本发明属于食品领域，具体涉及一种改善贮藏品质的高蛋白能量棒，还涉及该能量棒的制备工艺。
背景技术：
能量棒是一种方便、快捷、营养全面、快速补充能量的棒状食品。能够满足运动员、户外人员以及都市白领人群的能量需求,且在军事及航天领域也有应用。但是，由于高糖、高蛋白，能量棒在储藏过程中会发生质地硬化，口感变差，消费者难以接受。因此如何减缓能量棒的硬化，提高能量棒的货架期尤为重要。
目前，中国专利cn105211720a、cn104783158、cn101061868等关于能量棒的专利较多，但是大部分是配方创新、营养均衡、口味等方面，公布了不同能量棒产品的制作方案，而较少有专利关注能量棒储存硬化问题。中国专利cn103704849a中提到在能量棒中使用抗氧化剂，延长能量棒的保质期，然而不同能量棒的油脂比例高低不同，且与能量棒的硬度相关性不高。中国专利cn105192721a公布了通过添加一定量的黄原胶作为亲水胶体来改善蛋白棒的质地，从而改善蛋白棒的食用品质和延长产品货架期，但是能量棒产品的货架期至少为6个月,专利中提及的储存天数为3天，不能体现黄原胶在储存后期的改善作用。
美拉德反应和蛋白交联等是能量棒硬化的最主要原因。在我们前期专利中发现添加一定量的二氧化硅可以有效改善能量棒的硬化问题。能量棒的传统制备方法为采用固体粉末原料预混合再与液体油脂、糖浆混合工艺，其缺点为：蛋白与其他物质的接触机会较大，在整个体系中容易发生美拉德反应及蛋白交联等反应，从而影响能量棒的品质。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种工艺改善的、乳蛋白修饰及部分替代的能量棒的制备方法，产品贮藏期间硬化程度明显改善，有效延长了产品货架期。为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种能量棒，其特征在于是以下原料按重量份配比制成：麦芽糖浆35～55份、椰子油3～6份、甘油0.5～2.5份、大豆磷脂0.8～1.5份、玉米醇溶蛋白0.45～9份、乳清浓缩蛋白36～44.55份、磷酸三钙或二氧化硅0～1份。
进一步，无磷酸三钙或二氧化硅添加的情况下，本发明所述的能量棒优选由以下原料按重量份配比制成：麦芽糖浆35～55份、椰子油3～6份、甘油0.5～2.5份、大豆磷脂0.8～1.5份、玉米醇溶蛋白9份、乳清浓缩蛋白36份。
再进一步，无磷酸三钙或二氧化硅添加的情况下，本发明所述能量棒最优选按以下原料按重量份配比制成：麦芽糖浆48份，椰子油4份，甘油2份，大豆磷脂1份，玉米醇溶蛋白9份、乳清浓缩蛋白36份。
进一步，有磷酸三钙或二氧化硅添加的情况下，本发明所述能量棒优选按以下原料按重量份配比制成：麦芽糖浆35～55份、椰子油3～6份、甘油0.5～2.5份、大豆磷脂0.8～1.5份、玉米醇溶蛋白9份、乳清浓缩蛋白36份、磷酸三钙或二氧化硅0.5份。
进一步，有磷酸三钙或二氧化硅添加的情况下，本发明所述能量棒最优选按以下原料按重量份配比制成：麦芽糖浆48份，椰子油4份，甘油2份，大豆磷脂1份，玉米醇溶蛋白9份、乳清浓缩蛋白36份，磷酸三钙或二氧化硅0.5份。
本发明提供两种制备所述的能量棒的制备方法，方法一为蛋白预包裹工艺，具体为将玉米醇溶蛋白、乳清浓缩蛋白与椰子油先搅拌混匀，备用，然后将麦芽糖浆、甘油、大豆磷脂、磷酸三钙或二氧化硅在50～60℃下进行混匀，两者再次混合均匀后得到的物料揉制即可进行成型，室温下平衡2～3h后脱模，切割成条状，最后铝箔包装，制得能量棒；所述麦芽糖浆、椰子油、甘油、大豆磷脂、玉米醇溶蛋白、乳清浓缩蛋白、磷酸三钙或二氧化硅重量份配比分别为：麦芽糖浆35～55份、椰子油3～6份、甘油0.5～2.5份、大豆磷脂0.8～1.5份、玉米醇溶蛋白0.45～9份、乳清浓缩蛋白或36～44.55份、磷酸三钙或二氧化硅0～1份。
方法二为蛋白预变性+蛋白预包裹工艺，具体为将玉米醇溶蛋白、乳清浓缩蛋白与椰子油先于锅中加热翻炒3～7min后，备用，然后将麦芽糖浆、甘油、大豆磷脂在50～60℃下进行混匀，两者再次混合均匀后得到的物料揉制即可进行成型，室温下平衡2～3h后脱模，切割成条状后，最后铝箔包装，制得能量棒；所述麦芽糖浆、椰子油、甘油、大豆磷脂、玉米醇溶蛋白、乳清浓缩蛋白、磷酸三钙或二氧化硅重量份配比分别为：麦芽糖浆35～55份、椰子油3～6份、甘油0.5～2.5份、大豆磷脂0.8～1.5份、玉米醇溶蛋白0.45～9份、乳清浓缩蛋白或36～44.55份、磷酸三钙或二氧化硅0～1份。
本发明还对能量棒进行了性能测试，在37℃的恒温培养箱中进行加速储藏试验，分别于第0、14、35天取样，分析产品硬度和游离巯基含量变化。具体的质构分析方法和游离巯基含量测定方法如下：
质构分析方法：将样品从恒温培养箱中取出，每种样品取两根，室温下放置约两小时，平衡后利用ta-xtplus物性测试仪测定其硬度。在每根能量棒上取3到4个测量点，遵循先中间再两边的测量原则，每个测量点之间距离在1cm以上，结果为去掉最大及最小值后取的平均数。
游离巯基含量测定方法：采用ellman试剂法测定游离巯基并做稍微改动。将样品从恒温培养箱中取出，每种样品取两根，室温下放置约两小时，平衡后取一定量的样品与tris-gly缓冲液混合，样品溶解后取样液与dtnb试剂在25℃下暗处振动混合1h，离心取上述清液，以dtnb试剂作为空白组，测定412nm波长下的吸光值。经计算得到游离巯基的含量。
本发明结合能量棒的硬化机理，从能量棒配方中的蛋白角度出发，将玉米醇溶蛋白代替了部分乳清浓缩蛋白，期望可以抑制水分迁移，影响整个能量棒体系的水分再平衡，减缓蛋白聚合，发挥混合蛋白协同抗结作用。另外，在我们前期专利中发现添加一定量的二氧化硅可以有效改善能量棒的硬化问题，所以本发明也考虑将食品添加剂与玉米醇溶蛋白同时添加到能量棒中，利用两者的协同作用，更大程度地减缓能量棒软化，改善其品质。此外，工艺上改变传统的固体粉末原料预混合再与液体油脂、糖浆混合工艺，本发明采用蛋白与油脂先混合工艺，使蛋白表面包裹上一层油膜，以达到阻碍蛋白与体系中其他成分(蛋白、还原糖)的接触，从而抑制美拉德反应和蛋白交联等作用。此外，本发明进一步将蛋白与油脂一起加热翻炒，不但可以使油层覆盖蛋白表面，而且可以使蛋白部分预变性，一方面疏水基外露，减弱蛋白分子聚合，同时抑制水分迁移；另一方面，诱导二硫键的形成，使蛋白内部预先交联，这会改变蛋白的某些功能性，减少分子间交联，进而减缓能量棒硬化，延长产品的货架期的效果。
本发明的有益效果有：通过添加疏水性较大的玉米醇溶蛋白及对蛋白进行适度修饰的手段来改善能量棒的硬化，玉米醇溶蛋白颗粒表面疏水基团较多，抑制水分迁移，使硬化速率减弱，此外，对蛋白进行预包裹，即在蛋白颗粒表面包裹上一层油膜，使蛋白之间的相互作用减弱，同时也阻碍了蛋白与体系中其他物质(如蛋白、还原糖)的反应，而在此基础上对蛋白进行受热变性，一方面疏水基外露，减弱蛋白分子聚合，同时抑制水分迁移；另一方面，诱导二硫键的形成，使蛋白内部预先交联，这会改变蛋白的某些功能性，使后期储藏期间的蛋白交联程度降低，减缓能量棒的硬化，延长其货架期。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1对照组能量棒的制备
1)对照组能量棒的制备方法：按48份麦芽糖浆、4份椰子油、2份甘油、1份大豆磷脂称取216g麦芽糖浆，18g椰子油，9g甘油，4.5g大豆磷脂于不锈钢碗中，在60℃水浴锅上加热并搅拌，使液体体系充分混合均匀，然后将液体混合物与202.5g蛋白粉(45份)充分混合，然后成型、室温下平衡2h，脱模、切割成条状(约30g/条)，最后铝箔包装，在37℃的恒温培养箱中进行加速储藏试验，在第0、14、35天测量硬度和游离巯基含量，分别取出样品，进行相应参数的测试。
2)质构分析方法和游离巯基含量测定方法如下：
质构分析方法：将样品从恒温培养箱中取出，每种样品取两根，室温下放置约两小时，平衡后利用ta-xtplus物性测试仪测定其硬度。在每根能量棒上取3到4个测量点，遵循先中间再两边的测量原则，每个测量点之间距离在1cm以上，结果为去掉最大及最小值后取的平均数。
游离巯基含量测定方法：采用ellman试剂法测定游离巯基并做稍微改动。将样品从恒温培养箱中取出，每种样品取两根，室温下放置约两小时，平衡后取一定量的样品与tris-gly缓冲液混合，样品溶解后取样液与dtnb试剂在25℃下暗处振动混合1h，离心取上述清液，以dtnb试剂作为空白组，测定412nm波长下的吸光值。经计算得到游离巯基的含量。
实施例2-6
一种利用玉米醇溶蛋白对能量棒在储藏期间的质地变化的影响，采用的技术方案是：
1)实施例2-6的制备方法参照实施例1，不同之处在于部分乳清蛋白粉被玉米醇溶蛋白替代，混合蛋白粉对应实施例2-6分别为乳清浓缩蛋白粉200.48g(44.55份)与玉米醇溶蛋白2.03g(0.45份)的混合蛋白粉、乳清浓缩蛋白粉192.38g(42.75份)与玉米醇溶蛋白10.13g(2.25份)的混合蛋白粉、乳清浓缩蛋白粉182.25g(40.5份)与玉米醇溶蛋白20.25g(4.5份)的混合蛋白粉、乳清浓缩蛋白粉172.13g(38,25份)与玉米醇溶蛋白30.38g(6.75份)的混合蛋白粉、乳清浓缩蛋白粉162g(36份)与玉米醇溶蛋白40.5g(9份)的混合蛋白粉。制得的能量棒在37℃的恒温培养箱中进行加速储藏试验，在第0、14、35天测量硬度和游离巯基含量，分别取出样品，进行相应参数的测试。
实施例7
一种含玉米醇溶蛋白的能量棒,所述麦芽糖浆、椰子油、甘油、大豆磷脂、蛋白粉的重量份配比分别为：麦芽糖浆157.5g(35份)、椰子油13.5g(3份)、甘油2.25(0.50份)、大豆磷脂3.60g(0.8份)、玉米醇溶蛋白2.03g(0.45份)、乳清浓缩蛋白粉200.48g(44.55份)。
实施例8
一种含玉米醇溶蛋白的能量棒,所述麦芽糖浆、椰子油、甘油、大豆磷脂、蛋白粉的重量份配比分别为：麦芽糖浆247.50g(55份)、椰子油27.00g(6份)、甘油11.25g(2.5份)、大豆磷脂6,75g(1.5份)、玉米醇溶蛋白40.50g(9份)、乳清浓缩蛋白粉162g(36份)。
2)实施例2-8质构与游离巯基含量测定方法与实施例1相同。
实施例1-8的质构与游离巯基含量测定结果如表1所示：
表1含玉米醇溶蛋白的能量棒的硬度、游离巯基含量测定结果
从表1的实施例2-6中可以看出五种含有不同量的玉米醇溶蛋白的能量棒体系，即分别含0.45份玉米醇溶蛋白、含2.25份玉米醇溶蛋白、含4.5份玉米醇溶蛋白、含6.75份玉米醇溶蛋白、含9.00份玉米醇溶蛋白，在35天储存期内的硬度变化情况，随着时间的延长，所有体系的硬度值都是越来越大，而五组含有玉米醇溶蛋白体系与实施例1的对照组相比，硬度变化都有不同幅度地减小，说明玉米醇溶蛋白的添加可以改善能量棒硬化，此外，玉米醇溶蛋白的替代乳清浓缩蛋白的量越多，即含玉米醇溶蛋白的量越多，能量棒的硬化程度越低，由于添加更多玉米醇溶蛋白会导致能量棒变得松散不能成型，因此本实验中玉米醇溶蛋白的最大替代量为9份，综合考虑，含9份玉米醇溶蛋白的能量棒体系硬度值变化最小，减缓能量棒硬化的作用最大。
在能量棒的硬化机理中分析，能量棒硬化时期主要分为三个阶段，前期的硬化原因主要是由体系中的小分子迁移(包括水分迁移)等所导致，中后期主要是美拉德及蛋白交联等作用所导致。因此，在前期阶段，体系中的水分会朝更低分子量的多羟基化合物迁移，导致蛋白聚集，硬度上升，而添加玉米醇溶蛋白这种疏水性较大的蛋白种类，一是可以利用玉米醇溶蛋白颗粒表面的疏水基团使体系中的水分迁移得到抑制，在整个体系中起到水分平衡的作用，减缓能量棒硬化；二是抑制了小分子迁移后可增加体系的稳定性，有助于减少蛋白与体系中其他物质的反应。
除上述原理之外，有关文献报道，两种蛋白混合可能具有协同或拮抗作用，使蛋白之间的相互作用减弱，这可以在表1的游离巯基含量变化中体现，表中结果看出随着玉米醇溶蛋白含量的增加，游离巯基含量下降的程度也有所减缓，游离巯基的含量变化可以一定程度反映出体系中蛋白交联程度，这说明体系中蛋白交联程度也降低。因此玉米醇溶蛋白的添加可抑制水分迁移和减缓蛋白交联，减少蛋白聚合，以此达到减缓硬化，延长产品的货架期的效果。
实施例9-18
利用玉米醇溶蛋白和食品添加剂(磷酸三钙或二氧化硅)的协同作用对能量棒在储藏期间发生的质地硬化进行改良的方法，采用的技术方案是：
1)实施例9-14的制备方法参照实施例1，不同之处在于混合蛋白粉的种类与添加量确定为162g乳清蛋白粉(36份)与40.5g(9份)玉米醇溶蛋白，并同时添加食品添加剂(二氧化硅或磷酸三钙)，食品添加剂的用量对应实施例9-14分别为二氧化硅0.09g(0.02份)、二氧化硅2.25g(0.5份)、二氧化硅4.5g(1份)、磷酸三钙0.09g(0.02份)、磷酸三钙2.25g(0.5份)、磷酸三钙4.5g(1份)。制得的能量棒在37℃的恒温培养箱中进行加速储藏试验，在第0、14、35天测量硬度和游离巯基含量，分别取出样品，进行相应参数的测试。
实施例15
一种含玉米醇溶蛋白和食品抗结剂的能量棒,所述麦芽糖浆、椰子油、甘油、大豆磷脂、食品添加剂的重量份配比分别为：麦芽糖浆157.5g(35份)、椰子油13.5g(3份)、甘油2.25g(0.5份)、大豆磷脂3.6g(0.8份)、二氧化硅0.09g(0.02份)。
实施例16
一种含玉米醇溶蛋白和食品抗结剂的能量棒,所述麦芽糖浆、椰子油、甘油、大豆磷脂、食品添加剂的重量份配比分别为：麦芽糖浆247.50g(55份)、椰子油27.00g(6份)、甘油11.25g(2.5份)、大豆磷脂6,75g(1.5份)、玉米醇溶蛋白9份、乳清浓缩蛋白粉36份、二氧化硅4.5g(1.0份)。
实施例17
一种含玉米醇溶蛋白和食品抗结剂的能量棒,所述麦芽糖浆、椰子油、甘油、大豆磷脂、食品添加剂的重量份配比分别为：麦芽糖浆157.5g(35份)、椰子油13.5g(3份)、甘油2.25g(0.5份)、大豆磷脂3.6g(0.8份)、磷酸三钙0.09g(0.02份)。
实施例18
一种含玉米醇溶蛋白和食品抗结剂的能量棒,所述麦芽糖浆、椰子油、甘油、大豆磷脂、食品添加剂的重量份配比分别为：麦芽糖浆247.50g(55份)、椰子油27.00g(6份)、甘油11.25g(2.5份)、大豆磷脂6,75g(1.5份)、磷酸三钙4.5g(1.0份)。
2)实施例9-18质构与游离巯基含量测定方法与实施例1相同。
实施例9-18的质构与游离巯基含量测定结果如表2所示：
表2含玉米醇溶蛋白食品添加剂的能量棒的硬度、游离巯基含量测定结果
由于前期专利食品添加剂表现出一定的减缓效果，因此确定乳清蛋白和玉米醇溶蛋白配比为36份和9份的情况下，再添加不同量的食品添加剂，从表2结果中可以看出同时添加玉米醇溶蛋白和食品添加剂具有一定叠加效果，并且随着食品添加剂(二氧化硅或磷酸三钙)用量增多，减缓硬化的效果越好，同时，游离巯基的含量减少的幅度越小，但在食品添加剂(二氧化硅或磷酸三钙)的添加量为0.5份和1份时，改善效果并不是很明显，为了减少食品添加剂的使用，食品添加剂(二氧化硅或磷酸三钙)的优化用量为0.5份。
两者减缓能量棒硬化的主要原理：一是玉米醇溶蛋白在储藏前期抑制水分迁移以及中后期的蛋白与其他物质的一系列反应，二是添加的食品添加剂强大的比表面积在体系中起到物理阻碍，阻碍物质之间的接触，这也一定程度上减少了体系中物质之间的各类反应。因此两者同时添加可以减缓能量棒硬化，起到改善品质的作用。
实施例19-28
蛋白预修饰对能量棒在储藏期间发生的质地硬化进行改良的方法，为减少食品添加剂的使用，采用的技术方案是：
1)实施例19-23的能量棒制备方法为蛋白预包裹：将乳清浓缩蛋白粉、玉米醇溶蛋白混合均匀，对应实施例19-21的能量棒制作配方为乳清浓缩蛋白粉200.48g(44.55份)与玉米醇溶蛋白2.03g(0.45份)的混合蛋白粉、乳清浓缩蛋白粉182.25g(40.5份)与玉米醇溶蛋白20.25g(4.5份)的混合蛋白粉、乳清浓缩蛋白粉162g(36份)与玉米醇溶蛋白40.5g(9份)的混合蛋白粉，再与18g(4份)椰子油搅拌混匀，备用，然后称取216g(48份)麦芽糖浆，9g(2份)甘油，4.5g(1份)大豆磷脂在60℃下进行混匀，两者再次混合均匀后得到的物料揉制即可进行成型，室温下平衡2h后脱模，切割成条状(约30g/条)后，放入密封袋中密封，在37℃的恒温培养箱中进行加速储藏，在第0、14、35天测量硬度和游离巯基含量，分别取出样品，进行相应参数的测试。
实施例22
一种含玉米醇溶蛋白的能量棒,所述麦芽糖浆、椰子油、甘油、大豆磷脂、蛋白粉的重量份配比分别为：麦芽糖浆157.5g(35份)、椰子油13,5g(3份)、甘油2.25(0.50份)、大豆磷脂3.60g(0.8份)、玉米醇溶蛋白2.03g(0.45份)、乳清浓缩蛋白粉200.48g(44.55份)，制备方法同实施例19-21。
实施例23
一种含玉米醇溶蛋白的能量棒,所述麦芽糖浆、椰子油、甘油、大豆磷脂、蛋白粉的重量份配比分别为：麦芽糖浆247.50g(55份)、椰子油27.00g(6份)、甘油11.25g(2.5份)、大豆磷脂6,75g(1.5份)、玉米醇溶蛋白40.50g(9份)、乳清浓缩蛋白粉162g(36份)，制备方法同实施例19-21。
2)实施例24-28的能量棒制备方法为蛋白预包裹和蛋白预变性：将乳清浓缩蛋白粉、玉米醇溶蛋白混合均匀，对应实施例24-26的能量棒制作配方为乳清浓缩蛋白粉200.48g(44.55份)与玉米醇溶蛋白2.03g(0.45份)的混合蛋白粉、乳清浓缩蛋白粉182.25g(40.5份)与玉米醇溶蛋白20.25g(4.5份)的混合蛋白粉、乳清浓缩蛋白粉162g(36份)与玉米醇溶蛋白40.5g(9份)的混合蛋白粉，再与18g(4份)椰子油于平底锅中加热翻炒5min，然后与液体原料混合，后续步骤与实施例19-23相同。
实施例27
一种含玉米醇溶蛋白的能量棒,所述麦芽糖浆、椰子油、甘油、大豆磷脂、蛋白粉的重量份配比分别为：麦芽糖浆157.5g(35份)、椰子油13,5g(3份)、甘油2.25(0.50份)、大豆磷脂3.60g(0.8份)、玉米醇溶蛋白2.03g(0.45份)、乳清浓缩蛋白粉200.48g(44.55份)，制备方法同实施例24-26。
实施例28
一种含玉米醇溶蛋白的能量棒,所述麦芽糖浆、椰子油、甘油、大豆磷脂、蛋白粉的重量份配比分别为：麦芽糖浆247.50g(55份)、椰子油27.00g(6份)、甘油11.25g(2.5份)、大豆磷脂6,75g(1.5份)、玉米醇溶蛋白40.50g(9份)、乳清浓缩蛋白粉162g(36份)，制备方法同实施例24-26。
3)实施例19-28质构与游离巯基含量测定方法与实施例1相同。
实施例19-28的质构与游离巯基含量测定结果如表3所示：
表3蛋白预修饰的能量棒的硬度、游离巯基含量测定结果
从表3中的实施例19-21和24-26的六组体系看，首先可以看出能量棒中的蛋白预修饰也会影响能量棒在储藏期间的硬化程度，蛋白预包裹和蛋白预变性制作的能量棒相对于蛋白预包裹的能量棒，硬度值变化最小，说明改蛋白修饰的能量棒硬化的改善效果最佳。再从游离巯基含量变化中也可以看出，该制备方法制作的能量棒中游离巯基降低程度最低，进一步说明蛋白预包裹和蛋白预变性可以阻碍蛋白交联，起到减缓硬化作用。在不同蛋白预修饰的改善原理角度出发，蛋白预包裹主要是因为蛋白表面裹上了一层油膜，达到阻碍蛋白与体系中其他成分的接触，从而抑制美拉德反应和蛋白交联等作用；蛋白预包裹和蛋白预变性中，不但可以是油层覆盖蛋白表面，而且可以使蛋白受热变性，使蛋白内部的疏水基团暴露，而玉米醇溶蛋白本身疏水基团也相对较多，所以蛋白与油一起混合时，蛋白与油可以更密切的贴合，油分子在蛋白颗粒表面的覆盖率增加，另外，蛋白加热能诱导二硫键的形成，使部分蛋白内部预先交联，这会改变蛋白的某些功能性(如蛋白的溶解性降低)，低溶解性则会减少体系中的各类反应，所以利用两种蛋白预修饰可以减缓能量棒的硬化。
此外，在蛋白预修饰的基础上添加玉米醇溶蛋白，由实施例19-21或实施例24-16都可看出，随着玉米醇溶蛋白的添加量增加，改善硬化的效果也逐渐增加，游离巯基含量下降速率逐渐减缓，说明蛋白预修饰和添加玉米醇溶蛋白存在协同作用。因此，蛋白预修饰和添加玉米醇溶蛋白可叠加使用，更佳改善能量棒的硬化问题。