一种干法分离制备黑米花色苷颗粒的方法与流程

1.本发明涉及食品加工技术领域。具体的说，本发明涉及一种干法分离制备黑米花色苷颗粒的方法。


背景技术：

2.花色苷是一种黄酮类化合物，具有抗氧化、抗炎、降血糖降血脂等多种生物活性。目前花色苷的制备多采取有机溶剂提取的方式，如乙醇、丙酮等。但是花色苷具有稳定性差的特性，在提取过程中要经过多种工艺加工，提取得率低。且存在提取过程使用大量的有机溶剂，原材料利用率不高的问题。
3.黑米(oryza sativa l.)是一种优异的特种稻米资源，富含花色苷、膳食纤维等活性成分，且主要富集在黑米皮中。高效制备黑米中丰富的花色苷类活性物质将会促进黑米的高值化利用。仅单纯提取花色苷类物质将会造成黑米膳食纤维等活性成分的损失。成熟的黑米皮中花色苷含量可达1.5％～3.5％，膳食纤维含量可达30％，但同时黑米皮中脂肪含量高，在脂肪酶的作用极易氧化酸败变质，无法长期保存。虽然目前已有多种方式来阻止或延缓米皮中脂肪的氧化酸败，其中包括：过热蒸汽、微波、超高压等处理，且都具有一定的抑制效果，但这些会直接或间接的造成黑米皮中活性成分的损失，尤其是花色苷。另外，在贮藏的过程中，花色苷也容易发生降解，使其产品质量得不到保证。如何降低黑米皮氧化酸败，减少花色苷的降解，是实现黑米花色苷高效制备的关键。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种干法分离制备黑米花色苷颗粒的方法。
5.本发明的另一目的在于提供通过上述方法制备得到的黑米花色苷颗粒。
6.本发明的目的通过下述技术方案实现：
7.一种干法分离制备黑米花色苷颗粒的方法，包括如下步骤：
8.(1)取一定量的黑米糙米，磨取黑米皮，过筛，得黑米皮，采用低温连续相变萃取脱脂，得脱脂黑米皮；
9.(2)调节脱脂黑米皮水分含量，并进行微波处理，将微波处理后的黑米皮烘干，得微波灭酶熟化的黑米皮，粉碎、过筛得黑米皮超微粉；
10.(3)取黑米皮超微粉，加入淀粉，β
‑
环状糊精/果胶，柠檬酸和抗坏血酸湿法混匀，过筛，烘干，得黑米花色苷颗粒。
11.步骤(1)中选取的黑米优选为成熟度较高，花色苷积聚丰富，其它品质符合国家大米标准(gb/t 1354
‑
2018)一级大米要求。
12.步骤(1)中，磨取的黑米皮占黑米质量2％～6％。磨取的黑米皮精度超过6％后，花色苷含量会显著降低，影响原料品质。
13.步骤(1)中所述过筛优选为过10～20目筛，进一步为过20目筛。可以有效地去除黑
米皮中的碎米颗粒，减少杂质含量。
14.步骤(1)中，脱脂萃取溶剂为正己烷，萃取温度为40～60℃(进一步为45～50℃)，物料水分含量优选为在5％以下。低温连续相变萃取脱脂效率高，且萃取得到的米糠油可以进一步利用。
15.步骤(1)中，萃取的时间优选为1～4h；进一步为1.5～3h。
16.步骤(2)中，脱脂黑米皮水分含量优选为24％～28％，微波处理时样品盘中脱脂黑米皮层厚度为0.5～2cm，进一步优选为1cm。
17.步骤(2)中，为避免长时间的微波产热而影响黑米皮活性物质含量，微波采用脉冲式形式优选为：功率600～800w，每工作15～30s，间歇30～50s，工作处理时间90～180s；进一步为：功率700w，每工作20s，间歇40s，工作处理时间120s。
18.步骤(2)中，所述烘干的温度为45～55℃；进一步为50℃。
19.步骤(2)中，微波处理完后烘干的黑米皮水分含量优选为在5％以下。
20.步骤(2)中，粉碎是用超微粉碎机粉碎，过筛为过80～120目筛，进一步为过100目筛；
21.步骤(3)中，黑米皮超微粉，淀粉，β
‑
环状糊精/果胶，柠檬酸和抗坏血酸的质量配比优选为：100份黑米皮超微粉、3.4～3.6份的淀粉、1.5～2.6份β
‑
环状糊精/果胶、0.1～0.2份柠檬酸和0.025～0.045份抗坏血酸。
22.进一步的，步骤(3)中，黑米皮超微粉，淀粉，β
‑
环状糊精/果胶，柠檬酸和抗坏血酸的质量配比优选为：100份黑米皮超微粉、3.4～3.6份的淀粉、1.5～2份β
‑
环状糊精/果胶、0.1～0.2份柠檬酸和0.025～0.045份抗坏血酸。
23.再进一步的，步骤(3)中，黑米皮超微粉，淀粉，β
‑
环状糊精/果胶，柠檬酸和抗坏血酸的质量配比优选为：100份黑米皮超微粉、3.4～3.6份的淀粉、1.5～2份β
‑
环状糊精/果胶、0.1～0.15份柠檬酸和0.040～0.045份抗坏血酸。
24.步骤(3)中，过筛优选为过35～55目筛；进一步为过40～50目筛；
25.步骤(3)中，烘干的温度优选为40～55℃；进一步为45～50℃。
26.步骤(3)中，烘干至水分含量在5％以下。
27.一种黑米花色苷颗粒，通过上述方法制备得到。
28.本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
29.(1)本发明除了选取高花色苷含量的黑米外，进而选取米糠最外层的2％～6％作为原料，保证了原料初始的高花色苷含量；此外米糠最外层富含阿魏酸、对香豆酸等酚酸类活性物质，具有一定的辅色作用，并可以促进花色苷被机体代谢利用。
30.(2)本发明采用低温连续相变法脱脂，处理时间短，脱脂效率高，最大程度地降低黑米皮氧化酸败，且对花色苷无破坏作用；微波采用脉冲式形式，避免了长时间的微波产热；这一系列工艺流程都在低温下进行，在稳定化黑米皮的同时，最大限度的减少了黑米皮中花色苷的热降解。采用淀粉和β
‑
环状糊精/果胶对黑米皮超微粉碎粉进行造粒，减少花色苷降解，最终得到黑米花色苷颗粒。
31.(3)本发明制备得到的黑米花色苷颗粒，具有分散性好，花色苷含量高且稳定性强，且富含酚酸及可溶性膳食纤维和不可溶性膳食纤维，低脂肪，低热量，超微粉碎破壁，口感细腻，耐贮藏等特点。解决了黑米皮高附加值利用的关键问题，为黑米能够广泛应用于食
品、化妆品、医疗康复等领域，实现多元化生产高附加值产品，进一步提供了技术支持。
附图说明
32.图1是实施例1中不同碾磨精度得到的黑米皮中花色苷和总酚的含量。
33.图2是实施例2中不同处理后黑米皮中花色苷的含量。
34.图3是实施例2中不同处理后黑米皮超微粉酸价的变化。
35.图4是实施例4中制备的黑米花色苷颗粒。
具体实施方式
36.下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
37.相关参数的测定方法
38.花色苷含量测定
39.准确称量1.00g黑米皮置于100ml离心管中，加入经过预冷处理的30ml酸化甲醇溶液(甲醇和1m hcl 85：15，v/v)，混匀，用匀浆机冰浴均质(10000rpm)浸提5min，离心(8000
×
g)10min，取上清，沉淀重复上次操作提取2次，将上清液合并定容至100ml。取上述花色苷提取液1ml，分别加入氯化钾缓冲液(0.025m kcl，ph 1.0)和乙酸钠溶液(0.4m ch3coona
·
3h2o，ph 4.5)稀释至适当浓度，混匀后避光、静置反应20min，用分光光度计分别在515nm和700nm波长测定吸光度值，依公式算出花色苷含量；
40.吸光度计算：a＝(a
515
‑
a
700
)ph 1.0
‑
(a
515
‑
a
700
)ph 4.5
41.总花色苷含量使用以下方程计算：
42.c＝(a/el)
×
m
×
d
×
(v/w)
43.其中，c是总花色苷含量(mg/g)，a是测量的吸光度，e是矢车菊素
‑3‑
葡萄糖苷的摩尔吸光系数(26900l/cm/mol)，l是光径(1cm)，m是矢车菊素
‑3‑
葡萄糖苷的分子量(449.2g/mol)，d是稀释倍数，v是最终体积(ml)，w是样品重量(g)。
44.黑米皮酸价测定
45.称取试样约4～5g于带筛锥形瓶中，用移液管加入50ml乙醇，加塞摇动几秒钟，打开塞子放气，再盖紧瓶塞，置于摇床上180rpm，振荡30min，取出后转移至100ml离心管中，8000
×
g离心10min，上清转移至50ml离心管中。准确移取30ml上清液至电位滴定杯中，用0.05mol/l氢氧化钾溶液进行滴定，终ph为8.20时，记录消耗的氢氧化钾体积v1。另取30ml乙醇直接进行滴定，记录消耗的氢氧化钾体积v0。酸价x计算如下：
46.x＝((v1‑
v0)
×
c
×
56.1
×
50)/(m
×
(100
‑
m)
×
30)
47.其中，x是酸价(mg koh/g)，v1是样品消耗的koh的体积(ml)，v0是空白组消耗的koh的体积(ml)，c是koh的实际浓度(mol/l)，m是样品质量(g)，m为水分含量。
48.实施例1不同碾磨精度黑米皮花色苷和酚酸的含量
49.取一定量的黑米糙米，用精米机分别磨取占黑米质量2％、4％、6％、8％、10％的黑米皮，过20目筛，得不同碾磨精度的黑米皮，测定花色苷和酚酸含量，并采用hplc法测定其中酚酸类单体的含量。
50.结果如图1所示，随着碾磨精度增加，每克黑米皮中花色苷和总酚的含量逐渐下
降，特别是从碾磨精度从6％增加到8％时，含量下降速率更大。
51.单体酚含量见表1，阿魏酸、对香豆酸和原儿茶酸是黑米皮中主要的酚酸类物质，其含量也随着碾磨精度的增加而下降。
52.表1
[0053][0054]
实施例2不同处理对黑米皮酸价和花色苷含量的影响
[0055]
取一定量的黑米糙米，用精米机磨取占黑米质量6％的黑米皮，过20目筛，对照组为未处理的黑米皮，低温连续相变脱脂组黑米皮为采用低温连续相变萃取设备用正己烷50℃萃取1.5h脱脂得到的脱脂黑米皮；过热蒸汽处理组黑米皮为黑米皮经过高压灭菌锅121℃处理15min，并于50℃烘干至水分含量5％以下，得过的黑米皮。低温连续相变脱脂结合微波处理组黑米皮为低温连续相变脱脂组黑米皮，放入微波炉中处理，将微波处理后的样品50℃烘干至水分含量5％以下得到的黑米皮。将上述不同处理组黑米皮分别采用超微粉碎机处理10分钟，过100目筛，得黑米皮超微粉。将不同处理组黑米皮超微粉采用用铝箔自封袋抽真空包装，在37℃恒温箱中强化贮藏90d后检测不同组黑米皮的酸价和花色苷含量。
[0056]
结果如图2和图3所示，对照组黑米皮虽然含有大量的花色苷，但其酸价随着储藏时间增加迅速攀升，严重酸败，过热蒸汽处理组虽然在储藏时间段内酸价仅略微升高，但其花色苷含量大部分已被高温高压破坏，仅存少量的花色苷。低温连续相变脱脂组和低温连续相变脱脂结合微波处理组黑米皮花色苷保留了大量的花色苷，且其酸价在储藏期内稳定不变。
[0057]
实施例3不同造粒包埋对黑米皮花色苷储存稳定性的影响
[0058]
取上述低温连续相变脱脂结合微波处理后的黑米皮超微粉，加入淀粉，β
‑
环状糊精，柠檬酸和抗坏血酸湿法混匀，过筛，烘干，得黑米花色苷颗粒，并以未造粒的黑米皮超微粉作为对照组，室温贮藏6个月，测定颗粒中花色苷保留率。
[0059]
结果如表2所示，未造粒的黑米皮花色苷保留率最低，而当β
‑
环状糊精、柠檬酸和抗坏血酸三者缺少任意一种时，花色苷的保留率较对照组提高较少，当黑米皮超微粉、淀粉，β
‑
环状糊精，柠檬酸和抗坏血酸的添加量分别为350g、12g、6g、0.4g、0.15g时，其花色苷保留率最高，可达92.07％。
[0060]
表2
[0061][0062]
实施例4：黑米花色苷颗粒的制备
[0063]
(1)取20kg的黑米糙米，用精米机磨取占黑米质量6％的黑米皮，过20目筛，采用低温连续相变萃取设备用正己烷45℃萃取3h脱脂，得脱脂黑米皮。
[0064]
(2)将脱脂黑米皮水分含量调节至24％～28％，样品盘中脱脂黑米皮层厚度约1cm；并放入微波炉中处理。微波采用脉冲式形式：功率700w，每工作20s，间歇40s，工作处理时间120s。将微波处理后的黑米皮50℃烘干至水分含量5％以下。
[0065]
(3)将微波处理后的黑米皮，用超微粉碎机处理10分钟，过100目筛，得黑米皮超微粉。
[0066]
(4)取黑米皮超微粉，按质量配比取：12g淀粉、6g的β
‑
环状糊精、0.6g柠檬酸，200ml蒸馏水，用电磁炉加热，搅拌预糊化，再加入0.1g抗坏血酸和350g黑米皮超微粉混匀，过40目筛，50℃烘干至水分含量5％以下，得黑米花色苷颗粒。
[0067]
(5)铝箔自封袋抽真空包装，37℃恒温箱中贮藏90d。根据gb 5009.229
‑
2016测定酸价为0.56mg koh/g，ph示差法测定花色苷含量为25.3mg/g。
[0068]
本实施例制备的黑米花色苷颗粒如图4所示，制备的颗粒富含花色苷，且其膳食纤维含量也高达34g/100g，是一种良好的膳食补充剂。
[0069]
实施例5：黑米花色苷颗粒的制备
[0070]
(1)取50kg的黑米糙米，用精米机磨取占黑米质量2％的黑米皮，过20目筛，采用低温连续相变萃取设备用正己烷45℃萃取3h脱脂，得脱脂黑米皮。
[0071]
(2)将脱脂黑米皮水分含量调节至24％～28％，样品盘中脱脂黑米皮层厚度约1cm；并放入微波炉中处理。微波采用脉冲式形式：功率700w，每工作20s，间歇40s，工作处理时间120s。将微波处理后的黑米皮50℃烘干至水分含量5％以下。
[0072]
(3)将微波处理后的黑米皮，用超微粉碎机处理10分钟，过100目筛，得黑米皮超微粉。
[0073]
(4)取黑米皮超微粉，按质量配比取：12g淀粉、6g的β
‑
环状糊精、0.6g柠檬酸，200ml蒸馏水，用电磁炉加热，搅拌预糊化，再加入0.1g抗坏血酸和350g黑米皮超微粉混匀，过40目筛，45℃烘干至水分含量5％以下，得黑米花色苷颗粒。
[0074]
(5)铝箔自封袋抽真空包装，37℃恒温箱中贮藏90d，根据gb 5009.229
‑
2016测定酸价为0.53mg koh/g，ph示差法测定花色苷含量为28.5mg/g。
[0075]
实施例6：黑米花色苷颗粒的制备
[0076]
(1)取20kg的黑米糙米，用精米机磨取占黑米质量4％的黑米皮，过20目筛，采用低
温连续相变萃取设备用正己烷45℃萃取3h脱脂，得脱脂黑米皮。
[0077]
(2)将脱脂黑米皮水分含量调节至24％～28％，样品盘中脱脂黑米皮层厚度约1cm；并放入微波炉中处理。微波采用脉冲式形式：功率700w，每工作20s，间歇40s，工作处理时间120s。将微波处理后的黑米皮50℃烘干至水分含量5％以下。
[0078]
(3)将微波处理后的黑米皮，用超微粉碎机处理10分钟，过100目筛，得黑米皮超微粉。
[0079]
(4)取黑米皮超微粉，按质量配比取：12g淀粉、6g的果胶、0.6g柠檬酸，200ml蒸馏水，用电磁炉加热，搅拌预糊化，再加入0.15g抗坏血酸和350g黑米皮超微粉混匀，过50目筛，50℃烘干至水分含量5％以下，得黑米花色苷颗粒。
[0080]
(5)铝箔自封袋抽真空包装，37℃恒温箱中贮藏90d。根据gb 5009.229
‑
2016测定酸价为0.55mg koh/g，ph示差法测定花色苷含量为27.5mg/g。
[0081]
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。