專利名稱：得自糧谷的營(yíng)養(yǎng)部分的制作方法
得自糧谷的營(yíng)養(yǎng)部分 發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明涉及得自諸如小麥、大麥、燕麥或黑麥這樣的糧谷的營(yíng)養(yǎng) 部分。特別地，本發(fā)明涉及用作食品中的營(yíng)養(yǎng)源的谷粉和麩部分以及 生產(chǎn)它們的方法。
背景技術(shù)：
諸如小麥、大麥、燕麥和黑麥之類的糧谷一般由包住胚乳和胚芽 的外麩層組成。常規(guī)的糧谷磨粉涉及脫除一部分或全部外麩層，分離
胚芽和隨后研磨胚乳。糧谷磨粉一般涉及一系列步驟清潔、勻濕、 研磨、篩分和清粉。磨粉過(guò)程的總體目標(biāo)是從糧谷提取最大量的最純 形式的胚乳。胚乳被研磨成谷粉或粗粒面粉。這需要有效分離糧谷的 各組分，即麩、胚乳和胚芽。 一般認(rèn)為，麩和胚芽對(duì)磨成粉的最終產(chǎn) 品 有有害的影響。
例如，在常規(guī)的小麥磨粉過(guò)程中，在初始的清潔步驟之后，用水 和/或蒸汽調(diào)節(jié)小麥粒并令其在勻濕拒中靜置4至20小時(shí)(勻濕)以 使小麥粒的麩皮韌化并使胚乳軟化或柔韌化。小麥粒的勻濕使麩皮融 和在一起，并且是在常規(guī)磨粉過(guò)程之前進(jìn)行的小麥粒的一個(gè)基本調(diào)節(jié) 步驟以按所需方式改變小麥粒的物理狀態(tài)。勻濕無(wú)庸置疑地是決定從 給定小麥粒產(chǎn)生的胚乳的量的最重要因素，因此，在磨粉之前必須謹(jǐn) 慎地適當(dāng)調(diào)節(jié)小麥粒。遺憾的是，為了韌化和融和麩皮而進(jìn)行的小麥 粒勻濕也導(dǎo)致胚乳與麩內(nèi)層的某種程度的融和，因此這些組分的分離 更加困難。然后使調(diào)節(jié)過(guò)的小麥粒經(jīng)歷相繼的階段，這些階段中的每 一個(gè)研磨、分離和凈化產(chǎn)物。第一研磨操作(第一粉碎)打來(lái)勻濕的 小麥粒以暴露胚乳并從麩刮掉一部分胚乳。然后將麩、胚芽和胚乳顆 粒的粗磨混合物篩分以將這些顆粒分級(jí)用于進(jìn)一步的研磨、凈化或篩
分。然后，將較細(xì)分級(jí)的顆粒(它們是胚乳、麩和胚芽的混合物)送 到適當(dāng)?shù)膬艋襟E。將由麩和粘附胚乳組成的粗殘余物送到下一個(gè)研 磨步驟(第二粉碎)以從麩脫除更多的胚乳。在常規(guī)的磨粉機(jī)中重復(fù)
這個(gè)研磨、篩分和凈化過(guò)程高達(dá)五或六次(5或6次粉碎)。然而， 每個(gè)研磨過(guò)程產(chǎn)生細(xì)麩顆粒(麩粉)和胚芽顆粒，它們具有與胚乳一 起分離的趨勢(shì)并且難于(如果不是不可能的話)從胚乳中脫除。每個(gè) 研磨操作產(chǎn)生越來(lái)越多的麩粉，使問(wèn)題增加了。
在糧谷磨粉中，脫除的麩一般被作為全麩用于動(dòng)物飼料或供人類 食用。例如，在小麥加工中，脫除的麩主要用于動(dòng)物飼料或作為全麩 而且胚乳被研磨成焙烤或面食生產(chǎn)用谷粉。大麥主要用于動(dòng)物飼料， 用于產(chǎn)生啤酒生產(chǎn)用麥芽，用于播種和在較小的程度上用作人類食物 用途中的成分。將磨成粉的谷粒分離成不同的部分一般僅僅是根據(jù)在 每一研磨步驟產(chǎn)生的產(chǎn)物的密度或顆粒大小來(lái)分離研磨的胚乳和粘附 的麩。
已知諸如小麥、燕麥、大麥和黑麥之類的糧谷是生物活性組分的 充足來(lái)源，所述生物活性組分包括抗氧化劑、復(fù)合酚類、木脂素類、 類黃酮、維生素、纖維、蛋白質(zhì)和其它營(yíng)養(yǎng)物。用于分離各種生物活 性組分的大多數(shù)嘗試涉及通過(guò)研磨將糧谷磨成粉，然后使用化學(xué)方法 從谷粉或麩提取所需的生物活性組分。
當(dāng)前正進(jìn)行著關(guān)于"功能食品"的大量研究。功能食品是提供超 出基本營(yíng)養(yǎng)的健康益處的食物和食物組分。功能食品提供超過(guò)正常維 持、生長(zhǎng)和發(fā)育所需量的基本營(yíng)養(yǎng)物和/或提供賦予健康益處或希望有 的生理作用的生物活性組分。
需要一種根據(jù)其中所含生物活性組分而將糧谷分離成各部分的高 效方法。
發(fā)明概述
本發(fā)明涉及分離有價(jià)值的糧谷組分并使所述益處得以更充分地利 用。本發(fā)明的構(gòu)思最初涉及選擇諸如小麥、大麥、燕麥和黑麥之類的
糧谷的栽培種，所述栽培種具有在外麩層的一層或多層中濃縮的所需 生物活性組分，包括抗氧化劑、復(fù)合酚類、木脂素類、類黃酮、維生 素、纖維、蛋白質(zhì)和其它營(yíng)養(yǎng)物。然后，根據(jù)各麩層中所含的所需生 物活性組分將外麩層分離成優(yōu)選三個(gè)部分，所述生物活性組分包括抗 氧化劑、復(fù)合酚類、木脂素類、類黃酮、維生素、纖維、蛋白質(zhì)和其 它營(yíng)養(yǎng)物。這使最大益處和價(jià)值得以從飲食增補(bǔ)劑、營(yíng)養(yǎng)品形式或強(qiáng) 化食品形式的麩部分獲得。可以將胚乳進(jìn)一步加工成谷粉或例如乙醇 生產(chǎn)中的淀粉來(lái)源。所述分級(jí)過(guò)程產(chǎn)生三個(gè)類型的麩部分，任意地將
它們標(biāo)記為"A，， 、 "B"和"C"。三個(gè)麩部分中每一個(gè)具有不同的功 能和用途。例如，從食品加工者的觀點(diǎn)來(lái)看，通過(guò)添加高纖維麩部分 作為一種成分來(lái)增加纖維要容易得多，只要高純度麩的來(lái)源是可以定 期獲得的。本發(fā)明的產(chǎn)品可以用于營(yíng)養(yǎng)品(例如能量方條狀食品)的 配方，或者在高蛋白質(zhì)部分的情況下，可以用于水產(chǎn)養(yǎng)殖。
因此，本發(fā)明的一個(gè)方面提供了 一種用于將具有包在外麩中的胚 乳和胚芽的糧谷分離成具有所需生物活性組分的不同部分的方法，其
中所述外麩包含一系列具有不同的化學(xué)和物理性質(zhì)的單獨(dú)的層，所述 方法包含
(a) 選擇清潔、干燥的糧谷的一個(gè)或多個(gè)栽培種，所述糧谷選自小 麥、大麥、燕麥和黑麥，所述栽培種在外麩層的一層或多層中具有濃 度適合用作營(yíng)養(yǎng)品的所需生物活性組分，所述生物活性組分選自抗氧 化劑、復(fù)合酚類、木脂素類、類黃酮、維生素、礦物質(zhì)、纖維、蛋白 質(zhì)和其它營(yíng)養(yǎng)物；
(b) 用約1-3重量％的水調(diào)節(jié)選定的干燥清潔栽培種；
(c )然后，在水分已經(jīng)僅僅滲透通過(guò)外麩的纖維層而沒(méi)有使外麩各層 融和在一起之后，將調(diào)節(jié)過(guò)的栽培種進(jìn)料到一個(gè)或多個(gè)機(jī)器中，在所 述機(jī)器中，調(diào)節(jié)過(guò)的栽培種的粒被一起劇烈地研磨以脫除外麩的纖維 層下至種皮層，其中被脫除的纖維層的可溶性和不溶性纖維含量高；
(d) 通過(guò)吸風(fēng)從所述處理過(guò)的栽培種分離和收集被脫除的纖維層， 并且將被脫除的纖維層干燥和過(guò)篩；
(e)然后，將外麩纖維層已經(jīng)被脫除的調(diào)節(jié)過(guò)的栽培種進(jìn)料到一個(gè) 或多個(gè)機(jī)器，在所述機(jī)器中，調(diào)節(jié)過(guò)的栽培種的粒在磨石上摩擦以脫 除粘附外麩的殘留內(nèi)層；
(f )通過(guò)吸風(fēng)將從處理過(guò)的栽培種得到的被脫除內(nèi)層分離和收集成 兩個(gè)麩部分，即，具有小于40%的纖維含量和20至25%的蛋白質(zhì)含 量的第一麩部分和具有小于20%纖維的第二麩部分。
另一方面，本發(fā)明提供了一種高纖維組合物，它包含栽培種、優(yōu) 選大麥栽培種的麩層的表皮、真皮、模細(xì)胞和粉管細(xì)胞層，所述栽培 種在外麩層的一層或多層中具有濃度適合用作營(yíng)養(yǎng)品的所需生物活性 組分，所述生物活性組分選自抗氧化劑、復(fù)合酚類、木脂素類、類黃 酮、維生素、礦物質(zhì)、纖維、蛋白質(zhì)和其它營(yíng)養(yǎng)物。所述大麥栽培種 優(yōu)選地選自下組CDCFibar， 一種兩棱蠟質(zhì)無(wú)殼大麥品種；CDC Alamo， 一種兩棱蠟質(zhì)無(wú)殼大麥；Merlin, —種蠟質(zhì)兩棱化無(wú)殼大麥；Waxbar， 一種兩棱化去殼大麥；WB Salute, —種兩棱去殼、蠟質(zhì)、高P葡聚糖 大麥；和CDC McGwire, —種兩棱無(wú)殼大麥。所述高纖維組合物具有 大于75重量％的可溶性和不溶性纖維含量和小于18重量％的蛋白質(zhì) 含量。
在本發(fā)明的又一方面，提供了一種組合物，該組合物包含栽培種、 優(yōu)選大麥栽培種的內(nèi)麩層，所述栽培種在外麩層的一層或多層中具有 濃度適合用作營(yíng)養(yǎng)品的所需生物活性組分，所述生物活性組分選自抗 氧化劑、復(fù)合酚類、木脂素類、類黃酮、維生素、礦物質(zhì)、纖維、蛋 白質(zhì)和其它營(yíng)養(yǎng)物。 一種優(yōu)選的培養(yǎng)基蛋白質(zhì)組合物包含大麥栽培種 的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)麩層，所述組合物主要由種皮(外種皮)、珠心組織 和一些糊粉細(xì)胞組成并且具有小于40重量％的可溶性和不溶性纖維 含量和小于25重量％的蛋白質(zhì)含量。另一種優(yōu)選的低纖維組合物包含 大麥栽培種的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)麩層而且可能還含有種皮和珠心組織的一 部分，所述內(nèi)麩層主要由糊粉細(xì)胞層組成，所述組合物來(lái)自糊粉細(xì)胞 層的可溶性P葡聚糖含量高而且具有小于20重量％的可溶性和不溶 性纖維含量和小于18-20重量％的蛋白質(zhì)含量并且具有良好的降血
糖指數(shù)。
再一方面，本發(fā)明提供了方條狀食品配方，它具有至多50重量％ 的一種或多種如前文所述得自大麥栽培種的麩部分組合物作為主要活 性成分、0-10%的脂質(zhì)增補(bǔ)劑、至多50%的碳水化合物增補(bǔ)劑、至 多25%的復(fù)合糖增補(bǔ)劑和0至25%的蛋白質(zhì)增補(bǔ)劑。在一個(gè)具有用于 降低血清膽固醇的高可溶性和不溶性纖維和低糖血指數(shù)營(yíng)養(yǎng)的優(yōu)選配 方中，所述方條狀食品包含至多50%的得自大麥栽培種的高纖維組合 物作為本發(fā)明的主要活性成分、5至10%的脂質(zhì)增補(bǔ)劑、至多50%的 碳水化合物增補(bǔ)劑和至多25%的復(fù)合糖增補(bǔ)劑。該配方中的復(fù)合糖增 補(bǔ)劑是通過(guò)本發(fā)明的方法生產(chǎn)的一個(gè)或多個(gè)小麥麩部分。具有高蛋白 質(zhì)和高可溶性纖維并且用作免疫系統(tǒng)加強(qiáng)劑(booster )和性能增強(qiáng)劑 的另一個(gè)優(yōu)選配方包含至多50%的本發(fā)明大麥麩部分組合物作為主 要活性成分、至多50%的碳水化合物增補(bǔ)劑、至多25%的復(fù)合糖增補(bǔ) 劑和至多25%的蛋白質(zhì)增補(bǔ)劑。另一個(gè)優(yōu)選配方具有平衡的蛋白質(zhì)而 且被用作含有免疫系統(tǒng)加強(qiáng)劑的食物替代產(chǎn)品，包含作為主要活性成 分的至多25%的本發(fā)明的培養(yǎng)基蛋白質(zhì)大麥麩組合物和至多50%的 本發(fā)明的低纖維大麥麩組合物、至多25%的碳水化合物增補(bǔ)劑、至多 25%的復(fù)合糖增補(bǔ)劑和至多10%的蛋白質(zhì)增補(bǔ)劑。
附圖簡(jiǎn)述
為了使本發(fā)明能更加清楚地得到理解，現(xiàn)在將通過(guò)實(shí)施例、參照 附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，這些附圖中


圖1是大麥粒結(jié)構(gòu)的示意圖。 圖2是大麥的各外麩層的示意圖。 圖3是小麥粒結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖4是將大麥和小麥分級(jí)產(chǎn)生含有所需生物活性組分的麩部分的 方法和應(yīng)用該方法的^夫部分的示意圖。
圖5是包括在圖4中的用于糧谷分級(jí)的脫麩過(guò)程的示意圖。
圖6是摻有本發(fā)明的產(chǎn)品的不同的可能的方條狀食品配方的圖表。
優(yōu)選實(shí)施方案詳述 糧谷的外麩層是由具有不同化學(xué)和物理性質(zhì)的不同的細(xì)胞層構(gòu)成
的。大麥粒l，例如，示意性地顯示于
圖1。大麥可以是具有包住大麥 粒的外皮或殼的常規(guī)品種，也可以是無(wú)殼品種。在任一種情況下，大
麥粒1具有包住胚乳3和胚芽4的外麩層2。如圖2中示意性地顯示 的那樣，大麥的外麩層具有七個(gè)不同的層表皮5、真皮6、模細(xì)胞7、 粉管細(xì)胞8、種皮9、珠心組織IO和糊粉細(xì)胞11。已經(jīng)證明大麥具有 很多有價(jià)值的健康和營(yíng)養(yǎng)特征，包括促進(jìn)健康和改善消化系統(tǒng)和免疫 系統(tǒng)的功能。USDA臨床試驗(yàn)已經(jīng)顯示，食用含有P葡聚糖的大麥顯著 地改善了高膽固醇男性的數(shù)個(gè)心血管危險(xiǎn)因子，當(dāng)于健康飲食一起食 用時(shí)降低膽固醇約5%至10%。整粒飲食顯著降低了收縮壓、舒張壓 和平均動(dòng)脈血壓，與纖維來(lái)源無(wú)關(guān)。本發(fā)明涉及產(chǎn)品的生產(chǎn)，所述產(chǎn) 品中這些有價(jià)值的組分以足以提供營(yíng)養(yǎng)效果、從而使所述益處得以更 充分地得到利用的濃度存在。
在大麥各麩層中存在著兩類纖維。諸如P葡聚糖之類的可溶性纖 維不僅存在于麩，而且存在于整個(gè)大麥粒。可溶性纖維經(jīng)過(guò)消化系統(tǒng) 時(shí)溶于水并變成一種濃的凝膠(thick gel )。這種凝膠樣物質(zhì)覆蓋消 化系統(tǒng)的壁，減緩消化作用和營(yíng)養(yǎng)物的吸收?？扇苄岳w維被認(rèn)為能幫 助降低血液膽固醇并調(diào)節(jié)血糖水平。不溶性纖維包括纖維素、 一些 半纖維素、木質(zhì)素和酶抗性淀粉。不溶性纖維不溶于水，但在通過(guò)腸 時(shí)吸收水。這類纖維促進(jìn)腸規(guī)則性(bowel regularity),處理腸障 礙，并且被認(rèn)為有益于預(yù)防結(jié)腸癌。
圖3中一般性顯示的小麥粒12具有由幾個(gè)不同的層(確定為14 至20)構(gòu)成的麩皮13。從外到內(nèi)層的各個(gè)麩層是表皮20、真皮19、 模細(xì)胞18、粉管細(xì)胞17、種皮16、珠心組織(透明層)15和糊粉細(xì) 胞14。在麩皮內(nèi)部是帶有小麥胚芽(一般確定為22)的胚乳21。 一 般而言，所述這些麩層共同構(gòu)成小麥粒的約15重量％,而胚芽占小麥
粒的約2. 5%且胚乳占小麥粒的約83重量％。
本發(fā)明的構(gòu)思是，根據(jù)外麩層中所含的生物活性組分，將糧谷(在 本例中是大麥或小麥)的外麩層(例如，圖2中的5至11以及圖3 中的14至20)分離成不同的部分。這樣能從所述部分實(shí)現(xiàn)最大利益 和價(jià)值，不管是作為飲食增補(bǔ)劑、營(yíng)養(yǎng)品，還是作為強(qiáng)化食品中的成 分。在這里闡釋的實(shí)施方案中，本發(fā)明的分級(jí)過(guò)程優(yōu)選地產(chǎn)生三類麩 部分，任意性地標(biāo)記為"A" 、 "B，，和"C"。這些麩部分中的每一個(gè) 具有不同的功能和用途。從食品加工者的觀點(diǎn)來(lái)看，通過(guò)添加具有高 纖維含量的麩部分作為一種成分來(lái)增加纖維要容易得多。
本發(fā)明的方法是一種獨(dú)特的系統(tǒng)，它從任何糧谷漸進(jìn)性地脫除外 層。例如，大麥具有七個(gè)截然不同的細(xì)胞層，其中每一層各自具有不 同的性質(zhì)。本發(fā)明的方法逐漸地脫除這些層，從而可以收各個(gè)單獨(dú)的 細(xì)胞層以產(chǎn)生在纖維、蛋白質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)物、維生素和痕量礦物質(zhì)含量上 有不同的麩部分。
上文指出的本發(fā)明涉及將選自帶有包在外麩中的胚乳和胚芽的大 麥、燕麥、小麥和黑麥的糧谷，分離成具有所需生物活性組分的不同 部分的方法，其中外麩包含一系列具有不同化學(xué)和物理性質(zhì)的單獨(dú)的 層。正如與大麥和小麥有關(guān)的圖4和5中最佳闡釋的那樣，作為第一 個(gè)步驟，本方法包含選擇清潔、干燥的糧谷的一個(gè)或多個(gè)栽培種，所 述糧谷選自小麥、大麥、燕麥和黑麥。選擇的栽培種具有在外麩層的 一層或多層中濃縮的所需生物活性組分，所述所需生物活性組分選自 抗氧化劑、維生素、礦物質(zhì)、復(fù)合酚類、木脂素類、類黃酮、纖維、 蛋白質(zhì)和其它營(yíng)養(yǎng)物。本發(fā)明優(yōu)選地選擇在麩中具有高P葡聚糖含量 而在胚乳中則相反的大麥、小麥或燕麥的栽培種。迄今為止，常規(guī)的 大麥育種(在北美洲栽培的大麥有90%是用于制麥芽)已經(jīng)集中在用 于制麥芽的改良品種，其中的目的是降低P葡聚糖水平。本發(fā)明涉及 確定具有高P葡聚糖水平的品種。迄今為止，被確定為可用于本發(fā)明 的品種是CDC Fibar， 一種兩棱蠟質(zhì)無(wú)殼大麥品種；CDC Alamo， 一種 兩棱蠟質(zhì)無(wú)殼大麥；Merlin, —種蠟質(zhì)兩棱化無(wú)殼大麥；Waxbar, —
種兩棱脫殼大麥；WB Salute, —種兩棱脫殼、蠟質(zhì)、高P葡聚糖大麥； 和CDC McGwire, —種兩棱無(wú)殼大麥。具有高P葡聚糖水平的有用的 小麥品種包括兩個(gè)蠟質(zhì)小麥品種，現(xiàn)在它們被確定為ID- 629和ID-630。
P葡聚糖是存在于大麥、燕麥和酵母細(xì)胞的可溶性纖維化合物， 數(shù)量可忽略的P葡聚糖正常存在于其它糧谷例如小麥和黑麥。在諸如 大麥之類的一些谷粒中，P葡聚糖不僅存在于麩層，而且存在于通過(guò) 研磨整谷?；蛉す攘．a(chǎn)生的粗粉。大麥粒一般含有在4至5%范圍 內(nèi)的P葡聚糖，盡管一些栽培種可能含有更高的百分?jǐn)?shù)。根據(jù)栽培種， P葡聚糖可能均勻地分散于整個(gè)胚乳并且可能在各麩層、特別是糊粉 層中具有高濃度。已經(jīng)報(bào)道了，正在開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)品種以濃縮各麩層中的 P葡聚糖。還預(yù)期了，具有高P葡聚糖水平的栽培種將具有在各麩層 中的高濃度。
據(jù)報(bào)道，P葡聚糖能促進(jìn)健康并改善消化和免疫系統(tǒng)的功能。P 葡聚糖可以吸收重量是其很多倍的水，形成濃的不能吸收的凝膠。當(dāng) 該凝膠通過(guò)消化系統(tǒng)時(shí)，它覆蓋胃腸道的襯里，減緩營(yíng)養(yǎng)物的消化和 吸收。還才艮道了，它們可以通過(guò)降低血清膽固醇水平而減小心臟病的 危險(xiǎn)。P葡聚糖調(diào)節(jié)糖吸收和釋放入血流的速率。此外，它們具有幫 助控制腸內(nèi)自由基(可以損害DNA或細(xì)胞膜的高活性化合物)水平的 抗氧化劑性質(zhì)，而且據(jù)推測(cè)，這種性質(zhì)是P葡聚糖對(duì)結(jié)腸癌的保護(hù)作 用的一部分原因。將這些健康聲明用在標(biāo)簽上還沒(méi)有得到美國(guó)食品及 藥物管理局(FDA)的批準(zhǔn)；然而，通過(guò)美國(guó)國(guó)家大麥?zhǔn)称肺瘑T會(huì)(US National Barley Foods Council)和其它組織的努力，已經(jīng)向FDA 提出了批準(zhǔn)申請(qǐng)?，F(xiàn)已完成了審查過(guò)程，US FDA已經(jīng)授權(quán)使用關(guān)于來(lái) 自大麥的P葡聚糖可溶性纖維在降低冠心病危險(xiǎn)中的作用的健康聲 明。
目前，燕麥和燕麥產(chǎn)品在美國(guó)獲得了健康聲明標(biāo)簽的FDA批準(zhǔn)， 而且公認(rèn)的是，這些產(chǎn)品具有與膳食纖維有關(guān)的有益品質(zhì)，包括那些 與P葡聚糖有關(guān)的有益品質(zhì)。食物中P葡聚糖的主要來(lái)源是燕麥、酵
母細(xì)胞壁和蘑菇。然而，P葡聚糖水平高于燕麥中P葡聚糖水平的無(wú) 殼蠟質(zhì)大麥有多種。直到最近為止， 一直難于以足以使其用作食品成 分的高純度分離大麥P葡聚糖。
已經(jīng)報(bào)道，小麥麩部分中的酚類化合物(包括酚酸、木脂素類和 類黃酮在內(nèi))與膳食纖維一起能使人們免受癌癥、糖尿病和冠心病。 迄今鑒定的其麩層具有營(yíng)養(yǎng)性質(zhì)的合適的小麥栽培種包括所有當(dāng)前的
力口拿大紅色春小麥和石更質(zhì)小麥(Canadian Red Spring wheats and Durum wheats )，而且優(yōu)選包括目前確定為ID - 629和ID - 630的兩個(gè) 蠟質(zhì)小麥品種。被脫除和分離的各麩層具有顯著量的不溶性纖維和顯 著量的類黃酮(flavinoids)。與小麥胚乳的面筋相比，麩層中的蛋 白質(zhì)品質(zhì)在營(yíng)養(yǎng)上更優(yōu)。
為了使各外麩層能根據(jù)它們的生物活性組分得以脫除和收集，圖 4中所示的過(guò)程，在選擇所需的栽培種之后通過(guò)使小麥和大麥栽培種 經(jīng)歷脫麩過(guò)程而繼續(xù)。給小麥脫麩的方法描述于例如美國(guó)專利 No. 5， 082， 680;美國(guó)專利No, 5， 240， 733和美國(guó)專利No. 5， 387， 430, 它們并入本文做參考。本發(fā)明人已經(jīng)確定，可以采用類似的方法進(jìn)行 大麥脫麩。所述脫麩方法漸進(jìn)性地脫除大麥或小麥粒的各外麩層，使 所需的麩層得以脫除、分離和收集，與常規(guī)的磨粉或去皮操作中基本 均勻的單一麩產(chǎn)品形成對(duì)照。在圖4中，將脫麩過(guò)程中脫除的各外麩 層分離成三個(gè)優(yōu)選的部分。小麥麩部分中的一個(gè)或多個(gè)在例如早餐谷 物食品、焙烤成分、膳食纖維來(lái)源、能量方條狀食品成分、低糖血指 數(shù)食物和營(yíng)養(yǎng)增補(bǔ)劑中有效用?？梢詫⑺鲂←溑呷槟コ晒确刍虼至?面粉，分離成淀粉或面筋或者用于水產(chǎn)養(yǎng)殖或用于乙醇生產(chǎn)。大麥麩 部分中的一個(gè)或多個(gè)在例如低糖血指數(shù)產(chǎn)品、膽固醇降低產(chǎn)品、救急 食品、食物替代方條狀食品和治療性飲料、混合物或方條狀食品中有
效用?？梢詫⑺龃篼溑呷槟コ晒确郏蛛x成淀粉或蛋白質(zhì)或者用于 水產(chǎn)養(yǎng)殖或用于乙醇生產(chǎn)。
所述脫麩過(guò)程被示意性地示于圖5并且通過(guò)在調(diào)濕混合器中用大 約1 - 3重量％的水調(diào)節(jié)選定的清潔干燥栽培種來(lái)開(kāi)始。將調(diào)濕的谷粒送入保持箱(holding bin)而且在數(shù)分鐘內(nèi)，優(yōu)選在大約五分鐘內(nèi)， 在水分已經(jīng)僅僅滲透通過(guò)外麩的纖維層而沒(méi)有使外麩各層融和在一起 之后，將調(diào)節(jié)過(guò)的栽培種進(jìn)料到一個(gè)或多個(gè)"摩擦"型機(jī)器中，在所 述機(jī)器中，調(diào)節(jié)過(guò)的栽培種的粒被一起劇烈地研磨以脫除外麩的纖維 層下至種皮層。通過(guò)吸風(fēng)從所述處理過(guò)的栽培種分離和收集被脫除的 纖維層，并且將被脫除的纖維層干燥和過(guò)篩。將被脫除的纖維層任意 性地確定為部分A。所述麩部分"A"是大麥或小麥粒的外麩層的組合。 各外層主要由表皮、真皮、模細(xì)胞和粉管細(xì)胞層組成。該A部分具有 高纖維(~78% )和低蛋白質(zhì)(-8% )含量。這個(gè)產(chǎn)物包含大約3.5 重量％的無(wú)殼大麥或小麥粒。大麥中的麩部分"A"可以用于早餐谷物 食品、面包和焙烤食品、滾面包屑和稀面糊、小吃、纖維增補(bǔ)劑和食 物替代飲料。外纖維層已經(jīng)脫除了的加工谷粒離開(kāi)"摩擦"型機(jī)器進(jìn) 入第二保持箱。優(yōu)選的"摩擦"型機(jī)器可以從捷克共和國(guó)(Czech Republic)的Prokop Milling Machines獲得，但是精米機(jī)(rice whitening machines )(臥式和豎式才幾器)也可以得到而且可以為 做這項(xiàng)工作進(jìn)行改裝。
然后，將外麩纖維層已經(jīng)被脫除的調(diào)節(jié)過(guò)的栽培種進(jìn)料到一個(gè)或 多個(gè)"研磨，，型機(jī)器，在所述機(jī)器中，調(diào)節(jié)過(guò)的栽培種的粒在磨石上 摩擦以脫除粘附外麩的殘留內(nèi)層。通過(guò)吸風(fēng)將被脫除的內(nèi)麩層分離和 收集成兩個(gè)麩部分，即，被稱為部分"B"的第一麩部分，它一般具有 40%的纖維含量和20至25%的蛋白質(zhì)含量；以及被稱為部分"C"的 第二麩部分，它來(lái)自糊粉層的可溶性0葡聚糖含量高(在大麥的情況 下)，蛋白質(zhì)含量低而且具有良好的降血糖指數(shù)。
所述麩部分"B"主要由種皮(外種皮)、珠心組織和一些糊粉細(xì) 胞組成。該產(chǎn)物之所以這樣命名是由于小于40%的中等纖維含量和較 高的蛋白質(zhì)含量(25至22% )。所述產(chǎn)物包含大約2. 5重量％的無(wú)殼 大麥或小麥粒。麩部分"B"可以用于早餐谷物食品、焙烤食品、稀面 糊和滾面包屑、調(diào)味汁和基于谷物的飲料。
所述麩部分"C"主要由包圍無(wú)殼大麥或小麥粒的胚乳的糊粉細(xì)胞
層組成。它也可以含有一部分種皮和珠心組織。所述c部分具有較低
纖維含量小于20%和較高蛋白質(zhì)含量18-20。/。。所述C部分占無(wú)殼大 麥或小麥粒重量的大約4%。該麩部分"C"在谷粉、基于谷物的飲料、 早餐谷物食品、湯和調(diào)味汁增稠劑和增補(bǔ)劑的強(qiáng)化中將得到應(yīng)用。上 述產(chǎn)物中內(nèi)含物的百分比將根據(jù)每個(gè)食品生產(chǎn)商所需的結(jié)果或所有的 配方而有所變化。
通過(guò)將外麩層被脫除了的栽培種磨成粉而完成該過(guò)程，產(chǎn)生了適 合于選自下組的用途的產(chǎn)品發(fā)酵生產(chǎn)乙醇、制備水產(chǎn)養(yǎng)殖飼料和用 作食品中的成分。
大麥谷粉，例如，由如下組成的混合物組成淀粉、蛋白質(zhì)和P 葡聚糖，以及構(gòu)成余量的其它的殘存不溶物和灰分。
蠟質(zhì)無(wú)殼大麥栽培種的蛋白質(zhì)含量一般在12. 5至15%范圍內(nèi)。 糊粉層中蛋白質(zhì)含量高的品種對(duì)于產(chǎn)生高蛋白質(zhì)(25 - 30% )大麥谷 粉的干分級(jí)過(guò)程來(lái)說(shuō)是理想的。這個(gè)成分對(duì)于添加到營(yíng)養(yǎng)食物替代品 配方和需要較高蛋白質(zhì)的其它應(yīng)用來(lái)說(shuō)是理想的。
如前文所述，功能食品被描述為"其中已經(jīng)利用或附加了一種或 多種成分的濃縮以增加它們對(duì)健康飲食的貢獻(xiàn)的食品"。過(guò)去，功能 食品被歸入健康食物店，但近期它們已經(jīng)被搬進(jìn)主流超市而且已經(jīng)成 為食品工業(yè)最快速增長(zhǎng)的部分。
本發(fā)明的所有麩部分在功能食品界都會(huì)有市場(chǎng)。作為組分，可以 將這些產(chǎn)品與傳統(tǒng)成分混合和相配從而生產(chǎn)具有有益的健康益處的食
口卩o
麩的"c，，部分是這種成分的一個(gè)極好的實(shí)例。在大麥的情況下，
這個(gè)部分既有可溶性(P-葡聚糖)纖維又有不溶性(纖維素)纖維。 p葡聚糖可以減少心臟病、糖尿病和一些癌癥。所述不溶性纖維改善 消化道的功能，而可溶性和不溶性纖維兩者可以支持免疫系統(tǒng)。
營(yíng)養(yǎng)品被定義為"含有能提供醫(yī)療益處或幫助預(yù)防疾病的添加成 分的食品和飲料"。換句話說(shuō)，涉及食品的、"營(yíng)養(yǎng)品"和"藥物" 的組合，所述食品引起類似于傳統(tǒng)藥物的反應(yīng)。從分級(jí)獲得的所述大 麥麩產(chǎn)品非常適合這個(gè)范疇。P葡聚糖、麩纖維以及可能地某些淀粉 看來(lái)在這個(gè)市場(chǎng)中占有地位。
在二十世紀(jì)七十年代，人們引入了塊狀格蘭諾拉麥片(Granola Bar)作為單獨(dú)包裝的塊狀糖(candy bar)的營(yíng)養(yǎng)替代品。最初的產(chǎn) 品集中在那些傳達(dá)"天然"形象的有機(jī)和未精煉的成分而且往往是非 ?？勺兊牟⑶野b低劣且保存期短。由于主流食品公司轉(zhuǎn)向要求消費(fèi) 者的健康食物的更加"天然"風(fēng)格的產(chǎn)品，倡導(dǎo)改進(jìn)塊狀格蘭諾拉麥 片的質(zhì)量的新產(chǎn)品。在二十世紀(jì)九十年代，方條狀食品市場(chǎng)多樣化成 用于健身或營(yíng)養(yǎng)增補(bǔ)劑的食物替代品、降低的卡路里、和高蛋白質(zhì)產(chǎn) 品的領(lǐng)域。方條狀食品已經(jīng)成為各種營(yíng)養(yǎng)物的送遞賦形劑。
可能為了引入特殊的營(yíng)養(yǎng)益處而生產(chǎn)采用本發(fā)明的麩部分的方條 狀食品。如指出的那樣，主要由部分"A"制成的產(chǎn)品將是膳食纖維的 極好來(lái)源。在大麥的情況下，它來(lái)自P葡聚糖的可溶性纖維和來(lái)自外 層的不溶性纖維的水平(大于75% )將足以幫助降低血清膽固醇(低 密度脂蛋白)高達(dá)12%，根據(jù)日消費(fèi)單一的IOO克方條狀食品。大麥 麩"B"部分提供高蛋白質(zhì)(20 - 25 %)和良好水平的纖維(小于40 % )?；?B，，部分的方條狀食品將幫助調(diào)節(jié)糖尿病患者的血糖水平。 "C"部分將是蛋白質(zhì)含量高(18-20% )而纖維含量低(小于20% )。 這將是食物替代產(chǎn)品中的極好的成分。它也可以用于年輕人和運(yùn)動(dòng)員 用的營(yíng)養(yǎng)增補(bǔ)劑。此外，有了全數(shù)的維生素和礦物質(zhì)，這些方條狀食 品可以充當(dāng)用于救究或用于人道主義食品援助的救急食品來(lái)源。
圖6提供了一張圖表，確定了采用本發(fā)明的麩部分連同其它產(chǎn)品 的三種不同的方條狀食品和可能的配方。在每種情況下，所述配方包 括含在本發(fā)明大麥麩部分中的一種或多種之內(nèi)的主要生物活性組分。 所述方條狀食品配方還包括所述小麥麩部分中的一種或多種作為復(fù)合 糖增補(bǔ)劑。其它組分包括維生素和礦物質(zhì)增補(bǔ)劑(任選的)、脂質(zhì)增 補(bǔ)劑、碳水化合物增補(bǔ)劑和蛋白質(zhì)增補(bǔ)劑。已經(jīng)為圖6中指出的具體 營(yíng)養(yǎng)作用設(shè)計(jì)了這些方條狀食品配方。如果需要其它作用，采用本發(fā) 明麩部分作為主要成分的不同配方也是可能的。
通過(guò)本發(fā)明生產(chǎn)的麩部分具有作為人類食品的價(jià)值，所述人類食
品一般是飼料價(jià)值的5至6倍。這三個(gè)部分的總收得率是清潔大麥或 小麥重量的大約10%。
雖然在此詳細(xì)描述了本發(fā)明的各種實(shí)施方案，本領(lǐng)域技術(shù)人員能 夠理解的是，在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)或所附權(quán)利要求書(shū)的范圍的情況 下，可以對(duì)它們4故出各種改變。
權(quán)利要求
1.用于將具有包在外麩中的胚乳和胚芽的糧谷分離成具有所需生物活性組分的不同部分的方法，其中所述外麩包含一系列具有不同的化學(xué)和物理性質(zhì)的單獨(dú)的層，所述方法包含(a)選擇清潔、干燥的糧谷的一個(gè)或多個(gè)栽培種，所述糧谷選自小麥、大麥、燕麥和黑麥，所述栽培種在外麩層的一層或多層中具有濃度適合用作營(yíng)養(yǎng)品的所需生物活性組分，所述生物活性組分選自抗氧化劑、復(fù)合酚類、木脂素類、類黃酮、維生素、礦物質(zhì)、纖維、蛋白質(zhì)和其它營(yíng)養(yǎng)物；(b)用約1-3重量％的水調(diào)節(jié)選定的干燥清潔栽培種；(c)然后，在水分已經(jīng)僅僅滲透通過(guò)外麩的纖維層而沒(méi)有使外麩各層融和在一起之后，將調(diào)節(jié)過(guò)的栽培種進(jìn)料到一個(gè)或多個(gè)機(jī)器中，在所述機(jī)器中，調(diào)節(jié)過(guò)的栽培種的粒被一起劇烈地研磨以脫除外麩的纖維層下至種皮層，其中被脫除的纖維層的可溶性和不溶性纖維含量高；(d)通過(guò)吸風(fēng)從所述處理過(guò)的栽培種分離和收集被脫除的纖維層，并且將被脫除的纖維層干燥和過(guò)篩；(e)然后，將外麩纖維層已經(jīng)被脫除的調(diào)節(jié)過(guò)的栽培種進(jìn)料到一個(gè)或多個(gè)機(jī)器，在所述機(jī)器中，調(diào)節(jié)過(guò)的栽培種的粒在磨石上摩擦以脫除粘附外麩的殘留內(nèi)層；(f)通過(guò)吸風(fēng)將從處理過(guò)的栽培種得到的被脫除內(nèi)層分離和收集成兩個(gè)麩部分，即，具有小于40％的纖維含量和20至25％的蛋白質(zhì)含量的第一麩部分和具有小于20％纖維的第二麩部分。
2. 權(quán)利要求1的方法，它包括處理外麩各層已被脫除的栽培種 以產(chǎn)生高蛋白質(zhì)低纖維谷粉的步驟，所述谷粉適合于選自下組的用途 發(fā)酵生產(chǎn)乙醇、制備水產(chǎn)養(yǎng)殖飼料和用作食品中的成分。
3. 權(quán)利要求1或2的方法，其中所述糧谷是大麥。
4. 權(quán)利要求3的方法，其中所述大麥栽培種在外麩的纖維層中 具有15至30%的P葡聚糖含量。
5. 權(quán)利要求3或4的方法，其中所述大麥栽培種選自下組CDC Fibar, —種兩棱蠟質(zhì)無(wú)殼大麥品種；CDC Alamo， 一種兩棱蠟質(zhì)無(wú)殼 大麥；Merlin， 一種蠟質(zhì)兩棱化無(wú)殼大麥；Waxbar， 一種兩棱化去殼 大麥；WB Salute， 一種兩棱去殼、蠟質(zhì)、高P葡聚糖大麥；和CDC McGwire, —種兩棱無(wú)殼大麥。
6. 權(quán)利要求1或2的方法，其中所述糧谷是小麥。
7. 權(quán)利要求6的方法，其中所述小麥栽培種選自下組加拿大 紅色春小麥， 一種確定為ID- 629的蠟質(zhì)小麥品種， 一種確定為ID -630的蠟質(zhì)小麥品種和硬質(zhì)小麥，其中被脫除并分離的麩層具有顯 著量的不溶性纖維和顯著量的類黃酮。
8. 權(quán)利要求7的方法，其中被脫除的麩層的蛋白質(zhì)品質(zhì)在營(yíng)養(yǎng)上 優(yōu)于小麥胚乳的面筋。
9. 通過(guò)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)的方法生產(chǎn)的高纖維組合物，它 包含栽培種的麩層的表皮、真皮、模細(xì)胞和粉管細(xì)胞層，所述栽培種 在外麩層的一層或多層中具有濃度適合用作營(yíng)養(yǎng)品的所需生物活性組 分，所述生物活性組分選自抗氧化劑、復(fù)合酚類、木脂素類、類黃酮、 維生素、礦物質(zhì)、纖維、蛋白質(zhì)和其它營(yíng)養(yǎng)物。
10. 權(quán)利要求9的高纖維組合物，它包含大麥栽培種的一個(gè)或多 個(gè)外麩層并且可溶性和不溶性纖維含量大于75重量％且蛋白質(zhì)含量 小于18重量％。
11. 權(quán)利要求10的高纖維組合物，其中所述大麥栽培種選自下 組CDC Fibar， 一種兩棱蠟質(zhì)無(wú)殼大麥品種；CDC Alamo， 一種兩棱 蠟質(zhì)無(wú)殼大麥；Merlin, —種蠟質(zhì)兩棱化無(wú)殼大麥；Waxbar， 一種兩 棱化去殼大麥；WB Salute， 一種兩棱去殼、蠟質(zhì)、高P葡聚糖大麥； 和CDC McGwire, —種兩棱無(wú)殼大麥。
12. 通過(guò)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)的方法生產(chǎn)的組合物，它包含栽 培種的內(nèi)麩層，所述栽培種在外麩層的一層或多層中具有濃度適合用 作營(yíng)養(yǎng)品的所需生物活性組分，所述生物活性組分選自抗氧化劑、復(fù) 合酚類、木脂素類、類黃酮、維生素、礦物質(zhì)、纖維、蛋白質(zhì)和其它 營(yíng)養(yǎng)物。
13. 權(quán)利要求12的組合物，它包含大麥栽培種的一個(gè)或多個(gè)內(nèi) 麩層，所述組合物主要由種皮(外種皮)、珠心組織和一些糊粉細(xì)胞 組成，而且具有小于40重量％的可溶性和不溶性纖維含量和小于25重量％的蛋白質(zhì)含量。
14. 權(quán)利要求12的組合物，它包含大麥栽培種的一個(gè)或多個(gè)內(nèi) 麩層，所述內(nèi)麩層主要由糊粉細(xì)胞層組成而且還可以含有所述種皮和 珠心組織的一部分，所述組合物來(lái)自糊粉細(xì)胞層的可溶性P葡聚糖含 量高而且具有小于20重量％的可溶性和不溶性纖維含量和小于18-20重量％的蛋白質(zhì)含量并且具有良好的降血糖指數(shù)。
15. 食物替代方條狀食品，它具有至多50重量％的一種或多種 組合物作為主要活性成分、0-10%的脂質(zhì)增補(bǔ)劑、至多50%的碳水 化合物增補(bǔ)劑、至多25 %的復(fù)合糖增補(bǔ)劑和0至25 %的蛋白質(zhì)增補(bǔ)劑， 其中所述組合物選自權(quán)利要求9至14任一項(xiàng)的組合物。
16. 權(quán)利要求15的食物替代方條狀食品，它具有用于降低血清 膽固醇的高可溶性和不溶性纖維以及低糖血指數(shù)營(yíng)養(yǎng)，它包含至多50 %的權(quán)利要求10或11的高纖維組合物作為主要活性成分、5至10% 的脂質(zhì)增補(bǔ)劑、至多50%的碳水化合物增補(bǔ)劑和至多25%的復(fù)合糖增 補(bǔ)劑。
17. 權(quán)利要求16的食物替代方條狀食品，其中所述復(fù)合糖增補(bǔ) 劑是通過(guò)權(quán)利要求6至9的方法生產(chǎn)的一種或多種小麥麩部分。
18. 權(quán)利要求15的食物替代方條狀食品，具有高蛋白質(zhì)和高可 溶性纖維并用作免疫系統(tǒng)加強(qiáng)劑和性能增強(qiáng)劑，它包含至多50%的權(quán) 利要求12或13的組合物作為主要活性成分、至多50%的碳水化合物 增補(bǔ)劑、至多25%的復(fù)合糖增補(bǔ)劑和至多25%的蛋白質(zhì)增補(bǔ)劑。
19. 權(quán)利要求18的食物替代方條狀食品，其中所述復(fù)合糖增補(bǔ) 劑是通過(guò)權(quán)利要求6至9的方法生產(chǎn)的一種或多種小麥麩部分。
20. 權(quán)利要求15的食物替代方條狀食品，它具有平衡的蛋白質(zhì) 且被用作含有免疫系統(tǒng)加強(qiáng)劑的食物替代產(chǎn)品，它包含作為活性成分的至多25%的權(quán)利要求12或13的組合物和至多50%的權(quán)利要求12 或14的組合物、至多25%的碳水化合物增補(bǔ)劑、至多25%的復(fù)合糖 增補(bǔ)劑和至多10%的蛋白質(zhì)增補(bǔ)劑。
21.權(quán)利要求20的食物替代方條狀食品，其中所述復(fù)合糖增補(bǔ) 劑是通過(guò)權(quán)利要求6至8的方法生產(chǎn)的一種或多種小麥麩部分。
全文摘要
本發(fā)明涉及分離糧谷的有價(jià)值組分并且讓該益處得以更充分地利用。本發(fā)明的構(gòu)思最初涉及選擇諸如小麥、大麥、燕麥和黑麥之類的糧谷的栽培種，所述栽培種具有在外麩層的一層或多層中濃縮的所需生物活性組分，包括抗氧化劑、復(fù)合酚類、木脂素類、類黃酮、維生素、纖維、蛋白質(zhì)和其它營(yíng)養(yǎng)物。然后，根據(jù)各麩層中所含的所需生物活性組分將外麩層分離成三個(gè)部分，所述生物活性組分包括抗氧化劑、復(fù)合酚類、木脂素類、類黃酮、維生素、纖維、蛋白質(zhì)和其它營(yíng)養(yǎng)物。這使最大益處和價(jià)值得以從飲食增補(bǔ)劑、營(yíng)養(yǎng)品形式或強(qiáng)化食品形式的麩部分獲得。
文檔編號(hào)B02B3/00GK101193707SQ200680020565
公開(kāi)日2008年6月4日 申請(qǐng)日期2006年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月8日
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