基于米的食物组合物及其制备方法.docx

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专利名称:基于米的食物组合物及其制备方法
。本发明涉及基于米的食物组合物及其制备方法。更具体地,本发明在一个方面涉及含微量营养物的基于米的食物组合物(下文中也称为“富营养的复原米(enrichedreconstitutedrice)”)及其制备方法。在另一个方面,本发明涉及富含微量营养物的米,其中包含天然米和富营养的复原米。在又一个方面,本发明涉及生产基于米的、类似谷物的食物产品(下文中被称为“复原米”)的方法以及通过该方法可获得的所述复原米。对大部分人口而言,尤其是在远东和拉丁美洲的农村地区,米是主食,其可以提供超过50%的日常卡路里摄入。但是,在将粗米碾磨之后,最初的维生素含量在谷粒中仅能保留一小部分。维生素中的大部分都与外壳和胚乳一同被除去了。此外。米并非维生素A的显著来源,而维生素A是新兴国家和发展中国家营养不良的人民最为缺乏的维生素之一。今天,缺乏维生素A仍是这些国家中儿童失明的主要诱因。因此非常需要为这些人群在达不到其需求的膳食中常规提供维生素,以预防明显的疾病,以及预防衰弱性边缘疾病的广泛流行。因为这个理由,米强化项目,以及对其它主食的强化,已成为政府、UN办事处和其它非盈利组织的目标。最近数十年来,科学家和官员进行了大量的努力,以发展低价、简单且有效的方法用于用膳食中缺乏的维生素和其它微量营养物来强化米。但事实上,他们还没有取得满意的成效。虽然米在世界的很多地区都是优选的载体,但是其谷粒的大小却不允许使用简单的混合工艺,将维生素粉末或珠粒与其混合起来,因为维生素的形体将会立刻与
米粒分离开。米强化的另一个困难是,在预备食用之前米需要被煮20-30分钟,这对于敏感的微量营养物例如维生素来说是非常显著的压力。此外,在烹煮之前通常会用水漂洗米,由此会洗掉加入的维生素中的更大部分。克服上述困难的一种方法是制备人造米粒,其中包埋有维生素,并且其随后不再会与米粒分离。此外,包埋方式使得漂洗或烹煮导致的维生素流失更为困难,并且其还能提供针对氧化的保护,因为维生素被保护性基质所包裹。,530,248描述了强化的人造谷粒,其由粗小麦粉或面粉的面团及维生素制备,其还可能含有加工助剂,例如,单-二-甘油酯或蛋白质。通过面团挤压机对面团进行挤压,使面团形成糊状结构。然后将条切为小块,最后进行干燥。人造谷粒与天然谷粒按照120至多达11000的比例混合,特别地,该比例在150至多达1500之间。但是,根据该方法制备的谷粒无法一直显示出足够的烹煮稳定性,这意味着这种人造谷粒在烹煮过程中有碎裂的趋势,由此使得维生素释放到烹煮的水中,最后被倾倒出去。美国专利
,620,762公开了一种制备富营养的人造米的方法,所述方法通过捏合米粉、营养物以及粘合剂(如果必要的话),然后蒸混合物以使淀粉半胶凝化。之后,该产品被颗粒化以获得类似米的谷粒,其最后还可以被包覆。但是,该方法需要相当长的时间用于蒸汽处理,大约15至30分钟,这可能导致敏感的微量营养物,例如微生物的加工性流失,此外,严酷的加热条件将会对人造谷粒的味道产生负面影响。这两个缺点对于US4,446,163中所公开的方法来说也是存在的,该方法中,胶凝化是通过在高压锅中的饱和蒸汽来进行的。一种减少加热时间的方法是挤出,在关于制备人造米粒的方法中其已被描述过多次。但是,在大部分公开文献中,制备条件只能产生快速烹煮的产品或者甚至是方便产品,其不适合用于对天然米的强化。由于减少的烹煮时间,人造米粒将在正常的米粒变软之前碎裂,由此将会使微量营养物释放到烹煮的水中。日本专利公开文本61037068也描述了通过挤出来制备人造米的方法,但是制备条件产生的是膨化产品。众所周知,膨化产品具有降低的密度。它们很容易与天然米粒分开,因此不适合用于使天然米富营养。该问题也被描述于JP58005148中。为解决此问题,加入相当高含量的增加密度的试剂是必须的。JP2002233317中公开的方法使用了来自米的健康成分(包括维生素和矿物质)与淀粉类物质以及糙米或磨碎的糙米的组合,以通过挤出方
式来制造人造米。但是,该方法需要“胶凝剂”如明胶、果胶、树胶或其它粘合剂。此外,仅能获得较低的维生素富集,而且产品无法提供在米中天然不存在的微量营养物,例如维生素A。US5,609,896中公开的方法又一次使用了挤出技术来制备人造富营养米粒,并且克服了米粒不足够稳定以及随之的维生素流失的问题,这是通过加入特定的成分,即,热稳定剂(例如,亚硫酸盐);粘合剂(例如,增溶蛋白质、树胶、多糖);交联剂(例如,可食用醛、戊二醛挥发性酸);以及水性试剂(主要是水)来实现的。但是,需要的成分中的很多种一尤其是热稳定剂和交联剂组中的一被认为可能导致过敏反应,或者可能致癌。此外,生产过程由若干步骤构成,其导致实施更为困难、成本更
尚ο本发明的一个目的是提供富含微量营养物的米,同时避免现有技术的缺点。因此,在一个方面,本发明涉及制备富营养的复原米的方法,所述方法包括如下步骤(a)水合经粉碎的米基质材料、至少一种微量营养物和乳化剂的混合物,以获得含有20-30wt.%水的糊状物,在加热到大约70-100°C的同时捏合获得的糊状物,不超过5分钟,直到米的淀粉被半胶凝化;(b)将半胶凝化的物质制成条,对其进行切割,获得与米粒大小接近或相等的颗粒;以及(c)将颗粒干燥至水分含量不超过15wt.%。本发明还涉及通过上述方法获得的富营养的复原米。本文中使用的术语
“微量营养物”指生理必需的人类膳食成分,如,维生素,例如,维生素A、维生素Bi、叶酸、烟酸和维生素B12、维生素B2、维生素E和C、生物素、泛酸酯、维生素K及其衍生物,以及矿物质和痕量元素,例如,铁、硒、锌和钙。%的量存在,该比例基于最终组合物的重量。优选地,微量营养物在本发明提供的富营养复原米中,以在Ig中足以提供RDA(***每日推荐量)的5%至300%的量存在。
用于本发明方法中的经粉碎的米基质材料可以是经破碎的、经破裂的或者以其他方式减小大小(degraded)的米粒,其至少部分地或绝大部分地经粉碎过,例如粗米粉或米粉。通过加入水和/或蒸汽,以及乳化剂和微量营养物对该基质材料进行水合至水含量为15_35wt.%。乳化剂的例子是卵磷脂或C14,脂肪酸的单-或二甘油酯或其混合物。合适地,.%至大约3wt.%的乳化剂,该比例基于组合物的总重。微量营养物通常以粉末形式加入,但是油状维生素例如维生素A或维生素E也可以作为油使用。但是,油溶性维生素的粉末状产品形式是优选的,因为这类制剂更易于操作。此外,粉末状产品形式本身可以提供对敏感微量营养物的一定程度的保护。使经水合的混合物受到剪切力作用,例如,对其进行捏合,以形成糊状混合物,同时加热至70-100°C
不超过5分钟。加热/捏合过程下文中被称为“预处理”。在制造糊状混合物的过程中,加热可通过外部热源来进行,或者,优选地,通过引入蒸汽来实现。虽然所有组分,即,基质材料(粗米粉或米粉)、乳化剂和微量营养物可在湿润之前混合,但是优选先产生米基质材料和乳化剂的糊状混合物,再将微量营养物引入到预处理后的糊状混合物中,即,恰在步骤(b)之前。步骤(b)中,对步骤(a)中获得的经过预处理的物质进行的进一步加工可以通过食品技术中用于将面团加工成条的任何方法来完成,其适合用传统齿轮的挤出方式来进行。在本发明的一种优选的实施方式中,使用双螺杆挤出机。挤出机的温度可以为60°C至120°C,混合物在挤出机中的驻留时间适合为大约10-90秒。将要离开挤出机的条调节为直径近似于米粒的大小,并将其切割为米粒大小的小块。由此获得的颗粒在合适的干燥机中干燥,例如,流化床干燥机或带式干燥机,至水分含量不超过15wt.%。得到的颗粒可与常规的米按照,例如相对天然米Iwt.%的比例混合。在另一个方面,本发明涉及制造具有与天然米粒相似或相同形状的复原米粒的方法,所述复原米粒可用于仿制天然米粒。根据本发明的该方面的方法包括如下步骤(A)将米和/或经破碎的米粉碎,以获得经破碎的米基质材料;(B)在水和水蒸气都存在的情况下,在热且潮湿的媒介中,对经破碎的米基质材料进行水热-机械处理,并且在使上述物质受到剪切力的同时对经破碎的米基质材
料进行混合,以使得在经破碎的米基质材料中的淀粉至少部分胶凝化;(C)通过挤压和分块,使至少部分胶凝化的经破碎的米基质材料成型,获得具有与天然米粒相似或近似形状的颗粒;(D)干燥这些与天然米粒相似或近似形状的颗粒。或者,在根据本发明的方法中,步骤(A)和(B)可以调换顺序进行,即,在步骤(A)之前进行步骤(B)。可选地,在步骤(B)和(A)之间可以再进行中间的干燥步骤。将经破碎的米作为低价原材料有利于降低整体的生产成本。此外,该方法使得任何类型的添加剂都可在步骤(B)、(C)和(D)中加入。当在步骤(B)或(C)中加入时,添加剂将分布于整个基质材料中,已经证明,这对于制备富含维生素和矿物质的复原米来说特别有用。因此,就可以避免用富含维生素和矿物质的外壳包被的整米粒的一些主要缺点(经破碎的米目前远比整米粒便宜;较之包含和浓缩在外壳中的添加剂而言,在对基质材料进行操作和对米进行漂洗的期间,分布于复原米粒整体中的添加剂更不容易损失)。优选地,热-机械处理经破碎的米基质材料的步骤(B)在挤出机中进行,其中,水含量为15wt.%至35wt.%,在挤出机中的停留时间为10秒至120秒。
有利地,热-机械处理经破碎的米基质材料的步骤(B)包含两个分步骤第一分步骤(Bi)在预处理机中进行,温度在大约70°C至100°C的范围内,水含量为15wt.%至35wt.%,停留时间为
10秒至10分钟,优选地,在预处理机中1分钟至5分钟;随后进行第二分步骤(B2),在挤出机中进行,水含量在15wt.%至35wt.%之间,停留时间为10秒至90秒。优选地,热-机械处理在挤出机中进行,温度在60°C至120°C之间,更优选地,温度在80°C至110°C之间。热-机械处理优选在不显著进一步粉碎经破碎的米基质材料颗粒的条件下进行。实际上,这意味着起始材料最可能是经破碎的米颗粒以及或多或少的米粉的混合物。对任何显著的进一步粉碎的预防,可以通过减小在本发明方法中作用于产物的总剪切力来实现。为达到此目的,可以单独使用预处理机或者将预处理机与随后的低剪切力挤出机组合使用,用于步骤(B)中的水热-机械处理。换言之,步骤(B)中机械作用小于水热的作用。结果,由此获得的复原米粒具有复合结构,其中有仍能辨认出来的经破碎的米颗粒以及将其保持在一起的面粉状的淀粉基质。这种非均质结构具有令人感兴趣的影响感官的性质,并使其自身能够通过调节较大组分部分(经破碎的米)和较小组分部分(米粉)的平均颗粒大小,来调节这种类型的复原颗粒的口感(bite)。有利地,干燥与天然米粒相似或近似形状的基于米的结构的干燥步骤(D)在热且干燥并且具有不饱和水蒸气的空气中进行。干燥步骤优选在(多个)干燥器中的总停留时间为30分钟至5小时之间。优选的干燥温度在环境温度(大约20°C)至大约100°C之间。应当指出,对于干燥步骤
(D)来说,长的停留时间和低温通常是更为优选的。这使得复原米粒能被温和干燥,米基质材料的内部应力和水分梯度都达到最小。最优选地,干燥在加热至20°C至40°C之间的环境空气中进行3小时以上。带式干燥机或流化床干燥机可用于步骤(D),步骤(D)优选包括第一分步骤(Dl),在流化床干燥机中进行,以及第二分步骤(D2),在带式干燥机中进行。在流化床干燥机中进行的第一分干燥步骤提供表面干燥导致的快速水分流失。在带式干燥机中进行的第二分干燥步骤提供慢得多的整体干燥,这由复原米粒内部扩散速率(diffusionrate)限制。在干燥步骤中,并非简单地使用单次经过的被加热的环境空气,而是至少部分用过的被加热的干燥空气还可以被再循环进干燥机。此类部分再循环的干燥用空气具有增加的水分水平,它们提供了低成本地调节干燥机内部“气候”的可能性,并且有助于降低干燥步骤(D)的整体能耗。如果大部分干燥用空气被再循环,来自待干燥复原米粒的水分中就仅有小部分被干燥用空气带走,因此使得米粒干得非常慢,米粒内具有极小的水分梯度和极小的内部压力。因此,米粒的破裂和皲裂都可被有效地预防。通过这种方式,产品质量得以提高,而且同时还节约能量。在成型步骤(C)之前,其它物质可被加入到至少部分胶凝化的经破碎的米基质材料中。此类加入物可以包括维生素、粘合剂、植物纤维,例如,纤维素、半纤维素、麦粉等或其
混合物。优选地,加入是在步骤(B)的热-机械处理期间进行的。植物纤维就像粘合剂一样可以帮助复原米粒增加强度。步骤(C)自身可通过如下方式来进行对至少部分胶凝化的经破碎的形成糊状的米基质材料进行压缩,将上述物质挤压通过喷嘴板,随后对压出物质的条进行切割。在这种情况下,优选在步骤(B)的热-机械处理期间将乳化剂与物质混合。乳化剂有助于在复原米粒离开喷嘴板时以及在最初的干燥阶段预防复原米粒之间的粘结,由此预防干燥步骤(D)中结块的形成。此外,乳化剂有助于预防挤出物表面小孔和裂纹的形成(“鲨鱼皮效应”)。试图在烹煮之后获得高的紧实性/烹煮稳定性的情况下,此类小孔和裂纹会造成不利影响。如果步骤(B)的热-机械处理期间,挤出机料筒内的产品温度达到了100°C以上的温度,挤出机料筒紧邻喷嘴板的上游的下游侧末端就要被冷却,以确保含水的产品能以明显低于100°C的温度通过喷嘴板内的喷嘴离开,以预防待切成复原米粒的产品条膨胀(“蓬化”、“闪蒸”)。喷嘴板优选包括若干单个的喷嘴和旋转刀,用于切割通过喷嘴挤出的产品条。因此,复原米粒的大小和形状可以通过选择喷嘴的横截面、调节内建压力和/或产品的挤出速度以及旋转刀的速度来确定。由此可以仿造出很多种类的天然米。甚至可能造出一些独特的形状(小马、恐龙等)。在根据本发明的方法的一种特别有利的方式中,成型步骤(C)之后,在成型的基于米的结构的表面形成了水阻隔层。该水阻隔层能降低水进入到复原的基于米的粒中的扩散速率,由此增加烹煮稳定性