含有酵母自溶物的挤出的豆类食物产品的制作方法

含有酵母自溶物的挤出的豆类食物产品的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用来生产含有营养酵母和铬、均一且高度膨胀的食物产品的挤出方法。挤出产品所具有的均一膨胀率提供了一致的质构并且应用于从零食到早餐谷物的多种食物消费品。
【专利说明】含有酵母自溶物的挤出的豆类食物产品
[0001]相关申请
[0002]本申请要求2006年12月18日提交的美国专利申请序列号11/641，318的优先权，其通过引用方式并入本文。
[0003]发明背景
[0004]豆类包括干豆类(pulses)和其他众所周知的具有豆科果实的植物，包括但不限于，大豆、羽扇豆、落花生(如花生)和三叶草(clover)。
[0005]干豆类是一年生的豆科作物，在豆荚内生长出I至12个不同大小、形状和颜色的谷粒或种子，专以干燥谷物收割。根据联合国粮食和农业组织(FAO)，11种主要的干豆类被认可:干豆(dry beans)、干蚕豆、干豌豆、鹰嘴豆、干豇豆、木豆、兵豆(Lentil)、班巴拉落花生、巢莱、羽扇豆，以及次要的干豆(扁豆属、扁豆(鹊豆)、洋刀豆(白刀豆)、刀豆(红刀豆)、四棱豆(四棱豆属)、绒毛豆、刺毛黎豆(刺蔡藜豆)、豆薯(Pachyrrizus erosus))。
[0006]有关消费干豆和其他干豆类的一个缺点是它们需要较长的烹饪时间以将豆软化至可食用的质构。烹饪质量的损失与贮存干豆中硬度的发展有关，并被认作“难以烹饪”(HTC)现象。HTC现象是多种生理学-化学机制的结果。高温和高相对湿度加速了贮存的干豆中HTC现象的发展(Berrios et al., 1998 ；Berrios et al., 1999)。由于子叶软化需要较长烹饪时间，HTC豆导致增加的能源利用、低劣的营养质量和欠佳的消费者接受度(Bressani et al.，1963)。为提升豆的利用，所做的努力已经采用了多种科学方法和加工技术，例如发芽、发酵、脱壳、分懼，高压灭菌、焙烧、装罐、筒干燥和最近使用的挤出蒸煮。
[0007]挤出是一种技术，该技术涉及将食物原料和/或食物成分在压力下加热至较高温度直至其熔化，随后将其释放到环境气氛中，使得其膨胀和固化。所得到的产品是贮存稳定方便、可即食的食物。挤出蒸煮提供的优点是多种贮存选择、低生产成本、节能和更短的烹饪时间(Harperl981)。
[0008]采用挤出技术的快速烹饪，是长时间沸腾和其他传统烹饪豆类形式的替代方案。
[0009]发明概沭
[0010]本发明的一个实施方式是一种展示出6或更大的均一膨胀率值并用营养酵母强化的挤出的豆类基食物产品。
[0011]根据本发明的进一步的实施方式，挤出的豆类-营养酵母强化的食物产品含有铬。
[0012]进一步的实施方式是一种通过摄入含有营养酵母的挤出的食物产品来治疗肥胖症和高胆固醇的方法。
[0013]附图简要说明
[0014]图1是挤出物直径对进料水分和模具温度的曲面图(surface plot)。
[0015]图2是挤出物的膨胀率直径对进料水分和模具温度的曲面图。
[0016]图3是模具压力对进料水分和模具温度的曲面图。
[0017]图4是挤出的兵豆粉的近似组成的挤出工艺参数的示图。
[0018]图5是水活度(Aw)对进料水分和模具温度的曲面图。[0019]图6是体外蛋白质消化率(IVPD)对进料水分和模具温度的曲面图。
[0020]图7是明度(L)对进料水分和模具温度的曲面图。
[0021]图8是色指数(DE)对进料水分和模具温度的曲面图。
[0022]图9展示了单位机械能(specific mechanical energy, SME)对进料水分和模具温度的曲面图。
[0023]图10是由于刀具的速度和角度而导致的产品形状的照片。
[0024]图11是不同淀粉源对兵豆基挤出物的物理性质的影响的示图。
[0025]图12是螺杆转速对兵豆基挤出物的物理性质的影响的示图。
[0026]图13是加入兵豆基挤出物中的质构改性剂的示图。
[0027]图14是在烘烤期间兵豆基挤出物的水分损失速率的示图。
[0028]图15是正常表型的小鼠和喂以加铬和不加铬的实验饮食的0b/0b小鼠的体重的示图。OA:喂以含有表I第一配方中零食的饮食的肥胖小鼠；0B:喂以含有表I第二配方中零食的饮食的肥胖小鼠；0C:喂以含有按表I第二配方中指示的配方制备的零食的饮食的肥胖小鼠，所述配方含有由产品LYNSIDE? Forte Cr2000提供的铬。
[0029]图16是被喂以含有或不含兵豆基配方的饮食的肥胖和正常小鼠的肝脏、肠系膜脂肪、附睾脂肪、腹膜后脂肪、肾重的示图，所述配方含有由包含失活的酵母和铬的产品LYNSIDE? Forte Cr2000 提供的铬。
[0030]
[0031]“豆类”包括干豆和其他众所周知的具有豆科果实的植物，包括但不限于，大豆、羽扇豆、落花生(如花生)和三叶草。
[0032]“干豆”是一年生的豆科作物，在豆荚内生长出I至12个不同大小、形状和颜色的籽粒或种子，专以干燥籽粒收割。
[0033]“挤出”是一种高温、高压、短时间的工艺，其将各种食物原料和成分转化为改性的中间体和成品。
[0034]“熔化物”是指熔化的挤出物。
[0035]“挤出物”是指通过挤出工艺获得的产品。
[0036]“超临界流体挤出”涉及超临界流体(特别是超临界二氧化碳)与挤出工艺的耦
八
口 ο
[0037]“共挤出工艺”是指将两种或多种不同但兼容的食物和/或食物成分结合在挤出模具中的技术。食物材料可以来自两台挤出机或挤出机和泵。该工艺允许制造具体的产品；例如，具有两种或多种不同质构或颜色或风味的产品。
[0038]“预调节器”是一种大气压或加压室，其中原始颗粒状食物和/或食物成分通过在进入挤出机前接触水或新鲜蒸汽，被均匀地润湿或加热或二者。
[0039]“It存稳定”是指对应于加工食品和其他易腐物品的可容许的质量损失的时间长度。
[0040]“闪蒸”是指当过热水突然暴露于环境条件时，在挤出机模具端发生的水分的骤然蒸发。
[0041]“膨胀”涉及当加压的、熔化的粉或熔化物突然暴露于环境条件时观察到的物理转化。
[0042]“膨胀率”(ER)，又称为截面膨胀指数(SEI)和径向膨胀率(ER)径向，被表示为挤出物的截面面积和模具面积之间的比值，或被表示为挤出物和模具的直径之间的比值。
[0043]“均一膨胀率”(UER)被定义为一种情况，其中挤出棒随机选择的部分的膨胀率差异小于平均膨胀率的20%，和在相同工艺条件下用相同成分生产的产品的不同批次之间的膨胀率差异小于平均膨胀率的20%。
[0044]“膨胀指数”(EI)是指发生在三个维度即截面、纵向和体积膨胀的挤出物的总膨胀。其以数学公式VEI = SEIXLEI定义，其中SEI是表征直径膨胀的截面膨胀指数；LEI是纵向膨胀指数，而VEI是体积或总膨胀指数。
[0045]“膨胀参数”包括，但不限于，膨胀和密度。
[0046]“密度”的定义是每单位体积的质量，用数学公式P =m/V表达，其中P是密度，m是质量(kg)，而V是体积(m3)。
[0047]“产品密度”(D)是指每单位体积的挤出物质量的量度。挤出物密度越高，其单位体积的质量越大。
[0048]挤出产品的“水溶性指数(WSI) ”描述其在水中的溶解度。该值以基于干重的百分数给出，并用下述数学公式描述，WSI =[(上清液中溶解的固体质量)/(干固体质量)]XlOO
[0049]挤出产品的“吸水性指数(WAI) ”描述其吸水的能力。该值以基于干重的百分数给出，并用下述数学公式描述，WAI =[(沉淀物质量)/ (干固体质量)]X 100。
[0050]食物的“质构特性”是由食物的结构元素引起的物理特性的组,通过触觉感知,涉及在力作用下食物的变形、分解和流动，并通过压力、时间和距离的函数进行客观测量。其包括，但不限于，硬度、强度、口感和粘度。
[0051]“硬度”是材料的机械性能，其表征材料的抗变形性。因此，挤出产品的硬度描述引发变形所需力的量。
[0052]“强度”最常用于描述材料的屈服强度。屈服强度是材料的机械性能，表征材料的抗变形性。因此，挤出产品的强度描述引发变形所需力的量。
[0053]“明度”与亮度同义，其表示颜色的亮度或暗度。低明度值表示暗(黑)，而高明度值表不売(白)。
[0054]“水合性能”包括，但不限于，水溶性指数(WSI)和吸水性指数(WAI)。
[0055]“体外蛋白质消化率” (IVPD)是指在测试试管中进行的实验观察，以区别于在体内的自然生命条件。ivro通常表达为由消化蛋白水解酶水解的蛋白质的百分数。
[0056]“消费者口味”，也称为“快感标度”，涉及让某产品的潜在消费者对不同产品和少量物品以投票进行评价。
[0057]“强化”是添加足够大量的营养素以提高食物的营养价值。其可以包括添加通常与食物无关联的营养素，或添加至高于未加工食物中存在的水平。
[0058]“血糖指数”是碳水化合物质量的生理量度，基于其对血糖水平的即时效应。血糖指数(GI)使用0-100的标度。纯葡萄糖作为参比点，并被记做100的GI。当将食物中的碳水化合物一克对一克进行比较时，55或更小的GI值被认为是低GI食物，55-69的GI值被认为是中等GI食物，而具有70或更高的GI被认为是高GI食物。[0059]“淀粉”是指某些植物中(尤其谷类、薯类和干豆如玉米、小麦、大米，木薯、土豆、豌豆等)以颗粒形式出现的碳水化合物聚合物。该聚合物由连接的脱水-a-D-葡萄糖单元构成。它可以具有主要是线性结构(直链淀粉)或支链结构(支链淀粉)。构成的聚合物(特别是直链淀粉)的分子量在不同的淀粉源之间变化。单一的植物种可能以杂交种存在，含有不同比例的直链淀粉和支链淀粉，如高直链淀粉玉米。
[0060]“特制淀粉或淀粉衍生物”是对产自天然淀粉包括改性淀粉和淀粉水解产物的所有产品的通用术语。其被用来改善食物产品的加工、物理和化学属性和食用品质，还可以解决营养需求，如饮食中的纤维。
[0061]“去壳”是指除去种子或谷粒的表层、皮、壳、膜或纤维覆盖物。
[0062]“粒度”是指已被通过标准尺寸设计的筛网或滤网分类至特定的尺寸的来自粉和/或粉末的颗粒。
[0063]“筛分”是指对粉的和/或粉末的粒度进行分类的一种方法，其通过令它们穿过标准尺寸设计的筛网或滤网。
[0064]“豆类基粉和/或粉末”是指含有豆类粉和植物(豆类、谷类、水果和蔬菜、薯类)材料和/或其成分(淀粉、食用纤维、色素、香料提取物、植物营养素)和/或动物(乳制品，其他)材料和/或其成分(蛋白质、糖、脂肪、风味提取物等)和/或微生物基成分(蛋白质、食用纤维、维生素、矿物质等)和/或其他常规和非常规的食品级成分(特制淀粉、水和油溶性的维生素、矿物质、颜色、风味，其他)的混合物。
[0065]“微生物纤 维”是指来自营养酵母的食用纤维如β -1, 3-葡聚糖，其因为其营养价值而被专门栽培。
[0066]“营养酵母”是指失活的酵母或酵母自溶物。酵母自溶物包含酵母细胞的所有原料，而不分离可溶性和不溶性级分。自溶导致酵母细胞通过其自身的内源酶降解。酵母自溶是在受控条件下进行的，特别是在温度、PH值和时间方面，其可以由本领域技术人员容易地确定。可以用于本发明的食物产品中的酵母自溶物优选含有9质量％至18质量％的酵母葡聚糖。
[0067]发明详沭
[0068]对膨胀豆类基挤出物生产的技术约束和实际约束分为两个单独的类别。第一类涉及挤出工艺本身的参数。这些是可控的物理/结构因素如水分含量和挤出进料粒度、料筒温度和压力，以及停留时间，其对挤出物的质量属性一例如膨胀率、营养价值、密度、颜色，水溶性/吸水性及其质构特性一具有直接作用。第二类属于豆类粉和/或粉末与含有功能性食物添加剂的豆类基粉和/或粉末的用途，所述添加剂对最终挤出物的健康、感官和质构特性和外观具有直接作用。如果上述认定的问题可以得到妥善处理并解决，干豆类可以被用来制作高度营养、健康和方便即食的膨胀挤出和共挤出产品。
[0069]本发明的一个实施方式描述了应用于挤出豆类粉和/或粉末的特定挤出工艺参数，其在某种程度上生成含有营养酵母的、均一高度膨胀、酥脆、美味和贮存稳定的挤出物。营养酵母是优良的蛋白质、食用纤维、维生素和矿物质来源。除了蛋白质、食用纤维、维生素和矿物质之外，它还含有额外的功能组分和有益组分，如β_1，3-葡聚糖、海藻糖、甘露聚糖和谷胱甘肽。研究表明，这些组分具有潜在的健康益处，例如改善的免疫反应、降低胆固醇和抗癌性能。食用纤维通常表示被分类为水溶性或水不溶性的、来源于植物的、不消化的复杂碳水化合物；然而，根据本发明的一个实施方式，所述不消化的碳水化合物还可以从微生物源(如营养酵母)中提取。本发明的一个实施方式是挤出的干豆基零食，其展现出6或更大的均一膨胀率值并用营养酵母(NY)和任选的铬强化。酵母以2-20重量％、优选12-20重量％的浓度存在于具有挤出豆类的配方内。铬可以以L 16ppm至6ppm的浓度添加。铬优选氯化铬或吡啶甲酸铬。在一个实施方式中，将氯化铬以失活酵母和氯化铬(Cr-Y)的混合物的形式并入食物产品中。将氯化铬在酵母增殖结束时与酵母混合，例如，例如在干燥酵母的步骤之前或之后。一个优选的实施方式是将氯化铬以失活酵母和氯化铬的混合物的形式并入组合物中，所述铬已经在干燥步骤之前与酵母混合。表1-7显示对这些强化的零食的分析及其可消化性。
[0070]进一步的实施方式是含有添加剂和/或来自植物和动物源的食物成分的筛分配方的用途，所述植物和动物源例如，但不限于，谷类、豆类和乳制品蛋白质；特制淀粉；水果，蔬菜和谷粒基纤维；微生物基成分如蛋白质、食用纤维、维生素和矿物质等；质构和风味改性剂包括乳化剂；颜色、水和油溶性维生素和矿物质，以及以特定比例混合的香辛料，其生成商用型、高营养、方便和诱人的膨胀的零食和早餐用的不同形状和尺寸的谷物类产品O
[0071]本发明的另一个实施方式是将膨胀的挤出物用作不限于不同形状和尺寸的烘焙产品、糖果产品和保健品的成分。可获得的形状与本领域技术人员期望的那些一致，例如不同尺寸的条、棒、球、卷及其他形状。
[0072]可以使用的豆类和/或粉末及其豆类基粉，包括但不限于，干豆(Phaseolusspp.)、兵豆(Lens culinaris)、干豌豆(Pisum spp.)、鹰嘴豆(Cicer arietinum)、大豆(Glycine max)、香豆(Viciafaba)、干 5工豆或黑眼豌豆(Vigna sinensis ；Dolichossinensis)、木豆或刚果豆(Cajanus cajan)、班巴拉落花生或花生(Voandzeiasubterranea)、箭舌豌豆(Vicia sativa)、羽扇豆(Lupinus spp.),以及次要的干豆类,包括:扁豆属、昔鸟豆(Lablab purpureus)、洋刀豆(Canavalia ensiformis)、刀豆(Canavaliagladiata)、四棱豆(Psophocarpus teragonolobus)、绒毛豆、刺毛黎豆(Mucunapruriensvar.utilis)、丑暮(Pachyrrizus erosus);瓜尔丑(Cyamopsis tetragonoloba)。
[0073]此外，还可以使用生的豆类种子，其中所述种子单独或组合、整体、剖开或去壳使用。
[0074]本发明的另一个实施方式是风味剂、包衣或着色剂的使用。可以使用的风味剂或包衣包括本领域技术人员可常规取得的那些，其包括固体、糊剂或液体的配方，以及天然或合成的风味剂。挤出物的颜色可以用本领域技术人员容易取得的天然或合成的颜料增强或改变。
[0075]—个额外的实施方式是包含用营养酵母强化并具有6或更大的均一膨胀率值的挤出豆类的食物产品用作药物，特别是治疗肥胖症和/或高胆固醇血症。一个额外的实施方式是用营养酵母强化并具有6或更大的均一膨胀率值的挤出的豆类用来提高食物产品的蛋白质消化率和/或降低食物产品的血糖指数和/或减少腹膜后脂肪积聚的用途。
[0076]另一个实施方式是本发明的零食用来治疗肥胖症，特别是腹膜后脂肪积聚的用途。消费高血糖指数的饮食增加腹型肥胖，Nut.Res.，30(2)，pp.141 - 150。含有6或更大的均一膨胀率值、营养酵母和铬的豆类配方提供一种具有低血糖指数和提升的蛋白质消化率的零食组合物(见表5的蛋白质消化率)。喂以具有添加的兵豆基挤出粉并用NY和高达6ppm的Cr-Y强化的标准小鼠饮食的遗传性肥胖小鼠(ob/ob)，比喂以含有较少Cr-Y或来自吡啶甲酸铬的Cr的饮食的ob/ob小鼠的增重较少。本研究的总长度:21周(见图15，OA:喂以含有按表I第一配方指示的兵豆基配方制得的零食的饮食的肥胖小鼠；0B:喂以含有按表I第二配方指示的兵豆基配方制得的零食的饮食的肥胖小鼠，所述
第二配方含有由产品LynsidewForte 02000提供的1.25PPm的铬，其包含失活酵母和
铬；oc:喂以含有按表I第二配方中指示的兵豆基配方制备的零食的饮食的肥胖小鼠，所
述第二配方含有由包含失活酵母和铬的产品Lynsidew Forte Cr2000提供的5.36PPm
的铬；0D:喂以含有由吡啶甲酸铬提供的17.9ppm铬的饮食的肥胖小鼠；NA:喂以含有按表I第一配方指示的兵豆基配方制得的零食的饮食的正常小鼠；NB:喂以含有按表I第二配方指示的兵豆基配方制得的零食的饮食的正常小鼠，所述第二配方含有由包含失活酵
母和铬的产品Lynside# Forte 020()()提供的丨.25PPm的铬；NC:喂以含有按表！第
二配方中指示的兵豆基配方制备的零食的饮食的正常小鼠，所述第二配方含有由包含失
活酵母和铬的产品Lynsidew Forte Cr2()()0提供的5.36PPm的铬；ND:喂以含有由吡啶
甲酸铬提供的17.9ppm铬的饮食的正常小鼠)；以及图16，OA:喂以含有按表I第一配方指示的兵豆基配方制得的零食的饮食的肥胖小鼠；0B:喂以含有按表I第二配方指示的兵豆基配方制得的零食的饮食的肥胖小鼠，所述第二配方含有由包含失活酵母和铬的产品Lynside- Forte Cr2000提供的1.25PPm的铬；oc:喂以含有按表I第二配方中指示的兵豆基配方制备的零食的饮食的肥胖小鼠，所述第二配方含有由包含失活酵母和铬的产品Lynside"' Forte 02000提供的5.36PPm的铬；0D:喂以含有由吡啶甲酸铬提供的
17.9ppm铬的饮食的肥胖小鼠；NA:喂以含有按表I第一配方指示的兵豆基配方制得的零食的饮食的正常小鼠；NB:喂以含有按表I第二配方指示的兵豆基配方制得的零食的饮食的
正常小鼠，所述第二配方含有由包含失活酵母和铬的产品Lynside(l<) Forte 02000提供
的1.25ppm的铬；NC:喂以含有按表I第二配方中指示的兵豆基配方制备的零食的饮食的
正常小鼠，所述第二配方含有由包含失活酵母和铬的产品LynsidevForte Cr2000提供
的5.36ppm的铬；ND:喂以含有由吡啶甲酸铬提供的17.9ppm铬的饮食的正常小鼠。
[0077]挤出工艺-物理因素
[0078]慶胀
[0079]膨胀涉及当在高温和高压下熔化粉(或“熔化物”)突然暴露在环境温度和压力时观察到的物理转化。当熔化物离开挤出机模具时，突然下降的温度和压力导致熔化粉近乎瞬间的膨胀，其伴随有来自挤出产品的大量水分损失或冲洗(flushing)。挤出物的膨胀是零食行业感兴趣的最重要的特性之一(Mercier et al, 1989)。由于存在豆类粉膨胀不佳的概念，关于豆类的膨胀特性的信息有限。为此，豆类粉和/或粉末未被用来生产膨胀的零食，而这类产品只从主要的谷粒(例如玉米、小麦和大米)中制取，并且已经获得了其值大于 20 的淀粉基粉(Colonna et al., 1989 ；Meuser et al., 1894 ；Barret andKaletunc, 1998)。添加淀粉的大豆蛋白也为此而使用，但主要用于宠物食品的制备。膨胀与进料的水分含量、模具温度和压力直接相关。此外，进料的粒度和挤出机螺杆转速(Conway，1971)，以及配方中特定食物成分的存在，对最终挤出物的膨胀和质构起重要作用。通过合理选择上述挤出工艺参数和成分，可能获得成品的理想的膨胀、质构、营养价值、颜色和贮存稳定性。下面通过本发明的实施方式讨论这是如何实现的。
[0080]根据本发明的一个实施方式，以及具有6或更大的膨胀率的高度膨胀的豆类产品，该豆类产品关于膨胀率也是均一的。均一膨胀率(UER)产生均匀的质构，其为食物产品中的一项重要和期望的特征，尤其是可能添加额外包衣或风味剂的那些产品；此外，均一膨胀率保证了每批加工中挤出豆类产品的质构将会是一致的。表1显示了可以通过本发明的实施方式实现的均一膨胀率。
[0081]表1.用酵母自溶物1和铬酵母2强化的兵豆基配方
【权利要求】
1.食物产品，包含用酵母自溶物强化的具有6或更大均一膨胀率值的挤出的豆类。
2.根据权利要求1所述的食物产品，其中所述豆类选自干豆类、大豆、羽扇豆、落花生和三叶草。
3.根据权利要求1或2所述的食物产品，其中所述酵母自溶物以所述产品重量的2%至20%存在。
4.根据权利要求3所述的食物产品，其中所述酵母自溶物以所述产品重量的12%至20 %存在。
5.根据权利要求1至4任一项所述的食物产品，其中所述食物产品具有小于或等于0.4的水活度(Aw)。
6.根据权利要求1至5任一项所述的食物产品，进一步包含来自铬酵母的铬。
7.根据权利要求6所述的食物产品，其中所述铬以l-30ppm存在。
8.用作药物的根据权利要求1至7任一项所述的食物产品。
9.用于治疗肥胖症和高胆固醇血症的根据权利要求1至7任一项所述的食物产品。
10.用于降低腹膜后脂肪积聚的根据权利要求1至7任一项所述的食物产品。
11.用酵母自溶物强化的具有6或更大均一膨胀率值的挤出的豆类用于提高食物产品的蛋白质消化率和/或降低产品的血糖指数的用途。
【文档编号】A23L1/212GK104023561SQ201280060476
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2012年12月7日 优先权日:2011年12月9日
【发明者】J·D·J·贝里奥斯, P·朱斯滕, W·H·A·钟 申请人:乐斯福公司, 农业部长代表的美国