本發明涉及一種木薯全細胞粉制備及其主糧替代方法,屬于特膳食品開發領域。
背景技術:
1、木薯,為大戟科木薯屬植物,是世界三大薯類作物之一,被譽為“淀粉之王”、“地下糧倉”。木薯是一種重要的食用經濟作物,因耐干旱、耐貧瘠的特點而在亞洲、非洲和拉丁美洲等地區作為主糧作物廣泛種植,而在我國木薯被定義為非糧能源作物,主要種植于廣西、廣東、海南和云南等地。隨著耕地面積不斷減少、水資源日益短缺、氣候環境異常等問題,利用木薯等非傳統糧食作物資源,能分化對傳統主糧的消費需求,可在一定程度上改變糧食供求形勢,對解決糧食安全問題具有重要戰略意義。
2、全細胞是植物組織的最小單元,木薯塊莖組織由多個薄壁細胞組成,其中薄壁細胞通過富含果膠的中間薄層粘連在一起,大量營養素(淀粉,蛋白、脂質、微量元素)被細胞壁所包圍。細胞壁是由具有剛性的、桿狀的纖維素和具有粘性的果膠交聯網絡構成,基于該特點,細胞壁可作為天然的物理屏障能過避免加工過程中營養組分的流失,同時可抵抗胃腸內消化酶作用于胞內淀粉,從而降低食物餐后血糖反應。此外,細胞壁中天然的膳食纖維可調節腸道菌群,對人體健康發揮有益作用。
3、木薯淀粉粘度大,易于粘結,在加工過程能耗大,產品穩定性差,且血糖生成指數相對較高。因此,從食味品質和營養健康角度出發,以營養豐富的木薯全細胞粉為原料,開發緩升糖且食味品質高的特膳重組米,可作為減重或糖代謝異常人群代餐食品、持續供能類食品。
技術實現思路
1、為解決上述問題,本發明提供了一種木薯全細胞粉、強化木薯全細胞粉和重組米的制備方法。本發明利用果膠酶酶解細胞之間粘結的中間薄層,制備單個完整的木薯全細胞,同時通過ca2+溶液浸漬細胞提高細胞壁多糖組分間結合能力,強化細胞壁,再以此為主要原料,通過擠壓技術制備得到一種木薯全細胞粉重組米。本發明的制備方法所得到的木薯全細胞完整且分離效率高,制備得到的重組米飯有效改善了木薯淀粉的高黏度特性,且具有較高的抗消化能力。
2、本發明的第一個目的是提供一種木薯全細胞粉,所述木薯全細胞粉的制備方法包括:
3、(1)木薯全細胞分離:使用果膠酶酶解液酶解木薯塊,木薯塊與果膠酶酶解液的料液比(kg:l)為1:8~10,制備得到酶解分離后的木薯樣品;
4、(2)全細胞篩分:篩分酶解分離后木薯樣品,收集得到粒徑為50~250μm的木薯全細胞粉。
5、若無特殊說明,本技術中得料液比單位均為kg:l;w/v均為kg/l。
6、在一種實施方式中,木薯塊由木薯去皮清洗、切塊(3mm×3mm),料液比1:(5~7)浸泡20~24h制備得到。
7、在一種實施方式中,步驟(1)中酶解條件為45~50℃酶解1~2h;可選地,酶解在80~100r/min的攪拌條件下進行,50℃反應1.5h。
8、在一種實施方式中,步驟(1)中果膠酶酶解液的制備方法為:
9、將果膠酶溶解于檸檬酸緩沖液中,使果膠酶的終濃度為0.5~5u/ml;加入3~5%w/v的抗壞血酸,45~50℃活化0.5~1h,制備得到果膠酶酶解液;可選地,50℃活化0.5h。
10、在一種實施方式中,所述檸檬酸緩沖液的濃度為0.1m,ph為3.5。
11、在一種實施方式中,步驟(2)中使用兩層篩網篩分細胞,第一層篩網孔徑為200~250μm,第二層篩網孔徑為50~75μm,收集第二層篩網上的木薯樣品,得到木薯全細胞粉。
12、本發明的第二個目的是提供一種強化木薯全細胞粉,所述強化木薯全細胞粉的制備方法包括:將任一上述的木薯全細胞粉置于鈣離子溶液中浸泡15~40min;所述木薯全細胞粉的濃度為10~15%w/v。
13、在一種實施方式中,所述鈣離子溶液可以是氯化鈣溶液、檸檬酸鈣、磷酸鈣、碳酸鈣、葡萄糖酸鈣中的一種,ca2+濃度為2%~5%;可選地,浸泡后通過離心制備得到強化木薯全細胞粉,所述離心脫水的離心轉速為5000rpm,離心時間為10~15min。
14、本發明的第三個目的是提供一種重組米,制備方法包括:
15、(1)將木薯全細胞粉、大米蛋白粉、碎米粉按照質量比(干基)5~7:0.5~1:3~5混合均勻,得到粉末混合物,加水,使粉末混合物中的水分含量至30%~40%w/w,混合均勻后送入雙螺旋擠壓機中,制備得到擠壓產物;所述水分含量為擠壓總物料干物質的30%~40%w/w;
16、(2)將步驟(1)得到的擠壓產物干燥,制備得到木薯全細胞粉重組米,所述木薯全細胞粉重組米中的水分含量≤10%;
17、其中,所述木薯全細胞粉為任一上述的木薯全細胞粉或上述的強化木薯全細胞粉。
18、在一種實施方式中,步驟(1)中雙螺旋擠壓機的參數設置為:喂料速度為3~5kg/h,螺旋桿轉速為80~120r/min,摸頭孔徑為5~7mm,切割刀轉速為100~200r/min;雙螺桿擠壓機的四段溫度分別為45~50℃、55~60℃、60~65℃、70~75℃。
19、在一種實施方式中,木薯全細胞粉、大米蛋白粉、大米粉的質量比為7:1:3(樣品以干重計算),喂料速度為5kg/h,螺旋桿轉速為100r/min,摸頭孔徑為4mm,切割刀轉速為250r/min,雙螺桿擠壓機的四段溫度分別為45℃、50℃、60℃、70℃。
20、在一種實施方式中,干燥條件為90~100℃,干燥10~15min。
21、本發明的第四個目的是提供任一上述的木薯全細胞粉或上述的強化木薯全細胞粉或任一上述的重組米在制備產品中的應用,所述產品為:添加劑、食品、藥品或保健品。
22、在一種實施方式中,所述食品為淀粉類食品,包括但不限于淀粉、面包、面條、饅頭、包子、餃子皮、餅干、蛋糕。
23、在一種實施方式中,所述添加劑包括但不限于增稠劑、乳化劑、穩定劑或防腐劑。
24、在一種實施方式中,所述藥品包括但不限于填充劑、粘結劑、崩解劑、助流劑或藥物的攜帶載體。
25、在一種實施方式中,所述保健品包括但不限于抗性淀粉、預膠化淀粉、慢消化淀粉、改性淀粉。
26、本發明的第五個目的是提供一種產品,所述產品含有任一上述的木薯全細胞粉或上述的強化木薯全細胞粉或任一上述的重組米中的一種或多種;所述產品為:食品、藥品或保健品。
27、在一種實施方式中,所述食品為淀粉類食品,包括但不限于淀粉、面包、面條、饅頭、包子、餃子皮、餅干、蛋糕。
28、在一種實施方式中,所述添加劑包括但不限于增稠劑、乳化劑、穩定劑或防腐劑。
29、在一種實施方式中,所述藥品包括但不限于填充劑、粘結劑、崩解劑、助流劑或藥物的攜帶載體。
30、在一種實施方式中,所述保健品包括但不限于抗性淀粉、預膠化淀粉、慢消化淀粉、改性淀粉。
31、本發明的第六個目的是提供一種降低木薯粉類產品黏度的方法,通過制備木薯全細胞粉降低木薯粉類產品黏度,所述木薯全細胞粉的制備方法包括:
32、(1)木薯全細胞分離:使用果膠酶酶解液酶解木薯塊,木薯塊與果膠酶酶解液的料液比為1:8~10,制備得到酶解分離后的木薯樣品;其中,
33、果膠酶酶解液的制備方法為:將果膠酶溶解于檸檬酸緩沖液中,是果膠酶的終濃度為0.5~5u/ml;加入3~5%w/v的抗壞血酸,45~50℃活化0.5~1h,制備得到果膠酶酶解液;
34、酶解條件為45~50℃酶解1~2h;可選地,酶解在80~100r/min的攪拌條件下進行,50℃反應1.5h;
35、(2)全細胞篩分:篩分酶解分離后木薯樣品,收集得到粒徑為50~250μm的木薯全細胞粉;
36、可選地,使用兩層篩網篩分細胞,第一層篩網孔徑為200~250μm,第二層篩網孔徑為50~75μm,收集第二層篩網上的木薯樣品,得到木薯全細胞粉;
37、進一步可選地,通過木薯全細胞粉制備黏度更低的強化木薯全細胞粉,所述強化木薯全細胞粉的制備方法為:
38、將木薯全細胞粉木薯全細胞粉置于鈣離子溶液中浸泡20~30min,制備得到強化木薯全細胞粉。
39、在一種實施方式中,所述鈣離子溶液可以是氯化鈣溶液、檸檬酸鈣、磷酸鈣、碳酸鈣、葡萄糖酸鈣中的一種,ca2+濃度為2%~5%;可選地,浸泡后通過離心制備得到強化木薯全細胞粉,所述離心脫水的離心轉速為5000rpm,離心時間為10~15min。
40、本發明的有益效果:
41、本發明利用果膠酶酶解細胞之間粘結的中間薄層,制備單個完整的木薯全細胞,同時通過ca2+溶液浸漬細胞提高細胞壁多糖組分間結合能力,強化細胞壁,再以此為主要原料,通過擠壓技術制備得到一種木薯全細胞粉重組米。本發明的制備方法所得到的木薯全細胞完整且分離效率高,制備得到的重組米飯有效改善了木薯淀粉的高黏度特性,且具有較高的抗消化能力。
42、具體的:
43、(1)本發明通過利用果膠酶分離木薯全細胞,所制備得到的木薯細胞具備完整的細胞結構,同時具有較高的分離率(70~80%),是一種高效的木薯細胞粉制備方法。
44、(2)本發明所分離的木薯細胞粉可有效保留了木薯的營養物質,且完整細胞壁的物理屏障作用以及緊密的細胞基質增強了淀粉的抗消化能力,同時分離的木薯全細胞粉相比于木薯淀粉其黏度顯著降低,解決了木薯淀粉粘性大,易于粘結的問題。
45、(3)本發明所制備的木薯全細胞粉,利用ca2+強化細胞壁,增強細胞壁強度,降低細胞壁通透性,可提高細胞壁的抗剪切能力及對淀粉酶的物理屏障作用。
46、(4)本發明在利用木薯全細胞粉替代米粉所制備的重組米,具有口感好、色澤鮮亮、富含膳食纖維、營養價值高以及抗消化的優點,且制備方法操作簡單,前后步驟銜接緊密,具有綠色環保,易于形成產業化,適于廣泛推廣應用,為木薯資源的食用化加工提供了新思路。