一种芸豆抗性淀粉复配的豆基杂粮米稀及其制备方法与流程

本发明属于食品加工领域，特别涉及一种芸豆抗性淀粉复配的豆基杂粮米稀及其制备方法。

背景技术：

过去，我国粮食加工研究主要集中在经济作物方面，对杂粮食品的开发和利用缺乏深入的了解。随着人们消费水平的提高，饮食习惯所引发的问题逐渐凸显，越来越多的人出现“亚健康”问题，此时饮食结构的调整显得尤为重要，杂粮愈加受到人们的重视，杂粮中含有丰富的蛋白质、维生素、矿物质和膳食纤维，在调节血脂、调节肠道菌群以及延缓衰老等方面具有积极作用。但不可避免的问题是杂粮质地粗糙，适口性差，并且因加工条件的制约，使具有营养保健功能的杂粮类食品可食性较差。豆渣是豆奶或豆腐加工过程中的副产物，含有膳食纤维、蛋白质、钙、磷等多种营养物质，研究发现豆渣中含有50％-70％膳食纤维，长期食用豆渣能起到降糖降脂、预防肠道疾病及控制体重等功效，已经成为一种新的功能性食品来源；但由于豆渣存在质地粗糙，适口性差等问题，豆渣类产品缺乏多样性，目前主要应用于饼干、蛋糕等焙烤类食品，在与杂粮复配的冲调饮品中缺乏系统性的研究。

在杂粮的加工技术研究中，主要以粗粉碎分级利用、高温熟化、真空包装等传统技术为主。近年来，挤压膨化技术、微波提取技术、超微粉碎技术和超临界流体萃取技术等食品高新技术已逐渐得到应用，挤压膨化技术作为一种熟化手段，其原理是将调质后的物料送入双螺杆挤压膨化机，使其处于密封的高温高压环境中，通过螺杆、物料以及机筒间相互强烈的机械摩擦和剪切作用，改变物料的外部形貌和内部分子结构，一旦进入常温常压状态会急速膨胀变成多孔隙结构，经过熟化、挤压、杀菌、膨化等一系列过程，提高了物料的香味，同时将不利于人体吸收的大分子物质裂解、细化为容易吸收的小分子营养物质，形成易于消化、口感酥脆的新型食品。

本研究以豆渣、藜麦、糙米、芸豆等杂粮为主要原料，复配药食同源食材，利用挤压膨化工艺制备豆基杂粮营养米稀，并探究粉碎方式和冲调方法对的豆基杂粮米稀冲调特性的影响，旨在为豆基杂粮类食品的开发奠定理论基础。

技术实现要素：

本发明的第一目的是提供一种芸豆抗性淀粉复配的豆基杂粮米稀，在豆基杂粮营养米稀的原料中添加芸豆抗性淀粉，解决了适口性差，不利于高血糖人群食用，营养不均衡等问题，为抗性淀粉在杂粮产品中的应用提供理论依据。

本发明的第二目的是提供上述芸豆抗性淀粉复配的豆基杂粮米稀的制备方法。

本发明的第三目的是提供上述芸豆抗性淀粉复配的豆基杂粮米稀的冲调方法。

本发明通过以下技术方案来实现：

一、一种芸豆抗性淀粉复配的豆基杂粮米稀，包含的组分及重量份为：糙米10份、藜麦8份、薏苡仁8份、黑小米8份、青稞6份、豆渣4份、苦荞3份、芸豆抗性淀粉3份、赤小豆3份、藕粉2粉、枸杞2份、山药2份、桑叶1份、核桃粉1份。

二、上述芸豆抗性淀粉复配的豆基杂粮米稀的制备方法，具体步骤如下：

步骤一、原料筛选，清洗浸泡，沥干，一次粉碎过筛，混合配比，水分调节：选用实验室自制豆渣和颗粒饱满完整、无霉变的杂粮为原料，挑选去除异种粮粒、土块等杂质，用流动水清洗表面尘土，沥干水分后分别进行一次粉碎过80目筛，混合，将混匀的物料进行水分调节；

步骤二、挤压膨化：将步骤一得到的物料送入双螺杆挤压膨化机中挤压膨化，出料稳定后收集膨化物，冷却至室温；

步骤三、二次粉碎、测定、包装成品：步骤二得到的膨化物二次粉碎，经指标测定，得豆基杂粮营养米稀粉。

具体的，所述步骤一中水分调节时物料含水量为12％-22％，步骤二挤压膨化时ⅲ区机筒温度为145℃-170℃，螺杆转速为250r/min-400r/min。

具体的，所述步骤一中水分调节时物料含水量为16％-20％，步骤二挤压膨化时ⅲ区机筒温度为155℃-165℃，螺杆转速为310r/min-370r/min。

具体的，所述步骤一中水分调节时物料含水量为19％，步骤二挤压膨化时ⅲ区机筒温度为162℃，螺杆转速为350r/min。

具体的，步骤三中二次粉碎采用超微粉碎方式。

三、上述芸豆抗性淀粉复配的豆基杂粮米稀的冲调方法，冲调水温为60℃，冲调水量为5ml/g时。

采用上述技术方案的积极效果：本发明将芸豆抗性淀粉和豆基杂粮混合为研究对象，采用单因素实验考察机筒温度、物料水含量及螺杆转速对产品糊化度的影响，响应面优化功能性杂粮预混粉的最优工艺参数，得到的低血糖生成指数豆基杂粮米稀解决了适口性差，不利于高血糖人群食用，营养不均衡等问题，为抗性淀粉在杂粮产品中的应用提供理论依据，其次为豆基杂粮营养米稀的加工工艺技术提供了数据支撑，有利于推进杂粮加工产业的发展。

附图说明

图1是本发明工艺流程图；

图2是本发明物料含水量对豆基杂粮米稀糊化度的影响；

图3是本发明螺杆转速对豆基杂粮米稀糊化度的影响；

图4是本发明ⅲ区机筒温度对豆基杂粮米稀糊化度的影响；

图5是本发明物料含水量与螺杆转速对糊化度的交互作用；

图6是本发明物料含水量与机筒温度对糊化度的交互作用；

图7是本发明螺杆转速与机筒温度对糊化度的交互作用；

图8是本发明样品ⅰ(100目)粒径分布图；

图9是本发明样品ⅱ(200目)粒径分布图；

图10是本发明样品ⅲ(超微粉碎)粒径分布图；

图11是本发明粉碎方式对结块率的影响/％；

图12是本发明粉碎方式对冲调稳定性的影响；

图13是本发明粉碎方式对溶解度指数的影响；

图14是本发明冲调水温对冲调时间的影响；

图15是本发明冲调水量对冲调时间的影响。

具体实施方式

下面结合具体实施例和试验例对本发明的技术方案作进一步说明，但不应理解为对本发明的限定。

实施例1

1、工艺流程操作要点：

选用实验室自制豆渣和颗粒饱满完整、无霉变的杂粮为原料，挑选去除异种粮粒、土块等杂质；用流动水清洗表面尘土，沥干水分后分别一次粉碎过80目筛，将糙米10份、藜麦8份、薏苡仁8份、黑小米8份、青稞6份、豆渣4份、苦荞3份、芸豆抗性淀粉3份、赤小豆3份、藕粉2粉、枸杞2份、山药2份、桑叶1份、核桃粉1份混合，将混匀的物料进行水分调节，送入双螺杆挤压膨化机，物料在与螺旋、机筒以及物料内部的机械作用下发生强烈地挤压、搅拌、剪切，使得物料进一步细化、均化，出料稳定后收集膨化物，冷却至室温，二次粉碎对膨化物进行粉碎，得到精细粉状成品。

2、糊化度的测定：

准确称取1.00g冲调粉，放入100ml锥形瓶，记为a1、a2，另取一个锥形瓶为a0，做空白试验，分别加入50.00ml蒸馏水，摇匀，将a1完全糊化，分别加入α-1.4-葡萄糖水解酶，50℃保温1h，加入1mol/l盐酸2ml终止反应，将反应物定容至100ml，过滤备用，用0.05mol/l硫代硫酸钠滴定。

式中：a0-----空白样品消耗硫代硫酸钠溶液的体积，ml；

a1------完全糊化样品消耗硫代硫酸钠溶液的体积，ml；

a2------待测样品消耗硫代硫酸钠溶液的体积，ml。

实施例2

实施例2说明物料含水量对豆基杂粮米稀糊化度的影响：

按照实施例1的工艺流程操作要点，物料含水量为12％、14％、16％、18％、20％、22％，固定其他因素不变，进料速度为320r/min，设置机筒三段温度分别为70℃、95℃、160℃，螺杆转速为340r/min，开启挤压膨化设备，制备膨化产品，冷却后进行超微粉碎处理，实验结果如图2所示。

由图2可知，糊化度随着含水量的增加而增加，当含水量超过18％后糊化度有下降趋势，原因是淀粉糊化需要吸收水分，物料含水量的增加有利于淀粉糊化，但是当水分含量过高时水分的润滑作用使物料在挤压膨化的过程中受到的机械作用减弱，糊化度下降。

实施例3

实施例3说明螺杆转速对豆基杂粮米稀糊化度的影响：

按照实施例1的工艺流程操作要点，螺杆转速为250r/min、280r/min、310r/min、340r/min、370r/min、400r/min，固定其他因素不变，进料速度为320r/min，物料含水量为12％，设置机筒三段温度分别为70℃、95℃、160℃，开启挤压膨化设备，制备膨化产品，冷却后进行粉碎处理，实验结果如图3所示。

由图3可知，在螺杆转速达到340r/min之前，糊化度随着螺杆转速升高而升高，在340r/min时达到顶峰，此时糊化度为91.03％，当螺杆转速超过340r/min，糊化度随之下降，原因是螺杆旋转产生剪切作用破坏淀粉结构，使淀粉易于糊化，当螺杆转速小于340r/min时，随着螺杆转速的增加物料在膨化过程中受到的机械作用增大，淀粉更容易糊化，而当螺杆转速大于340r/min时，物料在机筒中的停留时间缩短，物料吸收的热能减少，糊化度因此下降。

实施例4

实施例4说明ⅲ区机筒温度对豆基杂粮米稀糊化度的影响：

按照实施例1的工艺流程操作要点，ⅲ区机筒温度为145℃、150℃、155℃、160℃、165℃、170℃，固定其他因素不变，进料速度为320r/min，物料含水量为12％，设置机筒第一段、第二段温度分别为70℃、95℃，螺杆转速为340r/min，开启挤压膨化设备，制备膨化产品，冷却后进行粉碎处理，实验结果如图4所示。

由图4可知，糊化度在温度为160℃时达到顶峰，此时糊化度为90.3％，原因是在温度较低时淀粉吸收热量，糊化度增加，而当温度过高时物料吸收的热量增加，淀粉由糊化状态向降解状态转变，反应加剧，糊化度降低。

实施例5

在单因素试验基础上，选择物料含水量、螺杆转速及ⅲ区机筒温度为响应因素，样品糊化度为响应值，根据响应面试验设计原理，采用三因素三水平的box-behnken设计分析法，对数据进行回归分析及显著性检验，试验重复3次取平均值，从而确定最优工艺参数。试验水平设计表如表1所示：

表1响应面因素与水平

利用design-expert8.0.6软件设计实验并对试验数据进行分析，得到结果及方差方差分析表分别如表2、表3所示：

表2box-behnken试验设计及结果

表3多元回归模型及显著性检验

注：^*.p<0.05，差异显著；^**.p<0.01，差异极显著。

如表3所示，回归模型极显著(p<0.01)且失拟项不显著(p>0.05)，说明多元回归模型成立；显著性检验结果r²为96.28％，大于90％，说明该模型与实际数据具有较高的拟合度。根据表4结果可知，物料含水量、螺杆转速及机筒温度均为极显著，其显著性由大到小依次为c>a>b，即机筒温度>物料含水量>螺杆转速。

由软件分析所得各因素和响应值关系的二次多项回归模型为：y＝92.03+2.07a+1.82b+2.40c-1.92ab+2.19ac+2.92bc-3.37a²-3.19b²-5.56c²，利用designexpert8.0.6软件得到物料含水量、螺杆转速和机筒温度之间的等高线图和交互作用如图5、图6、图7所示。

结果显示，等高线图均呈现椭圆形，物料含水量和螺杆转速、物料含水量和机筒温度、机筒温度和螺杆转速之间的交互作用显著，根据响应面模型优化结果，得到利用双螺杆挤压膨化机制备豆基杂粮米稀的最佳工艺参数为：物料含水量为19％，螺杆转速为350.79r/min，机筒温度为162℃时，得到的膨化度最大为93.15％。考虑到实际操作的可行性，最终选择物料含水量为20％，螺杆转速为350r/min，机筒温度为160℃，，以此工艺条件进行试验并重复3次，得到膨化度的实际值为92.07％，与理论值接近，说明利用此回归模型得到的最佳工艺参数具有实用价值。

试验例1

试验例1说明基本成分测定结果：

水分测定：按照gb5009.5-2016规定的方法(直接干燥法)进行水分的测定；淀粉含量测定：按照gb5009.9-2016规定的方法测定；粗脂肪测定：按照gb/t19855-2015规定的粗脂肪测定方法测定脂肪含量；蛋白质含量测定：按照gb5009.5-2016规定的方法测定；灰分的测定：按照gb5009.4-2016方法进行测定。

按照上述国标方法，测定结果如表4所示：

表4基本成分测定结果

试验例2

试验例2说明不同粉碎方式对豆基杂粮米稀冲调特性的影响：

将挤压膨化产物收集，分别用高速万能粉碎机和超微粉碎机进行二次粉碎，同时将高速万能粉碎机处理过的样品一部分过100目、另一部分过200目筛，分别标记为样品ⅰ、样品ⅱ，超微粉碎处理的样品标记为样品ⅲ。

采用bettersize2000激光粒度分布仪分别对不同粉碎方式处理的粉体进行分析，测定样品粒径及其粒径分布，实验结果如表5、图8、图9、图10所示：

表5不同粉碎方式对样品粒径的影响

注：样品ⅰ、ⅱ、ⅲ分别为普通粉碎过100目、200目及超微粉碎样品。

不同粉碎方式对样品粒径的影响如表5所示，粒径分布图如图8-10所示，豆基杂粮米稀粉的粒径大小及比表面积与粉碎方式相关，普通高速粉碎的样品ⅰ(100目)与样品ⅱ(200目)相比，样品ⅱ的粒径减小，比表面积增大；但与前两者相比，超微粉碎的样品ⅲ粒径显著减小，比表面积显著增大，说明超微粉碎通过高频率的震动使内部空气形成的较强剪切力，可以有效增加淀粉分子之间的碰撞和摩擦，使淀粉分子大颗粒破碎、分裂成较多细小均匀的小分子淀粉，得到细腻均匀的超微粉体，从而对样品的冲调特性产生影响。

试验例3

试验例3说明粉碎方式对结块率的影响：

称取粉状样品40g于500ml烧杯中，加入80℃的热水200ml，充分搅拌10min，然后观察结块分层现象；取冲调溶液用20目筛网进行过滤，用清水冲洗结块物，再将筛网放入干燥箱中烘至恒重，带筛网称重，经计算得到结块物重量。

结块率的计算公式如下：

粉碎方式对结块率的影响如图11所示，样品ⅰ(100目)的结块率为25.42％，样品ⅱ(200目)的结块率为23.15％，样品ⅲ(超微粉碎)的结块率为18.73％，随着粉碎方式的改变，样品的粒径逐渐减小，比表面积逐渐增大，导致样品的结块率逐渐降低，其中样品ⅲ的结块率最低，具有较好的冲调性，说明具有较小粒径的颗粒在与水分子接触时结合能力较强，由其当水温大于淀粉糊化温度时，可以使淀粉小分子颗粒迅速糊化，分散均匀，不易产生结块。

试验例4

试验例4说明粉碎方式对冲调稳定性的影响：

取2.5g样品于150ml烧杯中，用100ml沸水冲泡并搅拌，记录从加水完毕到完全溶解的时间，将溶解后的冲调粉静置10min后，测量上清液高度和溶液的总高度，用k值表示冲调稳定性，k值计算公式如下：

粉碎方式对冲调稳定性的影响如图12所示，用k值表示冲调稳定性，k值越大表示冲调稳定性越差，由图12可知，k值的大小与粉碎方式相关，与样品ⅰ、样品ⅱ相比，样品ⅲ具有更小的k值，说明样品ⅲ的冲调稳定性更好，这是因为样品ⅲ经超微粉碎处理后，粒径变小，比表面积增大，使得淀粉颗粒与水分子的接触面积增大，作用力增强，淀粉颗粒能够在溶液中均匀分布且不易发生凝聚沉淀现象，具有较好的冲调稳定性。

试验例5

试验例5说明粉碎方式对溶解度指数的影响：

称取并记录所用离心管重量，准确称取1.5g样品置于其中，加入20ml蒸馏水于50℃恒温水浴锅加热并不断搅拌，约30min后以3000r/min离心15min，将上清液置于105℃烘箱中烘干至恒重，冷却后称重，根据公式计算得到溶解度指数。

其中：m----样品干基重，g；

m----上清液干物质重，g。

粉碎方式对溶解度指数的影响如图13所示，相比之下，超微粉碎样品的溶解度指数最大，具有较高的溶解度，说明挤压膨化后样品的组织结构较为疏松，经超微粉碎使得样品在结构疏松的基础上具有较小的粒径和较大的比表面积，同时超微粉碎使样品大颗粒破碎分裂，将更多的亲水基团暴露在表面，亲水性变强，更易与水分子结合，从而具有较好的溶解度。

试验例6

试验例6说明冲调方法对豆基杂粮米稀感官特性的影响：

1、冲调水温对冲调时间的影响：

准确称取10g产品加入到150ml的烧杯中，分别用50ml40℃、50℃、60℃、70℃、80℃的水冲泡，并用汤勺搅拌至无结块。记录加水完毕到冲调粉完全溶解的时间。冲调所用时间越短则豆基杂粮米稀的冲调性越好，反之冲调性越差。实验结果如图14所示。

2、冲调水温对感官评分的影响：

感官评定由10名专业人员组成评定小组，从样品冲调的滋味、冲调性、粘稠度3个指标加以评定，评定时称取样品10g，分别用40℃、50℃、60℃、70℃、80℃的50ml水进行冲泡，当温度冷却到40℃左右时进行感官品尝。感官评分标准参考表6，实验结果如表7所示。

3、冲调水量对冲调时间的影响：

准确称取10g产品加入到150ml的烧杯中，分别用60℃30ml、40ml、50ml、60ml、70ml的水冲泡，并用汤勺搅拌至无结块，记录加水完毕到冲调粉完全溶解的时间。冲调所用时间越短则豆基杂粮米稀的冲调性越好，反之冲调性越差。实验结果图15所示。

4、冲调水量对感官评分的影响：

感官评定由10名专业人员组成评定小组，从样品冲调的滋味、冲调性、粘稠度3个指标加以评定，评定时称取样品10g，分别用60℃30ml、40ml、50ml、60ml、70ml的水冲泡，当温度冷却到40℃左右时进行感官品尝。感官评分标准参考表6，实验结果如表8所示。

表6感官评分标准

表7水温对感官评定的影响

表8水量对感官评定的影响

冲调水温对冲调时间的影响如图14所示，随着冲调水温增加，冲调时间呈先减小后增加的趋势，在40℃-60℃范围内，随着水温升高，冲调时间变短，这是由于水温的升高大幅度地加快了水分子的扩散速率，容易产生结块，但可以在较短时间内溶解，在60℃时所用冲调时间最短，随后升高温度，冲调时间又增加，这是由于预糊化淀粉具有冷水可溶的性质，水温的升高反而加速了豆基杂粮米稀结块的过程，导致更多粉末颗粒来不及被水溶解分散开来而快速的粘结在一起，从表7可以看出，随着冲调水温增加，滋味得分增加，冲调性得分与冲调时间呈相同趋势，粘稠度得分相差不大，综合考虑选择最适冲调温度在60℃左右。

冲调水量对冲调时间的影响如图15所示，随着冲调水量的增加，冲调时间逐渐缩短减少趋势，说明相对水量较多，则粉质颗粒较容易分散，豆基杂粮米稀冲调时间越短，溶解速率越快，从表8可以看出，随着冲调水量增加，冲调性得分也增加，但粘稠度以及滋味得分都有所下降，且在水量为50ml时综合感官评分最高，综合考虑选择最适冲调水量为50ml/g。

综上所述：利用双螺杆挤压膨化机制备豆基杂粮米稀，通过响应面试验并考虑到实际操作的可行性，最终选择物料含水量为20％，螺杆转速为350r/min，机筒温度为160℃，此时膨化度最高为92.07％。通过超微粉碎可以有效减小样品粒径，增大比表面积，使豆基杂粮米稀具有更好的冲调特性，通过比较冲调水量和冲调温度对冲调时间的影响以及感官评分，最终确定水温60℃，冲调水量为5ml/g时，冲调时间最短，具有更细腻润滑的口感。