糖和其他食品的制造方法

专利名称：：糖和其他食品的制造方法
技术领域：
：本发明涉及食品，包括低血糖指数糖产品及具有所需植物化学物质水平的其他食品的制造方法。具体说，本发明涉及糖产品的制造方法，该方法采用近红外光谱或电导率确定糖产品是否具有所需含量分布的所需植物化学物质，例如多酚、抗氧化剂、有机酸、着色剂、多糖、矿物质、还原糖、甘蔗脂肪醇、植物固醇、中性脂类、磷脂、乳化剂、蛋白质和其他植物化学物质。
背景技术：
：对于本说明书中参考或讨论的文件、法案或知识条目，这种参考或讨论并不意味着承认该文件、法案或知识条目或者其任意组合在优先权日是公众可得的、公众已知的、构成常规知识的一部分；或者已知与试图解决本说明书所涉及的任何问题的尝试相关。虽然参照甘蔗提取物或与甘蔗加工有关的工艺物料流中的多酚、抗氧化剂、有机酸、着色剂、多糖、矿物质、还原糖、甘蔗脂肪醇、植物固醇、中性脂类、磷脂、乳化剂、蛋白质的含量分布描述了本发明，但本发明并不限于此，而是包括甜菜糖提取物和甜菜糖工艺物料流。近红外光谱(NIR)光谱学是基于化学物质对特定波长的电磁辐射的影响来鉴定化合物的科学。近红外光谱(NIR)是基于在电磁波谱的近红外部分，即400-2500nm，具有一定波长的辐射吸收的分析。电导率(EC)电导率(EC)可评价溶液中溶解的盐的总量(TDS)，或溶解离子的总量。EC以微西门子/厘米(PS/cm)表示，采用由两个金属电极构成的传感器记录。甘蔗精制机械收获之后，将甘蔗转移至磨坊，在锯齿状的辊之间碾压粉碎。然后对粉碎的甘蔗加压以提取原糖汁，而甘蔗渣(剩余的纤维材料)可用作燃料。然后，将原汁加热至沸点以提取任何杂质，然后加入石灰和漂白剂，去除研磨滤泥。将原汁在真空下进一步加热至浓缩并提高白利糖度。浓缩糖浆种晶以产生疏松糖结晶和称为糖蜜的稠厚糖浆。将两者离心分离，收集糖蜜废料用作低级动物饲料。该工艺的流程图如下所示。4糖精制工艺产生大量产品，包括原汁、甘蔗渣、研磨滤泥、澄清糖汁等。上述工艺产生的疏松糖结晶进一步精制以产生许多市售可得的糖产品。例如，进一步精制可包括将疏松糖结晶与热浓缩糖浆混合以软化结晶上的外包衣。然后离心回收结晶，随后溶解在热水中。这种糖液体通过碳酸化或磷酸化处理、过滤、脱色进一步纯化，然后用细糖结晶种晶。一旦结晶长到所要求的大小，通过离心沉淀、离心从糖浆分离结晶，然后干燥、分级并包装。从糖液体回收糖结晶可能重复几次。回收了所有的糖结晶之后留下的暗色糖浆也称为糖蜜。糖组合物甘蔗产品和废料的组成复杂且变化很大一原则上化学组成由甘蔗的地理来源、甘蔗品种和加工方法所决定。糖蜜和糖精制工艺的其他产品，例如糖研磨滤泥、田间废弃物/丝状的(fibrated)甘蔗头、甘蔗皮(canestripping)和甘蔗渣/浆是复杂的物质混合物。糖蜜和其他稠厚糖浆及糖汁通常包含脂质、磷脂、蛋白质、类黄酮、黄酮、多酚、植物固醇、寡糖、多糖、肽和蛋白质、矿物质、有机酸以及单糖和二糖。有益的糖组分美国专利申请2003198694揭示，甘蔗和甜菜中存在对人体健康有益的抗氧化组分。这些抗氧化剂包括多酚和类黄酮，可用于制造功能性食品。这些提取物可用于旨在降低血糖指数(GI)的配制方案。GI是根据含碳水化合物食物在体内提高血糖水平的速度进行分级的系统。GI值较高的食物能较快地提高血糖，对血糖控制的益处小于较低GI的食物。例如，国际专利申请W02005/117608揭示了通过提高抗氧化剂含量来降低食物GI的方法。这通常通过以下方式实现将甘蔗生产废料和工艺过程中的产物或其他碳水化合物的提取物加入目前可得的高度精制的蔗糖产物中。多酚(或酚类物质)是一类在甘蔗中存在的化合物，其特征是具有酚环结构和两个或更多个酚羟基。存在至少8000种经鉴定的多酚，分为许多亚类，例如花青素和儿茶素。天然多酚可以是简单分子如酚酸，或是高度聚合的大分子化合物如丹宁。共轭形式的多酚是最常见的，包含与酚环结构相连的各种糖分子、有机酸和脂质(脂肪)。这种共轭的化学结构造成各种多酚不同的化学分类以及作用模式和健康性质方面的差异。认为甘蔗中存在的多酚具有许多健康益处。过去，鉴定甘蔗或甜菜提取物或者糖加工物料中所需物质(例如多酚)的含量分布相对较难，需要大量湿化学和光谱技术。这主要是因为糖中存在大量植物化学物质并且其结构变化大，导致有意义的定性和大量分析变得非常困难。图1-3示出了采用高压液相色谱(HPLC)鉴定不同品种的甘蔗中植物化学物质含量的差异。正是这种天然差异导致产生包含一致水平的植物化学物质的糖产物变得困难。因此，需要能够更加常规地测定糖产物中这些植物化学物质水平的方法，尤其是在该植物化学物质水平与特定功能相关的情况。发明_既述已发现，可采用NIR快速定量和定性检测诸如多酚、抗氧化剂、有机酸、着色剂、多糖、矿物质、还原糖、甘蔗脂肪醇、植物固醇、中性脂类、磷脂、乳化剂、蛋白质和其他植物化学物质等物质，这些物质可用于鉴定糖、糖提取物、糖加工料或废料(包括糖汁、甘蔗渣、糖蜜、研磨滤泥、发酵时预留的酵母泡沫(dimder)、皮等)中所需的组成含量分布。根据本发明的第一方面，提供了一种生产具有所需水平的特定植物化学物质的糖产品的方法，该方法包括以下步骤(a)制备初步的糖产品；(b)采用近红外光谱分析步骤(a)的初步的糖产品中的植物化学物质含量分布；(c)将步骤(b)的含量分布与植物化学物质的参比含量分布进行比较；和(di)需要时，处理初步的糖产品以实现具有所需水平的特定植物化学物质的最终糖产品；或者可选地，(dii)需要时，改变步骤(a)中的制备工艺以制备具有所需水平的特定植物化学物质的初步的糖产品。优选地，该方法能够快速鉴定富含一定水平的多酚、抗氧化剂、有机酸、着色剂、多糖、可溶性纤维、不溶性纤维、矿物质、还原糖、甘蔗脂肪醇、植物固醇、中性脂类、磷脂、乳化剂、蛋白质或其他植物化学物质的糖，这些物质中的每一种在类型和含量方面都是所需的。本文所用术语“糖产品”包括糖、甘蔗提取物、糖加工料或废料提取物以及它们的混合物。本发明方法尤其适用于制造低GI的糖。在一个实施方式中，初步的糖产品是标准晶状原糖或研磨的白糖产品(来自甘蔗或甜菜)。然后用NIR分析这种初步的糖产品以确定每一种所需的植物化学物质是否足以使糖具有低GI值。如果所需的植物化学物质的含量不够，则用糖蜜提取物(例如，国际专利申请W02005/117608和PCT/AU2007/001382所公开的提取物)喷涂初步的糖产品进行处理以提高所需植物化学物质的水平并降低GI特征以形成低GI的糖。如果初步的糖产品具有所需的含量分布，则在步骤(d)中无需处理。该方法也可用于制备具有许多不同的植物化学物质水平含量分布的糖产品以提供具有特定功能的食品。例如，具有高水平抗氧化剂的糖产品可用于针对氧化损害相关条件的食品。具有高水平纤维的糖产品是另一种可选形式。这种纤维可包括可溶性和不溶性纤维，例如但不限于纤维素、半纤维素和果糖-寡糖。国际专利申请PCT/AU2007/001382揭示了可用于制备步骤(d)中使用的合适的提取物以实现所需植物化学物质含量分布的方法。步骤(a)中初步的糖产品的制备可以通过本领域技术人员已知的任何方法进行。通常，可采用标准糖研磨和精制方法制造初步的糖产品。优选地，初步的糖产品的制造可设6计成能使基础糖产品具有所需的植物化学物质含量分布的可能性最大化。在一个优选的实施方式中，初步的糖产品的制造包括加入洗炼糖浆或糖蜜提取物以提高所需的植物化学物质的水平。然而，制备糖的原料的组成常常根据农作物而有所不同，因此仍然需要分析每一批次。NIR分析可以在线或离线进行。通常，当采用本发明第一方面的方法结合在线糖加工物料时，扫描头安装在邻近连续的加工物料流。对于离线测量，通常由糖加工物料手动采集样品，然后在实验室或类似设施中进行NIR测量。优选地，NIR分析在线进行。通常，步骤(b)中的NIR分析包括(i)将扫描头安装到邻近提取物(离线)或加工物料(在线)，扫描头包括远程光源以及反射光聚集和传输装置；(ii)利用近红外光谱的单色器将反射光解析成离散波长的光；(iii)登录包含参比校准方程的数据库，该方程将离散波长吸收特性与每种感兴趣物质的定量存在相关联；(iv)应用所得提取物或加工物料的图谱的校准方程，利用计算机产生每种感兴趣物质的含量分布，和(v)将所产生的含量分布与储存在数据库中的所需含量分布参数进行比较以鉴定一种或多种物质的所需含量分布。步骤(di)中初步的糖产品的处理可通过任何已知方法进行。通常，步骤(b)和(c)包括使用计算机，该计算机经编程以指导喷涂装置将物质喷涂到初步的糖产品上以提高所需物质的含量。通常，步骤(di)中的处理包括在初步的糖产品上喷涂富含许多单独或混合的化合物如多酚、抗氧化剂、有机酸、着色剂、多糖、可溶性纤维、不溶性纤维、矿物质、还原糖、甘蔗脂肪醇、植物固醇、中性脂类、磷脂、乳化剂或蛋白质的甘蔗提取物。适用于这种处理的合适的甘蔗提取物在诸如国际专利申请W02005/117608和PCT/AU2007/001382中描述。在步骤(dii)中用手动或自动反馈环路改变初步的糖产品的制备将涉及本领域技术人员已知的操控方法。这种方法包括操控加工参数，加入化学物质或者在工艺中弓丨入一种或多种物理方法，例如溶剂萃取、尺寸排阻加工或者离子交换色谱。优选地，初步的糖制造工艺包括将植物化学提取物在任何方便的阶段加入工艺中，例如在离心或螺旋输送机阶段。在优选实施方式中，来自糖加工物料的糖浆或粉末可应用于糖加工过程。通常，离开干燥器后对最终原糖(之前经多酚糖浆喷雾处理)的NIR分析结果可用作工艺控制工具以调节加入曲格(fugal)或螺旋输送机阶段糖浆的量(百分比)以实现特定植物化学物质所需的水平。植物化学物质理想的含量分布将取决于指定用途、所需抗氧化剂效能、递送方式(即如何将衍生物最终掺入食品或饮品或药品中进行递送以及掺入何种食品或饮品或药品中)、指定的治疗用途以及本领域技术人员已知的其他因素，等等。在最终糖产品是低GI糖产品的优选实施方式中，测得理想的含量分布包括一种或多种下表所示含量的以下物质7<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>在上表中，CE表示儿茶素当量，GAE表示没食子酸当量，ICUMSA表示通用糖分析方法的国际委员会。更优选地，低GI糖产品具有下表所示特定矿物质的含量分布<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>本发明的原则可用于快速定量和定性检测除糖之外载体上的植物化学物质水平和利用除甘蔗之外的植物化学物质来源。根据本发明的第二方面，提供了一种食品制造方法，该方法包括(a)制备基础植物化学载体；(b)采用近红外光谱分析该基础植物化学载体；(c)将步骤(b)的含量分布与参比含量分布进行比较；和(di)需要时，处理基础植物化学载体以实现具有所需水平的植物化学物质的食品或者可选地，(dii)需要时，改变步骤(a)中的制备工艺以制备具有所需水平的特定植物化学物质的基础植物化学载体。基础植物化学载体可选自纤维(不溶性来源如甘蔗渣和可溶性来源)、面粉、谷类、乳制品和其他食品。步骤(a)的制备步骤和/或步骤(di)的处理步骤通常包括利用各种施加工艺将植物化学物质加入载体，这些工艺包括但不限于喷涂和团聚，从而在最终的食品中提供所需的功能。根据最终的食品应用，也可将乳化剂或增溶化合物掺入基础植物化学载体中以助于植物化学物质在食品基质中的溶解，在糖/纤维复合物的消费和分散后递送到胃肠道内，或改善所添加的化合物的生物利用度。典型来源包括但不限于可可豆和可可加工副产物，茶和茶加工废物料，可可豆荚壳和外壳，咖啡豆，咖啡废料，葡萄渣(grapepomice)，谷类(例如大麦、荞麦、玉米、黍、燕麦、稻谷、黑麦、高粱、小麦)，豆类(例如大豆和豆类植物)，坚果类(例如杏仁、槟榔、腰果、榛子、花生、山核桃、核桃)，油料种子(例如油菜籽、芥花籽、大豆、琉璃苣，棉籽，月见草、亚麻子、芝麻、向日葵、橄榄油、棕榈油、米糠油)，果实类(例如浆果、核果、梨果、热带水果)，蔬菜类(例如胡萝卜、洋葱、荷兰防风草、马铃薯、甜菜根、甘薯、芦笋、芹菜、菊苣、莴苣、菠菜、酪梨、番茄、胡椒)，饮料类(例如茶、咖啡、可可、啤酒、葡萄酒、苹果酒)和草本植物(例如紫锥花属(Echinacea)、人参、银杏、金丝桃(StJohn’sWort)、缬草、卡法根、沙巴棕、黑升麻(blackcohosh)、勾果草(Devil，sClaw)、白毛茛、山楂、姜、甘草、水飞雉)。根据本发明的第三方面，提供了一种生产甘蔗提取物的方法，该方法包括(a)制备第一甘蔗提取物；(b)采用近红外光谱分析该第一甘蔗提取物；(c)将步骤(b)的含量分布与参比含量分布进行比较；和(di)需要时用进一步的提取工艺处理该第一甘蔗提取物以实现所需的植物化学物质水平；或者可选地，(dii)需要时，改变步骤(a)中的制备工艺以制备具有所需水平的植物化学物质的甘蔗提取物。已经在电导率(EC)和多酚含量之间建立关联，可用于在线或离线测量糖、甘蔗、甘蔗提取物以及来自糖加工物料或废物料中的多酚水平，如国际专利申请W02005/117608和PCT/AU2007/001382中所述(包括汁、甘蔗渣、糖蜜、研磨滤泥、酵母泡沫、皮、洗炼糖浆寸Jo根据本发明的第四方面，提供了一种生产甘蔗提取物的方法，该方法包括(a)制备第一甘蔗提取物；(b)利用电导率分析该第一甘蔗提取物；(c)将步骤(b)的数值与参比数值进行比较；和(di)需要时用进一步的提取工艺处理该第一甘蔗提取物以实现所需的植物化学物质水平；或者可选地，(dii)需要时，改变步骤(a)中的制备工艺以制备具有所需水平的植物化学物质的甘蔗提取物。甘蔗提取物及其生产方法是本领域技术人员已知的。提取物及其制备方法的例子在国际专利申请W02005/117608和PCT/AU2007/001382中描述。改变提取物获取方法可改变提取物中植物化学物质的含量分布，本发明第二方面的方法能够快速鉴定所需水平，因而能够在加入提取物时控制下游产物的数量和性质。提取物可源自任何甘蔗加工产物，包括甘蔗研磨工艺、甘蔗制糖的精制工艺以及使用甘蔗产物的其他工艺，例如由糖蜜制造乙醇作为甜酒生产的一部分。提取物可源自原料、工艺期间的产物、副产物、最终产物和废物料。例如，源自甘蔗的产品可以是甘蔗原汁进料、澄清甘蔗汁和浓缩甘蔗汁糖浆、废蜜、糖蜜(由初级炼糖厂或精炼厂获得)、金色糖浆、红糖、甘蔗渣、生物酵母泡沫(biodimder)、田间废弃物、生长头、果肉、甘蔗皮、髓和研磨滤泥。优选地，提取物源自糖蜜。在一个优选的实施方式中，甘蔗提取物中的多酚选自对-香豆酸、阿魏酸、丁香酸、咖啡酸、绿原酸、㈠表儿茶素、芹菜素、⑴儿茶素、槲皮素、地奥司明(diosmin)、芦丁以及它们的混合物。甘蔗提取物可包含一些碳水化合物，这些碳水化合物能够在改善口味的同时保留甘蔗提取物的GI降低特征。通常，提取物包含单糖、二糖、寡糖以及可溶性和不溶性多糖之类的碳水化合物。提取物也可包含源自单糖、二糖、三糖和寡糖的木聚糖，例如木二糖(xylobiose)、木三糖(xylotriose)和木糖。提取物可包含具有GI升高特性的碳水化合物，例如蔗糖和葡萄糖。然而，提取物中升高GI的碳水化合物的含量整体上不足以显著抵消提取物的GI降低特性。并且，提取物可包含一些能够维持其应用价值，例如机体组成重新分布的碳水化合物，如国际专利申请PCT/AU2006/000769所述。甘蔗提取物可包含矿物质，包括矿物质络合物。通常，矿物质选自镁、钾、铁、锰、铝、锌、钙、钠及其混合物。可以存在的其他矿物质包括阴离子如硝酸根、磷酸根、硫酸根和氣罔子。甘蔗提取物可包含有机酸。通常，有机酸选自顺_乌头酸、柠檬酸、磷酸、葡糖酸、苹果酸、反-乌头酸、琥珀酸、乳酸以及它们的混合物。提取物可以糖浆形式使用，作为甘蔗或甜菜精制白糖中的添加剂，以递送正确范围的植物化学物质，使精制糖变成低GI糖。炼糖过程中的各种工艺物料如洗炼糖浆，或者其他来自离子交换柱或活性炭柱的洗涤液也可以在精制工艺期间用于调节糖中植物化学物质的水平以产生低GI糖。在一些情况下，根据甘蔗品种和生产工艺，不必在糖产品中加入额外的植物化学物质来制备低GI糖。本发明方法所得产品的用途本发明方法可用于提供经济实用并且适用于多种用途的新产品。本发明方法所得产品可通过以下技术直接并且无需进一步的修饰即可掺入食品、营养品或饮品中，这些技术包括混合、输注、注射、掺混、分散、碾揉(conching)、乳化、浸渍、喷射、团聚和捏合。或者，该产品可以在摄取之前由消费者直接施加到食品或食品基质上或者施加到饮品中。本文所用术语“食品”、“食物”或“食用产品”包括任何可食用的产品，例如但不限于糖果，补充剂，小吃(甜食和开胃菜)，含可可和咖啡的食品，调味料，饮料(包括速食饮料、预混物)，动物健康和营养中使用的饮食补充剂和包含补充剂的制剂，乳制品，例如牛奶、酸奶酪、冰淇淋、烘焙产物和食品调味品。本发明产品可掺入食品、饮品和营养品中，包括但不限于乳制品-例如乳酪、黄油、牛奶和其他乳饮料、酱(spreads)和乳混合物、冰淇淋和酸乳酪；基于脂肪的产品-例如人造奶油、酱、蛋黄酱、起酥油、烹饪和煎炸油以及装饰料；基于谷物的产品_包括谷物(例如，面包和面制食品(pastas))，不论这些物质是烹饪、烘焙或是以其他方式加工；糖果-例如巧克力、蜜饯、口香糖、甜点、非乳面饰、果汁冻(sorbets)、冰霜和其他填料；肠和胃肠外产品，运动营养产品，包括粉末、预混物、汁液、能量棒、等渗饮料和明胶、淀粉基或果胶凝胶冻。饮品_不论是热饮还是冷饮(咖啡、茶、可可、谷类、菊苣和其他基于植物提取物的饮品)、酒精或非酒精饮品，包括可乐和其他软饮料、果汁饮料、饮食补充剂、速食预混物和膳食替代饮品；和混合产品_包括蛋和蛋产品、加工食品如汤、预先制备的面食制品。低GI食品在一个尤其优选的应用中，本发明方法可用于生产旨在降低GI的方案的产品。本发明方法可用于制备低GI产品，例如国际专利申请W005/117608所述，同时具有特定植物化学物质含量的额外效果。对于低GI产品，优选葡萄糖水平低。可利用消化葡萄糖的酶(例如葡萄糖氧化酶(GO))来降低甘蔗提取物产品的葡萄糖含量。本领域技术人员已知，葡萄糖氧化酶和催化酶的组合通常用于确保去除所有产生的过氧化氢，然后通过GO消耗产生的氧来进一步降低葡萄糖水平。本发明方法也可结合任何其他方法以减少可能重新掺入生产过程的葡萄糖和其他产品以降低糖产品的GI。这些方法包括但不限于在超滤和离子交换过程之前、期间或之后进行发酵，或通过其他化学反应和/或热反应促进葡萄糖消耗。本发明方法也可用于制备适用于国际专利申请PCT/AU2006/00076所述方法和产品的广品。附图简要说明图A示出可用于实施根据本发明一个实施方式的方法的NIR系统。图1显示了第一甘蔗品种HPLC测得的植物化学物质组成。图2显示了第二甘蔗品种HPLC测得的植物化学物质组成。图3显示了第三甘蔗品种HPLC测得的植物化学物质组成。图4显示了实施例2所述各种糖相对电导率与多酚(儿茶素当量)结果。图5显示了实施例2所述各种糖相对色数与多酚(儿茶素当量)结果。图6显示了实施例2中儿茶素与电导率结果的统计学相关性。图7显示了实施例2中儿茶素当量与色数结果的统计学相关性。图8显示了实施例3的糖中Pol(蔗糖)％的NIR校准曲线。图9显示了实施例3的糖中水分％的肌1校准曲线。图10显示了实施例3的糖中灰分％的肌1校准曲线。图11显示了实施例3的糖色数NIR校准曲线。图12显示了实施例3中还原糖(Lane和Eynon方法)的NIR校准曲线。图13显示了实施例3的糖中导电性灰分的NIR校准曲线。图14显示了实施例3中细粒(小于600微米的质量百分比)的NIR校准曲线。图15显示了实施例3中总酚类的NIR校准曲线。图16显示了实施例3中反-乌头酸的NIR校准曲线。图17显示了实施例3中抗氧化剂效能的NIR校准曲线。图18显示了实施例3中糖电导率的NIR校准曲线。图19显示了实施例3的糖中葡萄糖％的肌1校准曲线。图20显示了实施例3的糖中果糖％的肌1校准曲线。图21显示了实施例3的糖中钙的NIR校准曲线。图22显示了实施例3的糖中镁的NIR校准曲线。图23显示了实施例3的糖中钠的NIR校准曲线。图24显示了实施例3的糖中钾的NIR校准曲线。图25显示了实施例3的糖中铁的NIR校准曲线。图26显示了实施例3的糖中铝的NIR校准曲线。图27显示了实施例3的糖中锰的NIR校准曲线。图28显示了实施例3的糖中锌的NIR校准曲线。图29显示了实施例3的糖中氯离子的NIR校准曲线。图30显示了实施例3的糖中硫酸根的NIR校准曲线。图31显示了实施例3的糖中磷酸根的NIR校准曲线。图32显示了实施例3中糖滤过性的NIR校准曲线。图33显示了实施例3的NIR校准统计学数据。具体实施例近红外光谱近红外光谱提供了一种产物属性的快速测量方式。澳大利亚糖工业研究组织BSES有限公司(BSES)过去已采用NIR技术来开发能够直接、实时分析用于支付和工艺控制目的的经加工或切碎的甘蔗的甘蔗分析系统(CAS)。自从首例NIR系统在澳大利亚的实现，BSES已开发了大量数据库，将这些校准方程用于不同研磨和生长区(StauntonS.P.，LethbridgeP.J.,GrimleyS.C.,StreamerR.ff.,RogersJ.,MacintoshD.L.,近红夕卜HHttl^t线分(Onlinecaneanalysisbynearinfra-redspectroscopy).Proc.Aust.Soc.SugarCaneTechnol.1999；21:20_27)和用于诸如糖和甘蔗渔等其他底物中(StauntonS.P.&WardropK.，采用NIR光谱开发在线甘蔗渣分析系统(DevelopmentofanonlinebagasseanalysissystemusingNIRspectroscopy).InternationalSugar12Journal,2007,109:482_488)。然而，过去没有证据表明NIR光谱和甘蔗或糖的多酚含量之间存在关联。本发明包括用于在线/离线产生高抗氧化剂/低GI或官能糖的NIR系统。本发明中使用的糖分析系统(SAS)包括以下硬件和软件。<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>图A是典型系统的示意图。分光光度计NIR单色仪的直射光反射系统的扫描头位于需要分析的加工物料的沿线或其上方。反射光通过光纤到达分光光度计，在分光光度计中光通常以2nm的步阶分解成400-2500nm范围的波长。每次样品扫描产生波长表示的加工物料的吸收光谱。对于每个感兴趣参数(例如加工物料中的纤维含量)储存校准方程的数据库。该信息保存适合CPU存取。数据库还储存了得到校准方程的光谱特征。得到每次样品扫描的平均光谱。提取感兴趣校准光谱的相关部分，计算用于扫描的测量参数。加工物料所有可接受的扫描的相关部分的结果取平均进行预测。校准可得的情况下，所得光谱可作为许多参数运用。CPU可拒绝不符合用于得到校准方程的光谱设置的光谱。适用于实现本发明的组成成分校准方程包括Pol(蔗糖)多酚水分矿物质糖色数(ICUMSA)有机酸还原糖抗氧化剂灰分(亚硫酸化(sulphitation))葡萄糖导电灰分果糖细粒度电导率电导率(EC)可评价溶液中溶解的盐的总量(TDS)，或溶解离子的总量。EC以微西门子/厘米(PS/cm)表示，采用由精确间隔1.0厘米并伸入溶液中的两个金属电极构成的传感器记录。电极间施加恒压(V)。电压产生的电流(I)流过溶液，与溶解离子的浓度成正比，离子越多，溶液的电导率越高，得到的电流越高。蒸馏水或去离子水中溶解离子极少，几乎没有电流通过(低EC)。由于电流(I)随温度升高而升高，EC值自动校正至25°C的标准值，该数值技术上称为比电导率。EC探针的响应时间通常较快，不到5秒即可达到满值的98%。一些电导率探针在其电极处采用交流电以防止极化和电解，使测试中的溶液不发生积垢。探针通常具有环氧化物涂层以防止金属电极腐蚀而明显影响电导率读数。因此，EC可能是在线或离线测量糖中多酚水平的简便方法。然而，目前还没有证据表明EC和多酚之间存在关联。实施例现在将参考以下非限制性实施例阐述本发明的各种实施方式/方面。实施例1在初级炼糖厂制备低GI糖(GI在50到54之间)，采用经批准和审核的食品安全系体系转化为食品级状态。制备过程包括以下步骤1.在曲格中洗涤糖膏至低于要求的最终所需范围的组合物，即低色数、低多酚水平。这可通过调节所用水量、曲格时间和G力来实现。对到来的甘蔗品种的组成变异，整个提取、澄清和结晶工艺中天与天之间的变异设定容差。2.在新的独立的食品级设施中，提取糖蜜并进行纯化，得到浓缩且标准化(毫克多酚/升)的多酚糖浆。采用喷雾系统将该糖浆(一种60-70BriX的深黄色液体)计量加入曲格中洗涤的基础糖中。3.在连续的旋转干燥器中根据标准操作干燥经处理洗涤的糖浆，并利用NIR技术在线或离线测量水分、多酚、色数和蔗糖水平。NIR测量装置的数据反馈环路与曲格中的糖浆取样/喷雾系统相连。这就使得能够将正确量的步骤2的糖浆递送到步骤1经洗涤的糖物料上，使干燥糖中最终的多酚水平为25-40毫克PP/100克糖。表1列出了低GI糖中关键物质的组成参数以及根据普通商业糖加工技术制备的原糖和白糖的当量参数。<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>如上表所示，原糖组成存在显著差异，结果是许多原糖缺乏生物活性的植物化学物质如多酚。光谱另一端的糖缺乏可接受的感官品质，是吸湿性的，高色数的，并且因为难以批量处理及其对最终食品的影响而不能用于商业。低GI糖的组成要求独特，因为它们在满足临床性能要求(GI<55)的同时仍提供了可接受的处理、感官、色数、吸湿、结晶大小以及可单独溶解在食品基质中。具有这些性质的低GI糖产品的例子是以商品名全膳食糖(WHOLEMEALSUGAR)或逻辑糖(LOGICANE)销售的产品。用喷雾溶液处理经洗涤的原糖以形成低GI糖时，未观察到结晶大小的改变，因为这种改变已经在结晶工艺期间确定了。然而，由于糖浆中的植物化学物质和蔗糖连接于已形成的结晶表面，观察到结晶形态的细微改变。此外，由于多酚含量的升高，糖结晶的色素稍稍增加。其他功能如流动性和吸湿性不变，因为这些性质在较大程度上受水分含量的控制，而喷雾工艺后在干燥器中水分含量又是受控的。小心控制下，浓缩多酚喷雾溶液能够递送标准化剂量的植物化学物质，从而降低GI而不损害糖的其他理想参数。实施例2本实施例研究电导率(EC)和糖中多酚含量之间是否存在任何关联。如果证实存在关联，则电导率测量可代替比色方法进行在线和离线多酚评价。化学物质folin-Ciocalteu反应试剂和(+)_儿茶素标准品购自密苏里州圣路易斯的西格玛-奥德里奇公司(Sigma-Aldrich，StLouis，M0)。碳酸钠得自澳大利亚墨尔本的兰伯瑟公司(Labserv，Melbourne，Australia)，3-(N-吗啉代)-丙磺酸(MOPS)购自英国多尔塞特的BDH实验室供应商(BDHLaboratorySupplies,Dorset,UK)。使用的所有化学物质均为分析级。样品采集原糖样品在标准糖制备期间得自莫斯曼中心糖厂(MossmanCentralMill，MCM)。在2天的时间内以规律的时间间隔，采用螺帽塑料瓶从最终产品传送装置取约100克原糖。多酚分析精确称取40克原糖样品置于100毫升容量瓶中。加入约40毫升蒸馏水，搅动容量瓶直到糖完全溶解，然后用蒸馏水将溶液定容至最终体积。多酚分析是基于适配Kim等的工作(2003)的Folin-Ciocalteu方法(Singleton1965)。简言之，将50微升等分试样的大致稀释的原糖溶液加入测试管中，然后加入650微升蒸馏水。将50微升等分试样的Folin-Ciocalteu反应试剂加入混合物中进行震摇。5分钟后，混合条件下加入500微升7%Na2C03溶液。室温下90分钟后记录750nm的吸光度。用儿茶素标准溶液(0_250mg/L)构建标准曲线。样品结果以每100克原糖的毫克儿茶素当量(CE)表示。色数分析根据BSES标准分析方法33(2001)进行色数分析。简言之，精确称取20克原糖置于100毫升容量瓶中；加入约50毫升蒸馏水，搅动容量瓶直到糖溶解。将10毫升0.2MMOPS缓冲液(pH7)加入容量瓶中，用蒸馏水将溶液定容至最终体积。将10毫升MOPS缓冲液加入100毫升容量瓶中，用蒸馏水定容，得到参比溶液。样品溶液和参比溶液各自用0.8微米预滤器和0.45微米的滤膜(密理博公司(Millip0re)，MillexHA)过滤。用参比溶液作为空白，在420nm测量过滤的糖溶液的吸光度。用以下公式计算ICUMSA色数ICUMSA色数=(A420/以克/毫升表示的浓度)X1000电导率测量精确称取20克原糖样品置于100毫升容量瓶中，用蒸馏水定容溶液。用HANNA电导率计(型号H19812-5)测量20%溶液的电导率，用HANNA1413yS/cm校准标准品标准化，结果以PS/cm表示。结果表2列出原糖电导率(PS/cm)、多酚含量(mgCE/100g)和色数评价的比较。<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>表3列出了原糖比色分析结果(750nm吸光度)和以mg/100g表示的儿茶素当量(CE)的计算。<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>这些结果进一步在图4-7和18中示出。由这些图可知，样品点均接近线性图，各图大致相同。结论EC、ICUMSA糖色数和多酚含量之间存在令人意外的统计学显著性关联。因此，该方法可以在含较高含量多酚的糖制备过程中用作QA/QC目的的快速在线和/或离线测量工具。该方法易于适配和整合到目前的工业方法和工艺控制系统中。参考文献糖实验站管理局(BureauofSugarExperimentStations)(BSES)2001.澳大利亚糖厂实验手册(LaboratoryManualforAustralianSugarMills)，第2卷，方法33，BSES布里斯班。KimD.-0.，JeongS.W.和LeeC.Y(2003).各种李培育品种的酚类植物化学物质白勺氧U^Ll容量(Antioxidantcapacityofphenolicphytochemicalsfromvariouscultivarsofplums).FoodChemistry,81,(3)321-326.Singleton,V.L.和Rossi，J.A(1965).用磷钼酸-磷钨酸反应试剂进行总的酚类化合物的比色测定(Colorimetryoftotalphenolicswithphosphomolybdic-phosphotungsticacidreagents).Am.J.Enol.Vitic.16,144-158.实施例3本实施例研究采用近红外(OTR)光谱方法预测糖中多酚、有机酸和矿物质含量。然后用这些信息开发合适的NIR方法以对制造的低GI糖和多酚提取物进行在线和离线多酚评价。本实施例开发的组成方程包括多酚(例如阿魏酸feulicacid)矿物质有机酸(例如乌头酸)抗氧化剂葡萄糖果糖该方程是专门开发用于BSES系统，但经改良可用于其他NIR系统，包括例如可以在离线环境中使用的实验室设备。结果结果如图8-33所示。图中清晰可见，样品点均接近线性图。结论由于样品点呈线性，r2值接近1。本实施例中图8-34令人信服地说明统计学显著性关联，由底物NIR光谱推断得到矿物质、碳水化合物、有机酸和多酚的浓度。因此，该方法可以在含较高含量多酚的糖制备过程中用作QA/QC目的的快速在线和/或离线测量工具。该方法易于适配和整合到目前的工业方法和工艺控制系统中。本说明书和权利要求书中使用的术语“包含”和“包括”并不限制本发明而排斥任何变体或添加。本领域技术人员可以容易理解本发明的修饰和改进。这些修饰和改进也包括在本发明的范围内。权利要求一种制造具有所需水平的特定植物化学物质的糖产品的方法，该方法包括以下步骤(a)制备初步的糖产品；(b)采用选自近红外光谱、电导率及其组合的分析方法分析步骤(a)所得初步糖产品中植物化学物质的含量分布；(c)将步骤(b)的含量分布与植物化学物质的参比含量分布进行比较；和(di)需要时，处理初步的糖产品以实现具有所需水平的特定植物化学物质的最终糖产品；或者可选地(dii)需要时改变步骤(a)中的制备工艺以制备具有所需水平的特定植物化学物质的初步的糖产品。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(b)的分析过程包括(i)将扫描头安装到邻近提取物(离线)或加工物料(在线)，扫描头包括远程光源以及反射光聚集和传输装置；()利用近红外光谱的单色器将反射光解析成离散波长的光；(iii)登录包含参比校准方程的数据库，所述方程将离散波长吸收特性与每种感兴趣物质的定量存在相关联；(iv)应用所得提取物或加工物料的图谱的校准方程，利用计算机产生每种感兴趣物质的含量分布，和(ν)将所产生的含量分布与储存在数据库中的所需含量分布参数进行比较以鉴定一种或多种物质的所需含量分布。3.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述初步的糖产品选自糖、甘蔗提取物、糖加工物料或废物料提取物以及它们的混合物。4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(a)包括加入洗炼糖浆或糖蜜提取物以提高所需植物化学物质的水平。5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(b)包括涉及选自下组的植物化学物质的分析多酚、抗氧化剂、有机酸、着色剂、多糖、可溶性纤维、不溶性纤维、矿物质、还原糖、甘蔗脂肪醇、植物固醇、中性脂类、磷脂、乳化剂、蛋白质以及它们的混合物。6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(di)的处理过程包括将蔗糖提取物喷涂到所述初步的糖产品上。7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述最终的糖产品是低GI糖。8.一种食品制造方法，该方法包括(a)制备基础植物化学载体；(b)采用近红外光谱分析该基础植物化学载体；(c)将步骤(b)的含量分布与参比含量分布进行比较；和(di)需要时处理所述基础植物化学载体以实现具有所需水平的植物化学物质的食品；或者可选地，(dii)需要时，改变步骤(a)中的制备工艺以制备具有所需水平的特定植物化学物质的基础植物化学载体。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述基础植物化学载体选自可溶性纤维、不溶性纤维、面粉、谷类、乳制品以及它们的混合物。10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，步骤(di)和(dii)涉及用选自下组的植物化学物质来源的提取物处理所述基础植物化学载体可可豆和可可加工副产物、茶和茶加工废物料、可可豆荚壳和外壳、咖啡豆、咖啡废料、葡萄渣、谷类、豆类、坚果类、油料种子、水果类、蔬菜类、饮料类、草本植物以及它们的混合物。11.一种制造甘蔗提取物的方法，该方法包括(a)制备第一甘蔗提取物；(b)采用选自近红外光谱、电导率及其组合的分析方法分析步骤(a)所得第一甘蔗提取物中植物化学物质的含量分布；(c)将步骤(b)的数值与参比含量分布进行比较；和(di)需要时用进一步的提取工艺处理该第一甘蔗提取物以实现所需的植物化学物质水平；或者可选地，(dii)需要时改变步骤(a)中的制备工艺以制备具有所需水平的特定植物化学物质的甘蔗提取物。12.一种制造低GI糖产品的方法，该方法包括(a)制备选自下组的初步的糖产品标准结晶原糖、研磨白糖以及它们的混合物；(b)采用近红外光谱分析步骤(a)初步的糖产品中的植物化学物质的含量分布；(c)将步骤(b)的含量分布与植物化学物质的参比含量分布进行比较；和(d)需要时通过用糖蜜提取物进行喷涂来处理所述初步的糖产品以实现具有所需水平的特定植物化学物质的最终糖产品。全文摘要提供了具有所需水平的特定植物化学物质的糖产品的制造方法，该方法包括以下步骤制备初步的糖产品；采用选自近红外光谱、电导率及其组合的分析方法分析所述初步糖产品中植物化学物质的含量分布；比较所述含量分布；需要时处理所述初步的糖产品以实现具有所需水平的特定植物化学物质的最终糖产品。文档编号C13B20/00GK101815795SQ200880110518公开日2010年8月25日申请日期2008年10月2日优先权日2007年10月4日发明者B·J·基奇,D·坎纳,M·奥谢伊申请人:地平线科技控股有限公司