CN116606890B - 一种利用谷物组合制备功能糖的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用谷物组合制备功能糖的方法，它涉及功能糖的制备方法。它是要解决现有的功能糖产品中呈味物质损失多的技术问题。本方法：先将糙米、大米、燕麦、麦芽和小米用水清洗后，加水和食用氯化钙，破碎成乳浆；再加入淀粉酶糊化处理，最后加入糖化酶处理，灭酶，降温，得到功能糖。原料中的蛋白质转化为呈味氨基酸，将原料中的脂肪转化为具有花果香气的脂类或醛类物质。将该功能糖加入到植物奶中，可掩蔽植物奶本身的腥味，改善产品的香气，又增加产品的甜度，口感好，可用于食用领域。
Description
技术领域
本发明涉及功能糖的制备方法。
背景技术
功能糖包括功能性低聚糖、功能性膳食纤维、功能性糖醇，其中功能性低聚糖是指对人体健康具有一定改善效果的功能性糖类，多是由2～10个单糖通过糖苷键连接形成直链或支链的低度聚合糖。并不是所有的低聚糖都成为功能糖，只有在人体肠胃道内不被消化吸收而直接进入大肠内为双歧杆菌所利用低聚糖才称为功能糖，由于人体肠道内没有水解它们(除异麦芽酮糖外)的酶系统，因而它们不被消化吸收而直接进入大肠内。这种特性使得它们可以优先为双歧杆菌所利用，是肠道有益菌的增殖因子，也称益生元。
近年来有很多人都在尝试以糙米或大米为原料制作功能糖，现有技术中利用淀粉制备功能糖的方法有酸法、酸酶法或酶法，如1997年6月在《食品与机械》上公开的文章《大米直接生产麦芽低聚糖的工艺研究》中以大米为原料采用生物酶法生产直链麦芽低聚糖，制备过程中采用碱和酶进行生产，即采用稀碱预处理碎米，经多步液化工序和多酶协同糖化作同，可获得低聚糖含量，但是该处理方法也同时除掉大米中呈味的氨基酸，将这种产品用于植物饮料中时，无法掩蔽植物奶本身的腥味，口感差。
2007年第六期的《粮食与饲料工业》公开的文章《大米制取低聚异麦芽艺研究》中，采用稀碱预处理大米，经多高温ɑ淀粉酶液化，液化工艺均为高温连续蒸气喷射液化，这种方法制备的产品是pH值5.2～5.6的微酸性多糖产品，香气损失严重，将这种多糖产品用于中性植物饮料中时也无法掩蔽植物奶本身的腥味，口感差，还会影响产品中蛋白质稳定性。
发明内容
本发明是要解决现有的功能糖产品中呈味物质损失多，用于植物饮料时无法掩蔽植物奶本身的醒味、口感差的技术问题，而提供一种利用谷物组合制备功能糖的方法。
本发明的利用谷物组合制备功能糖的方法，按以下步骤进行：
一、按质量百分比称取9.8％～54.8％的糙米、20％～50％的大米、10％～15％的燕麦、5％～10％的麦芽、10％～15％的小米和0.2％的食用氯化钙；按每吨干物质加入6.0～8.0L淀粉酶和0.35～0.95kg糖化酶的比例称取淀粉酶和糖化酶；
二、将糙米、大米、燕麦、麦芽和小米用水清洗后，加水和食用氯化钙，搅拌均匀，放入高速五谷破壁料理机中，在转速为500～1000转/min以上的条件下破碎处理8～15min，得到乳浆；本步骤中糙米、大米、燕麦、麦芽与小米的质量之和与水的质量之比为1：(2～2.2)；该乳浆细腻；
三、将乳浆投入容器中，加入淀粉酶，在搅拌条件下水浴加热至82～85℃并保持40～50min，得到米糊；在加热过程中，当加热至50～60℃时，大米中淀粉开始糊化变粘，此时在淀粉酶的作用下大米中淀粉逐渐开始水解，当温度升至70℃，粘度下降；
四、将米糊降温至58～60℃，加入糖化酶，放入恒温箱中在温度为55～58℃的条件下糖化至米糊的pH值为6.0时停止，最后升温至100℃灭酶，再降至常温，得到功能糖。
更进一步地，步骤一中的淀粉酶为中温ɑ-淀粉酶、高温ɑ-淀粉酶或葡萄糖淀粉酶；
更进一步地，步骤一中的糖化酶为真菌淀粉酶，或者为高甜酒曲酶与真菌淀粉酶按质量比为1：(2.8～3.2)混合而成的复合酶。
更进一步地，所述的高甜酒曲酶是固体，其制备方法是：
(1)以小麦、大米、燕麦或大豆为酒曲原料，将原料破碎后，加入纯净水搅拌均匀，得到湿料；其中纯净水的加入量为酒曲原料的20％；原料表皮组织破裂后，原料中的淀粉外露出来，易吸收水份，又增加了微生物的繁殖面积；
(2)将湿料加入到无底的曲箱中压曲，再分割成小块，得到曲块；
(3)将曲室打扫干净，并铺上谷皮和竹簟，然后把曲块搬入曲室内，侧立成丁字形叠为两层；以利于通风及糖化菌生长繁殖；
(4)保温发酵，程序为：
第一天：曲室室温保持在24～26℃；
第二天：曲室室温升至30～45℃；
第三天：曲室室温升至47～55℃；
第四天：曲室室温保持在45～50℃，并每过8小时通风5～10分钟；
第五天：曲室室温保持在40～43℃，并每过8小时通风5～10分钟；
第六天：曲室室温保持在38～42℃，并每过8小时通风5～10分钟；
第七天至十三天：曲室室温保持在32～36℃，将曲室门窗全部打开；
第十四天：取出曲块，运到贮曲间，得到高甜酒曲酶。该高甜酒曲酶的以质量百分比计的含水量为14％～16％，糖化酶活力为1000～1200单位/g曲。
上述的功能糖的应用，是将该功能糖加入到植物饮料中，功能糖的加入量按植物饮料质量的1％～10％，混合均匀，得到功能植物饮料。其中植物饮料以大豆、黑豆、绿豆、红小豆、玉米、燕麦和/或小米为原料制备的植物基饮料。
本发明的原料为糙米、大米、燕麦、麦芽和小米，谷物中的主要营养成份有淀粉、糖类、纤维素、蛋白质及氨基酸、脂肪、维生素、矿物质等。不同谷物的口感、营养成分及其含量都有差异。氨基酸是维系人体生命活动的重要物质，它不仅具有各种生理功能，同时氨基酸还有味道，如大多数氨基酸及其盐具有甜味或苦味，少数几种具有鲜味或酸味，而一般意义上把谷氨酸、天冬氨酸、苯丙氨酸、丙氨酸、甘氨酸和酪氨酸这6种能呈现出特殊鲜味的氨基酸称为呈味氨基酸。
本发明将特定比例的糙米、大米、燕麦、麦芽和小米全谷物进行特定比例的组合作为基料经水解、糖化制备功能糖，通过控制原料比例和制备条件，使原料中的淀粉转化为麦芽糖或低聚麦芽糖，如低聚木糖(木寡糖)、低聚果糖(果寡糖)、水苏糖、低聚半乳糖、低聚异麦芽糖和大豆低聚糖，它们具有甜味醇美柔和、黏度低、耐热耐酸、保湿性好的特点。将原料中的蛋白质转化为呈味氨基酸，将原料中的脂肪转化为具有花果香气的脂类或醛类物质。该功能糖加入到植物奶中，可掩蔽植物奶本身的腥味，改善产品的香气，又增加产品的甜度，口感好，改善了植物奶的食用品质和风味。
本发明的利用谷物组合制备功能糖的性能指标如表1所示。卫生指标如表2所示。
表1本发明的功能糖的性能指标
表2本发明的功能糖的卫生指标
| 项目 | 指标 |
| 细菌总数，个/ml | ≤100 |
| 大肠杆菌群，个/100ml | ≤3 |
| 致病菌(系指肠道致病菌和致病性球菌) | 不得检出 |
具体实施方式
用下面的实施例验证本发明的有益效果。
实施例1：本实施例的利用谷物组合制备功能糖的方法，按以下步骤进行：
一、称取58.8g的糙米、320g的大米、100g的燕麦、30g的麦芽、90g的小米和1.2g的食用氯化钙；再称取4.8mL的中温ɑ-淀粉酶、0.93g复合酶，该复合酶是由高甜酒曲酶与真菌淀粉酶按质量比为1：3混合而成的；
二、将糙米、大米、燕麦、麦芽和小米用水清洗，洗米后重量增加123g，湿米重量为723g，加入600mL的水和称取的食用氯化钙，搅拌均匀，放入高速五谷破壁料理机中，在转速为1000转/min的条件下破碎处理10min，得到浆液；再用300mL冲洗料理机两次，合并浆液得到乳浆，该乳浆非常细腻；
三、将乳浆投入容器中，加入中温ɑ-淀粉酶，在搅拌条件下水浴加热升温，在加热过程中，当加热至60℃时，大米中淀粉开始糊化变粘，此时在淀粉酶的作用下大米中淀粉逐渐开始水解，当温度升至70℃，粘度下降，升温至85℃后保持50min，得到米糊；
四、将米糊降温至60℃，加入复合酶，放入恒温箱中在温度为58℃的条件下糖化16小时，此时料液的pH值为6.0，最后升温至100℃灭酶，再降至常温，得到功能糖。
其中步骤一中所述的高甜酒曲酶的制备方法是：
(1)以小麦为酒曲原料，将小麦用小型辊式破碎机破碎，每粒小麦破碎成3-5片，加入纯净水搅拌均匀，得到湿料；其中纯净水的加入量为小麦质量的20％；小麦表皮组织破裂后，原料中的淀粉外露出来，易吸收水份，又增加了微生物的繁殖面积；
(2)将湿料加入到无底的曲箱中压曲，曲箱的长100cm，宽60cm，高25cm，压曲后再分割成小块，得到曲块；
(3)将曲室打扫干净，并铺上谷皮和竹簟，然后把曲块搬入曲室内，侧立成丁字形叠为两层；以利于通风及糖化菌生长繁殖；
(4)保温发酵，程序为：第一天：曲室室温保持在24～26℃；第二天：曲室室温升至37～42℃；第三天：曲室室温升至49～52℃；第四天：曲室室温保持在45～48℃，并每过8小时打开门窗通风10分钟；第五天：曲室室温保持在40～43℃，并每过8小时打开门窗通风10分钟；第六天：曲室室温保持在38～41℃，并每过8小时打开门窗通风10分钟；第七天至十三天：曲室室温保持在32～35℃，将曲室门窗全部打开；第十四天：取出曲块，运到贮曲间，得到高甜酒曲酶。该高甜酒曲酶的含水量为15％，糖化酶活力为1000单位/g曲。
本实施例得到的功能糖色泽为淡黄色，为均匀的浊液，没有肉眼可见外来杂质，具有新鲜谷物味道和香气，甜度高但不腻。其理化指标如表3所示。
表3实施例1得到的功能糖的理化指标
| 项目 | 指标实测值 |
| pH | 6.1 |
| 葡萄糖，g/100g样品 | 3.0 |
| 麦芽糖，g/100g样品 | 15.3 |
| 低聚异麦芽糖，g/100g样品 | 18.5 |
| 谷氨酸，mg/100g样品 | 40.4 |
| 天冬氨酸，mg/100g样品 | 39.2 |
| 苯丙氨酸，mg/100g样品 | 8.5 |
| 丙氨酸，mg/100g样品 | 37.6 |
| 甘氨酸，mg/100g样品 | 36.3 |
| 酪氨酸，mg/100g样品 | 39.1 |
| γ-氨基丁酸，mg/100g样品 | 26.2 |
| 乙酸乙酯mg/100g样品 | 5.0 |
| 月桂酸乙酯，mg/100g样品 | 1.9 |
| 丁内酯，mg/100g样品 | 0.4 |
| 壬醛，mg/100g样品 | 1.5 |
| 正已醛，mg/100g样品 | 3.8 |
| 甲酸庚酯，mg/100g样品 | 2.0 |
表3中，乙酸乙酯具有类似水果味道，有芬芳气味；月桂酸乙酯具有花香、奶油、牛奶和水果香味；丁内酯具有甜果香、类似菠萝、香蕉、苹果的气息；壬醛含量具有强烈的油脂气味和甜橙气息；正已醛用于水果调味，它的气味类似于刚切好的草；甲酸庚酯具有玫瑰香的花果香气。
本实施例得到的功能糖的卫生指标如表4所示。
表4实施例1得到的功能糖的卫生指标
| 项目 | 指标 |
| 细菌总数，个/ml | 50 |
| 大肠杆菌群，个/100ml | 1 |
| 致病菌(系指肠道致病菌和致病性球菌) | 无 |
本实施例得到的功能糖，100g样品中糖类物质的总含量达到36.8g，糖类物质较高，使功能糖具有较高的甜度，加入的高甜酒曲酶可加快糖化过程并产生具有特殊香气的乙酸乙酯和月桂酸乙酯。
将本实施例制备的功能糖加入到大豆饮料中，功能糖的加入量为大豆饮料质量的3％，混合均匀，得到功能大豆饮料。功能糖的加入可以掩盖植物奶本身的腥味，提高口感。
本实施例得到的功能糖，在本发明的酶解处理可保证原料中的蛋白质产生数量和品种更多的呈味氨基酸，提高了呈味氨基酸的含量，同时也提高了具有香气的酯和醛类物质的含量，使功能糖具有新鲜谷物味道和香气。
实施例2：本实施例的利用谷物组合制备功能糖的方法，按以下步骤进行：
一、称取118.8g的糙米、300g的大米、90g的燕麦、30g的麦芽、60g的小米和1.2g的食用氯化钙；再称取4.8mL的中温ɑ-淀粉酶、0.93g真菌淀粉酶；
二、将糙米、大米、燕麦、麦芽和小米用水清洗，洗米后重量增加123g，湿米重量为723g，加入600mL的水和称取的食用氯化钙，搅拌均匀，放入高速五谷破壁料理机中，在转速为1000转/min的条件下破碎处理10min，得到浆液；再用300mL冲洗料理机两次，合并浆液得到乳浆，该乳浆细腻；
三、将乳浆投入容器中，加入中温ɑ-淀粉酶，在搅拌条件下水浴加热升温，在加热过程中，当加热至60℃时，大米中淀粉开始糊化变粘，此时在淀粉酶的作用下大米中淀粉逐渐开始水解，当温度升至70℃时粘度下降，升温至85℃后保持50min，得到米糊；
四、将米糊降温至60℃，加入真菌淀粉酶，放入恒温箱中在温度为56℃的条件下糖化16小时，此时料液的pH值为6.0，最后升温至100℃灭酶，再降至常温，得到功能糖。
本实施例得到的功能糖色泽为淡黄色的均匀浊液，没有肉眼可见外来杂质，具有新鲜谷物味道和香气，甜度高但不腻。其理化指标如表5所示，卫生指标如表6所示。
表5实施例得到的功能糖理化指标
| 项目 | 指标实测值 |
| pH | 6.0 |
| 葡萄糖，g/100g样品 | 5.2 |
| 麦芽糖，g/100g样品 | 16.1 |
| 低聚异麦芽糖，g/100g样品 | 13.6 |
| 谷氨酸，mg/100g样品 | 38.2 |
| 天冬氨酸，mg/100g样品 | 39.0 |
| 苯丙氨酸，mg/100g样品 | 9.3 |
| 丙氨酸，mg/100g样品 | 40.5 |
| 甘氨酸，mg/100g样品 | 39.2 |
| 酪氨酸，mg/100g样品 | 41.6 |
| γ-氨基丁酸，mg/100g样品 | 28.7 |
| 乙酸乙酯mg/100g样品 | 0.0 |
| 月桂酸乙酯，mg/100g样品 | 0.0 |
| 丁内酯，mg/100g样品 | 0.6 |
| 壬醛，mg/100g样品 | 1.9 |
| 正已醛，mg/100g样品 | 3.9 |
| 甲酸庚酯，mg/100g样品 | 2.0 |
表6实施例2得到的功能糖的卫生指标
| 项目 | 指标实测值 |
| 细菌总数，个/ml | 60 |
| 大肠杆菌群，个/100ml | 0 |
| 致病菌(系指肠道致病菌和致病性球菌) | 未检出 |
本实施例得到的功能糖，100g样品中糖类物质的总含量达到34.9g，糖类物质较高，使功能糖具有较高的甜度。
本实施例得到的功能糖，通过特定的酶的作用和制备条件的控制，将原料中的淀粉转化为糖，将蛋白质转化为呈味氨基酸，同时也产生了具有香气的酯和醛类物质，也具有新鲜谷物味道和香气，但是没有乙酸乙酯和月桂酸乙酯，这是因为糖化酶中不含有高甜酒曲，高甜酒曲能使淀粉转化成葡萄糖类，可使原料转化成香气物质，即为乙酸乙酯和月桂酸乙酯等成分。
将本实施例制备的功能糖加入到大豆饮料中，功能糖的加入量为大豆饮料质量的6％，混合均匀，得到功能大豆饮料。功能糖的加入可以掩盖植物奶本身的腥味，提高口感。
对比例1：本实施例与实施例1不同的是步骤二中的五谷破壁料理机的转速与破碎处理时间不同，其他步骤与参数与实施例1相同。将不同转速与处理时间下得到的功能糖的含糖量列入表7中。
表7在不同的五谷破壁料理机的转速与破碎处理时间下杂粮酶解效果
从对比例的参数及产品的含糖量比较可以看出，五谷破壁料理机的转速和破碎处理时间对产糖量的影响。比较可知酶解后的糖量，随着转速增加和处理时间的延长产品的糖量增加，转速降低，相同的酶解时间产糖量也有所降低。
对比例2：本实施例与实施例2不同的是步骤一中称取318.8g的糙米、100g的大米、30g的燕麦、30g的麦芽、120g的小米和1.2g的食用氯化钙；再称取4.8mL的中温ɑ-淀粉酶、0.93g真菌淀粉酶，其它步骤与参数与实施例2相同。
本实施例得到的功能糖的理化指标如表8所示。
表8对比例2得到的功能糖的理化指标
| 项目 | 指标实测值 |
| pH | 6.0 |
| 葡萄糖，g/100g样品 | 2.5 |
| 麦芽糖，g/100g样品 | 19.9 |
| 低聚异麦芽糖，g/100g样品 | 4.0 |
从表8可以看出，本实施例得到的功能糖，100g样品中糖类物质的总含量为26.4g，与实施例2相比，糖类物质偏低，使功能糖甜度偏低。
对比例3：本实施例与实施例1不同的是步骤一中称取58.8g的糙米、320g的大米、100g的燕麦、30g的麦芽、90g的小米和1.2g的食用氯化钙；再称取4.8mL的中温ɑ-淀粉酶、0.50g复合酶，该复合酶是由高甜酒曲酶与真菌淀粉酶按质量比为1：3混合而成的；其它步骤与参数与实施例1相同。得到的功能糖的理化指标如表9所示。
表9对比例3制备的功能糖的理化指标
| 项目 | 指标实测值 |
| pH | 6.0 |
| 葡萄糖，g/100g样品 | 4.6 |
| 麦芽糖，g/100g样品 | 13.6 |
| 低聚异麦芽糖，g/100g样品 | 5.3 |
本实施例得到的功能糖，100g样品中糖类物质的总含量为23.5g，糖类物质偏低，使功能糖甜度偏低。
Claims (4)
1.一种利用谷物组合制备功能糖的方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：
一、按质量百分比称取9.8％～54.8％的糙米、20％～50％的大米、10％～15％的燕麦、5％～10％的麦芽、10％～15％的小米和0.2％的食用氯化钙；再按每吨干物质加入6.0～8.0L淀粉酶和0.35～0.95kg糖化酶的比例称取淀粉酶和糖化酶；其中糖化酶为高甜酒曲酶与真菌淀粉酶按质量比为1：(2.8～3.2)混合而成的复合酶；所述的高甜酒曲酶是固体，其制备方法是：
(1)以小麦、大米、燕麦或大豆为酒曲原料，将原料破碎后，加入纯净水搅拌均匀，得到湿料；其中纯净水的加入量为酒曲原料的19％～22％；
(2)将湿料加入到无底的曲箱中压曲，再分割成小块，得到曲块；
(3)将曲室打扫干净，并铺上谷皮和竹簟，然后把曲块搬入曲室内，侧立成丁字形叠为两层；以利于通风及糖化菌生长繁殖；
(4)保温发酵，程序为：
第一天：曲室室温保持在24～26℃；
第二天：曲室室温升至30～45℃；
第三天：曲室室温升至47～55℃；
第四天：曲室室温保持在45～50℃，并每过8小时通风5～10分钟；
第五天：曲室室温保持在40～43℃，并每过8小时通风5～10分钟；
第六天：曲室室温保持在38～42℃，并每过8小时通风5～10分钟；
第七天至十三天：曲室室温保持在32～36℃，将曲室门窗全部打开；
第十四天：取出曲块，运到贮曲间，得到高甜酒曲酶；
二、将糙米、大米、燕麦、麦芽和小米用水清洗后，加水和食用氯化钙，搅拌均匀，放入高速五谷破壁料理机中，在转速为500～1000转/min以上的条件下破碎处理8～15min，得到乳浆；其中糙米、大米、燕麦、麦芽与小米的质量之和与水的质量之比为1：(2～2.2)；
三、将乳浆投入容器中，加入淀粉酶，在搅拌条件下水浴加热至82～85℃并保持40～50min，得到米糊；
四、将米糊降温至58～60℃，加入糖化酶，放入恒温箱中在温度为55～58℃的条件下糖化至米糊的pH值为6.0时停止，最后升温至100℃灭酶，再降至常温，得到功能糖。
2.根据权利要求1所述的一种利用谷物组合制备功能糖的方法，其特征在于步骤一中的淀粉酶为中温ɑ-淀粉酶、高温ɑ-淀粉酶或葡萄糖淀粉酶。
3.权利要求1所述方法制备的功能糖的应用，其特征在于该应用是将功能糖加入到植物饮料中，功能糖的加入量按植物饮料质量的1％～10％，混合均匀，得到功能植物饮料。
4.根据权利要求3所述的功能糖的应用，其特征在于所述的植物饮料是以大豆、黑豆、绿豆、红小豆、玉米、燕麦和/或小米为原料制备的植物基饮料。
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