CN112890099A - 一种富含花色苷的即食紫糙米粉及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种富含花色苷的即食紫糙米粉及其制备方法，该制备方法是将紫糙米粉碎过筛，调节含水量，然后利用双螺杆挤压膨化机进行挤压膨化，对挤出物干燥并粉碎过筛，即得即食紫糙米粉，该方法通过有效调控紫米挤压膨化的工艺参数，能较大程度地减少紫糙米粉花色苷的损失、提高水溶性指数与糊化度、加水易冲调，方便携带且容易吸收，适合工业化生产。

Description

一种富含花色苷的即食紫糙米粉及其制备方法
技术领域
本发明属于谷物产品深加工技术领域，更具体地，涉及一种富含花色苷的即食紫糙米粉及其制备方法。
背景技术
紫米，俗称“紫珍珠”，种植历史悠久，是有色稻米中的一类珍稀品种，外观呈紫黑色，颗粒细长，属于紫色细苗米，其米香浓郁，呈现特别的香芋香气，煮食、深加工兼宜。据《本草纲目》记载：紫米有“滋阴补肾，健脾暖肝，明目活血”等作用，是一款养生补血米。另外紫米与普通白米相比，除了含有更丰富的蛋白质、氨基酸、膳食纤维、维生素与人体必需的矿物质元素外，还富含一般白米所缺乏的功能活性物质——花色苷。花色苷有很强的抗氧化作用，同时还具有抑菌、抗癌、降糖、保护肝脏、保护视力等功效。但花色苷在食品加工过程中极易发生降解，营养价值降低，其高度不稳定性为富含花色苷的紫米在食品工业中的应用带来阻碍。
紫米的主要营养成分与功能活性成分主要集中在色素层即米皮内，在食用紫米稻时，以食用紫糙米为好。但因其皮层粗纤维含量高且质地坚硬，直接蒸煮时水分进入胚乳内部较困难，存在糊化时间长、口感粗糙等缺陷。随着人们生活节奏的加快及其工作环境的改变，“方便食品”越来越受消费者青睐，谷物即食冲调代餐粉便是其中的一种，其与热水混合后即可食用，处理简单方便。目前，采用传统加工方式如蒸、煮、烤等对淀粉类食品原料进行预熟化，虽工艺简单、生产成本低，但存在营养易流失，产品水溶性差，熟化度不够，不能连续化生产等缺陷。若能利用新型的加工方式开发富含花色苷并同时具有较高的水溶性与糊化度的即食紫糙米粉，这不仅迎合了市场的需求，还能较大程度地保留紫米的营养价值，提高紫米的深加工利用程度。
中国专利CN 107080160A公开了一种减少活性物质损失的全谷物速食黑米粉加工方法，将柠檬酸、碳酸钙、维生素C和葡萄糖的混合物作为复合外源，添加至物粉碎后黑米粉中进行挤压膨化得到黑米样品，其最大花色苷保留率为挤压前的53.97％，与本专利通过挤压工艺参数优化所得的样品相比，其花色苷保留率较低。中国专利CN 110584005A公开了一种黑米的膨化方法，将黑米在水分含量为26.5％、挤压温度为165℃、螺杆转速为340r/min条件下进行挤压膨化，挤压后花色苷保留率为80％，糊化度达到了86.11。但该方法并未提及黑米的水溶性指数变化情况，且过高的水分含量易导致挤出物膨化率偏低，糊化度下降，从而降低产品的食用口感。中国专利CN 106578939A公开了一种火龙果明目紫米冲调粉及其制备方法，采用发芽－协同挤压膨化－耐高温α－淀粉酶协同处理来显著提高紫米膨化粉的冲调性。由于花色苷为水溶性色素，浸泡发芽时间越长，其溶出持续时间越长，损失越多，导致营养价值下降。另外，此加工工序较为复杂，若条件控制不当，易造成淀粉的大量降解，从而无法赋予产品应有的粘稠度。
此外，目前对紫米产品的销售仍以原粮为主，对紫米的综合利用程度不高，即食产品匮乏，有关紫米挤压膨化的工艺研究、以及其加工过程中理化性质的变化，尤其挤压参数对紫米花色苷含量的变化尚未见报道。
发明内容
本发明旨在提供一种富含花色苷的即食紫糙米粉及其制备方法，本发明即食紫糙米粉的制备方法中，通过有效调控紫糙米水分含量以及挤压膨化的工艺参数，能较大程度地减少紫糙米粉花色苷的损失、提高水溶性指数与糊化度、加水易冲调，方便携带且容易吸收，适合工业化生产。
本发明的首要目的是提供一种富含花色苷的即食紫糙米粉的制备方法。
本发明的另一目的是提供上述方法制备得到的即食紫糙米粉。
本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种富含花色苷的即食紫糙米粉的制备方法，包括如下步骤：
S1.将紫糙米粉碎、过筛，备用；
S2.取步骤S1处理后的紫米粉，加水调节物料水分含量为14％～22％；
S3.对步骤S2中调整水分含量后的物料进行双螺杆挤压膨化得膨化物；
S4.对步骤S3的膨化物进行干燥并粉碎，得挤压膨化紫糙米粉；
其中，步骤S3所述双螺杆挤压膨化条件为：一区温度80～90℃，二区温度100～110℃，三区温度130～170℃，螺杆转速10～30Hz，进料速率5～25Hz。
优选地，步骤S1所述过筛为过60～80目筛。
优选地，步骤S2所述调节物料水分含量为16％～20％。
最优选地，步骤S2所述调节物料水分含量为18％。
优选地，步骤S3所述双螺杆挤压膨化三区温度为140～160℃。
最优选地，步骤S3所述双螺杆挤压膨化三区温度为147℃。
优选地，步骤S3所述双螺杆挤压膨化的螺杆转速为20～30Hz；进料速率为10～20Hz。
最优选地，步骤S3所述双螺杆挤压膨化的螺杆转速为27Hz；进料速率为18Hz。
优选地，步骤S4中，干燥温度为50～60℃，干燥时间为3～4h。最优选地，干燥温度为55℃，干燥时间为3h。
优选地，所述干燥为热风干燥。
本发明上述方法通过调节物料的水分含量以及加工过程中的挤压参数，可有效提高挤压膨化紫米粉的水溶性与糊化度，同时最大限度地保留原紫糙米中的花色苷。本发明获得的即食紫糙米粉，其中花色苷保留率为原料的74.90％；水溶性指数为原料的3.89倍；糊化度达到了90％以上，为原紫米的3.1倍。
因此，本发明还请求保护上述方法制备得到的即食紫糙米粉。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明以紫糙米为原料，通过调节物料的水分含量以及加工过程中的挤压参数，来有效提高挤压膨化紫米粉的水溶性与糊化度，同时最大限度地保留原紫糙米中的花色苷，本发明获得的即食紫糙米粉，其中花色苷保留率为原料的74.90％，水溶性指数为原料的3.89倍，糊化度达到了90％以上，为原紫米的3.1倍。
(2)本发明提供的加工方法操作简单，生产能力大、供料性能好、且能连续操作，能有效地改善粗粮的口感及消化性能，得到的即食紫糙米粉与热水混合即可食用，具有紫糙米的特征香味，风味清淡柔和，口感较细腻。这不仅能满足人们日常生活中一般饮食的营养需求，又可大大缩短消费者的食用时间，符合消费者的快节奏生活，在进一步开发深加工产品中具有较好的应用前景。
附图说明
图1为三区温度对紫糙米花色苷含量、水溶性指数、糊化度的影响。
图2为水分含量对紫糙米花色苷含量、水溶性指数、糊化度的影响。
图3为螺杆转速对紫糙米花色苷含量、水溶性指数、糊化度的影响。
图4为进料速率对紫糙米花色苷含量、水溶性指数、糊化度的影响。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非另有说明，本发明实施例采用的原料试剂为常规购买的原料试剂。
本发明的紫糙米原料，由新兴县微丰农业科技有限公司提供的“天紫1号”。
实施例1一种富含花色苷的即食紫糙米粉的制备方法
(1)粉碎：将紫糙米原料用粉碎机粉碎，过60目筛得到紫糙米粉；
(2)调水：加适量水调节物料含水量至20％左右，均湿；
(3)挤压膨化：取步骤(2)处理后的紫糙米粉置于挤压膨化机的进料容器内，设定一区温度为80℃、二区温度为100℃、三区温度为140℃、螺杆转速为25Hz、进料速率为20Hz；
(4)干燥粉碎：取步骤(3)得到的膨化物55℃热风干燥3h，并粉碎过筛得挤压膨化紫糙米粉，其水溶性指数为6.04，糊化度为89.98，花色苷含量为106.32mg/100g。
实施例2一种富含花色苷的即食紫糙米粉的制备方法
(1)粉碎：将紫糙米原料用粉碎机粉碎，过60目筛得到紫糙米粉；
(2)调水：加适量水调节物料含水量至18％左右，均湿；
(3)挤压膨化：取步骤(2)处理后的紫糙米粉置于挤压膨化机的进料容器内，设定一区温度为90℃、二区温度为110℃、三区温度为160℃、螺杆转速为20Hz、进料速率为15Hz；
(4)干燥粉碎：取步骤(3)得到的膨化物55℃热风干燥3h，并粉碎过筛得挤压膨化紫糙米粉，其水溶性指数为10.64，糊化度为88.36，花色苷含量为84.18mg/100g。
实施例3一种富含花色苷的即食紫糙米粉的制备方法
(1)粉碎：将紫糙米原料用粉碎机粉碎，过60目筛得到紫糙米粉；
(2)调水：加适量水调节物料含水量至20％左右，均湿；
(3)挤压膨化：取步骤(2)处理后的紫糙米粉置于挤压膨化机的进料容器内，设定一区温度为85℃、二区温度为105℃、三区温度为150℃、螺杆转速为25Hz、进料速率为10Hz；
(4)干燥粉碎：取步骤(3)得到的膨化物55℃热风干燥3h，并粉碎过筛得挤压膨化紫糙米粉，其水溶性指数为7.56，糊化度为95.34，花色苷含量为90.29mg/100g。
实施例4一种富含花色苷的即食紫糙米粉的制备方法
(1)粉碎：将紫糙米原料用粉碎机粉碎，过60目筛得到紫糙米粉；
(2)调水：加适量水调节物料含水量至16％左右，均湿；
(3)挤压膨化：取步骤(2)处理后的紫糙米粉置于挤压膨化机的进料容器内，设定一区温度为85℃、二区温度为105℃、三区温度为150℃、螺杆转速为25Hz、进料速率为10Hz；
(4)干燥粉碎：取步骤(3)得到的膨化物55℃热风干燥3h，并粉碎过筛得挤压膨化紫糙米粉，其水溶性指数为9.39，糊化度为97.26，花色苷含量为82.65mg/100g。
实施例5一种富含花色苷的即食紫糙米粉的制备方法
(1)粉碎：将紫糙米原料用粉碎机粉碎，过60目筛得到紫糙米粉；
(2)调水：加适量水调节物料含水量至18％左右，均湿；
(3)挤压膨化：取步骤(2)处理后的紫糙米粉置于挤压膨化机的进料容器内，设定一区温度为90℃、二区温度为110℃、三区温度为160℃、螺杆转速为25Hz、进料速率为20Hz；
(4)干燥粉碎：取步骤(3)得到的膨化物55℃热风干燥3h，并粉碎过筛得挤压膨化紫糙米粉，其水溶性指数为9.01，糊化度为91.25，花色苷含量为99.61mg/100g。
实施例6一种富含花色苷的即食紫糙米粉的制备方法
(1)粉碎：将紫糙米原料用粉碎机粉碎，过60目筛得到紫糙米粉；
(2)调水：加适量水调节物料含水量至18％左右，均湿；
(3)挤压膨化：取步骤(2)处理后的紫糙米粉置于挤压膨化机的进料容器内，设定一区温度为90℃、二区温度为110℃、三区温度为160℃、螺杆转速为30Hz、进料速率为15Hz；
(4)干燥粉碎：取步骤(3)得到的膨化物55℃热风干燥3h，并粉碎过筛得挤压膨化紫糙米粉，其水溶性指数为9.70，糊化度为92.25，花色苷含量为83.25mg/100g。
实施例7一种富含花色苷的即食紫糙米粉的制备方法
(1)粉碎：将紫糙米原料用粉碎机粉碎，过60目筛得到紫糙米粉；
(2)调水：加适量水调节物料含水量至18％左右，均湿；
(3)挤压膨化：取步骤(2)处理后的紫糙米粉置于挤压膨化机的进料容器内，设定一区温度为80℃、二区温度为100℃、三区温度为147℃、螺杆转速为27Hz、进料速率为18Hz；
(4)干燥粉碎：取步骤(3)得到的膨化物55℃热风干燥3h，并粉碎过筛得挤压膨化紫糙米粉，其水溶性指数为11.32，糊化度为93.15，花色苷含量为97.38mg/100g。
对比例1
(1)粉碎：将紫糙米原料用粉碎机粉碎，过60目筛得到紫糙米粉；
(2)调水：加适量水调节物料含水量至20％左右，均湿；
(3)挤压膨化：取步骤(2)处理后的紫糙米粉置于挤压膨化机的进料容器内，设定一区温度为90℃、二区温度为110℃、三区温度为190℃、螺杆转速为20Hz、进料速率为15Hz；
(4)干燥粉碎：取步骤(3)得到的膨化物55℃热风干燥3h，并粉碎过筛得挤压膨化紫糙米粉。
对比例2
(1)粉碎：将紫糙米原料用粉碎机粉碎，过60目筛得到紫糙米粉；
(2)调水：加适量水调节物料含水量至26％左右，均湿；
(3)挤压膨化：取步骤(2)处理后的紫糙米粉置于挤压膨化机的进料容器内，设定一区温度为80℃、二区温度为100℃、三区温度为150℃、螺杆转速为20Hz、进料速率为15Hz；
(4)干燥粉碎：取步骤(3)得到的膨化物55℃真空干燥3h，并粉碎过筛得挤压膨化紫糙米粉。
对比例3
采用高温焙炒对紫糙米原料进行熟化，炒制温度为140℃，炒制时间为10min，炒制期间不断翻炒，直至产生浓郁的紫糙米烘焙香气，冷却后粉碎过筛。
对比例4
采用电饭煲对紫糙米原料进行熟化，紫糙米与水的比例为1:2，蒸煮时间为30min，蒸煮后的米饭置于45℃热风干燥12h，并粉碎过筛。
对实施例1～7与对比例1～4得到的紫糙米粉进行检测对照，结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002964083570000071
从表1的数据可以看出，本发明通过调节物料的水分含量以及加工过程中的挤压参数，来有效提高挤压膨化紫米粉的水溶性与糊化度，同时能最大限度地保留原紫糙米中的花色苷。本发明获得的即食紫糙米粉，其中花色苷保留率为原料的74.90％，水溶性指数为原料的3.89倍，糊化度达到了90％以上，为原紫米的3.1倍。
实施例8
1、单因素实验
(1)方法
根据实施例1的方法制备挤压膨化紫糙米粉，固定一区温度为80℃、二区温度为100℃，选取三区温度为130～170℃、物料水分含量为14～22％、螺杆转速为10～30Hz、进料速率为5～25Hz作为影响因素，考察各指标对挤压膨化紫糙米粉水溶性指数(watersoluble index，WSI)、糊化度、花色苷含量的影响，每个试验处理3次重复。
(2)结果
1)考察三区温度分别为130、140、150、160、170℃对挤压膨化紫糙米粉水溶性指数、糊化度、花色苷含量的影响。
结果如图1所示，随着三区温度的上升，挤出物的水溶性指数、糊化度、花色苷含量呈现先上升后下降的趋势。当温度为160℃时，水溶性指数最高；当温度为150℃时，糊化度最高；而当温度为140℃，花色苷含量达到峰值。
2)考察水分含量分别为14、16、18、20、22％对挤压膨化紫糙米粉水溶性指数、糊化度、花色苷含量的影响。
结果如图2所示，水溶性指数、糊化度随着水分含量的升高呈显著下降趋势，当水分含量为22％，分别达到最低值；而花色苷含量则呈显著上升趋势，当水分含量为22％时，达到最大值。
考察螺杆转速分别为10、15、20、25、30Hz对挤压膨化紫糙米粉水溶性指数、糊化度、花色苷含量的影响。
结果如图3所示，水溶性指数、糊化度、花色苷含量都随着螺杆转速的增加呈现先上升后下降的趋势，当螺杆转速为25Hz时，均达到最大值。
考察进料速率分别为5、10、15、20、25Hz对挤压膨化紫糙米粉水溶性指数、糊化度、花色苷含量的影响。
结果如图4所示，随着进料速率的增加，水溶性指数持续下降，进料速率在10～20Hz范围内时，水溶性指数下降不明显；糊化度则呈现显著上升而后缓慢下降的趋势，在进料速率为10Hz时，达到最大值；花色苷含量则持续上升。
2、响应面试验
(1)方法
在单因素的基础上，采用四因素三水平的响应面实验设计，选择三区温度、水分含量、螺杆转速、进料速率这4个因素为自变量，以水溶性指数、糊化度、花色苷含量的综合评分为响应值，进行参数优选。实验因素与水平设计见表2，响应面实验方案及结果见表3。
表2响应面实验因素水平表
Figure BDA0002964083570000091
表3响应面试验设计与结果
Figure BDA0002964083570000092
Figure BDA0002964083570000101
花色苷是紫糙米中一类主要的活性物质，它不仅能丰富产品的色泽，还具有较好的保健功能，而糊化度与水溶性指数则是影响产品熟化度与冲调性的重要指标。因此分别以水溶性指数(F1)、糊化度(F2)、花色苷含量(F3)为评价指标，以各指标的最大值为参照值进行归一化，赋予不同的权重系数进行多指标综合评分。权重系数：水溶性指数0.2，糊化度0.2，花色苷含量0.6，综合评分公式如下：
综合评分＝(0.2F1/F1max+0.2F2/F2max+0.6F3/F3max)×100
通过Design Expert 8.0.6软件分析得出最佳工艺，其水溶性指数为11.32，糊化度为93.15，花色苷含量为97.38mg/100g，综合评分为92.43，该最优组合为实施例7所示。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种富含花色苷的即食紫糙米粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.将紫糙米粉碎、过筛，备用；
S2.取步骤S1处理后的紫米粉，加水调节物料水分含量为14％～22％；
S3.对步骤S2中调整水分含量后的物料进行双螺杆挤压膨化得膨化物；
S4.对步骤S3的膨化物进行干燥并粉碎，得挤压膨化紫糙米粉；
其中，步骤S3所述双螺杆挤压膨化条件为：一区温度80～90℃，二区温度100～110℃，三区温度130～170℃，螺杆转速10～30Hz，进料速率5～25Hz。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤S1所述过筛为过60～80目筛；步骤S2所述调节物料水分含量为16％～20％。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，步骤S2所述调节物料水分含量为18％。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤S3所述双螺杆挤压膨化三区温度为140～160℃。
5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，步骤S3所述双螺杆挤压膨化三区温度为147℃。
6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤S3所述双螺杆挤压膨化的螺杆转速为20～30Hz；进料速率为10～20Hz。
7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤S3所述双螺杆挤压膨化的螺杆转速为27Hz；进料速率为18Hz。
8.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤S4中，干燥温度为50～60℃，干燥时间为3～4h。
9.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述干燥为热风干燥。
10.权利要求1～9任一所述方法制备得到的即食紫糙米粉。
CN202110245965.7A 2021-03-05 2021-03-05 一种富含花色苷的即食紫糙米粉及其制备方法 Pending CN112890099A (zh)

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