一种具有益生活性的黑小麦麸皮及其加工工艺

摘要

本发明提出一种具有益生活性的黑小麦麸皮及其加工工艺，加工工艺包括如下操作步骤：预处理：将去除杂质后的黑小麦籽粒清洗干净并晾干；擦皮：将预处理后的黑小麦籽粒经擦皮机擦去部分外皮；制麸：将擦去部分外皮后的黑小麦籽粒经润麦工序后投入磨粉机中，制得黑小麦麸皮；灭酶：对黑小麦麸皮进行水分调节，之后用过热蒸汽进行灭酶处理；加酶：先对灭酶处理后的黑小麦麸皮进行水分调节，再加入混合酶并搅拌均匀；挤压：将加酶后的黑小麦麸皮投入挤压膨化机中进行挤压。本发明以能耗低、可操作性强、生产成本低、生产效率高的简单工艺即可实现具有益生活性的高价值、高品质、高安全性的黑小麦麸皮的规模化生产，有效解决了黑小麦麸皮利用难的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及膳食纤维加工技术领域，特别涉及一种具有益生活性的黑小麦麸皮及其加工工艺。

背景技术

黑小麦是一类籽粒颜色呈紫色、蓝色、蓝紫色和紫黑色的特色麦类作物。与普通小麦相比，黑小麦中膳食纤维、酚酸、花青素、B族维生素和微量元素等生物活性物质含量更高。黑小麦麦麸是指黑小麦的外种皮和糊粉层，约占黑小麦籽粒的22％-25％。黑小麦麦麸不仅富含以阿拉伯木聚糖为主的膳食纤维，还含有蛋白质、矿物质、维生素等，具有显著的降血脂、降血糖和抗氧化作用，因此备受食品、药品、化工等领域科学工作者的关注。现有技术中，麦麸的加工方式主要为挤压膨化和酶解加工。如中国专利申请号200810035917.X公开了小麦膨化麸皮粉、其制备及应用，其以小麦麸皮为原料，加水后膨化获得膨化麸皮，再将膨化麸皮干燥后超微粉碎获得小麦麸皮粉。该加工工艺不仅操作简单，而且提高了全麦粉的保质期。但是，单纯的挤压膨化对麦麸的改性效果不佳，所制得的产品不溶性膳食纤维居多，益生功能相对较差。再如中国专利申请号201710561611.7公开了一种小麦麸皮膳食纤维的加工方法：将小麦麸皮清洗、除杂，与水混合加入反应容器，加热至50-55℃处理30-35分钟，然后加热煮沸10-15分钟；将所得物添加麸皮质量分数0.5-0.55％的α-淀粉酶，恒温酶解，冷却至40-45℃，添加麸皮质量分数0.1-0.12％的脂肪酶，恒温酶解，冷却至33-35℃，添加麸皮质量分数0.2-0.23％的中性蛋白酶，恒温酶解，将物料加热至沸腾，持续灭酶；将所得麸皮洗涤至水无混浊，加入脱色液，震荡处理1-1.5小时，再洗涤至水无混浊；将物料离心脱水、干燥，分装干燥保存。该技术虽对麦麸的改性效果有所提高，但是湿法加工的后续需要离心脱水及干燥处理，操作繁琐且能耗较大。为了兼顾挤压膨化与酶解的优势，现有技术还有采用湿法与干法工艺相结合的技术，如中国专利申请号201010295986.1提出了一种制备燕麦麦麸膳食纤维食品的方法：采用燕麦原粮清理，去石、去杂，水洗，去灰和瘪粒，沥干，炒制、碾皮粉碎、分选出燕麦精粉和燕麦麦麸；将燕麦麦麸采用耐高温α-淀粉酶酶解、加热烘干或微波烘干，螺旋膨化等方法得到燕麦膳食纤维。该技术虽然进一步改善了燕麦麦麸的改性效果，提高了功能因子β-葡聚糖在水中的溶解度，但是酶解后需要烘干，工艺繁琐、耗时长且成本高，不利于大规模生产。综上所述，急需设计一种工艺简单、改性效果显著、能实现规模化生产的具有益生活性的黑小麦麸皮加工工艺。

发明内容

为解决以上现有技术的不足，本发明提出了一种具有益生活性的黑小麦麸皮及其加工工艺。

本发明是这样实现的：一种具有益生活性的黑小麦麸皮的加工工艺，包括如下操作步骤：

1)预处理：将去除杂质后的黑小麦籽粒清洗干净并晾干；

2)擦皮：将预处理后的黑小麦籽粒经擦皮机擦去部分外皮；

3)制麸：将擦去部分外皮后的黑小麦籽粒经润麦工序后投入磨粉机中，制得黑小麦麸皮；

4)灭酶：对黑小麦麸皮进行水分调节，将其含水量调节至18％-24％，之后用过热蒸汽进行灭酶处理；

5)加酶：先对灭酶处理后的黑小麦麸皮进行水分调节，将其含水量调节为18-26％，再加入混合酶并搅拌均匀；

6)挤压：将加酶后的黑小麦麸皮投入挤压膨化机中进行挤压。

黑小麦麸皮难以加工利用，主要基于两个难以解决的问题：其一，由于其含有内源性脂肪水解酶和氧化酶，可以将其自身所含有的富含多不饱和脂肪酸的油脂快速水解、氧化，造成麸皮氧化酸败，产生俗称的“哈喇味”，继而导致麸皮失去利用价值；其二，麸皮中不溶性膳食纤维居多，口感粗糙且益生功能差。

本发明先将黑小麦籽粒进行擦皮处理，使得被坚韧表皮包裹的脂肪水解酶和氧化酶充分裸露，再用过热蒸汽进行灭酶处理，使得脂肪水解酶和氧化酶失去活性，避免其分解氧化多不饱和脂肪酸致使麦麸氧化酸败，擦皮与灭酶相结合，显著提升了产品的安全性、食用品质及货架期；之后，在上述处理基础上加酶并挤压，最终得到以阿拉伯木聚糖为代表的可溶性膳食纤维，热剪切与酶协同作用更有利于打开不溶性膳食纤维组分之间的分子作用力，因而能显著提高可溶性膳食纤维的含量，既改善了产品的口感，又使其具有显著的益生活性。擦皮、灭酶、加酶及挤压互相关联、协同作用最终得到了富含高品质膳食纤维且口感好、安全性佳、营养价值高、具有益生活性的黑小麦麸皮。

优选的，步骤2)中，将晾干后的黑小麦籽粒经擦皮机擦去2％-8％重量的外皮。

进一步优选的，步骤4)中，过热蒸汽的温度为240-300℃，处理时间为20-40s。

擦皮过多会造成原料浪费，擦皮过少不利于脂肪水解酶和氧化酶的充分裸露，经多次创造性试验验证，对黑小麦籽粒轻擦皮去除2％-8％的外皮，可以为后续灭酶处理提供良好的基础，在此程度的擦皮处理基础上，过热蒸汽可以与脂肪水解酶和氧化酶充分接触并快速灭活，有效解决了黑小麦麸皮在后续加工中的哈败问题，显著改善了其的品质稳定性且延长了货架期。而且，与传统的热处理灭酶相比，本发明采用温度为240-300℃的过热蒸汽对擦皮后的黑小麦籽粒处理20-40s，可以最大化的减少对其酚类物质的破坏，避免营养流失，显著增加了黑小麦的营养价值和商品价值。

进一步优选的，步骤5)中，混合酶为木聚糖酶、纤维素酶、高温α-淀粉酶和酸性蛋白酶的混合物。

更为优选的，步骤5)中，混合酶中各个组分相对于水分调节后的黑小麦麸皮的质量百分比分别为：木聚糖酶0.3％-1.5％、纤维素酶0.2％-1％、高温α-淀粉酶0.1％-0.4％和酸性蛋白酶0.1％-0.5％。

进一步优选的，步骤6)中，挤压膨化机的喂料口到出料口之间的部分依次分为I区、II区和III区三个加热区，I区温度55-65℃、II区温度90-100℃、III区温度110-150℃，挤压螺杆的转速为150-200r/min，喂料电机的转速为180-220r/min。

传统的酶解反应过程多为湿法过程，挤压为干法过程，酶解后须先进行干燥，再进行挤压。完全不同于传统的加工方式，本发明在加酶并搅拌均匀后直接进行挤压，即酶解反应和挤压同时进行，不仅降低了能耗，节约了用水，而且还节约了时间，提高了效率。

最为优选的，步骤2)中，将晾干后的黑小麦籽粒经擦皮机擦去4％的外皮；步骤4)中，过热蒸汽的温度为280℃；步骤5)中，先将灭酶处理后的黑小麦麸皮含水量调节为24％，再加入混合酶，混合酶中各个组分相对于黑小麦麸皮的质量百分比分别为：木聚糖酶0.9％、纤维素酶0.6％、高温α-淀粉酶0.2％和酸性蛋白酶0.3％；步骤6)中，III区温度140℃，挤压螺杆的转速190r/min。在上述技术参数下，所获得的黑小麦麸皮品质相对更高。

与现有技术相比，本发明提出的具有益生活性的黑小麦麸皮加工工艺具体如下有益效果：

1、所得产品口感好、营养价值高、品质佳、安全性好，具有显著的益生活性；

2、工艺简单、可操作性强、生产成本低且生产效率高；

3、加工中用水少、能耗低且无“三废”排放，符合绿色、环保、高效、节能的理念。

本发明还提出一种按照上述加工工艺制得的黑小麦麸皮，该产品益生活性强，具有较高可溶性膳食纤维和酚类物质含量，对于保健食品产业具有重要意义和价值。

附图说明

图1为体外发酵液中双歧杆菌含量的对比图；

图2为体外发酵液中乳酸杆菌含量的对比图；

图3为擦皮率对黑小麦麸皮中脂肪酶活力的影响示意图；

图4为30天加速储藏实验的对比图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种具有益生活性的黑小麦麸皮的加工工艺，按照如下步骤进行：

1)预处理：将去除杂质后的黑小麦籽粒清洗干净并晾干；

2)擦皮：将预处理后的黑小麦籽粒经擦皮机擦去4％重量的外皮；

3)制麸：将擦皮后的黑小麦籽粒的含水量通过润麦工序调节至16％，然后将其投入磨粉机中磨粉制麸；

4)灭酶：对黑小麦麸皮进行水分调节，将其含水量调节至20％，之后用280℃的过热蒸汽灭酶处理20s；

5)加酶：先对灭酶处理后的黑小麦麸皮进行水分调节，将其含水量调节为24％，再加入混合酶并搅拌均匀，混合酶中各个组分相对于水分调节后的黑小麦麸皮的质量百分比分别为：木聚糖酶0.9％、纤维素酶0.6％、高温α-淀粉酶0.2％和酸性蛋白酶0.3％；

6)挤压：将加酶后的黑小麦麸皮投入挤压膨化机中进行挤压，挤压膨化机的喂料口到出料口之间的部分依次分为I区、II区和III区三个加热区，I区温度55℃、II区温度100℃、III区温度140℃，挤压螺杆的转速为190r/min，喂料电机的转速为190r/min，得到终极产品。

实施例2

一种具有益生活性的黑小麦麸皮的加工工艺，按照如下步骤进行：

1)预处理：将去除杂质后的黑小麦籽粒清洗干净并晾干；

2)擦皮：将预处理后的黑小麦籽粒经擦皮机擦去2％重量的外皮；

3)制麸：将擦皮后的黑小麦籽粒的含水量通过润麦工序调节至16％，然后将其投入磨粉机中磨粉制麸；

4)灭酶：对黑小麦麸皮进行水分调节，将其含水量调节至18％，之后用240℃的过热蒸汽灭酶处理40s；

5)加酶：先对灭酶处理后的黑小麦麸皮进行水分调节，将其含水量调节为18％，再加入混合酶并搅拌均匀，混合酶中各个组分相对于水分调节后的黑小麦麸皮的质量百分比分别为：木聚糖酶0.3％、纤维素酶1％、高温α-淀粉酶0.1％和酸性蛋白酶0.5％；

6)挤压：将加酶后的黑小麦麸皮投入挤压膨化机中进行挤压，挤压膨化机的喂料口到出料口之间的部分依次分为I区、II区和III区三个加热区，I区温度60℃、II区温度90℃、III区温度110℃，挤压螺杆的转速为200r/min，喂料电机的转速为180r/min，得到终极产品。

实施例3

一种具有益生活性的黑小麦麸皮的加工工艺，按照如下步骤进行：

1)预处理：将去除杂质后的黑小麦籽粒清洗干净并晾干；

2)擦皮：将预处理后的黑小麦籽粒经擦皮机擦去8％重量的外皮；

3)制麸：将擦皮后的黑小麦籽粒的含水量通过润麦工序调节至16％，然后将其投入磨粉机中磨粉制麸；

4)灭酶：对黑小麦麸皮进行水分调节，将其含水量调节至24％，之后用300℃的过热蒸汽灭酶处理30s；

5)加酶：先对灭酶处理后的黑小麦麸皮进行水分调节，将其含水量调节为26％，再加入混合酶并搅拌均匀，混合酶中各个组分相对于水分调节后的黑小麦麸皮的质量百分比分别为：木聚糖酶1.5％、纤维素酶0.2％、高温α-淀粉酶0.4％和酸性蛋白酶0.1％；

6)挤压：将加酶后的黑小麦麸皮投入挤压膨化机中进行挤压，挤压膨化机的喂料口到出料口之间的部分依次分为I区、II区和III区三个加热区，I区温度65℃、II区温度95℃、III区温度150℃，挤压螺杆的转速为150r/min，喂料电机的转速为220r/min，得到终极产品。

将去除杂质后的黑小麦籽粒清洗干净并晾干，不擦皮直接通过润麦工序进行水分调节，将其含水量调节至16％，然后将其投入磨粉机中磨粉制麸，得到未经处理的黑小麦麦麸。分别对未经处理的黑小麦麦麸以及实施例1-3所得的终极产品进行理化检测，主要测定结果如表1所示。

表1处理前后黑小麦麸皮中成分的测定

如表1所示：未经擦皮、灭酶、加酶及挤压处理的黑小麦麦麸中可溶性阿拉伯木聚糖的含量为0.67g/100g，而经过处理的则为3.13g/100g以上。相对于未经处理的黑小麦麦麸，本发明的加工工艺处理过的黑小麦麦麸中的可溶性阿拉伯木聚糖含量至少增加了367％，同时，处理后黑小麦麸皮中可溶性膳食纤维、总酚含量上更优于未经处理的黑小麦麸皮。

对未经处理的黑小麦麦麸以及实施例1-3所得的终极产品进行体外益生发酵试验，具体操作为：将12g粉碎的未经处理的黑小麦麦麸或实施例1-3所得的终极产品加入盛有200mL去离子水的烧杯中，混匀分散，接着将10mgα-淀粉酶溶解在1.25mL CaCl

表2体外发酵液中SCFA含量对比数据

综合附图1、附图2及表2可知：黑小麦麦麸经本发明的加工工艺处理后其内的有益菌含量及SCFA代谢产物显著增多，益生活性显著提高。

各影响因素探究实验

1、为了验证擦皮处理对本发明的影响，按照如下操作步骤进行实验：

1)预处理：将去除杂质后的黑小麦籽粒清洗干净并晾干；

2)擦皮：将预处理后的黑小麦籽粒经擦皮机分别擦去0、2％、4％、6％、8％重量的外皮，并依序分别标记为擦皮试验1、擦皮试验2、擦皮试验3、擦皮试验4、擦皮试验5；

3)制麸：将擦皮后的黑小麦籽粒的含水量通过润麦工序调节至16％，然后将其投入磨粉机中磨粉制麸。

将擦皮试验1、擦皮试验2、擦皮试验3、擦皮试验4、擦皮试验5得到的5份黑小麦麸皮进行脂肪酶活力、总阿拉伯木聚糖含量以及可溶性阿拉伯木聚糖含量测定，测定结果如说明书附图3和表3所示。

表3擦皮处理前后黑小麦麸皮中总阿拉伯木聚糖和可溶性阿拉伯木聚糖含量

如说明书附图3所示：在擦皮率为0～4％范围内，黑小麦麸皮中脂肪酶活力随擦皮率增大而减小，与擦皮率为0时相比，当擦皮率为4％时，脂肪酶的活力降低了约39％；当擦皮率为4％～8％时，脂肪酶活力随擦皮率增加而基本保持稳定。如表3所示：当擦皮率为4％时，黑小麦麸皮中总阿拉伯木聚糖和可溶性阿拉伯木聚糖的含量相对较高。擦皮率优选为4％，在此擦皮处理下，黑小麦麸皮中脂肪酶的活性较低，总阿拉伯木聚糖和可溶性阿拉伯木聚糖含量相对较高，麸皮的浪费也小。

对比实验1：去掉擦皮步骤，其余技术参数与实施例1相同，得到无擦皮处理的产品。经检测，该产品中可溶性阿拉伯木聚糖的含量为1.896g/100g，远小于实施例1的3.16g/100g。可见，擦皮处理使得可溶性阿拉伯木聚糖的含量增加了约66％。

2、为了验证过热蒸汽灭酶处理对本发明的影响，按照如下操作步骤进行实验：

1)预处理：将去除杂质后的黑小麦籽粒清洗干净并晾干；

2)擦皮：将预处理后的黑小麦籽粒经擦皮机擦去4％重量的外皮；

3)制麸：将擦皮后的黑小麦籽粒的含水量通过润麦工序调节至16％，然后将其投入磨粉机中磨粉制麸。

4)灭酶：对黑小麦麸皮进行水分调节，将其含水量调节至20％，之后用过热蒸汽进行灭酶处理，过热蒸汽的温度分别为240℃、260℃、280℃、300℃，处理时间都为20s，按照过热蒸汽的温度不同依序分别标记为灭酶试验1、灭酶试验2、灭酶试验3、灭酶试验4。

将灭酶试验1、灭酶试验2、灭酶试验3、灭酶试验4得到的4份黑小麦麸皮进行脂肪酶活力测试。测试结果如表4所示。

表4过热蒸汽灭酶处理温度对脂肪酶活力的影响

表4结果表明：当处理时间为20s，随着过热蒸汽温度的升高，脂肪酶灭活率随之增大。当蒸汽温度在280℃时，脂肪酶灭活率达到了91.3％，因此选择过热蒸汽280℃、时间20s为过热蒸汽处理的较佳条件，在该条件下灭活率大于90％，且能耗相对低，成本相对较小。

对比实验2：去掉过热蒸汽灭酶处理步骤，其余技术参数与实施例1相同，得到无过热蒸汽灭酶处理的产品。经检测，无过热蒸汽灭酶处理的产品中可溶性阿拉伯木聚糖的含量为1.342g/100g，远小于实施例1的3.16g/100g。可见，过热蒸汽灭酶处理使得可溶性阿拉伯木聚糖的含量增加了135％。另外，对无过热蒸汽灭酶处理的产品和实施例1的产品进行30天加速储藏实验，加速储藏实验的具体操作为：取100g样品置于55℃恒温箱中，放置30天，每10天测定脂肪酸含量。具体结果如说明书附图4所示：在30天加速储藏过程中，无过热蒸汽灭酶处理的产品中脂肪酸值随着时间的增加而上升，达到30天储藏期时，脂肪酸值增加率为179.44％；而实施例1的产品中脂肪酸值增长率仅为15.36％，由此可见实施例1可得到稳定化的黑小麦麸皮。

3、为了验证加酶与挤压连续、协同处理对本发明的影响，按照如下操作进行对比实验3：将实施例1中的加酶与挤压间断、独立进行，即在步骤5)加酶后先反应5min，再离心并进行过热蒸汽灭酶(与步骤4)的操作相同)，之后再进行步骤6)的挤压实验，除此之外的技术参数均与实施例1相同，得到加酶与挤压间断、独立处理的产品。经测定，对比实验3得到的产品中可溶性阿拉伯木聚糖含量为1.598g/100g。可见，加酶与挤压连续、协同处理，与间断、独立处理相比，使得可溶性阿拉伯木聚糖含量增加近100％。

综上对比实验1、对比实验2及对比实验3所示：擦皮处理、过热蒸汽灭酶处理及加酶与挤压连续、协同处理共同作用，对显著提高黑小麦麸皮中可溶性阿拉伯木聚糖含量的技术效果作出了不可或缺的贡献。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。