CN115918849A - 一种豌豆蛋白-脱胚玉米碴谷物制品及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于食品加工技术领域，具体涉及一种豌豆蛋白‑脱胚玉米碴谷物制品及制备方法，按照重量百分比，包括如下组分：豌豆浓缩蛋白35‑40％，脱胚玉米碴45‑55％，蔗糖5‑15％，其中，豌豆浓缩蛋白与脱胚玉米碴的干物料质量比为2：3。本发明以豌豆浓缩蛋白和脱胚玉米碴为主要原料，根据原料氨基酸组成和人体对蛋白质的消化吸收特性，结合蛋白质PDCASS值计算方法对原料合理搭配，营养丰富、口感香甜，提供了充足的高品质蛋白质和良好的消化吸收特性。
Description
技术领域
本发明属于食品加工技术领域，具体涉及一种豌豆蛋白-脱胚玉米碴谷物制品及制备方法。
背景技术
谷物早餐食用方便，人们对其消费需求日益增加。挤压膨化法是生产谷物早餐的常用方法，可使物料发生复杂的物理、化学变化。该工艺将调粉配制好的物料和水送入挤压机内，在挤压螺杆的转动下将物料往前输送，同时给物料以强烈的挤压、剪切作用，蛋白质变性、淀粉充分糊化，同时淀粉和蛋白质产生交联，物料膨胀并在内部形成网格状多空结构。膨化后谷物中的产品可消化性提高，并具有口感酥脆、食用方便、耐贮藏等特点。挤压膨化技术的影响因素中主要包括螺杆长径比、螺纹配置、螺杆转速、挤压膨化温度、固液进料量以及原料本身的性质如淀粉、蛋白质、脂肪等的含量。
目前挤压膨化主要以淀粉成分为主的谷物作为原料，产品膨化度高，但存在营养素缺失，尤其是蛋白质含量较低的缺点。某些谷物中的蛋白质即使总含量较高，但蛋白质消化率低，氨基酸组成不合理，无法满足人体需求。蛋白质消化率氨基酸评分(ProteinDigestibility-Corrected Amino Acid Score，PDCAAS)是FDA提出的用于食物蛋白质营养价值评价的新方法。它在氨基酸评分基础上考虑了食物的蛋白质消化率，计算方法为氨基酸评分乘以蛋白质消化率。根据FAO/WHO对蛋白质质量的评价，PDCAAS值为1的是全价蛋白，理论上可完全被人体消化吸收，评分越接近1，蛋白质品质越高，而以淀粉为主的谷物通常PDCASS值较低。因此在挤压膨化原料中增加高品质全价蛋白含量可提高产品营养价值。蛋白质含量的增加也会减少对原料中淀粉颗粒晶型结构的破坏，蛋白质和淀粉交联形成的多孔结构减少，网格壁强度增强，从而提高产品的保脆性，同时保持内部结构完整，降低产品复水性。但较高的蛋白质含量会抑制原料的膨化，使产品膨化度降低、硬度增加，通过挤压膨化工艺改进可降低这种影响。以PDCASS值衡量挤压膨化产品蛋白质品质，并以此作为原料搭配的依据，制备既有较高营养价值又有理想膨化度的挤压膨化谷物产品在现有文献和专利中未见报道。
玉米是全世界最重要的粮食作物之一，含有丰富的淀粉、蛋白质、脂肪、粗纤维、矿物质等营养物质，其中淀粉含量可达70％以上，在挤压膨化过程中具有很好的膨化特性，现有玉米挤压膨化食品较多，但蛋白质含量很低且消化率低、氨基酸组成不合理。豌豆蛋白作为豌豆主要组分之一，占豌豆籽粒的22％-26％，过敏性低。其氨基酸组成合理，尤其富含赖氨酸，可弥补谷物中赖氨酸缺乏的不足，具有降低胆固醇等功效，因此将豌豆蛋白作为食品原料具有良好前景。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种豌豆蛋白-脱胚玉米碴谷物制品及制备方法，克服了现有玉米挤压膨化产品蛋白质含量低、营养组成不均衡，提高蛋白质总量会造成膨化度降低、口感变差的问题。
本发明是这样实现的，提供一种豌豆蛋白-脱胚玉米碴谷物制品，按照重量百分比，包括如下组分：豌豆浓缩蛋白35-40％，脱胚玉米碴45-55％，蔗糖5-15％，其中，豌豆浓缩蛋白与脱胚玉米碴的干物料质量比为2：3。
优选的，所述豌豆蛋白-脱胚玉米碴谷物制品中，总蛋白质含量为24％，可被完全消化吸收的蛋白质含量为18％，含水量为3-6％。
本发明还提供一种制备豌豆蛋白-脱胚玉米碴谷物制品的方法，包括如下步骤：
1)将豌豆浓缩蛋白、脱胚玉米碴和蔗糖按照一定比例放入原料混合机中混合，过40目筛，制备成豌豆蛋白-脱胚玉米碴粉；
2)将豌豆蛋白-脱胚玉米碴投入到挤压膨化机中，进料量30-50kg/h，螺杆转速300-400r/min，挤压机机筒一区和二区温度25-35℃，三区温度40-50℃，四区温度55-65℃，五区温度70-85℃，六区温度90-100℃；
3)经步骤2)挤压膨化后的物料从末端模口挤出成型；
4)将步骤3)的挤出物收集后输送入隧道式气流干燥机中，100-115℃烘干5-10min，制备获得豌豆蛋白-脱胚玉米碴谷物制品。
优选的，步骤2)中，在挤压膨化过程中，根据原料含水量向机筒中加入蒸馏水，蒸馏水进料量为3-3.5kg/h。
进一步优选，步骤3)中，给挤压膨化机末端配备直径为3mm的环形模口，模具外径5.53mm，内径2.8mm，制备得到豌豆蛋白-脱胚玉米碴谷物圈。
进一步优选，挤压膨化机的长径比为19：1，螺杆直径为52mm，螺距为78mm，同时配置正向和方向捏合段。
进一步优选，所述豌豆蛋白-脱胚玉米碴谷物制品的膨化度为3.5。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明以豌豆浓缩蛋白和脱胚玉米碴为主要原料，根据原料氨基酸组成和人体对蛋白质的消化吸收特性，结合蛋白质PDCASS值计算方法对原料合理搭配，营养丰富、口感香甜，提供了充足的高品质蛋白质和良好的消化吸收特性。
2、本发明通过对螺杆配置和挤压膨化工艺参数的优化，在螺杆前段设置一段正向捏合段，后端设置两段反向捏合段，增加物料在挤压过程中的和停留时间和挤压机械能，得到了较高的膨化度，产品内部结构均匀，无颗粒感，硬度和脆性适中，口感好，一次挤压膨化成型，工艺简单。
3、本发明含糖量低，无其他添加剂，口味独特，食用方便，丰富了挤压膨化谷物产品种类，适用人群广。
附图说明
图1为膨化度和硬度随挤压温度的变化；
图2为膨化度和硬度随液体进料量的变化；
图3为膨化度和硬度随螺杆转速的变化。
具体实施方式
下面结合具体的实施方案，对本发明进行进一步的解释说明，但并不用于限制本发明的保护范围。
本发明结合蛋白质PDCASS值计算方法对原料进行比例搭配，通过挤压膨化，制备出既具有较好蛋白质含量，又有良好消化吸收特性的高品质蛋白挤压膨化谷物制品。
原料中全蛋白含量及配方确定计算方法：
食物蛋白质中由于限制氨基酸的存在，使食物蛋白质的利用受到限制。将被测食物蛋白中必需氨基酸与参考蛋白质中的必需氨基酸进行比较，比值最低者，为限制氨基酸。被测食物蛋白质的第一限制氨基酸与参考蛋白质中同种必需氨基酸的比值即为该蛋白质的氨基酸评分。蛋白质消化率氨基酸评分(PDCASS)是FDA提出的用于食物蛋白质营养价值评价的新方法。它在氨基酸评分基础上考虑了食物的蛋白质消化率，计算方法为氨基酸评分乘以蛋白质消化率。本产品以此为基础设计了豌豆蛋白-脱胚玉米碴高品质蛋白挤压膨化谷物圈配方。设计计算步骤如下：
1、测定玉米碴和豌豆浓缩蛋白中蛋白质含量(g/100g原料)(分别为Mc、Mp)、两种原料中每种必需氨基酸含量(mg/100g原料)(分别为Ac、Ap)以及体外蛋白质消化率(分别为PDc、PDp)。
2、分别计算玉米碴和豌豆浓缩蛋白中每种必需氨基酸占蛋白质的百分比(mg/g蛋白)(分别为Pa和Pp)，公式为：
Pc＝Ac/Mc
Pp＝Ap/Mp
3、按产品设计每份产品重量为30g，设定目标产品中所含的由玉米碴和豌豆浓缩蛋白组成的全蛋白含量至少为5.0g/30g，由此试算符合产品要求的两种原料比例。
4、试算豌豆浓缩蛋白：玉米碴＝2:3时混合原料的必需氨基酸组成(mg/100g原料)(分别为A'c、A'p)，公式为：
A'c＝Ac×0.6
A'p＝Ap×0.4
5、计算原料混合后玉米碴和豌豆浓缩蛋白中蛋白质含量(mg/100g原料)，公式为：
M'c＝Mc×0.6
M'p＝Mp×0.4
6、计算混合原料中每种必需氨基酸的含量(mg/g蛋白)，公式为：
P'＝(A'c+A'p)/(M'c+M'p)
7、计算混合原料的体外蛋白质消化率PD'，公式为：
PD'＝A'c×PDc/(A'c+A'p)+A'p×PDp/(A'c+A'p)
8、确定混合原料的第一限制性氨基酸评分(AAS)：将每种必需氨基酸P'a值与参考蛋白(鸡蛋蛋白)中每种必需氨基酸值进行比较，低于参考蛋白中同种氨基酸值的为限制性氨基酸，其中比值最低者为第一限制性氨基酸。经计算混合原料的第一限制性氨基酸为色氨酸。
第一限制性氨基酸评分AAS＝第一限制性氨基酸P'值/参考蛋白中同种氨基酸含量值
9、计算混合原料蛋白质消化率氨基酸评分(PDCASS)，公式为：PDCASS＝AAS×PD'。
10、计算每份产品(按30g计)中全蛋白含量(M全)，公式为：M全＝(M'c+M'p)×0.3×PDCASS。
11、判断按2:3比例是否符合产品中每份全蛋白含量大于5.0g/30g要求，如果不符合改变比例，按上述方法重新计算，直至符合要求。
经计算豌豆浓缩蛋白：玉米碴＝2:3时，全蛋白含量为5.50g/30g，符合产品要求。若降低豌豆浓缩蛋白比例结果会使全蛋白含量低于5.0g/30g，而提高豌豆浓缩蛋白比例则会使产品特性较差，因此确定产品配方为质量比豌豆浓缩蛋白：玉米碴＝2:3。具体参见表1。
表1、原料中必需氨基酸含量及蛋白质消化率氨基酸评分
表1中，甲硫氨酸和胱氨酸合并计算，苯丙氨酸和酪氨酸合并计算。由数据看出，玉米PDCASS值较低为21.4，限制性氨基酸为色氨酸、苏氨酸和赖氨酸，其中赖氨酸为第一限制性氨基酸。将原料按比例混合后，PDCASS值提高到76.3，限制性氨基酸只有色氨酸，弥补了玉米中赖氨酸不足的缺陷，且全蛋白含量为5.50g/30g，产品蛋白质营养价值显著提高。
对比例1、
将19kg豌豆浓缩蛋白、76kg脱胚玉米碴、5kg蔗糖放入原料混合机中混合，其中豌豆浓缩蛋白和脱胚玉米碴干物料质量比为1:4，过40目筛。处理后的豌豆蛋白-脱胚玉米碴投入挤压膨化机中，进料量30kg/h，螺杆转速300r/min，液体进料量3kg/h。挤压机机筒温度设置为30℃/30℃/50℃/65℃/80℃/100℃。挤出物收集后输送入隧道式气流干燥机中，100℃烘干10min，制备获得豌豆蛋白-脱胚玉米碴高品质蛋白挤压膨化谷物圈，具体指标结果见表2。
对比例2、
将47.5kg豌豆浓缩蛋白、47.5kg脱胚玉米碴、5kg蔗糖放入原料混合机中混合，其中豌豆浓缩蛋白和脱胚玉米碴干物料质量比为1:1，过40目筛。处理后的豌豆蛋白-脱胚玉米碴投入挤压膨化机中，进料量30kg/h，螺杆转速300r/min，液体进料量3kg/h。挤压机机筒温度设置为30℃/30℃/50℃/65℃/80℃/100℃。挤出物收集后输送入隧道式气流干燥机中，100℃烘干10min，制备获得豌豆蛋白-脱胚玉米碴高品质蛋白挤压膨化谷物圈，具体指标结果见表2。
实施例1、
将38kg豌豆浓缩蛋白、57kg脱胚玉米碴、5kg蔗糖放入原料混合机中混合，其中豌豆浓缩蛋白和脱胚玉米碴干物料质量比为2:3，过40目筛。处理后的豌豆蛋白-脱胚玉米碴投入挤压膨化机中，进料量30kg/h，螺杆转速300r/min，液体进料量3kg/h。挤压机机筒温度设置为30℃/30℃/50℃/65℃/80℃/100℃。挤出物收集后输送入隧道式气流干燥机中，100℃烘干10min，制备获得豌豆蛋白-脱胚玉米碴高品质蛋白挤压膨化谷物圈。
实施例2、
将37kg豌豆浓缩蛋白、55kg脱胚玉米碴、8kg蔗糖放入原料混合机中混合，过40目筛。处理后的豌豆蛋白-脱胚玉米碴投入挤压膨化机中，进料量35kg/h，螺杆转速350r/min，液体进料量3.5kg/h。挤压机机筒温度设置为30℃/30℃/50℃/60℃/80℃/100℃。挤出物收集后输送入隧道式气流干燥机中，100℃烘干10min，制备获得豌豆蛋白-脱胚玉米碴高品质蛋白挤压膨化谷物圈。
实施例3、
将36kg豌豆浓缩蛋白、54kg脱胚玉米碴、10kg蔗糖放入原料混合机中混合，过40目筛。处理后的豌豆蛋白-脱胚玉米碴投入挤压膨化机中，进料量40kg/h，螺杆转速400r/min，液体进料量3.5kg/h。挤压机机筒温度设置为25℃/30℃/55℃/60℃/85℃/100℃。挤出物收集后输送入隧道式气流干燥机中，110℃烘干10min，制备获得豌豆蛋白-脱胚玉米碴高品质蛋白挤压膨化谷物圈。
实施例4、
将35kg豌豆浓缩蛋白、53kg脱胚玉米碴、12kg蔗糖放入原料混合机中混合，其中豌豆浓缩蛋白和脱胚玉米碴干物料质量比为2:3，过40目筛。处理后的豌豆蛋白-脱胚玉米碴投入挤压膨化机中，进料量45kg/h，螺杆转速400r/min，液体进料量3.2kg/h。挤压机机筒温度设置为25℃/30℃/55℃/65℃/85℃/95℃。挤出物收集后输送入隧道式气流干燥机中，115℃烘干5min，制备获得豌豆蛋白-脱胚玉米碴高品质蛋白挤压膨化谷物圈。
实施例5、
将34kg豌豆浓缩蛋白、51kg脱胚玉米碴、15kg蔗糖放入原料混合机中混合，过40目筛。处理后的豌豆蛋白-脱胚玉米碴投入挤压膨化机中，进料量35kg/h，螺杆转速300r/min，液体进料量3.0kg/h。挤压机机筒温度设置为25℃/25℃/55℃/75℃/85℃/90℃。挤出物收集后输送入隧道式气流干燥机中，110℃烘干5min，制备获得豌豆蛋白-脱胚玉米碴高品质蛋白挤压膨化谷物圈。
对比例和实施案例1-5螺杆长径比为19:1，螺杆直径为52mm，螺距为78mm，同时配置正向和方向捏合段。均配备直径为3mm的环形模口，模具外径5.53mm，内径2.8mm，切刀转速根据生产厚度需要灵活设置。
实施例6、豌豆蛋白-脱胚玉米碴高品质蛋白挤压膨化谷物圈工艺优化试验
本实施例在实施例1-5的基础上，对本发明的工艺参数液体进料量、挤压机筒第六区温度和螺杆转速进行了考察，主要进行了其对豌豆蛋白-脱胚玉米碴挤压后获得的产品特性的影响，包括膨化度和硬度，具体试验结果参见附图1-3所示
对比例1、对比例2和实施例1的挤压膨化特性对比如表2所述，可以看出，通过本发明提供的方法，按豌豆浓缩蛋白与脱胚玉米碴质量比2:3得到的挤压物总蛋白含量和全蛋白含量较高，同时膨化度高、硬度低，总体口感较好。
由表2和附图1-3的数据可知，随着液体进料量的增加，豌豆蛋白-脱胚玉米碴高品质蛋白挤压膨化谷物圈的硬度逐渐增加，膨化度降低；随着挤压温度的升高，硬度逐渐降低，膨化度逐渐增加，当挤压温度为110℃时，达到最大，为3.3；随着螺杆速度的增加，硬度逐渐降低，膨化度逐渐增加，螺杆转速为400时，膨化度最大达3.5。综合评价豌豆蛋白-脱胚玉米碴高品质蛋白挤压膨化谷物圈的各种性能，最终确定，挤压过程中原料进料量30-50kg/h，液体进料量为3-3.5kg/h，挤压膨化温度为90-100℃，螺杆转速为300-400r/min制成的豌豆蛋白-脱胚玉米碴高品质蛋白挤压膨化谷物圈特性最佳。
表2、豌豆蛋白与脱胚玉米碴在不同比例下的挤压膨化特性
Claims (7)
1.一种豌豆蛋白-脱胚玉米碴谷物制品，其特征在于，按照重量百分比，包括如下组分：豌豆浓缩蛋白35-40％，脱胚玉米碴45-55％，蔗糖5-15％，其中，豌豆浓缩蛋白与脱胚玉米碴的干物料质量比为2：3。
2.根据权利要求1所述的豌豆蛋白-脱胚玉米碴谷物制品，其特征在于，所述豌豆蛋白-脱胚玉米碴谷物制品中，总蛋白质含量为24％，可被完全消化吸收的蛋白质含量为18％，含水量为3-6％。
3.一种制备豌豆蛋白-脱胚玉米碴谷物制品的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将豌豆浓缩蛋白、脱胚玉米碴和蔗糖按照一定比例放入原料混合机中混合，过40目筛，制备成豌豆蛋白-脱胚玉米碴；
2)将豌豆蛋白-脱胚玉米碴粉投入到挤压膨化机中，进料量30-50kg/h，螺杆转速300-400r/min，挤压机机筒一区和二区温度25-35℃，三区温度40-50℃，四区温度55-65℃，五区温度70-85℃，六区温度90-100℃；
3)经步骤2)挤压膨化后的物料从末端模口挤出成型；
4)将步骤3)的挤出物收集后输送入隧道式气流干燥机中，100-115℃烘干5-10min，制备获得豌豆蛋白-脱胚玉米碴谷物制品。
4.根据权利要求3所述的制备豌豆蛋白-脱胚玉米碴谷物制品的方法，其特征在于，步骤2)中，在挤压膨化过程中，根据原料含水量向机筒中加入蒸馏水，蒸馏水进料量为3-3.5kg/h。
5.根据权利要求3所述的制备豌豆蛋白-脱胚玉米碴谷物制品的方法，其特征在于，步骤3)中，给挤压膨化机末端配备直径为3mm的环形模口，模具外径5.53mm，内径2.8mm，制备得到豌豆蛋白-脱胚玉米碴谷物圈。
6.根据权利要求3所述的制备豌豆蛋白-脱胚玉米碴谷物制品的方法，其特征在于，挤压膨化机的长径比为19：1，螺杆直径为52mm，螺距为78mm，同时配置正向和方向捏合段。
7.根据权利要求3所述的制备豌豆蛋白-脱胚玉米碴谷物制品的方法，其特征在于，所述豌豆蛋白-脱胚玉米碴谷物制品的膨化度为3.5。
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