，较单独乳化剂和单独纤维素酶的效果之和更优越，说明乳化剂和纤维素酶在降低挤压谷物GI值方面相互作用，具有一定的协同作用。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims

1.一种制备藜麦低GI配料的方法，其特征在于，以藜麦为原料，通过焙烤预熟化、再添加乳化剂和纤维素酶混合调质，最后经挤压得到藜麦低GI配料；所述方法包括以下步骤：

（1）烘焙处理：将藜麦进行焙烤处理；

（2）粉碎：将步骤（1）所得藜麦进行粉碎，备用；

（3）混合调质：将步骤（2）所得藜麦粉中添加乳化剂和纤维素酶，混合均匀，加水调配；

（4）挤压：将步骤（3）所得混合料于挤压机中挤压加工；

（5）干燥粉碎：将得到的挤压物干燥后粉碎、过筛，得到藜麦低GI配料；步骤（1）中采用焙烤温度为160~180℃，时间为8~10 min；所述乳化剂为单硬脂酸甘油酯，添加量为藜麦粉质量的0.5%~1%；所述纤维素酶的添加量为20~40 U/g藜麦粉干基；所述挤压包括五个控温区段，分别为60~70℃、70~80℃、70~80℃、60~70℃、60~70℃，喂料速度为6~8 kg/h，螺杆转速为90~110 r/min。

2.应用权利要求1所述的方法制备得到的藜麦低GI配料。

3.根据权利要求2所述的藜麦低GI配料，其特征在于，所述GI值低于45。

4.权利要求2或3所述的藜麦低GI配料在制备药物辅料载体或制备食品配料领域的应用。