專(zhuān)利名稱(chēng)：高總食物纖維和/或抗性淀粉谷物及其制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備食物纖維和/或抗性淀粉含量增高的谷物的方法和由該方法制備的耐加工谷物。本發(fā)明進(jìn)一步提供了食物纖維和抗性淀粉含量極高的高直鏈淀粉谷物。本發(fā)明還尤其涉及聯(lián)合運(yùn)用水分和溫度來(lái)制備改良的谷物，以及這種谷物在制備含有淀粉的產(chǎn)品中的用途。
食物纖維的攝取對(duì)于消化道健康來(lái)說(shuō)是特別重要的，并且已經(jīng)揭示可以用于某些疾病如結(jié)腸癌的預(yù)防或治療。通常，食物纖維被定義為耐人體內(nèi)消化酶的水解(消化)作用的多糖和植物物質(zhì)的殘余部分，包括非淀粉多糖、抗性淀粉、lignanin和微量組分如蠟、角質(zhì)和軟木脂。因?yàn)楦缓澄锢w維的食品的潛在健康益處，許多國(guó)家都推薦增加此類(lèi)食品的消費(fèi)，作為他們的膳食指導(dǎo)的一部分。
除了食物纖維之外，谷物也以淀粉形式儲(chǔ)存能量。谷物所含淀粉量各異，但一般是谷物重量的60％-75％。除了它的優(yōu)異營(yíng)養(yǎng)價(jià)值以外，淀粉還因?yàn)樗鼘?duì)我們的許多食物的物理性能的影響而顯得很重要，并且是一種重要的工業(yè)產(chǎn)品。
眾所周知，某些淀粉加工操作導(dǎo)致淀粉轉(zhuǎn)化成耐胰淀粉酶的淀粉，很知名的是抗性淀粉。抗性淀粉能夠耐胰α-淀粉酶的消化作用和耐小腸內(nèi)的吸收，但是，進(jìn)入大腸之后，它能夠被結(jié)腸微生物菌群落發(fā)酵成短鏈脂肪酸和氣體。研究文獻(xiàn)表明，結(jié)腸細(xì)菌對(duì)抗性淀粉的這一發(fā)酵具有許多有益作用，這包括改進(jìn)結(jié)腸健康和減少發(fā)生腸憩室病和結(jié)腸癌的機(jī)會(huì)。此外，在它到達(dá)大腸之前不會(huì)被利用，而在大腸中它被發(fā)酵成短鏈脂肪酸，抗性淀粉的熱值低以及就這些性能而言，它還具有食物纖維的益處。
已有關(guān)于生產(chǎn)各種類(lèi)型抗性淀粉的種種方法的報(bào)道，這些方法著重對(duì)從谷物中分離出來(lái)的淀粉進(jìn)行改性。這些方法在美國(guó)專(zhuān)利5,593,503中進(jìn)行了討論，其公開(kāi)的內(nèi)容被引入本文供參考。美國(guó)專(zhuān)利5,593,503特別討論了在60℃-160℃之間的溫度下處理從谷物中分離的具有10％-80％的水分的高直鏈淀粉的方法，從而生產(chǎn)了具有至少12％總食物纖維的顆粒淀粉。
對(duì)于熱處理對(duì)谷物的抗性淀粉含量的影響已經(jīng)進(jìn)行了研究。例如，Czarnecki等人報(bào)道，根據(jù)組分淀粉的可消化性(對(duì)淀粉分解的敏感性)測(cè)量的大麥、小麥、玉米和黑小麥的抗性淀粉含量，在谷物水分為13-30％和于100-130℃進(jìn)行熱處理時(shí)下降。Czarnecki等人，熱處理對(duì)谷物中碳水化合物和蛋白質(zhì)的影響，Biuletyn Informacyjny PrzemysluPaszowego 23(2)1-16，1984。
據(jù)報(bào)道，谷物的熱/水分處理可提高淀粉的可消化性，這表明抗性淀粉含量下降。Alonso等人，擠壓和傳統(tǒng)的加工方法對(duì)于抗?fàn)I養(yǎng)素和豆科(faba)和菜豆中的蛋白質(zhì)和淀粉的體外消化性的影響，F(xiàn)oodChemistry 68(2)159-165，2000；Sagum，R.Arcot J.，家庭加工方法對(duì)具有不同含量的直鏈淀粉三種類(lèi)型稻米的淀粉、非淀粉多糖和體外淀粉和蛋白質(zhì)消化率的影響，F(xiàn)ood Chemistry，70 107-111，2000；Yakovenko，V.A.，水熱加工對(duì)玉米粗碾物中淀粉的物理化學(xué)性質(zhì)的影響，lzvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii，PishchevayaTekhonologiya，1971(6)，66-68；和Yalanov.P.A.等人，在熱處理過(guò)程中對(duì)在豆英科植物谷物和粗碾物中的蛋白質(zhì)和淀粉的消化的反應(yīng)性變化，Vop.Pitan，1973，(6)，75-9。
相反，Barierguillot等人報(bào)道，一定的水分含量的玉米粒的熱處理對(duì)組分淀粉的可消化性沒(méi)有影響。該熱處理包括可以獲得15％的最終谷物水分含量的兩步驟干燥過(guò)程的使用以及在80-160℃的溫度下的熱處理。Barierguillot等人，熱干溫度對(duì)雞豬飼料玉米營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的影響，Animal Feed Science and Technology 41(2)149-159，1993。
據(jù)報(bào)道，提高谷物的食物纖維含量的嘗試失敗。例如，F(xiàn)asina等人，在水分含量為12.2％-26.5％下和表面溫度為105℃-150℃的條件下使整個(gè)無(wú)殼、去麩皮大麥接受紅外線加熱。沒(méi)有發(fā)現(xiàn)大麥的總食物纖維含量提高。Fasina，O.O.，Tyler，R.T.，Pickard，M.D.，Zheng，G.H.，無(wú)殼、去麩皮大麥的紅外線加熱，Journal of Food Processing andPreservation，23(2)，135-151頁(yè)(July 1999)。
令人驚奇地，現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)，谷物，尤其高直鏈淀粉谷物的總食物纖維含量能夠在一定水分范圍內(nèi)通過(guò)熱處理來(lái)顯著提高。此外，在熱處理后，高直鏈淀粉谷物會(huì)發(fā)生抗性淀粉含量以及總食物纖維含量的增高。而且，本發(fā)明的谷物是唯一耐加工的并且可以直接加工成食品，很少或根本沒(méi)有食物纖維和抗性淀粉含量的損失。
制備總食物纖維含量增高的谷物的方法，包括在約65℃-約150℃的溫度下，聯(lián)合運(yùn)用水分和溫度，對(duì)總水分含量約8wt％-約85wt％(基于谷物的干重)的原料谷物進(jìn)行加熱，得到了總食物纖維含量(“TDF”)提高了至少10％的熱處理谷物。
本發(fā)明的改良谷物是唯一耐加工的并且可以直接加工成食品，很少或根本沒(méi)有食物纖維和/或抗性淀粉含量的損失。本發(fā)明還包括加入熱處理谷物的改良產(chǎn)品。
本發(fā)明涉及制備食物纖維和/或抗性淀粉含量增高的谷物的方法和由該方法制備的耐加工谷物。本發(fā)明還提供了食物纖維和抗性淀粉含量極高的高直鏈淀粉谷物。本發(fā)明尤其涉及聯(lián)合運(yùn)用水分和溫度來(lái)制備改良的谷物，以及涉及谷物在制備含淀粉產(chǎn)品中的用途。
術(shù)語(yǔ)“總食物纖維含量”(“TDF”)可包括耐人體內(nèi)消化酶的水解(消化)作用的多糖和植物物質(zhì)的殘余部分，包括非淀粉多糖、抗性淀粉、lignanin和微量組分如蠟、角質(zhì)和軟木脂。這里使用的TDF被定義為尤其由所述試驗(yàn)描述的過(guò)濾分離的未消化物質(zhì)的重量測(cè)量值。
術(shù)語(yǔ)“抗性淀粉(RS)”被定義為沒(méi)有在健康人體的小腸內(nèi)被吸收的淀粉和淀粉降解產(chǎn)物的總和并可以通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)中已知的各種試驗(yàn)方法來(lái)測(cè)量?？剐缘矸墼谶@里被定義為在所述試驗(yàn)中用胰α-淀粉酶進(jìn)行處理來(lái)測(cè)量。
用于制備含極高TDF以及含α-淀粉酶抗性淀粉的谷物的原料谷物可以是從任何天然來(lái)源獲得的任何天然谷物。這里使用的天然谷物是在自然界中見(jiàn)到的那些。從標(biāo)準(zhǔn)育種技術(shù)獲得的植物中獲取的谷物也是適合的，這些技術(shù)包括雜交、易位、倒位、轉(zhuǎn)化或任何其它基因或染色體工程的方法，包括這些方法的變型。另外，從人工誘變法生長(zhǎng)的植物中獲得的谷物以及通過(guò)已知的標(biāo)準(zhǔn)誘變育種方法生產(chǎn)的具有以上一般組分的變種谷物在這里也是合適的。
原料谷物的典型來(lái)源是谷類(lèi)，其中包括小麥、玉米、大米、大麥、黑麥、高粱和特別是它們的含有高直鏈淀粉的變種，優(yōu)選玉米。這里使用的術(shù)語(yǔ)“高直鏈淀粉”是希望包括含有由至少約40wt％直鏈淀粉組成的淀粉的谷物。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)具有高直鏈淀粉含量的組分淀粉的谷物最適合在本發(fā)明中使用，尤其是直鏈淀粉含量在70％以上和最優(yōu)選直鏈淀粉含量在90％以上的谷物。
眾所周知，淀粉由兩種部分組成，一種的分子排列基本上是線性的，而另一種是高度支化的。淀粉的直鏈部分已知為直鏈淀粉和支化部分是支鏈淀粉。不同谷物的淀粉所具有的特征在于直鏈淀粉和支鏈淀粉組分的不同相對(duì)比例。已通過(guò)基因方法開(kāi)發(fā)了一些植物品種，它們生產(chǎn)出以一種部分比另一種部分有較大含量?jī)?yōu)勢(shì)為特征的淀粉。例如，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一般含有約22-28％直鏈淀粉的某些品種的玉米，這些品種的玉米生產(chǎn)出的玉米的淀粉的40％以上是直鏈淀粉。這些雜交品種已經(jīng)稱(chēng)為高直鏈淀粉。開(kāi)發(fā)了高直鏈淀粉玉米雜種，為的是以天然方式生產(chǎn)含有具有高直鏈淀粉含量的淀粉的玉米，并且大約自1963年以來(lái)已有市場(chǎng)售商品。
含有高直鏈淀粉的另一有用原料谷物選自具有直鏈淀粉擴(kuò)展基因型的植物源，組分淀粉包括低于10wt％的支鏈淀粉。這種谷物是從植物育種群體(尤其玉米)中獲取的，這是種質(zhì)選擇的基因復(fù)合物，它的淀粉至少含75wt％的直鏈淀粉，有時(shí)至少含85％的直鏈淀粉(即，正構(gòu)直鏈淀粉)，可通過(guò)丁醇分餾/排阻色譜技術(shù)測(cè)量。該淀粉還含低于10wt％，任選低于5％的支鏈淀粉和另外約8-25wt％的低分子量直鏈淀粉。該谷物優(yōu)選是從具有與許多直鏈淀粉擴(kuò)展修飾基因偶合的隱性直鏈淀粉擴(kuò)展基因型的植物中獲取的。這些谷物及其制法在美國(guó)專(zhuān)利5,300,145中有描述，該專(zhuān)利的說(shuō)明書(shū)被引入本文供參考。
本發(fā)明的原料谷物也包括已通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)中已知的方法進(jìn)行部分加工的谷物，包括，例如干碾的谷粒如去胚的粗碾物或谷粒內(nèi)核。
本發(fā)明的改良谷物是如此制備的，即使原料谷物使水合而獲得約8-85％的水分含量，然后于65-150℃的溫度下熱處理，最后干燥處理。獲得這些改良谷物(“熱處理”谷物)的具體水分含量和熱處理?xiàng)l件取決于所使用的原料谷物的種類(lèi)和加工。尤其是原料谷物的部分加工可降低必要的水分含量，降低獲得本發(fā)明改良谷物的所需溫度及減少所需時(shí)間。
基于干谷物的重量計(jì)，需要熱處理的原料谷物的總水分或水含量一般為約8wt％到約85wt％，特別為約15wt％到約55wt％，更特別為約20wt％到約45wt％，和最特別為約20wt％到約35wt％。谷物的水分吸取率取決于在水合過(guò)程中水的用量、水的溫度、谷物的加工或碾磨程度和植物來(lái)源。水合可以通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)中已知的許多方式來(lái)完成，如在水中浸泡。在加熱步驟的大部分過(guò)程中保持水分的相對(duì)水平，并通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)中已知的方法，例如通過(guò)在密封容器中加熱來(lái)實(shí)現(xiàn)。在熱處理結(jié)束之后，該谷物可以進(jìn)一步干燥。
具有特定水分含量的原料谷物一般在約65℃到約150℃，特別約90℃到約130℃，特別在約90℃和約125℃和最特別在約90℃和約120℃下加熱。最合適的溫度則因谷物的植物源、加工程度和谷物的水分含量而有所不同。而谷物的加熱時(shí)間長(zhǎng)度也因原料谷物來(lái)源、加工程度、水分含量、加熱溫度以及所需要的總食物纖維含量水平而有所變化。一般加熱時(shí)間為約0.5小時(shí)到約24小時(shí)和特別為約1小時(shí)到約17小時(shí)。
處理谷物以獲得高水平量的總食物纖維和/或抗性淀粉含量所需要的最需要條件應(yīng)使得淀粉的顆粒結(jié)構(gòu)沒(méi)有完全破壞。在某些條件下，如在高水分和高溫下，該組分淀粉顆粒可以部分地溶脹但它的結(jié)晶度沒(méi)有完全受到破壞。因此，這里使用的術(shù)語(yǔ)“顆粒淀粉”是指這樣的一種淀粉，它保持至少部分顆粒結(jié)構(gòu)從而顯示出一些結(jié)晶度，以使顆粒是雙折射的并且根據(jù)在US5,849,090中描述的方法在偏振光下馬爾他十字是明顯的。
在熱處理之后，可對(duì)谷物進(jìn)行干燥，例如風(fēng)干或傳送帶干燥，以達(dá)到水分含量在約10wt％-約15wt％之間的平衡水分。還可使用其它干燥方法，包括使用流化床干燥條件。
熱處理(和干燥)谷物的食物纖維含量的增高程度則取決于所用加工條件以及所用具體原料谷物。這種谷物的食物纖維含量特別至少增加10％，更特別至少增加30％，甚至更特別至少增加40％，和最特別至少增加50％。
在一定條件下，具有40％以上的直鏈淀粉含量的本發(fā)明熱處理谷物可以顯示出抗性淀粉含量如所需增高以及總食物纖維含量增加。為了實(shí)現(xiàn)增加抗性淀粉和纖維含量，原料高直鏈淀粉谷物必須水合到水分含量為約20％-約35％，隨后在約90℃到約120℃下進(jìn)行熱處理。
本發(fā)明的處理谷物可以直接用于食品中或研磨成粉后用于食品中，以生產(chǎn)高總食物纖維產(chǎn)品。另外，在這一改良谷物中含有的淀粉可以通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)中已知的方法從改良谷物中分離出來(lái)，包括例如濕磨該谷物和提取。這種谷物顯示出很高的加工耐受性，其特點(diǎn)是所加工成的食品的食物纖維和抗性淀粉的保留率很高。
本發(fā)明的熱處理加工耐受性谷物的特點(diǎn)是其組分淀粉顯示出比相應(yīng)的、非熱處理谷物更高的凝膠化起始(onset)溫度。此外，與相應(yīng)的未處理的高直鏈淀粉谷物的淀粉相比，本發(fā)明的熱處理高直鏈淀粉谷物的組分淀粉也顯示出δH的增高，以及凝膠化起始溫度升高。
本發(fā)明的改良谷物可以用于任何食物或飲料產(chǎn)品(以下統(tǒng)稱(chēng)為食品)中，以增加其中的總食物纖維和抗性淀粉及減少熱量。典型的食品產(chǎn)品包括，但不限于，谷類(lèi)食品如即食的谷類(lèi)食品、膨化的谷類(lèi)食品和在吃前蒸煮的谷類(lèi)食品；烤制食品，如面包、脆點(diǎn)心、餅干、蛋糕、松餅、面包卷、軟點(diǎn)心和其它以谷物為主的配料；面條；飲料；油炸的和涂層食品；小吃；和培養(yǎng)的乳制品如酸奶酪、乳酪和酸奶油。
本發(fā)明改良谷物的顆?？剐缘矸酆褪澄锢w維可添加和用于任何給定食物中，其用量在很大程度上取決于功能觀點(diǎn)考慮所能容許的量。換句話說(shuō)，顆粒抗性淀粉和纖維的用量一般可以高到在食品的感官評(píng)價(jià)中可以接受的水平。
本發(fā)明的改良谷物也可用于制備藥品或營(yíng)養(yǎng)品，這包括但不限于，益生原(prebiotic)和合生原(synbiotic)組合物、糖尿病人食品和補(bǔ)充劑，營(yíng)養(yǎng)食品，控制血糖反應(yīng)的食物，以及片劑及其它藥物劑型。益生原組合物是一種不消化的食物成分，通過(guò)選擇性刺激早已存在于結(jié)腸內(nèi)的一種或數(shù)種細(xì)菌的生長(zhǎng)、活性或兩者對(duì)宿主產(chǎn)生有益的作用。合生原組合物可以是供給宿主動(dòng)物(包括人)的酸奶酪、膠囊或其它形式，其中益生原與活微生物食物補(bǔ)充劑聯(lián)合使用?；钗⑸锸称费a(bǔ)充劑可通過(guò)改良宿主的腸內(nèi)微生物平衡，來(lái)有益地影響宿主動(dòng)物。
此類(lèi)活微生物的食物補(bǔ)充劑可包括，無(wú)限制地，酵母如酵母屬(Saccharoymyces)，和細(xì)菌，如以下各屬雙歧桿菌、類(lèi)桿菌、梭狀芽孢桿菌、梭菌屬、丙酸桿菌屬、鏈球菌屬、腸球菌、乳球菌、葡萄球菌屬、消化鏈球菌屬和乳酸桿菌屬。
全部實(shí)施例均使用下面的成分。
正常的玉米，可以從National Starch and Chemical Company商購(gòu)。
長(zhǎng)粒褐色稻米粒，可從Arrowhead Mills.商購(gòu)(11％M)。
去麩皮大麥粒，可從Arrowhead Mills商購(gòu)(11.8％M)。
高直鏈淀粉大麥，栽培品種Glacier，可以從Western PlantBreeders，Inc.(Boseman，Montana)獲得。
全小麥粒，可從Arrowhead Mills商購(gòu)(11.9％M)商購(gòu)。
HYLONV谷粒，可以從National Starch and Chemical Company商購(gòu)。
HYLONVII谷粒，可以從National Starch and Chemical Company商購(gòu)。
低支鏈淀粉谷粒(“LAPS”)，制備此類(lèi)谷物的谷物和方法公開(kāi)于美國(guó)專(zhuān)利5,300,145中。
胰酶制劑，產(chǎn)品#P-7545，可以從Sigma Chemical company商購(gòu)。
全部實(shí)施例均使用下面的試驗(yàn)方法。
A.抗性淀粉(“RS”)測(cè)定從Na2HPO4和NaH2PO4制備0.1M磷酸鈉緩沖溶液(pH＝6.9)。將豬胰酶制劑(1g，Sigma P7545)加入到磷酸鹽緩沖液(20ml)中。在平衡20分鐘后，懸浮液以10,000rpm離心處理5分鐘，上層清液保持在冰上而獲得酶溶液。然后將磷酸鹽緩沖液加入到無(wú)水的研磨谷粒(5g，谷粒被研磨到低于355微米粒度)達(dá)到42g的總重量并在37℃下平衡5分鐘。然后將酶溶液(8g)加入到混合物中，接著在37℃的振蕩浴中以150rpm培養(yǎng)6小時(shí)。消化后該混合物以10,000rpm 5℃離心10分鐘。棄去上層清液并將剩下的固體風(fēng)干過(guò)夜。將干燥的固體稱(chēng)重，根據(jù)這里下文所述的程序測(cè)量它的水分含量。根據(jù)以下方程式，以剩余無(wú)水的谷物含量為基礎(chǔ)計(jì)算抗性淀粉含量RS％＝殘余重量×(1-水分％)/5。
B.總食物纖維測(cè)定(“TDF”)將谷物研磨到低于355微米的粒度和加入到Termamyl120L溶液(0.05ml，從Novo-Nordisk商購(gòu))和2-[N-嗎啉基]乙烷磺酸(“MES”)/[羥甲基]氨基-甲烷(“TRIS”)緩沖溶液(0.5ml，可從Aldrich商購(gòu))的混合物中，然后加去離子水使總樣品重量達(dá)到50.00g。樣品在旋渦混合器上混合兩分鐘，然后在沸水浴上消化兩個(gè)小時(shí)，混合每一次20分鐘以確保均勻溶解。然后將溶液傾倒在冰上，真空過(guò)濾，所獲濾餅用去離子水洗滌兩次和風(fēng)干過(guò)夜。在測(cè)量干燥濾餅的總重量和水分含量(按下文中描述的程序)之后，根據(jù)以下方程式計(jì)算總食物纖維含量TDF％＝殘余重量×(1-M％)/7.5。
C.水分含量(“M％”)測(cè)定通過(guò)CENCO水分天平(天平設(shè)定到125瓦/紅外線，購(gòu)自CSCScientific Co.，Inc.)來(lái)測(cè)定谷物(研磨到低于355微米的粒度)的水分含量。為了避免樣品的炭化，在水分天平中的溫度設(shè)定在70℃。當(dāng)以烘干法水分測(cè)定方法(用于玉米渣的AACC方法44-15A)來(lái)核對(duì)時(shí)，由這一方法獲得的讀數(shù)在絕對(duì)值的0.6％范圍內(nèi)。
D.差示掃描量熱法(“DSC”)測(cè)量在Perkin-Elmer DSC-7(Norwalk，Ct，U.S.A.)上進(jìn)行差示掃描量熱法測(cè)量。儀器用銦校準(zhǔn)。制備按1∶3的谷物/水比率的樣品(大約10mg計(jì)算干重的谷物被研磨到低于355微米的粒度)并以10℃/分鐘的速率從10℃加熱到160℃。樣品被驟冷到10℃，然后以10℃/分鐘的速率再次從10℃掃描到160℃?？盏牟讳P鋼圓盤(pán)用作參考物。
用由前述方法獲得的第一DSC曲線的吸熱峰下的面積積分來(lái)計(jì)算谷物的凝膠化的δH。
E.干磨或測(cè)定程序在下面實(shí)施例中使用的干磨或去胚谷粒是根據(jù)以下文獻(xiàn)中描述的程序進(jìn)行干磨或去胚Yuan，Jian和Flores，Roland，Laboratory Dry-Milling Peformance of White CornEffect of Physical and ChemicalCorn Characteristics，Cereal Chem 7，574頁(yè)，3(5)574-578(1996)。
例如，清潔過(guò)的馬齒種玉米在去胚之前將水分調(diào)節(jié)至24％。調(diào)節(jié)過(guò)的玉米樣品被送到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行去殼/去胚。樣品然后于49℃干燥1小時(shí)至水分含量為17wt％。將粗碾物和芽胚懸浮在比重為1.22g/ml的硝酸鈉溶液中，根據(jù)密度來(lái)分離干燥的粗碾物和芽胚。實(shí)施例1-高TDF含量的谷物的制備這一實(shí)施例說(shuō)明了制備本發(fā)明的處理谷物的程序。
將正常玉米的內(nèi)核或谷粒以及包括HylonV、HylonVII和LAPS谷物(每一種50g)的高直鏈淀粉谷粒浸泡在過(guò)量水中達(dá)到各段時(shí)間，以使水分達(dá)到干谷物重量的5％-約55％。排出過(guò)量水，內(nèi)核用毛巾干燥，通過(guò)以上所述的水分天平測(cè)定它們的水分含量。干磨玉米粒的水吸收率因植物源和研磨度而有所不同。
該內(nèi)核裝在密封罐中在大約65-150℃的溫度下在烘箱中熱處理0.5-24小時(shí)。加熱后，內(nèi)核風(fēng)干過(guò)夜，然后研磨，然后根據(jù)用于TDF和RS含量的上述程序進(jìn)行分析。TDF和RS含量因浸泡谷物的水分含量和熱處理溫度而有所不同。實(shí)施例2-熱處理對(duì)各種來(lái)源的谷物的TDF含量的影響這一實(shí)施例說(shuō)明了谷物的TDF正如所期望的有所增高，該谷物來(lái)自各種來(lái)源，是在水合獲得一定水分之后加熱處理獲得的。
幾種全谷粒(沒(méi)有去胚)浸泡到24％-約42％的水分含量并于80℃到約120℃加熱，為的是評(píng)價(jià)處理對(duì)谷物TDF和RS含量的影響。被試谷粒包括細(xì)長(zhǎng)粒米、整粒小麥、去麩皮大麥、高直鏈淀粉大麥和HylonVII谷粒，它們分別具有相對(duì)于淀粉重量的19％，28％，26％，41％，和73％的直鏈淀粉含量。按照以上程序中討論的方法測(cè)量未處理和熱處理的全谷粒的TDF值并報(bào)道在表1中。
表1

在表1中報(bào)道的數(shù)據(jù)說(shuō)明了在根據(jù)實(shí)施例1的程序的水分和熱處理之后，來(lái)自各種來(lái)源的谷物的TDF含量可以如愿地提高。實(shí)施例3-溫度和水分含量(“M％”)對(duì)低直鏈淀粉谷物的熱處理的影響這一實(shí)施例描述了熱處理正常玉米粒的TDF和RS含量與溫度和水分含量的依賴關(guān)系，該谷物已干磨成粗碾物和經(jīng)過(guò)浸泡達(dá)到至少13.1％的水分含量。
表2

從表2中報(bào)道的數(shù)據(jù)可以看出，在正常玉米中，在大于75℃到低于110℃的溫度范圍和在大于10％和低于50％的水分含量下，TDF增加隨水分含量增加。因此，在熱處理之前該谷物不得不進(jìn)行水合，為的是提高TDF含量。實(shí)施例4-溫度和水分含量(“M％”)對(duì)高直鏈淀粉谷物的熱處理的影響這一實(shí)施例說(shuō)明了水分和溫度對(duì)熱處理高直鏈淀粉谷物TDF的影響。
去胚高直鏈淀粉谷物樣品(HylonV，HylonVII，和LAPS谷物)，按實(shí)施例1中描述的方法浸泡至各種水分含量并在各種溫度下熱處理。
表3

表3中報(bào)道的結(jié)果表明，在所選擇的條件下具有50-60％直鏈淀粉的谷物的TDF含量可以提高到45％以上，具有約70-90％直鏈淀粉的谷物可以提高到60％以上和具有90％以上直鏈淀粉的谷物可以提高到75％以上。實(shí)施例5-處理時(shí)間對(duì)高直鏈淀粉谷物的TDF的影響在某些溫度和水分含量條件下，高直鏈淀粉谷物(去胚的粗碾物，HylonV谷物)的TDF值的提高直接與熱處理的時(shí)間有關(guān)。
表4

如表4中所示，在90℃和幾乎恒定的水分含量下熱處理16小時(shí)后，HylonV谷物的TDF值從33.0增加到45.5。實(shí)施例6-高直鏈淀粉谷物的TDF和RS的同時(shí)提高在一定條件下本發(fā)明的熱處理高直鏈淀粉谷粒的RS及TDF顯示出所需的提高。
表5

表5中數(shù)據(jù)說(shuō)明，直鏈淀粉含量大于40％的谷物(HylonV谷粒)TDF和RS分別增加了7.2％和4.2％；直鏈淀粉含量大于70％的谷物TDF和RS分別增加了16.8％和2.8％；和直鏈淀粉含量大于90％的極高直鏈淀粉谷物(LAPS)TDF和RS分別增加了12.2％和6.3％。實(shí)施例7-熱處理谷物的加工耐受性低直鏈淀粉和高直鏈淀粉谷物在100℃下在不同水份含量(“M％”)下熱處理16小時(shí)和按照實(shí)施例1進(jìn)行干燥，測(cè)量它們的起始(onset)溫度以評(píng)價(jià)它們被加工成食品的耐受性。按照在程序D中所述由DSC測(cè)量δH和起始溫度。
表6

正如表6中所報(bào)道，本發(fā)明的全部熱處理和干燥谷物的加工耐受性提高，與非處理谷物相比的在起始溫度上的延遲即說(shuō)明加工耐受性提高。
另外，本發(fā)明的熱處理高直鏈淀粉谷物(高直鏈淀粉大麥，HYLONV&VII，和LAPS)證明了δH和起始溫度提高。提高的δH和提高的起始溫度同時(shí)發(fā)生表明了它是高度加工耐受性的谷物，當(dāng)利用工業(yè)和食品應(yīng)用領(lǐng)域中常用方法將谷物加工成有用產(chǎn)品時(shí)，它可以加工成食物而基本上沒(méi)有損失抗性淀粉和纖維含量。
權(quán)利要求
1.一種制備總食物纖維含量增高的谷物的方法，包括在約65℃-約150℃的溫度下，在濕度和溫度條件的結(jié)合下，對(duì)總水分含量約8wt％-約85wt％(以谷物的干重計(jì))的原料谷物進(jìn)行加熱，得到了總食物纖維含量(“TDF”)提高了至少10％的熱處理谷物。
2.權(quán)利要求1的方法，其中的原料谷物含有具有至少40wt％直鏈淀粉含量的組分淀粉和熱處理谷物的顆粒結(jié)構(gòu)沒(méi)有完全被破壞。
3.權(quán)利要求1的方法，其中的原料谷物的總水分含量為約24％至約55％和該溫度為約90℃至約125℃。
4.權(quán)利要求1的方法，其中的原料谷物是玉米。
5.權(quán)利要求1的方法，其中的原料谷物淀粉含有具有至少65wt％直鏈淀粉含量的組分顆粒淀粉。
6.權(quán)利要求1的方法，其中的原料谷物是去胚的。
7.權(quán)利要求1的方法，其中的原料谷物的總水分含量為約20％至約45％和該溫度為約90℃至約125℃。
8.權(quán)利要求1的方法，其中的原料谷物是從直鏈淀粉擴(kuò)展基因型的植物源獲得的，組分顆粒淀粉包括低于10％的支鏈淀粉，由丁醇分餾/排阻色譜法測(cè)量來(lái)測(cè)定。
9.權(quán)利要求8的方法，其中的原料谷物具有約20％到約35％的總水分含量和加熱是在約90-120℃的溫度下進(jìn)行。
10.一種由權(quán)利要求1或的2的方法生產(chǎn)的谷物。
11.權(quán)利要求10的谷物，其TDF含量提高了30％以上。
12.權(quán)利要求10的谷物，還包括比相應(yīng)的未處理谷物更高的起始溫度。
13.權(quán)利要求12的谷物，還包括比相應(yīng)的未處理谷物更高的δH。
14.由權(quán)利要求2的方法制得的谷物，其具有比相應(yīng)的未處理谷物更高的TDF和RS。
15.權(quán)利要求10的谷物，其中的直鏈淀粉含量是組分淀粉重量的約50％-約69％和具有至少45％的TDF。
16.權(quán)利要求10的谷物，其中組分淀粉的直鏈淀粉含量為約70％-約89％和TDF含量至少為58％。
17.權(quán)利要求10的谷物，其中組分淀粉的直鏈淀粉含量為大于90％和TDF含量至少為75％。
18.一種由權(quán)利要求10的熱處理谷物分離的淀粉。
19.一種含有由權(quán)利要求10的方法制得的谷物的食品。
20.權(quán)利要求19的食品，其包括谷類(lèi)、面包、脆點(diǎn)心、餅干、蛋糕、面條、飲料、油炸的和涂層食品、小吃、乳制品和乳酪。
全文摘要
本發(fā)明涉及制備食物纖維和/或抗性淀粉含量增高的谷物的方法和由該方法制備的耐加工谷物。本發(fā)明還提供了食物纖維和抗性淀粉含量極高的高直鏈淀粉谷物。本發(fā)明尤其涉及聯(lián)合運(yùn)用水分和溫度來(lái)制備改良的谷物,以及涉及這種谷物在制備含淀粉產(chǎn)品中的用途。
文檔編號(hào)A21D6/00GK1376418SQ02107859
公開(kāi)日2002年10月30日 申請(qǐng)日期2002年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月26日
發(fā)明者史永成, 劉婭蕓 申請(qǐng)人:國(guó)家淀粉及化學(xué)投資控股公司