可治疗高脂血症、 高血糖症和改善肠胃道的低聚糖燕麦饮 品 技术领域 本发明关于一种可治疗高脂血症、 高血糖症和改善肠胃道功能的低聚糖燕麦饮品 和其三酶水解与微细化研磨制法。
背景技术 长久以来, 燕麦早已是大众熟悉的健康谷物, 燕麦除了富含蛋白质、 氨基酸、 必需 脂肪酸、 维生素 B 群和铁、 锌、 镁等矿物质外, 更含有丰富的水溶性和非水溶性膳食纤维, 特 别是 β- 葡聚糖 (β-glucan)。多年来医学、 营养学界已有多项研究结果显示, 燕麦 β- 葡 聚糖对于心血管疾病、 糖尿病、 高血压、 便秘等具有预防与改善效果。 因此, 燕麦的营养成分 被研究应用于各类食品添加。
例如, 美国专利第 4,996,063 号中揭露一种利用 α- 淀粉酶来水解燕麦以制备水 溶性膳食纤维的方法, 这种方法制得粉状膳食纤维作为食品添加剂, 可作为脂肪替代品。
美国专利第 5,686,123 号揭露一种均质且稳定的谷类悬浊液和其制法, 这种方法 将燕麦片粉碎研磨至粒径 0.8 ~ 1mm, 随后以 50 ~ 53℃温水搅拌溶解为燕麦浆, 并于第一 阶段以 β- 淀粉酶水解至粘度介于 3 ~ 0.1Pas, 第二阶段再以 α- 淀粉酶水解至粘度小于 0.5Pas, 最后以 137 ~ 138℃, 3 ~ 4 秒高温灭菌, 得到均质且稳定的燕麦悬浊液。
美国专利第 6,451,369 号揭露一种非乳制品的即饮牛奶替代品和其相关产品, 其所揭露的方法利用湿式研磨制备预糊化燕麦浆 ( 固形物占 10 ~ 15 % (w/w)), 随后加 入 α- 淀粉酶和 β- 淀粉酶同一时间进行酶水解 1 ~ 2 小时, 产生具有大量的麦芽糖 (maltose) 和 β- 葡聚糖的燕麦悬浊液。
美国专利第 6,685,974 号揭露一种以燕麦为主的功能性糖浆的制备方法, 这种方 法将粒径 100 目 ( 相当于 150μm) 以下的燕麦粉溶解于水中成稠状浆液, 随后添加 α- 淀 粉酶进行酶处理 (68℃, 2.5 小时 ), 接着再添加糖化酶 (glucoamylase) 进行酶处理, 使浆液 转化变成功能性燕麦糖浆, 但所得产物不具有任何谷物风味。
又如, 中国专利第 1566161 号中揭露一种燕麦 β- 葡聚糖的制备方法, 它是将燕麦 制备成燕麦麸, 灭酶 ; 在 45 ~ 65℃条件下, 加水搅拌, 调整 pH 为 9 ~ 11 ; 分离后收集滤液, 加入 α- 淀粉酶处理, 70 ~ 90℃保持 1 ~ 2 小时 ; 冷却至 10 ~ 30℃, 调整 pH 为 4.5 ~ 5.0, 搅拌后静置, 沉淀蛋白质 ; 离心得到上清液, 超滤浓缩, 在浓缩液中加入异丙醇, 得到 β- 葡 聚糖胶状沉淀 ; 离心 β- 葡聚糖胶状沉淀, 真空干燥, 得到 β- 葡聚糖产品。
又如, 中国专利第 1966531 号揭露一种燕麦 β- 葡聚糖的制备方法, 它是以燕麦麸 为原料, 经粉碎、 微波辅助提取、 加淀粉酶和糖化酶处理、 等电点沉淀、 离心分离、 上清液浓 缩、 乙醇沉淀、 离心分离收集沉淀、 加水复溶、 β- 葡聚糖酶水解、 喷雾干燥过程后得到了具 有显著促进肠道和粪便双歧杆菌、 乳酸杆菌增殖作用的高效益生元燕麦 β- 葡聚糖产品。
先前技术中所揭露的水溶性膳食纤维制备方法, 虽可获得高产率的燕麦 β- 葡聚 糖, 但其工艺步骤繁琐并且酶处理时间长, 以致生产成本较高。另外, 部分先前技术制法所
得产品已失去燕麦天然香味, 无法提供人们食用天然燕麦的风味感受。
此外, 除了燕麦 β- 葡聚糖之外, 低聚异麦芽糖已知可以降低肠道 pH 值和促进肠 道蠕动, 抑制有害菌的增生, 并减少有害菌代谢所产生的有毒废物, 具有维持体内环保, 活 化人体功能的功效。然而, 先前技术中所提出的制备方法尚无法获得同时富含 β- 葡聚糖 和低聚异麦芽糖等成分的燕麦饮品。
据此, 本发明提出一种结合微细化研磨技术和酶水解技术的制造方法, 先将燕麦 片研磨处理得到微细化燕麦粉, 再经 α- 淀粉酶、 β- 淀粉酶和转移葡萄糖苷酶进行二阶段 酶处理, 从而得到液态均匀、 稳定性佳且富含 β- 葡聚糖和低聚异麦芽糖等功能性成分的 新颖燕麦饮品。 发明内容 本发明的一个目的为提供一种可治疗高脂血症、 高血糖症和改善肠胃道功能的低 聚糖燕麦饮品的三酶水解与微细化研磨制造方法, 其包括以下步骤 :
(1) 以燕麦片为原料, 经过研磨处理使燕麦片形成平均粒径小于约 100μm 的微细 化燕麦粉, 并使其溶解于水中形成燕麦浆 ;
(2) 将燕麦浆进行酶处理 : 先加入 β- 淀粉酶 (β-amylase) 进行第一阶段酶反 应, 当燕麦水解液粘度约 1 至 0.1Pas 时, 再加 α- 淀粉酶 (α-amylase) 和转移葡萄糖苷酶 (transglucosidase) 进行第二阶段酶反应, 直至燕麦水解液粘度约 0.1 至 0.01Pas ;
(3) 将前述步骤 (2) 所得的燕麦水解液加热灭酶, 随后降温 ; 和
(4) 将前述步骤 (3) 的燕麦水解液, 以 UHT 超高温瞬间灭菌, 经此步骤可得到具有 稳定天然风味的燕麦饮品。
本发明的又一目的为提供一种由此制得的微细化低聚糖燕麦饮品, 其包含约 0.2 ~ 0.5% (w/w) 的 β- 葡聚糖和约 1 ~ 3% (w/w) 的低聚异麦芽糖, 并且所含的燕麦颗 粒具有约 50μm 以下的平均粒径。
附图说明
图 1 是本发明实施方案的制造流程简图。具体实施方式
本发明方法的步骤 (1) 在于以燕麦片为原料, 经过研磨处理使燕麦片形成平均粒 径小于约 100μm, 优选小于约 75μm 的微细化燕麦粉, 并使其溶解于水中形成燕麦浆。
根据本发明的一个实施方案, 燕麦片通过干式球磨机研磨成平均粒径小于约 100μm, 优选小于约 75μm 的微细化燕麦粉, 随后使所得微细化燕麦粉搅拌溶解于优选约 30℃至约 60℃, 更优选约 50℃至约 55℃的水中形成燕麦浆。优选地, 燕麦浆中微细化燕麦 粉与水的重量比例约为 1 ∶ 3 至 1 ∶ 15, 相当于约 6% w/w 至约 25% w/w 的干固体含量。
根据本发明的另一个实施方案, 燕麦片也可以直接通过湿式球磨机研磨成具有平 均粒径小于约 100μm, 优选小于约 75μm 的微细化燕麦粉的浆体, 随后任选地加水使得浆 体中微细化燕麦粉与水的重量比例约为 1 ∶ 3 至 1 ∶ 15, 相当于约 6% w/w 至约 25% w/w 的干固体含量。 同样, 可通过直接以加热过的水研磨或通过后续加热处理, 使所得燕麦浆优选具有约 30℃至约 60℃, 更优选 50℃至约 55℃的温度, 以帮助微细化燕麦粉溶解于水中达 到所希望的萃取程度。
合适地, 所得燕麦浆具有至少约为 5, 优选约为 5 至 8 的 pH 值。此外, 如所属领域 一般技术人员所理解, 不论是干式研磨操作或是湿式研磨操作, 使用去离子水可达到特别 优异的效果。另一方面, 为便于研磨操作, 也可以直接使用市售预糊化燕麦片作为原料。
本发明方法的步骤 (2) 在于将步骤 (1) 所得的燕麦浆进行二阶段的酶处理 : 先 加入 β- 淀粉酶进行第一阶段酶反应, 当燕麦水解液粘度为约 1 至 0.1Pas, 优选小于约 0.3Pas 时, 再加 α- 淀粉酶和转移葡萄糖苷酶进行第二阶段酶反应, 直至燕麦水解液粘度 为约 0.1 至 0.01Pas, 优选小于约 0.05Pas。
如所属领域一般技术人员所理解, 酶处理期间所加入的酶量、 操作温度和操作时 间受到诸多因素的影响, 例如, 所使用的原物料、 添加的酶和终产物粘度等。所属领域一般 技术人员可依据所希望得到的产物粘度来最优化酶处理的操作条件。
根据本发明的一个实施方案, 第一阶段酶反应中 β- 淀粉酶的添加量约为 0.1 至 1.0% (w/w), 优选约为 0.2 至 0.5% (w/w), 并且在约 40℃至 70℃, 优选约 50 至 65℃的温度 下操作。第二阶段酶反应中 α- 淀粉酶和转移葡萄糖苷酶的添加量分别约为 0.1 至 1.0% (w/w), 优选约为 0.2 至 0.5% (w/w), 并且在约 40 至 70℃, 优选约 50 至 65℃的温度下操作。 完成全部两阶段酶处理约需 0.5 至 3 小时, 优选约需 1 至 1.5 小时。 完成上述两阶段酶处理后, 接着将所得的燕麦水解液加热灭酶, 随后降温。 根据本 发明的一个实施方案, 灭酶处理优选在约 85 至 95℃, 优选约 90℃的温度下进行约 3 ~ 5 分 钟, 优选约 3 分钟, 随后降温至约 50 至 70℃。
最后, 本发明方法的步骤 (4) 在于将灭酶后的产物, 以 UHT 超高温瞬间灭菌 ( 约 130 至 140℃ ; 10 ~ 60 秒 ), 从而得到微细化燕麦饮品。任选地, 可进一步运用无菌冷灌装 技术 (aseptic cool filling system) 包装所得终产物。此外, 根据本发明的另一个实施 方案, 所制得的微细化燕麦饮品可进一步进行脱水干燥处理 ( 例如, 喷雾干燥机 ), 以产生 提供稳定的优点和运输上经济的稳定燕麦饮品粉, 这种粉末在饮用前需要以水恢复。
本发明方法具有如下的特点 :
(1) 提供一种全谷即饮品, 免去谷物麦片冲泡的程序, 具有方便新颖性。
(2) 使用 α- 淀粉酶、 β- 淀粉酶和转移葡萄糖苷酶分阶段酶反应, 于最佳生产条 件下, 仅需费时约 1 ~ 1.5 小时, 大幅缩短工艺时间和人力成本。
(3) 结合无菌冷灌装技术, 延长产品于常温储存期限达 9 个月。
除了上述工艺上的优点外, 根据本发明方法制得的微细化燕麦饮品所含的燕麦颗 粒由于具有约 50μm 以下, 优选 30μm 以下的平均粒径, 故可省略过滤加工步骤, 直接充填 于包装容器, 完整保留全谷营养。另一方面, 本发明方法的酶处理过程除了 β- 葡聚糖外, 可同时产生低聚异麦芽糖产物, 其含量为谷物麦片的 3 倍以上。
根据本发明方法制得的微细化燕麦饮品富含 β- 葡聚糖和低聚异麦芽糖, 其包含 约 0.2 ~ 0.5 % w/w, 优选约 0.35 ~ 0.45 % w/w 的 β- 葡聚糖和约 1 ~ 3 % w/w, 优选约 1.5 ~ 2.5% w/w 的低聚异麦芽糖。因此, 经人体实验证实, 本发明所提供的微细化燕麦饮 品不仅有助于降低血中总胆固醇、 低密度脂蛋白胆固醇、 甘油三酯, 并可降低空腹血糖值, 具有改善代谢综合征 (metabolic syndrome) 的保健功效。从而, 本发明所提供的微细化燕
麦饮品具有预防与治疗高脂血症、 高血糖症等生活习惯病和改善肠胃道功能的潜力。
此外, 本发明所提供的微细化燕麦饮品不仅保有燕麦天然风味, 并且具备类似牛 奶口感, 可用于替代牛奶成分, 特别适合乳糖不耐症患者 ; 也可用于制造冰淇淋、 燕麦粥、 优 酪乳、 奶昔、 保健饮料或点心食品的基底或添加红豆、 蜂蜜等成分作为调味谷类饮品。
以下实施例是用于对本发明作进一步说明, 而非用以限制本发明的范围。所属领 域技术人员可轻易达成的修饰和改变均包括于本案说明书揭示内容和所附权利要求书的 范围内。
实施例
1. 工艺技术 :
(a) 以燕麦片为原料, 经过干式球磨机粉碎处理得到微细化燕麦粉 ( 平均粒径约 75um)。
(b) 燕麦粉加水溶解 (10 ~ 20% w/w ; pH 5 ~ 8), 加热搅拌 10 ~ 15 分钟 ( 温度 50 ~ 60℃ ), 制成燕麦浆。
(c) 将燕麦浆进行酶处理 : 先加入 0.2 ~ 0.5% (w/w) 的 β- 淀粉酶进行酶反应 ( 温度 50 ~ 65℃ ), 当燕麦水解液粘度小于约 0.3Pas 时, 再加入 0.2 ~ 0.5% (w/w)α- 淀粉 酶和转移葡萄糖苷酶进行酶反应 ( 温度 50 ~ 65℃ ), 直至燕麦水解液粘度小于约 0.05Pas, 完成全部酶处理约需 1 ~ 1.5 小时。
(d) 前述步骤 (c) 的燕麦水解液, 加热灭酶 3 分钟 ( 温度 90℃ ), 随后降温至 50 ~70℃。 (e) 前述步骤 (d) 的燕麦水解液, 经过 UHT 超高温瞬间灭菌 ( 温度 140℃, 30 秒 ) 和无菌冷灌装技术流程后, 得到富含 β- 葡聚糖 ( 约 0.4% w/w) 和低聚异麦芽糖 ( 约 2.0% w/w) 的燕麦饮品。
(f) 前述步骤 (e) 的燕麦饮品, 其平均粒径约 30μm 以下。
2. 生理功能评估 :
依据台湾行政院卫生署公告 “健康食品的调节血脂功能评估方法” 进行人体实验, 实验前先对志愿者抽血检验血液生化值, 筛选血脂在边缘危险值以上者 ( 总胆固醇大于 200mg/dL、 甘油三酯大于 200mg/dL、 或低密度脂蛋白胆固醇大于 130mg/dL), 共 23 人。实验 期为期六周, 受试者每日饮用本发明的燕麦奶产品 680 毫升, 并规定在实验期间内不得服 用降血脂相关药物或补充品, 在实验开始前、 实验第三周和实验第六周结束后各抽一次静 脉血液, 分析血脂值、 空腹血糖值, 并以统计软件进行数据分析, 结果如表 1 所示。
(a) 对血清胆固醇 (TC) 浓度的影响
受 试 者 在 食 用 本 发 明 的 燕 麦 奶 产 品 三 周 后, 血 清 TC 浓 度 从 215.8±36.6mg/ dL 显 著 降 低 至 199.0±26.8mg/dL(-7.8 % ; p 小 于 0.05) ; 而 六 周 后 血 清 TC 浓 度 为 200.7±31.3mg/dL, 仍较实验前显著降低 (p 小于 0.05)。
(b) 对血清甘油三酯 (TG) 浓度的影响
受试者在食用本发明的燕麦奶产品三周后, 血清 TG 浓度从 148.6±113.2mg/ dL 显 著 降 低 至 110.0±70.4mg/dL(-26 % ; p 小 于 0.05) ; 而 六 周 后 血 清 TG 浓 度 为 115.5±75.1mg/dL, 仍较实验前显著降低 (p 小于 0.05)。
(c) 对血清低密度脂蛋白胆固醇 (LDL-C) 浓度的影响
受试者在食用本发明的燕麦奶产品三周后, 血清 LDL-C 浓度从 142.8±25.7mg/ dL 显著降低至 128.0±24.1mg/Dl(-10.4 % ; p 小于 0.05) ; 而六周后血清 LDL-C 浓度为 131.6±26.8mg/dL, 仍较实验前显著降低 (p 小于 0.05)。
(d) 对血清高密度脂蛋白胆固醇 (HDL-C) 浓度的影响
受试者在食用本发明的燕麦奶产品三周后, 血清 HDL-C 浓度从 49.4±15.6mg/dL 显著降低至 46.4±14.4mg/dL(p 小于 0.05) ; 而六周后血清 HDL-C 浓度为 47.6±13.4mg/ dL, 相比于第三周有回升的情形, 并且与实验前相比无统计差异 (p 大于 0.05)。
(e) 对空腹血糖值 (Glucose) 的影响
受试者在食用本发明的燕麦奶产品三周后, 空腹血糖浓度从 110.2±20.8mg/dL 显著降低至 104.2±18.4mg/dL(p 小于 0.05) ; 而六周后空腹血糖浓度为 104.1±14.9mg/ dL, 仍较实验前显著降低 (p 小于 0.05)。
表 1、 受试者的血脂和空腹血糖浓度 1
数据表示为平均值 ±SD(n = 23)。
TC : 总胆固醇、 TG : 甘油三酯、 LDL-C : 低密度脂蛋白胆固醇、 HDL-C : 高密度脂蛋白 胆固醇、 Glucose : 空腹血糖。 3
周数 ; 0 表示实验期开始、 3 表示实验期第三周、 6 表示实验期第六周。 *
与第 0 周比较表示有统计差异 (p < 0.05)。
利用本发明所生产的微细化液态燕麦饮品, 风味香醇, 口感顺滑与牛奶类似, 不仅 改变了传统谷物麦片的食用方式, 而且大幅提高了燕麦加工产品的营养价值。根据前述的 实验结果证实, 有助于降低血中总胆固醇、 低密度脂蛋白胆固醇、 甘油三酯, 并可降低空腹 血糖值, 具有改善代谢综合征的保健功效。 同时其含有高含量的低聚异麦芽糖, 根据许多临
21床实验文献证实, 具有帮助维持消化道功能, 改善肠内菌丛生态, 促进排便顺畅等多元保健 功效。
虽然本发明已以优选实施例揭露如上, 但是其并非用以限定本发明, 任何所属领 域技术人员, 在不脱离本发明的精神与范围内, 当可作些许的更动与修饰, 因此本发明的保 护范围当视所附的权利要求书所界定者为准。