大米膳食纖維的制備方法

專利名稱：大米膳食纖維的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種利用因儲存穩定性不良而僅用于飼料中的米糠，制備用作加工食品的原料的大米膳食纖維的方法。
背景技術：
米糠是在糙米碾白(polishing process)過程中獲得的副產品。由于大米組織在碾白過程期間遭到破壞，故開始接觸與糙米底物分開的脂酶，并使其活化。由此活化的酯酶可以催化脂肪水解成游離脂肪酸，并增加酸度，致使米糠迅速氧化酸敗(oxidative rancidity)，并發出難聞的氣味。因此，米糠易于變性成不適于食用的形式。為了解決這些問題，曾進行各種嘗試來增加米糠的儲存穩定性。韓國專利公開案第 10-2005-0046898 號、第 10-2005-0048802 號、第 10-2005-0082797 號、第 10-2005-0091975號和第10-2005-0091977號公開通過用蒸汽熱處理使脂酶失活，隨后干燥，來使米糠穩定的方法。然而，尚無有關去除米糠中含量為15重量％到20重量％并且是氧化酸敗的主導原因的脂肪本身的公開內容。去除米糠中所含的脂肪成分，可以改進米糠的儲存穩定性，降低卡路里，并增加米糠中例如膳食纖維和礦物質等有用成分的含量。米糠中含量為20重量％到30重量％的膳食纖維主要是由不溶性纖維構成。不溶性膳食纖維具有極為堅固的纖維結構，其中纖維素的長葡萄糖鏈彼此緊密聚集，由此不溶于水。此類膳食纖維能有效影響消化器官、脂質代謝和葡萄糖代謝。例如，其可以通過吸收腸中的水分，并使腸中內容物膨脹，來縮短食物的腸通過時間(passage time)，這將緩解便秘，并保護腸道免受有毒或致癌物質影響。另外，膳食纖維還能通過抑制消化道吸收膽固醇，有效預防冠狀動脈粥樣硬化、心絞痛和心肌梗塞。由于所述纖維體積較大，不會產生能量，而且會引起飽腹感，故有可能減少食物攝取量，從而有效預防肥胖，并且減輕體重。因此，膳食纖維因其在醫療方面的重要性而引起廣泛關注，成為了繼碳水化合物、蛋白質、脂肪、維生素和礦物質這五種主要營養物質之后的第6種營養物質。米糠是在糙米碾白過程中獲得的一種包含米皮、種皮和糊粉層的副產品，而且所述副產品主要是由米胚和米糠構成。以糙米的總重量計，在碾白過程中獲得的米糠的量為約10重量％，但其具有低利用率，主要是用作動物飼料或蘑菇栽培的培養基。然而，近來已經對米糠的營養價值進行重新評價，已將其廣泛用于保健食品中。在這一點上，需要開發出一種從米糠中分離出膳食纖維的方法。為了增加不溶性纖維的功能，可利用米糠，通過去除米糠中所含的例如蛋白質和脂肪等成分，制備出高純度膳食纖維。但是，尚未就此問題進行試驗或研究。米糠含有膳食纖維、淀粉、蛋白質等作為主要成分，而且還含有微量營養物質，例如礦物質和維生素，但其組成可能根據大米類型和碾白方法而變化。此外，其營養豐富，并且具有良好的物理特性，例如保水能力和減少油吸收的能力，從而使其特別適用于加工食品中。已經就米糠應用于加工食品的方法展開研究。例如，韓國專利公開案第10-2005-0050750號公開一種使用米糠制備釀造醬油的方法；韓國專利公開案第 10-2005-0050751號公開一種使用米糠加工獸肉(flesh)和肉類的方法；韓國專利公開案第10-2005-0050752號公開一種使用米糠加工魚類和貝蝦類的方法；韓國專利公開案第10-2006-0021M號公開一種使用米糠制備功能性餅干的方法；而韓國專利公開案第 10-2005-0066924號公開一種制備用以增加米飯味道的含有米糠提取物的組合物的方法。 但是，由于米糠的利用率較低，其大部分都被浪費了，或僅僅用作飼料。

發明內容
技術問題本發明設想解決現有技術的上述問題，并且發現，去除米糠中的脂肪成分，可以改進米糠的儲存穩定性，而不需要通過熱處理使脂酶失活，并且去除米糠中的蛋白質成分可以增加米糠中膳食纖維的含量。在由此獲得的高膳食纖維含量米糠經歷烘烤和碾磨程序后，有可能制備出適用于加工食品的優質經加工的大米膳食纖維。本發明的目的在于，提供一種使用米糠(在糙米碾白過程中獲得的一種副產品) 作為制造加工食品的原料的高附加值方法。本發明另一目的在于，提供一種去除脂肪成分以提高米糠的儲存穩定性的方法。本發明另一目的在于，提供一種去除蛋白質成分以增加米糠中所含有用膳食纖維的含量的方法。本發明另一目的在于，提供一種烘烤和碾磨由米糠獲得的大米膳食纖維以防止出現微生物以及提高可加工性和食物品質，由此使用米糠作為制造加工食品的原料的方法。本發明另一目的在于，根據上述制備方法，制備具有高膳食纖維含量的大米膳食纖維。技術解決方法為了實現上述目的，本發明提供以下步驟制備脫脂米糠以使米糠穩定；從脫脂米糠中提取出蛋白質，以分離出膳食纖維；以及改進分離出的膳食纖維，以提高所述膳食纖維的可加工性。根據用于實現各目的的本發明的一個方面，提供一種由米糠制備大米膳食纖維的方法，其包括以下步驟去除米糠中的脂肪，以獲得脫脂米糠；從脫脂米糠中提取出蛋白質，以獲得脫脂并且脫蛋白質的大米膳食纖維；以及烘烤和粉碎脫脂并且脫蛋白質的大米膳食纖維。根據本發明另一方面，提供一種根據上述方法制備的大米膳食纖維，其可以用作加工食品的原料。有益作用根據本發明制備的大米膳食纖維具有高儲存穩定性并且為優質的，適用作各種加工食品的原料。具體說來，本發明的大米膳食纖維因粒度相對較小，而在攝取時具有柔軟的質地，因此，其可有效用于焙烤產品、谷物條(grainbar)、谷類和肉類加工產品等中。


圖1是顯示根據本發明，利用米糠制備大米膳食纖維的工藝流程圖。
圖2顯示根據本發明方法制備的大米膳食纖維顆粒的掃描電子顯微鏡(scanning electronic microscopic, SEM)照片((a) 500X 放大倍率；和(b) 1000X 放大倍率)。
具體實施例方式本發明的由米糠制備大米膳食纖維的方法的特征在于包括以下步驟去除米糠中的脂肪，以獲得脫脂米糠；從脫脂米糠中提取出蛋白質，以獲得脫脂并且脫蛋白質的大米膳食纖維；以及烘烤和粉碎脫脂并且脫蛋白質的大米膳食纖維。由上述方法制備的大米膳食纖維包括20重量％到65重量％的量的膳食纖維、15 重量％或更低量的蛋白質，以及3重量％或更低量的脂肪。可以通過向米糠中添加重量是米糠重量的2到5倍，優選2到4倍，更優選約3倍的量的正己烷，提取米糠油，隨后在55°C或更低溫度下去除剩余正己烷，來進行獲得脫脂米糠的步驟。用正己烷提取是在30°C到60°C，優選45°C的溫度下進行。提取油性成分，直到殘余油含量達到5重量％或更低，優選3重量％或更低。在本發明中，可以通過向脫脂米糠中添加重量是脫脂米糠重量的4到12倍，優選4 到8倍，更優選4倍的量的水，以在均勻分布顆粒的同時，使脫脂米糠形成水合物而形成水合米糠，來進行提取蛋白質的步驟。所述水合過程可在約60分鐘內進行。此后，向水合米糠中添加堿性溶液，以將PH值控制在7到11. 5的范圍內，這將起始蛋白質的堿提取。適于本發明的堿性溶液可包含氫氧化鈉(NaOH)和氨水，但不限于此。優選的pH值范圍為9到 11. 5，更優選為11. 5。堿提取中所用氫氧化鈉的濃度在1到5當量濃度、優選1到4當量濃度的范圍內，并且更優選為3當量濃度。堿提取可在20°C到50°C溫度下進行30分鐘到 3小時，優選進行1到3小時。優選溫度為30°C，由此，將pH值控制在11. 5。在本發明中，烘烤和碾磨大米膳食纖維的步驟將防止出現微生物，并提高其可加工性和品質，從而作為加工食品的原料。具體說來，可使用烘烤器，在180°C到250°C溫度下烘烤脫脂并且脫蛋白質的大米膳食纖維5到30分鐘，冷卻，隨后使用粉碎機進行粉碎。在烘烤前，可粗磨脫脂并且脫蛋白質的大米膳食纖維，以致在烘烤時，無需燒烤，均勻烘烤所述大米膳食纖維一段較短時間即可。冷卻由此烘烤過的大米膳食纖維，并使用粉碎機進行粉碎。粉碎程序可以改進膳食纖維的粗糙質地，并增加其適用性，從而作為加工食品的原料。粗磨過的顆粒的平均尺寸優選為10到20目(800到1900微米)，而粉碎過的顆粒的平均尺寸優選為80到800目QO到 230微米)，更優選平均尺寸為20到40微米。根據上述方法制備的大米膳食纖維包括20重量％到65重量％膳食纖維、15重量％或更少蛋白質以及3重量％或更少脂肪，與常規膳食纖維相比較，其為高纖維、低蛋白質和低脂肪的。根據本發明另一方面，提供一種由米糠制備大米膳食纖維的方法，其包括以下步驟(a)將米糠制成球粒，獲得米糠球粒；(b)去除米糠球粒中的脂肪，獲得脫脂米糠；(c)從脫脂米糠中提取出蛋白質，獲得含固體溶液(solid content solution)；(d)從含固體溶液中分離出大米膳食纖維，隨后干燥；
(e)粗磨分離出的大米膳食纖維；(f)烘烤粗磨過的大米膳食纖維；以及(g)粉碎烘烤過的大米膳食纖維。本發明方法可用于處理含有纖維素、半纖維素和木質素組分的谷糠，優選麥糠、玉米糠、芝麻粕、大豆粕、米糠，更優選米糠。此外，本發明方法的應用可擴展到其它材料，例如馬鈴薯、甘薯、菜豆和木薯，獲得相同效果。步驟(a)中所用米糠的含水量為10重量％到16重量％，優選為12重量％。米糠球粒的尺寸為2毫米到10毫米，優選為6. 0毫米。在步驟(b)中，可以通過向米糠球粒中添加重量是米糠重量的2到5倍，優選2到 4倍，更優選約3倍的量的正己燒，提取米糠油，隨后在55°C或更低溫度下去除剩余正己燒， 來去除脂肪，從而獲得脫脂米糠。用正己烷提取是在30°C到60°C，優選45 V的溫度下進行。 提取油性成分，直到殘余油含量達到5重量％或更低，優選3重量％或更低。在步驟(c)中，可以通過向脫脂米糠中添加重量是脫脂米糠重量的4到12倍，優選4到8倍，更優選4倍的量的水，以在均勻分布顆粒的同時，使脫脂米糠形成水合物而形成水合米糠，來提取出蛋白質。所述水合過程可進行約60分鐘。此后，向水合米糠中添加堿性溶液，以將PH值控制在7到11. 5的范圍內，這將起始蛋白質的堿提取。適于本發明的堿性溶液可包含氫氧化鈉(NaOH)和氨水，但不限于此。優選的pH值范圍為9到11.5，更優選為11. 5。堿提取中所用氫氧化鈉的濃度在1到5當量濃度、優選1到4當量濃度的范圍內，并且更優選為3當量濃度。堿提取可在20°C到50°C溫度下進行30分鐘到3小時，優選進行1到3小時。優選溫度為30°C，由此，將pH值控制在11. 5。在步驟(d)中，可使用傾析器，或通過在3000g到5000g，優選5000g下高速連續離心，從含固體溶液中分離出大米膳食纖維。對分離出的大米膳食纖維進行干燥，使其含水量達到5重量％到12重量％，優選10重量％或更低。在步驟(e)中，使用錘磨機(hammer mill)粗磨膳食纖維，使粒度達到10目到20 目(800到1900微米)，優選10目。可能需要所述粗磨，以致無需燒烤，均勻烘烤膳食纖維一段較短時間即可。在步驟(f)中，可在180°C到250°C溫度下烘烤膳食纖維5到30分鐘。當膳食纖維的含水量為5%時，優選使用電烤爐，將其在220°C溫度下烘烤6分鐘。當膳食纖維的含水量為12%時，優選使用電烤爐，將其在235°C溫度下烘烤9分鐘。烘烤和碾磨步驟可防止出現微生物，并提高其可加工性和品質，從而作為食品原料。在步驟(g)中，可使用例如ACM粉碎機(但不限于此)，粉碎烘烤過的大米膳食纖維，使平均粒度達到80目到800目(20微米到230微米)，優選20微米到100微米，更優選20微米到40微米，并且最優選達到300目或更小。粉碎程序可以改進膳食纖維的粗糙質地，并增加其適用性，從而作為加工食品的原料。根據本發明方法制備的大米膳食纖維包括20重量％到65重量％膳食纖維、15重量％或更少蛋白質以及3重量％或更少脂肪，與常規膳食纖維相比較，其為高纖維、低蛋白質和低脂肪的。此外，根據本發明方法，可制備出具有改進的儲存穩定性和高純度的大米膳食纖維，因此，其適用作各種加工食品的原料。最佳方式
以下實例將進一步說明本發明，所述各實例不應理解為限制本發明的范圍。實例1 米糠制成球粒將米糠顆粒制成球粒，以增加米糠油的提取效率(增加提取產率、減少提取時間以及所用溶劑的量)。使用造球機，將100公斤新鮮米糠(含水量12% ) (HACL，中國)制成尺寸為6毫米的球粒。干燥所得米糠球粒，直到其含水量變為10%或更低。實例2 為了儲存穩定件而提取米糠油向100公斤干燥過的米糠球粒中添加重量是所述球粒總重量的3倍的量的正己烷，提取出米糠油。進行此提取，直到殘余油含量達到3重量％或更低。在45°C溫度下，去除剩余正己烷，由此獲得脫脂米糠。米糠中所含的脂肪成分充當脂酶的底物，被水解成脂肪酸，這將迅速增加米糠中游離脂肪酸的含量，并由此誘使米糠迅速氧化酸敗。因此，例如儲存穩定性等米糠品質視米糠中的殘余油含量而定。實例3 從脫脂米糠中提取出蛋白質向85公斤脫脂米糠中添加重量是脫脂米糠總重量的10倍的量的水，并攪拌混合物15分鐘，以在均勻分布顆粒的同時，使脫脂米糠形成水合物而形成水合米糠。接著，在 30°C溫度下，向其中逐漸添加4%氫氧化鈉溶液，以將其最終pH值控制在9. 2，隨后以每分鐘130轉恒定攪拌120分鐘，提取出蛋白質。蛋白質的提取對pH值和溫度敏感，而且最終會影響膳食纖維的純度。實例4 分離和干燥大米膳食纖維在用堿提取出蛋白質后，在室溫下，在傾析器中以5000Xg或更高離心所得溶液， 分離開濾液與沉淀。在食品干燥器中，干燥含水量為65%到68%的沉淀，直到其含水量達到5重量％到12重量％。實例5 粗磨大米膳食纖維使用錘磨機粗磨實例4中獲得的膳食纖維，達到10目(約800微米)粒度。此粗磨將使得在接下來的烘烤步驟中，無需燒烤，均勻烘烤膳食纖維一段較短時間即可。實例6 烘烤大米膳食纖維烘烤實例4中粗磨過的膳食纖維，以(1)掩蔽米糠發出的原始氣味，并產生可口的味道；以及O)防止出現微生物，以致可將其用作加工食品或未烹調/烹調過的食品的原料。視所需溫度而定，使用電烤爐或燃氣烘烤器進行烘烤程序，并且各烘烤條件都設計成根據微生物存活的可能性來控制含水量。當膳食纖維的含水量為5%時，使用電烤爐，將其在 220°C溫度下烘烤6分鐘，由此產生可口的味道和合適顏色，并控制常見微生物、大腸桿菌 (colonbaciIlus)禾口口譽熱產 包子細菌(thermophilic spore-forming bacteria)。當月善食纖維的含水量為12%時，將其在235°C溫度下烘烤9分鐘，獲得優良的烘烤作用。在使用鼓式燃氣烘烤器的情況下，在185°C溫度下烘烤膳食纖維15分鐘，獲得含水量為5%的膳食纖維。實例7 粉碎大米膳食纖維將實例6中烘烤過的膳食纖維冷卻到50°C或更低溫度，并使用粉碎機(H0S0KAWA MICRON有限公司，日本)粉碎，達到30微米或更小粒度。此步驟中所用的粉碎機是使用空氣分級器的ACM粉碎機，以便改進膳食纖維的粗糙質地，并增加其適用性，從而作為加工食品的原料。粉碎是在所有路徑(path)上都為100微米的條件下進行，以便獲得膳食纖維作為加工食品原料的品質。另外，徹底進行就地清洗(clean in place，CIP)和異地清洗
(cleanout of place, COP)程序，以防止烘烤后發生微生物的交叉污染。根據實例1到7制備米糠纖維的工藝流程圖顯示于圖1中。測試實例1對根據實例1到7制備的大米膳食纖維的組成進行分析，并且結果顯示于表1中。表1 組成分析結果
權利要求
1.一種由米糠制備大米膳食纖維的方法，其包括以下步驟將米糠制成球粒，獲得米糠球粒；去除所述米糠球粒中的脂肪，獲得脫脂米糠；從所述脫脂米糠中提取蛋白質，獲得脫脂并且脫蛋白質的大米膳食纖維；粗磨所述大米膳食纖維；烘烤粗磨過的所述大米膳食纖維；以及粉碎烘烤過的所述大米膳食纖維。
2.根據權利要求1所述的由米糠制備大米膳食纖維的方法，其中所述獲得所述脫脂米糠的步驟是通過向所述米糠球粒中添加重量是所述米糠球粒重量的2到5倍的量的正己烷，提取米糠油，直到殘余油含量達到5重量％或更低，以及在55°C或更低溫度下去除剩余正己烷來進行。
3.根據權利要求1或2所述的由米糠制備大米膳食纖維的方法，其中所述提取所述蛋白質的步驟是通過向所述脫脂米糠中添加重量是所述脫脂米糠重量的4到12倍的量的水， 使所述脫脂米糠形成水合物而形成水合米糠，以及在20°C到50°C溫度下，將1當量濃度到5 當量濃度的氫氧化鈉溶液添加到所述水合米糠中，以將PH值控制在7到11. 5的范圍內來進行。
4.根據權利要求1或2所述的由米糠制備大米膳食纖維的方法，其中所述粗磨所述大米膳食纖維的步驟是進行達到10目到20目的粒度，所述烘烤粗磨過的所述大米膳食纖維的步驟是使用烘烤器在180°C到250°C溫度下進行5到30分鐘，以及所述粉碎烘烤過的所述大米膳食纖維的步驟是進行達到80目到800目的粒度。
5.一種大米膳食纖維，其包括20重量％到65重量％的量的膳食纖維，所述大米膳食纖維是根據權利要求1或2所述的由米糠制備大米膳食纖維的方法，由米糠制備得到。
6.一種由米糠制備大米膳食纖維的方法，其包括以下步驟去除米糠中的脂肪，以獲得脫脂米糠；從所述脫脂米糠中提取出蛋白質，以獲得脫脂并且脫蛋白質的大米膳食纖維；以及烘烤以及粉碎脫脂并且脫蛋白質的所述大米膳食纖維。
7.根據權利要求6所述的由米糠制備大米膳食纖維的方法，其中所述大米膳食纖維包括20重量％到65重量％的量的膳食纖維、15重量％或更低量的蛋白質，以及3重量％或更低量的脂肪。
8.一種大米膳食纖維，其包括20重量％到65重量％的量的膳食纖維、15重量％或更低量的蛋白質，以及3重量％或更低量的脂肪，所述大米膳食纖維是由米糠制備得到。
全文摘要
本發明涉及一種利用在糙米碾白過程中獲得的米糠制備大米膳食纖維的方法，所述大米膳食纖維適用作加工食品或未烹調/烹調過的保健品的原料。本發明提供一種制備大米膳食纖維的方法，其包括以下步驟使儲存穩定性不良的米糠穩定；增加米糠中所含大米膳食纖維的含量；以及提高其可加工性。
文檔編號A23L1/28GK102210448SQ20101020540
公開日2011年10月12日 申請日期2010年6月12日 優先權日2010年4月7日
發明者樸承源, 樸真姬, 許禎允, 邊成培, 金我真 申請人:Cj第一制糖株式會社