一种青稞膳食纤维及其制备方法
阅读说明：本技术 一种青稞膳食纤维及其制备方法 (Highland barley dietary fiber and preparation method thereof ) 是由 马跃 韩静 杨波 于 2021-06-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及膳食纤维制备领域,公开了一种青稞膳食纤维及其制备方法,膳食纤维表面呈凹凸状,且可溶性膳食纤维与不溶性膳食纤维的比例为1:2～4。青稞膳食纤维的制备方法,包括微组织化膨化步骤、预干燥步骤和高温烘焙步骤；微组织化膨化步骤中螺杆长度为1.0-1.5m,螺杆转速200-250rpm,挤压温度为：一区40-90℃,二区80-120℃,三区80-120℃,四区120-160℃,五区120-160℃；模具孔径为1.6mm-2.0mm；六区真空压力为2MPa-5MPa。本发明制备而成的青稞膳食纤维在改善膳食纤维口感的同时,达到可溶性膳食纤维与不溶性膳食纤维的特定配比,具有降糖、降脂、肠道保护的功能,适合肥胖及糖尿病人群食用。(The invention relates to the field of dietary fiber preparation, and discloses highland barley dietary fiber and a preparation method thereof, wherein the surface of the dietary fiber is concave-convex, and the ratio of soluble dietary fiber to insoluble dietary fiber is 1: 2-4. The preparation method of the highland barley dietary fiber comprises a micro-organization puffing step, a pre-drying step and a high-temperature baking step; the screw length in the micro-organization expansion step is 1.0-1.5m, the screw rotating speed is 200-: the first zone is 40-90 ℃, the second zone is 80-120 ℃, the third zone is 80-120 ℃, the fourth zone is 120-; the aperture of the die is 1.6mm-2.0 mm; the six-area vacuum pressure is 2MPa-5 MPa. The highland barley dietary fiber prepared by the invention achieves the specific ratio of soluble dietary fiber to insoluble dietary fiber while improving the mouthfeel of the dietary fiber, has the functions of reducing blood sugar, reducing blood fat and protecting intestinal tracts, and is suitable for being eaten by obese and diabetic people.)
技术领域
本发明涉及膳食纤维制备领域，具体涉及一种青稞膳食纤维及其制备方法。
背景技术
青稞(学名：Hordeum vulgare L.var.nudum Hook.f.)是禾本科、大麦属、一年生草本植物，主要分布在我国西藏、青海、四川的甘孜州和阿坝州、甘肃等海拔较高的地域。青稞是世界上麦类作物中β一葡聚糖最高的作物，据检测青稞β-葡聚糖平均含量为6.57％，优良品种青稞可达8.6％，是小麦平均含量的50倍。青稞的总疗效纤维含量16％，其中不可溶性疗效纤维9.68％，可溶性疗效纤维6.37％，前者是小麦的8倍，后者是小麦的15倍。此外，青稞中还含有多种维生素和矿物质，对促进人体健康发育具有积极作用。
青稞麸皮是青稞产品加工过程中产生的副产物，其作为中药的一味，含有大量人体必需的营养成分，具有润肺、滋润皮肤、防癌抗癌、健脾和胃、乌发固发、清理肠胃等作用，具有很高的医疗保健价值。麸皮内服可健脾和胃，外用炒热和醋外敷可治疗软组织损伤。据检测，麸皮中的对氨基苯甲酸含量是植物中最高的，对氨基苯甲酸是人体细胞分裂必需物质，并有恢复皮毛颜色作用。麸皮中的膳食纤维含量丰富，具有促进肠道蠕动等多种食疗保健作用。但是，由于青稞中的不溶性膳食纤维含量较高，使得其在直接食用时口感粗糙，因此多通过挤压膨化的方式来改善麸皮的口感。挤压膨化技术是集混合、搅拌、破碎、加热、蒸煮、杀菌、膨化及成型为一体，能够实现一系列单元同时并连续操作的新型加工技术，其工艺简单，能耗低，成本低，具有多功能、高产量、高品质的特点，在细化粗粮、改善杂粮口感、钝化不良因子、提高蛋白消化率等方面具有重要作用。但是目前多数的膨化食品由于一味的追求口感，使得膳食纤维的膨化度较高，产品吸收率较高，在目前以肥胖、糖尿病等为代表的慢性病越来越严重的形势下，此类传统的膳食纤维产品并不适用。
发明内容
本发明意在提供一种青稞膳食纤维及其制备方法，以实现在改善膳食纤维口感的同时，达到可溶性膳食纤维与不溶性膳食纤维的特定配比，以适合肥胖及糖尿病人群食用。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种青稞膳食纤维，膳食纤维表面呈凹凸状，且可溶性膳食纤维与不溶性膳食纤维的比例为1:2～4。
本技术方案还提供一种青稞膳食纤维的制备方法，包括微组织化膨化步骤、预干燥步骤和高温烘焙步骤；微组织化膨化步骤中螺杆长度为1.0-1.5m，螺杆转速200-250rpm，挤压温度为：一区40-90℃，二区80-120℃，三区80-120℃，四区120-160℃，五区120-160℃；模具孔径为1.6mm-2.0mm；六区真空压力为2MPa-5MPa。
本方案的原理及优点是：实际应用时，本技术方案中，制备而成的青稞膳食纤维中可溶性膳食纤维与不溶性膳食纤维的比例为1:2～4，经试验验证，在该比例下，青稞膳食纤维具有降糖、降脂、肠道保护的功能，平衡了口感与功能性之间的关系。
目前在制备青稞麸皮膳食纤维时，通常是采用多区加热、较长螺杆、模具口径相对大的条件，使得最后达到尽可能大的膨化程度，以改善膳食纤维口感。本方案在制备青稞膳食纤维时，基于产品市场定位，预先规划了产品的适用人群为减脂、降糖人群，出发点是在改善口感的同时达到尽可能低的吸收率。为此，本方案在青稞麸皮挤压膨化过程中，反其道而行，确定螺杆长度相对短、模具孔径相对小、五区温度相对低的膨化条件，使得青稞麸皮膨化程度较低，能够达到产品特定的纤维破坏作用以及β-葡聚糖的释放。通过长期的试验验证，上述条件可以达到预期希望的可溶性膳食纤维与不溶性膳食纤维的比例为1:2～4，最适为1:3。由于本技术方案在前期为微膨化，原料的熟化程度不足，通过后期的预干燥步骤及高温烘焙步骤，可以对微组织化膨化成品进行二次的熟化，弥补因前端微挤压膨化造成的能量不足，熟化程度不足，灭酶不充分导致的缺陷。
优选的，作为一种改进，高温烘焙步骤为气流烘焙。
本技术方案中，气流烘焙在加热烘焙物料的同时，具有冲调、分散物料的功能，能够保证烘焙的均匀性。
优选的，作为一种改进，气流烘培温度为200-280℃，时间1-5min。
本技术方案中，通过对气流烘焙的温度及时间的优化，采用高温短时干燥的方式，可以起到很好的增香作用，让脂肪充分发挥出香味；此外，采用足够高的温度，还能够充分的达到灭酶的目的，避免因酶促反应使青稞原料腐败变质；而且高温短时间干燥还能够避免时间过长而出现过度的美拉德反应，保证产品的感官颜色适中。
优选的，作为一种改进，预干燥步骤为流化床干燥。
本技术方案中，流化床干燥的目的在于脱去原料中的部分水分，同时起到分散整形的作用，使得物料能够均匀进入最后的烘培过程，保证加热均匀。
优选的，作为一种改进，流化床干燥的温度为80-120℃，干燥时间为2～10min。
本技术方案中，通过对流化床干燥温度以及干燥时间的优化和限定，能够保证最佳的干燥效果。温度过高会导致产品水分挥发过快，含水量太低，在后续的烘培过程中导致产品过硬，从而影响香味、口感和冲调性；温度过低则是会导致水分含量过高，从而在后续的烘培中不充分，会使产品的含水量过高，一方面影响气味、口感，另外一方会影响保质期。
优选的，作为一种改进，预干燥步骤和高温烘焙步骤之间还包括压片步骤。
本技术方案中，在烘焙对原料进行压片处理，压片达到一定的厚度，能够在后续干燥的过程中呈现更好的香味，同时达到一定的脆度，能够在一定程度上提高粉碎后的原料溶解性。
优选的，作为一种改进，微组织化膨化步骤前，对原料进行初粉碎处理，初粉碎后原料的粒径为40-120目。
本技术方案中，通过在微组织化膨化步骤前对原料进行粉碎处理，能够提高原料在微组织化膨化步骤时的受热面积，保证膨化处理均匀，通过实验验证，上述的粒径为合适粒径范围。
优选的，作为一种改进，气流烘焙步骤后，进行二次粉碎处理，二次粉碎处理后成品粒径为60～200目。
本技术方案中，在气流烘焙后，二次粉碎即得青稞膳食纤维成品，粉碎后的成品原料可以方便食用、冲泡或作为辅料添加。
附图说明
图1为本发明实施例中青稞麸皮处理前样品扫描电镜图(放大500倍)。
图2为本发明实施例中青稞麸皮微组织化膨化后样品扫描电镜图(放大500倍)。
图3为本发明实施例中青稞麸皮常规高膨化后样品扫描电镜图(放大500倍)。
图4为本发明实施例中青稞麸皮处理前样品扫描电镜图(放大1000倍)。
图5为本发明实施例中青稞麸皮微组织化膨化后样品扫描电镜图(放大1000倍)。
图6为本发明实施例中青稞麸皮常规高膨化后样品扫描电镜图(放大1000倍)。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
实施例一
一种青稞膳食纤维，膳食纤维表面呈凹凸状，且可溶性膳食纤维与不溶性膳食纤维的比例为1:3。
一种青稞膳食纤维的制备方法，包括如下步骤：
S1：原料粉碎，将青稞麸皮用万能粉碎机粉碎至80目，备用；
S2：微组织化膨化，采用专用挤压膨化机对粉碎后的原料进行微组织化膨化，其中螺杆长度为1.0m，挤压温度为一区温度50℃，二区温度100℃，三区温度110℃，四区温度140℃，五区温度140℃；螺杆转速200转/分(rpm)；流量为荷载流量的50％，约为100-200kg/h；模具孔径为1.6mm；六区真空压力为3.0MPa；
S3：流化床干燥，将微组织化膨化的原料进行流化床干燥，流化床干燥温度为100℃，干燥时间为3-5min；流化床干燥的目的在于脱去部分水分，同时起到分散整形的作用；
S4：压片，对流化床干燥后的原料进行压片处理，压片厚度为3-5mm；
S5：气流烘焙，气流烘培温度为150℃，时间为3min；本实施例采用高温短时干燥的方式，可以起到很好的增香作用，让脂肪充分发挥出香味；此外，采用足够高的温度，还能够充分的达到灭酶的目的，避免因酶促反应使青稞原料腐败变质；而且高温短时间干燥还能够避免时间过长而出现过度的美拉德反应，保证产品的感官颜色适中；
S6：二次粉碎，对气流烘焙后的原料进行粉碎，即得青稞膳食纤维成品，青稞膳食纤维成品粒径为150目。
实验例一：青稞麦麸扫描电镜(SEM)表征
对青稞麦麸处理前样品、采用本申请方法青稞麦麸理样品以及常规高膨化度的青稞麦麸处理样品分别进行电镜扫描，结果如图1-图3(放大500倍)以及图4-图6(放大100倍)所示。如图1所示，处理前的青稞麦麸样品图片中圆形球状为淀粉颗粒，周围小碎球体为遭到破坏的淀粉颗粒(在粉碎过程中物理破坏)，如枝条缠绕的为纤维成分。结合图1-图3所示，放大500倍时，处理前的原麦麸微粒表面光滑，淀粉颗粒大部分为圆球形，纤维成分紧密；经本发明方法挤压处理样品表面凹凸不平，体积膨大，图3中因更大的膨化度，体积膨大更为明显，淀粉颗粒及纤维成分都有明显膨大。结合图4-图6所示，放大10000倍时，处理前原麦麸表面光滑，本专利处理样品开始出现凹凸不平，常规高膨化度处理样品表面多孔，呈蜂窝状。
综上可知，经过挤压后，青稞麦麸的物理结构发生明显变化；膨化度与青稞麦麸结构的变化成正比，不同的挤压膨化程度，结构变化，表面积增大程度都不同，可以推测其复水能力、溶胀能力等物理性质都将发生不同的改变。
实验例二：青稞膳食纤维营养指标检测
对本申请处理后的青稞膳食纤维移送至第三方机构检测(西藏奇正青稞健康科技有限公司)，结果如下表所示。
表1
由表1数据可知，本申请制备而成的青稞膳食纤维中可溶性膳食纤维与不溶性膳食纤维的比例约为1:3，在该比例下，青稞膳食纤维具有降糖、降脂、肠道保护的功能，此外本方案制备而成的膳食纤维蛋白质含量较高。
实验例三：功能性实验
1、青稞膳食纤维对小鼠血糖的调节作用研究
(1)建立高血糖小鼠模型
将小鼠适应性喂养8d确认无任何疫病后开始实验，对禁食24h后的小鼠腹腔注射链尿佐菌素(180mg/kg bw)，注射72h后眼球取血测定小鼠空腹血糖，血糖达到11mmol/L，确定糖尿病模型建立。
将糖尿病模型动物随机分成阴性对照组1、阴性对照组2和测试组，各实验组处理方式如下：
阴性对照组1：随机选取模型小鼠10只，每天灌胃青稞全粉饲料0.4g/只；
阴性对照组2：随机选取模型小鼠10只，每天灌胃高膨化度膳食纤维饲料0.4g/只；
测试组：随机选取模型小鼠10只，每天灌胃本专利青稞膳食纤维饲料0.4g/只；
同时设置正常对照组：随机选取正常小鼠10只，每天等量生理盐水灌胃一次，0.4ml/只。
进行实验，喂食5-8周。最后一次灌胃后禁食24h，小鼠眼眶静脉采血，采用血糖测定试剂盒(GOD-PAP法)测定血糖值，结果如表2所示。
表2
由表2可知，给药组小鼠的血糖值相对于各自灌胃前虽还呈上升趋势，但相对糖尿病对照组小鼠血糖升高率则明显下降，且以测试组效果最佳。说明本申请制备而成的青稞膳食纤维具有较好的抑制血糖升高的作用，有利于人体血糖的控制，避免胰岛素加速产生，从而加剧人体的糖代谢负担。
2、青稞膳食纤维对小鼠血脂的影响
构建高脂饮食诱导的肥胖小鼠模型，将高脂小鼠随机分成普通饮食组、高脂饮食组、阴性对照组和测试组，各实验组处理方式如下：
普通饮食组：随机选取高脂小鼠10只，每天饲喂普通饲料(啮齿类动物纯化饲料AIN-93M配方饲料作为基础普通饲料)0.4g/只；
高脂饮食组：随机选取高脂小鼠10只，每天饲喂高脂饮食饲料(高脂饲料是依据AIN-93M的造模饲料)0.4g/只；
阴性对照组：随机选取高脂小鼠10只，每天饲喂阴性对照饲料，阴性对照饲料为高膨化度膳食纤维按照40％替换普通饲料，0.4g/只；
测试组：随机选取高脂小鼠10只，每天饲喂测试饲料，测试饲料为将本专利青稞膳食纤维按照40％替换普通饲料，0.4g/只；
此外，设置正常对照组：随机选取正常小鼠10只，每天等量生理盐水灌胃一次，0.4ml/只。
进行实验，喂食5-8周，最后一次灌胃后禁食24h，小鼠眼眶静脉采血，测定血清总胆固醇(TC)、三酸甘油脂(TG)、低密度脂蛋白(LDL-C浓度)和高密度脂蛋白(HDL-C)浓度。其中，血清总胆固醇(TC)采用总胆固醇检测试剂盒(COD-CE-PAP法)；三酸甘油脂(TG)采用甘油三酯检测试剂盒(GPO-PAP法)；低密度脂蛋白(LDL-C浓度)采用低密度脂蛋白检测试剂盒(LDL-C-PAP法)；高密度脂蛋白(HDL-C)采用高密度脂蛋白检测试剂盒(HDL-C-PAP法)测定。
(1)对高脂小鼠总胆固醇(TC)的影响
表3
各组对小鼠总胆固醇(TC)的影响见表3。由实验结果可知，灌胃结束后，正常对照组、普通饮食组、高脂饮食组和阴性对照组的小鼠血清总胆固醇(TC)含量相对于各自灌胃前仍有所上升，其中高脂饮食组上升率最高，但测试组的血清总胆固醇(TC)浓度降低，降低率为3.11％。
(2)对高脂小鼠三酸甘油脂(TG)的影响
表4
由实验结果可知，在灌胃结束后，测试组以及阴性对照组小鼠的三酸甘油脂(TG)升高速率与其他各组相比相对较慢，说明本申请制备而成的青稞膳食纤维具有抑制三酸甘油脂升高的作用。
(3)对高脂小鼠高密度脂蛋白(HDL-C)的影响
表5
实验结果表明，灌胃结束后高脂饮食组高密度脂蛋白(HDL-C)下降较多，而测试组相高脂饮食组高密度脂蛋白(HDL-C)几乎没有下降，浓度较平稳。
(4)对高脂小鼠低密度脂蛋白(LDL-C)的影响
表6
实验结果见表6，,灌胃结束后高脂饮食组和普通饮食组低密度脂蛋白(LDL-C)升高较多，而正常对照组和测试组低密度脂蛋白(LDL-C)上升速率明显减缓，且以测试组效果最好，说明本申请制备而成的青稞膳食纤维具有良好的抑制低密度脂蛋白升高的效果。
3、青稞膳食纤维对小鼠体重的影响
(1)试验模型
分别设置空白对照组、阴性对照组(青稞全粉组)、测试组(青稞膳食纤维组)，每组10只共30只，进行实验，每天测定小鼠体重。各实验组的处理方式如下：
空白对照组：随机选取小鼠10只，每天饲喂普通饲料(购买的颗粒饲料)0.4g/只；
阴性对照组：随机选取小鼠10只，每天饲喂青稞全粉0.4g/只；
测试组：随机选取小鼠10只，每天饲喂本方案青稞膳食纤维0.4g/只。试验进行8周。
(2)青稞膳食纤维对小鼠体重的影响
表7青稞膳食纤维对小鼠体重的影响
见表7，实验结果表明，空白对照组小鼠在实验喂养结束后体重增加，阴性对照组的小鼠体重有所下降，测试组的小鼠体重明显下降，以测试组对小鼠的体重影响作用最大，具有减重效果。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种高品质脱水蔬菜处理设备及其处理工艺