高gaba發(fā)芽營(yíng)養(yǎng)粉的研制

高gaba發(fā)芽營(yíng)養(yǎng)粉的研制

隨著現(xiàn)代生活節(jié)奏的加快和生活水平的提高，人們對(duì)方便食品的需求不斷增加，尤其是對(duì)營(yíng)養(yǎng)和口感的要求越來(lái)越高。谷物營(yíng)養(yǎng)粉因其營(yíng)養(yǎng)、便捷而日益受到人們青睞。將不同谷物原料按比例復(fù)合,開(kāi)發(fā)出營(yíng)養(yǎng)多元化的新型食品,并利用配料特有的風(fēng)味,獲得具有較佳感官品質(zhì)的食品,這符合谷物營(yíng)養(yǎng)粉發(fā)展與消費(fèi)趨勢(shì)。γ-氨基丁酸(γ-aminobutyricacid,GABA)是哺乳動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)中主要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì),其具有改善大腦血液循環(huán)、降低血壓、治療癲癇和痛風(fēng)等多種功效,已被國(guó)家衛(wèi)生部批準(zhǔn)為新資源食品。植物籽粒在發(fā)芽過(guò)程中發(fā)生了復(fù)雜的生理生化變化,包括酶系的不斷生成或被激活、大分子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的降解和新物質(zhì)的合成,尤其可富集GABA、谷胱甘肽、二十八碳醇等籽粒中原來(lái)含量低或不含有的功能成分。糙米和玉米作為谷物的主要來(lái)源,其發(fā)芽時(shí)酶活體被激活釋放多種酶,在酶的作用下籽粒中不溶于水的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為供胚利用的物質(zhì),如淀粉等糖類(lèi)物質(zhì)在淀粉酶的作用下轉(zhuǎn)化成小分子糖類(lèi);蛋白質(zhì)在水解酶作用下生成大量氨基酸;纖維素和半纖維素經(jīng)酶解后,不僅口感改善,且更易被人體消化吸收;谷氨酸在谷氨酸脫羧酶的作用下生成GABA。然而,盡管糙米和玉米發(fā)芽后其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值得以改善,但其蛋白質(zhì)和賴(lài)氨酸含量仍然較低、氨基酸構(gòu)成不合理、適口性差且消化率低。大豆是優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)、碳水化合物、維生素和礦物質(zhì)來(lái)源之一,特別是其賴(lài)氨酸等多種氨基酸含量較高。將發(fā)芽糙米粉和發(fā)芽玉米粉輔以發(fā)芽大豆粉,不僅可提高GABA的含量,同時(shí)還可彌補(bǔ)發(fā)芽糙米與發(fā)芽玉米賴(lài)氨酸含量低的缺陷,滿足人體的營(yíng)養(yǎng)需求。本研究以富含GABA的發(fā)芽糙米粉、發(fā)芽玉米粉和發(fā)芽大豆粉為主要原料,通過(guò)混料設(shè)計(jì)和正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化發(fā)芽營(yíng)養(yǎng)粉配方,旨在開(kāi)發(fā)營(yíng)養(yǎng)全面、口感細(xì)膩和沖調(diào)性好的高GABA發(fā)芽營(yíng)養(yǎng)粉。1材料和方法1.1精和植脂末改性糙米江蘇省溧水縣和鳳糧油加工中心提供;大豆和玉米江蘇省農(nóng)科院提供;α-淀粉酶美國(guó)Sigma公司;蔗糖、麥芽糊精和植脂末均為食品級(jí);其余試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。GS56-Ⅲ雙螺桿擠壓膨化機(jī)濟(jì)南賽信機(jī)械有限公司;JXFM110錘式旋風(fēng)磨上海嘉定糧油儀器有限公司;MCR301流變儀奧地利AntonPaar公司;CR-400型色差計(jì)日本美林達(dá)公司;HR2104飛利浦?jǐn)嚢铏C(jī)飛利浦家庭電器有限公司;Agilent1200液相色譜儀安捷倫公司。1.2實(shí)驗(yàn)方法1.2.1提取粗粉的方法糙米浸泡發(fā)芽培養(yǎng)至芽長(zhǎng)2mm左右、大豆浸泡發(fā)芽培養(yǎng)至芽長(zhǎng)1cm左右、玉米浸泡發(fā)芽培養(yǎng)至芽長(zhǎng)1cm左右后分別于50℃烘干,并粉碎成粗粉,過(guò)40目篩制得發(fā)芽糙米粗粉、發(fā)芽大豆粗粉和發(fā)芽玉米粗粉。1.2.2復(fù)配添加劑添加量各原料粗粉→調(diào)節(jié)粉體水分(15%~20%)→雙螺桿擠壓膨化→超微粉碎(80~120目)→復(fù)配添加劑混合攪拌→包裝→成品發(fā)芽大豆粉制備參照任媛媛等的方法;發(fā)芽糙米、玉米雙螺桿擠壓膨化工藝參數(shù):喂料速度20r/min,Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)溫度分別為:50、160、180℃,螺桿轉(zhuǎn)速100r/min,主變頻40Hz。1.3實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1.3.1復(fù)配前后營(yíng)養(yǎng)粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定參照陳志杰等的方法。采用DesignExpertV8.0.6.1軟件的混料最優(yōu)設(shè)計(jì)對(duì)膨化后的發(fā)芽糙米粉(X1)、發(fā)芽大豆粉(X2)與發(fā)芽玉米粉(X3)復(fù)合配方進(jìn)行優(yōu)化,3種原料的實(shí)際質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別限定為40%≤X1≤80%、10%≤X2≤50%、10%≤X3≤50%,各種原料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總和為100%。從適口性、沖調(diào)性、穩(wěn)定性和色澤四個(gè)方面對(duì)復(fù)配后的營(yíng)養(yǎng)粉進(jìn)行綜合評(píng)定,采用百分制評(píng)分,最后按照每項(xiàng)加權(quán)比例算出總分。采用的編碼Scheffe多項(xiàng)式混料模型表述為:編碼值與實(shí)際值之間的關(guān)系:A=2.5×(X1-0.4),B=2.5×(X2-0.1),C=2.5×(X3-0.1),利用DesignExpertV8.0.6.1軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析,建立數(shù)據(jù)模型、優(yōu)化營(yíng)養(yǎng)粉中三種成分的最佳配比。1.3.2標(biāo)準(zhǔn)品的制備每項(xiàng)權(quán)重分別為色澤10%、沖調(diào)性40%、適口性35%、穩(wěn)定性15%。色澤:采用CR-400型色彩色差計(jì)測(cè)定,以L*-a*-b*色空間表示。ΔE表示被測(cè)樣品與標(biāo)準(zhǔn)樣品總的顏色差值,本實(shí)驗(yàn)以未經(jīng)擠壓膨化的糙米粉作為標(biāo)準(zhǔn)品來(lái)比較。指標(biāo)滿分為100分,其中ΔE值最大的一組為0分,值最小的一組為100分,具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)公式。公式:沖調(diào)性:溶解率、結(jié)塊率的測(cè)定。每個(gè)指標(biāo)滿分為50分,其中溶解率值最大的一組為50分,值最小的一組為0分,具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)公式,結(jié)塊率評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)同ΔE。適口性:采用酶水解法測(cè)定糊化度。指標(biāo)滿分為100分,糊化度值最大的一組為100分,值最小的一組為0分,評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)同溶解率。穩(wěn)定性:流變粘度的測(cè)定。指標(biāo)滿分為100分,其中粘度值最大的一組為100分,值最小的一組為0分,評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)同溶解率。1.3.3配方優(yōu)化及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)在發(fā)芽營(yíng)養(yǎng)粉最佳復(fù)配比例基礎(chǔ)上,采用L9(34)正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)脫脂奶粉、蔗糖、麥芽糊精、脫脂奶粉四種添加劑的配方進(jìn)行優(yōu)化研究,根據(jù)前期單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)水平表見(jiàn)表1,并以未發(fā)芽的膨化混合粉為對(duì)照。感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2,取樣品與80℃的水按比例1∶5沖調(diào),攪拌1min后,由10名經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)感官評(píng)價(jià)培訓(xùn)的人員組成感官評(píng)價(jià)小組,評(píng)價(jià)內(nèi)容包括色澤、粘稠度、口感、可接受性等方面,采用百分制評(píng)分法。每次評(píng)分樣品數(shù)不超過(guò)4個(gè),而后取其評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)平均值。1.4指標(biāo)和方法的測(cè)量1.4.1原糖、脂肪和游離氨基酸含量水分含量:采用恒重法測(cè)定;總蛋白:凱氏定氮法;可溶性糖含量:苯酚法;還原糖含量:3,5-二硝基水楊酸法;脂肪含量:索氏抽提法;淀粉含量:GB/T20378-2006;直鏈淀粉含量:GB/T15683-2008;游離氨基酸含量:茚三酮比色法;GABA含量:參照蔣振暉的方法測(cè)定。1.4.2熱量計(jì)算1.4.3微生物指數(shù)1.5數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用DesignExpertV8.0.6.1軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。2結(jié)果與分析2.1營(yíng)養(yǎng)粉加工的回歸模型運(yùn)用D-最優(yōu)混料設(shè)計(jì)確定發(fā)芽糙米粉、發(fā)芽玉米粉和發(fā)芽大豆粉的最佳配比,從色澤、沖調(diào)性、適口性和穩(wěn)定性四個(gè)方面進(jìn)行綜合評(píng)分得到的實(shí)測(cè)值及預(yù)測(cè)響應(yīng)值見(jiàn)表3。利用DesignExpertV8.0.6.1軟件分析得到綜合評(píng)分值對(duì)發(fā)芽糙米粉(A)、發(fā)芽大豆粉(B)和發(fā)芽玉米粉(C)的編碼多元回歸方程:從該回歸模型的方差分析(表4)可見(jiàn),所選用的模型具有高度的顯著性(p<0.0001)。決定系數(shù)R2=0.9857,校正決定系數(shù)R2Adj=0.9785,表明該方程的擬合度較好,可以用于綜合評(píng)分的預(yù)測(cè)?；貧w系數(shù)顯著性檢驗(yàn)結(jié)果表明,發(fā)芽糙米粉、發(fā)芽大豆粉和發(fā)芽玉米粉的線性混合項(xiàng)對(duì)綜合評(píng)分分?jǐn)?shù)有極顯著的影響,發(fā)芽糙米粉與發(fā)芽大豆粉之間的交互作用不顯著(p>0.05)。發(fā)芽糙米粉與發(fā)芽玉米粉以及發(fā)芽大豆粉與發(fā)芽玉米粉之間的交互作用極顯著(p<0.01)。回歸方程分析結(jié)果表明,當(dāng)發(fā)芽糙米粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40.0%,發(fā)芽大豆粉為21.9%,發(fā)芽玉米粉為38.1%時(shí)混合得到的營(yíng)養(yǎng)粉,其綜合評(píng)分最高。此時(shí)預(yù)測(cè)值為72.23,實(shí)際評(píng)分值為71.15,相對(duì)誤差為1.4%。由模型得到發(fā)芽糙米粉、發(fā)芽大豆粉和發(fā)芽玉米粉對(duì)綜合分?jǐn)?shù)響應(yīng)面圖見(jiàn)圖1。2.2最佳配方的確定通過(guò)添加植脂末、蔗糖、脫脂奶粉和麥芽糊精以改善營(yíng)養(yǎng)粉風(fēng)味。正交實(shí)驗(yàn)極差分析顯示(表5),各因素對(duì)營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)定得分影響的主次順序?yàn)镃、A、D、B,即植脂末>蔗糖>脫脂奶粉>麥芽糊精。比較各水平的k值可知,營(yíng)養(yǎng)粉中添加劑的最佳配比條件為蔗糖8%,麥芽糊精11%,植脂末14%,脫脂奶粉7%。按正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化得到的添加劑最優(yōu)配比進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),以確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。表6表明,最佳組合感官評(píng)定分?jǐn)?shù)高于隨機(jī)組合。按最優(yōu)組合添加植脂末、蔗糖、脫脂奶粉和麥芽糊精,發(fā)芽營(yíng)養(yǎng)粉風(fēng)味最好,故本研究確定的添加劑配比合理。2.3綜合評(píng)價(jià)發(fā)芽營(yíng)養(yǎng)成分的質(zhì)量2.3.1感覺(jué)指標(biāo)色澤:淺黃褐色;滋味:微甜,香味較濃郁;組織形態(tài):顆粒均勻,流動(dòng)性好;粘稠度:粘稠舒適;口感:細(xì)膩,質(zhì)地爽滑,無(wú)異物感。2.3.2物理和化學(xué)指標(biāo)2.3.3菌種cfu/ml菌落總數(shù)(cfu/mL):3;大腸菌群(MPN/100mL):0;霉菌(cfu/mL):4;酵母(cfu/mL)<2;致病菌(cfu/mL):0。2.3.4低溫低氧脅迫處理小麥粉和發(fā)芽玉米營(yíng)養(yǎng)粉的制備營(yíng)養(yǎng)粉食品具有口感佳、方便食用、營(yíng)養(yǎng)豐富等優(yōu)點(diǎn),且較易貯存、攜帶,可滿足消費(fèi)者對(duì)保健食品的要求,因而具有越來(lái)越廣闊的市場(chǎng)前景和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。谷物和豆類(lèi)在人們的日常膳食結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要地位,它們?cè)跓釗?、冷害、鹽脅迫、機(jī)械刺激和低氧等脅迫條件下能夠強(qiáng)烈的激活谷氨酸脫羧酶(GAD)和二胺氧化酶(DAO)等影響GABA合成的相關(guān)酶活性,從而導(dǎo)致GABA的積累,本研究利用低溫低氧脅迫條件對(duì)谷物和豆類(lèi)進(jìn)行脅迫發(fā)芽,將得到的富含GABA的發(fā)芽糙米、發(fā)芽大豆和發(fā)芽玉米為主要原料開(kāi)發(fā)營(yíng)養(yǎng)粉,制得營(yíng)養(yǎng)粉中GABA含量高,增加其對(duì)于人體的保健功能,可作為一種功能性食品供消費(fèi)者食用。同時(shí),由于糙米和玉米屬禾谷類(lèi)植物,其籽粒營(yíng)養(yǎng)成分以淀粉為主,蛋白質(zhì)含量較低,而且氨基酸結(jié)構(gòu)不合理。大豆不僅含有蛋白質(zhì)、大豆異黃酮和大豆皂苷等多種生理活性物質(zhì),且其氨基酸組成完全,尤其富含賴(lài)氨酸、谷氨酸和天冬氨酸。因此,將發(fā)芽糙米、發(fā)芽玉米和發(fā)芽大豆粉復(fù)配還可彌補(bǔ)谷類(lèi)食物中賴(lài)氨酸的不足,均衡膳食營(yíng)養(yǎng)。雖然經(jīng)脅迫發(fā)芽后原料的營(yíng)養(yǎng)性得到改善,但是其加工性能依然較差,如干燥打粉后口感、沖調(diào)性依然不易被消費(fèi)者所接受。擠壓膨化技術(shù)是改善淀粉質(zhì)粉劑食品沖調(diào)性的有效方法,當(dāng)?shù)矸垲w粒膨化后,形成多孔狀結(jié)構(gòu),易于吸水,分散性好。而且,應(yīng)用擠壓膨化技術(shù)加工發(fā)芽糙米和發(fā)芽玉米使原料熱量減少、可溶性膳食纖維含量增加,口感得到改善。此外,本研究中通過(guò)直接添加蔗糖、植脂末等添加劑進(jìn)一步改善營(yíng)養(yǎng)粉口感、沖調(diào)性。3添加不同添加劑量的發(fā)芽營(yíng)養(yǎng)粉配方運(yùn)用Mixture-D-optimal設(shè)計(jì),以綜合分?jǐn)?shù)為響應(yīng)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,通過(guò)回歸方程確定發(fā)芽糙米粉、發(fā)芽大豆粉和發(fā)芽玉米粉最佳配比為40∶21.9∶38.1。同時(shí)采用