CN111938072B - 一种脱脂米糠粉的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种脱脂米糠粉的制备方法，属于食品加工技术领域。米糠粉碎后加水搅拌，得第一物料，再加入柠檬汁静置存放，分离米糠渣；米糠渣先粗磨，再用高压均质机进行均质3次，得浆液；调节浆液pH值至5.5~6.5，控制浆液温度，加入淀粉酶搅拌酶解，再灭酶；将灭酶后的浆液采用平桨式搅拌器搅拌，之后静置，并维持所述沉降分离罐内的汤液温度；静置结束后，采用压抽方式分离上层液体，收集第二物料备用；最后将第二物料再次转移至沉降罐内进行分离，随后超高速离心分离，再进行灭菌、冻干，即得一种脱脂米糠粉。采用本发明的工艺能有效防止米糠中的疏水性成分的挥发和氧化损失，防止米糠中的亲水性成分的氧化损失，显著延长产品的稳定性和保质期。
Description
技术领域
本发明涉及一种脱脂米糠粉的制备方法以及采用该制备方法制得的脱脂米糠粉，属于食品加工技术领域。
背景技术
米糠是稻谷加工的副产物，是稻谷脱壳后依附在糙米上的表面层，由外果皮、中果皮、交联层、种皮及糊粉层组成，约占稻谷质量的5%-7%。全世界米糠年产量约为7亿吨，我国米糠年产量超过1400万吨，资源量居世界之首，是一种量大面广的可再生资源，联合国工业发展组织称米糠为一种未充分利用的原料。我国米糠资源虽然丰富，但是未得到充分利用，与美国，日本等国家的米糠综合利用率相比差距甚大。
近年来，米糠膳食纤维特有的理化性质及其赋予食品的独特风味、口感和功能性质引起研究者的广泛关注，而且随着人们饮食观念的改变，对富含膳食纤维食品的追求趋于白热化，为米糠膳食纤维的产品与配料的开发提供了广阔的市场前景。我国米糠资源丰富，如果采用合适的处理方法提取其中富含的膳食纤维，可以有效减少资源浪费，延伸米糠的加工产业链，提高米糠的附加值，增强米糠产业在世界范围内的竞争力。因此，合理加工米糠，充分利用其富含膳食纤维以提高稻米加工企业的经济效益已势在必行。
米糠中含14~24%脂肪，其中约42%油酸，约38%亚油酸；同时米糠含有多种脂肪酶，包括脂肪水解酶、脂肪氧化酶、过氧化物酶等。脂肪位于稻谷的糊粉层、亚糊粉层和胚中，脂肪酶位于种皮层，在完整的稻谷颗粒中，脂肪一般不与脂肪酶接触。然而，在稻谷辗米加工过程中，脂肪和脂肪酶一起进入米糠，脂肪酶迅速分解脂肪，产生游离脂肪酸，导致米糠酸败，且米糠酸价以每小时0.5~2%的速度递增。米糠酸败相关酶主要是脂肪水解酶和脂肪氧化酶，其中脂肪氧化酶是脂肪降解的关键酶。脂肪氧化酶具有高度专一性，底物种类很少，植物中仅有亚油酸和亚麻酸。此外，米糠中有一种非常耐热的过氧化物酶，它的酶活检测简单、准确，目前普遍将过氧化物酶残余酶活是否低于4%作为米糠中其余酶类是否失活的主要判断依据。
此外，在既往的米糠脱脂处理过程中，我们还发现，在对米糠进行物理粉碎处理时，米糠蛋白的二、三、四级空间结构和分子间的聚集方式会受到极端物理效应的处理发生改变，从而导致蛋白质的性能也发生改变。基于此，如何获得一种氧化速度慢，蛋白质结构稳定以及保质期长的脱脂米糠粉是本领域急需的。
发明内容
鉴于上述不足，本发明提供了一种工艺，能有效减缓米糠的氧化速度，延长其保质期，同时稳定米糠中的蛋白质结构。本发明是采用如下手段实现的：
一种脱脂米糠粉的制备方法，包括：
（1）米糠粉碎后加水搅拌，得第一物料，再加入柠檬汁静置存放，分离米糠渣；
（2）以普通钢磨将米糠渣进行磨浆，粗磨后的米糠渣再用高压均质机进行均质，磨浆均质循环3次，过200目筛，得到浆液；
（3）一次酶解：调节浆液pH值至5.5~6.5，控制浆液温度，加入淀粉酶搅拌，再灭酶；
（4）将灭酶后的浆液采用平桨式搅拌器搅拌，之后静置，并维持所述沉降分离罐内的汤液温度；静置结束后，采用压抽方式分离上层液体，收集第二物料备用；
（5）将第二物料再次转移至沉降罐内进行分离，随后超高速离心分离；
（6）离心物料再进行灭菌、冻干，即得一种脱脂米糠粉。
进一步的，步骤（1）所述柠檬汁添加量为第一物料的0.01~0.02倍，所述静置时间为3~4h。
进一步的，步骤（3）所述浆液浓度为15~20%，所述淀粉酶为α-淀粉酶，浓度为1.2~1.6%，酶解时间为0.5~2h，调节温度为90~110℃。
进一步的，步骤（4）所述搅拌速度为18~24r/min，静置时间为1~1.5h，维持温度为32~38℃。
进一步的，步骤（4）所述压抽方式为：将静置结束后的汤液从提取罐转移至沉降分离罐内，其中，出料速度＜5T/h，出料阀门的开度保持恒定。
进一步的，步骤（5）所述沉降罐内分离的出料速度＜6T/h，循环泵的叶轮转速为1000~1200r/min。
进一步的，步骤（5）所述转速为15000~16000r/min。
进一步的，步骤（6）所述灭菌温度为100℃，灭菌时间为8-15min。
进一步的，步骤（6）所述冻干温度为-80℃，冻干时间为24-48h。
本发明还公开了一种根据上述任一的制备方法制得的脱脂米糠粉。
本发明的有益效果在于：
1、本发明采用的柠檬酸静置后再进行酶解，能有效防止米糠中的疏水性成分的挥发和氧化损失，防止米糠中的亲水性成分的氧化损失，显著延长产品的稳定性和保质期。
2、本发明采用压抽的方式对米糠中的油脂进行多次分离，能有效解决防止米糠蛋白的二、三、四级空间结构和分子间的聚集方式会受到极端物理效应的处理发生改变的问题，从而保证蛋白质的性能稳定性。
3、需要说明的是本发明的技术效果是个工艺步骤及参数相互协同、相互作用的结果，并非简单的工艺的叠加，各工艺的有机结合产生的效果远远超过各单一工艺功能和效果的叠加，具有较好的先进性和实用性。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，仅用于解释本发明，而不能视为对本发明的限制。为了避免不必要的实施例，本部分对一些本领域的公知技术，即对于本领域技术人员而言是显而易见的技术，未进行详细描述。
实施例1
一种脱脂米糠粉的制备方法，包括：
（1）米糠粉碎后加水搅拌，得第一物料，再加入第一物料0.015倍量的柠檬汁静置存放3.5h，分离米糠渣；
（2）以普通钢磨将米糠渣进行磨浆，粗磨后的米糠渣再用高压均质机进行均质，磨浆均质循环3次，过200目筛，得到浆液；
（3）一次酶解：调节浆液浓度为17.5%，pH值至6.0，控制浆液温度100℃，加入浓度为1.4%的α-淀粉酶搅拌酶解1.2h，再灭酶；
（4）将灭酶后的浆液采用平桨式搅拌器搅拌搅拌速度为21r/min，之后静置1.2h，并维持所述沉降分离罐内的汤液温度35℃；静置结束后，采用压抽方式（将静置结束后的汤液从提取罐转移至沉降分离罐内，其中，出料速度3T/h，出料阀门的开度保持恒定）分离上层液体，收集第二物料备用；
（5）将第二物料再次转移至沉降罐内进行分离，沉降罐内分离的出料速度4.5T/h，循环泵的叶轮转速为1100r/min，随后超高速离心分离，转速为15500r/min；
（6）离心物料再进行100℃灭菌12min、-80℃冻干36h，即得一种脱脂米糠粉。
实施例2
一种脱脂米糠粉的制备方法，包括：
（1）米糠粉碎后加水搅拌，得第一物料，再加入第一物料0.01倍量的柠檬汁静置存放3h，分离米糠渣；
（2）以普通钢磨将米糠渣进行磨浆，粗磨后的米糠渣再用高压均质机进行均质，磨浆均质循环3次，过200目筛，得到浆液；
（3）一次酶解：调节浆液浓度为15%，pH值至5.5，控制浆液温度90℃，加入浓度为1.2%的α-淀粉酶搅拌酶解2h，再灭酶；
（4）将灭酶后的浆液采用平桨式搅拌器搅拌搅拌速度为18r/min，之后静置1h，并维持所述沉降分离罐内的汤液温度32℃；静置结束后，采用压抽方式（将静置结束后的汤液从提取罐转移至沉降分离罐内，其中，出料速度2T/h，出料阀门的开度保持恒定）分离上层液体，收集第二物料备用；
（5）将第二物料再次转移至沉降罐内进行分离，沉降罐内分离的出料速度3T/h，循环泵的叶轮转速为1000r/min，随后超高速离心分离，转速为15000r/min；
（6）离心物料再进行100℃灭菌8min、-80℃冻干24h，即得一种脱脂米糠粉。
实施例3
一种脱脂米糠粉的制备方法，包括：
（1）米糠粉碎后加水搅拌，得第一物料，再加入第一物料0.02倍量的柠檬汁静置存放4h，分离米糠渣；
（2）以普通钢磨将米糠渣进行磨浆，粗磨后的米糠渣再用高压均质机进行均质，磨浆均质循环3次，过200目筛，得到浆液；
（3）一次酶解：调节浆液浓度为20%，pH值至6.5，控制浆液温度110℃，加入浓度为1.6%的α-淀粉酶搅拌酶解0.5h，再灭酶；
（4）将灭酶后的浆液采用平桨式搅拌器搅拌搅拌速度为24r/min，之后静置1.5h，并维持所述沉降分离罐内的汤液温度38℃；静置结束后，采用压抽方式（将静置结束后的汤液从提取罐转移至沉降分离罐内，其中，出料速度4.5T/h，出料阀门的开度保持恒定）分离上层液体，收集第二物料备用；
（5）将第二物料再次转移至沉降罐内进行分离，沉降罐内分离的出料速度5.5T/h，循环泵的叶轮转速为1200r/min，随后超高速离心分离，转速为16000r/min；
（6）离心物料再进行100℃灭菌15min、-80℃冻干48h，即得一种脱脂米糠粉。
对比例1（未进行任何处理）
取米糠原料经过筛检与粗粉碎，再细粉碎得到米糠粉，采用碧云天FRAP抗氧化性试剂盒，福林酚法及亚硝酸钠-氯化铝-氢氧化钠显色法分析酶解米糠抗氧化性，总酚和总黄酮含量，具体数据如表1所示。
对比例2（采用传统脱脂方式处理）
一种脱脂米糠的处理方法
（1）提取米糠油的脱脂米糠原料经筛检与粗粉碎处理后得到的粗脱脂米糠，加水调浆得到一种以重量计浓度15-20％的脱脂米糠料浆，该脱脂米糠料浆与氢氧化钠水溶液在温度50-70℃下进行皂化反应1-3h，然后进行分离与洗涤，得到一种皂化脱脂米糠；
（2）步骤（1）得到的皂化脱脂米糠再用水调浆至以重量计浓度12-15％，接着用胶体磨进行研磨，再用高压均质机进行研磨，得到一种皂化脱脂米糠料浆；
（3）步骤（2）得到的皂化脱脂米糠料浆然后使用无机酸或无机碱将其pH调节到5.0-5.2，接着添加以所述脱脂米糠原料重量计0.4-0.8％的纤维素酶，在温度45-50℃下进行酶解反应1-3h，得到一种酶解反应混合物；
（4）再使用无机酸或无机碱将步骤（3）得到的酶解反应混合物中和至中性；分离得到的固体接着用水洗涤除去其中的盐，再用水调浆至以重量计浓度12-15％，然后在温度121℃下进行灭酶灭菌3-5s，得到无菌脱脂米糠料浆；
（5）步骤（4）得到的无菌脱脂米糠料浆进行喷雾干燥，即得一种脱脂米糠。
对比例3（采用传统脱脂方式处理）
一种脱脂米糠的处理方法
（1）对新鲜米糠进行前处理，得到米粞含量低于1%的提纯米糠；
（2）将提纯米糠烘干至水分含量小于5%；
（3）烘干后的米糠采用0.8-1.2倍量的异丙醇或正己烷进行膨化、浸油处理，在浸提过程中的浸提温度为70-85℃，浸提2-5h，浸提容器需密封并使用氮气进行保护；步骤（3）可以重复多次进行，浸提多次；
（4）浸提后的米糠沥干浸提剂后烘干回收浸提剂，烘干后得到脱脂米糠。
试验例1
检测实施例1、对比例1~3中各组的脱脂米糠粉在不同的储存时间内的过氧化值变化情况，具体如表1所示：
表1 各组的脱脂米糠粉在不同的储存时间内的过氧化值变化（%）
。
注：与实施例1组比较，△P＜0.05；与实施例1组比较，○P＜0.01。
根据表1结果可见，实施例1组制得的脱脂米糠粉在储存过程中，随着时间的延长，尤其到第40天时，相比对比例2与对比例3表现出更为稳定的特性，而对比例1在未进行任何处理的情况下，其存储情况是最为不稳定的。在40天内，对比例1的过氧化值升高了至少40%以上，而其他各组的过氧化值在第40天时也有不同程度的升高，且各自的升高幅度显著高于实施例1组。说明实施例1的整体工艺更适合米糠粉的稳定化处理。
试验例2
检测实施例1、对比例1~3中各组的脱脂米糠粉中蛋白持水性、持油性及泡沫稳定性的变化情况，具体如表2所示：
表2 各组的脱脂米糠粉中蛋白持水性与持油性及泡沫稳定性变化（%）
。
注：与实施例1组比较，△P＜0.05；与实施例1组比较，○P＜0.01。
根据表2结果可知，与不进行任何处理的对比例1相比，对比例2与对比例3制得的米糠粉中的蛋白样持水能力并未表现出显著性的增长提高，反而有所下降；而实施例1中的蛋白持水性则是各组中最高的。导致上述变化的原因是由于实施例1的米糠粉在经柠檬酸浸泡和多次抽压处理后，蛋白内部的组织结构变得疏松，颗粒的孔隙率、比表面积和表面能显著增加；并且在流体动力的作用下，蛋白颗粒与水的接触部位、接触面积增加，致使其蛋白分散性增强，进而蛋白持水性上升。
而持油性表现上，除了对比例1，实施例1只是相比对比例2表现出略微的优势，与对比例3并无明显差异表现。造成这一局面的原因在于，实施例1工艺处理后的蛋白内部的组织结构变得疏松；并且在流体动力的作用下，米糠蛋白颗粒与油的接触部位、接触面积增加，致使其蛋白分散性增强，进而蛋白持油性上升。
在泡沫稳定性上，除了对比例1，实施例1只是相比对比例2表现出略微的优势，与对比例3并无明显差异表现。我们认为，实施例1的加工工艺中的蛋白粒径越来越小，致使蛋白颗粒中的蛋白质片段基团被严重破坏，导致蛋白质分子链充分伸展，被包裹的氨基酸残基充分暴露；因此疏水基团的充分暴露以及链段柔性的增加使其具有更大的表面活性来降低水的表面张力，进而形成丰富的泡沫。但是，二硫键对蛋白的泡沫稳定性的影响较大，且经处理后蛋白的疏水部位和-SH会暴露更多，这促进了疏水相互作用和-SH向-S-S-的交换反应，致使蛋白更容易在空气和水的界面分布，因此起到了增强蛋白的起泡性和泡沫稳定性的作用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的实质技术内容范围，本发明的实质技术内容是广义地定义于权利要求范围中。任何他人完成的技术实体或方法，若是与本发明的权利要求范围所定义的实质性相同，也是一种等效的变更，均将被视为涵盖于该权利要求范围之中。
Claims (8)
1.一种脱脂米糠粉的制备方法，包括：
（1）米糠粉碎后加水搅拌，得第一物料，再加入柠檬汁静置存放，分离米糠渣；
（2）以普通钢磨将米糠渣进行磨浆，粗磨后的米糠渣再用高压均质机进行均质，磨浆均质循环3次，过200目筛，得到浆液；
（3）一次酶解：调节浆液pH值至5.5~6.5，控制浆液温度，加入淀粉酶搅拌，再灭酶；
（4）将灭酶后的浆液采用平桨式搅拌器搅拌，之后静置，并维持所述沉降分离罐内的汤液温度；静置结束后，采用压抽方式分离上层液体，收集第二物料备用；
（5）将第二物料再次转移至沉降罐内进行分离，随后超高速离心分离；
（6）离心物料再进行灭菌、冻干，即得一种脱脂米糠粉；
步骤（1）所述柠檬汁添加量为第一物料的0.01~0.02倍，所述静置时间为3~4h；
步骤（3）所述浆液浓度为15~20%，所述淀粉酶为α-淀粉酶，浓度为1.2~1.6%，酶解时间为0.5~2h，调节温度为90~110℃。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中：
步骤（4）所述搅拌速度为18~24r/min，静置时间为1~1.5h，维持温度为32~38℃。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中：
步骤（4）所述压抽方式为：将静置结束后的汤液从提取罐转移至沉降分离罐内，其中，出料速度＜5T/h，出料阀门的开度保持恒定。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中：
步骤（5）所述沉降罐内分离的出料速度＜6T/h，循环泵的叶轮转速为1000~1200r/min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其中：
步骤（5）所述转速为15000~16000r/min。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其中：
步骤（6）所述灭菌温度为100℃，灭菌时间为8-15min。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其中：
步骤（6）所述冻干温度为-80℃，冻干时间为24-48h。
8.一种根据权利要求1~7所述任一的制备方法制得的脱脂米糠粉。
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| US6245377B1 (en) * | 1999-08-04 | 2001-06-12 | Mars Incorporated | Method of stabilization of rice bran by acid treatment and composition of the same |
| CN104799178A (zh) * | 2014-01-23 | 2015-07-29 | 天津亨天利化学有限公司 | 一种脱脂米糠膳食纤维粉的制备方法 |
| CN105861146A (zh) * | 2016-04-06 | 2016-08-17 | 中国农业科学院农产品加工研究所 | 一种骨提取液中油脂分离方法 |
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