本申请属于黑米加工技术领域，尤其涉及一种能减少活性物质损失的全谷物速食黑米粉加工方法。
背景技术：
黑米(blackrice)是重要的优异稻种资源，种植历史悠长，我国黑米资源占世界的90％以上。黑米是药食两用全谷物，历来有“药米”“寿米”“世界米中之王”之佳誉，具有“滋阴补肾、健脾暖肝、明眼活血”之功效。黑米营养丰富，其中碳水化合物占78.73％、蛋白质占11.03％、脂肪占3.73％、铁10.5mg/100g、钙74mg/100g、锌2.6mg/100g、黄酮0.31g/100g、膳食纤维1.11g/100g，这些成分含量都明显的高于普通白米。此外，黑米还含有多酚、花色苷、黄酮、谷维素、生物碱、植酸、植物甾醇类等多种生物活性成分，具有抗氧化、调节脂质代谢、抗动脉粥样硬化等多种健康功效。
由于黑米外层纤维素排列紧密，质地坚硬，且果皮的外皮层富含蜡性物质，这些蜡质皮层在蒸煮时阻碍了水分的吸收，导致黑米难糊化，炊煮时间过长，口味及口感较差，且食用后难以消化和吸收等问题，一定程度上限制了黑米的消费。以黑米为原料，通过现代食品加工技术，开发速食黑米粉，可以解决黑米熟化难、口感差等瓶颈问题，是黑米重要的产品形式之一。
挤压膨化是目前黑米粉加工的主要方式。黑米经挤压膨化后淀粉糊化度明显升高，消化吸收率和口感均得到较大改善。然而，挤压膨化过程中的高温也造成了黑米中维生素和微量元素等营养物质流失，主要活性物质多酚、黄酮和花色苷等的降解破坏，抗氧化活性降低。
因此，针对现有技术存在的问题，有必要进行改进。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能减少活性物质损失的全谷物速食黑米粉加工方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下方案实现：
一种减少活性物质损失的全谷物速食黑米粉加工方法，包括如下步骤：
s1.新鲜黑米粉碎过筛；
s2.粉碎后的黑米加入复合外源添加物并混合均匀，所述复合外源添加物为柠檬酸、碳酸钙、维生素c和葡萄糖的混合物；
s3.将混合均匀的黑米和复合外源添加物进行挤压膨化得黑米样品；
s4.将黑米样品粉碎过筛得黑米粉。
全谷物黑米经过挤压膨化后，其总酚、总黄酮、花色苷含量和抗氧化能力均显著降低。本申请汇总，柠檬酸在挤压膨化过程中一方面能够有效降低黑米中多酚氧化酶活性，抑制粉体酶促反应；另一方面形成酸性环境，多酚降解较少，有利于多酚的保留。碱是纤维的膨润剂，有利于使纤维结构松散。碳酸钙的添加有利于挤压膨化过程中不溶性膳食纤维转化为可溶性膳食纤维，显著增加黑米粉的可溶性膳食纤维含量。
柠檬酸与碳酸钙在挤压膨化过程中，高温流体状态下反应生成二氧化碳和柠檬酸钙。二氧化碳有利于黑米粉在固化过程中形成更加疏松的孔状结构，改善冲调性。柠檬酸钙属于强碱弱酸性化合物，酸味较低，避免了因柠檬酸的添加引起的酸度增加，改善了黑米粉的口感。同时，柠檬酸钙是一种低刺激、高吸收的优质钙强化剂，还可以促进铁、锌等微量元素的吸收。柠檬酸钙的生成增加了黑米粉的营养价值。
在挤压膨化过程中，葡萄糖呈熔融状态，增加了挤压腔体熔融物料的粘度，并且糖会与淀粉糊化争夺有限的水分，迫使水分均匀分布在熔融物料中，使得组织结构呈现均匀细密。因此添加葡萄糖可以提高黑米粉组织结构均匀度和口感的细腻程度，同时，葡萄糖的添加可以掩盖与碳酸钙反应后多余的柠檬酸的酸味，改善黑米粉风味。
维生素c具有较强的抗氧化性，添加后有利于黑米粉色泽的保持，同时其也属于营养强化剂，可以提高黑米粉的营养品质。
为了使得最终黑米粉的活性物质的保留量最佳，发明人通过大量实验得出，所述柠檬酸、碳酸钙、维生素c和葡萄糖的质量比为0.25～2:0.1～1:0.25～2:0.25～2。
正如上所述，一部分柠檬酸要与碳酸钙反应改善冲调性，另一部分的柠檬酸用于保护和对抗因挤压膨化及其余外源物的添加引起的黑米总酚、总黄酮、花色苷等活性物质的降解和抗氧化能力的损失。因此，本申请中，所述柠檬酸的添加量大于碳酸钙的添加量。
所述复合外源添加物的添加总量为黑米粉碎物质量的0.85～4％。
粉碎后的黑米要与复合外源添加物充分混合，使得在挤压膨化过程中，复合外源添加物能充分发挥作用。因此，本申请的步骤s1中，黑米粉碎后过40～80目筛。
进一步的，步骤s3中，在挤压膨化操作前，先将黑米和复合外源添加物构成的混合物的水分降至10～20％。所述挤压膨化的条件为挤压膨化机的i区温度20-40℃，ii区温度120-140℃，iii区温度150-170℃，螺杆的转速为170～220r/min。先将混合物水分含量调整到合适的范围内，避免含水量太低造成过度糊化，或水分含量太高导致膨化不完全、冲调性降低。在挤压膨化过程中，在适当的温度下，使得碳酸钙将不溶性膳食纤维转化为可溶性膳食纤维，显著增加黑米粉中可溶性膳食纤维的含量。
步骤s4中，黑米样品粉碎后过40～80目筛，得到的黑米粉可直接冲调。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明建立了一种以黑米为原料，通过复合外源物的添加，改善挤压膨化全谷物速食黑米粉活性物质损失的加工方法。相较于黑米直接挤压膨化，添加复合外源物后的挤压膨化黑米粉可溶性膳食纤维增加41.9％，总酚含量增加21.47％，总黄酮含量增加68.28％，花色苷含量增加38.61％，frap抗氧化能力提高61.51％，提高了黑米活性成分的保留率，增加抗氧化活性。相较于黑米直接挤压膨化，添加复合外源物后的挤压膨化黑米粉水溶性指数显著提高105.53％，吸水性指数降低46.31％，结块率下降53.36％，改善挤压膨化速食黑米粉冲调性和感官品质，感官评分显著提高。
具体实施方式
为了让本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面对本发明作进一步阐述。
实施例1
一种减少活性物质损失的全谷物速食黑米粉加工方法，具体为：新鲜黑米粉碎过40目筛。柠檬酸、碳酸钙、维生素c和葡萄糖按质量比为0.25:0.1:0.25:0.25的比例混合后加入到粉碎后的黑米中，复合外源添加物在黑米粉中的添加总量为4％。混合均匀后调整水分含量至10％。挤压膨化的条件为：螺杆挤压机i区温度20℃，ii区温度120℃，iii区温度150℃，螺杆的转速为170r/min。挤压膨化后得到的黑米样品粉碎过40目筛，得到高品质速食全谷物黑米粉。
实施例2
一种减少活性物质损失的全谷物速食黑米粉加工方法，具体为：新鲜黑米粉碎过60目筛。柠檬酸、碳酸钙、维生素c和葡萄糖按质量比为1.5:0.5:1:1.5的比例混合后加入到粉碎后的黑米中，复合外源添加物在黑米粉中的添加总量为2.25％。混合均匀后调整水分含量至15％。挤压膨化的条件为：螺杆挤压机i区温度30℃，ii区温度130℃，iii区温度160℃，螺杆的转速为220r/min。挤压膨化后得到的黑米样品粉碎过60目筛，得到高品质速食全谷物黑米粉。
实施例3
一种减少活性物质损失的全谷物速食黑米粉加工方法，具体为：新鲜黑米粉碎过80目筛。柠檬酸、碳酸钙、维生素c和葡萄糖按质量比为2:1:2:2的比例混合后加入到粉碎后的黑米中，复合外源添加物在黑米粉中的添加总量为0.85％。混合均匀后调整水分含量至20％。挤压膨化的条件为：螺杆挤压机i区温度40℃，ii区温度140℃，iii区温度170℃，螺杆的转速为220r/min。挤压膨化后得到的黑米样品粉碎过80目筛，得到高品质速食全谷物黑米粉。
对比例1
本对比例与实施例3类似，区别在于，所述复合外源添加物为醋酸、碳酸钙、维生素c和葡萄糖的混合物，四种组分的质量比为2:1:2:2。
对比例2
本对比例与实施例3类似，区别在于，所述复合外源添加物为柠檬酸、碳酸钙和维生素c的混合物，三种组分的质量比为2:1:2。
为了评价外源添加物对挤压膨化黑米粉冲调性、感官品质和营养活性的影响，进行如下实验。
1实验条件
1.1实验材料
实施例1～3的黑米粉、对比例1～2的黑米粉，以及未挤压膨化的黑米粉和直接挤压膨化黑米粉(挤压膨化条件同实施例3)。
1.2测定指标
可溶性膳食纤维总量、总酚含量、总黄酮含量、花色苷含量及frap抗氧化能力、水溶性指数和吸水性指数、结块率、粉体外观形貌、感官评价。
1.3数据分析
采用spss13.0软件进行数据分析。
2试验结果
2.1活性物质含量及抗氧化活性
不同处理后的黑米粉可溶性膳食纤维含量、总酚含量、总黄酮含量、花色苷含量及frap抗氧化能力如表1所示。相较于黑米直接挤压膨化，实施例1～3的黑米粉的测定指标均有不同程度的提高，尤其是实施例1，相较于黑米直接挤压膨化，可溶性膳食纤维增加，总酚含量增加，总黄酮含量增加，花色苷含量增加，frap抗氧化能力提高。
表1
注：数值为平均值±标准差；同列中不同字母表示有显著性差异(p<0.05)。
2.2冲调性
不同处理后的黑米粉水溶性指数(wsi)、吸水性指数(wai)及结块率如表2所示。相较于黑米直接挤压膨化，实施例1～3的黑米粉的测定指标均有不同程度的优化，尤其是实施例，相较于黑米直接挤压膨化，水溶性指数显著提高，吸水性指数降低，结块率下降，感官评分显著提高。
表2
注：数值为平均值±标准差；同列中不同字母表示有显著性差异(p<0.05)
2.3粉体外观形貌
不同处理后的黑米粉中，直接挤压膨化黑米粉颜色较暗，略带黑色，添加有复合外源物的实施例1～3的挤压膨化黑米粉色泽亮红。
2.4感官评价
不同处理后的速食黑米粉中，感官评分如表3。
表3