抗性淀粉在涂布组合物中的用途

本申请是申请号为201480039084.8，申请日为2014年6月13日，发明名称为“抗性淀粉在涂布组合物中的用途”的中国专利申请的分案申请。

根据USC第35条119(e)款，本申请要求2013年6月13日提交的美国临时专利申请号61/956,621的优先权。

技术领域

本发明涉及冷冻的和冷藏的食品及其涂布组合物。

背景技术

很多食品是以冷冻的或冷藏的即可烹饪(ready-to-cook)的形式提供，且很多该类产品含有组织形成剂(texturizer)，如面包屑，目的在于为烹饪的产品提供吸引人的脆性/松脆(crunchiness)。

在许多情况下，由于成本优化收益；违反冻融操作规程；冷冻的或冷藏的存储；餐饮服务保温做法，包括升温厨、蒸汽餐桌、和加热灯；以及烹饪方法，包括控制湿度的烤箱和微波再加热，难以达到它们的质地(textural)特性。

RS4型抗性淀粉是化学改性的、高交联的淀粉，其耐受α-淀粉酶的消化，且广泛用于为多种食品(如面包)提供膳食纤维，为肠道健康提供益生(pre-biotic)纤维来源。这些淀粉可通过美国专利号5,855,946和6,299,903中描述的程序制造。RS4抗性淀粉的例子包括

发明内容

本发明的一个目的是克服现有技术冷冻的或冷藏的即可烹饪食品的缺陷。

通过阅读以下本文中描述和阐明的发明概述和实施例的详细说明，本领域技术人员将明白本发明的进一步和其他目的。

本发明提供新颖性的和创造性的组织化的(texturizing)屑粒产品和其他基于谷物粮食的产品，其利用抗性淀粉作为产品中淀粉组分的一部分，用于涂布食品。

在本发明中，一个实施例，结合高压短时(HPST)挤出加工技术，使用来自小麦的RS4抗性淀粉生产用于涂布冷冻的或冷藏的食品的组织化的(textured)屑粒材料。本发明提供了优秀的质地特性来帮助解决有关常规冷冻或冷藏食品涂布(尤其是在微波再加工食品)的问题。RS4来源也可以包括马铃薯和木薯淀粉等。

根据本发明的一个方面提供了一种组合物，用于形成组织化的屑粒产品，所述组合物包含RS4抗性淀粉。

在本发明的一个实施例中，所述组合物是一种干混合料组合物。

在本发明的一个实施例中，所述RS4抗性淀粉是以最高达所述组合物的约20％重量的量存在。

在本发明的另一个实施例中，所述组合物进一步包含谷物基。

在本发明的一个实施例中，所述谷物基是以所述组合物的从约65至约95％重量的量存在。

在本发明的一个实施例中，所述谷物基是小麦、大米或玉米。

在本发明的另一实施例中，所述组合物进一步包含着色剂预混料(colour pre-mix)。

在本发明的一个实施例中，所述着色剂预混料是以所述组合物的从约1至约10％重量的量存在。

在本发明的一个实施例中，所述着色剂预混料包含选自下列的成份：糖、盐、着色剂、谷物载体及其组合。

在本发明的一个实施例中，所述着色剂是以最高达所述组合物的约1.0％重量的量存在。

在本发明的另一实施例中，所述着色剂是以所述组合物的从约0.03至约0.3％重量的量存在。

在本发明的一个实施例中，所述糖是以最高达所述组合物的约5％重量的量存在。

在本发明的另一实施例中，所述糖是以所述组合物的从约0.1至约5％重量的量存在。

在本发明的另一实施例中，所述组合物进一步包含调节剂预混料(conditioningpre-mix)。

在本发明的一个实施例中，所述调节剂预混料是以所述组合物的从约4至约12％重量的量存在。

在本发明的一个实施例中，所述调节剂预混料包含选自下列的成份：盐、调节剂、谷物载体及其组合。

在本发明的一个实施例中，所述盐是以最高达所述组合物的约2％重量的量存在。

在本发明的另一实施例中，所述盐是以所述组合物的从约0.5至约1.1％重量的量存在。

在本发明的一个实施例中，所述调节剂是以最高达所述组合物的约10％重量的量存在。

在本发明的另一实施例中，所述调节剂是以所述组合物的从约1至约6％重量的量存在。

根据本发明的另一方面，提供了一种组织化的屑粒产品，其通过高压短时(HPST)挤出加工由上述组合物所形成。

在本发明的一个实施例中，当使用差示扫描量热法时，上述组织化的屑粒产品在约44％的水分水平显示从约50至约60℃的玻璃转化温度。

在本发明的另一实施例中，当以约500至约1000放大倍数在扫描电子显微镜下检测时，上述组织化的屑粒产品显示显著的稠化且无定形的基体(matrix)，位于所述基体上有完整的抗性淀粉颗粒。

根据本发明的另一方面，提供了一种食品，其涂布有上述组织化的屑粒产品。

根据本发明的另一方面，提供了一种形成组织化的屑粒产品的方法，所述屑粒产品包含RS4抗性淀粉，其中所述方法包括使用高压短时(HPST)挤出加工挤出上述组合物。

通过阅读以下本文中描述和阐明的实施例的详细说明，本领域技术人员将明白本发明进一步的优势。

附图说明

图1至9是在放大倍数为500至1000X的扫描电子显微照相图，显示以不同方法制得的组织化的屑粒产品中完整淀粉颗粒的存在或不存在；其中，图1为含20％小麦RS4的SEMW120525-025(小麦基)显示完整的淀粉颗粒；图2为含0％小麦RS4的SEM W120523-008(小麦基)显示无完整的淀粉颗粒；图3为含0％小麦RS4的SEM W120525-031(小麦基)显示无完整的淀粉颗粒；图4为含15％小麦RS4的SEM W120525-028(玉米基)显示完整的淀粉颗粒；图5为含15％小麦RS4的SEM W120525-030(大米基)显示完整的淀粉颗粒；图6为含10％小麦RS4的SEM W130417-010(大米基)显示完整的淀粉颗粒；图7为-含10％Hylon

图10至12描述通过快速黏度分析仪(Rapid-Visco Analyzer，RVA)生成的以不同方法制得的组织化的屑粒产品的烹饪黏度曲线；其中，图10为-RVA烹饪黏度分布：含与不含RS4小麦淀粉的HPST屑粒；图11为RVA烹饪黏度分布：在HPST大米基屑粒中RS4小麦淀粉对比高直链玉米/大米淀粉；图12为RVA烹饪黏度分布：在CMKD小麦基屑粒中RS4小麦淀粉。

图13至17概述了经涂布的食品的质地属性感官结果，比较了根据本发明制备的涂布屑粒与通过连续混捏快速面团法(continuous mixing and kneading no-time doughprocess，CMKD)制备的那些的性能；其中，图13为KB 8804(小麦)CMKD方法—对照对比6-冷冻/解冻循环；图14为W120525-022(小麦，10％RS4，HPST方法)对照对比6-冷冻/解冻循环；图15为W120525-028(玉米，15％RS4，HPST方法)对照对比6-冷冻/解冻循环；图16为W120525-029(大米，15％RS4，HPST方法)对照对比6冷冻/解冻循环；图17为鸡块的质地比较(违反冷冻/解冻操作规程后微波再加热)。

图18是用于实施HPST挤出加工的单螺杆食品挤出机的剖视图。

具体实施方式

本文提供的组织化的屑粒包含谷物基(如小麦、大米或玉米)，还包含高达但不限于制剂的约20％重量的RS4抗性淀粉，在一个实施例中，高达制剂的约5％重量，在另一个实施例中，制剂的从约5至约20％重量，在另一个实施例中，制剂的从约5至约15％重量，在另一个实施例中，制剂的从约5至约10％重量％，在另一个实施例中，制剂的从约10至约15％重量，以及在另一个实施例中，制剂的从约15至约20％重量。需要将RS4抗性淀粉与HPST挤出加工相结合来生产本发明的屑粒，从而使得本发明的屑粒在制成品应用中具有期望的质地性质和性能。

HPST挤出加工技术是这样的一种方法，通过这种方法食品材料在混合、加热和剪切的一种或多种不同条件下，受力流动以便穿过设计的模具(die)，从而使成分形成和/或喷出/膨胀(见Rossen,J.L.和Miller,R.C.Food extrusion.Food Technol.,1973.27:46-53)。HPST挤出加工烹饪是在产生大量机械能和剪切的食品挤出机中实施的。食品挤出机是这样一种机器，在其中运行主体(main operative body)为安装在一个机筒内的一个螺杆或一对螺杆。在气压热方法(典型地高达约20MPa的压力和约200℃的温度)中，如图18所示，在机器的末端部分中混合压缩、融化和塑化原料，其中1是发动机，2是送料机(feeder)，3是冷却套管，4是热电偶，5是螺杆，6是机筒，7是加热套管，8是压头，9是模具，10是切割机，第I单元是运输单元，第II单元是压缩单元，以及第III单元是融化和塑化单元(见Extrusion-Cooking Techniques Applications,Theory and Sustainability Leszek Moscicki编辑-Wiley-VCH(2011)-ISBN:978-3-527-32888-8)。在挤出机的出口，迫使混合成份穿过根据食品所专门设计的多孔板或模具开口，然后通过螺旋切刀(切割机)切割成特定大小。

本发明的屑粒具有期望的质地特征，如脆性、脆的持久性和碎裂性(fracturability)，甚至在经涂布的食品系统中仍然保留这种质地特征，其中所述经涂布的食品系统经受过多种应力，包括冷冻/解冻循环，长期的保存时间和微波再加工。相反地，通过CMKD方法生产的涂布屑粒在应力涂布系统中不能保留它们的质地特征，在这些情况下失去脆性并且变得越来越黏着。

使用差示扫描量热法(DSC)，甚至在约44％的水分水平，本发明含RS4的屑粒表现出约50至约60℃之间的玻璃转化温度(T

当通过扫描电子显微镜(SEM)以500至1000X放大倍数检测时，本发明的含RS4的屑粒显著地显示出因HPST挤出加工的高剪切导致的稠化且无定形得到基体。完整的抗性淀粉颗粒位于该基体(见图1和4至6)。HPST挤出加工方法制备的但无RS4的屑粒，不显示完整的淀粉颗粒(见图2、3、7和8)。尽管蛋白、脂和水状胶体(hydrocolloid)嵌入面团基体，CMKD加工的屑粒显示大量完整的淀粉颗粒(见图9)。

使用快速黏度分析仪(RVA)进行烹饪黏度分布(profile)分析，确定当加热至大约95℃时在高的水分环境中，淀粉颗粒等级在此情况下在屑粒中能够膨胀和破裂的程度。图10和12显示HPST挤出加工的和CMKD加工的屑粒中烹饪黏度分布的差异。本RS4屑粒(见图10)显示出与高度糊化的淀粉相关的加热前高初始冷黏度。随后相对较低的峰值，其与剩余的糊化势能(potential)相关，且受完整的RS4淀粉颗粒影响。由于完整淀粉颗粒的持水性能有限，CMKD加工的屑粒(见图12)显示低的冷黏度。在加热阶段，CMKD加工的屑粒的淀粉颗粒摄入水分，膨胀，产生显著的黏度峰值然后破裂。HPST挤出加工RS4屑粒和CMKD加工的屑粒在加热时持水性能的差异，对烹饪质地特征有重要的影响。

在经涂布的食品中，长期冰箱存储或冷冻/解冻循环具有抽水效应，将水分从基质和涂布内层转移至外层。本发明的HPST挤出加工的含RS4的屑粒轻易地释放该水分，而不改变完整抗性淀粉颗粒的状态，完整的抗性淀粉颗粒其本身具有较差的持水性能。由于本发明的屑粒在水分水平提高时经历玻璃转化的性能，导致在烹饪中质地性质的改善。在烹饪CMKD加工的屑粒中，水分被轻易地吸收并由淀粉颗粒膨胀而保持。屑粒基质内捕获的水分，且不产生玻璃转化，导致表现为软且黏着的团的较差的质地性质，因此通常与违反冰箱存储操作规程或微波再加工相关。

根据本发明，本实施例阐明RS4抗性小麦淀粉用于组织化的屑粒中其中使用Wenger TX85型通过HPST挤出加工制备所述组织化的屑粒。

通过Wenger TX85试验挤出机(pilot extruder)挤出混合料制备组织化的屑粒。双螺杆挤出机在最后三个区域中配置有L/D比为13.5且双切割叶片(cut-flight)的元件。挤出物是颗粒状的，且在不同的剪切条件下产生屑粒产品，剪切条件受模具结构、干进料(feed)速率、补充水分、补充水的位置和挤出机RPM的影响。如表1所示，这些条件影响电动机负载和压头压力。

表1-生产含有小麦基的RS4屑粒的TX85工作参数

表2概括了在小麦粉基制剂中RS4小麦淀粉

表3概括了表2的预混料中成份的范围。

糖包括：葡萄糖、果糖和蔗糖。着色剂包括：辣椒粉和焦糖。调节剂包括：油、乳化剂和成核试剂。谷物载体包括：小麦粉、大米粉和玉米淀粉。

表4概括了RS4小麦淀粉

试验W120523-008和120525-031不包含RS4小麦淀粉。尽管在明显不同的剪切条件下运行，通过SEM观察，它们既没有表现出玻璃转化，也没有显示完整的淀粉颗粒的证据(见图2和3)。试验W120523-008和120525-031的小麦粉基经历了完全熔化并且冷却形成无定形结构。

根据本发明的一个方面，添加10和20％RS4小麦淀粉，SEM显示完整的淀粉颗粒(见图1)，并且甚至在44％的水分时，玻璃转化变得明显。这些RS4制剂表现出约50至约60℃间明显的T

W120525-031和W130416-008均以同样的前模具、但不同的后模具设计运行，前模具相对于后模具开口面积大60％。这导致W130416-008经历明显更多的剪切，如压头压力和随后屑粒表现玻璃转化所示。W120525-031未经历玻璃转化。

根据本发明的一个方面，当产品经受冷冻/解冻循环和微波再加热时，包含RS4的屑粒(W120525-025、W130416-008)在经涂布的鸡块应用中表现出脆的和可碎裂的质地。在相同的应力条件下，相对应的无RS4屑粒提供少量或者没有质地贡献，且表现为软的和黏着的。

根据本发明，本实施例阐明在组织化的屑粒中RS4小麦淀粉的使用，其中以替换的谷物基(玉米和大米)使用Wenger TX85型挤出机通过HPST挤出加工制备所述组织化的屑粒。

表5-生产含大米或玉米基的RS4屑粒的TX85工作参数

表6概括了根据本发明在大米或玉米基制剂中RS4小麦淀粉

表7概括了表6的预混料中成份的范围。

糖包括：葡萄糖、果糖和蔗糖。着色剂包括：辣椒粉、焦糖、胭脂树红和姜黄。调节剂包括：油、乳化剂和成核试剂。谷物载体包括：玉米粉、大米粉和玉米淀粉。

表8根据本发明概述了RS4小麦淀粉对屑粒分析特征影响的效果相关的分析数据。

全部试验包含RS4小麦淀粉且表现出明显的玻璃转化，以及在不同的剪切条件下完整淀粉颗粒的证据(见图4至图6)。W120525-030和W130417-010大米基的制剂在压头压力方面显示出显著的差异。尽管后者具有更低的RS4小麦淀粉水平和更高的剪切，淀粉在这些条件下完好。与玉米相比，大米的玻璃转化起始点是延时的。

根据本发明的一个方面，在鸡块制成品应用中，鸡块承受冷冻/解冻循环和微波再加热，含RS4小麦淀粉的大米基屑粒表现出轻度的脆的质地，伴有少许黏着，同样根据本发明的一个方面，然而具有RS4小麦淀粉的玉米基屑粒提供了一定的脆/松脆，伴有中度的黏着特征。在违反操作规程条件下，无RS4的大米和玉米基对照提供少量或无质地。

根据本发明，本实施例阐明在组织化的屑粒中RS4小麦淀粉的使用，使用商业规模的Wenger TX144型挤出机通过HPST挤出加工制备所述组织化的屑粒。

通过Wenger TX144挤出机挤出混合料制备屑粒。双螺杆、三压头挤出机在最后两个区域中配置有L/D比13.5且双切割叶片的元件。挤出物为颗粒状的，且屑粒产品在不同的剪切条件下产生，剪切条件受增加的水分和挤出机RPM影响。如表5所示，这些条件影响电动机负载和压头压力。商业挤出方法的工作参数从Wenger TX85试验成比例增大，并不需要广泛的研究。

表9-TX144工作参数：含有和不含有RS4小麦淀粉的小麦/大米基的屑粒。

表10概括了小麦和大米面粉基制剂中RS4小麦淀粉

表11概括了表10的预混料中成份的范围

糖包括：果糖和蔗糖。着色剂包括：辣椒粉和焦糖。调节剂包括：油、乳化剂和成核试剂。谷物载体包括：小麦粉、大米粉和大米淀粉。

表12概述了生成的分析数据，所述分析数据与RS4小麦淀粉对屑粒分析特征影响的效果相关。

根据本发明的一个方面，如DSC和RVA分析证明，含RS4的小麦和大米制剂均表现出玻璃转化，且与它们的无RS4对照相比，其降低的烹饪峰值黏度支持RS4淀粉颗粒完整性(见图10)。

根据本发明的一个方面，在经涂布的鸡块应用中(承受违反存储操作规程和微波再加热)，与无RS4屑粒相比(KB 8540和KB 8510)，KB 8541和KB 8511提供了改善的质地性质。相对于大米基的KB 8540更轻微的脆的质地，小麦基的KB 8541提供了更硬的、更松脆的质地。相对于CMKD对照方法的正式感官结果在实施例6中展示。

本实施例阐明在组织化的屑粒中，RS4抗性小麦淀粉和替代的淀粉组合使用，使用实施例1中Wenger TX85型通过HPST挤出加工制备所述的组织化的屑粒。

表13-评估RS4小麦淀粉与高直链玉米和大米淀粉相组合的效果中所使用的TX85工作参数。

表14概括了在大米粉基制剂中结合高直链玉米

表15概括了表14的预混料中成份的范围。

糖包括：果糖和蔗糖。着色剂包括：辣椒粉和焦糖。调节剂包括：油、乳化剂和成核试剂。谷物载体包括：大米粉。

表16-SEM和RVA数据，所述数据是关于结合高直链玉米淀粉和大米淀粉的RS4小麦淀粉对挤出的屑粒的分析特性的影响。

在该比较中，在相似的条件下进行试验，关注替代淀粉的效果。在违反操作规程条件下在经涂布的屑粒应用中，这些具有一定抗性特征的高直链淀粉与RS4型表现不同。SEM分析显示无定形基体，但无完整的淀粉颗粒。高直链大米淀粉Remy B7，无论是单独还是与RS4结合，表现出良好的质地和可见属性，但仅在不违反操作规程条件下。RVA烹饪峰值黏度分析表明，在包含仅添加了高直链淀粉的屑粒中峰值提高(见图11)。这表明在加热时这些涂布屑粒中更大的膨胀能力及随后的保水性，负面影响了它们的质地质量。

本实施例阐明在CMKD方法中，组织化的屑粒中RS4抗性小麦淀粉的使用，该方法如美国专利4,423,078中描述。

表17概括了在这些小麦粉基制剂中RS4小麦淀粉

表18概括了表17的预混料中成份的范围。

糖包括：葡萄糖。调节剂包括：油、酵母(leavening)、还原剂和氧化剂。

表19概述了生成的分析数据，所述数据与RS4小麦淀粉对屑粒分析特征影响的效果相关。

在分析结果或性能特征方面，CMKD方法中RS4小麦抗性淀粉没有与HPST挤出加工方法中的发挥相同的效果。完整天然淀粉颗粒的保留最大的影响了并显著地掩饰了RS4淀粉提升的任何性能。添加RS4没有观察到玻璃转化。RVA烹饪峰值黏度(见图12)表现为如天然淀粉(KB 8804)所产生的提高的峰值，并且在CMKD方法中(KB 8880A/B)随RS4的稀释影响而降低。尽管根据本发明，降低的峰值是采用RS4通过HPST挤出加工所制备的屑粒所特有的，在CMKD加工的含RS4的屑粒中缺少任何冷粘度，表明嵌入在面团基体的天然淀粉颗粒仍完整，在经涂布的产品的烹饪循环中可以用于膨胀和保持水分。

在鸡块上以应力涂布应用中，与不含RS4的KB 8804对照相比，CMKD加工的含RS4的屑粒在脆性、碎裂性或持久性方面没有表现出显著性的改善，并且当与本发明的HPST挤出加工的含RS4的屑粒相比时，CMKD加工的含RS4的屑粒表现出可忽略的质地。额外的质地评述集中于CMKD加工的含RS4屑粒中提高的垩白度(chalkiness)特征。

根据本发明，本实施例描述了与以CMKD方法加工的对照屑粒相比，HPST挤出的含RS4抗性小麦淀粉的屑粒的制成品的质地性能。

使用多层试验(multilamination pilot)方法，将屑粒按照涂布顺序施加至鸡块。研究标准油炸(par-fry)/冷冻和标准油炸/烹饪/冷冻加工情况中，用于冷冻再加热(烤箱或微波炉)的膨胀通用性(versatility)。再加热的块经一组专业品尝人评估。对于应力与非应力再加热的块，评估它们的质地特性。应力情况经历了以下冻融条件：在4℃下接着再冷冻至-25℃，持续4小时的6个冷冻/解冻循环，或者在4℃下接着再冷冻至-25℃持续24小时的一个循环。在没有进一步违反操作规程的情况下，对持续冷冻存储下的产品还进行了进一步的比较。

图13至图16比较了充分膨胀的屑粒在商业零售(烤箱烹饪)应用中的质地性能，其中根据本发明由含RS4抗性小麦淀粉的制剂，以小麦(W120525-022，10％RS4)、玉米(W120525-028，15％RS4)或大米(W120525-029，15％RS4)粉基来制备所述充分膨胀的屑粒，并且和通过CMKD方法用小麦粉(KB 8804)制备的那些屑粒比较。每一样本的对照块未施加应力，然而接受应力的样本块经历6次冷冻/解冻循环。一般地，违反冷冻/解冻操作规程后，本发明含小麦抗性淀粉的屑粒，在脆性和持久性方面保持或提高，伴随降低的粘着性，然而KB 8804在脆性和持久性方面降低。在含RS4抗性小麦淀粉的屑粒样本中，违反冷冻/解冻操作规程后，大米基的屑粒具有总体最好的质地，其次为小麦和玉米。

表20和21概述了，在烹饪后放置30分钟且6次冷冻/解冻循环后，根据本发明含HPST挤出的以工业规模生产的KB 8541(10％RS4)的鸡块，和含有CMKD加工的KB 8804的鸡块的正式质地分析结果。对各种质地属性的结果以9分的喜好等级(hedonic likingscale)打分。

表20-鸡块质地：烤箱再加热，升温厨存放30分钟

表21-鸡块质地：冷冻/解冻循环后烤箱再加热

根据本发明，在30分钟存放和违反冷冻/解冻操作规程情况下，KB 8541在总体质地和脆性方面是显著优选的。小组成员描述，KB 8541是脆的并且是玻璃态的，伴有轻度黏着，然而对KB 8804的评述描述它是稠化的，不太脆且更黏着。

图17和表22概述了在违反冷冻/解冻操作规程和微波炉再加热后，商业零售应用中鸡块的质地属性的感官结果比较。

表22-鸡块质地：冷冻/解冻循环后微波再加热

根据本发明，商业规模HPST挤出的含RS4抗性小麦淀粉的屑粒KB 8541(小麦基，10％RS4)和KB 8511(大米基，10％RS4)与作为对照的CMKD加工的KB 8804相比较。与对照相比，KB 8541和KB 8511具有显著更好的脆性和持久性。小麦基KB 8541总体质地是优选的。此外，质地小组成员评述确定KB 8541是涂布最干的，并具有脆的/松脆特征，KB 8511具有脆性更轻，以及对照KB 8804为软的、潮湿和更黏着。

尽管结合参考着附图描述了一些实施例，本领域技术人员将在不背离所附权利要求所限定的范围进行变化和修改。如此，所附权利要求的范围不应被前述实施例中优选的实施方式所限制，而是应该给予与全文整体描述一致的最广泛的解释。