CN115251282B - 一种超声波浸吸-涂膜技术强化留胚米中微量营养素含量的方法 - Google Patents
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Abstract
一种超声波浸吸‑涂膜技术强化留胚米中微量营养素含量的方法。本发明属于食品科学领域。本发明是为了解决稻米中微量营养素不足的技术问题。本发明的方法：步骤1：将留胚米加入到营养强化剂中超声波浸吸；步骤2：过滤、于蒸汽下汽蒸糊化，取出后干燥、冷却、分粒；步骤3：将玉米醇溶蛋白溶于可食用乙醇中，制得涂膜液，然后将涂膜液多次喷涂到留胚米上，每次喷涂后进行干燥处理，干燥处理再进行下一次喷涂，得到富营养素留胚米。本发明利用超声波浸吸‑涂膜技术直接对其进行硒营养素强化，制得的富硒米具有硒营养素含量高、生产周期短、易于工厂化生产的优点。以制备的富硒留胚米为原料制备方便米饭，具有增加富硒产品形式的优点。
Description
技术领域
本发明属于食品科学领域，具体涉及一种超声波浸吸-涂膜技术强化留胚米中微量营养素含量的方法。
背景技术
稻米作为我国三分之二以上人口的主食，在碾磨加工成精白米过程中，造成其保存在稻米皮层的一些微量营养素流失，微量营养素摄入不足严重影响国民健康状况。硒作为第三大微量营养保健元素是人体必需的重要微量元素，在体内的多种生理活动中参与反应，维护人体健康。人体对硒营养素的摄入途径主要为食物中摄取，然而我国超过72％的地区为硒资源缺乏区，使得人们日常饮食中硒的摄入量满足不了人体正常需求。对主食进行硒营养素强化有利于改善国民对硒营养素的需求。
目前，富硒营养强化米的生产方法主要有人工富集法、挤压重组法和基因培育法。但存在不同程度的缺陷。纯天然富硒米是指从富硒土壤里生产出来的稻米，通过在植物生长过程中在土壤中施加硒肥，使植物根部吸收土壤中的硒进入内循环系统，再通过茎-叶-花-果实的路径，参与植物的生长发育，最后，将来自土壤的离子状态的硒转化为硒蛋白保存在稻米种子里。虽然国内关于天然富硒米的研究已有不少报告，但其不可控因素较多，主要存在以下不利因素：1)水稻对土壤中硒营养素的吸收能力有限，硒在水中的形态不利于水稻吸收和利用；2)自然因素的影响较大，降雨量过多就会影响水中硒含量，从而降低水稻对硒的吸收，3)我国富硒土壤较少。4)硒在中性偏碱状态下容易被水稻吸收利用，因此需要求灌溉用水为中性偏碱状态。
挤压重组法一般以碎米作为原料，对碎米进行挑选、粉碎后与硒营养强化剂混合，用水进行调质后在蒸汽的作用下进入挤压机进行重新制粒。挤压重组法制得的营养强化米米粒与天然米粒在结构上的显著差异影响了重组米的籽粒特性。此外，为了改善重组米品质，会在其中加入粘合剂、交联剂。食品添加剂的添加不利于人体的健康，制约着营养强化米的推广。此外，也可通过筛选高硒含量的水稻材料为富硒水稻育种亲本，运用传统育种方法与现代生物技术(包括分子标记技术和细胞工程等)相结合来制得富硒米，但是由于硒营养素在米粒中分布不均匀的特点，使得生产得到的成品米中的硒含量仍然不能满足人体的需求。可以看出，施加硒肥生产的富硒米，存在米粒中硒含量不易控制、受自然因素影响大、且生产周期长等问题。挤压重组法生产的富硒米，存在结构和口感上与天然米差别大、粘合剂和交联剂的添加潜在威胁人体健康、高温高压使得营养素不同程度的损失等问题。基因筛选培育得到的对硒营养素具有较强富集能力富硒米品种，存在成品米硒营养素含量低、生产周期长、对生长条件要求高等问题。
目前，市场上的富硒米主要通过施加硒肥得到，一般的生产周期为3-6个月不等、对施硒肥时间有严格要求，且生产过程需要大量的人工监测、管理，这就导致了生产成本的提高，市场上的富硒米硒含量一般在60-150μg/kg，其价格一般在10-25元/kg，甚至高达30-40元/kg，远高于大米市场价格的3-10倍，致使富硒米无法推广到普通收入的家庭食用，不能达到提高国民健康的效果。
发明内容
本发明是为了解决稻米中微量营养素不足的技术问题，而提供一种超声波浸吸-涂膜技术强化留胚米中微量营养素含量的方法。
本发明的一种超声波浸吸-涂膜技术强化留胚米中微量营养素含量的方法按以下步骤进行：
步骤1：将留胚米加入到营养强化剂的水溶液中，在140W～160W、35～45℃下超声波浸吸5min～10min；
步骤2：将步骤1处理后的留胚米过滤，然后于蒸汽下汽蒸糊化，取出后干燥、冷却、分粒；
步骤3：将玉米醇溶蛋白溶于可食用乙醇中，制得涂膜液，然后将涂膜液多次喷涂到步骤2处理后的留胚米上，每次喷涂后进行干燥处理，干燥处理后再进行下一次喷涂，得到富营养素留胚米。
进一步限定，步骤1中所述营养强化剂为L-硒甲基-硒代半胱氨酸。
进一步限定，步骤1中所述营养强化剂的水溶液中营养强化剂的质量浓度为0.05％～0.06％。
进一步限定，步骤1中所述留胚米与营养强化剂的水溶液的质量比10：(7～9)。
进一步限定，步骤2中所述汽蒸糊化的温度为90～100℃，时间为3min～5min。
进一步限定，步骤2中所述干燥的温度为45～60℃，时间为120min～150min。
进一步限定，步骤3中所述玉米醇溶蛋白的质量与可食用乙醇的体积的比为0.02g/mL～～0.04g/mL。
进一步限定，步骤3中所述可食用乙醇的质量分数为70％～80％。
进一步限定，步骤3中喷涂3次，每次喷涂涂膜液的质量与留胚米的质量比为(7～9)：100。
进一步限定，步骤3中所述干燥的温度为30～45℃，时间为45min～60min。
本发明相比现有技术的优点如下：
1)本发明通过超声波浸吸-涂膜技术对留胚米进行硒营养素强化，利用超声波的空化效应，改变留胚米表面的微观结构，加速微量营养素进入米粒内部，以此增加米粒对硒营养素的吸收，从而大大提高了留胚米中的硒营养素含量。用玉米醇溶蛋白对超声波浸吸得到的留胚米进行涂膜，有利于保护硒营养素在贮藏过程中损失。
2)本发明以成品留胚米为原料，利用超声波浸吸-涂膜技术直接对其进行硒营养素强化，制得的富硒米具有硒营养素含量高、生产周期短、易于工厂化生产的优点。以制备的富硒留胚米为原料制备方便米饭，具有增加富硒产品形式的优点。
3)本发明工艺制得的富硒留胚米具有硒含量高、免淘洗、口感相较于留胚米有所改善的优点。该工艺制得的富硒方便米饭具有硒含量高、蒸煮时间短、营养丰富、口感优于留胚米等优点。
4)产品用途：用该工艺制得的微量营养素强化谷物制品(包括但不限于富硒留胚米、富硒方便米饭)可广泛应用于人们日常饮食中，用于提高国民对微量营养素(包括但不限于硒含量)的需求；尤其对于微量营养素缺乏(包括但不限于贫硒)的地区的人们来说，可有效缓解缺乏微量营养素(包括但不限于硒)引起的相关疾病。
5)本发明通过确定超声波浸吸技术的最佳工艺条件、涂膜技术的最佳工艺条件，制作富硒方便米饭的最佳工艺条件。用此技术生产的富硒留胚米及富硒方便米饭中的硒含量得以提高，其感官品质较于留胚米有所改善。本技术与现有富硒米生产技术相比，硒含量高达198μg/kg，对以大米做为主食的人们来说，按照成年人每日摄入生米量为260-300g计算，每日可从富硒米中摄取的硒含量为52-60μg，符合中国营养协会对硒的推荐量50-55μg/d。该技术可对成品米直接进行富硒处理，可批量处理得到富硒米或富硒留胚米，其生产成本较低，每千克富硒米的成本增加为0.1-0.3元，其生产成本的降低，有利于富硒米的推广。
附图说明
图1为留胚米与富硒留胚米的剖面电镜扫描图；
图2为留胚米的表面电镜扫描图；
图3为富硒留胚米的表面电镜扫描图；
图4为留胚米与富硒留胚米的低场核磁波谱图。
具体实施方式
实施例1：本实施例的一种超声波浸吸-涂膜技术强化留胚米中微量营养素含量的方法按以下步骤进行：
步骤1：将50g留胚米加入到40mL营养强化剂的水溶液中，在150W、40℃下超声波浸吸8min；所述营养强化剂为L-硒甲基-硒代半胱氨酸，其中营养强化剂的水溶液中L-硒甲基-硒代半胱氨酸的质量浓度为0.05％；
步骤2：将步骤1处理后的留胚米过滤，然后于100℃的蒸汽下汽蒸糊化3min，取出后于60℃下干燥120min、冷却、分粒；
步骤3：将3g玉米醇溶蛋白溶于100mL质量浓度为75％的可食用乙醇中，制得涂膜液，然后将涂膜液分3次喷涂到步骤2处理后的留胚米上，每次喷涂后于35℃下干燥50min，干燥处理后再进行下一次喷涂，得到富硒留胚米，每次喷涂涂膜液的质量与留胚米的质量比为8：100。
经检测，本实施例制得的富硒留胚米中硒含量为198.78μg/kg，其复水率为3.89％，硬度是1594gf，咀嚼性是1065gf，黏聚性是1.29，回复性是0.59，相较于留胚米中硒含量为17.8μg/kg有极显著的提高。
对比例1：本对比例与实施例1不同的是：步骤1中在125W、35℃下超声波浸吸8min。其他步骤及参数与实施例1相同。
对比例2：本对比例与实施例1不同的是：步骤1中在175W、50℃下超声波浸吸8min。其他步骤及参数与实施例1相同。
经检测，对比例1、对比例2制得的富硒留胚米中硒含量依次为152.3μg/kg、124.6μg/kg
(一)方便米饭的制作(本发明制备了富硒留胚米，可以作为一种产品推广，以富硒留胚米为原料制备了富硒方便米饭，并探索了其工艺)：将实施例1制得的富硒留胚米按米水比为1：3.5浸泡在去离子水中10min，浸泡温度为32℃，去除表面水分后于100℃下蒸煮10min，然后分粒、于80℃下干燥180min、再分粒，冷却后制得富硒方便米饭。
结果表明：针对由实施例1制备的富硒留胚米和常规留胚米制作的米饭进行检测，得出实施例1制备的富硒留胚米相较于原留胚米，其加热吸水率(％)、体积膨胀率(％)、长度延伸率(％)、分别由原来的151.35％、236％、124％提高到183.46％、331％、162％、最少蒸煮时间(min)由原来的26min降低到17min，此外，由实施例1制备的富硒留胚米制得的富硒方便米饭中的硒含量是62.3μg/kg，而对比例1制备的富硒留胚米相较于原留胚米，其加热吸水率(％)、体积膨胀率(％)、长度延伸率(％)、分别由原来的151.35％、236％、124％提高到172.46％、287.62％、148％、最少蒸煮时间(min)由原来的26min降低到23min，对比例2制备的富硒留胚米相较于原留胚米，其加热吸水率(％)、体积膨胀率(％)、长度延伸率(％)、分别由原来的151.35％、236％、124％提高到162.35％、269.74％、144％、最少蒸煮时间(min)由原来的26min降低到22min，相较于实施例1效果较差。证明了该处理技术改善了留胚米的蒸煮品质。
(二)质构特性结果表明：由实施例1制得的富硒留胚米相较于原留胚米，其硬度(g)、咀嚼性、弹性、回复性分别由原来的2763g、1276、0.32、0.72降低到1766g、598、0.02、0.21，其黏聚性由1.17增加至1.52，而对比例1制得的富硒留胚米，其硬度(g)、咀嚼性、弹性、回复性分别为1754g、797、0.09、0.48，黏聚性为1.45，对比例2制得的富硒留胚米，其硬度(g)、咀嚼性、弹性、回复性分别为1856g、812、0.16、0.37，其黏聚性为1.36，证明了实施例1处理技术改善了留胚米的质构品质。
(三)糊化特性结果表明：由实施例1制得的富硒留胚米相较于原留胚米，其峰值黏度、衰减值分别由原来的2183cP、421cP、提高到2362cP、968cP，最低粘度、最终黏度和回生值分别由原来的1762cP、3480cP、1718cP降低到1394cP、3043cP、1649cP，证明了实施例1处理技术增加了其峰值黏度，降低了其回生值，改善了留胚米的品质。而对比例1制得的富硒留胚米，其峰值黏度、衰减值分别为2296cP、868cP，最低粘度、最终黏度和回生值分别为1418cP、3254cP、1698cP，对比例2制得的富硒留胚米，其峰值黏度、衰减值分别为2287cP、873cP，最低粘度、最终黏度和回生值分别为1423cP、3254cP、1695cP。
(四)差示量热扫描特性结果表明：由实施例1制得的富硒留胚米相较于原留胚米，其起始温度T0、峰值温度Tp、终止温度Tc分别由原来的60.14℃、80.02℃、68.3℃、提高到63.17℃、86.62℃、75.06℃、糊化焓△H由原来的10.92J/g降低到7.627J/g，证明了实施例1处理技术改变了留胚米的内部结构，促进了留胚米硒营养素的吸收，提高了富硒留胚米的硒含量。而对比例1制得的富硒留胚米，其起始温度T0、峰值温度Tp、终止温度Tc分别为61.24℃、85.32℃、73.41℃、糊化焓△H为8.378J/g，对比例2制得的富硒留胚米，其起始温度T0、峰值温度Tp、终止温度Tc分别为62.57℃、84.65℃、74.24℃，糊化焓△H为8.599J/g。
(五)电镜扫描结果表明：由实施例1制得的富硒留胚米相较于原留胚米，电镜扫描的剖面及表面结果分别如图1-3所示，由图示结果可以看到，由实施例1处理得到的富硒留胚米表面及内部结构变得疏松，更有利于硒营养素的进入，从而有利于提高留胚米中的硒含量。
(六)低场核磁共振波谱结果表明：留胚米和实施例1的富硒留胚米的低场核磁波谱如图4所示，可以看出由实施例1制得的富硒留胚米相较于原留胚米，结合水降低，其不易流动水和自由水的含量增加，说明实施例1处理技术改变了留胚米内部结构，提高了吸水率从而增加了留胚米的硒含量。
Claims (7)
1.一种超声波浸吸-涂膜技术强化留胚米中微量营养素含量的方法，其特征在于，该方法按以下步骤进行：
步骤1：将留胚米加入到营养强化剂的水溶液中，在150W、40℃下超声波浸吸8min；所述营养强化剂为L-硒甲基-硒代半胱氨酸，所述营养强化剂的水溶液中营养强化剂的质量浓度为0.05％～0.06％，所述留胚米与营养强化剂的水溶液的质量比10：(7～9)；
步骤2：将步骤1处理后的留胚米过滤，然后于蒸汽下汽蒸糊化，取出后干燥、冷却、分粒；
步骤3：将玉米醇溶蛋白溶于可食用乙醇中，制得涂膜液，然后将涂膜液多次喷涂到步骤2处理后的留胚米上，每次喷涂后进行干燥处理，干燥处理后再进行下一次喷涂，得到富营养素留胚米。
2.根据权利要求1所述的一种超声波浸吸-涂膜技术强化留胚米中微量营养素含量的方法，其特征在于，步骤2中所述汽蒸糊化的温度为90～100℃，时间为3min～5min。
3.根据权利要求1所述的一种超声波浸吸-涂膜技术强化留胚米中微量营养素含量的方法，其特征在于，步骤2中所述干燥的温度为45～60℃，时间为120min～150min。
4.根据权利要求1所述的一种超声波浸吸-涂膜技术强化留胚米中微量营养素含量的方法，其特征在于，步骤3中所述玉米醇溶蛋白的质量与可食用乙醇的体积的比为0.02g/mL～～0.04g/mL。
5.根据权利要求1所述的一种超声波浸吸-涂膜技术强化留胚米中微量营养素含量的方法，其特征在于，步骤3中所述可食用乙醇的质量分数为70％～80％。
6.根据权利要求1所述的一种超声波浸吸-涂膜技术强化留胚米中微量营养素含量的方法，其特征在于，步骤3中喷涂3次，每次喷涂涂膜液的质量与留胚米的质量比为(7～9)：100。
7.根据权利要求1所述的一种超声波浸吸-涂膜技术强化留胚米中微量营养素含量的方法，其特征在于，步骤3中所述干燥的温度为30～45℃，时间为45min～60min。
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