CN117958377A - 一种谷物健康加工方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于食品加工技术领域，具体而言，涉及一种谷物健康加工方法及其应用。本发明的谷物健康加工方法，具体包括以下步骤：将待加工的谷物用水浸泡；将浸泡后的谷物沥干水分，然后进行高温糊化；将糊化后的产品冷却至室温，然后接种微生物进行发酵，发酵结束后灭酶，初次调整体系水分含量，添加酶制剂进行酶解，酶解结束后，再次调整体系水分含量，进行超高压转化处理，转化结束后，将所得混合物干燥；根据产品需要，完成最终产品的定型。本发明可以将谷物中的淀粉转化成健康碳水，不会造成食用后血糖大幅度增加，同时可以将谷物中部分营养元素转化成高含量或更易消化吸收的形式，可以应用在代餐、饮料、烘焙、主食等多个领域。
Description
技术领域
本发明属于食品加工技术领域，具体而言，涉及一种谷物健康加工方法及其应用。
背景技术
谷物作为我国传统膳食结构中最重要的主食之一，是人体最经济的能量来源，也是B族维生素、矿物质、蛋白质和膳食纤维的重要来源，对维持机体健康发挥着重要的作用。随着经济的发展，人们对主食的追求从过去的吃饱变成吃好，所以出现各种精制米面等谷物，但谷物中的营养成分其实大多存在于麸皮或胚芽中，在谷物精制过程中会有损失。同时，精制过后，其碳水含量相对较高，食用后会快速引起血糖升高，破坏葡萄糖和胰岛素之间的平衡，长期会导致胰岛素抵抗，增加患2型糖尿病和心血管疾病等慢性病的风险。
虽然大量的研究尤其是流行病学的研究表明，与精制米面等谷物相比，全谷物食品中的各种营养素构成的混合物可能会产生协同增效作用，从而比单个分离的营养素更加有利于人体健康，增加全谷物食品的消费可以降低心血管疾病、糖尿病及某些癌症等慢性疾病的危险。
但全谷物的食用又存在很多弊端，譬如皮层中存在的植酸、丹宁酸等抗营养因子会阻碍矿物质及蛋白质的消化吸收；多数全谷物的口感粗糙，产品的适口性差；在加工过程中烹饪熟化教困难，费时费力；全谷物由于不饱和脂肪酸含量高，更容易哈败变质，严重影响货架期和品质等。
因此，在谷物领域，精制谷物怎样降低高碳水的影响，全谷物怎样改善加工性能和适口性及营养性，是目前亟需解决的技术问题。
发明内容
基于上述问题，本发明目的之一在于提供一种谷物的健康加工方法，该方法可以将谷物中的碳水化合物淀粉部分或全部转化成健康碳水，不会造成食用后血糖的大幅度增加，同时可以将谷物中部分营养元素转化成高含量及更易消化吸收的形式，减轻肠道负担，且使谷物更容易加工，有更好的适口性。
本发明的另一个目的在于提供使用所述健康加工方法制备的谷物原料在代餐、饮料、烘焙、主食等多个领域的应用。本发明的加工方法有效的解决了传统谷物难加工、难应用等问题。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明的一个方面提供了一种谷物健康加工方法，所述方法包括以下步骤：
S1：将待加工的谷物用水浸泡；
S2：将浸泡后的谷物沥干水分，然后进行高温糊化；
S3：将糊化后的产品冷却至室温，然后接种微生物进行发酵，发酵结束后灭酶，初次调整体系水分含量，添加酶制剂进行酶解，酶解结束后，再次调整体系水分含量，进行超高压转化处理，转化结束后，将所得混合物干燥；
S4：根据产品需要，完成最终产品的定型。
在本发明的一个优选实施方案中，步骤S1中在所述浸泡之前还包括对谷物的完全粉碎处理，处理后的谷物粒径≥20目；或者对谷物的部分粉碎处理，处理后的谷物粒度为原始谷物的1/2、1/3、1/4。
在本发明的一个更优选实施方案中，步骤S1中在所述浸泡之前还包括对谷物的完全粉碎处理，处理后的谷物粒径≥40目；或者对谷物的部分粉碎处理，处理后的谷物粒度为原始谷物的1/2、1/3、1/4、1/5、1/6。
在本发明的一个优选实施方案中，步骤S1中所述浸泡用水量为待加工谷物体积的1-10倍，所述浸泡时间为0-12h。
在本发明的一个更优选实施方案中，步骤S1中所述浸泡用水量为待加工谷物体积的1-8倍，所述浸泡时间为0.5-10h。
在本发明的一个优选实施方案中，步骤S2中所述沥干后的谷物含水量为5～70％，所述高温糊化温度40～120℃。
在本发明的一个更优选实施方案中，步骤S2中所述沥干后的谷物含水量为5～60％，所述高温糊化温度50～120℃。
在本发明的一个优选实施方案中，步骤S3中所述微生物为乳酸菌、酵母菌、霉菌中的一种或多种。
在本发明的一个优选实施方案中，步骤S3中所述酶制剂为α-淀粉酶、β-淀粉酶、CGT葡萄糖基转移酶、异淀粉酶中、4-α-糖基转移酶、葡糖异构酶、α-葡萄糖苷酶、葡糖淀粉酶(淀粉葡糖苷酶)、葡糖异构酶、α-麦芽碳水化合物水解酶，β-麦芽碳水化合物水解酶、半纤维素酶、β-果糖基转移酶中一种或者多种。
在本发明的一个优选实施方案中，步骤S3中所述初次调整体系水分含量为0～90％；所述再次调整体系水分含量5～80％。
在本发明的一个更优选实施方案中，步骤S3中所述初次调整体系水分含量为10～90％；所述再次调整体系水分含量5～50％。
在本发明的一个优选实施方案中，步骤S3中所述高压处理条件为：压力0～500MPa，时间5-90min；所述干燥温度为-40～90℃。
在本发明的一个更优选实施方案中，步骤S3中所述高压处理条件为：压力10～500MPa，时间5-90min；所述干燥温度为-40～60℃。
在本发明的一个更优选实施方案中，步骤S3中所述产品的形态为粉状、片状、颗粒、块状。
在本发明的一个优选实施方案中，所述谷物为燕麦、小麦、高粱、稻谷、大麦、黑米、青稞、玉米、小米、黄米、薏苡、荞麦、藜麦、籽粒苋中的一种或者多种。
在本发明的一个优选实施方案中，所述谷物中的碳水化合物淀粉转化率≥10％。
在本发明的一个优选实施方案中，所述谷物中的碳水化合物淀粉转化率≥20％。
本发明的另一个方法还提供了一种根据前述的加工方法加工得到的产品在食品中的应用，所述应用为将所得产品直接作为健康谷物烹饪加工后食用，或者作为原料添加到代餐、饮料、烘焙制品的配方中。
借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点：
1)本发明将谷物中作为碳水化合物来源的淀粉，部分/完全转化成健康碳水，食用后不会引起血糖的大幅度增加，长期食用有利于调节体重，甘油三酯及胆固醇水平；
2)基于全谷物适口性及加工性能差，经过本发明的加工方法转化处理后，在不需要精制加工的条件下即可改善其适口性及加工性能，同时保留了全谷物的营养；部分营养成分含量及种类甚至会显著提升；
3)通过本发明的健康转化技术，在保留全谷物所有结构，譬如胚乳、糊粉层的前提下，更容易消化吸收，极大减传统全谷物进食后的肠道负担。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
附图说明
图1示出了根据实施例1、2的加工方法制备的即食谷物片对餐后血糖的影响。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种谷物健康加工方法，该加工方法可以将谷物中的碳水化合物淀粉部分或全部转化成健康碳水，不会造成食用后血糖的大幅度增加，同时可以将谷物中部分营养元素转化成高含量及更易消化吸收的形式，减轻肠道负担，且使谷物更容易加工，有更好的适口性。本发明的另一个目的在于提供使用所述健康加工方法制备的谷物原料在代餐、饮料、烘焙、主食等多个领域的应用。解决了传统谷物难加工、难应用的问题。
如无特殊说明，本发明实施例中所使用的CGT葡萄糖基转移酶为CGT葡萄糖基转移酶CGTase N16，该酶已由申请人南京盛德创赢生物科技有限公司于2023年11月13日提交过专利申请，申请号为202311503221.6。
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1：
本实施例提供了一种裸燕麦为原料利用本发明的加工方法制备的燕麦片，具体步骤如下：
S1、预处理：将裸燕麦破碎至原来的1/2大小后，用3倍体积水浸泡3h；
S2、糊化：浸泡结束后沥干水分，控制水分含量40％，100℃高温糊化；
S3、转化：糊化后的产品冷却到室温后，接种5％植物乳杆菌(WSH048)+1％乳酸酵母菌进行发酵，36h结束发酵后灭酶；调整水分含量70％，添加3.5％CGT葡萄糖基转移酶酶解6h；酶解结束后，调整水分含量20％，将混合物在200MPa条件下进行超高压处理10min；
S4、干燥：转化结束后，混合物40℃低温烘干；
S5、定型：使用压片机将燕麦颗粒压成片状即可。
实施例2：
本实施例提供了一种裸燕麦为原料利用本发明的加工方法制备的燕麦片，具体步骤如下：
S1、预处理：裸燕麦完整颗粒用4倍体积水浸泡3h；
S2、糊化：浸泡结束后沥干水分，控制水分含量60％，100℃高温糊化；
S3、转化：糊化后的产品冷却到室温后，接种3.5％植物乳杆菌(WSH048)+2％酵母菌+1％根霉菌进行发酵，24h结束发酵后灭酶；调整水分含量60％，添加4％CGT葡萄糖基转移酶酶解5h，再添加1％α-淀粉酶酶解1h；酶解结束后，调整水分含量15％，将混合物在300MPa条件下进行超高压处理15min；
S4、干燥：转化结束后，混合物45℃低温烘干；
S5、定型：使用压片机将燕麦颗粒压成片状即可。
实施例3：
本实施例提供了一种裸燕麦为原料利用本发明的加工方法制备的燕麦粉，具体步骤如下：
S1、预处理：裸燕麦粉碎后过20目筛网，用3倍体积水浸泡1h；
S2、糊化：浸泡结束后，90℃高温糊化；
S3、转化：糊化后的产品冷却到室温后，接种5％植物乳杆菌(WSH048)进行发酵，18h结束发酵后灭酶；调整水分含量50％，添加2.5％CGT葡萄糖基转移酶+1.5％葡糖糖淀粉酶酶解2h；酶解结束后，调整水分含量10％，将混合物在500MPa条件下进行超高压处理5min；
S4、干燥：转化结束后，调整水分含量，使用低温喷雾干燥设备得到所需燕麦粉。
实施例4：
本实施例提供了一种以糙米为原料利用本发明的加工方法制备的糙米片，具体步骤如下：
S1、预处理：糙米用3倍体积水浸泡2h；
S2、糊化：浸泡结束后沥干水分，控制水分含量50％，100℃高温糊化；
S3、转化：糊化后的产品冷却到室温后，接种4.5％植物乳杆菌(WSH048)进行发酵，48h结束发酵后灭酶；调整水分含量70％，添加3％ CGT葡萄糖基转移酶酶解2h，再添加2％淀粉酶酶解1h；酶解结束后，调整水分含量25％，将混合物在300MPa条件下进行超高压处理10min；
S4、干燥：转化结束后，50℃低温干燥；
S5、定型：使用压片机将糙米颗粒压成片状即可。
实施例5：
本实施例提供了一种以大米为原料利用健康加工方法制备的大米粉，具体步骤如下：
S1、预处理：大米粉碎后过30目筛网，用3倍体积水浸泡2h；
S2、糊化：浸泡结束后，95℃高温糊化；
S3、转化：糊化后的产品冷却到室温后，接种5％植物乳杆菌(WSH048)进行发酵，18h结束发酵后灭酶；调整水分含量55％，添加3％ CGT葡萄糖基转移酶+0.5％葡糖糖淀粉酶+0.5％α-淀粉酶酶解+0.1％β-淀粉酶酶解2h；酶解结束后，调整水分含量20％，将混合物在300MPa条件下进行超高压处理10min；
S4、干燥：转化结束后，调整水分含量，使用低温喷雾干燥设备得到所需大米粉。
应用例1：不同产品对餐后血糖的影响
以实施例1、实施例2制备的产品为原料制备即食燕麦片。根据《WS/T 652-2019食物血糖生成指数测定方法》中食物GI测定的方法，采用随机交叉对照设计，摄入顺序由计算机产生随机数字的方法分配。每个受试者随机在不同的实验日食用不同的食物，实验采用交叉设计，每个受试者共摄入2次空白食物(葡萄糖)、1次测试样品，实验时间共4周。空腹血，进食受试物开始的15，30，45，60，90，120min静脉血血糖。
测试样品如下：
空白对照：25g葡萄糖；
阳性对照1：240g使用市售即食燕麦片冲泡的燕麦片粥(市售，桂格燕麦片)(根据营养成分表目标碳水化合物含量折算)；
试验例1：255.1g使用实施例1燕麦为原料制备的即食燕麦片冲泡的燕麦片粥(根据营养成分表目标碳水化合物含量折算)；
试验例2：241.5g使用实施例2燕麦为原料制备的即食燕麦片冲泡的燕麦片粥(根据营养成分表目标碳水化合物含量折算)；
试验例3：261.2g使用实施例1燕麦为原料混合市售即食燕麦片制作的即食燕麦片(比例6：1)冲泡的燕麦片粥(根据营养成分表目标碳水化合物含量折算)；
试验例4：251.7g使用实施例2燕麦为原料混合市售即食燕麦片制作的即食燕麦片(比例5：2)冲泡的燕麦片粥(根据营养成分表目标碳水化合物含量折算)；
试验例5：278.2g使用实施例1燕麦为原料混合市售即食燕麦片制作的即食燕麦片(比例1：1)冲泡的燕麦片粥(根据营养成分表目标碳水化合物含量折算)；
试验例6：271.3g使用实施例2燕麦为原料混合市售即食燕麦片制作的即食燕麦片(比例1：1)冲泡的燕麦片粥(根据营养成分表目标碳水化合物含量折算)。
图1示出了根据实施例1、2的方法制备的即食谷物片对餐后血糖的影响，从血糖趋势可以看出，相较于空白对照和市售样品，使用本发明专利加工方法制备的即食燕麦片，能显著降低食用后的餐后血糖水平。同时，仅通过和市售普通即食燕麦片按照一定比例混合，也能起到控制餐后血糖水平的作用。
应用例2：加工前后谷物营养成分含量变化
谷物中淀粉含量的测定参照《GB 5009.9-2016食品安全国家标准食品中淀粉的测定》进行；β-葡聚糖含量的测定参照《NY/T 2006-2011谷物及其制品中β-葡聚糖含量的测定》；GABA含量测定参照《NY/T 2890-2016稻米中γ-氨基丁酸的测定高效液相色谱法》；氨基酸含量参照《GB 5009.124-2016食品安全国家标准食品中氨基酸的测定》；燕麦生物碱含量测定利用高效液相色谱荧光检测(HPLC FLD)法分析；维生素K2含量测定参照《GB5009.290-2023食品安全国家标准食品中维生素K2的测定》。
试验测试结果见下表1所示。
表1加工前后谷物营养成分含量变化
根据上表1的实验结果分析，实施例1～5制备的健康谷物相较于未作处理的样品，淀粉含量显著降低，营养成分含量显著增加。通过氨基酸态氮含量分析，转化后，谷物中蛋白质变成更容易消化吸收掉的小分子形式。同时也发现，本发明专利的技术可以产出一些原本不含有的健康营养元素，譬如维生素K2。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种谷物健康加工方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1：将待加工的谷物用水浸泡；
S2：将浸泡后的谷物沥干水分，然后进行高温糊化；
S3：将糊化后的产品冷却至室温，然后接种微生物进行发酵，发酵结束后灭酶，初次调整体系水分含量，添加酶制剂进行酶解，酶解结束后，再次调整体系水分含量，进行超高压转化处理，转化结束后，将所得混合物干燥；
S4：根据产品需要，完成最终产品的定型。
2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，步骤S1中在所述浸泡之前还包括对谷物的完全粉碎处理，处理后的谷物粒径≥40目；或者对谷物的部分粉碎处理，处理后的谷物粒度为原始谷物的1/2、1/3、1/4、1/5、1/6。
3.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，步骤S1中所述浸泡用水量为待加工谷物体积的1-8倍，所述浸泡时间为0.5-10h。
4.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，步骤S2中所述沥干后的谷物含水量为5～60％，所述高温糊化温度50～120℃。
5.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，步骤S3中所述微生物为乳酸菌、酵母菌、霉菌中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，步骤S3中所述酶制剂为α-淀粉酶、β-淀粉酶、CGT葡萄糖基转移酶、异淀粉酶中、4-α-糖基转移酶、葡糖异构酶、α-葡萄糖苷酶、葡糖淀粉酶(淀粉葡糖苷酶)、葡糖异构酶、α-麦芽碳水化合物水解酶，β-麦芽碳水化合物水解酶、半纤维素酶、β-果糖基转移酶中一种或者多种。
7.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，步骤S3中所述初次调整体系水分含量为10～90％；所述再次调整体系水分含量5～50％。
8.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，步骤S3中所述高压处理条件为：压力10～500MPa，时间5-90min；所述干燥温度为-40～60℃。
9.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述谷物为燕麦、小麦、高粱、稻谷、大麦、黑米、青稞、玉米、小米、黄米、薏苡、荞麦、藜麦、籽粒苋中的一种或者多种。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的加工方法加工得到的产品在食品中的应用，所述应用为将所得产品直接作为健康谷物烹饪加工后食用，或者作为原料添加到代餐、饮料、烘焙制品的配方中。
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