具有热稳定性的高支链成分淀粉的制作方法

专利名称：具有热稳定性的高支链成分淀粉的制作方法
技术领域：
本发明涉及焙烤食品工业中在含淀粉的馅或顶端配料，如面包房用奶油、瑞士奶油、水果馅、咸或甜馅饼馅、杏仁糊馅、甘蓝糕点馅、比萨顶端配料、糕点或小吃等上面的糖衣中使用的淀粉。
在焙烤食品中所使用的奶油、水果或馅饼馅、顶端配料、糖衣和其它馅或顶端配料经常要靠加入一定量的淀粉作为粘结剂、馅或增稠剂来增稠，例如给奶油或馅提供凝胶强度、粘度、糖衣、组织结构或奶油状。
在焙烤食品中使用一种特殊成分或添加剂的影响因素有很多。这些影响因素可能包括实用性、成本，或者可能最重要的是对于味道、口感和组织结构的地域偏好。而且在焙烤食品工业中所使用的许多不同的加工技术也会影响焙烤食品的性质。
在水果馅、奶油和其它馅、顶端配料和糖衣中广泛应用的淀粉经常和亲水胶体例如海藻酸盐、果胶、明胶等联合使用。在低温制备的水果馅中，淀粉应当提供透明性、粘度的迅速增加和光滑亮泽的外观。如果需要多肉的，更似果实的外观，则可以通过使用粗产品来实现。在蒸煮中透明和光泽也很重要，有时可能使用部分果胶代替淀粉。
淀粉应当不仅赋予面包房用奶油以高粘度和奶油状口感，也应使之具有奶油状的，亮泽的外观。对于杏仁糊馅，经常使用粗碾的速溶淀粉衍生物。对于例如在比萨顶端配料中使用的调味馅，已知可用的衍生物范围很广。
在所有这些应用中，馅或顶端配料应当对焙烤法具有一定的耐受力。例如，如果在焙烤过程中面包房用奶油失去其粘度，那么奶油就会轻易地从制品中流出来，使之看上去不可口。
在面包房用奶油中除了淀粉衍生物外，还经常使用其它亲水胶体，特别是海藻酸盐，这是由于其具有凝胶性。使用耐高温的海藻酸盐可以提高奶油的焙烤稳定性。然而，这却会导致制品的组织结构不太理想，经常会稍微起沫或有时甚至会焙烤后变脆，因此，在焙烤食品中作为添加剂的海藻酸盐或其它具有热稳定性的亲水胶体优选少量使用。
当今工业对于焙烤食品中使用的衍生物的焙烤稳定性以及对酸和剪切的稳定性要求日益增高。现代化的面包房采用高温焙烤，例如200℃下焙烤30分钟并不罕见，然而奶油、顶端配料、糖衣或馅不应流出。通常，在焙烤食品中使用蜡质玉米淀粉及其衍生物，因为它们比食品工业中通常使用的普通马铃薯淀粉或普通玉米淀粉(的衍生物)的焙烤稳定性略高，尽管玉米淀粉通常由于更稀而需要用量更大且经常具有突出的但并不总是受人喜爱的味道，这一点与马铃薯淀粉相比是个额外的不利之处。另外，在当今的大多数焙烤条件下即使是蜡质玉米淀粉也会失去其稳定性、凝胶强度或粘度，这说明了需要具有热稳定性的淀粉。
本发明提供了一种用于焙烤食品的含淀粉的馅或顶端配料，其中所述淀粉包括直链和支链淀粉比至少90∶10，优选至少95∶5，更优选至少99∶1的块茎或根淀粉。
在食品原料中，来自谷类、块茎或根的含直链和支链淀粉的普通类淀粉和来自谷类的蜡质类淀粉都得到了广泛的应用。
普通淀粉含有两种主要成分，一种本质上是线性α(1,4)D-葡聚糖大分子(发现支化水平较低)，一种是支化复杂的α(1,4和1,6)D-葡聚糖大分子，分别称为直链淀粉和支链淀粉。在溶液中直链淀粉具有螺旋构象，分子量为104-105或者更高。支链淀粉含有主要靠(1-4)键与(1-6)支链相连的α-D-吡喃型葡萄糖单元的短链，分子量达107或者更高。
作物中的天然淀粉所含直链淀粉和支链淀粉的比率通常在任何地方都是10-40％的直链淀粉/90-60％的支链淀粉，同时该比率也依赖于所研究的作物的种类。已知在许多作物中都存在显著偏离上述百分比的变异种。人们很早就已经知道玉米和其它一些谷类作物中存在变异种。自本世纪初人们就开始了蜡质玉米的研究。因此，蜡质淀粉一词经常等同于非直链淀粉，尽管已知这种蜡质淀粉通常不是来自于其它的淀粉来源如马铃薯，而是主要来自于玉米。而且非直链马铃薯淀粉(基本上只含支链淀粉分子)从来没有得到工业应用，当然更没有得到过像蜡质淀粉一样大规模的和如此广泛的应用。
本发明现在提供了一种用于焙烤食品的馅或顶端配料，其中所述淀粉包括直链和支链淀粉比至少90∶10，优选至少95∶5，更优选至少99∶1的块茎或根淀粉，该馅或顶端配料与焙烤食品工业中通常使用的馅或顶端配料相比具有改进的稳定性。所述改进的稳定性涉及馅或顶端配料的例如冰冻-溶化稳定性或存储性。在本发明的一个优选实施方案中提供了一种与焙烤食品工业中通常使用的馅或顶端配料相比具有改进的热稳定性的馅或顶端配料。(所含直链和支链淀粉比为至少90∶10，优选至少95∶5，更优选至少99∶1的块茎或根淀粉在这里也称作热稳定性淀粉)。
在一个优选实施方案中提供了如本发明所述的一种馅或顶端配料，其中所述块茎或根淀粉包括马铃薯淀粉。在作物中直链淀粉的产生和其它一起受到颗粒粘结淀粉合酶(GBSS)的控制，这种酶在淀粉直链成分的产生中存在，已发现许多可得的蜡质作物变异种缺少这种酶或缺少其活性，因而导致了这些变异种具有基本专一性的支链淀粉特征。虽然非直链马铃薯变异种通常不在工业上使用，但它们是可得到用于淀粉生产的，生产的淀粉基本上只含支链淀粉分子。
本发明所提供的具有热稳定性的淀粉的一个实例是来自不含直链淀粉的马铃薯作物，它缺乏例如GBSS活性或GBSS蛋白质，因而缺少直链淀粉，基本上只含支链淀粉分子。
在本发明的另一个实施方案中提供了一种馅或顶端配料，其中所述块茎或根淀粉来自于直链淀粉含量低的或基本上只含支链淀粉分子的遗传修饰作物，例如，马铃薯、山药、香蕉或木薯。作物的遗传修饰技术对于技术人员是可得的，包括例如修饰、删除或插入或(反义)颠倒(部分)基因，比如基因编码的颗粒粘结淀粉合酶，它能决定淀粉中直链淀粉的含量。为了操纵这些农作物，其有效转换体系和隔离基因是可得到的，尤其是马铃薯，其它作物的可以通过类比得到。引入到一种农作物中的特性比如缺少直链淀粉，可以很容易地通过杂交的方法引入到其它种类的作物中。
在本说明书的实验部分提供了一种用于焙烤食品的馅或顶端配料，其包括来自遗传修饰或非直链马铃薯的热稳定性淀粉。已建议从有可能对基因工程作物进行遗传修饰时起使用来自于基因工程作物的淀粉(参见文献Bruinenberg et al.,Chemistry and Industry,6November 1995,page 881-884；de Vries,Foodmarketing andTechnology,April 1997,page 12-13)。WO/97/03573中已建议在罐头填装中具体地使用支链型马铃薯淀粉作为馅或粘度剂来防止出现在使用普通淀粉时也会出现的不希望的残余粘度，另外，EP0796868建议使用羟丙基化的和高度交联的蜡质马铃薯淀粉来提高食品的粘度。
然而以上这些都未指出在当今的焙烤食品工业中如何避免使用通常热稳定性低或不足的且至少会降低焙烤食品的美味、组织结构、外观和其它相关方面性质的淀粉。
在本发明的一个更优选的实施方案中提供了一种馅或顶端配料，其中所述的具有热稳定性的块茎或根淀粉是交联淀粉，例如磷酸双淀粉或己二酸双淀粉。对淀粉进行交联本身是一种技术人员可得的方法，已知有各种各样的交联剂，如环氧氯丙烷、三偏磷酸钠(STMP)、三氯氧磷(POCl3)、丙烯醛、二氯乙酸、己二酸酐(Adip)或其它带有两个或更多的酸酐，卤素，卤代醇，环氧基因或其复合物的其它试剂，它们都可以用作交联剂。这种交联淀粉典型的，经常优选的例子是磷酸双淀粉或己二酸双淀粉。
在本发明的另一个实施方案中提供了一种馅或顶端配料，其中所述块茎或根淀粉是经过稳定化的淀粉，如淀粉乙酯。例如用含有卤素、卤代醇、环氧基作为反应部位的试剂通过淀粉的羟烷基化进行稳定。其它试剂比如为1-辛烯基琥珀酸酐、三偏磷酸钠、正磷酸钾、正磷酸钠或正磷酸。
在本发明的一个实施方案中，所述淀粉通过羟丙基化来稳定，例如使用环氧丙烷。在本发明的一个优选实施方案中，所述淀粉是经过稳定化的，其支链淀粉分子中一些或全部可得的羟基已被乙酰基所酯化。乙酰基的引入通常是碱性条件下在淀粉的水性悬浮液中使用乙酸酐、琥珀酸酐或乙酸乙烯酯作为反应物来进行的。这种经过稳定化的淀粉的一个典型的，经常优选的例子是淀粉乙酯。
在碱性条件下交联和/或稳定化试剂和淀粉反应。合适的碱原料有氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵、氢氧化镁、碳酸钠和磷酸三钠。优选碱金属的氢氧化物和碳酸盐，更优选氢氧化钠和碳酸钠。在碱性反应条件下有时加入盐来防止体积膨胀。优选氯化钠和硫酸钠。
本发明所提供的热稳定性淀粉中所含的交联淀粉乙酯的乙酰基含量通常符合取代度0.001-0.2，优选0.03-0.092，更优选0.05-0.092。取代度一词在这里表示含有取代基的淀粉分子每个葡萄糖酐单元上的平均取代基数。
本发明所提供的热稳定性淀粉中所含的交联羟丙基化淀粉的羟丙基含量通常符合取代度0.001-0.3，优选0.03-0.21，更优选0.06-0.21。例如具有热稳定性的乙酸双淀粉可以和0.001-0.024％的脂肪酸酐交联，优选0.01-0.12％。在与己二酸酐交联之前，淀粉先用过氧化氢和/或过乙酸处理，优选活性氢含量符合0.001-0.045％，更优选0.005-0.45％。例如具有热稳定性的磷酸双淀粉可以和三偏磷酸钠交联至剩余的磷酸酯相对于支链马铃薯淀粉不超过0.14％或相对于其它根和块茎淀粉不超过0.4％。在技术人员已知的条件下淀粉优选与0.01-0.25％的三偏磷酸钠交联，更优选0.25-0.15％。当然技术人员总是可能找到反应物以低产量反应的条件，超出了得到具备已有性质的热稳定性淀粉的优选条件。
具有热稳定性的磷酸双淀粉也可以和三氯氧磷交联至剩余的磷酸酯相对于支链马铃薯淀粉不超过0.14％或相对于其它根和块茎淀粉不超过0.4％。在技术人员已知的条件下，淀粉优选与0.0001-0.01％的三氯氧磷交联。当然技术人员总是可能找到反应物以低产量反应的条件，超出了得到具备已有性质的热稳定性淀粉的优选条件。
在一个优选实施方案中，本发明提供了一种含有热稳定性速溶淀粉的馅或顶端配料。例如它可以在低温制备的水果馅中使用以使果汁凝结或在面包房用果酱中使用，还可以在低温混合的面包房用奶油中使用以提供高的粘度和光滑的奶油状组织结构。另外，本发明还提供了所述热稳定性速溶淀粉在速溶糕点或蛋糕混合配料等中的应用。
通常食品工业中使用的淀粉及其衍生物在冷水中是不溶的。通过加热或蒸煮才能使之具有粘度和水粘结性，这些淀粉被称为蒸煮淀粉。为了方便起见，有时要对淀粉进行预凝胶化，如预蒸煮和干燥。这些淀粉称为速溶淀粉，在食品原料中无需加热或蒸煮便可起作用。预凝胶化可以在能与水互溶的水性有机溶剂中、在高压下或用本领域已知的其它工艺方法，通过喷雾蒸煮、喷雾干燥、辊筒干燥、转鼓干燥、挤压、加热来实现。
例如，本发明所提供的是一种馅或顶端配料，其中存在的淀粉是支链和直链淀粉比至少约90∶10的块茎或根淀粉。这种馅或顶端配料进一步由非淀粉制品例如肉、蛋、奶和芳香族物质所组成，并在开胃点心的馅或顶端配料中使用，其中如本发明所述的热稳定性淀粉是唯一的淀粉来源。在这种顶端配料或馅中，通常也会使用淀粉的其它理想性质从而使制品具有可口的组织结构和外观。
本发明还提供了一种含有如本发明所述的热稳定性淀粉的馅或顶端配料，其进一步含有支链和直链淀粉比少于90∶10的淀粉。通常，水果馅中有含常见淀粉的果实或果实残渣，常见淀粉不具有在热稳定性淀粉中所发现的支链和直链淀粉比。而且，在馅或顶端配料中使用常用的淀粉可使制品具有一定的性质，例如与使用如本发明所述的热稳定性淀粉得到的理想稳定性相接近的理想的粘度特性。另外，使用如本发明所述的已经具有更好的稳定性(例如在焙烤中)的热稳定性淀粉将会对用于制例如含有马铃薯泥或者甚至马铃薯片的馅等制品是有益的。
在本发明的另一个实施方案中，提供了如本发明所述的一种馅或顶端配料，其进一步含有亲水胶体，例如海藻酸盐、果胶或明胶。实验部分说明了使用如本发明所述的热稳定性淀粉制得的焙烤制品如面包房用奶油或水果馅的诸如凝胶强度和焙烤耐受力，通常高于使用普通马铃薯淀粉或蜡质玉米淀粉制得的面包房用奶油的凝胶强度，尽管在各种制备过程中不同的淀粉具有相同的或者至少是可比的粘度。这产生了非常令人满意的烘干率。例如，在含有亲水胶体的面包房用奶油中，该亲水胶体例如是在焙烤时稳定性不高的海藻酸盐，如本发明所述的热稳定性淀粉具有比来自普通马铃薯淀粉(烘干率为31,28,26)和蜡质马铃薯淀粉(24,18)更优越的焙烤稳定性(烘干率为2,11,9,16)。
为了得到可与普通马铃薯淀粉或蜡质玉米淀粉相比较的结果，有必要在配方中加入热稳定性更好的亲水胶体。只有如此才能使这些制品具有使用中等稳定性的亲水胶体所制的如本发明所述热稳定性淀粉所得到的烘干率(即9,9,8,8,2)。
本发明进一步提供了支链和直链淀粉比至少90∶10的块茎或根淀粉在制备用于焙烤食品的馅或顶端配料中的应用，例如提高用于焙烤食品如面包房用奶油、水果或馅饼馅，顶端配料或糖衣的含淀粉的馅或顶端配料的焙烤稳定性。这一使用包括向所述馅或顶端配料中加入如本发明所述例如直链淀粉分子含量少于10-5％的热稳定性淀粉。同此，本发明提供了一种方法，其中所述含有这种奶油、(水果)馅、顶端配料或糖衣的焙烤食品焙烤后的组织结构和可口性高于使用常用淀粉及其衍生物所得制品的相应性质。
例如，如实施例中所说明的，与常用淀粉相比，本发明所给出的提供稳定性的淀粉能使面包房用奶油或水果馅在焙烤后具有更高的凝胶强度或粘度(表示为焙烤稳定性、烘干率或焙烤前后的粘度比)。这不仅使焙烤食品的味道优于使用常用蜡质淀粉的制品，而且允许减少认为是必不可少的淀粉用量，或允许使用更少的海藻酸盐或仅具有中等热稳定性的海藻酸盐，从而降低面包的生产费用。
在一个优选实施方案中，本发明提供了如其所述的用法，其中所述块茎或根淀粉包括马铃薯淀粉。如本发明所述的热稳定性淀粉的使用优选来自根或块茎的非直链或支链天然淀粉，比如来自马铃薯淀粉、木薯淀粉、甘草根淀粉、山药淀粉、昙华淀粉。在本发明的一个实施方案中，这种块茎或根淀粉来自于如上所述的不含直链淀粉的马铃薯变异种。在本发明的另一个实施方案中，这种根或块茎淀粉来自于遗传修饰作物，比如来自遗传修饰的马铃薯作物类。这种马铃薯作物类的实例是Apriori类、Apropect类或其衍生类。
本发明还提供了如其所述的热稳定性淀粉在面包房用奶油中的应用，它能提供良好的焙烤稳定性并降低上述解释的烘干率，本发明还提供了热稳定性淀粉在水果馅中的应用，它能减小粘度的下降或提高焙烤粘度。
本发明还提供了含有如本发明所述的含淀粉馅或顶端配料的焙烤食品。这些焙烤食品的实例很多，从开胃小吃到点心，从比萨到水果馅饼，还包括含有如本发明所述的热稳定性淀粉的备制或现成面包房用奶油，备制馅，比如水果或馅饼馅、顶端配料、糖衣以及糕点或蛋糕混合配料。和使用常用淀粉得到的制品相比，这些和其它许多由含热稳定性淀粉的顶端配料或馅制成的制品具有改进的外观和组织结构。
本发明还提供了支链和直链淀粉比至少为90∶10，在焙烤食品的馅或顶端配料中使用的块茎或根淀粉。在一个优选实施方案中，所述淀粉为马铃薯淀粉，这一点在本说明书的实验部分有举例说明。
而且，本发明还提供了来自所述淀粉的热稳定性淀粉及其衍生物在焙烤食品和半成品中的应用。另外，本发明还提供了一种使面包房用奶油、(水果)馅、顶端配料、糖衣以及糕点或蛋糕混合配料具有热稳定性的方法，其包括使用来自所述淀粉的热稳定性淀粉及其衍生物。现在，奶油或其它制品的焙烤稳定性能够通过使用如本发明所述的热稳定性淀粉来提高，而不靠使用具有耐高温性的海藻酸盐或其它亲水胶体，也不靠使用过量的海藻酸盐，于是现在就可以避免最终制品具有由亲水胶体成分所引起的不太理想的组织结构。
在本说明书的实验部分对本发明做进一步的描述而不会对其造成限制。实验部分方法所用淀粉为普通马铃薯淀粉(PS)，蜡质玉米淀粉(WMS)和基本上只含支链淀粉分子的非直链或支链马铃薯淀粉(APS)。面包房用速溶奶油配方Ⅰ％ g速溶改性淀粉 20.00 80.0全脂奶粉 30.00 120.0粉末砂糖 47.50 190.0海藻酸盐混合物* 2.259.0色料/香草香料0.251.0*焙烤稳定性较差的Lacticol F336或焙烤稳定性较好的且已知会导致更低的烘干率的Lacticol F616。(提供者Danby食品成分公司)制备步骤——混合干燥成分。——将粉末状混合物(400g)加入1000ml自来水中，用Hobart搅拌器(高速)搅拌3分钟。面包房用速溶奶油配方Ⅱ％ g速溶改性淀粉122.5090.0粉末砂糖42.50 170.0葡萄糖一水合物 10.50 42.0低脂奶粉16.75 67.0Vanalata* 6.00 24.0海藻酸盐混合物* 1.50 6.0色料/香草香料 0.25 1.0*提供者Kievit**Lacticol F616制备步骤——混合干燥成分。——将干燥混合物加入1000ml自来水中，使用Hobart搅拌器用1级搅拌1分钟，用2级搅拌1分钟再用1级搅拌30秒。
水果馅配方Ⅲ％ g粉末砂糖7 15速溶改性淀粉3.7 8苹果汁 89.3192制备步骤混合干燥成分。将粉末状混合物加入苹果汁中，使用手动搅拌器用1档速度搅拌20秒。将得到的粘稠物转移到250ml的大口烧杯内，放入控温于20℃的水浴中，放置30分钟。配方Ⅰ和Ⅱ的焙烤稳定性，表示为烘干率焙烤稳定性的测定是测定直径为6.3cm的奶油薄片在200℃焙烤10分钟(配方Ⅰ)或20分钟(配方Ⅱ)条件下的烘干率(焙烤过程中和焙烤过程后的液化和后来的直径延长)。烘干率表示为所述面包房用奶油薄片在焙烤后直径延长的百分率。烘干率越低，该奶油的焙烤稳定性就越好。配方Ⅲ的焙烤稳定性使用Brookfield LVF测定馅的粘度。将混合物放入175℃的炉子内焙烤45分钟。再测其粘度。焙烤稳定性表示为焙烤前后的粘度比。该比值越低，焙烤稳定性就越好。凝胶强度使用Brookfield HAT或Stevens测定凝胶强度。
结果表1．在配方Ⅰ中使用Lacticol F336的制品A-Ⅰ的性质(BrookfieldHAT)
表2．在配方Ⅰ中使用Lacticol F616的制品A-H的性质(BrookfieldHAT)
表3．在配方Ⅱ中使用Lacticol F336的制品A-H的性质(Stevens)
1烘干率测定的是制备后直接焙烤的面包房用奶油。
2烘干率测定的是制备1小时后焙烤的面包房用奶油。
表4．配方Ⅲ的制品的焙烤稳定性
权利要求
1．一种用于焙烤食品的含淀粉的馅或顶端配料，其中所述淀粉包括支链和直链淀粉比至少为90∶10的块茎或根淀粉。
2．如权利要求1所述的具有改进的稳定性的馅或顶端配料。
3．如权利要求1或2所述的具有改进的热稳定性的馅或顶端配料。
4．如权利要求1-3之一所述的馅或顶端配料，其中所述块茎或根淀粉包括马铃薯淀粉。
5．如权利要求1-4之一所述的馅或顶端配料，其中所述块茎或根淀粉来自遗传修饰作物。
6．如权利要求1-5之一所述的馅或顶端配料，其中所述块茎或根淀粉是交联淀粉，例如磷酸双淀粉或己二酸双淀粉。
7．如权利要求1-6之一所述的馅或顶端配料，其中所述块茎或根淀粉是经过稳定化的淀粉，例如淀粉乙酯。
8．如权利要求1-7之一所述的馅或顶端配料，其中所述块茎或根淀粉是速溶淀粉。
9．如权利要求1-8之一所述的馅或顶端配料，其中所述淀粉是支链和直链淀粉比至少约90∶10的块茎或根淀粉。
10．如权利要求1-8之一所述的馅或顶端配料，其进一步含有支链和直链淀粉比少于90∶10的淀粉。
11．如权利要求1-10之一所述的馅或顶端配料，其进一步含有亲水胶体。
12．支链和直链淀粉比至少为90∶10的块茎或根淀粉用于制备焙烤食品的馅或顶端配料的应用。
13．如权利要求12所述的应用，其中所述块茎或根淀粉包括马铃薯淀粉。
14．如权利要求12或13所述的应用，其中所述块茎或根淀粉来自遗传修饰作物。
15．如权利要求12-14之一所述在面包房用奶油或水果馅中的应用。
16．含有如权利要求1-11所述含淀粉的馅或顶端配料的焙烤食品。
17．在用于焙烤食品的馅或顶端配料中使用的支链和直链淀粉比至少约90∶10的块茎或根淀粉。
全文摘要
本发明涉及焙烤食品工业中用的淀粉。奶油、(水果)馅、顶端配料、糖衣和其它焙烤食品经常要靠加入一定量的淀粉作为粘结剂、馅或增稠剂来增稠,例如给奶油或馅提供凝胶强度、粘度、糖衣、组织结构或奶油状。在焙烤过程中,通常使用的淀粉对于例如焙烤过程中施加的热的稳定性不足。本发明提供了一种用于焙烤食品的含淀粉的馅或顶端配料,其中所述淀粉包括直链淀粉含量少于5%的块茎或根淀粉,以及该馅或顶端配料在改进焙烤食品中的应用。另外,本发明还提供了一种具有热稳定性的淀粉和含有此淀粉的焙烤食品。
文档编号A21D2/18GK1310586SQ99808995
公开日2001年8月29日 申请日期1999年7月26日 优先权日1998年7月31日
发明者鲁尔菲娜·威勒米娜·安东尼娅·蒂尔考, 彼得·吕克勒·布瓦尔达 申请人:马铃薯及衍生产品合作销售生产阿韦贝公司