一种降低烤薯块血糖生成指数的方法及应用

1.本发明涉及食品加工技术领域，尤其涉及一种降低烤薯块血糖生成指数的方法及应用。


背景技术：

2.薯类富含蛋白、膳食纤维、维生素、多酚类物质等多种营养保健成分。其中，薯类蛋白具有抗癌、降血脂、提高免疫力等功效，且具有良好的溶解性、乳化性、凝胶形成性和热稳定性等功能特性；薯类膳食纤维则是一种优质的膳食纤维资源；薯类多酚具有多种药理功能如抗氧化、抗动脉硬化、保护软骨与增强骨质、生发乌发、保护视网膜、抑菌、抗视力退化、抗过敏、防龋齿、防辐射、防治冠心病与中风等心血管疾病。在欧美等发达国家主要用来加工方便食品和鲜食，比较强调其营养与功能特性。
3.薯类主要被用于加工淀粉、粉丝粉条、全粉等，产品结构单一，营养损失大，产业链短，产品附加值低，且薯类淀粉生产过程中会产生大量的废水、废渣。同时，仅有的少量其它薯类加工制品如油炸薯条、烤薯等存在加工专用薯种匮乏，加工过程营养与功能成分损失严重、易产生有害物质，冻藏及解冻过程中品质易劣变等技术难题，严重制约了薯类加工产业的健康可持续发展。
4.烤薯块作为薯类制品的一种，深受各国人们的喜爱。但是，目前烤薯块主要处于家庭自制阶段，市场上相关产品较少。目前的烤薯块产品存在诸多不利于健康的因素，如含油率和血糖生成指数偏高、营养成分流失、产生丙烯酰胺等有害物质。选择适合的薯类品种和加工方式对于生产更健康的烤薯块产品至关重要。
5.本发明采用超声辅助营养液浸渍结合高静水压技术对薯块进行预处理，然后经速冻、冻藏、焙烤、冷却、包装，得到外焦里嫩、薯香浓郁、血糖生成指数得到有效控制的烤薯块产品。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种降低烤薯块血糖生成指数的方法。
7.第一方面，本发明提供一种降低薯块血糖生成指数的方法，在薯块烘焙前，采用营养液超声波浸渍和/或营养液高静水压处理薯块；所述营养液由多酚、维生素c和分离乳清蛋白组成。
8.在本发明提供的方法中，所述多酚为茶多酚、葡萄籽多酚、苹果多酚和甘薯茎叶多酚；以质量比计，所述营养液中茶多酚、葡萄籽多酚、苹果多酚、甘薯茎叶多酚为(1-1.5)：(1-1.5)：(1-1.5)：(1-1.5)。
9.在本发明提供的方法中，所述营养液使用前需采用高速均质机在10000-15000rpm的条件下处理1-5分钟。
10.在本发明提供的方法中，超声波浸渍时，超声清洗机的功率为200-500w，处理时间5-15分钟。
11.在本发明提供的方法中，高静水压处理的压力控制在200-500mpa，处理时间5-15分钟。
12.具体地，本发明的提供的方法，步骤如下：
13.以新鲜马铃薯或甘薯为原料，经清洗、去皮、切块、超声辅助营养液浸渍、高静水压处理、沥干、速冻、冻藏、焙烤、冷却、包装，得到成品。具体步骤如下：
14.(1)将新鲜马铃薯或甘薯清洗干净后去皮，用切块机切成块状(10-20毫米)。
15.(2)将切好的薯块放入营养液中，然后放入超声波清洗机中，室温下进行超声辅助营养液浸渍。其中，薯块与营养液的料液比(质量:体积，g:ml)控制在1:3～1:10；营养液中含有多酚类物质(5-12mg/ml，可选自茶多酚、葡萄籽多酚、苹果多酚、甘薯茎叶多酚等不同来源多酚类物质中的一种或几种)、维生素c(1-5mg/ml)及分离乳清蛋白wpi(1-10mg/ml)，同时可根据不同消费者的营养、健康及口味需求添加钙、铁、锌、叶酸等营养与功能成分中的一种或几种，以及食盐、辣椒粉、孜然粉、咖喱粉等调味料中的一种或几种，营养液使用前需采用高速均质机在10000-15000rpm的条件下处理1-5分钟；超声波清洗机功率控制在200-500w，处理时间5-15分钟。
16.(3)将超声处理后的薯块继续保持在营养液中在室温下进行高静水压处理。其中，高静水压的压力控制在200-500mpa，处理时间5-15分钟。
17.(4)将高静水压处理后的薯块取出，用流动的自来水清洗后沥干。
18.(5)将沥干后的薯块放入隧道式速冻机中进行速冻(30-60分钟)，然后放入-18℃冷库冻藏。
19.(6)从-18℃冷库中取出薯块，表面刷一层植物油，均匀平铺在烤盘中，在200-280℃下焙烤20-80min；冷却、包装，得成品。
20.作为本发明的优选实施例，本发明提供的一种降低烤薯块血糖生成指数的方法，步骤如下：
21.(1)将新鲜马铃薯或甘薯清洗干净后去皮，用切块机切成块状(15毫米)。
22.(2)将切好的薯块放入营养液中，然后放入超声波清洗机中，室温下进行超声辅助营养液浸渍。其中，薯块与营养液的料液比(质量:体积，g:ml)控制在1:5；营养液中含有多酚类物质(10mg/ml，由茶多酚、葡萄籽多酚、苹果多酚、甘薯茎叶多酚按质量比1:1:1:1构成)、维生素c(5mg/ml)及分离乳清蛋白wpi(5mg/ml)，营养液使用前需采用高速均质机在12000rpm的条件下处理2分钟；超声波清洗机功率控制在450w，处理时间8分钟。
23.(3)将超声处理后的薯块继续保持在营养液中在室温下进行高静水压处理。其中，高静水压的压力控制在500mpa，处理时间10分钟。
24.(4)将高静水压处理后的薯块取出，用流动的自来水清洗后沥干。
25.(5)将沥干后的薯块放入隧道式速冻机中进行速冻(30分钟)，然后放入-18℃冷库冻藏。
26.(6)从-18℃冷库中取出薯块，表面刷一层植物油，均匀平铺在烤盘中，立即在200℃下焙烤40min；冷却、包装，得成品。
27.第二方面，本发明提供一种薯块，采用上述方法制备得到。
28.第三方面，本发明提供一种用于薯块预处理的营养液，所述营养液包括5-12mg/ml多酚、1-5mg/ml维生素c和1-10mg/ml分离乳清蛋白。
29.根据本领域技术人员的理解，本发明还请求保护，上述的用于薯块预处理的营养液在降低薯块血糖生成指数中的应用。
30.本发明的有益效果：
31.(1)本发明所述营养液中含有的多酚类物质能够通过与薯类淀粉分子间疏水相互作用、氢键相互作用等非共价相互作用，降低薯类淀粉中快消化淀粉含量，提高慢消化淀粉和抗性淀粉含量；同时，在消化过程中，多酚类物质对淀粉酶有一定的抑制作用，以上两种因素协同作用，可有效降低薯块的血糖生成指数。此外，多酚类物质本身具有抗氧化、防衰老、预防心血管疾病等多种生物活性，特别是几种不同来源的多酚类物质同时使用，还具有协同增效的作用。即多酚类物质的添加可使薯块产品具有潜在的抗氧化、防衰老、预防心血管疾病等多种生物活性。
32.(2)多酚类物质在实际应用过程中，易受光、热、氧、酸碱条件等环境因素的影响而发生降解或聚集，使其作用效果大打折扣。本发明所述营养液中含有的维生素c和分离乳清蛋白wpi，一方面可抑制薯块褐变、提高薯块产品中的维生素c和蛋白含量(分离乳清蛋白wpi还可弥补薯类蛋白赖氨酸含量不足的问题)，另一方面可对多酚类物质起到很好的保护作用(维生素c具有抗氧化作用，可保护多酚类物质免受氧化损失；分离乳清蛋白wpi可通过非共价相互作用与多酚类物质形成复合物，进而提高多酚类物质的稳定性和抗氧化活性)。
33.(3)本发明所述超声辅助营养液浸渍，是利用超声波的“声空化”现象，空化气泡在振动和破碎过程中引起营养液介质的各种物理和化学反应，如冲击波、超声微喷流、紊流、剪切力等，促进营养液质量及能量传输，达到薯块在营养液中快速浸渍的目的。同时，超声波还可促进多酚类物质与薯类淀粉、多酚类物质与分离乳清蛋白wpi之间的相互作用。
34.(4)本发明所述高静水压处理，可以在薯块的每一个点都提供瞬间且均匀的压力，且一旦到达设定点后，不需要更多的能量输入即可维持高压状态，从而在较短时间内达到薯块改性、品质改良等目的。即高静水压处理可进一步促进多酚类物质与分离乳清蛋白wpi、多酚类物质与薯类淀粉之间的相互作用，进而提高薯块的抗消化性、降低薯块血糖生成指数。同时，高静水压处理还可钝化多酚氧化酶等引起薯块褐变的酶的活性，起到护色的作用。
附图说明
35.图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
36.以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
37.实施例1
38.本实施例提供了一种降低烤薯块血糖生成指数的方法，工艺流程图如图1所示，步骤如下：
39.将新鲜马铃薯清洗干净后去皮，用切块机切成块状(15毫米)。将切好的马铃薯块放入营养液中，然后放入超声波清洗机中，室温下进行超声辅助营养液浸渍。超声波清洗机功率控制在450w，处理时间8分钟。
40.其中，马铃薯块与营养液的料液比(质量:体积，g:ml)控制在1:5；营养液中含有多
酚类物质(10mg/ml，由茶多酚、葡萄籽多酚、苹果多酚、甘薯茎叶多酚按质量比1:1:1:1构成)、维生素c(5mg/ml)及分离乳清蛋白wpi(5mg/ml)，营养液使用前需采用高速均质机在12000rpm的条件下处理2分钟。
41.将超声处理后的马铃薯块继续保持在营养液中在室温下进行高静水压处理。其中，高静水压的压力控制在500mpa，处理时间10分钟。
42.将高静水压处理后的马铃薯块取出，用流动的自来水清洗后沥干。将沥干后的马铃薯块放入隧道式速冻机中进行速冻(30分钟)，然后放入-18℃冷库冻藏。
43.从-18℃冷库中取出薯块，表面刷一层植物油，均匀平铺在烤盘中，立即在200℃下焙烤40min；冷却、包装，得成品。
44.实施例2
45.本实施例提供了一种降低烤薯块血糖生成指数的方法，步骤如下：
46.将新鲜马铃薯清洗干净后去皮，用切块机切成块状(15毫米)。将切好的马铃薯块放入营养液中，然后放入超声波清洗机中，室温下进行超声辅助营养液浸渍。超声波清洗机功率控制在450w，处理时间8分钟。
47.其中，马铃薯块与营养液的料液比(质量:体积，g:ml)控制在1:5；营养液中含有多酚类物质(10mg/ml，由茶多酚、葡萄籽多酚、苹果多酚、甘薯茎叶多酚按质量比1:1:1:1构成)、维生素c(5mg/ml)及分离乳清蛋白wpi(5mg/ml)，营养液使用前需采用高速均质机在12000rpm的条件下处理2分钟。
48.将超声处理后的马铃薯块取出，用流动的自来水清洗后沥干。将沥干后的马铃薯块放入隧道式速冻机中进行速冻(30分钟)，然后放入-18℃冷库冻藏。
49.从-18℃冷库中取出薯块，表面刷一层植物油，均匀平铺在烤盘中，立即在200℃下焙烤40min；冷却、包装，得成品。
50.实施例3
51.本实施例提供了一种降低烤薯块血糖生成指数的方法，步骤如下：
52.将新鲜马铃薯清洗干净后去皮，用切块机切成块状(15毫米)。将切好的马铃薯块放入营养液中。
53.其中，马铃薯块与营养液的料液比(质量:体积，g:ml)控制在1:5；营养液中含有多酚类物质(10mg/ml，由茶多酚、葡萄籽多酚、苹果多酚、甘薯茎叶多酚按质量比1:1:1:1构成)、维生素c(5mg/ml)及分离乳清蛋白wpi(5mg/ml)，营养液使用前需采用高速均质机在12000rpm的条件下处理2分钟。
54.将营养液浸渍后的马铃薯块继续保持在营养液中在室温下进行高静水压处理。高静水压的压力控制在500mpa，处理时间10分钟。将高静水压处理后的马铃薯块取出，用流动的自来水清洗后沥干。
55.将沥干后的马铃薯块放入隧道式速冻机中进行速冻(30分钟)，然后放入-18℃冷库冻藏。
56.从-18℃冷库中取出薯块，表面刷一层植物油，均匀平铺在烤盘中，立即在200℃下焙烤40min；冷却、包装，得成品。
57.对比例1
58.将新鲜马铃薯清洗干净后去皮，用切块机切成块状(15毫米)。将切好的马铃薯块
放入85℃热水中漂烫5分钟，然后置于冷水中冷却、沥干。将沥干后的马铃薯块放入隧道式速冻机中进行速冻(30分钟)，然后放入-18℃冷库冻藏。从-18℃冷库中取出马铃薯块，表面刷一层植物油，均匀平铺在烤盘中，立即在200℃下焙烤40min；冷却、包装，得成品。
59.对比例2
60.将新鲜马铃薯清洗干净后去皮，用切块机切成块状(15毫米)。将切好的马铃薯块放入营养液中，然后放入超声波清洗机中，室温下进行超声辅助营养液浸渍。超声波清洗机功率控制在450w，处理时间8分钟。
61.其中，马铃薯块与营养液的料液比(质量:体积，g:ml)控制在1:5；营养液中含有多酚类物质(10mg/ml，由茶多酚、葡萄籽多酚按质量比1:1构成)、维生素c(5mg/ml)及分离乳清蛋白wpi(5mg/ml)，营养液使用前需采用高速均质机在12000rpm的条件下处理2分钟。
62.将超声处理后的马铃薯块继续保持在营养液中在室温下进行高静水压处理。其中，高静水压的压力控制在500mpa，处理时间10分钟。
63.将高静水压处理后的马铃薯块取出，用流动的自来水清洗后沥干。将沥干后的马铃薯块放入隧道式速冻机中进行速冻(30分钟)，然后放入-18℃冷库冻藏。
64.从-18℃冷库中取出薯块，表面刷一层植物油，均匀平铺在烤盘中，立即在200℃下焙烤40min；冷却、包装，得成品。
65.对比例3
66.将新鲜马铃薯清洗干净后去皮，用切块机切成块状(15毫米)。将切好的马铃薯块放入营养液中，真空浸渍8分钟。其中，马铃薯块与营养液的料液比(质量:体积，g:ml)控制在1:5；营养液中含有多酚类物质(10mg/ml，由茶多酚、葡萄籽多酚、苹果多酚、甘薯茎叶多酚按质量比1:1:1:1构成)、维生素c(5mg/ml)及分离乳清蛋白wpi(5mg/ml)，营养液使用前需采用高速均质机在12000rpm的条件下处理2分钟。
67.将浸渍后的马铃薯块取出，用流动的自来水清洗后沥干。将沥干后的马铃薯块放入隧道式速冻机中进行速冻(30分钟)，然后放入-18℃冷库冻藏。
68.从-18℃冷库中取出薯块，表面刷一层植物油，均匀平铺在烤盘中，立即在200℃下焙烤40min；冷却、包装，得成品。
69.对比例4
70.将新鲜马铃薯清洗干净后去皮，用切块机切成块状(15毫米)。将切好的马铃薯块放入营养液中，在室温下进行高静水压处理。其中，高静水压的压力控制在500mpa，处理时间10分钟。
71.其中，马铃薯块与营养液的料液比(质量:体积，g:ml)控制在1:5；营养液中含有多酚类物质(10mg/ml，由茶多酚、葡萄籽多酚、苹果多酚、甘薯茎叶多酚按质量比1:1:1:1构成)、维生素c(5mg/ml)及分离乳清蛋白wpi(5mg/ml)，营养液使用前需采用高速均质机在12000rpm的条件下处理2分钟。
72.将高静水压处理后的马铃薯块继续保持在营养液中在室温下进行超声处理。其中，超声波清洗机功率控制在450w，处理时间8分钟。
73.将超声处理后的马铃薯块取出，用流动的自来水清洗后沥干。将沥干后的马铃薯块放入隧道式速冻机中进行速冻(30分钟)，然后放入-18℃冷库冻藏。
74.从-18℃冷库中取出薯块，表面刷一层植物油，均匀平铺在烤盘中，立即在200℃下
焙烤40min；冷却、包装，得成品。
75.试验例1
76.基本成分分析：水分、灰分、脂肪、蛋白和膳食纤维含量参照aoac 2000测得。具体来说，水分含量的测定采用aoac 935.29。蛋白质含量采用凯氏定氮法(aoac 955.04)测定，氮转化系数为6.25。分别采用aoac960.39、942.05和991.43对脂肪、灰分和膳食纤维含量进行分析。
77.薯块消化特性分析：模拟淀粉消化过程测定薯块产品的体外淀粉消化率。具体来说，将0.2g样品与15ml乙酸钠缓冲液(0.2mol/l，ph5.2)混合，37℃孵育15分钟，然后用5ml混合酶(包括290u/ml猪胰腺α-淀粉酶和15u/ml淀粉葡萄糖苷酶)消化，37℃，70r/min振荡水浴孵育。消化至20分钟(g20)和120分钟(g120)的葡萄糖含量以及总葡萄糖(tg)含量用葡萄糖氧化酶/过氧化物酶比色法测定。游离葡萄糖根据englyst等(1992)的方法计算。快消化淀粉(rds)、慢消化淀粉(sds)和抗性淀粉(rs)的计算公式如下：
78.rds(％)＝(g20-fg)
×
0.9
×
100
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3.1)
79.sds(％)＝(g120-g20)
×
0.9
×
100
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3.2)
80.rs(％)＝0.9
×
(tg-g120)
×
100
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3.3)
81.通过每30分钟测量一次淀粉水解率来测定预估血糖指数(egi)。
82.水解指数(hi)表示为样品水解曲线(0-180min)及其对应葡萄糖标准品的面积比。egi计算参照granfeldt等(1992)的方法进行计算：
83.egi＝8.198+0.862hi
84.感官评价：
85.根据omeire等(2014)的方法对薯块产品进行感官评价。在一个从1到9的9点喜好等级表上，10名未经培训的小组成员被要求对薯块的外观、色泽、味道、酥脆性、粉性、油性和整体可接受度进行评分。试验结果如下：
86.如表1所示，不同烤薯块产品的基本成分存在显著性差异，其中实施例1的烤薯块产品脂肪含量最低，水分、灰分、蛋白含量最高；对比例1的烤薯块产品脂肪含量最高，水分、灰分、蛋白及膳食纤维含量最低。
87.表1不同烤薯块产品的基本成分(g/100g干基)
88.[0089][0090]
*水分含量的单位为g/100g鲜重。
[0091]
如表2所示，实施例1的烤薯块产品慢消化淀粉和抗性淀粉含量最高，预估血糖指数最低；对比例1的烤薯块产品慢消化淀粉和抗性淀粉含量最低，预估血糖指数最高。
[0092]
表2不同烤薯块产品的快消化淀粉、慢消化淀粉及抗性淀粉含量及预估血糖指数
[0093][0094]
如表3所示，采用实施例1-3生产的烤薯块产品总体可接受度与采用目前常用技术生产的烤薯块产品差异不大。说明采用本发明所述方法生产的烤薯块产品在控制血糖生成指数的同时，并没有造成感官品质的劣变。
[0095]
表3不同烤薯块产品的感官评价
[0096]
[0097][0098]
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

技术特征：
1.一种降低薯块血糖生成指数的方法，其特征在于，薯块烘焙前，采用营养液超声波浸渍和/或营养液高静水压处理薯块；所述营养液由多酚、维生素c和分离乳清蛋白组成。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多酚为茶多酚、葡萄籽多酚、苹果多酚和甘薯茎叶多酚；以质量比计，所述营养液中茶多酚、葡萄籽多酚、苹果多酚、甘薯茎叶多酚为(1-1.5)：(1-1.5)：(1-1.5)：(1-1.5)。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述营养液使用前需采用高速均质机在10000-15000rpm的条件下处理1-5分钟。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，超声波浸渍时，超声清洗机的功率为200-500w，处理时间5-15分钟。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，高静水压处理的压力控制在200-500mpa，处理时间5-15分钟。6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，包括：(1)将原料切块机切成块状；(2)将切好的薯块放入营养液中，然后放入超声波清洗机中，室温下进行超声辅助营养液浸渍；超声波清洗机功率控制在200-500w，处理时间5-15分钟；(3)将超声处理后的薯块继续保持在营养液中在室温下进行高静水压处理，高静水压的压力控制在200-500mpa，处理时间5-15分钟；(4)将高静水压处理后的薯块取出，用流动的自来水清洗后沥干；(5)将沥干后的薯块放入隧道式速冻机中进行速冻，然后放入-18℃冷库冻藏；(6)从-18℃冷库中取出薯块，表面刷一层植物油，均匀平铺在烤盘中，在200-280℃下焙烤20-80min；冷却、包装，得成品。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，薯块质量与营养液体积的料液比为1:(3-10)。8.一种薯块，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的方法制备得到。9.一种用于薯块预处理的营养液，其特征在于，所述营养液包括5-12mg/ml多酚、1-5mg/ml维生素c和1-10mg/ml分离乳清蛋白。10.权利要求9所述的营养液在降低薯类制品血糖生成指数中的应用。

技术总结
本发明涉及食品加工技术领域，具体涉及一种降低烤薯块血糖生成指数的方法及应用。本发明所提供的方法，采用营养液对薯块进行浸渍，通过营养液与薯类淀粉的非共价相互作用，降低薯类淀粉中快消化淀粉含量，提高慢消化淀粉和抗性淀粉含量。并且，营养液中的多酚类物质对淀粉酶有一定的抑制作用。本发明采用超声辅助营养液浸渍使营养液快速充分渗透薯块；本发明还使用高静水压处理促进营养液与淀粉的相互作用，并且起到护色作用。本发明提供的方法可有效降低薯块的血糖生成指数。有效降低薯块的血糖生成指数。


技术研发人员：孙红男 木泰华 马梦梅 张苗
受保护的技术使用者：中国农业科学院农产品加工研究所
技术研发日：2022.02.10
技术公布日：2022/5/25