糠麸和胚芽的风味和质构改进的制作方法

糠麸和胚芽的风味和质构改进的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及改进可用于制作稳定化全谷粉的糠麸和胚芽组分或成分的风味和质 构的连续方法。本发明还涉及从具有优良质构和风味的改进的糠麸组分和全谷粉制作的食 物产品，如烘焙品。
【背景技术】
[0002] 美国农业部（USDA)出版的《2010年膳食指南》(2010dietary guidelines)推荐含 有高水平的全谷物的食物产品，因为全谷物是重要营养物的良好来源。对于成人来说，这些 营养物包括钙、钾、纤维、镁和维生素A(类胡罗卜素形式）、维生素C和维生素E。但是，全谷 物食物的消费进展缓慢，这主要是由于全谷物食物的某些品质的原因，如通常可供使用的 全谷粉成分带来的粗糙、砂粒（gritty)的外观和质构。最近，市场上推出了颗粒尺寸降低 的商用全谷物小麦粉料。但是，从全谷粉制作的烘焙品仍然呈现出干的、粒状（grainy)的 口感和"小麦生粉味（wheaty) "、粒状或干草味道或风味以及少量的褐色焦糖化烘焙风味。 [0003] 使用蒸汽或者其他热源来使全谷物中的酶如脂肪酶和脂肪加氧酶失活。还可通过 加热糠麸部分或糠麸组分来实现脂肪酶或脂肪加氧酶的失活以获得稳定化的糠麸组分，然 后将稳定化的糠麸组分与胚乳部分或组分进行组合以获得稳定化的全谷粉。但是，加热全 谷粒或糠麸部分或糠麸组分来使酶失活并不能保证在烘焙品中消除小麦生粉味、粒状味道 并且得到改进的质构和风味。而且，加热全谷物来使酶失活以获得稳定化的全谷粉可能导 致淀粉过度糊化，或者可能使蛋白质变性且不利地影响面筋网的发展。过度的糊化或者面 筋网产生的中断会不利地影响面团的可加工性以及烘焙品（如曲奇饼和薄脆饼干）在溶剂 保持力和烘炉扩展（oven spread)方面的粉料功能性。
[0004] 因此，对于生产这样的糠麸和胚芽组分和全谷粉的方法一直存在着需求，所述糠 麸和胚芽组分和全谷粉不呈现小麦生粉味的或生腥（raw)的味道，或者酸败的味道或气 味，但呈现黄油味、坚果味的焦糖化味道和非砂粒的质构，以及呈现优良的面团可加工性和 烘焙功能性，而不会实质上中断面团网络的产生，而且还对酶促降解稳定。

【发明内容】

[0005] 在一个实施例中，通过在传送和混合设备中传送和混合经研磨的糠麸和胚芽组分 的同时，对经研磨的糠麸和胚芽组分进行加热，来改进经研磨的糠麸和胚芽组分或部分的 风味和质构。经历该处理的包括糠麸和胚芽的经研磨的糠麸和胚芽组分或部分，基于经研 磨的糠麸和胚芽组分或部分的重量，可具有至少50重量％的糠麸和约5重量％至约25重 量％的水分含量。可进行该加热，例如通过直接或间接蒸汽注入进行加热，以将糠麸和胚 芽组分或部分加热到约285 °F至约410 °F的温度，从而使经研磨的糠麸和胚芽组分中的挥 发性的小麦生粉味风味的组分和水分挥发，并且在糠麸组分中产生出黄油味、坚果味、焦糖 化的风味。在热处理期间从混合和传送设备移除小麦生粉味风味的组分和水分，以将糠麸 和胚芽组分的水分含量降低约30重量％至约75重量％，并且获得水分含量为约1. 5重 量％至约10重量％的干燥的经研磨的糠麸组分。从传送和混合设备移除干燥的经研磨的 糠麸组分以获得具有非小麦生粉味、坚果味、焦糖化的风味和非砂粒的质构的非膨胀的经 研磨的糠麸和胚芽组分。实质上的水分降低与低水分含量下的高温加热一起使用，可提供 风味发展并同时降低小麦生粉味性质（wheatiness)、粒状性质（graininess)或生腥性质 (rawness)，而且还可实现脂肪酶抑制和对因游离脂肪酸的产生所致的酸败稳定。
[0006] 在一个实施例中，可使用水分含量、处理温度和时间以及剪切来控制含有淀粉或 胚乳的糠麸和胚芽组分或部分的淀粉糊化和烘焙功能性。
[0007] 在一个方面，可通过在低压下传送和混合并且在低水分含量下加热来对糠麸和胚 芽组分进行加热，以避免糠麸和胚芽组分中含有的淀粉的实质上糊化。在此类实施例中， 经历了加热的经研磨的糠麸和胚芽组分，基于经研磨的糠麸和胚芽组分的重量，可具有约5 重量％至约12重量％、优选约7重量％至约19重量％、最优选约7. 5重量％至约8. 5重 量％的水分含量，该加热可达到约290 °F至约350 °F、优选约310 °F至约330 °F的温度，以 使经研磨的糠麸和胚芽组分中的挥发性的小麦生粉味风味的组分和水分挥发，并且在糠麸 组分中产生出黄油味、坚果味、焦糖化的风味。而且，可使糠麸和胚芽组分的水分含量降低 约30重量％至约75重量％，以获得水分含量为约1. 5重量％至约4. 5重量％、优选约2. 5 重量％至约3. 5重量％、最优选约2. 8重量％至约3. 2重量％的干燥的经研磨的糠麸组分， 并且该加热可进行约1分钟至约6分钟、优选约2分钟至约4分钟、最优选约2. 5分钟至约 3. 5分钟的时间。
[0008] 在另一方面，可通过在低水分含量下于烹煮/挤出机中在高压和高剪切下进行传 送和混合来对糠麸和胚芽组分进行加热，以实现糠麸和胚芽组分中含有的淀粉的实质上糊 化，以发展出焦糖化风味而又不使组分烤焦。在此类实施例中，通过使基于经研磨的糠麸和 胚芽组分的重量水分含量为约10重量％至约25重量％、优选约12重量％至约18重量％、 最优选约14重量％至约16重量％的经研磨的糠麸和胚芽组分经历加热，来改进糠麸和胚 芽组分的风味和质构，该加热可达到约285 °F至约410 °F、优选约300 °F至约395 °F、最优 选约310°F至约330 °F的温度，以使经研磨的糠麸和胚芽组分中的挥发性的小麦生粉味风 味的组分和水分挥发，并且在糠麸组分中产生出黄油味、坚果味、焦糖化的风味。而且，可 使糠麸和胚芽组分的水分含量降低约30重量％至约75重量％，以获得水分含量为约4重 量％至约10重量％、优选约5重量％至约8重量％、最优选约6重量％至约7重量％的干 燥的经研磨的糠麸组分，并且所述加热进行小于约1分钟的时间。烹煮挤出输入或者比机 械能（SME)可为约 20W*hr/kg 至约 120W*hr/kg、优选约 20W*hr/kg 至约 120W*hr/kg、优选 约 30W*hr/kg 至约 60W*hr/kg、最优选约 35W*hr/kg 至约 55W*hr/kg。
[0009] 在再一个方面，获得了具有非小麦生粉味、坚果味、焦糖化风味和非砂粒质构的糠 麸和胚芽组分，并且可将其与胚乳部分掺和以获得具有非小麦生粉味、坚果味、焦糖化的风 味和非砂粒的质构的全谷粉。该糠麸和胚芽组分和该全谷粉呈现出脂肪酶活性实质上降 低，对因游离脂肪酸的产生所致的酸败稳定，并且呈现出优良的烘焙功能性。
[0010] 在另一个实施例中，通过在传送和混合设备中传送和混合经研磨的糠麸和胚芽组 分的同时，使经研磨的糠麸和胚芽组分经历加热，来生产具有改进的风味和质构的全谷粉， 所述包括糠麸和胚芽的经研磨的糠麸和胚芽组分，基于该经研磨的糠麸和胚芽组分的重 量，具有至少50重量％的糠麸和约5重量％至约25重量％的水分含量，其中该加热是达到 约285 °F至约410 °F的温度，以使经研磨的糠麸和胚芽组分中的挥发性的小麦生粉味风味 的组分和水分挥发，并且在糠麸组分中产生出黄油味、坚果味、焦糖化的风味。在加热期间 从混合和传送设备移除小麦生粉味风味的组分和水分，以将糠麸和胚芽组分的水分含量降 低约30重量％至约75重量％，以获得水分含量为约1. 5重量％至约10重量％的干燥的经 研磨的糠麸组分。从传送和混合设备移除干燥的经研磨的糠麸组分以获得具有非小麦生粉 味、坚果味、焦糖化的风味和非砂粒的质构的非膨胀的经研磨的糠麸和胚芽组分，将其与胚 乳部分掺和以获得全谷粉。
[0011] 在本发明的另一个实施例中，提供糠麸和胚芽组分、全谷粉和含有糠麸和胚芽组 分的烘焙品，它们与没有进行糠麸和胚芽组分热处理而生产的对照品相比，呈现出黄油味、 坚果味、焦糖化的风味和非砂粒的质构的正面感官属性提高以及小麦生粉味、粒状或生腥 的味道或者酸败味道或气味的负面感官属性降低至少3%，这是基于专家品尝小组使用1 至100的标度进行的感官评估得出的，在该标度中，评级1具有感官属性的最低强度，而评 级100具有感官属性的最尚强度。
【附图说明】
[0012] 唯一的附图示出了存在于在不同温度和水分含量下处理的糠麸和胚芽低压热处 理样品和未经处理的对照样品中的选定的坚果味风味相关化合物的水平的图。
【具体实施方式】
[0013] 现将说明本发明各个实施例的某些详细方面。应理解，所公开的实施例仅仅是示 例说明本发明，本发明可以以多种形式和替代形式体现。因此，本文公开的具体细节不应被 解释为具有限制意义，而应被解释为本发明的任何方面的代表性基础和/或被解释为教导 本领域的技术人员以不同方式应用本发明的代表性基础。
[0014] 除了在实例中或者以其他方式明确指示以外，本说明书中所有表示物料和/或使 用的量的数值量都应被理解为被词语"约"修饰，以描述本发明的最宽泛的范围。通常优选 在规定的数值界限内进行实施。
[0015] 还应理解，本发明并不限于下文描述的具体实施例和方法，因为具体的组分和/ 或条件当然可能会不尽相同。此外，本文所用的术语仅出于描述本发明的具体实施例的目 的而使用，并不意在以任何方式限制本发明。
[0016] 还必须指出的是，在本说明书和所附的权利要求书中使用的单数形式"一个"、"一 种"和"所述"包括多个指代物，除非上下文中另外明确指出。例如，提到单数形式的组分则 意在包括多个组分。
[0017] 在本申请通篇中，在引用出版物的地方，这些出版物的公开内容全部以引用方式 整体并入本申请中，以更完全地描述本发明所属的技术领域的状况。
[0018] 术语"全谷物（whole grain) "包括在任何加工之前的谷粒整体，例如小麦粒 (wheat berry)或者小麦仁（wheat kernel)。如美国食品与药物管理局（FDA) 2006年2月 15日指南草案中所指出和如本文所使用，术语"全谷物"包括由完整的、经研磨的、压碎的或 乳片的谷粒果实组成的谷物，其主要成分一淀粉质胚乳、胚芽和糠麸一以与它们在完整谷 粒中存在的相对比例相同的相对比例存在。FDA概括指出，此类谷物可包括大麦、荞麦、碎小 麦（bulgur)、玉米、小米、flee、黑麦、燕麦、高粱、小麦和野生稻米。
[0019] 术语"精制的小麦粉料产品"是符合FDA关于颗粒尺寸为不少于98 %穿过美国70 号金属细筛（U.S. Wire 70sieve) (210微米）的精制小麦粉料产品的标准的小麦粉料。
[0020] 本文所用的术语"磨制（milling) "包括将全谷粒进行辊乳、破碎、筛分和分类的步 骤以将其分离成其组成部分（constituent part)，这还可导致组成部分的颗粒尺寸有一定 程度的降低。
[0021] 本文所用的术语"研磨（grinding) "包括任何旨在降低颗粒尺寸的过程，包括但不 限于使颗粒互相碰撞或者以机械方式降低颗粒尺寸。
[0022] 本文所用的术语"调和"（tempering)是在磨制小麦之前向其加水的过程，以使糠 麸坚韧和使谷仁的胚乳软化，从而提高粉料分离效率。
[0023] 本文所用的术语"水化"和"后水化"指在磨制后或者研磨后调整水化作用的步骤， 以调整单个组分的水分含量和/或调整最终粉料的水分含量。
[0024] 另外，本文所用的脂肪酶或酶"抑制"意指脂肪酶或酶不再产生其酶产物，或者实 质上减少其酶产物的产生。本文所用的术语"抑制"还包括脂肪酶失活，其中脂肪酶或酶被 失活或者实质上失活。例如，脂肪酶抑制意指脂肪酶不水解粉料中的甘油三酯并释放游离 脂肪酸。酶产生其酶产物的能力或抑制可以是可逆的或者不可逆的。例如，将酶加热以使 该酶变性可以不可逆地使该酶失活。用酶抑制剂处理可以可逆地或者不可逆地使酶失活。 例如，酸处理以抑制脂肪酶可减少酶产物的产生，即游离脂肪酸的形成。但是，对于可逆抑 制而言，可能仍有可提取的酶活性或者可测量的脂肪酶活性。当提取酶以测量它的活性时， 可通过将酶放入到在其中它的活性得到恢复或逆转的较高pH环境中来去除对它的活性的 抑制。另外，酸处理可降低pH到脂肪酶抑制不可逆或者脂肪酶失活不可逆的程度，使得酶 产物的形成减少而且可提取的酶活性较低。
[0025] 已发现，通过加热处理糠麸和胚芽组分或部分以降低脂肪酶活性来使全谷粉稳定 化，不会消除小麦生粉味风味（flavor note)或粒状性质或者为糠麸和胚芽组分或部分和 为从该组分制作的全谷粉提供焦糖化的、黄油味的风味和爽滑的、较少微粒或粒状的质构。 含有全谷粉的烘焙成品被消费者感知到较之用精白粉料制作的产品具有更生嫩（green)、 更多脂、更氧化的草味风味（小麦生粉味风味）。据信，在脂质变性过程中产生的氧化化合 物，如来自亚油酸和亚麻酸（游离脂肪酸，FFA)的脂质氧化相关化合物，饱和醛以及不饱和 醛是造成在全谷粉烘焙品中感知到的小麦生粉味风味的原因。据信是造成小麦生粉味风味 的原因且在本发明的经研磨的糠麸和胚芽组分处理期间被去除的挥发性化合物包括己醛、 庚二烯醛、壬醛、癸醛、壬烯醛、庚烯醛、1-辛烯-3-酮、3, 5-辛二烯-2-酮、癸二烯醛、壬二 烯醛、辛烯醛，以及其组合或混合物。
[0026] 在稳定化期间采用的温度通常太低，或者施加太短的一段时间，并且水分含量太 高，以至于不能在甜的、黄油味的、褐变的、焦糖化的、烘焙的风味方面产生实质上风味改 进，以及不能去除赋予小麦生粉味风味或干草或生腥味道和粒状性质的化学成分。在糠麸 和胚芽组分，含有该组分的全谷粉，以及含有该组分或全谷粉的烘焙品。在本发明的实施 例中，输入水分含量、水分去除或排放及处理温度被采用，它们对于在糠麸和胚芽组分或部 分、含有糠麸和胚芽组分或部分的稳定化全谷粉以及含有糠麸和胚芽组分或部分或稳定化 的全谷粉的烘焙品中提供风味和质构改进并消除小麦生粉味、粒状味道是至关重要的。经 处理的糠麸和胚芽组分或部分、含有它们的稳定化的全谷粉和烘焙品呈现褐色的、焦糖化 的、甜的、黄油味的烘焙的风味和爽滑的、非砂粒的质构。此外，脂肪酶活性被降低以提供稳 定化的糠麸和胚芽组分和稳定化的全谷粉，而没有因过度烹煮或糊化、溶剂吸收或者失去 面筋强度而造成的烘焙功能性损失或者有害作用。
[0027] 在本发明的实施例中，通过在传送和混合设备中传送和混合经研磨的糠麸和胚芽 组分或部分的同时，对经研磨的糠麸和胚芽组分或部分进行加热，来改进经研磨的糠麸和 胚芽组分或部分的风味和质构。可通过在全谷粉的生产中磨制全谷粒，获得经研磨的糠麸 和胚芽组分或部分。全谷粒可进行调和或者不进行调和。将全谷粒及糠麸和胚芽部分进行 磨制和研磨以获得所需的颗粒尺寸分布，通常可减少糠麸和胚芽部分的水分含量，特别是 随着颗粒尺寸降低而产生更大的表面积以便水分蒸发。在低水分含量下的热处理有利于褐 变和焦糖化。但是，在本发明的其中可能需要淀粉糊化或者其中需要增加脂肪酶抑制以便 稳定化的实施例中，可通过调和或者通过水化来增加糠麸和胚芽部分的水分含量。此外，在 实施例中，可提高水分含量以有利于去除不合乎需要的挥发性风味组分。
[0028] 被进给到传送和混合设备并经历热处理的包括糠麸和胚芽的经研磨的糠麸和胚 芽组分或部分，基于经研磨的糠麸和胚芽组分或部分的重量，可具有至少50重量％的糠麸 和约5重量％至约25重量％的水分含量。经研磨的糠麸和胚芽组分或部分在进入传送和 混合设备时的进料或输入温度可小于约120°F，通常从室温到约120°F的范围内，例如从约 70°F至约100 T。在传送和混合设备中，可进行加热以将糠麸和胚芽组分或部分加热到在 它离开该设备时或者在出口模头处温度为约285 °F至约410°F。加热应足以使经研磨的糠 麸和胚芽组分中的挥发性的小麦生粉味风味的组分和水分挥发，并且在糠麸和胚芽组分或 部分中产生出黄油味、坚果味、焦糖化的风味。在热处理期间从混合和传送设备移除小麦生 粉味风味的组分和水分，以将糠麸和胚芽组分的水分含量降低约30重量％至约75重量％， 并且获得水分含量为约1. 5重量％至约10重量％的干燥的经研磨的糠麸组分。可通过经 传送和混合设备中的通气孔或开口筒进行排放，来去除挥发性组分和水分。可施加真空以 帮助去除挥发性的小麦生粉味的组分和水分。经出口末端或模头从传送和混合设备移除干 燥的经研磨的糠麸组分以获得具有非小麦生粉味、坚果味、焦糖化的风味和非砂粒的质构 的非膨胀的经研磨的糠麸和胚芽组分。实质上的水分降低与低水分含量下的高温加热一起 使用，可提供风味发展并同时降低小麦生粉味性质或湿味性质（astringency)、粒状性质或 生腥性质，而且还实现脂肪酶抑制和对因游离脂肪酸的产生所致的酸败稳定。可通过使用 以加热介质（如蒸汽或其他已知的热转移介质或流体）进行加热的夹套筒体和/或中空混 合和传送螺杆进行间接加热，来实现加热。在优选的实施例中，可采用直接蒸汽注入，如经 由具有带孔的部件的中空螺杆进行直接蒸汽注入，所述孔供蒸汽穿过而直接进入到被混合 和传送的糠麸和胚芽组分中。通常，基于经研磨的糠麸和胚芽组分或部分的重量，通过直接 蒸汽注入加入的水分的量小于约5重量％，例如约1重量％至约3重量％。
[0029] 在需要较高程度的糊化的情况下，如为了生产高水分含量的烘焙品（如蛋糕和面 包）的情况下，可对糠麸和胚芽组分或部分米用较高的输入水分含量。但是，在低水分含量 的烘焙品（如薄脆饼干和曲奇饼和小吃）的生产中为了烘焙功能性而要避免实质上淀粉糊 化的情况下，使用较低的输入水分含量。
[0030] 在比如为了低水分含量烘焙品应用（如曲奇饼、薄脆饼干和小吃）而进行糠麸和 胚芽组分的加热以避免糠麸和胚芽组分中含有的淀粉的实质上糊化的实施例中，传送和混 合可在低压下进行，而加热在低水分含量下进行。在此类实施例中，基于经研磨的糠麸和胚 芽组分的重量，经历加热的经研磨的糠麸和胚芽组分可具有约5重量％至约12重量％、优 选约7重量％至约9重量％、最优选约7. 5重量％至约8. 5重量％的水分含量。经研磨的糠 麸和胚芽组分或部分的加热可从小于约120 °F的输入或进料温度到约290 °F至约350 °F、 优选约310 °F至约330 °F的设备出口温度，足以使经研磨的糠麸和胚芽组分中的挥发性的 小麦生粉味风味或湿味的组分和水分挥发，并且在糠麸组分中产生出黄油味、坚果味、焦糖 化的风味。进行加热和排放至足以使糠麸和胚芽组分的水分含量降低约30重量％至约75 重量％，以获得水分含量为约1. 5重量％至约4. 5重量％、优选约2. 5重量％至约3. 5重 量％、最优选约2. 8重量％至约3. 2重量％的干燥的经研磨的糠麸组分，这对于发展焦糖化 风味是至关重要的。可进行加热约1分钟至约6分钟、优选约2分钟至约4分钟、最优选约 2. 5分钟至约3. 5分钟的时间，以减少水分含量和发展合乎需要的风味。低压传送和混合 设备可在大气压下操作，并使用约20psi至约200psi、优选约50psi至约150psi、最优选约 80psi至约120psi的蒸汽压力进行高压蒸汽注入。
[0031] 用于本发明的低压、低糊化实施例的低压、相对低剪切传送和混合设备的一个 例子是比派克斯国际公司（Bepex International LLC)(美国明尼苏达州明尼阿波利斯 市塔夫特东北街 333 号（333N. E. Taft Street, Minneapolis, MN 55413, USA))制造的 丁11出111丨&^连续高剪切桨式混合机。桨部件容许调整角度和壳体间隙。桨式混合机的这个 特征与高达13, 000英尺/分钟的高桨尖速度，为控制停留时间和施于物料上的混合强度或 剪切提供了灵活性。停留时间可加以控制，并且可非常短，在2-30秒钟的范围内。桨式混 合机中的薄的物料工作层可促进夹套类型（jacketed model)中的优良的间接热转移效率， 并促进自清洁作用，该自清洁作用可消除在开机和关机时损失的产品。
[0032] 另一种可采用的低压传送和混合设备是比派克斯国际公司（Bepex International LLC)(美国明尼苏达州明尼阿波利斯市塔夫特东北街333号（333N. E. Taft Street, Minneapolis, MN 55413, USA))制造的SolidaircK)_-干燥系统。这种系统可包括具有 高速桨转子的夹套圆筒，其产生撞向夹套容器壁的被高度搅动的、致密的物料薄层以得到 高的热转移系数，物料停留时间可在1分钟至约15分钟之间调整。优良的气体接触可导致 在恒速干燥期间物料温度处于湿球温度，从而消除了对真空的需要。可对本来可在机械搅 动或气动搅动的设备中流化的低密度微细颗粒实现排放。可采用间接热转移或者直接热转 移，在间接热转移中，热量是通过圆筒状壳体而传导的，而在直接热转移中，热量是通过使 用大量气体进行对流而转移的。可使用物料和气体的同向流来施加直接热转移。这两种组 分可在下游在旋风分离器或者袋滤器中分离。可使用间接和直接热转移的组合来优化能量 效率，同时还降低物料温度。喷射转子设计容许将气体或液体（如蒸汽）穿过桨而注入在 沿着装置的圆筒壁呈螺旋流动的物料薄层中。
[0033] 另一种可米用的设备是Bepex Thermascrew?1干燥机，其通过中空螺杆和夹套本 体槽（jacketed body trough)间接地交换热量。产品通过单螺杆或者双螺杆的旋转来传 送。停留时间通过转子速度来控制，并且在数分钟到一小时的范围内。产品通常进入一个 末端，并通过螺杆旋转移动到另一个末端的排出点。当热量接触到中空螺杆、轴和夹套表面 时被转移。热交换介质在旋转接头处进入，移动穿过中空螺杆，并移动折回而又出去。