CN115381031A - 一种具备调控血糖功能的固态发酵大麦麸皮挤压重组米及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种具备调控血糖功能的固态发酵大麦麸皮挤压重组米及其制备方法，该重组米的组分包括大麦全粉和粳米粉；其中，大麦全粉为经固态发酵后的大麦麸皮粉回填至大麦芯粉制成，且所述固态发酵后的大麦麸皮粉占所述重组米组分的总重不低于10%。本发明重组米以粳米粉及大麦粉为原料，实现大麦主食化；并且通过固态发酵提高了大麦麸皮中的β‑葡聚糖和多酚，其回填至大麦芯粉后再与粳米粉混合，不仅降低重组米的GI，且其对II型糖尿病具有一定的治疗效果，并能帮助人群预防II型糖尿病，具有非常好的应用价值及推广空间。
Description
技术领域
本发明涉及营养强化挤压重组米技术，具体为一种具备调控血糖功能的固态发酵大麦麸皮挤压重组米及其制备方法。
背景技术
随着人们对大米口感和外观要求的提高，大米被加工得越来越精细白，但大米的血糖生成指数(GI)达83～88，烹制食用可能会引起较高的血糖反应，对于糖尿病患者不利于血糖的控制。据国际糖尿病联盟统计，2014年全球糖尿病患者人数已达3.87亿，估计到2030年全球将有近5.5亿糖尿病患者。科学合理的膳食结构(包括食物合理搭配、补充制剂和食品强化等)不仅可以帮助高血糖人群预防II型糖尿病，而且对于II型糖尿病初期患者还有治疗功能。其中，大米强化可以在不改变人们饮食习惯的前提下，用较少的费用，在长期内取得较好的效果，适合我国基本国情。
大米强化是指通过挤压加工等技术制备营养强化挤压重组米，是营养强化米的一种，也叫工程米、营养重组米，其是以淀粉材料为主要原料，适当添加营养物质，经均质、挤压、干燥等工序制成的与天然大米相似的颗粒状米制品。重组米在我国尚处于较初步发展的阶段，但在美国、日本、西欧等国家早已根据居民需要制成营养重组米，事实证明其具有良好的食用和保健价值。
目前，重组米的营养强化剂种类繁多，主要包括维生素、蛋白质、矿物质及多者的混合物等。低GI重组米也有涉及，例如美国专利文献US20200359664A1公布一种美味的低升糖指数配方大米及其应用(DELICIOUS LOW-GLYCEMIC INDEXFORMULA RICE AND ITSAPPLICATION)，通过加入粗粮包括绿豆、黑米、黑糯米、苦荞等，以中和大米的GI值，使其小于55，使糖尿病患者可以放心食用。另一篇美国专利文献US20100028519A1公布一种米饭及其制作方法(RICE SNACK AND METHOD FORPRODUCING THE SAME)，使用含有高直链淀粉米的谷物粉末作为主要原料与膳食纤维组合制成重组米，可以有效地调节血糖水平，并且味道优异。在我国，降血糖的重组米也得到初步开发，例如，中国专利文献CN110089683A公布的一种低GI重组青稞粒的制备方法，以青稞为主要原料，辅以黑芝麻、其他谷物粉和食品添加剂，经过低温挤压后切割成型，再经干燥、包装即为重组青稞产品，与传统青稞制品相比，该产品的GI值≤40，适合高血糖人群食用；另一中国专利文献CN109315691A公布的一种低血糖生成指数的杂粮重组米及其制备方法，将多种杂粮按比例混合并制粉，制备低水解型粘结糊料，将杂粮粉与粘结糊料混合调质，然后用双螺杆挤压设备挤压造粒，得到低血糖生成指数(GI)的杂粮重组米，该重组米的血糖生成指数值为45～50。然而上述这些通过与抗性淀粉原料互配制备的强化挤压重组米，只能在一定程度上降低GI值而不具有治疗功能。
大麦属禾本科一年生草本植物，是人类栽培的远古作物之一。多项研究证明，大麦是酚类物质种类和含量较多的谷物之一，大麦制品是防治人类慢性病最佳的功能性食品。而且，有研究表明大麦麸皮中含有β-葡聚糖、黄酮、多酚类化合物等多种活性成分，具有抗氧化、抗衰老、降血糖、降血脂等功能。因此，将大麦应用于重组米制备出不仅GI值低，且具有一定治疗功能的营养强化重组米，对于糖尿病患者来说是巨大的福音，且有利于帮助人群预防高血糖的发生，具有重大的意义。
发明内容
针对上述存在的现有强化挤压重组米只能在一定程度上降低GI值而不具有治疗功能，及为了达到上述将大麦应用于重组米制备出具有一定治疗功能的低GI值重组米，本发明提出一种具备调控血糖功能的固态发酵大麦麸皮挤压重组米及其制备方法，将固态发酵后的大麦麸皮回填到大麦芯粉后与粳米粉复合重组挤压形成具有一定治疗功能的低GI值重组米。具体技术方案如下：
首先，本发明提供一种具备调控血糖功能的固态发酵大麦麸皮挤压重组米，该重组米的组分包括大麦全粉和粳米粉；其中，大麦全粉为经固态发酵后的大麦麸皮粉回填至大麦芯粉制成，且所述固态发酵后的大麦麸皮粉占所述重组米组分的总重不低于10％。
前述的具备调控血糖功能的固态发酵大麦麸皮挤压重组米，所述大麦全粉与粳米粉的质量比为1:1；所述固态发酵后的大麦麸皮粉回填大麦芯粉，大麦麸皮粉与大麦芯粉的质量比为1:3。
前述的具备调控血糖功能的固态发酵大麦麸皮挤压重组米，所述固态发酵后的大麦麸皮粉中β-葡聚糖含量为3％～4.5％，多酚含量为10～12mg/g。
其次，本发明提供一种前述的具备调控血糖功能的固态发酵大麦麸皮挤压重组米的制备方法，包括如下步骤：
1)制备大麦全粉：精选大麦籽粒，去除麦穗和稃壳后清洗晒干，然后放入碾米机中进行脱皮，分别收集所得麸皮和大麦芯粉过筛，其中大麦麸皮粉灭菌处理后进行固态发酵，获得固态发酵大麦麸皮粉，将其按比例回填到大麦芯粉中，获得大麦全粉，备用；
2)制备粳米粉：精选粳稻籽粒，去除稻壳后通过磨粉机制得粳米粉，备用；
3)混合重组：按比例取制备的大麦全粉和粳米粉混合，获得重组物料，并向所得的重组物料中加入一定的量的水，控制所得重组物料的湿基含水量；
4)挤出造粒：采用双螺杆挤出机对重组物料进行挤出，旋转切割，造粒成型，所得的挤压重组米干燥后获得具备调控血糖功能的固态发酵大麦麸皮挤压重组米成品。
前述的具备调控血糖功能的固态发酵大麦麸皮挤压重组米的制备方法，步骤1)中，所述大麦麸皮粉固态发酵的具体方法如下：
S1：制备大麦麸皮粉：将收集的大麦麸皮过20～40目筛，于100℃下灭菌处理20min后，得到大麦麸皮粉，备用；
S2：固态发酵：将步骤S1制备的大麦麸皮粉按照设定的料液比与蒸馏水混合获，并按照设定的接种量接种发酵菌剂，混合均匀后按照设定的发酵温度及时间，并进行固态发酵，发酵结束后，将发酵物烘干，获得乳酸菌固态发酵大麦麸皮。
作为优选的技术方案的，步骤S2所述固态发酵，所采用的发酵菌剂为植物乳杆菌dy-1，其保藏编号为CGMCC No.6016；所述发酵菌剂含菌量为1×106CFU/mL。
作为优选的技术方案的，步骤S2所述固态发酵，条件为：大麦麸皮粉与蒸馏水混合的液料比为0.8；植物乳杆菌dy-1发酵菌剂的接种量为15.7％；固态发酵发酵温度控制为39℃、发酵时间为176h。
前述的具备调控血糖功能的固态发酵大麦麸皮挤压重组米的制备方法，步骤3)中，所述重组物料的湿基含水量为15％～40％。
前述的具备调控血糖功能的固态发酵大麦麸皮挤压重组米的制备方法，步骤4)中，所述挤出造粒所用双螺杆挤出机的挤出条件为：螺杆转速为36Hz，喂料速度为13Hz，挤压温度为65℃。
作为优选的技术方案的，步骤4)中，所述挤压重组米干燥的温度为45℃，干燥后的具备调控血糖功能的固态发酵大麦麸皮挤压重组米成品的含水量为12％～15％。
本发明的有益效果是：
1)本发明重组米以粳米粉及大麦粉为原料，实现大麦主食化；并且通过固态发酵提高了大麦麸皮中的β-葡聚糖和多酚，其回填至大麦芯粉后再与粳米粉混合，不仅降低重组米的GI，且其对II型糖尿病具有一定的治疗效果，并能帮助人群预防II型糖尿病，具有非常好的应用价值及推广空间。
2)本发明将大麦麸皮固态发酵后回填至芯粉制得大麦全粉与粳米粉混合重组，提升产品中β-葡聚糖和酚类物质的含量，提升重组米产品的健康及功能属性；同时避免全大麦发酵，产生酸性物质，影响重组米的口感。
3)本发明大麦麸皮固态发酵采用植物乳杆菌dy-1，其同时含有葡聚糖酶基因、葡萄糖苷酶基因、和酯酶基因，能将以结合肽形式存在发酵料大麦麸皮上的β-葡聚糖和酚类物质转化成游离态肽，实验表明乳杆菌和酵母菌发酵大麦后，产物中的总酚含量显著增加，抗氧化活性明显增强。
4)本发明重组米仅含有粳米粉和大麦全粉，成分简单，但口感较好；并且制备方法操作简便、易于工业化生产，挤压重组米形状与精白米一致，并可显著降低重组米的血糖生成指数，具有变废为宝、提高品质以及调控血糖三重有益效果，具有良好的实用价值。
附图说明
图1是本发明具备调控血糖功能的固态发酵大麦麸皮挤压重组米的实物照片。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
本实施例为制备一种具备调控血糖功能的固态发酵大麦麸皮挤压重组米，该重组米的组分包括大麦全粉和粳米粉；其中，大麦全粉为经固态发酵后的大麦麸皮粉回填至大麦芯粉制成，且所述固态发酵后的大麦麸皮粉占所述重组米组分的总重不低于10％。实现了大麦主食化；并且通过固态发酵提高了大麦麸皮中的β-葡聚糖和多酚，其回填至大麦芯粉后再与粳米粉混合，不仅降低重组米的GI，且其对II型糖尿病具有一定的治疗效果，并能帮助人群预防II型糖尿病，具有非常好的应用价值及推广空间。该重组米的具体包括如下步骤：
1)制备大麦全粉：精选大麦籽粒，去除麦穗和稃壳后清洗晒干，然后放入碾米机中进行脱皮，分别收集所得麸皮和大麦芯粉过筛，其中大麦麸皮粉灭菌处理后进行固态发酵，获得固态发酵大麦麸皮粉，再次过100目筛后，将其按重量比1:3的比例回填到大麦芯粉中，获得大麦全粉，备用。
2)制备粳米粉：精选粳稻籽粒，去除稻壳后通过磨粉机粉碎，过100目筛，制得粳米粉，备用。
3)混合重组：按重量比取1:1的比例取制备的大麦全粉和粳米粉混合，获得重组物料，并向所得的重组物料中加入一定的量的水，控制所得重组物料的湿基含水量为15％～40％，以备挤出。
4)挤出造粒：采用双螺杆挤出机对重组物料进行挤出造，旋转切割，造粒成型；挤出条件为：螺杆转速为36Hz，喂料速度为13Hz，挤压温度为65℃。将所得挤压重组米在45℃下，干燥至水分含量12％～15％，获得具备调控血糖功能的固态发酵大麦麸皮挤压重组米成品，如图1所示。
本实施例中，所述大麦麸皮粉固态发酵的具体方法为：将收集的大麦麸皮过20～40目筛，于100℃下灭菌处理20min后，得到大麦麸皮粉。将植物乳杆菌dy-1在37℃的MRS培养基中培养12h，然后转移到新鲜MRS培养基中继续扩大培养4h后离心，将上清的培养基倒掉加入蒸馏水制备得到含菌量为1×106CFU/mL的植物乳杆菌dy-1发酵剂。将制备的大麦麸皮粉以液料比为0.8的比例与蒸馏水混合，然后按照接种量为15.7％的比例接种制得的植物乳杆菌dy-1发酵剂，然后于39℃下，固态发酵176h。发酵结束后，将发酵物于40℃烘箱中低温烘干，随后放置于-20℃冰箱中保藏即可。
本实施例大麦麸皮粉固态发酵所采用的植物乳杆菌dy-1作为发酵菌剂，其同时含有葡聚糖酶基因、葡萄糖苷酶基因、和酯酶基因，能将以结合肽形式存在发酵料大麦麸皮上的β-葡聚糖和酚类物质转化成游离态肽，实现同时提升大麦麸皮中的β-葡聚糖和多酚的含量。经检测，固态发酵后的大麦麸皮中β-葡聚糖含量为3％～4.5％，多酚含量为10～12mg/g，相对于现有技术均有显著的提升。
本实施例所制备的具备调控血糖功能的固态发酵大麦麸皮挤压重组米营养成分检测，采用市售粳米和未经处理的大麦进行对比，同时测定其血糖生成指数(GI)，结果如表1所示。
表1.粳米、大麦与重组米基本营养成分对比
由表中数据可以看出，本发明重组米中β-葡聚糖、多酚、粗蛋白质、粗脂肪及灰分含量均有提高，特别是β-葡聚糖含量增加14.5倍，多酚含量增加近10倍；研究表明，β－葡聚糖是一种优良的可溶性膳食纤维，具有多种生理功能和作用，可以调节血糖水平，预防二型糖尿病；可以降低血清胆固醇水平，预防心血管疾病；可以平衡肠道菌群，预防结肠癌；可以调节血压和增强免疫细胞活性等。而多酚类化合物的邻位酚羟基赋予了多酚较强的抗氧化性与清除自由基的能力，可以促进血管舒张，降低炎症反应和降低血凝块形成，从而起到预防心血管病的作用，对代谢综合征患者有极好的好处。此外，经检测，本发明重组米的GI值为41b±2，比粳米的GI值低了近一半，效果显著。
与大麦营养组分相比，本发明制备的重组米多酚含量也明显提高，这是由于本发明采用植物乳杆菌dy-1作为发酵菌剂固态发酵发酵大麦麸皮，物乳杆菌dy-1同时含有葡聚糖酶基因、葡萄糖苷酶基因、和酯酶基因，能将以结合肽形式存在发酵料大麦麸皮上的β-葡聚糖和酚类物质转化成游离态肽，使产物中的总酚含量显著增加；同时通过控制发酵条件为：大麦麸皮粉与蒸馏水混合的液料比为0.8；植物乳杆菌dy-1发酵菌剂的接种量为15.7％；固态发酵发酵温度控制为39℃、发酵时间为176h；同时提升发酵大麦麸皮中β-葡聚糖和多酚含量，以利于重组米的开发及适应代谢综合征人群。而且，本发明重组米实现将大麦与粳米重组，规避不同大麦GI值高不利于血糖控制的缺点，同时弥补大麦粗粮口感差，淀粉含量低，不能满足生命体日常营养需求的缺陷；最重要的是，通过将大麦麸皮单独固态发酵，避免全大麦发酵产生酸性物质影响口感，且工艺简单，利于发酵，发酵后的大麦麸皮中多酚含量显著提高，并保证β-葡聚糖含量。因此本发明重组米具备低GI值的同时保证人体所需能量，同时高含量的β-葡聚糖和多酚使其具备调控血糖功能，具有非常好的实用价值及推广前景。
效果例1小鼠降糖效果生化检验
建立小鼠高血糖模型，小鼠高血糖模型的建立方法不予以限定，可采用现有的Ⅱ型糖尿病小鼠模型建立方法获得。将建立的小鼠模型，平均分为三组，实验组采用实施例1制备的重组米进行喂养，同时设立对照组，采用粳米喂养(对照组1)和麸皮不发酵的重组米进行喂养(对照组2)，麸皮不发酵的重组米的制备方法和实施例1制备的重组米相比，除了麸皮不进行发酵，其他的操作及组分含量均与实施例1重组米一致。每组喂养20只小鼠，各小鼠实验前饮食情况均相同，根据计算取每只小鼠每份主食含1.2g对应的碳水化合物(对应的重组米、粳米和麸皮不发酵的重组米)于早上9点进行喂养，监测其空腹血糖(FPG)及餐后半小时血糖(PG0.5h)、餐后1小时血糖(PG1h)、餐后2小时血糖(PG2h)。结果如表1所示。
表1.小鼠空腹及餐后不同时段血糖水平
由上表可以看出，本发明制备的重组米具有持续降血糖的作用，餐后0.5小时至餐后2小时，小鼠血糖水平均处于降低状态；而采用粳米喂养的对照组1和采用麸皮不发酵的重组米喂养的对照组2，小鼠餐后0.5小时至餐后1小时血糖水平均出现明显上升趋势，且餐后0.5～2小时，其血糖含量也均明显高于实验组。充分说明，本发明重组米不仅GI值低，且具有一定的调控血糖功能。
效果例2降糖效果人群检验
将制备的重组米供给患有II型糖尿病的患者食用，定期检测血糖指数及病情。具体实验设计如下：
征集糖尿病患志愿者人数90人，平分为三组，每组志愿者的年龄、性别及患病情况相当。实验组采用实施例1制备的重组米作为主食进行食用，对照组1采用粳米作为主食食用，对照组2采用麸皮不发酵的重组米作为主食(本实施例中麸皮不发酵的重组米与小鼠降糖实验所采用的麸皮不发酵重组米一致)，食用时间2个月，各组每个实验志愿患者试验前1周饮食情况均相同，实验期间各组人员早中晚餐分别摄入含有相同量对应的碳水化合物(对应的重组米、粳米和麸皮不发酵的重组米)的主食，其它食物均相同。检测各组人员试验前空腹血糖和试验后空腹血糖。结果如表2所示。
表2.糖尿病患志愿者试验前后空腹血糖水平
由表2可以看出，实验组(食用本发明重组米作为主食)和对照组2(食用麸皮不发酵的大麦重组米作为主食)试验后患者的空腹血糖均低于试验前空腹血糖，而对照组1(食用粳米作为主食)试验后空腹血糖高于试验前空腹血糖，证明本发明制备的重组米对II型糖尿病具有一定的治疗效果。并且，对比实验组和对照组2，食用本发明重组米比食用麸皮不发酵的大麦重组米的控糖降糖效果更好。充分证明了本发明重组米调控血糖的功能。
因此，本发明重组米以粳米粉及大麦粉为原料，实现大麦主食化；并且通过固态发酵提高了大麦麸皮中的β-葡聚糖和多酚，其回填至大麦芯粉后再与粳米粉混合，不仅降低重组米的GI，且其对II型糖尿病具有一定的治疗效果，并能帮助人群预防II型糖尿病。其中，将大麦麸皮固态发酵后回填至芯粉制得大麦全粉与粳米粉混合重组，提升产品中β-葡聚糖和酚类物质的含量，提升重组米产品的健康及功能属性；同时避免全大麦发酵，产生酸性物质，影响重组米的口感；固态发酵采用植物乳杆菌dy-1，其同时含有葡聚糖酶基因、葡萄糖苷酶基因、和酯酶基因，能将以结合肽形式存在发酵料大麦麸皮上的β-葡聚糖和酚类物质转化成游离态肽，实验表明乳杆菌和酵母菌发酵大麦后，产物中的总酚含量显著增加，利于提升重组的控糖功能。
综合而言，本发明重组米仅含有粳米粉和大麦全粉，成分简单，但口感较好；并且制备方法操作简便、易于工业化生产，挤压重组米形状与精白米一致，并可显著降低重组米的血糖生成指数，具有变废为宝、提高品质以及调控血糖三重有益效果，具有良好的实用价值及推广空间。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非只包含一个的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种具备调控血糖功能的固态发酵大麦麸皮挤压重组米，其特征在于：该重组米的组分包括大麦全粉和粳米粉；其中，大麦全粉为经固态发酵后的大麦麸皮粉回填至大麦芯粉制成，且所述固态发酵后的大麦麸皮粉占所述重组米组分的总重不低于10%。
2.根据权利要求1所述的具备调控血糖功能的固态发酵大麦麸皮挤压重组米，其特征在于：所述大麦全粉与粳米粉的质量比为1:1；所述固态发酵后的大麦麸皮粉回填大麦芯粉，大麦麸皮粉与大麦芯粉的质量比为1:3。
3.根据权利要求1所述的具备调控血糖功能的固态发酵大麦麸皮挤压重组米，其特征在于：所述固态发酵后的大麦麸皮粉中β-葡聚糖含量为3%～4.5%，多酚含量为10～12mg/g。
4.一种根据权利要求1-3任意一项所述的具备调控血糖功能的固态发酵大麦麸皮挤压重组米的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
1）制备大麦全粉：精选大麦籽粒，去除麦穗和稃壳后清洗晒干，然后放入碾米机中进行脱皮，分别收集所得麸皮和大麦芯粉过筛，其中大麦麸皮粉灭菌处理后进行固态发酵，获得固态发酵大麦麸皮粉，将其按比例回填到大麦芯粉中，获得大麦全粉，备用；
2）制备粳米粉：精选粳稻籽粒，去除稻壳后通过磨粉机制得粳米粉，备用；
3）混合重组：按比例取制备的大麦全粉和粳米粉混合，获得重组物料，并向所得的重组物料中加入一定的量的水，控制所得重组物料的湿基含水量；
4）挤出造粒：采用双螺杆挤出机对重组物料进行挤出，旋转切割，造粒成型，所得的挤压重组米干燥后获得具备调控血糖功能的固态发酵大麦麸皮挤压重组米成品。
5.根据权利要求4所述的具备调控血糖功能的固态发酵大麦麸皮挤压重组米的制备方法，其特征在于：步骤1）中，所述大麦麸皮粉固态发酵的具体方法如下：
S1：制备大麦麸皮粉：将收集的大麦麸皮过20～40目筛，于100℃下灭菌处理20min后，得到大麦麸皮粉，备用；
S2：固态发酵：将步骤S1制备的大麦麸皮粉按照设定的料液比与蒸馏水混合获，并按照设定的接种量接种发酵菌剂，混合均匀后按照设定的发酵温度及时间，并进行固态发酵，发酵结束后，将发酵物烘干，获得乳酸菌固态发酵大麦麸皮。
6.根据权利要求5所述的具备调控血糖功能的固态发酵大麦麸皮挤压重组米的制备方法，其特征在于：步骤S2所述固态发酵，所采用的发酵菌剂为植物乳杆菌dy-1，其保藏编号为CGMCC No.6016；所述发酵菌剂含菌量为1×106CFU/mL。
7.根据权利要求6所述的具备调控血糖功能的固态发酵大麦麸皮挤压重组米的制备方法，其特征在于：步骤S2所述固态发酵，条件为：大麦麸皮粉与蒸馏水混合的液料比为0.8；植物乳杆菌dy-1发酵菌剂的接种量为15.7%；固态发酵发酵温度控制为39℃、发酵时间为176h。
8.根据权利要求4所述的具备调控血糖功能的固态发酵大麦麸皮挤压重组米的制备方法，其特征在于：步骤3）中，所述重组物料的湿基含水量为15%～40%。
9.根据权利要求4所述的具备调控血糖功能的固态发酵大麦麸皮挤压重组米的制备方法，其特征在于：步骤4）中，所述挤出造粒所用双螺杆挤出机的挤出条件为：螺杆转速为36Hz，喂料速度为13Hz，挤压温度为65℃。
10.根据权利要求4所述的具备调控血糖功能的固态发酵大麦麸皮挤压重组米的制备方法，其特征在于：步骤4）中，所述挤压重组米干燥的温度为45℃，干燥后的具备调控血糖功能的固态发酵大麦麸皮挤压重组米成品的含水量为12%～15%。
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