本发明涉及淀粉凝胶食品技术领域，尤其涉及一种以柑橘皮渣制备低热量淀粉凝胶强化剂的方法及一种淀粉凝胶强化剂及其应用。
背景技术：
淀粉凝胶食品是通过淀粉糊化后再老化而形成凝胶的一类食品的通称，属于淀粉含量高、水分含量高、水分活度高的食品，如各类粉丝、粉条、河粉、凉粉等。淀粉凝胶是指通过一定的工艺使淀粉胶体颗粒与高聚物分子相互联结，形成空间网络结构，在溶剂中，吸收一定量的溶剂而使高分子网络溶胀，但不溶解。这种介于固体与液体之间状态的物质就叫做淀粉凝胶。耐煮性和筋力是淀粉凝胶产品的重要评判指标。例如，粉丝品质的好坏体现在粉丝断条率、糊汤度、弹性等。
现在市售淀粉凝胶产品中，通常是添加明矾，各种胶类(沙嵩胶、魔芋胶、海藻胶等)，苯甲酸钠等来提升其品质。其中明矾可以提高凝胶产品韧性和耐煮性，但经常过量摄入铝离子会影响肠道中矿物质元素的吸收，导致骨质疏松症，同时也会影响神经系统传导，致使脑神经细胞发育不良而智力低下。我国gb2762-2017规定食品中铝含量不可超过100mg/kg(干样品)，所有明矾及类似品因安全性已经被淘汰。沙蒿胶能够促进淀粉的老化，改善薯类凝胶产品的质构，魔芋胶与淀粉的共混体系是相容的，相互之间通过无数微弱的存在于链内、链间的氢键形成局部的微晶束相连接，并以这些微晶束作为节点，维系巨大的网络体系。这些食用胶适量添加对身体无害，但其价格昂贵，且添加比例大(5％以上)才有部分效果，故使用成本很高，实际应用很少。苯甲酸钠能使淀粉的热稳定性和凝沉性高，凝胶性增强，苯甲酸钠与人体内的胃酸会发生反应，生成苯甲酸。苯甲酸有一定的毒性，长期饮用会引起人慢性中毒。
因此，为了提高淀粉凝胶产品的品质，市场亟需一种安全、添加量小且高效的淀粉凝胶强化剂。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种以柑橘皮渣制备低热量淀粉凝胶强化剂的方法及一种淀粉凝胶强化剂及其应用。本发明以柑橘皮渣为原料制备低热量淀粉凝胶强化剂，所得淀粉凝胶强化剂安全、使用量少，能有效提高淀粉凝胶产品的品质，使制得的淀粉凝胶食品具有柑橘特有的风味，且能降低淀粉凝胶食品的热量。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种以柑橘皮渣制备低热量淀粉凝胶强化剂的方法，包括以下步骤：
(1)将柑橘皮渣粉碎后进行酸溶处理后过滤，得到酸溶渣；
(2)将所述酸溶渣进行碱溶处理，得到碱溶料液；
(3)将所述碱溶料液的ph值调节至6.5～7.5后过滤，然后将碱溶渣和水混合进行胶体磨处理，得到混合料；
(4)将所述混合料进行高压微射流处理，得到处理液；
(5)将所述处理液和麦芽糊精混合后进行喷雾干燥，得到低热量淀粉凝胶强化剂。
优选的，所述步骤(1)中酸溶处理用酸液为醋酸溶液；所述醋酸溶液的体积为柑橘皮渣体积的5～10倍；所述醋酸溶液的质量分数为0.6～3％。
优选的，所述步骤(1)中酸溶处理的温度为90～98℃，时间为15～45min。
优选的，所述步骤(2)中碱溶处理用碱液为碳酸钠溶液或碳酸氢钠溶液；所述碱溶处理用碱液的体积为酸溶渣体积的3～7倍；所述碱溶处理用碱液的质量分数为10～15％。
优选的，所述步骤(2)中碱溶处理的温度为80～85℃，时间为40～60min。
优选的，所述步骤(3)中调节ph值用ph值调节剂为醋酸溶液；所述步骤(3)中混合料的固含量≤10％。
优选的，所述步骤(4)中高压微射流处理的压力为6000～15000psi，循环次数为2～4次。
优选的，所述步骤(5)中麦芽糊精的质量为所述处理液质量的1～5％。
本发明提供了上述方案所述制备方法制备的低热量淀粉凝胶强化剂。
本发明提供了上述方案所述低热量淀粉凝胶强化剂在淀粉凝胶食品中的应用。
本发明提供了一种以柑橘皮渣制备低热量淀粉凝胶强化剂的方法，包括以下步骤：(1)将柑橘皮渣粉碎后进行酸溶处理后过滤，得到酸溶渣；(2)将所述酸溶渣进行碱溶处理，得到碱溶渣；(3)将所述碱溶料液的ph值调节至6.5～7.5后过滤，然后将碱溶渣和水混合进行胶体磨处理，得到混合料；(4)将所述混合料进行高压微射流处理，得到处理液；(5)将所述处理液和麦芽糊精混合后进行喷雾干燥，得到淀粉凝胶强化剂。本发明以柑橘皮渣为原料，通过酸溶、碱溶、高压微射流处理以及喷雾干燥等方法，将柑橘皮渣中的纤维素和木质素提取出来，最终所得淀粉凝胶强化剂主要成分为尺寸小于微米的纤维素和少量木质素的微粒，可以体现出特异的体积效应、量子尺寸效应等，能有效提高淀粉凝胶产品的品质，降低淀粉凝胶产品的热量；并且本发明提供的制备方法简单，条件温和，整个制备过程中不会引入有害物质，产品安全性高。
本发明还提供了上述方案所述方法制备的淀粉凝胶强化剂及其应用。本发明提供的淀粉凝胶强化剂不含有害物质，用量少，应用成本低，能有效提高淀粉凝胶产品的品质，使制得的淀粉凝胶产品具有柑橘特有的风味，且该淀粉凝胶强化剂应用后能够使淀粉凝胶食品的热量大幅下降。实施例结果表明，本发明提供的淀粉凝胶强化剂在添加量为1％以下时即可有效提高淀粉凝胶类产品的凝胶强度，使淀粉凝胶类产品拥有较好的耐煮性和弹性，且体外消化实验显示，本发明的淀粉凝胶强化剂应用于粉丝、凉粉之后，热量可下降9～14％。
具体实施方式
本发明提供了一种以柑橘皮渣制备低热量淀粉凝胶强化剂的方法，包括以下步骤：
(1)将柑橘皮渣粉碎后进行酸溶处理后过滤，得到酸溶渣；
(2)将所述酸溶渣进行碱溶处理，得到碱溶料液；
(3)将所述碱溶料液的ph值调节至6.5～7.5后过滤，然后将碱溶渣和水混合后进行胶体磨处理，得到混合料；
(4)将所述混合料进行高压微射流处理，得到处理液；
(5)将所述处理液和麦芽糊精混合后进行喷雾干燥，得到低热量淀粉凝胶强化剂。
本发明将柑橘皮渣粉碎后进行酸溶处理，得到酸溶渣。在本发明中，所述柑橘皮渣为柑橘加工的副产物，具体的如柑橘皮、榨汁后的果渣等，本发明对所述柑橘的种类没有特殊要求，具体的如橙子、柚子、柠檬、蜜橘等均可；本发明优选将所述柑橘皮渣粉碎至60目以上；本发明对所述粉碎的具体方法没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的粉碎方法即可。
在本发明中，所述酸溶处理用酸液优选为醋酸溶液；所述醋酸溶液的体积优选为柑橘皮渣体积的5～10倍，更优选为6～8倍；所述醋酸溶液的质量分数优选为0.6～3％，更优选为1～2％；所述酸溶处理的温度优选为90～98℃，更优选为93～95℃；所述酸溶处理的时间优选为15～45min，更优选为20～40min。本发明通过酸溶处理除去柑橘皮渣中的果胶和水溶性多糖。
酸溶处理完成后，本发明将酸溶料液过滤，得到酸溶渣。本发明优选在酸溶料液温度大于50℃时进行过滤，所述过滤优选为板框过滤，本发明优选在将酸溶料液过滤完后继续向板框过滤机中通入清水，直至流出的滤液澄清，以对残渣进行洗涤，使所得酸溶渣接近中性。
得到酸溶渣后，本发明将所述酸溶渣进行碱溶处理，得到碱溶料液。在本发明中，所述碱溶处理用碱液优选为碳酸钠溶液或碳酸氢钠溶液，更优选为碳酸氢钠溶液(小苏打)；所述碱溶处理用碱液的体积优选为酸溶渣体积的3～7倍，更优选为4～6倍；所述碱溶处理用碱液的质量分数优选为10～15％，更优选为12～14％；所述碱溶处理的温度优选为80～85℃，更优选为82～84℃，所述碱溶处理的时间优选为40～60min，更优选为45～55min。本发明通过碱溶处理除去酸溶渣中的半纤维素等碱溶性物质。
得到碱溶料液后，本发明将所述碱溶料液的ph值调节至6.5～7.5后过滤，然后将碱溶渣和水混合进行胶体磨处理，得到混合料。在本发明中，所述调节ph值用ph值调节剂为优选为醋酸溶液，所述醋酸溶液的质量分数优选为0.6～3％，更优选为1～2％；本发明对所述过滤的方法没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的方法进行过滤即可。
在本发明中，所述胶体磨处理的时间优选为1～2h，所述混合料的固含量优选≤10％，更优选为5～9％，所述混合料中固相颗粒的粒径优选≤50μm；本发明对所述胶体磨没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的胶体磨即可；在本发明的具体实施例中，优选先向碱溶渣中加水至固含量符合要求，再进行胶体磨处理；本发明通过控制混合料的固含量以及固相颗粒的粒径，能够防止颗粒过大堵塞高压微射流均质机，使混合料在后续的高压微射流处理过程中处理的更加均匀。
得到混合料液后，本发明将所述混合料进行高压微射流处理，得到处理液。在本发明中，所述高压微射流处理的压力优选为6000～15000psi，更优选为8000～12000psi，循环次数优选为2～4次，更优选为3次；本发明通过高压微射流处理对混合料液中的固体进行物理破碎，使固体粒径更加均匀细小。
高压微射流处理完成后，本发明将处理液和麦芽糊精混合后进行喷雾干燥，得到低热量淀粉凝胶强化剂。在本发明中，所述麦芽糊精的质量优选为所述处理液质量的1～5％，更优选为2～4％；本发明通过加入麦芽糊精减少喷雾干燥时的黏连，增加产品的水溶性；本发明对所述喷雾干燥的条件没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的条件，通过调节喷雾干燥机进出口温度和液体流量，能够得到完全干燥的粉末状产品即可。
本发明提供了上述方案所述制备方法制备的低热量淀粉凝胶强化剂。在本发明中，所述淀粉凝胶强化剂的主要成分为尺寸小于微米的纤维素和少量木质素的微粒，可以体现出特异的体积效应、量子尺寸效应等，具有较高的杨氏模量和较大的比表面积，能通过物理缠绕和分子间氢键形成稳定的三维网络结构，锁定大量水形成水凝胶，提高淀粉凝胶类产品的力学性能。本发明提供的淀粉凝胶强化剂安全性强，强化效果好，用量少，且能使制备的淀粉凝胶产品具有独特的柑橘风味，能够代替明矾等传统的凝胶强化剂；并且本发明提供的淀粉凝胶强化剂的主要成分为纤维素，纤维素属于非营养物质，不被人体消化吸收，不为人体提供能量，而且能够降低蛋白等的消化率，影响人体对蛋白质、淀粉等的消化吸收，因而应用后能够使淀粉凝胶食品的热量大幅下降。
本发明还提供了上述方案所述低热量淀粉凝胶强化剂在淀粉凝胶食品中的应用，所述淀粉凝胶强化剂的添加量一般占淀粉凝胶食品中淀粉原料质量的0.2％～2％，更优选为0.5～1％。本发明提供的淀粉凝胶强化剂在用量为1％以下的情况下即能明显提高淀粉凝胶食品的凝胶强度，使淀粉凝胶食品拥有较好的耐煮性和弹性。本发明对所述淀粉凝胶强化剂的具体应用方法没有特殊要求，将本发明的淀粉凝胶强化剂加入淀粉原料中，然后按照常规方法进行淀粉凝胶食品的制备即可。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
(1)将干燥的柚子皮等柑橘加工副产物粉碎至60目以上备用。
(2)将粉碎后的皮渣溶于7倍体积的醋酸(质量分数0.8％)，加热至95℃，维持并搅拌40min，在混合液温度大于50℃时通过板框过滤机，得到虑渣；继续通过清水至流出的滤液澄清，得到酸溶渣。
(3)将酸溶渣溶于6倍体积的小苏打溶液中(质量分数12％)，加热至85℃，搅拌维持60min，得到碱溶料液。
(4)向碱溶料液中添加醋酸溶液(质量分数0.8％)调节ph至7，然后经过滤，得到碱溶渣，向碱溶渣中补加清水使混合物固形物含量小于10％，将混合液通过胶体磨处理，使固相颗粒小于50微米；
(5)将混合液体倒入高温微射流机中，加以8000psi的压力，循环3次，收集处理液。
(6)在处理液中加入液体质量4％的麦芽糊精，导入喷雾干燥机，调节进出口温度和液体流量，制备得到粉末状样品，即为淀粉凝胶强化剂。
将制备得到的淀粉凝胶强化剂用于红薯粉丝品质的改良，步骤如下：
(1)制芡：称取100g红薯淀粉、5g本实施例制备的淀粉凝胶强化剂和700g水混合，在沸水中加热搅拌糊化1min。
(2)和粉：将糊化后的淀粉放入和面机中，将剩余的900g红薯淀粉加入，反复揉粉团至粉团表面光滑。
(3)挤压成型：将粉团放入螺旋挤压粉丝机内，将粉挤压成3mm的细丝并将其置于微沸状态的煮粉锅中煮沸1min。
(4)老化：当粉丝浮出水面后放入温度不高于20℃的冷水中冷却15min，捞出后置于4℃冷库中12h得到改良红薯粉丝。
按照相同的方法制备无添加红薯粉丝，作为对比。
对改良红薯粉丝和无添加红薯粉丝的断条率及糊汤透明度进行测试，结果显示改良红薯粉丝相对于无添加红薯粉丝，断条率从98.7％降至32％，糊汤透明度由14.9％提升至41.2％。糊汤度是粉丝煮沸后锅中水的透明度，它反映的是粉丝的煮沸损失，断条率的下降和糊汤透明度的提升说明添加该淀粉凝胶强化剂的粉丝凝胶性能有大幅提升，耐煮性较好。
此外，体外消化实验显示，所得改良红薯粉丝的热量相比于无添加粉丝下降了9％左右。
实施例2
(1)将干燥的柚子皮渣等柑橘加工副产物粉碎至60目以上备用。
(2)将粉碎后的皮渣溶于5倍体积的醋酸(质量分数2.5％)，加热至90℃，维持并搅拌20min；在混合液温度大于50℃时通过板框过滤机，得到滤渣；继续通过清水至流出的滤液澄清，得到酸溶渣。
(3)将酸溶渣溶于5倍体积的小苏打溶液中(质量分数15％)，加热至80℃，搅拌维持40min，得到碱溶料液。
(4)向碱溶料液中添加醋酸溶液(质量分数1.5％)调节ph至7，然后过滤，得到碱溶渣，向碱溶渣中补加清水使混合物固形物含量小于10％，将混合液通过胶体磨处理，使固相颗粒小于50微米；
(5)将混合液体倒入高温微射流机中，加以12000psi的压力，循环2次，得到处理液。
(6)在处理液中加入液体质量2％的麦芽糊精，导入喷雾干燥机，调节进出口温度和液体流量，制备得到粉末状样品，即为淀粉凝胶强化剂。
将制备得到的淀粉凝胶强化剂用于红薯凉粉品质的改良，步骤如下：
(1)调粉：将200g红薯淀粉、1.5g本实施例制备的淀粉凝胶强化剂和200g水混合。
(2)煮粉：在煮粉锅内放入1000ml水，煮沸后，将调好的粉倒入锅中，不断搅拌，当锅内淀粉糊变透明时，停止加热搅拌。
(3)老化：将淀粉糊倒入刷好油的模具中，置于4℃老化5h后得到改良红薯凉粉。
按照同样的方法制备无添加红薯凉粉，作为对比。
对改良红薯凉粉和无添加红薯凉粉的硬度和弹性进行测试，结果显示，无添加红薯凉粉的硬度为555.8g，弹性为2.573，而改良红薯凉粉的硬度提升到629.9g，弹性提升到3.133，说明添加该淀粉凝胶强化剂的凉粉耐咀嚼且弹性好；且该淀粉凝胶强化剂使用量低于1％，成本低。
此外，体外消化实验显示，所得改良红薯凉粉的热量相比于无添加凉粉下降了14％左右。
由以上实施例结果可以看出，本发明提供的制备方法以柑橘皮渣为原料，所得淀粉凝胶强化剂安全性高、强化效果好、添加量少，且添加后能够降低淀粉凝胶食品的热量，必然会收到广大消费者的欢迎，具有广阔的应用前景。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。