ПОЛУЧЕНИЕ СТАБИЛИЗИРОВАННОЙ ЦЕЛЬНОЗЕРНОВОЙ МУКИ И ПРОДУКТОВ ИЗ НЕЕ

Настоящее изобретение относится к способам получения цельнозерновой муки и отрубяных компонентов или ингредиентов для получения цельнозерновой муки с низкой степенью прогоркания и длительным сроком хранения. Также настоящее изобретение относится к пищевым продуктам, таким как хлебобулочные изделия, из такой стабилизированной муки и стабилизированных отрубяных компонентов.

Пищевые продукты с повышенным содержанием цельного зерна в 2005 году были рекомендованы для потребления в Диетических рекомендациях, опубликованных Министерством сельского хозяйства США, как составляющие половину потребляемого зерна, поскольку цельное зерно является хорошим источником представляющих интерес ингредиентов. Для взрослых эти нутриенты включают кальций, калий, волокна, магний и витамины A (как каротеноиды), C и E. Однако недостаточное потребление продуктов из цельного зерна объясняется главным образом определенными качествами продуктов из цельного зерна, такими как крупнозернистость, песчанистый внешний вид и текстура ингредиента цельнозерновой муки, как правило, доступного для использования. Совсем недавно на рынке появилась цельнозерновая мука с более мелкими частицами; однако эта мука в процессе технологической обработки в пищевые продукты, такие как печенье, крекеры, зерновые завтраки и другие хлебобулочные изделия, показала себя очень плохо из-за тонкого помола цельного зерна на частицы с размером менее 150 микрон, что в результате ведет к повреждению крахмала. Кроме того, мука тонкого помола очень нестабильна при хранении по сравнению с другой цельнозерновой пшеничной мукой. Предполагается, что коммерческая стабилизированная цельнозерновая пшеничная мука, содержащая такие компоненты, как отруби и зародыши, более стабильна при хранении. Однако функциональность муки, в частности для печенья, крекеров и зерновых продуктов, например, в показателях обрабатываемости и увеличения объема выпекаемых изделий, значительно хуже из-за значительной желатинизации и повреждения крахмала в муке.

Общеизвестно, что цельнозерновая пшеничная мука, содержащая отруби и зародыши, менее стабильна по сравнению с белой рафинированной мукой. Хранение цельнозерновой пшеничной муки в течение только лишь 30 дней при температуре 75ºF в результате может привести к появлению нежелательного запаха и привкуса у продуктов, полученных из цельнозерновой муки. Одновременно с появлением привкуса увеличивается количество свободных жирных кислот, коррелируемое с увеличением кислорода, присутствующего в муке, и образование окислительных компонентов прогоркания. Уменьшение размеров частиц увеличивает скорость и степень порчи компонентов зерна. Влажную и тепловую обработку, как правило, используют для инактивации ферментов, ответственных за порчу муки, хотя недавно было установлено, что она вносит свой вклад в прогоркание, вызванное окислительными процессами, измеряемыми образованием гексаналя, общеизвестного маркера, используемого для определения прогорклости, вызванной окислительными процессами в овсяной муке. Считается, что увеличение прогоркания, вызванного окислительными процессами, происходит из-за разрушения клеточных структур, стабилизирующих липиды, или из-за инактивации неустойчивых к нагреванию антиоксидантов.

Прогоркание зерновых продуктов может происходить из-за гидролитических (ферментативных) или окислительных реакций деградации или в результате того и другого. Часто гидролиз ведет к дальнейшему прогорканию продуктов, вызванному окислительными процессами. Природа наделила семена множеством защитных механизмов от прогоркания или порчи, позволяющих семенам пережить периоды с неблагоприятными условиями до момента попадания в подходящую среду для начала развития и роста. Прогоркание маловероятно, когда липидные материалы, например масло семян, не вступают в реакцию с реагентами или катализаторами, такими как воздух и ферменты. Одним из таких защитных механизмов семян зерновых является хранение липидов и ферментов изолированно, таким образом, что они не могут взаимодействовать.

Помол зерен зерновых включает разрушение отдельных частей, оболочек, зародыша и эндосперма, таким образом липиды и ферментные компоненты зерна начинают взаимодействовать, приводя к значительному увеличению степени прогоркания. Увеличение степени помола для снижения песчанистости является причиной того, что увеличивается площадь поверхности отрубяных частиц, снижается природная инкапсулированность липидов и увеличивается взаимодействие между липидными и ферментными компонентами, следовательно, увеличивается степень прогоркания.

Таким образом, мука мелкого помола, содержащая значительные количества оболочек и зародышей, менее стабильна по сравнению с белой мукой. Длительное хранение муки высшего или первого сорта часто приводит к прогорканию. Прогоркание включает ухудшение качества, вызванное напрямую или косвенно реакциями с эндогенными липидами, что приводит к снижению качества выпекаемых из муки изделий, нежелательному вкусу или запаху и/или неприемлемым функциональным свойствам. Основной причиной прогоркания муки высшего или первого сорта является ферментативное разрушение нестабильных натуральных масел. Большое количество нестабильных натуральных масел содержится в зародышевой части зерна, используемой для получения муки высшего или первого сорта. С другой стороны, белая мука содержит мало нестабильных натуральных масел или жиров или не содержит их, поскольку она получена главным образом из эндосперма зерна и, как правило, по существу свободна от оболочек и зародышей.

Другой причиной прогоркания является более сложная проблема содержания в продуктах, полученных из муки, содержащей отруби и зародыши, ферментов, участвующих в катализированной ферментами деградации липидов. Одним из таких ферментов является липаза, которая является причиной гидролитического прогоркания в размолотых продуктах из непророщенной необрушенной пшеницы. По существу липаза находится только в компоненте оболочки. Другим ключевым разлагающим липиды ферментом является липоксигеназа (LPO), которая по существу находится в зародыше и также вызывает прогоркание. Следовательно, пшеничная мука с отрубями или пшеничная мука грубого помола в гораздо большей степени подвержена прогорканию по сравнению с белой мукой, которая содержит мало или не содержит отруби и зародыши.

В пшеничной муке высшего или первого сорта происходит катализированное ферментами разрушение липидов, что является причиной прогоркания такой муки, считается, что это происходит из-за воздействия липазы с последующим воздействием LPO. Когда липаза-фермент, по существу находящийся в оболочке зерна, активируется при помоле, он реагирует с нестабильными натуральными маслами зерна и разрушает их до свободных жирных кислот (FFA). Этот процесс может занять недели или даже месяцы. Затем LPO-фермент, по существу находящийся в зародыше, окисляет FFA в присутствии кислорода с получением летучих продуктов реакции, таких как пероксиды, которые в свою очередь окисляются до альдегидов. В отсутствие влаги окисление FFA является также очень медленным процессом, который может занимать вплоть до нескольких недель до появления заметных для определения количеств альдегидов. Однако в присутствии влаги или воды, которую в норме добавляют к пшеничной муке в больших количествах в процессе получения теста, происходит очень быстрое катализированное ферментами окисление свободных жирных кислот, что является причиной образования большого количества альдегидов по существу в течение нескольких минут.

В патентной заявке US № 2005/0136173 A1, автор Korolchuk, описывается способ получения цельнозерновой пшеничной муки ультратонкого помола и продукты из нее. Ультратонкий помол определяется как помол с размером частиц, менее или равным приблизительно 150 микрон. Способ является непрерывным способом помола зерна, включающим стадии разделения очищенной и темперированной пшеницы на тонкую фракцию, включающую главным образом эндосперм с небольшим количеством остатков оболочек и зародышей, и грубую фракцию, включающую оболочки, зародыши и небольшое количество остаточного эндосперма. Грубую фракцию размалывают на мельнице, такой как вальцовая мельница, с получением грубой фракции ультратонкого помола с размером частиц, менее или равным 150 микрон. Наконец, грубую фракцию ультратонкого помола смешивают с фракцией тонкого помола с получением цельнозерновой пшеничной муки ультратонкого помола. В способе, описанном Korolchuk, размалывают две фракции с получением фракций и цельнозерновой пшеничной муки ультратонкого помола с размером частиц, менее или равным приблизительно 150 микрон. Согласно Korolchuk мука сохраняет питательную ценность зерна пшеницы, сохраняя при этом текстуру рафинированной пшеничной муки и внешний вид, аналогичный рафинированной пшеничной муке, и, следовательно, мука может быть использована в пищевых продуктах, таких как хлебобулочные изделия и закусочные пищевые продукты, для которых, как правило, используют рафинированную пшеничную муку. Однако получение грубой фракции с очень небольшим остатком эндосперма, как правило, требует увеличения степени помола и длительности процесса размола, который может повредить крахмал и оказать негативное воздействие на обрабатываемость теста и производство выпечки. Также размол крупной фракции до размера частиц, менее или равного приблизительно 150 микрон, является причиной усиления взаимодействия между липидами и ферментами, вызывающими деградацию липидов, что в результате увеличивает проблемы, связанные с прогорканием.

В патентной заявке US № 2006/0073258 A1, автор Korolchuk, описан способ получения цельнозерновой пшеничной муки ультратонкого помола с сохранением питательной ценности зерна пшеницы, сохраняя при этом текстуру рафинированной пшеничной муки и внешний вид, аналогичный рафинированной пшеничной муке. Также описывается получение грубой фракции ультратонкого помола, которая может быть использована для замещения и обогащения рафинированной пшеничной муки. Способ, описанный Korolchuk, представляет собой получение цельнозерновой пшеничной муки ультратонкого помола с распределением размера частиц, который отвечает стандартам FDA (Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов) для рафинированной пшеничной муки, не менее 98% частиц которой проходят через проволочное сито № 70 США (210 микрон). В способе, описанном Korolchuk, получают тонкую фракцию ультратонкого помола, включающую эндосперм, и грубую фракцию, включающую отруби и зародыши. Грубую фракцию размалывают в вальцовой мельнице для снижения микробной нагрузки и грубую фракцию ультратонкого помола затем смешивают с тонкой фракцией ультратонкого помола с получением цельнозерновой пшеничной муки ультратонкого помола. Согласно Korolchuk помол грубой фракции в роторной мельнице проводят до достижения частицами размера, менее или равного 500 микрон, для снижения микробной нагрузки. После просеивания любая грубая размолотая фракция с размером частиц более 500 микрон возвращается в процесс для дополнительного помола. Стабилизация отрубяного компонента или цельнозерновой муки нагреванием грубой фракции, включающей отруби и зародыши, для инактивации липазы не описывается.

В японской патентной публикации JP № 205168451 A описана пшеничная мука со средним диаметром частиц от 150 до 230 микрон и содержанием золы от 0,8 до 1,2%, мука не имеет травяного запаха пшеничных отрубей, имеет высокую питательную ценность и высокие вкусовые характеристики и может быть использована при производстве лапши и кондитерских изделий. Тепловая обработка муки для инактивации ферментов, таких как липаза и липоксигеназа, не описывается.

Применение пара или других источников тепла для инактивации ферментов, таких как липаза и липоксигеназа, в цельном зерне описано в патенте US № 4737371, автор Bookwalter, в патенте US № 5066506, автор Creighton, и в патенте US № 6616957, автор Wilhelm и др. Однако обработка цельного зерна, как правило, требует более длительного охлаждения и сушки обработанного цельного зерна для снижения содержания влаги с целью стабилизации микробиологического уровня при длительном хранении. Также тепловая обработка паром, аналогичная описанной в патенте US № 4737371, автор Bookwalter, может приводить к существенной желатинизации крахмала в зернах или по существу неэффективна для полной инактивации липазы и LPO.

В патенте US № 4737371, автор Bookwalter, описана обработка паром в течение 4-12 минут только для «значительного снижения» активности липазы, но по существу не для инактивации липазы. При проведении обработки паром в условиях, достаточных по существу для инактивации липазы и LPO, пар проникает в зерно и желатинизирует значительные количества крахмала внутри эндосперма зерна. Влага пара индуцирует желатинизацию крахмала в зерне, комбинируясь с теплом, принесенным внутрь зерна паром. Избыточная влага, проникшая в зерно в процессе пропаривания, требует проведения длительной сушки для снижения содержания влаги до уровней, приемлемых для помола.

В одном варианте воплощения изобретения, описанного в патенте US № 4737371, автор Bookwalter, описано, что в случае крупнозерновых злаков и иных легко отделяемых от зародыша, таких как кукуруза и пшеница, предпочтительно провести первый помол зерна и затем обработать паром только отделенные зародыши, таким образом, стоимость устройства и процесса можно сохранить на минимальном уровне. Следовательно, описывается повторное соединение зародыша и эндосперма. Термин «цельный», используемый Bookwalter, означает, что присутствуют оба: и эндосперм, и зародыш, хотя шелуха, пленка и отрубяные оболочки могут быть ранее удалены. Однако комбинированный продукт, хотя и называется цельнозерновым продуктом, не содержит отруби в естественных пропорциях, присутствующих в оригинальном цельном зерне.

В патенте US № 5066506, авторы Creighton и др., описана кратковременная (от 30 до 60 секунд), высокотемпературная (от 400 до 650ºF) и под высоким давлением (от 50 до 70 фунтов на квадратный дюйм) обработка цельного зерна, проводимая для инактивации ферментов, вызывающих прогоркание. Желатинизация крахмала может составлять 40% от общего крахмала зерна, что может ухудшить обрабатываемость и снизить увеличение объема выпекаемых изделий. Также использование высокой температуры и давления увеличивает продуцирование акриламида и разрушение витаминов.

В патенте US № 6616957, авторы Wilhelm и др., описано облучение инфракрасным излучением (IR) зерна пшеницы с содержанием влаги от приблизительно 15 вес.% до приблизительно 20 вес.%, необязательно пшеницу выдерживают при повышенной температуре от приблизительно 80ºC до приблизительно 110ºC в течение периода времени, составляющего вплоть до приблизительно одного часа, и проводят охлаждение обработанного зерна пшеницы, сушку и измельчение. Содержание влаги в зерне можно регулировать увлажнением или темперированием зерна перед обработкой инфракрасным излучением. Содержание влаги, условия необязательного темперирования, количество инфракрасного излучения, повышенная температура и различные периоды обработки достаточны для инактивации липазы и липоксигеназы, но недостаточны для желатинизации более приблизительно 20% крахмала зерна.

Цельнозерновая пшеничная мука с высокой степенью повреждения крахмала и/или высокой степенью желатинизации может быть приемлемой для приготовления готовых к употреблению завтраков из зерновых или других целей, когда требуется хрусткость, но не для получения теста, подвергаемого раскатыванию на пласты или нарезке или для увеличения в объеме при выпекании. Настоящее изобретение относится к способу получения стабилизированной цельнозерновой пшеничной муки с естественными пропорциями отрубей, зародышей и эндосперма, с низкой степенью повреждения крахмала в результате трения и низкой степенью желатинизации крахмала в результате тепловой и влажной обработок. Стабилизированная цельнозерновая пшеничная мука по настоящему изобретению обладает функциональными свойствами, аналогичными функциональным свойствам белой рафинированной пшеничной муки, требуемыми для получения теста и выпекания. Она может быть использована при унифицированном получении теста с высокими показателями обрабатываемости и раскатываемости для получения хлебобулочных изделий, таких как печенье, крекеры и закуски, с превосходным внешним видом и увеличением объема при выпекании и без ощущения песчанистости во рту.

Настоящее изобретение относится к стабилизированной цельнозерновой пшеничной муке и стабилизированному отрубяному компоненту, который демонстрирует неожиданно низкое поглощение карбоната натрия-воды и неожиданно длительный срок хранения с неожиданно низким содержанием свободных жирных кислот и содержанием гексаналя при хранении в течение месяца в условиях ускоренного хранения. Был достигнут высокий уровень инактивации ферментов при сохранении неожиданно высокого уровня необходимых питательных веществ, таких как антиоксиданты и витамины, которые теряются при высокотемпературной стабилизационной обработке. Кроме того, образование акриламида находится на неожиданно низком уровне при использовании условий стабилизации по настоящему изобретению.

Также настоящее изобретение относится к способу стабилизации цельного зерна пшеницы, которое отвечает стандартам идентификации для ингредиентов, указанных на этикетках товаров по FDA (Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США) и по AACC (Американская Ассоциация специалистов по биохимии зерна) для идентификации ингредиента как «цельное зерно». Как указано в инструкции от 15 февраля 2006 года Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США, используемый здесь термин «цельное зерно» включает зерно злаков, состоящее из цельных, размолотых, лущеных или плющеных зерен, основными компонентами которых являются крахмал эндосперма, зародыши и отруби, присутствующие в тех же относительных пропорциях, в каких они находятся в цельном зерне. Это определение близко к международному определению AACC (Американская Ассоциация специалистов по биохимии зерна) «Цельное зерно может состоять из цельной, размолотой, лущеной или плющеной зерновки, основными анатомическими компонентами которой являются крахмал эндосперма, зародыши и отруби, присутствующие в тех же относительных пропорциях, в каких они находятся в цельной зерновке», которое было принято в 1999 году и применяется и здесь. FDA отмечает, что такое зерно может включать ячмень, гречку, булгур, кукурузу, просо, рис, рожь, овес, сорго, пшеницу и дикий рис. Хотя в качестве примеров в настоящем изобретении приведены пшеница, кукуруза, рис и овес, следует понимать, что другие зерновые злаки также входят в объем настоящего изобретения. Примеры другого цельного зерна, которое может быть обработано в соответствии с различными или конкретными вариантами настоящего изобретения, включают, например, дикий рис, рожь, ячмень, гречку, булгур, просо, сорго и тому подобное.

Стабилизированный отрубяной компонент и стабилизированная цельнозерновая мука, содержащая этот компонент, такая как цельнозерновая пшеничная мука, демонстрирующая неожиданно высокие функциональные свойства выпекания печенья, полученная обработкой измельчением или помолом богатой отрубями грубой фракции, включающей отруби, зародыши и крахмал, для снижения песчанистости грубой фракции, по существу без повреждения крахмала в результате трения. Грубая фракция может быть стабилизирована нагреванием грубой фракции перед измельчением или помолом, во время измельчения или помола или после них. В вариантах воплощения настоящего изобретения стабилизация может представлять собой любую комбинацию нагревания перед измельчением или помолом, во время измельчения или помола или после них. Предпочтительно стабилизацию проводят после измельчения или помола грубой фракции. Стабилизация по существу снижает активность липазы и липоксигеназы грубой фракции без существенной желатинизации крахмала. Во время стабилизации сохраняются неожиданно высокие уровни натуральных антиоксидантов и витаминов, таких как токоферолы, тиамин и рибофлавин, с неожиданно низкими уровнями образования акриламида. Стабилизированная грубая фракция или стабилизированный отрубяной компонент может быть скомбинирован с тонкой фракцией, которая содержит главным образом эндосперм, для получения стабилизированной цельнозерновой муки, такой как стабилизированная цельнозерновая пшеничная мука. В вариантах воплощения настоящего изобретения тонкая фракция может содержать эндосперм или крахмал в количестве, по меньшей мере, приблизительно 90 вес.%, например от приблизительно 92 вес.% до приблизительно 95 вес.% по сухому веществу от веса тонкой фракции. Стабилизированная цельнозерновая мука содержит эндосперм, отруби и зародыши в таких же или по существу таких же относительных пропорциях, как и в цельном зерне, таком как цельное зерно пшеницы, зерно кукурузы, зерно риса или зерно овса.

Грубая фракция может содержать отруби в количестве, по меньшей мере, приблизительно 50 вес.% от общего веса грубой фракции и менее приблизительно 40 вес.% крахмала или эндосперма, но, как правило, по меньшей мере, приблизительно 10 вес.% крахмала или эндосперма, например, от приблизительно 15 вес.% до приблизительно 35 вес.% крахмала от общего веса грубой фракции. В предпочтительных вариантах воплощения настоящего изобретения грубая фракция может содержать, по меньшей мере, приблизительно 60 вес.% отрубей, по меньшей мере, приблизительно 10 вес.% зародышей и менее или равно приблизительно 30 вес.% крахмала от общего веса грубой фракции. В вариантах воплощения настоящего изобретения грубая фракция может иметь распределение размера частиц, по меньшей мере, приблизительно 75 вес.% частиц с размером более или равным 500 микрон, менее или равно приблизительно 5 вес.% частиц с размером менее 149 микрон и от приблизительно 15 вес.% до приблизительно 25 вес.% частиц с размером менее 500 микрон, но более или равным 149 микрон.

Измельчение или помол грубой фракции по существу позволяет избежать ощущения песчанистости во рту при употреблении в продуктах, содержащих ее. Однако содержание крахмала и длительность или степень измельчения или помола ограничивается, позволяя таким образом избежать существенного разрушения крахмала в результате трения в машине и трения между частицами отрубей и частицами крахмала. Грубая фракция может быть измельчена или размолота с получением измельченной или размолотой фракции или измельченного или размолотого отрубяного компонента с таким же или по существу таким же содержанием отрубей, зародышей и крахмала, как в грубой фракции. Измельченная или размолотая грубая фракция или отрубяной компонент может иметь распределение размера частиц, по меньшей мере, приблизительно 40 вес.% фракции или компонента с размером частиц, более или равным 149 микрон, и менее или равно приблизительно 35 вес.% с размером частиц, более или равным 500 микрон. В предпочтительных вариантах воплощения настоящего изобретения измельченная или размолотая грубая фракция или отрубяной компонент может иметь распределение размера частиц от приблизительно 0,5 вес.% до приблизительно 5 вес.%, с более или равным 841 микрон, от приблизительно 10 вес.% до приблизительно 30 вес.%, более предпочтительно от приблизительно 15 вес.% до приблизительно 25 вес.% с менее 841 микрон, но более или равным 500 микрон, от приблизительно 25 вес.% до приблизительно 70 вес.%, более предпочтительно от приблизительно 45 вес.% до приблизительно 60 вес.% с более или равным 149 микрон, но менее 500 микрон и менее или равно до приблизительно 60 вес.%, предпочтительно от приблизительно 10 вес.% до приблизительно 30 вес.% с менее 149 микрон, при этом проценты в сумме составляют 100 вес.%.

Стабилизация грубой фракции может быть достигнута нагреванием грубой фракции при температурных условиях, содержании влаги и времени обработки, которые достаточны по существу, по меньшей мере, для инактивации липазы и инактивации более легко инактивируемой липоксигеназы. Содержание влаги в грубой фракции во время тепловой стабилизационной обработки должно быть достаточно высоким для того, чтобы избежать существенного образования акриламида, но не настолько высоким, чтобы привести в результате к существенной желатинизации крахмала или к избыточной постстабилизационной сушке. В вариантах воплощения настоящего изобретения температура стабилизации может составлять от приблизительно 100ºC до приблизительно 140ºC, предпочтительно от приблизительно 115ºC до приблизительно 125ºC, и содержание влаги в грубой фракции, прошедшей стабилизацию, может составлять от приблизительно 7 вес.% до приблизительно 17 вес.%, предпочтительно от приблизительно 9 вес.% до приблизительно 14 вес.% от веса грубой фракции. В вариантах воплощения настоящего изобретения время тепловой обработки может составлять от приблизительно 0,25 минут до приблизительно 12 минут, предпочтительно от приблизительно 1 минуты до приблизительно 7 минут. Стабилизация может быть проведена без существенного или без какого-либо изменения пропорций зародышей, отрубей или крахмала эндосперма во фракции или компоненте, прошедших стабилизацию. В вариантах воплощения настоящего изобретения, если стабилизацию проводят перед измельчением или после измельчения, стабилизация может быть проведена без существенного или без какого-либо изменения распределения размера частиц во фракции или компоненте, прошедшем стабилизацию. Например, в предпочтительных вариантах воплощения настоящего изобретения стабилизированная измельченная или размолотая фракция или стабилизированный измельченный или размолотый отрубяной компонент может иметь такое же или по существу такое же содержание отрубей, зародышей и крахмала и распределение размера частиц, как в измельченной или размолотой грубой фракции перед стабилизацией.

В вариантах воплощения настоящего изобретения стабилизированный отрубяной компонент, включающий измельченную или размолотую прошедшую тепловую обработку грубую фракцию, может иметь активность липазы менее приблизительно 3, предпочтительно менее приблизительно 2, наиболее предпочтительно менее приблизительно 1 микромоль бутирата свободной кислоты, образованного за час на 0,1 грамма стабилизированного отрубяного компонента или стабилизированной измельченной или размолотой грубой фракции по влажному или сухому веществу, и содержание акриламида составляет менее или равно приблизительно 150 частей на миллиард, предпочтительно менее или равно приблизительно 100 частей на миллиард от веса стабилизированного отрубяного компонента или стабилизированной грубой фракции. Стабилизированная грубая фракция может поддерживать антиоксидантную способность, захватывая свободные радикалы, равную не менее приблизительно 150 микромоль эквивалентов Trolox на грамм. Сохранение витаминов, таких как витамины E, B₁ и B₂, может составлять, по меньшей мере, приблизительно 80 вес.% от содержания витаминов в отрубяном компоненте перед стабилизацией. Желатинизация крахмала может составлять менее приблизительно 25%, предпочтительно менее приблизительно 10%, наиболее предпочтительно менее приблизительно 5%, как измерено дифференциальной сканирующей калориметрией (DSC). Низкая степень желатинизации крахмала и низкая степень повреждения крахмала, достигнутая в отрубяном компоненте пшеницы и цельнозерновой пшеничной муке по настоящему изобретению, проиллюстрирована энтальпией при плавлении крахмала более приблизительно 4 Дж/г, предпочтительно более приблизительно 5 Дж/г от общего веса крахмала в стабилизированном отрубяном компоненте или измельченной грубой фракции, как измерено дифференциальной сканирующей калориметрией (DSC) при пике температуры в пределах от приблизительно 65ºC до приблизительно 70ºC и способностью удерживать растворитель карбонат натрия-вода (SRC карбонат натрия) менее приблизительно 200% от общего веса стабилизированного отрубяного компонента или грубой фракции.

Стабилизированная цельнозерновая мука по настоящему изобретению, такая как стабилизированная цельнозерновая пшеничная мука, включает отруби, зародыши и эндосперм, при этом только часть эндосперма прошла тепловую стабилизацию в присутствии отрубей и зародышей, но, по меньшей мере, существенная часть отрубей и зародышей прошла стабилизацию нагреванием в отсутствие основной части эндосперма. В вариантах воплощения настоящего изобретения стабилизированная цельнозерновая пшеничная мука может иметь активность липазы в пределах менее приблизительно 1,5, предпочтительно менее приблизительно 1,25, наиболее предпочтительно менее приблизительно 1 микромоль бутирата свободной кислоты, образованного за час на 0,1 грамма стабилизированного отрубяного компонента или стабилизированной измельченной или размолотой грубой фракции по влажному или сухому веществу, и содержание акриламида составляет менее приблизительно 45 частей на миллиард, предпочтительно менее приблизительно 30 частей на миллиард по весу стабилизированной цельнозерновой муки. Стабилизированная цельнозерновая пшеничная мука может иметь неожиданно низкое содержание жирных кислот менее приблизительно 10 вес.% от всех липидов муки после одного месяца хранения в условиях ускоренного хранения при температуре 95ºC или менее приблизительно 3000 частей на миллион от общего веса стабилизированной цельнозерновой муки и неожиданно низкое содержание гексаналя менее приблизительно 10 частей на миллион после одного месяца хранения в условиях ускоренного хранения при температуре 95ºC от общего веса стабилизированной цельнозерновой муки.

Распределение размера частиц стабилизированной цельнозерновой пшеничной муки может составлять менее приблизительно 10 вес.%, предпочтительно менее приблизительно 5 вес.% частиц, проходящих через стандартное сито США № 35 (500 микрон), от приблизительно 20 вес.% до приблизительно 40 вес.% частиц, проходящих через стандартное сито США № 60 (250 микрон), от приблизительно 10 вес.% до приблизительно 60 вес.%, предпочтительно от приблизительно 20 вес.% до приблизительно 40 вес.% частиц, проходящих через стандартное сито США № 100 (149 микрон), и менее приблизительно 70 вес.%, например от приблизительно 15 вес.% до приблизительно 55 вес.% частиц, проходящих через стандартное сито США № 100 (149 микрон). Стабилизированная цельнозерновая пшеничная мука демонстрирует превосходные функциональные свойства при выпекании печенья со способностью удерживать растворитель карбонат натрия-вода (SRC карбонат натрия) менее приблизительно 85%, предпочтительно менее приблизительно 82%.

При использовании стабилизированного отрубяного компонента или стабилизированной цельнозерновой муки, такой как стабилизированная цельнозерновая пшеничная мука, входящих в качестве ингредиентов в состав мучных изделий, могут быть получены пищевые продукты, такие как хлебобулочные изделия и закусочные пищевые продукты, такие как печенье, крекеры, бисквиты, основа для пиццы, основа для пирога, хлеб, бублики, крендельки, шоколадное пирожное с орехами, сдобные булочки, вафли, мучные кондитерские изделия, пирожные, бездрожжевая выпечка, сладкие роллы, пончики, фруктовые и зерновые батончики, тортиллы, частично выпеченные хлебобулочные изделия, зерновые хрустящие батончики, готовые к употреблению зерновые завтраки.

Стабилизированная цельнозерновая мука, такая как стабилизированная цельнозерновая пшеничная мука по настоящему изобретению, может быть использована при унифицированном получении теста с высокими показателями обрабатываемости и раскатываемости для получения хлебобулочных изделий, таких как печенье, крекеры и закуски, с превосходным внешним видом и увеличением объема при выпекании и без ощущения песчанистости во рту. В вариантах воплощения настоящего изобретения увеличение в объеме изделий при выпекании может составлять, по меньшей мере, приблизительно 130% от первоначального диаметра изделия из теста перед выпеканием, как измерено согласно AACC (Американская Ассоциация специалистов по биохимии зерна) 10-53 стендовым методом.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР

Фиг.1 - график поглощения при 620 нм и 525 нм в зависимости от концентрации крахмала в образце, который использовали для расчета содержания крахмала в образцах отрубяной фракции по примеру 1.

Фиг.2 - профиль плавления кристаллов крахмала в образцах стабилизированных отрубей, как определено дифференциальной сканирующей калориметрией (DSC).

Фиг.3 - график поглощения при 620 нм и 525 нм в зависимости от концентрации крахмала в образце, который использовали для расчета содержания крахмала в образцах отрубяной фракции по примеру 2.

Фиг.4 - распределение размера частиц и способность удержания растворителя (SRC) в грубых фракциях или отрубяных компонентах, содержащих смеси отрубей и зародышей перед измельчением и после измельчения по примеру 3.

Фиг.5 - функциональные свойства при выпекании стабилизированной и нестабилизированной цельнозерновой пшеничной муки в показателях способности удерживать растворитель карбонат натрия-вода (SRC карбонат натрия) и увеличение объема при выпекании изделия как функция процента по весу частиц с размером более 250 микрон.

Фиг.6 - график зависимости содержания общих жирных кислот в стабилизированной и нестабилизированной цельнозерновой пшеничной муке, полученной из измельченных отрубяных компонентов, от продолжительности времени ускоренного хранения.

Фиг.7 - график зависимости содержания общих жирных кислот в стабилизированной и нестабилизированной цельнозерновой пшеничной муке, полученной из измельченных отрубяных отходов производства белой рафинированной муки, помол как функция продолжительности ускоренного хранения.

Настоящее изобретение относится к стабилизированному отрубяному компоненту, такому как пшеничный компонент, богатый отрубями, стабилизированной цельнозерновой муке, содержащей стабилизированный отрубяной компонент, и способам получения стабилизированного отрубяного компонента и стабилизированной цельнозерновой муки. Как условия измельчения или помола, так и процесс стабилизации обеспечивают существенное снижение активности липазы и активности липоксигеназы и неожиданно низкое содержание свободных жирных кислот, гексаналя и образования акриламида. Кроме того, неожиданно достигнут высокий уровень сохранения натуральных нутриентов, таких как витамины и антиоксиданты в стабилизированном отрубяном компоненте и стабилизированной цельнозерновой муке, такой как стабилизированная цельнозерновая пшеничная мука. Условия измельчения или помола и условия стабилизации не оказывают негативного воздействия на обрабатываемость теста и производство выпечки. Стабилизированный отрубяной компонент имеет низкое содержание крахмала с низким показателем связывания йода, с низкой степенью повреждения крахмала и желатинизации крахмала и низкой способностью удерживать растворитель (SRC). Цельнозерновая пшеничная мука с естественными пропорциями эндосперма, отрубей и зародышей, как в цельном зерне, имеет неожиданно низкую способность удерживать растворитель (SRC), низкую степень повреждения крахмала и низкую степень желатинизации и неожиданно длительный срок хранения. В способе по настоящему изобретению только небольшая часть эндосперма цельнозерновой муки, такой как цельнозерновая пшеничная мука, проходит измельчение или помол в присутствии отрубей и зародышей с целью снижения повреждения крахмала. Также только небольшая часть эндосперма подвергается стабилизации нагреванием по существу для снижения желатинизации крахмала. Однако, по меньшей мере, существенная часть отрубей и зародышей цельнозерновой муки, такой как цельнозерновая пшеничная мука, подвергается стабилизации нагреванием по существу для снижения активности липазы и липоксигеназы. Цельнозерновой продукт может быть получен из стабилизированной цельнозерновой муки, такой как стабилизированная цельнозерновая пшеничная мука, с неожиданно хорошей непесчанистой текстурой и хорошим увеличением объема выпекаемого изделия.

ПОЛУЧЕНИЕ ГРУБОЙ ФРАКЦИИ И ТОНКОЙ ФРАКЦИИ

В вариантах воплощения настоящего изобретения для получения стабилизированной цельнозерновой муки, такой как стабилизированная цельнозерновая пшеничная мука, и стабилизированного отрубяного компонента цельное зерно злаков или зерновку дробят, измельчают или размалывают традиционным способом, используя известные из предшествующего уровня техники устройства для помола муки, с получением размолотых цельнозерновых злаков. Цельные зерна злаков могут быть темперированными или нетемперированными, но предпочтительно нетемперированными сырыми цельными зернами злаков, которые промывают водой. Содержание влаги в пределах от приблизительно 11 вес.% до приблизительно 14,5 вес.% является предпочтительным для помола или измельчения, но более предпочтительным является содержание влаги в пределах от приблизительно 12,5 вес.% до приблизительно 13,5 вес.%. Если содержание влаги в зерне или зерновке слишком низкое, зерно или зерновка может иметь нежелательные повреждения и приводить к повреждению крахмала. Слишком высокое содержание влаги в зерне или зерновке может вызвать избыточную желатинизацию крахмала и также может являться причиной возникновения трудностей при помоле или измельчении зерна или зерновки. По этой причине содержание влаги в зерне или зерновке в пределах от приблизительно 11 вес.% до приблизительно 14,5 вес.% является предпочтительным только перед помолом или измельчением. Если содержание влаги в зерне или зерновке слишком низкое, то перед помолом или измельчением в сухое зерно или зерновку может быть введена влага для увеличения содержания влаги до уровня, приемлемого для проведения помола или измельчения. Добавление влаги может быть проведено традиционным способом посредством темперирования зерна или зерновки или распыления на его поверхность воды для последующего ее впитывания. Натуральные цельные зерна, такие как зерновка пшеницы, как правило, имеют содержание влаги в пределах от приблизительно 10 вес.% до приблизительно 14,5 вес.%. Следовательно, в предпочтительных вариантах воплощения настоящего изобретения не требуется проводить увлажнение или темперирование цельной зерновки или зерен или увлажнение грубой фракции до содержания влаги, требуемого для помола или измельчения.

Дробленое, измельченное или размолотое цельное зерно злаков может быть подвергнуто традиционному разделению или просеиванию с использованием известных из предшествующего уровня техники устройств для обработки зерна с получением грубой фракции и тонкой фракции. Согласно способу по настоящему изобретению грубая фракция богата отрубями и зародышами, а также содержит эндосперм, а тонкая фракция главным образом представляет собой эндосперм, а также может содержать отруби и зародыши.

Цельное зерно содержит главным образом эндосперм, отруби и зародыши в уменьшающихся пропорциях соответственно. В цельном зерне пшеницы, например, влага составляет приблизительно 13 вес.%, эндосперм или крахмал составляет приблизительно 83 вес.%, отруби составляют приблизительно 14,5 вес.% и зародыши составляют приблизительно 2,5 вес.% от веса цельного зерна. Эндосперм содержит крахмал, и содержание белка в нем ниже, чем в зародыше и отрубях. Также низким является содержание сырого жира и золы.

Отруби (перикарп или оболочка) представляют собой стенку зрелой завязи, которая расположена под кутикулой и включает все внешние слои ниже семенной оболочки. Она богата некрахмалистыми полисахаридами, такими как целлюлоза и пентозан. Пентозан представляет собой углеводный комплекс, присутствующий во многих тканях растения, в частности в отрубях, характеризующийся гидролизом до моносахаридов с пятью атомами углерода (пентозы). Он представляет собой любой член группы пентозных полисахаридов, имеющих формулу (C₅H₈O₄)_n, присутствующий в различных пищевых продуктах и соке растений. Отруби или перикарп очень плотные из-за высокого содержания волокон и вызывают сухое песчанистое ощущение во рту при употреблении, в частности когда присутствуют частицы большого размера. Также они содержат большое количество липазы и липоксигеназы и нуждаются в стабилизации.

Из-за плотности или прочности отрубей во время операций по помолу муки они, как правило, разбиваются на маленькие кусочки значительно меньшего размера по сравнению с эндоспермом и зародышем. Используя сито подходящего размера, можно получить грубую фракцию, обогащенную отрубями по сравнению с естественными пропорциями отрубей, зародышей и эндосперма в цельном зерне. Поскольку степень измельчения или помола увеличивается, размер частиц отрубей приближается к размеру частиц крахмала, делая разделение отрубей и крахмала более сложным. Также может возрасти повреждение крахмала из-за большего приложения механической энергии и трения отрубей по сравнению с эндоспермом, что ведет к разрушению гранул крахмала. В вариантах воплощения настоящего изобретения помол или измельчение проводят для того, чтобы обогатить грубую фракцию отрубями, не вызывая по существу повреждения крахмала. Также в вариантах воплощения настоящего изобретения размер частиц отрубей по существу уменьшен для существенного снижения ощущения песчанистости, но уменьшение размера частиц по существу ограничено для избежания повреждения крахмала, присутствующего в грубой фракции по настоящему изобретению. Также механически поврежденный крахмал в большей степени подвержен желатинизации. Согласно способу по настоящему изобретению механическое повреждение крахмала незначительно, если вообще имеет место какое-либо механическое повреждение крахмала при осуществлении или проведении процесса стабилизации.

Основными частями зародыша являются щиток и осевая часть зародыша. Щиток составляет 90% зародыша и хранит запасенные питательные вещества для прорастания. Во время этой трансформации осевые части зародыша прорастают при посеве. Зародыш характеризуется высоким содержанием жирного масла. Он также богат сырыми белками, сахарами и золой. Щиток содержит паренхимальные богатые маслом клетки с пористыми клеточными стенками. Зародыш предпочтительно проходит стабилизацию с отрубями для инактивации липазы и липоксигеназы, которые могут присутствовать в нем после измельчения или помола, для того, чтобы избежать существенного разрушения натуральных нутриентов.

В конкретных вариантах воплощения настоящего изобретения в процессе помола зерна получение грубой и тонкой фракции может включать пропускание цельного зерна, такого как пшеница, по меньшей мере, через одну установку драной вальцовой системы или рабочие вальцы и сито, расположенное внизу каждой установки драной вальцовой системы, для получения размолотого зерна. Чем дольше применяется драная вальцовая система, тем больше крахмала или эндосперма высвобождается и остаются более крупные, грубые по сравнению с эндоспермом частицы отрубей. При дроблении частицы отрубей сплющиваются, в то время как эндосперм разделяется на фрагменты с отдельными гранулами крахмала. Помолотое зерно может быть просеяно или очищено для отделения тонкой фракции и задержки грубой фракции. Например, в вариантах воплощения настоящего изобретения зерновка пшеницы может быть пропущена, по меньшей мере, через одну установку драной вальцовой системы и ее сита для: 1) сбора первой фракции эндосперма с размером частиц, менее или равным 500 микрон, и задержки грубой фракции первого помола с размером частиц более 500 микрон, 2) измельчения задержанной грубой фракции первого помола и для сбора второй фракции эндосперма с размером частиц, менее или равным 500 микрон, 3) комбинирования первой фракции эндосперма и второй фракции эндосперма с получением тонкой фракции и 4) задержки грубой фракции второго помола с размером частиц более 500 микрон для дальнейшего уменьшения размера. При традиционном помоле может быть использовано пять установок драной вальцовой системы и сит после них. В предпочтительных вариантах воплощения настоящего изобретения используют меньшее число установок драной вальцовой системы и сит, например только две установки драной вальцовой системы и два сита для снижения повреждения крахмала и достижения большего распределения размера частиц для тонкой фракции и грубой фракции. Также тупые рифли каждого вальца каждой пары драной вальцовой системы предпочтительно работают для снижения разлета эндосперма при дроблении, что снижает повреждение крахмала во время дробления, и достигается большее распределение размера частиц тонкой фракции и грубой фракции.

В случае проведения дробления и измельчения цельного зерна без просеивания крахмал эндосперма и крахмал перикарпа распределяются поровну в измельченном продукте в их естественных пропорциях. В случае проведения дробления с просеиванием грубая фракция, содержащая отруби, в большей степени обогащена крахмалом перикарпа по сравнению с крахмалом эндосперма. В другом варианте воплощения настоящего изобретения операцию по обрушению проводят для удаления отрубяной оболочки с зерна и для увеличения в грубой фракции пропорции крахмала перикарпа относительно крахмала эндосперма.

Грубая фракция может содержать отруби в количестве, по меньшей мере, приблизительно 50 вес.% от общего веса грубой фракции. Количество зародышей, присутствующих в грубой фракции, может составлять приблизительно то же количество по отношению к количеству отрубей, как и цельном зерне. Количество крахмала или эндосперма, присутствующего в грубой фракции, может быть менее приблизительно 40 вес.%, но, как правило, по меньшей мере, приблизительно 10 вес.% крахмала или эндосперма, например от приблизительно 15 вес.% до приблизительно 35 вес.% крахмала, предпочтительно менее или равно приблизительно 30 вес.% от общего веса грубой фракции. В предпочтительных вариантах воплощения настоящего изобретения грубая фракция может содержать, по меньшей мере, приблизительно 60 вес.% отрубей и, по меньшей мере, приблизительно 10 вес.% зародышей от общего веса грубой фракции. В вариантах воплощения настоящего изобретения грубая фракция может иметь распределение размера частиц в пределах, по меньшей мере, приблизительно 75 вес.% частиц с размером, более или равным 500 микрон, менее или равно приблизительно 5 вес.% частиц с размером менее 149 микрон и от приблизительно 15 вес.% до приблизительно 25 вес.% частиц с размером менее 500 микрон, но более или равным 149 микрон.

Тонкая фракция представляет собой главным образом эндосперм и, как правило, может содержать крахмал или эндосперм в количествах, по меньшей мере, приблизительно 90 вес.%, например от приблизительно 92 вес.% до приблизительно 95 вес.% по сухому веществу от общего веса тонкой фракции. Количество зародышей, присутствующих в тонкой фракции, может составлять приблизительно то же количество относительно количества отрубей, как и в цельном зерне. Количество отрубей, присутствующих в тонкой фракции, может составлять менее приблизительно 8 вес.%, например от приблизительно 5 вес.% до приблизительно 6 вес.% отрубей от общего веса тонкой фракции. В вариантах воплощения настоящего изобретения тонкая фракция может содержать зародыши в количестве менее приблизительно 1,5 вес.%, например, менее приблизительно 1 вес.% от общего веса тонкой фракции. В вариантах воплощения настоящего изобретения тонкая фракция может иметь распределение размера частиц менее приблизительно 10 вес.% частиц с размером, более или равным 500 микрон, менее или равно приблизительно 80 вес.% частиц с размером менее 149 микрон и от приблизительно 20 вес.% до приблизительно 65 вес.% частиц с размером менее 500 микрон, но более или равно 149 микрон. Более предпочтительно тонкая фракция может иметь распределение размера частиц менее или равно приблизительно 5 вес.% частиц с размером, более или равным 500 микрон, менее или равно приблизительно 55 вес.% частиц с размером менее 149 микрон и от приблизительно 40 вес.% до приблизительно 65 вес.% частиц с размером менее 500 микрон, но более или равно 149 микрон. В вариантах воплощения настоящего изобретения измельчение или помол тонкой фракции проводят до распределения размера частиц, большего, чем распределение размера частиц рафинированной пшеничной муки, что помогает снизить повреждение крахмала и улучшить свойства при выпекании без оказания по существу негативного воздействия на текстуру хлебобулочных изделий.

В вариантах воплощения настоящего изобретения помол цельного зерна, такого как пшеница, дает выход от приблизительно 60 вес.% до приблизительно 83 вес.% тонкой фракции и от приблизительно 17 вес.% до приблизительно 40 вес.% грубой фракции от общего веса цельного зерна.

ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ ГРУБОЙ ФРАКЦИИ

Задержанная или уловленная грубая фракция проходит дополнительное измельчение или помол по существу для снижения песчанистости по существу без повреждения крахмала, присутствующего в грубой фракции, при трении в машине или трении между частицами отрубей и частицами крахмала.

В предпочтительных вариантах воплощения настоящего изобретения задержанная или уловленная грубая фракция проходит дополнительное измельчение или помол дробилкой, которая предпочтительно представляет собой вальцовую мельницу. Используемая вальцовая мельница может представлять собой коммерчески доступную вальцовую мельницу, такую как Bauermeister Gap Mill (Bauermeister, Inc., Memphis, Tenn.). Вальцовая мельница Bauermeister сконструирована для тонкого помола и включает регулируемую размольную щель между ротором конической формы и тупыми рифлями. Грубая фракция может непрерывно подаваться на конвейере из мукомольной мельницы во входное отверстие вальцовой мельницы со скоростью от приблизительно 600 фунтов в час до приблизительно 1000 фунтов в час. Затем измельченная грубая фракция может быть выгружена со дна вальцовой мельницы под действием силы тяжести.

Независимо от того какой способ помола или измельчения грубой фракции применяется, получаемая в результате измельченная или размолотая фракция или измельченный или размолотый отрубяной компонент может иметь такое же или по существу такое же содержание отрубей, зародышей и крахмала, как в грубой фракции. Следовательно, измельченная или размолотая фракция или отрубяной компонент может содержать отруби в количестве, по меньшей мере, приблизительно 50 вес.% от общего веса измельченной грубой фракции. Количество зародышей, присутствующих в измельченной грубой фракции или отрубяном компоненте, может составлять приблизительно такое же количество относительно количества отрубей, как в цельном зерне. Количество крахмала или эндосперма, присутствующего в измельченной грубой фракции, может составлять менее приблизительно 40 вес.%, но, как правило, по меньшей мере, приблизительно 10 вес.% крахмала или эндосперма, например от приблизительно 15 вес.% до приблизительно 35 вес.% крахмала, предпочтительно менее или равно приблизительно 30 вес.% от общего веса измельченной грубой фракции. В предпочтительных вариантах воплощения настоящего изобретения измельченная грубая фракция может содержать, по меньшей мере, приблизительно 60 вес.% отрубей и, по меньшей мере, приблизительно 10 вес.% зародышей от общего веса измельченной грубой фракции.

Измельченная или размолотая грубая фракция или отрубяной компонент может иметь распределение размера частиц, по меньшей мере, приблизительно 40 вес.% фракции или компонента с размером частиц, более или равным 149 микрон, и менее или равно приблизительно 35 вес.% с размером частиц, более или равным 500 микрон. В предпочтительных вариантах воплощения настоящего изобретения измельченная или размолотая грубая фракция или отрубяной компонент может иметь распределение размера частиц от приблизительно 0,5% до приблизительно 5 вес.% с более или равным 841 микрон, от приблизительно 10 вес.% до приблизительно 30 вес.% менее 841 микрон, но более или равным 500 микрон, от приблизительно 25 вес.% до приблизительно 70 вес.%, более или равным 149 микрон, но менее 500 микрон, и менее или равно приблизительно 60 вес.% с менее 149 микрон, при этом проценты в сумме составляют 100 вес.%.

Более предпочтительно измельченная или размолотая грубая фракция или отрубяной компонент может иметь распределение размера частиц от приблизительно 0,5 вес.% до приблизительно 5 вес.%, с более или равным 841 микрон, от приблизительно 15 вес.% до приблизительно 25 вес.% с менее 841 микрон, но более или равным 500 микрон, от приблизительно 45 вес.% до приблизительно 60 вес.%, с более или равным 149 микрон, но менее 500 микрон, и от приблизительно 10 вес.% до приблизительно 30 вес.% с менее 149 микрон, при этом проценты в сумме составляют 100 вес.%.

СТАБИЛИЗАЦИЯ ГРУБОЙ ФРАКЦИИ

Стабилизация грубой фракции нагреванием для инактивации липазы и липоксигеназы может быть проведена перед измельчением или помолом грубой фракции, во время измельчения или помола или после. В вариантах воплощения настоящего изобретения стабилизация может представлять собой любую комбинацию нагревания перед измельчением или помолом, во время измельчения или помола и после. Предпочтительно стабилизацию проводят после измельчения или помола грубой фракции.

Независимо от времени проведения стабилизация грубой фракции может быть достигнута нагреванием грубой фракции при температурных условиях, содержании влаги и времени обработки, которые по существу достаточны, по меньшей мере, для инактивации липазы и инактивации более легко инактивируемой липоксигеназы. Содержание влаги в грубой фракции во время тепловой стабилизационной обработки должно быть достаточно высоким для того, чтобы избежать существенного образования акриламида. Считается, что образование акриламида является результатом деградации Стрекера аспарагина и метионина в присутствии дикарбонильных продуктов потемнения реакции Майара. Считается, что высокое содержание влаги ингибирует образование акриламида, поскольку вода более нуклеофильна по сравнению с аспарагином и снижает активность основной аминогруппы аспарагина. Более низкая температура стабилизации и более короткое время стабилизации также в результате приводят к уменьшению образования акриламида. Однако увеличение содержания влаги в грубой фракции во время стабилизации для снижения образования акриламида может привести к увеличению желатинизации крахмала или может потребовать избыточной постстабилизационной сушки для снижения риска роста плесени. Содержание влаги в грубой фракции во время стабилизации должно быть не настолько высоким, чтобы привести к избыточной желатинизации крахмала или потребовать интенсивной сушки для обеспечения содержания влаги, обеспечивающего длительный срок хранения. В вариантах воплощения настоящего изобретения содержание влаги в грубой фракции, прошедшей стабилизацию, может составлять от приблизительно 7 вес.% до приблизительно 17 вес.%, предпочтительно от приблизительно 9 вес.% до приблизительно 14 вес.% от общего веса грубой фракции. Предпочтительно, чтобы во время стабилизации грубая фракция не поглощала и не теряла влагу. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения грубая фракция может терять от приблизительно 10 вес.% до приблизительно 70 вес.% влаги, например от приблизительно 15 вес.% до приблизительно 25 вес.% влаги во время стабилизации. В другом варианте воплощения настоящего изобретения грубая фракция может поглощать влагу в таком же количестве, как при инжекции пара во время процесса стабилизации. Однако потеря влаги и поглощение влаги может контролироваться способами, известными из предшествующего уровня техники, таким образом, чтобы содержание влаги в грубой фракции во время стабилизации находилось в требуемых пределах для контроля образования акриламида, желатинизации, сушки и активности липазы, например, от приблизительно 7 вес.% до приблизительно 17 вес.%, предпочтительно от приблизительно 9 вес.% до приблизительно 14 вес.% от общего веса грубой фракции.

В вариантах воплощения настоящего изобретения содержание влаги в отрубяной фракции можно контролировать обработкой или темперированием цельной зерновки или зерна таким образом, чтобы увлажнялась внешняя часть зерновки или зерна по существу без увлажнения внутренней части. Такая обработка позволяет избежать или по существу снизить потребность в сушке тонкой фракции, полученной из внутренней части или эндосперма зерновки или зерна, при этом происходит увлажнение внешней части или оболочек и зародыша зерновки для последующей стабилизационной обработки. Например, способы темперирования, которые могут быть использованы для увлажнения поверхности или оболочек, включают выдержку цельной зерновки или зерна, такого как цельная зерновка пшеницы, в течение ограниченного периода времени в ванной или резервуаре. В вариантах воплощения настоящего изобретения на поверхность цельной зерновки может быть распылена вода с последующей ее выдержкой или темперированием. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения время выдержки или темперирования может составлять от приблизительно 10 минут до приблизительно 24 часов. Выдержка зерновки в течение более длительного периода времени нежелательна, поскольку это в результате может привести к глубокому проникновению воды в зерновку, увлажнению внутренних частей зерновки.

В других вариантах воплощения настоящего изобретения вместо увлажнения цельной зерновки или зерна или в дополнение к увлажнению цельной зерновки или зерна может быть увлажнена грубая фракция до достижения в ней требуемого содержания влаги. В случае если необходимо проводить увлажнение, предпочтительно проводить увлажнение отрубяной фракции вместо увлажнения цельной зерновки или зерна.

Натуральная цельная пшеничная зерновка, как правило, имеет содержание влаги от приблизительно 10 вес.% до приблизительно 14,5 вес.%. Следовательно, в предпочтительных вариантах воплощения настоящего изобретения увлажнение или темперирование цельной зерновки или увлажнение грубой фракции для достижения содержания влаги, требуемого для стабилизации, может проводиться или не проводиться.

При этом более низкая температура стабилизации и более короткое время стабилизации помогают снизить образование акриламида, желатинизацию крахмала и избежать разрушения витаминов и антиоксидантов, но при более низкой температуре снижается количество инактивированной липазы и липоксигеназы. В вариантах воплощения настоящего изобретения температура стабилизации может составлять от приблизительно 100ºC до приблизительно 140ºC, предпочтительно от приблизительно 115ºC до приблизительно 125ºC. Температура стабилизации может быть измерена при использовании термощупа, располагаемого по центру в массе обрабатываемой грубой фракции. В вариантах воплощения настоящего изобретения тепловая обработка может составлять от приблизительно 0,25 минуты до приблизительно 12 минут, предпочтительно от приблизительно 1 минуты до приблизительно 7 минут, как правило, более длительная обработка проводится при более низких температурах и более низком содержании влаги.

В вариантах воплощения настоящего изобретения температура стабилизации, время стабилизации и содержание влаги может контролироваться таким образом, чтобы желатинизация крахмала в результате проведения стабилизации в стабилизированной измельченной или размолотой грубой фракции или отрубяном компоненте составляла менее приблизительно 25%, предпочтительно менее приблизительно 10%, наиболее предпочтительно менее приблизительно 5%, как измерено дифференциальной сканирующей калориметрией (DSC). Низкая степень желатинизации крахмала и низкая степень повреждения крахмала, достигнутая в отрубяном компоненте пшеницы и цельнозерновой пшеничной муке по настоящему изобретению, проиллюстрирована энтальпией при плавлении крахмала более приблизительно 4 Дж/г, предпочтительно более приблизительно 5 Дж/г от общего веса крахмала в стабилизированном отрубяном компоненте или измельченной грубой фракции, как измерено дифференциальной сканирующей калориметрией (DSC) при пике температуры в пределах от приблизительно 65ºC до приблизительно 70ºC. Как правило, желатинизация крахмала происходит, когда: a) воду в достаточном количестве, как правило, по меньшей мере, приблизительно 30 вес.% от общего веса крахмала вводят и смешивают с крахмалом и b) температура крахмала поднимается до, по меньшей мере, приблизительно 80ºC (176ºF), предпочтительно 100ºC (212ºF) или более. Температура желатинизации зависит от количества воды, доступной для взаимодействия с крахмалом. Более низкое количество доступной воды, как правило, требует более высокой температуры желатинизации. Желатинизация может быть определена как разрушение (деструкция) молекулярной структуры гранул крахмала, заключающееся в необратимых изменениях свойств, таких как набухание гранулы, плавление нативного кристалла, потеря двулучепреломления и растворимости крахмала. Температура начала стадии желатинизации и пределы температуры, выше которой она происходит, зависят от концентрации крахмала, способа измерения, типа гранул, гетерогенности измеряемых гранул. Склеивание представляет собой феномен второй стадии, следующей за первой стадией желатинизации разрушения крахмала. Оно включает увеличение набухания гранул, выделение молекулярных компонентов (то есть амилозы, затем амилопектина) из гранул и в итоге полное разрушение гранул. См. Atwell et al. «The Terminology And Methodology Associated With Basic Starch Phenomena», Cereal Foods World. Vol. 33, № 3, p. 306-311 (March 1988).

Низкая степень желатинизации крахмала и небольшое количество поврежденного крахмала из-за трения во время измельчения может быть измерено с использованием способности удерживать растворитель карбонат натрия-вода (SRC карбонат натрия). Способность удерживать растворитель (SRC) может быть измерена смешиванием образца ингредиента или компонента, такого как стабилизированная измельченная грубая фракция или отрубяной компонент или стабилизированная цельнозерновая пшеничная мука, имеющего вес (A), например, приблизительно 5 г, с большим избытком воды или другого растворителя, такого как водный раствор карбоната натрия (например, 5 вес.% карбоната натрия) и центрифугированием смеси растворитель-мука. Затем жидкий супернатант может быть декантирован и образец может быть взвешен с получением веса центрифугированного влажного образца (B), где показатель SRC рассчитывают по следующей формуле: показатель SRC=((B-A)/A)×100. В вариантах воплощения настоящего изобретения стабилизированная измельченная или размолотая грубая фракция или отрубяной компонент может обладать способностью удерживать растворитель карбонат натрия-вода (SRC карбонат натрия) менее приблизительно 200%, предпочтительно менее приблизительно 180%.

Хотя желатинизация крахмала, образование акриламида и разрушение витаминов и антиоксидантов по существу ограничено, стабилизация нагреванием приводит к неожиданно высокой инактивации липазы и липоксигеназы. Считается, что два этих компонента главным образом ответственны за прогоркание, катализированное ферментами. В вариантах воплощения настоящего изобретения стабилизированный отрубяной компонент, включающий измельченную или размолотую прошедшую тепловую обработку грубую фракцию, может иметь активность липазы менее приблизительно 3, предпочтительно менее приблизительно 2, более предпочтительно менее приблизительно 1 микромоль бутирата свободной кислоты, образованного за час на 0,1 грамма стабилизированного отрубяного компонента или стабилизированной измельченной или размолотой грубой фракции по влажному или сухому веществу. В вариантах воплощения настоящего изобретения такое снижение активности липазы может составлять от приблизительно 4 до 6 микромоль бутирата свободной кислоты, образованного за час на 0,1 грамма нестабилизированного отрубяного компонента или нестабилизированной измельченной или размолотой грубой фракции или снижение активности липазы, по меньшей мере, на приблизительно 25%. Наиболее предпочтительно активность и липазы, и липоксигеназы полностью инактивирована. Также содержание акриламида может быть ограничено до значения, менее или равного приблизительно 150 частей на миллиард, предпочтительно менее или равного приблизительно 100 частей на миллиард от веса стабилизированного отрубяного компонента или стабилизированной грубой фракции. Натуральные антиоксиданты сохранены, поэтому стабилизированная грубая фракция может поддерживать антиоксидантную способность, равную не менее приблизительно 150 микромоль эквивалентов Trolox на грамм, захватывая свободные радикалы. Сохранность витаминов, таких как витамины E, B₁ и B₂, может составлять, по меньшей мере, приблизительно 80 вес.% от содержания витаминов в отрубяном компоненте перед стабилизацией.

Стабилизация грубой фракции нагреванием может быть проведена без существенного или без какого-либо изменения пропорций зародышей, отрубей или крахмала эндосперма во фракции или компоненте, прошедших стабилизацию. Следовательно, в вариантах воплощения настоящего изобретения стабилизированная измельченная или размолотая фракция или стабилизированный измельченный или размолотый отрубяной компонент может содержать отруби в количестве, по меньшей мере, приблизительно 50 вес.% от общего веса стабилизированной измельченной или размолотой фракции или стабилизированного измельченного или размолотого отрубяного компонента. Количество зародышей, присутствующих в стабилизированной измельченной или размолотой грубой фракции или отрубяном компоненте, может составлять приблизительно то же количество по отношению к количеству отрубей, как в цельном зерне. Количество крахмала или эндосперма, присутствующего в стабилизированной измельченной или размолотой грубой фракции или отрубяном компоненте, может составлять менее приблизительно 40 вес.%, но, как правило, по меньшей мере, приблизительно 10 вес.% крахмала или эндосперма, например от приблизительно 15 вес.% до приблизительно 35 вес.% крахмала, предпочтительно менее или равно приблизительно 30 вес.% от общего веса стабилизированной измельченной или размолотой грубой фракции или отрубяного компонента. В предпочтительных вариантах воплощения настоящего изобретения стабилизированная измельченная или размолотая грубая фракции или отрубяной компонент может содержать, по меньшей мере, приблизительно 60 вес.% отрубей и, по меньшей мере, приблизительно 10 вес.% зародышей от общего веса стабилизированной измельченной или размолотой грубой фракции или отрубяного компонента.

В вариантах воплощения настоящего изобретения крахмал стабилизированной измельченной грубой фракции или отрубяного компонента отличается по структуре и имеет «красный» цвет, который является результатом высокой молекулярной массы сильно разветвленного подобного амилопектину крахмала, находящегося в перикарпе. В вариантах воплощения настоящего изобретения крахмал может быть все еще связан с отрубяной фракцией, образуя комплекс крахмал-йод, который поглощает световые волны длиной приблизительно 525 нм и приблизительно 600 нм. Показатель поглощения связанного йода составляет менее приблизительно 1,2 (например, 600 нм/525 нм = 1,15), отличительным признаком является предпочтительно менее приблизительно 1,0. Это показывает, что стабилизированная измельченная грубая фракция или отрубяной компонент имеет высокую степень обогащения отрубями, содержащими небольшое количество связанного крахмала (то есть крахмала из внешнего перикарпа, а не эндосперма).

В вариантах воплощения настоящего изобретения стабилизированная измельченная грубая фракция или очищенные отруби после стабилизации и уменьшения размера частиц могут иметь содержание золы в пределах от приблизительно 3 вес.% до приблизительно 7 вес.%, например приблизительно 5,5%, и плотность от приблизительно 0,15 г/мл до приблизительно 0,5 г/мл, например приблизительно 0,3 г/мл, и ОВ/содержание влаги поддерживается на уровне от 20% до 50%. При такой ОВ влага имеет оптимальные характеристики благодаря низкой мобильности, слабой реактивности, все еще достаточному содержанию влаги для ингибирования реактивности свободных радикалов. Содержание влаги в стабилизированном отрубяном компоненте может составлять в пределах от приблизительно 7 вес.% до приблизительно 13 вес.% от общего веса стабилизированного отрубяного компонента, и активность воды может быть менее приблизительно 0,7, предпочтительно от приблизительно 0,2 до приблизительно 0,5.

Стабилизация грубой фракции независимо от того, проведена она перед измельчением или после измельчения, может быть проведена по существу без изменений или каких-либо изменений распределения размера частиц фракции или компонента, прошедшего стабилизацию. Например, в предпочтительных вариантах воплощения настоящего изобретения стабилизированная измельченная или размолотая фракция или стабилизированный измельченный или размолотый отрубяной компонент может иметь такое же или по существу такое же распределение размера частиц, как и в измельченной или размолотой грубой фракции перед стабилизацией. В вариантах воплощения настоящего изобретения стабилизация может увеличивать или уменьшать содержание влаги в грубой фракции, что в свою очередь может изменять распределение размера частиц. Например, стабилизация нагреванием может высушивать неизмельченную или измельченную грубую фракцию и может явиться причиной уменьшения или сокращения размера частиц. Также увеличение содержания влаги во время стабилизации, такое как инжектрирование паром, может приводить к набуханию неизмельченной или измельченной грубой фракции и увеличению размера частиц. Предпочтительно, чтобы во время стабилизации грубая фракция не поглощала и не теряла влагу и, следовательно, не происходило фактическое изменение размера частиц из-за изменений во время тепловой обработки. Однако в случае, если содержание влаги изменяется во время тепловой стабилизационной обработки, оно должно находиться в требуемых пределах, например от 9 вес.% до приблизительно 14 вес.%, и распределение размера частиц остается в требуемых пределах. Следовательно, даже если содержание влаги изменяется во время тепловой обработки, стабилизированная измельченная или размолотая грубая фракция или стабилизированный измельченный или размолотый отрубяной компонент может иметь распределение размера частиц, по меньшей мере, приблизительно 40 вес.% от веса стабилизированной фракции или компонента с размером частиц, более или равным 149 микрон, и менее или равно приблизительно 35 вес.% с размером частиц, более или равным 500 микрон. В предпочтительных вариантах воплощения настоящего изобретения стабилизированная измельченная или размолотая грубая фракция или стабилизированный измельченный или размолотый отрубяной компонент может иметь распределение размера частиц от приблизительно 0,5 вес.% до приблизительно 5 вес.%, с более или равным 841 микрон, от приблизительно 10 вес.% до приблизительно 30 вес.% с менее 841 микрон, но более или равным 500 микрон, от приблизительно 25 вес.% до приблизительно 70 вес.%, с более или равным 149 микрон, но менее 500 микрон, и менее или равно приблизительно 60 вес.% с менее 149 микрон, при этом проценты в сумме составляют 100 вес.%.

Более предпочтительно стабилизированная измельченная или размолотая грубая фракция или стабилизированный отрубяной компонент может иметь распределение размера частиц от приблизительно 0,5 вес.% до приблизительно 5%, с более или равным 841 микрон, от приблизительно 15 вес.% до приблизительно 25 вес.% с менее 841 микрон, но более или равным 500 микрон, от приблизительно 45 вес.% до приблизительно 60 вес.%, с более или равным 149 микрон, но менее 500 микрон, и от приблизительно 10 вес.% до приблизительно 30 вес.% с менее 149 микрон, при этом проценты в сумме составляют 100 вес.%.

Стабилизация грубой фракции может проводиться периодически, полунепрерывно или непрерывно, предпочтительным является последний вариант. Для нагревания грубой фракции с целью ее стабилизации могут быть использованы известные резервуары для нагревания, такие как варочный прибор периодического действия, миксеры, вращающиеся барабаны, миксеры непрерывного действия и экструдеры. Приборы для нагревания могут представлять собой емкости, снабженные обогревающей или охлаждающей рубашкой для внешнего контроля температуры стабилизации и/или соплами для инжекции пара для прямой инжекции влаги и тепла в грубую фракцию. В других вариантах воплощения настоящего изобретения для нагревания грубой фракции с целью ее стабилизации может быть использовано инфракрасное излучение (IR) или энергия. В предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения для стабилизации грубой фракции непрерывным способом используют варочный прибор для отрубей Lauhoff, доступный от Lauhoff. В вариантах воплощения настоящего изобретения измельчение или помол проводят одновременно со стабилизацией нагреванием, для чего могут быть использованы нагретые вальцы. В таких вариантах воплощения настоящего изобретения температура и содержание влаги могут регулироваться в сторону увеличения показателей с целью сокращения времени стабилизации для соответствия требуемому времени измельчения с достижением целевого распределения размера частиц.

В других вариантах воплощения настоящего изобретения, по меньшей мере, одна или все задержанные или уловленные измельченные грубые фракции могут быть стабилизированы или подвергнуты инактивации ферментов дополнительно или на вальцовой мельнице с использованием пищевого стабилизирующего агента или только обработки или в комбинации с термической обработкой. Однако предпочтительным способом стабилизации грубой фракции является только стабилизация нагреванием. Примеры пищевых стабилизирующих агентов, которые могут быть использованы в эффективных для стабилизации количествах, для стабилизации перед смешиванием грубой фракции с тонкой фракцией представляют собой пищевые щелочные бисульфаты, бисульфиты, метабисульфиты и метабисульфаты, такие как метабисульфит натрия, органические кислоты, такие как сорбиновая кислота, диоксид серы, цистеин, тиогликолевая кислота, глютатион, сульфид водорода, другие пищевые редуцирующие агенты и их смеси.

В вариантах воплощения настоящего изобретения грубая фракция, прошедшая тепловую обработку, может быть охлаждена воздухом, циркулирующим в закрытом помещении. В других вариантах воплощения настоящего изобретения охлаждение измельченной или размолотой грубой фракции или отрубяного компонента после тепловой обработки необязательно может контролироваться для дополнительной минимизации нежелательной желатинизации крахмала. Согласно некоторым вариантам воплощения настоящего изобретения предпочтительным является быстрое охлаждение нагретой грубой фракции, например охлаждение при комнатной температуре воздухом, циркулирующим в закрытом помещении. Грубая фракция, прошедшая тепловую обработку, может быть охлаждена до температуры поверхности предпочтительно ниже приблизительно 60ºC в течение 60 минут. Как правило, незначительная дополнительная желатинизация происходит в стабилизированном отрубяном компоненте при температуре ниже приблизительно 60ºC. Затем грубая фракция, прошедшая тепловую обработку, может быть охлаждена до комнатной температуры или температуры приблизительно 25ºC. В вариантах воплощения настоящего изобретения средняя скорость охлаждения для достижения температуры поверхности приблизительно 25ºC может составлять от приблизительно 1ºC/мин до приблизительно 3ºC/мин.

Скорость охлаждения должна быть такой, чтобы минимизировать дополнительную желатинизацию крахмала в грубой фракции после тепловой обработки, но не должна быть слишком быстрой для того, чтобы, если нет необходимости, не противодействовать дополнительной инактивации липазы и LPO. Если нет необходимости в дополнительной инактивации липазы или LPO, то охлаждение может быть проведено быстрым снижением температуры грубой фракции, прошедшей тепловую обработку, до менее приблизительно 60ºC. Например, при более высокой скорости может быть проведено начальное охлаждение грубой фракции, прошедшей тепловую обработку, последующее охлаждение может быть проведено при более низкой скорости. Также скорость охлаждения может быть выбрана для сушки грубой фракции, прошедшей тепловую обработку, до различной степени. Например, более длительные периоды охлаждения при более низкой скорости охлаждения обеспечивает сушка стабилизированной грубой фракции по сравнению со стабилизированной грубой фракцией, охлажденной при более высокой скорости охлаждения за более короткий период времени.

Охладитель или устройство для охлаждения может быть расположено на выходе из резервуара, например приемного бункера, или на конвейерной ленте, принимающей грубую фракцию, прошедшую тепловую обработку. Охладители, которые могут быть использованы в способах по настоящему изобретению, включают охлаждающие туннели или туннельные охладители, через которые под силой тяжести или на конвейерном устройстве проходит грубая фракция, прошедшая тепловую обработку. В то время как грубая фракция, прошедшая тепловую обработку, проходит через устройство, охлажденный воздух может проходить над грубой фракцией или отрубяным компонентом и через них. Затем отработанный охлаждающий воздух может быть собран или аспирирован, например, вытяжкой и дополнительно обработан в циклонном сепараторе. Предпочтительно в охладителе охлаждающий воздух подается в различных областях по всей длине охлаждающего туннеля или туннельного охладителя. Предпочтительно охлаждающий воздух проходит через охлаждающее устройство перед контактированием с грубой фракцией, прошедшей тепловую обработку, для достижения температуры ниже температуры воздуха, циркулирующего в помещении.

После охлаждения содержание влаги в грубой фракции, прошедшей тепловую обработку, необязательно может быть дополнительно снижено сушкой. Температура сушки предпочтительно составляет менее 60ºC, чтобы не допустить дополнительной желатинизации крахмала, происходящей во время процесса сушки. Согласно настоящему изобретению температура сушки может составлять в пределах от приблизительно 0ºC до приблизительно 60ºC. Однако сушка при комнатной температуре менее дорогостоящая по сравнению с сушкой при пониженной температуре и может предотвращать дополнительную желатинизацию крахмала в грубой фракции, прошедшей тепловую обработку, во время сушки. Предпочтительно сушку проводят в атмосфере с относительно низкой влажностью и предпочтительно при пониженном атмосферном давлении. В вариантах воплощения настоящего изобретения сушка может быть проведена до достижения содержания влаги в грубой фракции, прошедшей тепловую обработку, или отрубяном компоненте в ограниченных пределах от приблизительно 7 вес.% до приблизительно 14 вес.%, предпочтительно от приблизительно 10 вес.% до приблизительно 13 вес.%. В случае если при тепловой обработке и необязательном охлаждении содержание влаги осталось в требуемых пределах, то нет необходимости в проведении стадии сушки.

ПОЛУЧЕНИЕ СТАБИЛИЗИРОВАННОЙ ЦЕЛЬНОЗЕРНОВОЙ МУКИ

Стабилизированную размолотую грубую фракцию или стабилизированный отрубяной компонент может быть скомбинирован с тонкой фракцией для получения стабилизированной цельнозерновой муки, такой как стабилизированная цельнозерновая пшеничная мука по настоящему изобретению. Стабилизированная цельнозерновая мука, такая как стабилизированная цельнозерновая пшеничная мука, включает отруби, зародыши и эндосперм, при этом только часть эндосперма прошла стабилизацию нагреванием, но, по меньшей мере, существенная часть отрубей и зародышей, прошла стабилизацию нагреванием. Стабилизированный отрубяной компонент или стабилизированную измельченную грубую фракцию предпочтительно отделяют от того же самого цельного зерна или зерновки, от которого отделяют фракцию эндосперма. Однако в других вариантах воплощения настоящего изобретения стабилизированный отрубяной компонент или стабилизированная измельченная грубая фракция может быть скомбинирована или смешана с фракцией эндосперма, отделенной или полученной от различных источников зерна или зерновки. Однако в каждом из вариантов воплощения настоящего изобретения стабилизированный отрубяной компонент и фракцию эндосперма комбинируют или смешивают для получения стабилизированной цельнозерновой муки, содержащей эндосперм, отруби и зародыши в таких же или по существу таких же относительных пропорциях, которые присутствуют в цельном зерне.

Стабилизированная отрубяная фракция, включающая измельченную или размолотую прошедшую тепловую обработку грубую фракцию, включающую отруби, зародыши и крахмал, можно смешивать, комбинировать или добавлять к фракции эндосперма, используя традиционные устройства для дозирования и смешивания, известные из предшествующего уровня техники, с получением, по меньшей мере, по существу гомогенной стабилизированной цельнозерновой муки. Примеры устройств для смешивания или составления смесей включают миксеры периодического действия, вращающиеся барабаны, миксеры непрерывного действия и экструдеры.

В вариантах воплощения настоящего изобретения стабилизированная цельнозерновая пшеничная мука может иметь активность липазы менее приблизительно 1,5, предпочтительно менее приблизительно 1,25, наиболее предпочтительно менее приблизительно 1 микромоль бутирата свободной кислоты, образованного за час на 0,1 грамма стабилизированной цельной зерновой муки по влажному или сухому веществу. Содержание акриламида в стабилизированной цельной зерновой муке может составлять менее приблизительно 45 частей на миллиард, предпочтительно менее приблизительно 30 частей на миллиард по весу стабилизированной цельнозерновой муки. Стабилизированная цельнозерновая пшеничная мука может иметь неожиданно низкое содержание жирных кислот менее приблизительно 10 вес.% от всех липидов муки после одного месяца хранения в условиях ускоренного хранения при температуре 95ºC или менее приблизительно 3000 частей на миллион от общего веса стабилизированной цельнозерновой муки. Стабилизированная цельнозерновая пшеничная мука может иметь неожиданно низкое содержание гексаналя менее приблизительно 10 частей на миллион после одного месяца хранения в условиях ускоренного хранения при температуре 95ºC от общего веса стабилизированной цельнозерновой муки.

Содержание влаги в стабилизированной цельнозерновой муке, такой как стабилизированная цельнозерновая пшеничная мука, может составлять в пределах от приблизительно 10 вес.% до приблизительно 13 вес.% от общего веса стабилизированной цельнозерновой муки, и активность воды может составлять менее приблизительно 0,7. В вариантах воплощения настоящего изобретения стабилизированная цельнозерновая пшеничная мука может иметь содержание белка от приблизительно 10 вес.% до приблизительно 14 вес.%, например приблизительно 12 вес.%, содержание жира от приблизительно 1 вес.% до приблизительно 3 вес.%, например приблизительно 2 вес.%, и содержание золы от приблизительно 1,2 вес.% до приблизительно 1,7 вес.%, например приблизительно 1,5 вес.%, все проценты приведены от общего веса стабилизированной цельнозерновой муки.

Стабилизированная цельнозерновая мука, такая как стабилизированная цельнозерновая пшеничная мука, может иметь существенную часть нежелатинизированного крахмала или по существу нежелатинизированного крахмала, поскольку он получен от тонкой фракции, которая не проходила стабилизацию нагреванием. Небольшая часть крахмала может быть частично желатинизированной в небольшой степени, поскольку она получена от прошедшей тепловую обработку грубой фракции или отрубяного компонента. В вариантах воплощения настоящего изобретения стабилизированная цельнозерновая мука, такая как стабилизированная цельнозерновая пшеничная мука, может иметь низкую степень желатинизации крахмала менее приблизительно 25%, предпочтительно менее приблизительно 10%, наиболее предпочтительно менее приблизительно 5%, как измерено дифференциальной сканирующей калориметрией (DSC). Энтальпия при плавлении крахмала, содержащегося в стабилизированной цельнозерновой пшеничной муке, может составлять более приблизительно 4 Дж/г, предпочтительно более приблизительно 5 Дж/г от общего веса крахмала в стабилизированной цельнозерновой муке, как измерено дифференциальной сканирующей калориметрией (DSC) при пике температуры в пределах от приблизительно 65ºC до приблизительно 70ºC.

Стабилизированная цельнозерновая мука, такая как стабилизированная цельнозерновая пшеничная мука, может иметь распределение размера частиц менее приблизительно 10 вес.%, предпочтительно менее приблизительно 5 вес.% частиц, проходящих через стандартное сито США № 35 (500 микрон), от приблизительно 20 вес.% до приблизительно 40 вес.% частиц, проходящих через стандартное сито США № 60 (250 микрон), от приблизительно 10 вес.% до приблизительно 60 вес.%, предпочтительно от приблизительно 20 вес.% до приблизительно 40 вес.% частиц, проходящих через стандартное сито США № 100 (149 микрон), и менее приблизительно 70 вес.%, например от приблизительно 15 вес.% до приблизительно 55 вес.% частиц, проходящих через стандартное сито США № 100 (149 микрон).

Стабилизированная цельнозерновая пшеничная мука демонстрирует превосходные функциональные свойства при выпекании печенья со способностью удерживать растворитель карбонат натрия-вода (SRC карбонат натрия) менее приблизительно 85%, предпочтительно менее приблизительно 82%, например от приблизительно 70% до приблизительно 80%. В вариантах воплощения настоящего изобретения увеличение в объеме изделий при выпекании может составлять, по меньшей мере, приблизительно 130% от первоначального диаметра изделия из теста перед выпеканием, как измерено согласно AACC (Американская Ассоциация специалистов по биохимии зерна) 10-53 стендовым методом.

Настоящее изобретение применимо к любому и всем видам пшеницы. Без ограничения зерновка пшеницы может быть выбрана из зерновки мягкой/мягкой пшеницы и зерновки мягкой/твердой пшеницы. Они могут включать зерновку белой или красной пшеницы, зерновку твердой пшеницы, зерновку мягкой пшеницы, зерновку озимой пшеницы, зерновку яровой пшеницы, зерновку пшеницы дурум или их комбинации. Примеры другого цельного зерна, которое может быть использовано в различных или конкретных вариантах воплощения настоящего изобретения или аспектах настоящего изобретения, включают, например, овес, кукурузу, рис, дикий рис, рожь, ячмень, гречку, булгар, просо, сорго и тому подобное и смеси цельного зерна.

Настоящее изобретение относится к сырьевому материалу с улучшенной стабильностью и сроком хранения более одного месяца, например 2 месяца или более, в условиях ускоренного хранения для стабилизированного отрубяного компонента или ингредиента и для стабилизированной цельнозерновой муки, такой как стабилизированная цельнозерновая пшеничная мука. Более стабильный пищевой продукт может храниться до момента прогоркания при аналогичных условиях в течение более длительного периода времени по сравнению с менее стабильным пищевым продуктом. Наличие прогоркания может быть отслежено и измерено с использованием различных многочисленных способов, включая сенсорное тестирование (например, анализ вкуса и/или запаха), измерение уровня активности липазы или липоксигеназы, измерение уровня свободных жирных кислот и/или измерение уровня гексаналя.

В других вариантах воплощения настоящего изобретения стабилизированный отрубяной компонент или стабилизированная цельнозерновая мука, такая как стабилизированная цельнозерновая пшеничная мука, может быть скомбинирована, добавлена или смешана с другой рафинированной пшеничной мукой с получением обогащенной муки, продукта или ингредиента, такого как обогащенная пшеничная мука. Продукт - обогащенная пшеничная мука, может содержать стабилизированный отрубяной компонент или стабилизированную цельнозерновую муку, такую как стабилизированная цельнозерновая пшеничная мука, в количестве от приблизительно 14 вес.% до приблизительно 40 вес.%, например от приблизительно 20 вес.% до приблизительно 30 вес.% от общего веса продукта - обогащенной муки, такого как продукт - обогащенная пшеничная мука.

Стабилизированная цельнозерновая мука, такая как стабилизированная цельнозерновая пшеничная мука, может частично или полностью заменить рафинированную пшеничную муку или другую муку в различных пищевых продуктах. Например, в вариантах воплощения настоящего изобретения, по меньшей мере, приблизительно 10 вес.%, максимально 100 вес.%, например, от приблизительно 30 вес.% до приблизительно 50 вес.% рафинированной пшеничной муки может быть замещено стабилизированной цельнозерновой пшеничной мукой для увеличения питательной ценности продуктов из рафинированной пшеничной муки с незначительным, если вообще каким-либо, ухудшением внешнего вида, текстуры, аромата или вкуса продукта.

Продукты: стабилизированные отрубяные компоненты и стабилизированная цельнозерновая мука, такая как стабилизированная цельнозерновая пшеничная мука, полученные по настоящему изобретению, могут быть упакованы, сохранены в стабильном состоянии и в дальнейшем или непосредственно сразу использованы для получения пищевых продуктов. Продукты: стабилизированные отруби и мука - готовы для дальнейшей переработки в готовые пищевые продукты посредством добавления воды и других подходящих пищевых ингредиентов, смешивания, формования и выпекания или обжарки и тому подобное. Тесто, содержащее стабилизированный отрубяной компонент и цельнозерновую муку, такую как цельнозерновая пшеничная мука, может быть подвергнуто непрерывной машинной обработке, например раскатке, получению слоеного теста, формованию, экструдированию или коэкструдированию и нарезке в промышленном производстве. Готовые продукты из цельного зерна (например, бисквиты, печенье, крекеры, закуски в виде батончиков и тому подобное) имеют приятную текстуру с характерным вкусом цельного зерна.

Продукты: стабилизированные отрубяные компоненты и стабилизированная цельнозерновая мука, такая как стабилизированная цельнозерновая пшеничная мука, полученные по настоящему изобретению, могут быть использованы для получения широкого ряда различных пищевых продуктов. Пищевые продукты включают мучные изделия, продукты типа сухого печенья, в частности макаронные изделия, готовые к употреблению зерновые завтраки и штучные мучные кондитерские изделия. В одном варианте воплощения настоящего изобретения пищевые продукты могут представлять собой хлебобулочные изделия или закусочные пищевые продукты. Хлебобулочные изделия могут включать печенье, крекеры, основу для пиццы, основу для пирога, хлеб, бублики, крендельки, шоколадное пирожное с орехами, сдобные булочки, вафли, мучные кондитерские изделия, пирожные, бездрожжевую выпечку, сладкие роллы, пончики, фруктовые и зерновые батончики, тортиллы, частично выпеченные хлебобулочные изделия. Закусочные пищевые продукты могут включать чипсы и экструдированные, воздушные закуски. Пищевой продукт, в частности, может быть выбран из печенья, крекеров и зерновых хрустящих батончиков. Печенье может представлять собой продукт типа батончика, экструдированное, коэкструдированное, раскатанное и нарезанное, отформованное вращающейся формой, нарезанное струной печенье или печенье типа сэндвича. Примеры печенья, которое может быть получено, включают сахарные вафли, печенье с фруктовым наполнителем, печенье типа шоколадных чипсов, сахарное печенье и тому подобное. Крекеры могут представлять собой крекеры из дрожжевого теста или крекеры из бездрожжевого теста, крекеры из муки грубого помола. Хлебобулочные изделия, полученные по настоящему изобретению, могут представлять собой полножирные или с пониженным содержанием жира, низкожирные или обезжиренные крекеры или печенья.

В дополнение к воде в ингредиенты печенья, крекеров и закусок может быть добавлена стабилизированная цельнозерновая мука, такая как стабилизированная цельнозерновая пшеничная мука по настоящему изобретению, включая обогащенную пшеничную муку, растительный шортенинг, сахар, соль, высокофруктозный кукурузный сироп, разрыхлители, ароматизаторы и красители. Обогащенная пшеничная мука, которая может быть использована, включает пшеничную муку, обогащенную ниацином, восстановленным железом, мононитратом тиамина и рибофлавином. Растительные шортенинги, которые могут быть использованы, включают шортенинги, полученные из частично гидрогенизированного соевого масла. Разрыхлители, которые могут быть использованы, включают фосфат кальция и пищевую соду. Красители, которые могут быть использованы, включают растительные красители, такие как экстракт аннато и терпентин куркумы.

Тесто, полученное по настоящему изобретению, может включать тесто, включающее различные комбинации указанных выше ингредиентов для печенья, крекеров и закусок. Согласно некоторым вариантам воплощения настоящего изобретения все указанные выше ингредиенты гомогенно смешаны с добавлением контролируемого количества воды для получения теста требуемой консистенции. Затем тесто может быть отформовано и выпечено или обжарено с получением продуктов, обладающих превосходными показателями по содержанию влаги, геометрии, внешнему виду и текстуре.

Настоящее изобретение иллюстрировано следующими неограничивающими примерами, где все части, проценты и соотношения приведены по весу, все показатели температуры приведены в ºC и все температуры представляют собой атмосферные, если не указанно иное.

ПРИМЕР 1

Получение стабилизированного отрубяного компонента

В этом примере получали и анализировали стабилизированный отрубяной компонент пшеницы из размолотой темперированной мягкой красной и мягкой белой пшеницы для определения активности липазы, сохранности витаминов и профиля плавления крахмала в отрубях. Фракции отрубей с двумя различными распределениями размера частиц подвергали стабилизационной обработке по настоящему изобретению. Отрубяной компонент с большим размером частиц имел репрезентативное распределение размера частиц для неизмельченной грубой фракции. Отрубяной компонент с меньшим размером частиц имел репрезентативное распределение размера частиц для измельченного или размолотого грубого компонента.

Стабилизированный отрубяной компонент получали, используя отруби, полученные из размолотой темперированной мягкой красной и мягкой белой пшеницы, используемых для получения белой рафинированной муки. Отруби как побочный продукт помола имели содержание золы приблизительно 6,5 вес.%, содержание влаги от приблизительно 9,5 вес.% до приблизительно 11,5 вес.%, относительную влажность приблизительно 45% и плотность приблизительно 0,29 г/мл. Размер частиц отрубей измеряли с использованием шейкера Ro Tap с помощью шариков кремния для разбивания агрегатов из частиц. Тестировали два размера частиц отрубей. Отрубяной компонент с бóльшим распределением размера частиц имел, по меньшей мере, приблизительно 80 вес.% частиц >500 микрон, и отрубяной компонент с меньшим распределением размера частиц имел приблизительно 25 вес.% частиц >500 микрон, приблизительно 35% >250 микрон, приблизительно 20% >149 микрон и приблизительно 20% <149 микрон. Отруби содержали от приблизительно 22% до 25% крахмала, как определено с помощью йодометрического измерения. Перед стабилизацией содержание влаги в отрубях регулировали, помещая отруби в закрытый контейнер с насыщенным соляным раствором на одну неделю при комнатной температуре для однородного регулирования содержания влаги в отрубях с увеличением от приблизительно 9,5 вес.% до приблизительно 14 вес.% содержания влаги согласно таблице 1.

20 г отрубей помещали в укупоренный мешок из фольги с тремя или четырьмя крошечными отверстиями для сброса давления при нагревании. Исследования проводили согласно плану эксперимента, приведенному в таблице 2. Отруби нагревали в предварительно нагретой конвекционной печи с принудительной подачей воздуха (Thelco Model 26, Precision Scientific) в течение 3, 5 или 7 минут и при 100ºC, 120ºC или 140ºC для определения воздействия влаги в отрубях, времени нагревания и температуры на активность липазы, сохранность витаминов и степень кристаллизации крахмала. После нагревания отруби охлаждали в холодильном устройстве и затем помещали в укупоренный контейнер и хранили замороженными. Часть образца анализировали для определения: 1) активности липазы, 2) сохранности витаминов и 3) степени кристаллизации крахмала.

Определение активности липазы

Активность липазы, выраженная как мкмоль продукта гидролиза, образовавшегося за час на единицу веса отрубей, была установлена как 5,87 мкмоль/час/0,1 г для сырьевого материала с маленьким размером частиц, и наблюдалось снижение активности липазы до 1,2 мкмоль/час/0,1 г при содержании влаги 11,58 вес.% после стабилизационной обработки в течение 5 минут при температуре 120ºC. Активность липазы для сырьевого материала с бóльшим распределением размера частиц составила 4,23 мкмоль/час/0,1 г, и наблюдалось снижение активности липазы до 0,83 мкмоль/час/0,1 г при содержании влаги 11,19 вес.% после стабилизационной обработки в течение 5 минут при температуре 120ºC.

План эксперимента с условиями стабилизации для обработки грубой фракции и измельченной грубой фракции или отрубяного компонента приведен в таблице 2.

Сохранность витамина E (токоферол), B₁ (тиамин) и B₂ (рибофлавин) в стабилизированных отрубях измеряли стандартным методом анализа витаминов в пищевых продуктах.

Способ, использованный для определения активности липазы-эстеразы, включает: 1) диспергирование отрубей в буфере с pH 7,0; 2) введение субстрата п-нитрофенил бутирата (Sigma 9876) и 3) спектрофотометрическое измерение активности эстеразы отрубей через выделение п-нитрофенола, который поглощается при 340 нм.

Измерение активности липазы

Материалы, приборы и способы, использованные для измерения активности липазы:

Материалы:

1. Фосфатный буфер (pH 7,5, 0,2 M).

2. п-нитрофенил бутират (Sigma, 1045-5G).

3. Ацетонитрил.

Приборы:

1. Спектрофотометр.

2. Центрифуга, скорость 1000 g.

Способы:

1. Растворение п-нитрофенил бутирата в ацетонитриле до достижения концентрации 10,75 мM.

2. Отвешивание образцов в центрифужную пробирку (для пшеницы: мука - 0,05 г, отруби и зародыши - 0,02 г). Введение 9 мл фосфатного буфера (pH 7,5) в пробирку.

3. Введение 1 мл 10,75 мM п-нитрофенил бутирата, конечная концентрация п-нитрофенил бутирата в растворе образца составляла 1,075 мM). Запись времени экстракции добавленного п-нитрофенил бутирата; встряхивание пробирки с образцом, погружение ее на 25ºC водяную баню.

4. Через 20 минут после добавления п-нитрофенил бутирата центрифугирование образца при 1000 g в течение 5 минут.

5. Измерение поглощения супернатантом при 400 нм ровно через 30 минут после добавления п-нитрофенил бутирата.

6. Контроль: смесь фосфатного буфера (9 мл) и п-нитрофенил бутирата (1 мл), погружение его на 25ºC водяную баню, центрифугирование и измерение поглощения при 400 нм через 30 минут.

7. Расчет поглощения образцом вычитанием из него поглощения контролем.

Активность липазы была выражена как: (образец A - контроль A)/единица времени/единица веса

или: мкмоль гидролизованного п-нитрофенил бутирата/час/0,1 г.

Расчет: мкмоль гидролизованного п-нитрофенил бутирата = (A-0,0555)/1380 с поправкой на время и вес образца.

Примечание: 1) п-нитрофенил бутират может быть гидролизован водой. Следовательно, раствор субстрата (в ацетонитриле) должен быть выгружен аккуратно во избежание попадания воды. Смешивание субстрата с буфером (контроль) с получением в результате в этом тесте поглощения от 0,25-0,3.

2) Контроль должен тестироваться каждый день.

Определение количества и профиля плавления кристаллов крахмала в отрубях

Способ определения количества крахмала в отрубях, описанный в «Iodometric Determination of Amylose» Iodine Sorption: "Blue Value" by G.A. Gilbert and S.P. Spragg, Methods in Carbohydrate Chemistry, Volume IV, p.168 (1964), был адаптирован и модифицирован. Способ включает: 1) растворение крахмала в кипящей щелочи, 2) нейтрализацию и забуферивание, 3) связывание йода амилозных областей крахмала и 4) спектрофотометрическое измерение образовавшегося комплекса крахмал-йод при 600 нм и 525 нм.

Для определения количества крахмала в отрубях получали очищенный стандартный раствор пшеничного крахмала.

Получение стандартного раствора пшеничного крахмала

Отвешивали 35 мг очищенного пшеничного крахмала (Aytex-P, ADM) ровно (приблизительно 0,1 мкг) и помещали в 100-мл мерную колбу.

1. Введение 1 мл 1 н. NaOH и 2 мл дистиллированной воды.

2. Выдержка в течение 3 минут на кипящей водяной бане. Перемешивание с образованием завихрения каждую минуту для диспергирования образца. По окончании 3 минут удаление и охлаждение при комнатной температуре.

3. Введение дополнительных 9 мл 1 н. NaOH.

4. Заполнение колбы дистиллированной водой до отметки 100 мл.

5. Расчет конечной концентрации крахмала [мкг/мл].

Построение кривой концентрации крахмала

Измерение 0, 2, 5, 10 и 15 мл стандарта амилозы в каждой из пяти 100-мл мерных колб.

1. Измерение 15, 13, 10, 5 и 0 мл 0,1 н. NaOH в каждой из пяти 100-мл мерных колб при условии, что каждая колба в данный момент содержит 15 мл раствора.

2. Введение 15 мл 0,1 н. HCl в каждую колбу для нейтрализации.

3. Введение дистиллированной воды до заполнения трех четвертых колбы.

4. Отвешивание в каждую 100-мл колбу от 0,07 г до 0,09 г битартрата калия для буферизации раствора.

5. Введение 1 мл раствора йода (200 мг йода и 2 г йодида калия в 100 мл воды).

6. Заполнение колбы до 100-мл отметки, перемешивание и оставление колбы на 30 минут для стабильного окрашивания.

7. Определение поглощения при 620 нм и 525 нм с использованием стандартных 3-мл кювет.

8. Построение стандартной кривой поглощения при 620 нм в зависимости от [крахмал, мкг/мл]. Проверка линейности для полученных пределов концентрации. Коэффициент линейной регрессии должен составить, по меньшей мере, R²=0,99.

Получение образцов отрубей для измерения

1. Отвешивали ровно 75 мг отрубей (приблизительно 0,1 мкг) и помещали в 100-мл мерную колбу.

2. Следующие этапы со 2 по 5 приведены выше.

* Интенсивное встряхивание колбы во время обработки щелочью для содействия дисперсии отрубей.

Определение количества крахмала в отрубях

Измерение 2, 5 и 10 мл раствора образца отрубей, полученного, как описано выше, в каждой из трех 100-мл мерных колб.

1. Введение 13 мл, 10 мл и 5 мл 0,1 н. NaOH таким образом, чтобы в каждой колбе стало 15 мл раствора.

2. Введение 15 мл 0,1 н. HCl для нейтрализации.

3. Следующие этапы с 8 по 13 приведены выше.

4. Применение закона Бера (y=mx+b) для расчета концентрации крахмала в образце.

Содержание крахмала в образцах отрубей и содержание крахмала в коммерческих стабилизированных отрубях рассчитывают по следующей формуле:

Поглощение 620 нм/(наклон стандартной кривой для очищенного пшеничного крахмала)=[крахмал, мкг/мл]+y-отрезок/(как правило, 0)*100 мл.

Пропорцию крахмала в образцах отрубей рассчитывают как:

(вес измеренного крахмала, мкг/общий вес образца отрубей, мкг)*100=% крахмала в отрубях.

Результаты приведены на фиг.1 и в таблице 3.

Определение профиля плавления кристаллов крахмала в отрубях

Профиль плавления кристаллов крахмала в стабилизированных отрубях определяли дифференциальной сканирующей калориметрией. Прибор и способ, использованные для получения характеристики крахмала в отрубях:

Прибор: дифференциальный сканирующий калориметр (DSC) TA, включающий устройство программного управления DSC Q1000 TA, модуль TA Q1000 и RCS блок TA.

- Кюветы для образцов: Perkin-Elmer капсулы высокого давления из нержавеющей стали с кольцевым уплотнением.

- Получение образца: ингредиенты смешивали с водой при отношении сухих веществ к воде 1:1. От приблизительно 35 до 50 миллиграмм влажного ингредиента отвешивали в кювету для образцов DSC.

- Калибровка прибора: DSC по базе, постоянному элементу, температуре и теплоемкости известным способом:

- База для калибровки: используя две пустые кюветы для образца, базовый наклон и базовое смещение определяли в температурных пределах от 10ºC до 150ºC при скорости нагревания 5ºC/мин.

- Постоянный элемент для калибровки: в качестве стандарта использовали индий.

- Температура калибрования: калибровали по одной точке, используя индий.

Данные анализа калибрования DSC в виде компьютерной программы использовали для последующей корректировки калибрования DSC с использованием прибора в режиме калибрования. Теплоемкость калибровали с использованием сапфира известным способом. Образец охарактеризован DSC в стандартном режиме с использованием скорости отслеживания графика нагрузки 5ºC от 50ºC до 100ºC. Для анализа результатов реологической кривой полной энтальпии интегрирован от 57,5ºC до 80ºC для измерения энтальпии кристаллов крахмала в образце отрубей. Образцы, по меньшей мере, дублировали.

Результаты анализа DSC для отрубей, содержащих крахмал, приведены на фиг.2. Начало плавления происходит при температуре приблизительно 57,5ºC, пик теплопоглощения или точка плавления происходит при температуре приблизительно 67ºC, конечная точка плавления происходит при температуре приблизительно 80ºC. Компьютерная программа рассчитывает энтальпию пика теплопоглощения в Дж/г крахмала отрубей. Показатель энтальпии крахмала для стабилизированных отрубей составляет в пределах от приблизительно 4,8 Дж/г крахмала до приблизительно 5,3 Дж/г крахмала и по существу более высокий, чем показатель энтальпии крахмала 0,8 Дж/г, зафиксированный для коммерческих стабилизированных отрубей.

В таблицах 4 и 5 для стабилизационной обработки восьми образцов с бóльшим распределением размера частиц и восьми образцов с меньшим распределением размера частиц приведены: 1) ферментативная активность липазы по сухому и влажному веществу, 2) процент снижения ферментативной активности липазы, 3) условия обработки, включающие содержание влаги, время и температуру, 4) содержание витаминов, 5) энтальпия плавления крахмала и 6) процент желатинизированного крахмала. Как показано в таблицах 4 и 5, обработка отрубей при содержании влаги 11,5% в течение 5 минут при температуре 120ºC ведет к снижению липазной активности от 5,87 мкмоль/час/0,1 г отрубей (dwb) до 1,23 мкмоль/час/0,1 г и от 4,23 мкмоль/час/0,1 г (dwb) до 0,83 мкмоль/час/0,1 г в зависимости от размера частиц отрубей. Также результаты показывают, что 86% витамина E, 91% витамина B₁ и 88% витамина B₂ сохранены. Кроме того, как показано в таблице 5, степень желатинизации контролируется до <10% от общего крахмала в обрабатываемом материале.

ПРИМЕР 2

Получение стабилизированного отрубяного компонента

В этом примере получают и анализируют стабилизированный отрубяной компонент пшеницы, содержащий отруби, зародыши и крахмал из цельнозерновой муки, полученной из нетемперированной мягкой красной пшеницы, для определения активности липазы, сохранности витаминов и образования акриламида в стабилизированном компоненте смеси.

Стабилизированный отрубяной компонент получали, используя отруби и зародыши, полученные из размолотой нетемперированной мягкой красной пшеницы, используемой для получения цельнозерновой пшеничной муки. Смесь имела содержание золы приблизительно 5,5 вес.%, содержание влаги от приблизительно 10 вес.% до приблизительно 12 вес.%, относительную влажность приблизительно 50% и плотность от приблизительно 0,2 г/мл до приблизительно 0,4 г/мл. Размер частиц смеси измеряли с использованием шейкера Ro Tap с помощью шариков кремния для разбивания агрегатов из частиц. Компонент смеси с бóльшим распределением размера частиц имел приблизительно 17-20 вес.% частиц >500 микрон, и компонент смеси с меньшим распределением размера частиц имел от приблизительно 40 вес.% до приблизительно 42 вес.% частиц <500 микрон, но >250 микрон; от приблизительно 18% до приблизительно 20 вес.% <250 микрон, но >149 микрон; и приблизительно 20 вес.% <149 микрон. Смесь содержала от приблизительно 22 вес.% до приблизительно 25 вес.% крахмала, как определено с помощью йодометрического измерения по примеру 1. Перед стабилизацией содержание влаги регулировали по примеру 1 для однородного регулирования содержания влаги в отрубяном компоненте с увеличением от приблизительно 9,5 вес.% до приблизительно 14 вес.% содержания влаги согласно таблице 6.

200 г отрубяного компонента помещали в укупоренный мешок из фольги с тремя или четырьмя крошечными отверстиями для сброса давления при нагревании. Исследования проводили согласно плану эксперимента, приведенному в таблице 7. Отруби нагревали в предварительно нагретой конвекционной печи с принудительной подачей воздуха (Thelco Model 26, Precision Scientific) в течение 3, 5 или 7 минут и при 100ºC, 120ºC или 140ºC для определения воздействия влаги в отрубях, времени нагревания и температуры на активность липазы, сохранность витаминов и образование акриламида. После нагревания отрубяной компонент охлаждали в холодильном устройстве и затем помещали в укупоренный контейнер и хранили замороженным. Часть образца анализировали для определения: 1) активности липазы, 2) сохранности витаминов и 3) содержания акриламида.

Определение активности липазы

Активность липазы, выраженная как мкмоль продукта гидролиза, образовавшегося за час на единицу веса отрубей, была установлена как 4,4 мкмоль/час/0,1 г для сырьевого материала, и наблюдалось снижение активности липазы от приблизительно 1,25 до 1,52 мкмоль/час/0,1 г при содержании влаги 11,33 вес.% после стабилизационной обработки в течение 5 минут при температуре 120ºC. Измерение активности липазы проводили способом по примеру 1.

План эксперимента с условиями стабилизации отрубяного компонента приведен в таблице 7, где фактор 3 представляет собой произвольное содержание влаги, которое статистически используется в качестве пределов до момента определения низкого, среднего и высокого фактического показателя содержания влаги, как приведено в таблице 9.

Определение акриламида

Образование акриламида в стабилизированных отрубях измеряли согласно «Acrylamides by LCMS» («Определение акриламидов с использованием жидкостной хромато-масс-спектрометрии») Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США, Центра по безопасности пищевых продуктов и практическим вопросам питания, Управления по растительным и молочным пищевым продуктам и напиткам, «Detection and Quantization of Acrylamide in Foods» («Определение наличия и количества акриламида в пищевых продуктах») (2002).

Определение количества крахмала в отрубяном компоненте

Определение крахмала в отрубяном компоненте проводили способом по примеру 1. Результаты приведены на фиг.3 и в таблице 8.

В таблице 9 для стабилизации восьми образцов отрубяного компонента приведены: 1) ферментативная активность липазы по сухому и влажному веществу, 2) процент снижения ферментативной активности липазы, 3) условия обработки, включающие содержание влаги, время и температуру, 4) содержание витаминов и 5) образование акриламида.

Как показано в таблице 9, обработка отрубяного компонента при содержании влаги от приблизительно 9 вес.% до приблизительно 13 вес.% в течение от приблизительно 3 до приблизительно 7 минут при температуре от приблизительно 100ºC до приблизительно 140ºC ведет к снижению активности липазы от приблизительно 4,4 мкмоль/час/0,1 г для нестабилизированного исходного материала до в пределах от 2,98 мкмоль/час/0,1 г до приблизительно 0,5 мкмоль/час/0,1 г в зависимости от условий обработки, времени обработки, максимального содержания влаги при обработке и максимальной температуры обработки, обеспечивающей наибольшее снижение активности липазы. Также результаты показывают, что витамин E (токоферол), витамин B₁ (тиамин) и витамин B₂ (рибофлавин) хорошо сохранились. Кроме того, образование акриламида увеличивается при увеличении температуры и времени стабилизации.

ПРИМЕР 3

Воздействие измельчения и стабилизации на функциональные характеристики отрубей

В этом примере сравнивают размер частиц и способность удерживать растворитель (SRC) неизмельченной нестабилизированной грубой фракцией, измельченной нестабилизированной грубой фракцией или отрубяным компонентом и измельченной грубой фракцией или отрубяным компонентом, стабилизированными по настоящему изобретению с коммерческими стабилизированными ингредиентами отруби-зародыши, доступными от Grain Millers.

Определение распределения размера частиц

Размер частиц смеси измельченные отруби-зародыши или отрубяного компонента определяли с использованием шейкера RoTap. Способ применяли к большому числу различных продуктов и ингредиентов и оказывали одинаковое механическое воздействие для гарантии точности и достоверности результатов. Шейкер производил круговые движения, а для просеивания вручную использовали встряхивание. Использовали метод ASTA 10.0 RoTap со следующими модификациями и адаптациями:

Прибор

1. Лабораторный электрический шейкер с ситом Tyler RoTap (Fisher Scientific) с автоматическим таймером.

2. Стандартное сито США № 20, № 35, № 40, № 50, № 60, № 80, № 100 с чашей на дне сепаратора и крышкой.

3. Точность взвешивания до 0,1 г.

4. Щетки для очистки сита.

5. Кремниевый порошок как агент, улучшающий текучесть (Syloid № 244, W.R. Grace & Co).

Процедура

1. Очистка, сушка, тарирование сита.

2. Точное взвешивание образцов с заданной крупностью (приблизительно 0,1 г) в 250-мл или 400-мл мерный стакан.

3. Тарирование подходящих сит и донных чаш по отдельности.

4. Последовательное установление сит друг на друга на шейкер от самого грубого до самого тонкого. Размещение донной чаши под ситами.

5. Поступление образца из мерного стакана в верхнее сито.

6. Установка крышки на сито, затем на чашу шейкера, круглый корпус и последующее закрытие на ручную защелку.

7. Установка таймера на 5 минут.

8. После окончания процедуры удаление сита из RoTap и осторожное взвешивание каждого сита и чаши по отдельности.

Расчет

1. При использовании одного сита

a)

b) % через = 100-% на

c) При использовании трех сит или более

Сито A (S_а), грубое, верхнее

Сито B (S_b), среднее, посередине

Сито C (S_c), тонкое, на дне

и тому подобное.

a.

b.

c.

d) Количество кремниевого порошка как агента, улучшающего текучесть, введенного в образец, вычитают из веса чаши перед проведением расчета.

e) Суммарный процент всех сит (плюс чаша) должен составлять ровно 100% или быть близким к этому.

Результаты анализа размера частиц грубой фракции и измельченной грубой фракции приведены в таблице 10. На фиг.4 показано характерное распределение грубой фракции и измельченной грубой фракции или отрубяного компонента.

Определение способности удерживать растворитель (SRC)

Способность удерживать растворитель (SRC) служит практическим тестом для мониторинга функции специфических компонентов муки, таких как количество поврежденного крахмала. Использованный метод SRC был адаптирован и модифицирован из AACC метода 56-10 согласно следующей процедуре:

Материалы:

- 50 мл центрифужные пробирки + чаши

- 5 вес.% растворителя карбонат натрия

- Центрифуга (IEC, Centra GP8, 269 ротор, 2130 оборотов в минуту)

Процедура:

1. Взвешивание 50 мл центрифужных пробирок + чаш (отдельно для пробирок взвешивали кольцевое уплотнение).

2. Взвешивание и введение 5,00 г смеси отруби-зародыши в каждую пробирку (определение содержания влаги в смеси).

3. Введение 25 г растворителя (предварительно взвешенные аликвоты растворителя) в каждую пробирку.

4. Проведение гидратации в течение 20 минут, встряхивание каждые 5 минут (5, 10, 15, 20 минут).

5. Центрифугирование в течение 15 минут при 1000 g.

6. Декантация супернатанта и осушение в течение 5 минут под углом 45º и 5 минут под углом 90º.

7. Взвешивание осадка из чаши.

8. Расчет:

В таблице 10 для тестированных отрубей приведены: (1) содержание влаги, (2) содержание белка, (3) содержание золы, (4) % удержания воды, (5) % удержания воды-карбоната, (6) условия стабилизации, (7) активность липазы и (8) размер частиц. В таблице 10 SRU относится к образцу отрубей, полученному из отрубей нетемперированной мягкой красной пшеницы, SRU-9 относится к грубой фракции, и SRU-10 относится к измельченной грубой фракции, и SWW относится к образцу отрубей, полученному из отрубей нетемперированной мягкой белой пшеницы, каждый из образцов не был стабилизирован, если не указано иное.

Как видно из таблицы 10 и показано на фиг.4, за исключением SRU, тонкий помол, измельчение грубой фракции или смеси зародыши-отруби снижает количество грубых частиц более 500 микрон от более приблизительно 75% до менее или равного приблизительно 31% и повышает количество тонких частиц в пределе от менее 500 микрон до более 149 микрон, от менее приблизительно 21% до, по меньшей мере, приблизительно 45%, при этом количество частиц менее 149 микрон составляет не более 55%. При данном распределении размера частиц, в частности, грубых частиц увеличивается как SRC, так и содержание золы. Известно, что отрубяная оболочка, алейрон и зародыши имеют бóльшую концентрацию золы (минеральных веществ), чем эндосперм. Содержание золы является широко используемым индексом чистоты муки и является средством измерения механического отделения компонентов зерна в процессе помола. Золу измеряют AOAC методом 923.03. Для стабилизированной и нестабилизированной измельченной смеси отруби-зародыши, полученной по настоящему изобретению, не увеличивается SRC карбоната натрия-воды при размоле или стабилизации, и SRC стабилизированного продукта по настоящему изобретению остается более низким по сравнению с коммерческими стабилизированными отрубями. Размер частиц отрубей влияет на удерживание карбоната натрия-воды таким образом, что более мелкие частицы отрубей удерживают меньшее количество растворителя. Считается, что во время помола пористая и волокнистая сеть отрубяной оболочки разрушается и становится меньше ее сорбционная способность воды/карбоната натрия-воды. Удаление крупных частиц отрубей так, что все частицы крахмала и отруби имели одинаковый малый размер, например тестировали только часть отрубяного компонента <149 микрон, дает более полную оценку поврежденного крахмала из-за избыточного помола и/или в случае стабилизированных отрубей желатинизацию крахмала в процессе стабилизационной обработки. SRC карбонат-вода не увеличивается за приемлемые границы, например >85%, до тех пор, пока, по меньшей мере, 55% частиц в размере меньше 149 микрон. Считается, что этот результат при критическом количестве поврежденного крахмала, измеренном как чистый прирост удержания растворителя карбонат-вода фракцией с размером частиц менее 149 микрон, за пределами которых ухудшаются функциональные свойства при выпекании.

ПРИМЕР 4

Функциональные свойства при выпекании из стабилизированной цельнозерновой пшеничной муки, содержащей стабилизированный отрубяной компонент

В этом примере функциональные свойства при выпекании из цельнозерновой пшеничной муки, содержащей измельченную грубую фракцию или отрубяной компонент, стабилизированные по настоящему изобретению, сравнивают с функциональными свойствами при выпекании из цельнозерновой пшеничной муки с коммерчески доступными измельченными стабилизированными отрубями и зародышами и с коммерчески доступной нестабилизированной цельнозерновой пшеничной мукой в качестве контроля. Цельнозерновая пшеничная мука, содержащая в естественных пропорциях стабилизированные и нестабилизированные измельченные отруби и зародыши или отрубяные компоненты и эндосперм, приведены в таблице 11 вместе с тестируемыми составами для выпекания. Распределение размера частиц цельнозерновой пшеничной муки измеряли с использованием RoTap метода по примеру 3. Содержание влаги, золы, способность удерживать воду, способность удерживать воду-карбонат или способность удерживать растворитель (SRC) и активность липазы также измеряли способами, описанными в приведенных ранее примерах. Для оценки функциональных свойств при выпекании из цельнозерновой пшеничной муки использовали тест на выпекание печенья AACC 10-53 Cookie Test Baking.

Для оценки функциональных свойств при выпекании способ, устройство, стандартный состав, способ смешивания, условия выпекания и геометрия печенья следующие.

Способ:

Способ AACC 10-53 Cookie Test Baking был разработан Nabisco Biscuit Company для оценки функциональности ингредиентов и предсказуемой корреляции между сенсорной оценкой и механическим анализом текстуры (механический анализ текстуры проводили с использованием анализатора текстуры TAXT2 по 3-точечному изгибу или тест на продавливание). Тест улучшен по отношению к способу AACC 10-52 тест на выпекание печенья сахарный горох, утвержденному Лабораторией по качеству мягкой пшеницы Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (Wooster Ohio). Тест AACC 10-53 был адаптирован как официальный способ Американской Ассоциации специалистов по биохимии зерна после совместного тестирования с Комитетом по качеству мягкой пшеницы в 1992 году. Устройство, состав теста для печенья, процедура смешивания, процедура выпекания, процедура измерения и так далее, использованные в тесте:

Устройство

Устройство, использованное в тесте на выпекание печенья:

1. Анализатор содержания влаги, кюветы для образцов для определения содержания влаги в муке.

2. Цифровой термометр (Omega модель 872A) с термопарой.

3. Миксер C-100 Hobart с 3-квартовой чашей для смешивания с лопастями.

4. Духовка для тестового выпекания, соответствующая национальным стандартам.

5. Алюминиевый противень для выпекания - 26 см шириной × 30 см длиной с 2 эталонными формами 12 мм шириной × 30 см длиной × 7 мм высотой.

6. Тесторезательная машина для деления печенья (внутренний диаметр 60 мм).

7. Скалка с ручками (ручки по длине скалки).

8. Лопатки, коричневая впитывающая бумага, алюминиевая фольга, пластмассовые формы.

9. Анализатор текстуры TA-XT2 Texture Analyzer **Оптимальный тест на реологические свойства теста** - со специальной емкостью с размером 10 см шириной, 10,5 см длиной, 3,2 см высотой.

Стандартный состав AACC 10-53 одной партии для 4 тестируемых печений:

Использованные ингредиенты и их количества для получения тестируемых печений:

Стадия 1

Стадия 2

Стадия 3

При выпекании каждый день измеряли содержание влаги; регулировали уровень содержания муки и воды для компенсации отклонения от 13% содержания влаги:

a. Фиксировали содержание влаги в муке и использовали как FM в формуле для расчета фактического веса муки в партии:

b. Фиксировали фактический вес муки для каждой партии и использовали как AFW в формуле для расчета фактического веса воды, вводимой в каждой партии:

Фактически введенная вода (г)=49,5 г+225-AFW*225 г

Общая процедура смешивания:

Процедуру смешивания проводили с получением теста для печенья:

1. Стадия 1:

смесь сухих ингредиентов (обезжиренное сухое молоко, соль, бикарбонат, сахар).

2. Введение жира.

3. Смешивание в миксере Hobart в течение 3 минут на низкой скорости; счищали с лопастей и стенок чаши после каждой минуты смешивания.

4. Стадия 2:

растворение бикарбоната аммония в воде; введение высокофруктозного кукурузного сиропа.

5. Введение общего раствора ингредиентов со стадии 2 в ингредиенты стадии 1.

6. Смешивание в течение 1 минуты на низкой скорости, счищали с лопастей и стенок чаши после 30 секунд смешивания.

7. Смешивание в течение 2 минут на средней скорости, счищали с лопастей и стенок чаши после 30 секунд смешивания.

8. Стадия 3:

Введение муки, 3-кратное по отношению к жидкой смеси; смешивание в течение 2 минут на низкой скорости, счищали с лопастей и стенок чаши после 30 секунд смешивания.

Определение времени выпекания:

Время выпекания определяли как время, необходимое для достижения потери веса 13,85% во время выпекания состава при температуре 400ºF.

Измерение времени выпекания:

Выпекание состава при температуре 400ºF в течение 10, 11, 12, 13 минут и для некоторой цельнозерновой муки вплоть до 16 минут, взвешивание противня + печенье после каждого минутного интервала. Составление графика потери веса % во время выпекания по отношению ко времени в минутах с последующим интерполированием времени выпекания, требуемого для достижения потери веса 13,58%.

Инструкция по выпеканию:

Предварительное нагревание духовки до температуры 400ºF (202ºC), фиксирование веса холодного противня и затем помещение противня в духовку на стандартное время выпекания, фиксирование веса противня.

Процедура получения 4 контрольных образцов теста для проведения теста выпекания печенья:

Четыре порции теста по 60 г, подвергая минимальной деформации, помещали на противень. Лежащее тесто раскатывали в эталонных формах противня, оказывая давление только весом скалки без дополнительного усилия. При помощи скалки заполняли эталонные формы до конца противня и раскатывали тесто в направлении от себя. Нарезали тесто тесторезательной машиной на куски по 60 мм и осторожно поднимали его маленькой лопаткой. Во избежание горизонтального искривления тесторезательную машину держали прямо. Фиксировали веса контрольного теста и противня.

Выпекание печенья из теста:

Помещение контрольного теста и противня в духовку. Выпекание печенья при температуре 400ºF в предварительно нагретой духовке. Взвешивание противня с печеньем на нем непосредственно после удаления его из духовки. Острожное удаление печенья с противня плоской лопаткой и размещение его на коричневой бумаге в той же последовательности, как его раскатывали и выпекали.

Измерение геометрии:

Измерение геометрии проводили после остывания печенья, по меньшей мере, через 30 минут после выпекания. Ширину, длину и высоту измеряли как следующее:

A. Ширина-диаметр перпендикулярно направлению выпекания: печенья лежали по 4 в ряд в направлении, параллельном раскатыванию по длине линейки для измерения. Измерения фиксировали в см.

B. Длина-диаметр параллельно раскатыванию: Ротация печенья на 90º таким образом, чтобы линия раскатывания была перпендикулярна линейке для измерения. Измерения фиксировали в см.

C. Высота стопки: Собирали стопку из 4 печений и размещали стопку на боку между плоскими линейками. Измерения фиксировали в см. Осторожно перетасовывали печенье и повторяли измерение.

В таблице 12 для каждой использованной муки, отрубяного компонента или смеси отруби-зародыши приведено содержание золы, способность удерживать воду, способность удерживать воду-карбонат или способность удерживать растворитель (SRC), активность липазы, ширина печенья, время выпекания и распределение размера частиц. Тест составов с цельнозерновой пшеничной мукой приведен в таблице 11. Условия стабилизации для стабилизированной муки по настоящему изобретению (образец с 29,6 вес.% SRU стабилизированные отруби среднего помола и 70,4 вес.% муки с эндоспермом) представляют собой 120ºC при 9,9 вес.% влаги в течение 5 минут. Мука Climax, мука Graham и цельнозерновая мука ConAgra ультратонкого помола, каждая из которых коммерчески доступна, были использованы «как есть». Первые пять образцов муки приведены как (SRU 3-05, HRU 7-26, SWW 7-26, SRU 8-26 и SWW 8-26) и мука из мягкой белой пшеницы, SWW измельченные отруби 12-9 были измельчены в установке непрерывного действия. Для восстановления муки коммерческие стабилизированные отруби Grain Millers повторно комбинировали с белым рафинированным эндоспермом при том же соотношении, что и SRU муки тонкого и среднего помола (29,6 вес.% отруби и 70,4 вес.% эндосперм). В таблицах 11 и 12 стандарты SRU для образцов получены из отрубей нетемперированной мягкой красной пшеницы, стандарты SWW для образцов получены из нетемперированной мягкой белой пшеницы, стандарты HRU для образцов получены из нетемперированной твердой красной пшеницы и стандарты GM для Grain Millers, каждый из образцов не был стабилизирован, если не указано иное:

Цельнозерновая пшеничная мука, содержащая стабилизированный отрубяной компонент среднего помола или отруби-зародыши, продемонстрировала функциональные свойства при выпекании, наиболее близкие стандартной белой рафинированной пшеничной муке. Цельнозерновая пшеничная мука с менее чем 30 вес.% частиц с более или равным 250 микрон, среднего помола, стабилизированная цельнозерновая пшеничная мука, стабилизированная при 120ºC в течение 5 минут, продемонстрировала неожиданно высокие функциональные свойства при выпекании с шириной печенья и временем выпекания, наиболее близким к контролю из рафинированной муки по сравнению с этими: (1) цельнозерновой пшеничной мукой, содержащей коммерческие стабилизированные отруби-зародыши, (2) коммерческой нестабилизированной цельнозерновой пшеничной мукой тонкого помола и (3) цельнозерновой пшеничной мукой, содержащей нестабилизированные отруби-зародыши.

На фиг.5 приведен график удержания воды-карбоната всеми образцами муки как функция вес.% частиц с более чем 250 микрон. Слева от y-оси показана способность удерживать воду-карбонат. Справа от y-оси показан диаметр печенья. Как показано на фиг.5 и в таблице 12, цельнозерновая пшеничная мука, содержащая отрубяной компонент или смесь отруби-зародыши, стабилизированные по настоящему изобретению, демонстрируют снижение способности удерживать воду-карбонат от 81,7% до 80%, увеличение диаметра печенья от 30,4 см до 33,7 см при времени выпекания, аналогичном контролю из рафинированной муки, равном 13 минутам при температуре 400ºF.

ПРИМЕР 5

Воздействие стабилизации на образование свободных жирных кислот

В этом примере определяют содержание образовавшихся свободных жирных кислот в условиях ускоренного хранения в цельнозерновой пшеничной муке, содержащей отрубяной компонент, стабилизированный по настоящему изобретению. Использовали следующие четыре образца муки, содержащие измельченный отрубяной компонент, полученный при производстве цельнозерновой пшеничной муки: (1) нестабилизированная мука из мягкой красной пшеницы, (2) нестабилизированная мука из мягкой белой пшеницы, (3) стабилизированная мука из мягкой красной пшеницы и (4) стабилизированная мука из мягкой белой пшеницы. Следующие два образца муки содержали отрубяной компонент - побочный продукт при помоле белой рафинированной муки: (5) цельнозерновая нестабилизированная мука и (6) цельнозерновая стабилизированная мука. Результаты сравнивали с количеством свободных жирных кислот, образовавшихся в нестабилизированной коммерческой цельнозерновой пшеничной муке: (7) ConAgra ультратонкого помола. Образцы цельнозерновой муки содержали естественную пропорцию отрубяного компонента и эндосперма, как при помоле муки. В идеале стабилизацию отрубяного компонента проводили непосредственно сразу после его помола для предотвращения действия липазы. Однако отрубяной компонент муки для этого исследования может быть стабилизирован через одну-две недели после помола. Отрубяной компонент (обозначенный как BG) и эндосперм (обозначенный как Endo) смешивали в пропорциях, приведенных в таблице 14. Содержание золы в цельнозерновой муке использовали для подтверждения состава композиции. Отрубяные компоненты, содержащие отруби и зародыши, стабилизировали при температуре приблизительно 120ºC в течение 5 минут при приблизительно 11% влаги. Активность липазы и распределение размера частиц измеряли по примеру 1 и примеру 3 соответственно, и данные приведены в таблице 14. Муку хранили в укупоренных стеклянных емкостях в течение 29 дней в условиях ускоренного хранения при температуре 95ºF.

Использовали адаптированный метод определения содержания свободных жирных кислот, приведенный в «Jong C.; Badings H.T.; Journal of High Resolution Chromatography; 1990; Determination of Free Fatty Acids in Milk and Cheese Procedures for Extraction, Clean up, and Capillary Gas Chromatography Analysis». Экстракты липидов, содержащие свободные жирные кислоты, были получены из пищевых продуктов экстракцией при подкислении органическими растворителями. Безводные экстракты липидов пропускали через слабый анионообменный картридж SPE для выделения свободных жирных кислот из коэкстрагированного материала, в частности нейтральные глицериды. Процедура представляет собой следующее:

Прибор

Прибор, использованный для определения свободных жирных кислот:

a. Газовый хроматограф (ГХ) с возможностью ввода пробы непосредственно в капиллярную колонку с внутренним диаметром колонок 0,53 мм с электронным контролем давления (EPC) и с пламенно-ионизационным детектором (FID) [пример: HP5890 серия II].

b. Автоматический дозатор, совместимый с ГХ [пример: HP7673].

c. Программное обеспечение для сбора данных хорматографии, статистической обработки и сведения результатов в таблицы.

d. Аналитические весы с разрешением 0,0001 г, максимальное взвешивание 150 г.

e. Центрифуга со скоростью 3000 оборотов в минуту (2050 rcf (кубические футы в условиях резервуара)), с контролем температуры (необязательно).

f. Polytron с возможностью гомогенизации образцов при 25000 оборотов в минуту [пример: Brinkmann Instruments, Polytron Kinematica AG модель PT 1300 D].

g. Вихревой миксер.

h. Дозаторы растворителя с инертными пластмассовыми компонентами [пример: Brinkmann - с двумя 1-5-мл емкостями, каталожный № 2222010-1 и одной 5-25-мл емкостью, каталожный № 2222030-6].

i. Зажим для автоматического дозатора пробирок.

Средства

Средства, использованные для определения свободных жирных кислот:

1. Колонка: StabilwaxDA 0,25u; 0,53 мм × 15 м [Restek Corp. № 11022].

2. Картриджи SPE: (сорбент) Bond elute NH2, 3cc, 500 мг, с фриттами из нержавеющей стали [Varian Part № 1212-4038].

3. Стеклянные центрифужные пробирки для анализов с навинчивающимися крышками с внутренним тефлоновым покрытием, размер: 16×125 мм.

4. Стеклянные центрифужные пробирки Corex с навинчивающимися крышками с внутренним тефлоновым покрытием, 45 мл [пример: COREX II № 8422-A].

5. Бумажные фильтры Whatman № 1 диаметром 125 мм.

6. Фильтрационная воронка Pyrex с коротким носиком.

7. Одноразовые культуральные пробирки, боросиликатное стекло 16×150 мм [пример: VWR каталожный № 47729-580].

8. Стеклянные пробирки с навинчивающимися крышками с внутренним тефлоновым покрытием, 4 мл [пример: Kimble каталожный № 60940A 4].

9. Пробирки для автоматического дозатора, боросиликатное стекло, с крышками с внутренним тефлоновым покрытием.

10. Бутылочки из боросиликатного стекла темного цвета с навинчивающимися крышками с внутренним тефлоновым покрытием, 100 мл.

11. Бутылочка из боросиликатного прозрачного стекла с навинчивающейся крышкой с внутренним тефлоновым покрытием, 250 мл.

12. Мерные цилиндры: 250 мл, 100 мл.

13. Мерные колбы: 250 мл, 100 мл.

14. Стеклянные мерные пипетки, класс A 5, 2, 1 мл, градуированные 10, 5 мл.

15. Одноразовые пипетки Пастера: 5 3/4 и 9 фунтов.

16. Микрошпатель, шпатель и полипропиленовые пробирки для переноса образцов.

Реактивы/растворы

Реактивы, стандарты и растворы, использованные для определения свободных жирных кислот:

Реактивы и стандарты

Реактивы, стандарты, использованные для определения свободных жирных кислот:

1. Этанол-200 концентрированный, безводный, 99,5%+, хранящийся в темных стеклянных емкостях [Aldrich № 45983-6 или эквивалент].

2. Гексаны - для ГХ [B&J № 216-4 или эквивалент].

3. Изопропанол - для ГХ [B&J № 323-4 или эквивалент].

4. Метил-трет-бутиловый эфир (MTBE) - для ГХ [B&J № 242-4 или эквивалент].

5. Хлористый метилен - для ГХ [B&J № 299-4 или эквивалент].

6. Уксусная кислота - чистая для определения уровня пропионовой кислоты [Aldrich № 32009-9 или эквивалент].

7. Серная кислота - ACS реагент, 95,0-98,0% [Fisher Reagent ACS № A 800-500 или эквивалент].

8. Вода тип 1 [Fisher HPLC (ВЭЖХ) № W5-4 или эквивалент].

9. Диатомовая земля [Leco part № 502-327 или эквивалент].

10. Стандарты >99,0% чистоты 3:0; 4:0; 6:0; 8:0; 9:0; 10:0; 11:0, 12:0; 13:0; 14:0; 16:0; 18:0 [примеры: 3:0 Aldrich № 24035-4; 4:0 Aldrich № B 10350-0; 6:0 Aldrich № 15374-5; 8:0 Aldrich № 0-390-7; 9:0 Sigma № -5502; 10:0 Aldrich № 15376-1; 11:0 Sigma № U-5503; 12:0 Aldrich № 15378-8; 13:0 Sigma № T-0502; 14:0 Aldrich № 15-379-6; 16:0 Nu-Check-Prep, Inc. >99%; 18:0 Nu-Check-Prep, Inc. >99%].

Получение растворов

Растворы, необходимые для определения свободных жирных кислот:

1. 2,5 M серной кислоты: разведение 7 мл концентрированной кислоты водой типа 1 до объема 50 мл.

2. 1:1 (объем/объем) MTBE:гексаны.

3. 2:1 (объем/объем) хлористый метилен:2-пропанол.

4. 2% уксусная кислота в MTBE: разведение 5 мл концентрированной кислоты MTBE до объема 250 мл.

5. 1:1 (объем/объем) гексаны:2-пропанол, растворитель для ополаскивания между пробами.

6. Стандарты (Получение стандарта, см. приложение 13.1)

a. Внутренний стандарт: 11:0; заменители: 9:0 и 13:0.

b. Калибровка матриц (MS), стандарт рабочих растворов в этаноле: MS при ~50 мкг/мл. Такой уровень подходит для определения от низких до средних уровней. Как правило, уровни СЖК очень сильно варьируют с данными матрицами. Следовательно, различные количества калибровочного раствора могут быть необходимы для матриц отдельных СЖК.

c. Калибровочные стандарты в гексане, установленные в линейных пределах: пределы введения в колонку 1-200 мкг/г (частей на миллион), стандарты свободных жирных кислот: 3:0, 4:0, 6:0, 8:0, 9:0 заменитель стандарта, 10:0, 11:0 внутренний стандарт, 12:0, 13:0 заменитель стандарта, 14:0, 16:0 и 18:0. Комментарий: 18:1 и 18:2 расчеты основаны на 18:0 коэффициенте чувствительности детектора.

d. Продолжение калибрования стандартов, полученных в 2% уксусной кислоте в MTBE, конечный элюирующий раствор: калибровочный стандарт № 3 при ~50 мкг/мл, полученный в 2% уксусной кислоте/MTBE, используемые для определения пределов для образцов.

Контрольные пробы, контроли, повторы и калибровочные матрицы

Перед использованием новых картриджей SPE подходящую элюирующую фракцию определяют по среднему уровню стандарта. Для каждой партии образцов получают контроль. Каждая партия для исследования должна содержать один повтор. Калибровочная матрица должна быть получена для всех новых матриц, и во всех случаях она должна быть однородной по отношению к полученным. Для проверки правильного получения калибровочных стандартов должна быть проведена первоначальная градуировка (ICV). На данный момент нет подходящих контрольных проб для этого анализа.

Получение образца и хранение

Получение образца и условия хранения, использованные для определения свободных жирных кислот:

a. Хранение исходных образцов: замороженными, охлажденными или при комнатной температуре, как предписано для каждого образца.

b. Образцы с активной липазой могут требовать специальных манипуляций, таких как инактивация фермента.

c. Взятие образцов: при комнатной температуре, хорошо перемешанными - гомогенными.

d. Экстракты образцов: растворы хранили плотно укупоренными навинчивающимися крышками с внутренним тефлоновым покрытием в хорошо вентилируемых вытяжных шкафах или взрывозащитных холодильниках.

e. Изоляты образцов: конечный элюат представляет собой смесь кислоты и органического растворителя. Эти образцы должны храниться в пожаробезопасных помещениях вдали от щелочей.

Промывка образца

Процедура экстракции образца: сухие и жидкие матрицы

В 45-мл стеклянные центрифужные пробирки для анализа вводят и смешивают в следующем порядке:

1. Образец, 1,0-1,05 г фиксированный вес ±0,0001 г,

2. Внутренний рабочий стандартный раствор, 1,0 мл, пипеткой,

3. Этанол, 1,0 мл, пипеткой,

4. 2,5 M H₂SO₄, 0,3 мл, пипеткой,

5. Перемешивание в вортексе до однородного состояния,

6. Введение: диатомовой земли, 4,5±0,1 г (в случае образцов с очень низким содержанием влаги (например, мука) диатомовая земля абсорбирует очень много растворителя).

7. Тщательное перемешивание в вортексе,

8. Выдерживание, по меньшей мере, 10 минут (минимальное время для вступления в реакцию образца и диатомовой земли составляет 5 минут. Диатомовая земля абсорбирует воду. Наличие в образце влаги может привести к невоспроизводимым результатам. 3:0 и 4:0 легко отделяется в водном слое. Минимум установлен как десять минут. Это гарантирует проведение взаимодействия до конца), и

9. Введение 1:1 (объем/объем) MTBE:гексаны, 15,0 мл распределителем растворителя.

Процесс экстракции

Процедура, использованная для определения свободных жирных кислот:

Настройки для Polytron: 24000 оборотов в минуту, время 25-45 секунд в зависимости от твердости матрицы. Из предосторожности необходимо надевать перчатки. Гильзу Polytron промывают теплой водой, высушивают полотенцем с последующей промывкой 2-пропанолом и снова гильзу высушивают полотенцем. Могут быть использованы одноразовые бумажные полотенца или Kimwipes. Для насадки Polytron может потребоваться дополнительное промывание. Некоторые возможные примеси имеют высокое содержание жира, высокое содержание СЖК и активных липаз. Конечное промывание перед внесением образцов проводят обязательно 2-пропанолом. Затем образцы перемешивают в вортексе, фильтруют все содержимое центрифужной пробирки через бумажный фильтр № 1 Whatman. Собирают фильтрат в 16×125 мм стеклянные с навинчивающимися крышками пробирки для анализа. Необязательно, в качестве альтернативы, объем супернатанта увеличивают, центрифугируют при 3000 оборотов в минут в течение 30 минут. В случае альтернативы следует принять меры предосторожности, учитывая летучесть растворителя. Переносят супернатант в 16×125 мм стеклянные с навинчивающимися крышками пробирки для анализа.

Выделение свободных жирных кислот

Картридж SPE обрабатывают 3 мл гексана. Для этой цели используют дозатор растворителя. На этом этапе может быть введен дополнительный растворитель без оказания какого-либо негативного воздействия, в частности, если экстракты образцов трудно перемещать на данной стадии. Дополнительный гексан должен предотвращать высыхание картриджа. Заполнение картриджа SPE экстрактом образца. Для этого переноса используют пипетку Пастера. Объем экстракта, заполняемого в SPE, составляет приблизительно 3 мл. Оставляют для полного дренирования без сушки. Промывают дважды 2 мл раствора хлористый метилен:2-пропанол для удаления нейтральных глицеридов. Рекомендуется использовать дозатор растворителя. Оставляют для полного дренирования. Пипеткой 2,5 мл 2% уксусная кислота - MTBE. Выгружают элюат. Перенос картриджа SPE в пробирки для сбора образцов. Пипеткой повторно 2,5 мл 2% уксусная кислота - MTBE. Сбор элюата, содержащего СЖК, непосредственно в 4-мл пробирку. Тщательное перемешивание.

Элюирующие объемы для свободных жирных кислот должны быть подтверждены для каждого нового картриджа SPE. Внесение одного мл среднеуровневого рабочего стандарта каталожный № 3 в гексан для обработки картриджа с последующим элюированием, как приведено в таблице 13.

Анализ фракций с 3 по 6 для определения оптимального объема раствора, необходимого для элюирования всех свободных жирных кислот. Как только определена подходящая фракция, для подтверждения последующих новых картриджей может быть использован шаблон. Контрольный экстракт может быть разделен между старым и новым картриджем. Если анализ ГХ изолятов коррелирует, то нет необходимости в проведении дополнительных действий. Кроме того, правильная фракция должна быть оптимизирована следующими указанными выше стадиями.

Настройка прибора

Настройка прибора, использованная для определения свободных жирных кислот:

1. Прибор: ГХ с возможностью ввода пробы непосредственно в капиллярную колонку, колонка 0,53 мм, EPC, автоматический дозатор

2. Колонка: StabilwaxDA: 0,25 микрон, 0,53 мм × 15 м

3. Газ - носитель: постоянный поток водорода при 10,0 мл/мин или установка EPC при 2,0 фунта на квадратный дюйм и температуре 60ºC

4. Программирование температуры: 60ºC выдержка 0,5 мин, от 50º/мин до 100ºC и от 10º/мин до 250ºC, время выдержки 1 минута

5. Температура ввода: температурный шаг 3ºC

6. Объем ввода: 1 мкл

7. Детектор: пламенно-ионизационный детектор при 260ºC, предел 0.

Анализ

Начало анализа

Во-первых, проводят контрольный анализ прибора, 2% уксусная кислота в MTBE должна демонстрировать, что система свободна от загрязнения. Во-вторых, стандартный раствор, 1 часть на миллион, должен показать приемлемое определение каждого соединения. В третьих, калибровка по пяти точкам от 5 до 200 частей на миллион должна быть проведена для установления диапазона рабочих пределов для дискретизации значения.

Расчет может основываться на среднем коэффициенте чувствительности детектора или линейной регрессии. Если для расчета выбирают коэффициент чувствительности детектора, то относительное стандартное отклонение (RSD) должно в среднем составлять 20% для каждого соединения.

В качестве альтернативы, метод коэффициента линейной регрессии (R²) для каждого интересующего соединения требуется показатель 0,999. Эта калибровка должна быть подтверждена ICV, полученным из вторичного источника стандартов. Все соединения в ICV должны быть ±5% от калибровочной кривой.

Продолжение анализа

При каждом запуске перед любым образцом должен проводиться контроль прибора и анализироваться среднеуровневый стандарт. Контроль должен демонстрировать отсутствие загрязнения. Среднеуровневый стандарт должен иметь 10% отклонение от ожидаемой величины, основанной на калибровочной кривой. Каждые пятнадцать образцов должны ограничиваться среднеуровневым стандартом. Если среднеуровневый стандарт превосходит 10% лимит, должна быть проведена корректировка и все образцы перед стандартом должны быть проанализированы заново. Может быть использована форма пиков 18:0 для мониторинга статуса вводного отверстия. Размывание формы пика стеариновой кислоты указывает на наплыв на переднем конце колонки. Фактическая потеря стеариновой кислоты является индикатором подтекания порта ввода или загрязнения.

Оценка, расчет и результаты

Оценка, расчет и результаты для определения содержания свободных жирных кислот:

Оценка и расчет

Все хроматограммы оценивают по форме пика. Плохая форма пика свидетельствует о проблемах в рабочих настройках. Эта проблема должна быть решена перед проведением дополнительных анализов. Стандарты оценивают дополнительно для определения времени удержания. Приемлемые пределы времени удержания для отдельных СЖК составляют ±0,02 минуты от стандартов калибровочной кривой. Кроме того, для уровней образцов СЖК должны быть установлены калибровочные лимиты. Если какой-либо компонент превышает верхнее калибровочное значение, то образец должен быть разведен подходящим образом и проанализирован заново.

Этот метод основывается на дискретизации внутреннего стандарта. Пять точек калибровочной кривой имеют пределы от 5 до 200 частей на миллион. Пять коэффициентов чувствительности детектора усреднены. Затем средний коэффициент чувствительности детектора используют для расчета неизвестных СЖК. Каждое соединение имеет свой собственный коэффициент чувствительности детектора.

Расчет коэффициента чувствительности детектора

Коэффициент чувствительности детектора может быть рассчитан как:

Коэффициент чувствительности детектора (RF): RF_x=(A_xC_is)/(A_isC_x)

Усредненный коэффициент чувствительности детектора (RF_avg):

RF_Xavg=(RF_X1+RF_Х2+RF_Х3+RF_Х4+RF_Х5)/5

где: RF_X представляет собой коэффициент чувствительности детектора соединения Х; A_x представляет собой площадь пика соединения Х; C_is представляет собой общее (мкг) введенного внутреннего стандарта; A_is представляет собой площадь пика внутреннего стандарта; C_x представляет собой общее (мкг) соединения Х; RF_Хavg представляет собой средний коэффициент чувствительности детектора для соединения Х, полученный по пяти точкам калибрования.

Расчет неизвестной концентрации

Неизвестную концентрацию образца рассчитывают:

Неизвестная концентрация образца

(мкг/г)=(A_x*C_is)/(A_is*RF_хavg*W)

где: W представляет собой вес образца в граммах (г).

Результаты

Результаты выражают в частях на миллион, мкг/г или мг/кг, округляя до целого значения. Перед получением данных образца лабораторно должны быть установлены пределы детекции и дискретизации образца. Любые результаты ниже калибровочной точки не учитываются, <5 частей на миллион.

СЖК, задержанные на аминной фазе, элюируют 2% уксусной кислотой в метил-трет-бутиловом эфире (MTBE). Экстракт подвергают хроматографии на капиллярной колонке Stabilwax. Соединения определяют с использованием пламенно-ионизационного детектора (FID). Определяют количества жирных кислот с четным числом атомов от 4:0 до 18:0, включая 3:0, используя дискретизацию внутреннего стандарта, 11:0. Расчеты 18:1 и 18:2 основываются на стандарте 18:0. Количество тетрадекановой (14:0), гексадекановой (16:0), октадекановой (18:0), октадециленовой (18:1) и октадекадиеновой (18:2) кислот, обнаруженных в муке, были сложены вместе для получения общего содержания свободных жирных кислот, приведенного в таблице 14. Условия стабилизации и распределение размера частиц муки также приведены в таблице 14.

На фиг.6 показан график всех свободных жирных кислот в цельнозерновой муке, содержащей отрубяной компонент, как функция продолжительности времени хранения в условиях ускоренного хранения. Как показано в таблице 14 и на фиг.6, стабилизация снижает количество свободных жирных кислот в отрубяном компоненте с 2218 частей на миллион до 1414 частей на миллион для муки из мягкой красной пшеницы и от 2005 частей на миллион до 1235 частей на миллион для муки из мягкой красной пшеницы при хранении в течение 29 дней в условиях ускоренного хранения. Считается, что снижение содержания свободных жирных кислот, необходимого субстрата липоксигеназного фермента, по существу снижает количество окисленного жира в муке ниже критического уровня аромата/вкуса приблизительно 3000 частей на миллион (или 10% от общего содержания липидов) и, следовательно, повышает срок хранения. На фиг.7 приведен график всех свободных жирных кислот в цельнозерновой муке, содержащей отрубяной компонент - побочный продукт производства белой рафинированной муки, как функция продолжительности времени хранения в условиях ускоренного хранения. Как показано в таблице 14 и на фиг.7, стабилизация снижает количество свободных жирных кислот в муке с 3354 частей на миллион до 2713 частей на миллион для цельнозерновой пшеничной муки при хранении в течение 29 дней в условиях ускоренного хранения, которое по существу ниже 3715 частей на миллион всех свободных жирных кислот в коммерческой цельнозерновой пшеничной муке.

ПРИМЕР 6

Влияние стабилизации на общую антиоксидантную способность отрубяного компонента

В этом примере стабилизированный отрубяной компонент из пшеницы, полученный при помоле муки из нетемперированной мягкой красной пшеницы, полученный по настоящему изобретению, анализировали для определения общей антиоксидантной способности по сравнению с нестабилизированными измельченными отрубями и ведущими коммерческими стабилизированными отрубями, отруби Grain Millers. Способ, использованный для определения общей антиоксидантной способности, представляет собой измерение способности антиоксидантов поглощать свободные радикалы (ORAC).

Анализ ORAC основывается на реакциях переноса атомов водорода, в которых антиоксиданты и субстрат конкурируют за термически образованную перекись водорода посредством распада азосоединений. Использованный способ представляет собой следующее:

Протокол экстракции пшеничных отрубей

Протокол экстракции пшеничных отрубей, использованный для определения общей антиоксидантной способности:

1. Образы пшеничных отрубей (1 грамм) взвешивали в 50-мл центрифужные пробирки и затем в каждую пробирку вводили 15 мл петролейного эфира.

2. Пробирки перемешивали в вортексе в течение 30 секунд и затем центрифугировали при 8000 оборотов в минуту в течение 10 минут.

3. Супернатант собирали и осадок реэкстрагировали дважды с петролейным эфиром.

4. Объединенный супернатант сушили в Thermo Savant SPD 1010 SpeedVac и осадок восстанавливали в 1 мл ацетона (липофильный экстракт).

5. К оставшемуся осадку добавляли 15 мл 2 M NaOH (с использованием N₂).

6. После промывки с N₂ и укупоривания пробирки встряхивали при комнатной температуре в течение 1 часа.

7. Далее центрифугировали при 8000 оборотов в минуту в течение 10 минут, супернатант нейтрализовали HCl и доводили до объема 100 мл дистиллированной H₂O (гидрофильный экстракт).

Процедура ORAC

Реактивы и растворители, приготовление реактивов, процедура на микропланшете и анализ данных и расчет, использованные в процедуре ORAC для определения общей антиоксидантной способности:

Реактивы и растворители

Реактивы и растворители, использованные в процедуре ORAC:

1. Trolox, 6-гидрокси-2,5,7,8-тетраметилхроман-2-карбоновая кислота, Aldrich Chemicals, Item 238813-5G, CAS № 53188-07-1, F.W. 250.29.

2. Двунатриевая соль флюоресцеина, Aldrich Chemicals, Item 166308-100G, CAS № 518-47-8, F.W. 376.28.

3. AAPH, 2,2'-азобис(2-амидинопропан) дигидрохлорид, Wako Chemicals, Item 992-11062 RN № 2997-92-4, F. W. 271.193.

4. Двухосновный фосфат калия, Fisher Chemical, CAS № 7758-11-4, F.W. 174.18.

5. Одноосновный фосфат натрия, Sigma-Aldrich, CAS № 10049-21-5, F.W. 138.00.

6. Произвольно метилированный β-циклодекстрин, Pharm Grade, каталожный № TRMBP, Cyclodextrin Technologies.

7. Ацетон, для ВЭЖХ, Fisher Chemicals.

8. Дистиллированная H₂O.

Приготовление реактива

Способы приготовления реактивов для ORAC:

Фосфатный буфер

Фосфатный буфер получали из концентрированного раствора фосфатного буфера, используемого для получения рабочего раствора буфера.

Концентрированный буферный раствор: для получения фосфатного буфера получали 0,75 M K₂HPO₄ и 0,75 M NaH₂PO₄. Для 0,75 M K₂HPO₄: 130 г фосфата калия растворяли в 1 л дистиллированной воды. Для 0,75 M NaH₂PO₄: 90 г фосфата натрия растворяли в 1 л дистиллированной воды.

Рабочий раствор буфера: для получения рабочего фосфатного буфера смешивали растворы 0,75 M K₂HPO₄ и 0,75 M NaH₂PO₄ (K₂HPO₄/NaH₂PO₄, 61,6:38,9, объем/объем) и разводили дистиллированной водой (1:9, объем/объем). В результате получали рабочий раствор 75 мM, pH 7,0. До момента использования этот буфер хранили в холодильнике.

7% RMCD раствор

7 вес.% RMCD раствор получали внесением 70 грамм произвольно метилированного циклодекстрина, добавляя вплоть до 1 литра 50% ацетон:вода.

Раствор флюоресцеина

Раствор флюоресцеина получали из концентрированного раствора флюоресцеина, используя его для получения рабочего раствора флюоресцеина.

Концентрированный раствор флюоресцеина: Концентрированный раствор флюоресцеина № 1 получали, растворяя 0,0225 г в 50 мл раствора рабочего буфера, и тщательно перемешивали. Концентрированный раствор флюоресцеина № 2 получали, растворяя 50 мкл концентрированного раствора флюоресцеин № 1 в 10 мл раствора рабочего буфера, и перемешивали в вортексе. Затем аликвоту концентрированного раствора № 2 в 1,8 мл в пробирках Эппендорфа хранили при температуре -20ºC до момента использования.

Рабочий раствор флюоресцеина: переливали пипеткой 800 мкл концентрированного раствора № 2 в 50 мл фосфатного буфера (для двух проб) в 50-мл коническую пробирку. Перед использованием инкубировали на водяной бане при температуре 37ºC до полного нагревания. Раствор может оставаться на водяной бане в течение многих часов.

AAPH раствор

AAPH раствор получали, растворяя 0,108 г AAPH в 5 мл инкубированного фосфатного буфера (37ºC) для гидрофильного (или 2,5 мл инкубированного буфера для липофильного) непосредственно перед началом анализа.

Процедура микропланшета

Процедуру микропланшета, использованную в ORAC, проводили для определения общей антиоксидантной способности:

1. Образцы разводили в фосфатном буфере для гидрофильного ORAC и 7% RMCD раствора для липофильного ORAC.

2. Пипеткой переливали 40 мкл раствора образца, контроля и стандарта Trolox в соответствующие лунки. Также пипеткой переливали 400 мкл рабочего раствора флюоресцина в выбранные лунки для усиления регулировки.

4. Подтверждение, что планшет-ридер нагрелся до температуры 37ºC и готов к чтению образцов.

5. Введение в ридер микропланшета 400 мкл рабочего раствора флюоресцина в каждую лунку в цикле 2.

6. Введение в ридер микропланшета 40 мкл рабочего раствора AAPH в цикле 4.

7. Количество циклов 35 при 201-секундном цикле.

Анализ данных и расчеты

Анализ данных и расчеты, использованные в процедуре ORAC, проводили для определения общей антиоксидантной способности:

Расчет площади под кривой (AUC)

Расчет площади под кривой (AUC) проводили как:

AUC=(0,5+f₅/f₄+f₆/f₄+f₇/f₄+ +f_i/f₄)CT

где f_i представляет собой флюоресценцию, читаемую за цикл I (то есть f₄ представляет собой начальную флюоресценцию, читаемую за цикл 4) и CT представляет собой время цикла в минутах. Спектр AUC получали, вычитая AUC контроля из этого образца.

Расчет показателя ORAC _FL

Конечный показатель ORAC_FL рассчитывали, используя уравнение регрессии (y=a+bx, линейное; или y=a+bx+сx², квадратное) между концентрацией стандарта (мкM) и площадью спектра под FL спадающей кривой (спектр AUC). Линейную регрессию использовали в пределах 6,25-50 мкM Trolox. Данные выражены как микромоль эквивалентов Trolox (TE) на грамм веса сухого образца (мкмольTE/г).

Стабилизация

Измельченный отрубяной компонент (отруби BM) с 25 вес.% частиц >500 микрон, 35 вес.% частиц >250 микрон, 20 вес.% частиц >150 микрон и 20 вес.% частиц <150 микрон стабилизировали, используя три варианта условий, приведены в таблице 15. Содержание влаги в отрубяном компоненте регулировали способом по примеру 1. В таблице 15 приведены использованные условия стабилизации.

Общую антиоксидантную способность отрубяного компонента после стабилизации (образцы B, C и D) измеряли трехкратно, выражали как эквиваленты Trolox и сравнивали с нестабилизированным контролем (образец A) и ведущими коммерческими стабилизированными отрубями. Результаты приведены в таблице 16.

Использовали эквиваленты Trolox как измерение антиоксидантной способности стабилизированных отрубей, как показано в таблице 16, антиоксидантная способность стабилизированных отрубей составляет в пределах от приблизительно 191 до приблизительно 223 мкмоль TE/г по сравнению с контролем антиоксидантной способности нестабилизированных отрубей в пределах от приблизительно 185 до приблизительно 187 мкмоль TE/г, это указывает, что отруби, стабилизированные способом по примеру 6, сохранили всю первоначальную антиоксидантную способность и превзошли антиоксидантную способность ведущих коммерческих стабилизированных отрубей, которая составила в пределах от приблизительно 112 до приблизительно 133 мкмоль TE/г.

ПРИМЕР 7

Стабилизация рисовых отрубей

В этом примере получают и анализируют стабилизированный отрубяной компонент риса, полученный при помоле цельного риса, для определения активности липазы, сохранности витаминов.

Получение стабилизированного отрубяного компонента

Стабилизированный отрубяной компонент риса получали, используя отруби, полученные при помоле муки из цельного риса. Содержание влаги в отрубях составляло приблизительно 9,9%, и относительная влажность приблизительно 51%. Размер частиц нестабилизированных отрубей риса измеряли с использованием шейкера Ro Tap с шариками кремния для разбивания агрегатов частиц. Неизмельченные рисовые отруби имели репрезентативное распределение размера частиц между неизмельченной грубой фракцией и измельченным или размолотым грубым компонентом. Неизмельченные рисовые отруби имели распределение размера частиц приблизительно 9,1 вес.% частиц >841 микрон, приблизительно 36 вес.% частиц >500 микрон, но менее 841 микрон, приблизительно 38,17 вес.% >250 микрон, но менее 500 микрон, приблизительно 7,1 вес.% >149 микрон, но менее 250 микрон и приблизительно 9,7% <149 микрон. Отруби содержали приблизительно 12,9 вес.% крахмала, как определено с помощью йодометрического измерения по примеру 1. Перед стабилизацией содержание влаги в отрубях регулировали, помещая отруби в десикатор, содержащий насыщенный соляной раствор, в течение одной недели при комнатной температуре или в камере хранения с регулируемой газовой средой для однородного выравнивания содержания влаги в отрубях с увеличением от приблизительно 9,5 вес.% до 12,3 вес.% содержания влаги согласно таблице 17.

20 г отрубяного компонента помещали в укупоренный мешок из фольги с тремя или четырьмя крошечными отверстиями для сброса давления при нагревании. Нереверсивный датчик температуры Omega помещали внутрь каждого мешка для регистрации внутренней температуры. Исследования проводили согласно плану эксперимента, приведенному в таблице 18. Отруби нагревали в предварительно нагретой конвекционной печи с принудительной подачей воздуха (Thelco Model 26, Precision Scientific) в течение 3, 5 или 7 минут и при 100ºC, 120ºC или 140ºC для определения воздействия влаги в отрубях, времени нагревания и температуры на активность липазы, сохранность витаминов. После нагревания мешки из фольги с отрубями охлаждали в холодильном устройстве и затем отруби помещали в укупоренный стеклянный контейнер и хранили замороженным. Часть образца анализировали для определения активности липазы и сохранности витаминов.

Определение активности липазы

Активность липазы, выраженная как мкмоль продукта гидролиза, образовавшегося за час на единицу веса отрубей, была установлена как 10,72 мкмоль/час/0,1 г для сырьевого материала, и наблюдалось снижение активности липазы от 1,57 до 2,09 мкмоль/час/0,1 г при содержании влаги 10,01 вес.% после стабилизационной обработки в течение 5 минут при температуре 120ºC.

План эксперимента с условиями стабилизации грубой фракции рисовых отрубей приведены в таблице 18.

Анализ витаминов

Сохранность витамина E (токоферол), B₁ (тиамин) и B₂ (рибофлавин) в стабилизированных отрубях измеряли стандартным методом анализа витаминов в пищевых продуктах.

Измерение активности липазы

Способ, использованный для определения активности липазы-эстеразы, включает: 1) определение оптимальной концентрации субстрата (п-нитрофенил бутират (Sigma, 9876-5G) в ацетонитриле) для максимальной активности липазы; 2) диспергирование отрубей в буфере с pH 7,5; 3) введение субстрата п-нитрофенил бутирата; 4) спектрофотометрическое измерение активности эстеразы отрубей через выделение п-нитрофенола, который поглощается при 340 нм.

Материалы, приборы и способы, использованные для измерения активности липазы:

Материалы:

1. Фосфатный буфер (pH 7,5, 0,2 M).

2. п-нитрофенил бутират (Sigma, 9876-5G).

3. Ацетонитрил.

Приборы:

1. Спектрофотометр.

2. Центрифуга, скорость 1000 g.

Способы:

A. Определение оптимальной концентрации субстрата.

1. Растворение п-нитрофенил бутирата в ацетонитриле до достижения концентрации 10,75 мM.

2. Отвешивание 0,02 г образцов отрубей в центрифужную пробирку.

3. Введение 9,7, 9,5 или 9,3 мл фосфатного буфера (рН 7,5) в пробирку.

4. Введение 0,3, 0,5 или 0,7 мл 10,75 мM п-нитрофенил бутирата с доведением общего объема образца до 10 мл. Запись времени экстракции добавленного п-нитрофенил бутирата и встряхивание пробирки с образцом.

5. Погружение ее на 25ºC водяную баню на 20 минут.

6. Через 20 минут после добавления п-нитрофенил бутирата центрифугирование образца при 1000 g в течение 5 минут.

7. Измерение поглощения супернатантом (общее поглощение A_t) при 400 нм ровно через 30 минут после добавления п-нитрофенил бутирата.

8. Для определения поглощения отрубями (A_s) повторяли стадии 2 и 3, описанные выше, за исключением введения 10 мл фосфатного буфера и п-нитрофенил бутирата, и время следует зафиксировать после введения буфера. Повтор стадий 5, 6 и 7.

9. Применение деионизированной воды в качестве контроля (A₀).

10. Расчет поглощения образцом (A) вычитанием из него поглощения контролем и отрубями из общего поглощения как следующее:

поглощение образцом (A) = общее поглощение (A_t) - поглощение контроля (A₀) - поглощение отрубями (A_s).

11. Расчет активности липазы основывается на следующих показателях калибровочной кривой:

мкмоль гидролизованного п-нитрофенил бутирата = (A-0,0555)/1380 с поправкой на время и вес образца как следующее:

мкмоль гидролизованного п-нитрофенил бутирата/час/0,1 г.

12. Выбор оптимальной концентрации субстрата, основываясь на наивысшей зафиксированной активности липазы (см. таблицу 19):

B. Определение активности липазы в образцах по экспериментальному плану.

1. Основываясь на результатах, приведенных в таблице 19, оптимальная концентрация субстрата составляла 0,5 мл 10,75 мM п-нитрофенил бутирата.

2. Для получения показателей поглощения ниже 0,8 (чтобы не выходить за пределы линейных показателей спектрофотометра) сохранение такого же образца для определения концентрации субстрата (0,02 г отрубей + 0,5 мл п-нитрофенил бутирата) должно быть введено сверх 10 мл буферного раствора (общее 19,5 мл буферного раствора). Затем поглощение образцом регулируют как следующее:

поглощение образцом (A) = [общее поглощение (A_t) - поглощение контролем (A₀) - поглощение отрубями (A_s)]*2 для корректировки разведения образца.

3. Следование тем же процедурам, что и в (A) «Определение оптимальной концентрации субстрата».

Результаты:

В таблице 20 суммированы данные стабилизационной обработки двенадцати образцов грубой фракции рисовых отрубей, двух образцов коммерчески доступных стабилизированных рисовых отрубей и одного контрольного образца нестабилизированных рисовых отрубей 1) ферментативная активность липазы по сухому, 2) процент снижения ферментативной активности липазы, 3) условия обработки, включающие содержание влаги, время и температуру, и 4) содержание витаминов.

Как показано в таблице 20, обработка неизмельченного грубого отрубяного компонента риса с содержанием влаги в пределах от приблизительно 9,5 вес.% до приблизительно 12,13 вес.% в течение от приблизительно 3 минут до приблизительно 7 минут при температуре от приблизительно 100ºC до приблизительно 140ºC снижает активность липазы с приблизительно 10,72 мкмоль/час/0,1 г для нестабилизированного сырьевого материала до в пределах от 6,43 мкмоль/час/0,1 г до приблизительно 1,30 мкмоль/час/0,1 г в зависимости от условий обработки, длительности времени обработки, наибольшей степени содержания влаги и наивысшей температуры обработки, обеспечивающих самую низкую активность липазы. Также результаты показывают, что витамин E (токоферол), витамин B₁ (тиамин) и витамин B₂ (рибофлавин) хорошо сохранились. Неизмельченные грубые рисовые отруби продемонстрировали снижение содержания липазы на от 40% до 87,88% в зависимости от условий стабилизации. Наивысший процент снижения активности липазы при любых данных условиях стабилизации может быть достигнут, если рисовые отруби размалывают до меньшего размера частиц грубого измельченного отрубяного компонента перед стабилизацией, поскольку измельчение должно увеличить доступ влаги и тепла для инактивации. Однако проведение измельчения после стабилизации увеличивает активность липазы, поскольку липаза представляет собой поверхностно-активный фермент и помол увеличивает площадь поверхности и увеличивает доступность субстрата ферменту.

ПРИМЕР 8

Стабилизация овсяных отрубей

В этом примере получают и анализируют стабилизированный отрубяной компонент овса, полученный при помоле цельного необрушенного овса для определения активности липазы, сохранности витаминов.

Получение стабилизированного отрубяного компонента

Стабилизированный отрубяной компонент овса получали, используя отруби, полученные при помоле цельного необрушенного овса. Отрубяной частью считается часть цельнозерновой овсяной муки, остающаяся на сите № 60 (стандарт США). Содержание влаги в отрубях составляло приблизительно 9,8%, и относительная влажность приблизительно 29%. Размер частиц нестабилизированных измельченных отрубей овса измеряли с помощью шейкера Ro Tap с шариками кремния для разбивания агрегатов частиц. Измельченные овсяные отруби имели распределение размера частиц приблизительно 0 вес.% частиц >841 микрон, приблизительно 32,87 вес.% частиц >500 микрон, но менее 841 микрон, приблизительно 35,12 вес.% >250 микрон, но менее 500 микрон, приблизительно 5,59 вес.% >149 микрон, но менее 250 микрон, и приблизительно 26,42% <149 микрон. Отруби содержали приблизительно 22,5 вес.% крахмала, как определено с помощью йодометрического измерения по примеру 1. Перед стабилизацией содержание влаги в отрубях регулировали, помещая отруби в десикатор, содержащий насыщенный соляной раствор, в течение одной недели при комнатной температуре или в камере хранения с регулируемой газовой средой для однородного выравнивания содержания влаги в отрубях с увеличением от приблизительно 10,97 вес.% до 13,89 вес.% содержания влаги согласно таблице 21.

20 г отрубяного компонента помещали в укупоренный мешок из фольги с тремя или четырьмя крошечными отверстиями для сброса давления при нагревании. Нереверсивный датчик температуры Omega помещали внутрь каждого мешка для регистрации внутренней температуры. Исследования проводили согласно плану эксперимента, приведенному в таблице 22. Отруби нагревали в предварительно нагретой конвекционной печи с принудительной подачей воздуха (Thelco Model 26, Precision Scientific) в течение 3, 5 или 7 минут и при 100ºC, 120ºC или 140ºC для определения воздействия влаги в отрубях, времени нагревания и температуры на активность липазы, сохранность витаминов. После нагревания мешки из фольги с отрубями охлаждали в холодильном устройстве и затем отруби помещали в укупоренный стеклянный контейнер и хранили замороженным. Часть образца анализировали для определения активности липазы и сохранности витаминов.

Определение активности липазы

Активность липазы, выраженная как мкмоль продукта гидролиза, образовавшегося за час на единицу веса отрубей, была установлена как 5,81 мкмоль/час/0,1 г для сырьевого материала, и наблюдалось снижение активности липазы от 0,60 до 0,63 мкмоль/час/0,1 г при содержании влаги 12,25 вес.% после стабилизационной обработки в течение 5 минут при температуре 120ºC.

План эксперимента с условиями стабилизации измельченной грубой фракции овсяных отрубей приведены в таблице 22.

Анализ витаминов

Сохранность витамина E (токоферол), B₁ (тиамин) и B₂ (рибофлавин) в стабилизированных отрубях измеряли стандартным методом анализа витаминов в пищевых продуктах.

Измерение активности липазы

Способ, использованный для определения активности липазы-эстеразы, включает: 1) определение оптимальной концентрации субстрата (п-нитрофенил бутират (Sigma, 9876-5G) в ацетонитриле) для максимальной активности липазы; 2) диспергирование отрубей в буфере с pH 7,5; 3) введение субстрата п-нитрофенил бутирата; 4) спектрофотометрическое измерение активности эстеразы отрубей через выделение п-нитрофенола, который поглощается при 340 нм.

Материалы, приборы и способы, использованные для измерения активности липазы:

Материалы:

1. Фосфатный буфер (pH 7,5, 0,2 M).

2. п-нитрофенил бутират (Sigma, 9876-5G).

3. Ацетонитрил.

Приборы:

1. Спектрофотометр.

2. Центрифуга, скорость 1000 g.

Способы:

A. Определение оптимальной концентрации субстрата.

1. Растворение п-нитрофенил бутирата в ацетонитриле до достижения концентрации 10,75 мM.

2. Отвешивание 0,02 г образцов отрубей в центрифужную пробирку.

3. Введение 9,5, 9,0 или 8,5 мл фосфатного буфера (рН 7,5) в пробирку.

4. Введение 0,5, 1,0 или 1,5 мл 10,75 мM п-нитрофенил бутирата с доведением общего объема образца до 10 мл. Запись времени экстракции добавленного п-нитрофенил бутирата и встряхивание пробирки с образцом.

5. Погружение ее на 25ºC водяную баню на 20 минут.

6. Через 20 минут после добавления п-нитрофенил бутирата центрифугирование образца при 1000 g в течение 5 минут.

7. Измерение поглощения супернатантом (общее поглощение A_t) при 400 нм ровно через 30 минут после добавления п-нитрофенил бутирата.

8. Для определения поглощения отрубей (A_s) повторяли стадии 2 и 3, описанные выше, за исключением введения 10 мл фосфатного буфера и п-нитрофенил бутирата, и время следует зафиксировать после введения буфера. Повтор стадий 5, 6 и 7.

9. Применение деионизированной воды в качестве контроля (A₀).

10. Расчет поглощения образцом (A) вычитанием из него поглощения контролем и отрубями из общего поглощения как следующее:

поглощение образцом (A) = общее поглощение (A_t) - поглощение контролем (A₀) - поглощение отрубями (A_s).

11. Расчет активности липазы основывается на следующих покателях калибровочной кривой:

мкмоль гидролизованного п-нитрофенил бутирата = (A-0,0555)/1380 с поправкой на время и вес образца как следующее:

мкмоль гидролизованного п-нитрофенил бутирата/час/0,1 г.

12. Выбор оптимальной концентрации субстрата, основываясь на наивысшей зафиксированной активности липазы (см. таблицу 23).

B. Определение активности липазы в образцах по экспериментальному плану.

1. Основываясь на результатах, приведенных в таблице 23, оптимальная концентрация субстрата составляла 1,0 мл 10,75 мM п-нитрофенил бутирата.

2. Для получения показателей поглощения ниже 0,8 (чтобы не выходить за пределы линейных показателей спектрофотометра) сохранение такого же образца для определения концентрации субстрата (0,02 г отрубей + 1,0 мл п-нитрофенил бутирата) должно быть введено сверх 10 мл буферного раствора (общее 19,0 мл буферного раствора). Затем поглощение образцом регулируют как следующее:

поглощение образцом (A) = [общее поглощение (A_t) - поглощение контролем (A₀) - поглощение отрубями (A_s)]*2 для корректировки разведения образца.

3. Следование тем же процедурам, что и в (A) «Определение оптимальной концентрации субстрата».

Результаты:

В таблице 24 суммированы данные стабилизационной обработки двенадцати образцов грубой фракции измельченных овсяных отрубей, одного образца коммерчески доступных стабилизированных овсяных отрубей и одного контрольного образца нестабилизированных измельченных грубых овсяных отрубей: 1) ферментативная активность липазы по сухому, 2) процент снижения ферментативной активности липазы, 3) условия обработки, включающие содержание влаги, время и температуру, и 4) содержание витаминов.

Как показано в таблице 24, обработка неизмельченного грубого отрубяного компонента овса с содержанием влаги в пределах от приблизительно 10,97 вес.% до приблизительно 13,89 вес.% в течение от приблизительно 3 минут до приблизительно 7 минут при температуре от приблизительно 100ºC до приблизительно 140ºC снижает активность липазы с приблизительно 5,81 мкмоль/час/0,1 г для нестабилизированного сырьевого материала до в пределах от 4,39 мкмоль/час/0,1 г до приблизительно 0,18 мкмоль/час/0,1 г в зависимости от условий обработки, длительности времени обработки, наибольшего содержания влаги и наивысшей температуры обработки, обеспечивающих самую низкую активность липазы. Также результаты показывают, что витамин E (токоферол), витамин B₁ (тиамин) и витамин B₂ (рибофлавин) хорошо сохранились. Неизмельченные грубые овсяные отруби продемонстрировали снижение содержания липазы на от 24,51% до 96,92% в зависимости от условий стабилизации.

ПРИМЕР 9

Стабилизация кукурузных отрубей

В этом примере получают и анализируют стабилизированный отрубяной компонент кукурузы, полученный при помоле цельных зерен кукурузы, для определения активности липазы, сохранности витаминов.

Получение стабилизированного отрубяного компонента

Стабилизированный отрубяной компонент кукурузы получали, используя отруби, полученные при помоле цельнозерновой муки из цельного зерна кукурузы. Отрубяной частью считается часть цельзерновой кукурузной муки, остающаяся на сите № 50 (стандарт США). Содержание влаги в отрубях составляло приблизительно 10,76%, и относительная влажность приблизительно 42,0%. Размер частиц нестабилизированных измельченных отрубей кукурузы измеряли с помощью шейкера Ro Tap с шариками кремния для разбивания агрегатов частиц. Измельченные кукурузные отруби имели распределение размера частиц приблизительно 0 вес.% частиц >841 микрон, приблизительно 6,94 вес.% частиц >500 микрон, но менее 841 микрон, приблизительно 51,53 вес.% >250 микрон, но менее 500 микрон, приблизительно 27,92 вес.% >149 микрон, но менее 250 микрон, и приблизительно 13,61% <149 микрон. Отруби содержали приблизительно 34,6 вес.% крахмала, как определено с помощью йодометрического измерения по примеру 1. Перед стабилизацией содержание влаги в отрубях регулировали, помещая отруби в десикатор, содержащий насыщенный соляной раствор, в течение одной недели при комнатной температуре или в камере хранения с регулируемой газовой средой для однородного выравнивания содержания влаги в отрубях с увеличением от приблизительно 11,42 вес.% до приблизительно 13,85 вес.% содержания влаги согласно таблице 25.

20 г отрубяного компонента помещали в укупоренный мешок из фольги с тремя или четырьмя крошечными отверстиями для сброса давления при нагревании. Нереверсивный датчик температуры Omega помещали внутрь каждого мешка для регистрации внутренней температуры. Исследования проводили согласно плану эксперимента, приведенному в таблице 26. Отруби нагревали в предварительно нагретой конвекционной печи с принудительной подачей воздуха (Thelco Model 26, Precision Scientific) в течение 3, 5 или 7 минут и при 100ºC, 120ºC или 140ºC для определения воздействия влаги в отрубях, времени нагревания и температуры на активность липазы, сохранность витаминов. После нагревания мешки из фольги с отрубями охлаждали в холодильном устройстве и затем отруби помещали в укупоренный стеклянный контейнер и хранили замороженным. Часть образца анализировали для определения активности липазы и сохранности витаминов.

Определение активности липазы

Активность липазы, выраженная как мкмоль продукта гидролиза, образовавшегося за час на единицу веса отрубей, была установлена как 1,96 мкмоль/час/0,1 г для сырьевого материала, и наблюдалось снижение активности липазы 0 мкмоль/час/0,1 г при содержании влаги 11,74 вес.% после стабилизационной обработки в течение 5 минут при температуре 120ºC.

План эксперимента с условиями стабилизации измельченной грубой фракции кукурузных отрубей приведены в таблице 26.

Анализ витаминов

Сохранность витамина E (токоферол), B₁ (тиамин) и B₂ (рибофлавин) в стабилизированных отрубях измеряли стандартным методом анализа витаминов в пищевых продуктах.

Измерение активности липазы

Способ, использованный для определения активности липазы-эстеразы, включает: 1) определение оптимальной концентрации субстрата (п-нитрофенил бутират (Sigma, 9876-5G) в ацетонитриле) для максимальной активности липазы; 2) диспергирование отрубей в буфере с pH 7,5; 3) введение субстрата п-нитрофенил бутирата; 4) спектрофотометрическое измерение активности эстеразы отрубей через выделение п-нитрофенола, который поглощается при 340 нм.

Материалы, приборы и способы, использованные для измерения активности липазы:

Материалы:

1. Фосфатный буфер (pH 7,5, 0,2 M).

2. п-нитрофенил бутират (Sigma, 9876-5G).

3. Ацетонитрил.

Приборы:

1. Спектрофотометр.

2. Центрифуга, скорость 1000 g.

Способы:

A. Определение оптимальной концентрации субстрата.

1. Растворение п-нитрофенил бутирата в ацетонитриле до достижения концентрации 10,75 мM.

2. Отвешивание 0,02 г образцов отрубей в центрифужную пробирку.

3. Введение 9,8, 9,5 или 9,0 мл фосфатного буфера (рН 7,5) в пробирку.

4. Введение 0,2, 0,5 или 1,0 мл 10,75 мM п-нитрофенил бутирата с доведением общего объема образца до 10 мл. Запись времени экстракции добавленного п-нитрофенил бутирата и встряхивание пробирки с образцом.

5. Погружение ее на 25ºC водяную баню на 20 минут.

6. Через 20 минут после добавления п-нитрофенил бутирата центрифугирование образца при 1000 g в течение 5 минут.

7. Измерение поглощения супернатантом (общее поглощение A_t) при 400 нм ровно через 30 минут после добавления п-нитрофенил бутирата.

8. Для определения поглощения отрубей (A_s) повторяли стадии 2 и 3, описанные выше, за исключением введения 10 мл фосфатного буфера и п-нитрофенил бутирата, и время следует зафиксировать после введения буфера. Повтор стадий 5, 6 и 7.

9. Применение деионизированной воды в качестве контроля (A₀).

10. Расчет поглощения образцом (A) вычитанием из него поглощения контролем и отрубями из общего поглощения как следующее:

поглощение образцом (A) = общее поглощение (A_t) - поглощение контролем (A₀) - поглощение отрубями (A_s).

11. Расчет активности липазы основывается на следующих показателях калибровочной кривой:

мкмоль гидролизованного п-нитрофенил бутирата = (A-0,0555)/1380 с поправкой на время и вес образца как следующее:

мкмоль гидролизованного п-нитрофенил бутирата/час/0,1 г.

12. Выбор оптимальной концентрации субстрата, основываясь на наивысшей зафиксированной активности липазы (см. таблицу 27).

B. Определение активности липазы в образцах по экспериментальному плану.

1. Основываясь на результатах, приведенных в таблице 27, оптимальная концентрация субстрата составляла 0,5 мл 10,75 мM п-нитрофенил бутирата.

2. Показатель поглощения ниже 0,8, нет необходимости в регулировании для того, чтобы не выходить за пределы линейных показателей спектрофотометра. Общий объем образца поддерживается 10 мл.

3. Следование тем же процедурам, что и в (A) «Определение оптимально концентрации субстрата».

Результаты:

В таблице 28 суммированы данные стабилизационной обработки двенадцати образцов грубой фракции измельченных кукурузных отрубей, одного образца коммерчески доступных стабилизированных кукурузных отрубей и одного контрольного образца нестабилизированных измельченных грубых кукурузных отрубей: 1) ферментативная активность липазы по сухому и влажному веществу, 2) процент снижения ферментативной активности липазы, 3) условия обработки, включающие содержание влаги, время и температуру, и 4) содержание витаминов.

Как показано в таблице 28, обработка неизмельченного грубого отрубяного компонента кукурузы с содержанием влаги в пределах от приблизительно 11,42 вес.% до приблизительно 13,85 вес.% в течение от приблизительно 3 минут до приблизительно 7 минут при температуре от приблизительно 100ºC до приблизительно 140ºC снижает активность липазы с приблизительно 1,96 мкмоль/час/0,1 г для нестабилизированного сырьевого материала до в пределах от 1,37 мкмоль/час/0,1 г до приблизительно 0,00 мкмоль/час/0,1 г в зависимости от условий обработки, длительности времени обработки, наибольшего содержания влаги и наивысшей температуры обработки, обеспечивающих самую низкую активность липазы. Также результаты показывают, что витамин E (токоферол), витамин B₁ (тиамин) и витамин B₂ (рибофлавин) хорошо сохранились. Неизмельченные грубые кукурузные отруби продемонстрировали снижение содержания липазы на от 30,07% до 100,00% в зависимости от условий стабилизации.