一种小麦皮层的分离方法
技术领域
[0001] 本发明属于小麦制粉副产物加工领域,具体地说,涉及一种小麦皮层的分离方法。
背景技术
[0002] 传统制粉工艺是直接对小麦籽粒进行破碎,分离皮层、胚和胚乳,再将破碎后不同产物(主要为粒度和胚乳含量的不同)经筛理分级。脱皮制粉是有别于传统小麦制粉的新兴小麦制粉工艺,脱皮制粉是将清理除杂后的籽粒经过脱皮机脱去部分皮层,再进入磨粉机进行研磨、筛理分级。现有脱皮工艺多关注小麦籽粒的脱皮效果、营养物质分布以及减低碎麦率等;小麦的植物学结构显示其皮层包含7种结构层,具体为:表皮、下表皮、横状细胞层、管状细胞层、种皮、珠心组织层和糊粉层。脱皮工艺多是将小麦皮层分为表皮、中间层和糊粉层3部分;对于皮层各个结构层的分离及制备研究较少,对于皮层各个结构层的形态学呈像所见不多,且细胞质含量较高。
发明内容
[0003] 有鉴于此,本发明针对上述的问题,提供了一种小麦皮层的分离方法,该方法通过物理方法预处理小麦籽粒,剥离得到小麦皮层的五种不同结构层,并得到低细胞质含量的糊粉层。
[0004] 为了解决上述技术问题,本发明公开了一种小麦皮层的分离方法,采用30-40℃的蒸馏水和液氮循环调质小麦籽粒,调质后采用柔性小麦脱皮清理机,得到5种不同麸皮结构层:表皮、下表皮、横状细胞和管状细胞、种皮和珠心组织、糊粉层。
[0005] 可选地,包括以下步骤:
1)将小麦籽粒除杂、清理,并测定水分,装在外加锡箔保温袋的透明PE自封袋中;
2)将蒸馏水水浴加热到30-40℃,加入步骤1)所得分装好小麦籽粒的PE自封袋中,封口,上下颠倒袋子进行混匀,静置,用柔性脱皮机进行一道脱皮;
3)将步骤2)所得一道脱皮的小麦籽粒,收集回自封袋中,快速加入液氮,封口,上下颠倒袋子进行混匀,静置,用柔性脱皮机进行二道脱皮;
4)将步骤3)所得二道脱皮的小麦籽粒,收集回自封袋中,加入30-40℃的蒸馏水,封口,上下颠倒袋子进行混匀,静置,用柔性脱皮机进行三道脱皮;
5)将步骤4)所得三道脱皮的小麦籽粒,收集回自封袋中,加入液氮,封口,上下颠倒袋子进行混匀,然后静置,用柔性脱皮机进行四道脱皮;
6)将步骤5)所得四道脱皮的小麦籽粒,收集回自封袋中,加入30-40℃蒸馏水,封口,上下颠倒袋子进行混匀,静置,用柔性脱皮机进行五道脱皮,完成皮层分离。
[0006] 可选地,所述步骤1)中的小麦籽粒为新收获的小麦饱满种粒,透明PE自封袋尺寸为25*35 cm。
[0007] 可选地,所述步骤2)中的蒸馏水与小麦籽粒的质量比为1:50-1:25,静置时间为5-10 min。
[0008] 可选地,所述步骤3)中的液氮与一道脱皮的小麦籽粒的体积质量比(mL/g)为1:100-1:50,静置时间为5-10
min。
[0009] 可选地,所述步骤4)中的蒸馏水与二道脱皮的小麦籽粒的质量比为1:50-1:25,静置时间为10-20 min。
[0010] 可选地,所述步骤5)中的液氮与三道脱皮的小麦籽粒的体积质量比(mL/g)为1:100-1:50,静置时间为5-10
min。
[0011] 可选地,所述步骤6)中的蒸馏水与四道脱皮的小麦籽粒的质量比为1:50-1:25,静置时间为10-20 min。
[0012] 可选地,步骤2)-6)中,小麦籽粒进入脱皮机后,控制每500 g小麦籽粒在脱皮机腔体内脱皮1.5
min。
[0013] 与现有技术相比,本发明可以获得包括以下技术效果:
1)小麦皮层各部分结构组成不同,对水的扩散速度以及受冷受热后的收缩膨胀能力也不同,本发明通过温水和液氮交替浸润小麦籽粒,使小麦皮层经受冷热循环处理后,因自身特性发生细微分离,再通过柔性脱皮机将其皮层逐道剥离。
[0014] 2)通过本发明的分离方法,可将小麦皮层分离得到五部分,小麦皮层植物学结构解析其含有7部分结构层,现有技术可将小麦皮层分离为两部分(表皮和中糊层)或三部分(表皮、中间层和糊粉层),本发明方法使得小麦皮层可被分离为更多部分,不仅符合其植物学结构,也为各层的后期开发利用提供了制备方法。
[0015] 3)前人研究发现小麦皮层中的抗营养因子植酸盐多存在于糊粉层细胞内部,本发明所制得糊粉层具有的较少的细胞内容物(糊粉粒),本发明方法可制得低细胞质含量(<20%)的糊粉层。
[0016] 当然,实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
附图说明
[0017] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本发明的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是本发明实施例1济麦44皮层七层结构层光学显微镜图,其中,a:表皮;b:下表皮;c:横状细胞;d:管状细胞;e:种皮;f:珠心层;g:糊粉层;
图2是本发明实施例2豫麦57皮层七层结构层光学显微镜图,其中,a:表皮;b:下表皮;c:横状细胞;d:管状细胞;e:种皮;f:珠心层;g:糊粉层;
图3是本发明不同剥皮方法糊粉层显微图,其中,a1为实施例2制备得到的糊粉层、b1为实施例1制备得到的糊粉层,a2为对比例1分离得到的软麦糊粉层,b2为对比例1分离得到的硬麦糊粉层;
图4是本发明1-5分别对应表皮、下表皮、横状细胞、珠心层和糊粉层,其中a为软麦,即实施例2对应的剥皮方法制备得到的皮层结构,b为硬麦,即实施例1对应的剥皮方法制备得到的皮层结构;
图5是本发明“画格计数”方式计量剥皮所得糊粉层中细胞质含量,其中,a、b、c代表同一片糊粉层样品不同取点,构成一片完整的糊粉层,灰色纯色方框所填充的为含有细胞质的区域。
具体实施方式
[0018] 以下将配合实施例来详细说明本发明的实施方式,藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
[0019] 本发明公开了一种小麦皮层的分离方法,包括以下步骤:
1)将小麦籽粒除杂、清理,并测定水分,装在外加锡箔保温袋的透明PE自封袋中;其中,小麦籽粒为新收获的小麦饱满种粒,透明PE自封袋尺寸为25*35
cm;
2)将蒸馏水水浴加热至30-40℃,加入步骤1)所得分装好小麦籽粒的PE自封袋中,其中,蒸馏水与小麦籽粒的质量比为1:50-1:25,封口,上下颠倒袋子进行混匀,然后静置5-10min,用柔性脱皮机进行一道脱皮;
其中,蒸馏水温度低于30℃时,小麦皮层的珠心层很难被水渗透,若高于40℃,对物料破坏严重,影响小麦品质;蒸馏水的用量,若高于1:25,容易剥掉多层,若低于1:50,会导致润麦不彻底。
[0020] 3)将步骤2)所得一道脱皮的小麦籽粒,收集回自封袋中,快速加入液氮,其中,液氮与一道脱皮的小麦籽粒的体积质量比(mL/g)为1:100-1:50,封口,上下颠倒袋子进行混匀,然后静置5-10
min,用柔性脱皮机进行二道脱皮;
4)将步骤3)所得二道脱皮的小麦籽粒,收集回自封袋中,加入30-40℃蒸馏水,其中,蒸馏水与二道脱皮的小麦籽粒的质量比为1:50-1:25,封口,上下颠倒袋子进行混匀,然后静置10-20
min,用柔性脱皮机进行三道脱皮;
5)将步骤4)所得三道脱皮的小麦籽粒,收集回自封袋中,加入液氮,其中,液氮与三道脱皮的小麦籽粒的体积质量比(mL/g)为1:100-1:50,封口,上下颠倒袋子进行混匀,然后静置5-10
min,用柔性脱皮机进行四道脱皮;
6)将步骤5)所得四道脱皮的小麦籽粒,收集回自封袋中,加入30-40℃蒸馏水,其中,蒸馏水与二道脱皮的小麦籽粒的质量比为1:50-1:25,封口,上下颠倒袋子进行混匀,然后静置10-20
min,用柔性脱皮机进行五道脱皮,完成皮层分离。
[0021] 其中,步骤2)-6)中,小麦籽粒进入脱皮机后,控制每500 g小麦籽粒在脱皮机腔体内脱皮1.5
min。
[0022] 在上述步骤中,润麦过程都在外加锡箔保温袋的透明PE自封袋中完成,将30-40℃蒸馏水或液氮快速加入装好小麦籽粒的PE自封袋中,保留一定量空气,然后快速封口,充分混匀,在袋中封闭润麦。
[0023] 采用上述方法能够脱5道皮,主要所含小麦皮层结构层从外到内依次为:表皮、下表皮、横状细胞和管状细胞、种皮和珠心组织、糊粉层。
[0024] 采用上述分离方法,将从外向内逐层剥皮并剥离糊粉层,糊粉层作为形态结构最为接近胚乳的皮层,其细胞质结构紧密,且与胚乳部分紧密相连,从外侧剥刮糊粉层,更易使得糊粉层细胞壁部分被剥离掉,制备得到低细胞质含量的糊粉层。
[0025] 本发明采用河南荣成机械工程有限公司RCMTK-小麦脱皮清理机,该装置的脱皮室内有特质的柔性装置进行多个接触面的刮削,能自适应运动而非硬性挤压摩擦剥削外皮,控制小麦籽粒脱皮时间,实现逐层脱皮。
[0026] 对于第五次剥离所得皮层随机取样糊粉层进行制片并显微观察,如图5所示,a、b、c分别为同一片糊粉层样品不同的取样点,所示构成一片完整的糊粉层(由于一次无法观测一片完整的糊粉层,分成三次观察);采用10*10网格,视野内糊粉层整体所占总网格数为235.5格,灰色纯色方框所填充的为含有细胞质的区域共47格,则细胞质含量为“灰色纯色方框格数/糊粉层总网格数”,即47/235.5,约为19.96%,以此方法测得其他的糊粉层的细胞质含量也低于20%。
[0027] 实施例1
将济麦44(硬麦)小麦籽粒(水分含量为12.8%),以500 g为一份封装进外加锡箔保温袋的透明PE自封袋中3袋,透明PE自封袋尺寸为25*35 cm,每袋加入10 mL的40℃蒸馏水,封口混匀润麦5 min左右,使用柔性脱皮机进行脱皮,脱皮时间为1.5 min;收集经过一道脱皮的小麦籽粒,加入10 mL液氮,迅速封口混匀润麦5 min左右,再次使用柔性脱皮机进行二道脱皮,脱皮时间为1.5
min;收集经过二道脱皮的小麦籽粒,加入20 mL的40℃蒸馏水,封口混匀润麦15 min,使用柔性脱皮机进行三道脱皮;收集经过三道脱皮的小麦籽粒,加入5 mL液氮,迅速封口混匀润麦8min左右,再次使用柔性脱皮机进行四道脱皮,脱皮时间为1.5
min;收集经过四道脱皮的小麦籽粒,加入15 mL的40℃蒸馏水,封口混匀润麦15 min,使用柔性脱皮机进行五道脱皮,即完成小麦皮层分离。
[0028] 脱皮过程中,收集每道脱下皮层,每道均取极少部分至于载玻片上,滴入蒸馏水贴片,附上盖玻片后于光学显微镜下观测五种皮层样品,得到七种皮层微观结构图。
[0029] 由图1可知,经光学显微镜分析验证所得皮层依次对应为:表皮(图1a)、下表皮(图1b)、横状细胞(图1c)+管状细胞(图1d)、种皮(图1e)+珠心层(图1f)、糊粉层(图1g)。
[0030] 实施例2
将豫麦57(软麦)小麦籽粒(水分含量为11.0%),以500 g为一份封装进外加锡箔保温袋的透明PE自封袋中3袋,每袋加入20 mL的30℃蒸馏水,封口混匀润麦10 min左右,使用柔性脱皮机进行脱皮,脱皮时间为1.5 min;收集经过一道脱皮的小麦籽粒,加入5 mL液氮,迅速封口混匀润麦10 min,再次使用柔性脱皮机进行二道脱皮,脱皮时间为1.5
min;收集经过二道脱皮的小麦籽粒,加入10 mL的30℃蒸馏水,封口混匀润麦10 min,使用柔性脱皮机进行三道脱皮;收集经过三道脱皮的小麦籽粒,加入10 mL液氮,迅速封口混匀润麦5 min左右,再次使用柔性脱皮机进行四道脱皮,脱皮时间为1.5
min;收集经过四道脱皮的小麦籽粒,加入10 mL的40℃蒸馏水,封口混匀润麦10 min,使用柔性脱皮机进行五道脱皮,即完成小麦皮层分离。
[0031]
如图2所示,经光学显微镜分析验证所得皮层依次对应为:表皮(图2a)、下表皮(图2b)、横状细胞(图2c)+管状细胞(图2d)、种皮(图2e)+珠心层(图2f)、糊粉层(图2g)。
[0032] 实施例3
将济麦44(硬麦)小麦籽粒(水分含量为12.3%),以500 g为一份封装进PE自封袋中3袋,每袋加入15 mL的35℃蒸馏水,封口混匀润麦20 min左右,使用柔性脱皮机进行脱皮,脱皮时间为1.5 min;收集经过一道脱皮的小麦籽粒,加入10 mL液氮,迅速封口混匀润麦8 min左右,再次使用柔性脱皮机进行二道脱皮,脱皮时间为1.5
min;收集经过二道脱皮的小麦籽粒,加入15 mL的35℃蒸馏水,封口混匀润麦20 min,使用柔性脱皮机进行三道脱皮;收集经过三道脱皮的小麦籽粒,加入8 mL液氮,迅速封口混匀润麦10 min左右,再次使用柔性脱皮机进行四道脱皮,脱皮时间为1.5
min;收集经过四道脱皮的小麦籽粒,加入20 mL的30℃蒸馏水,封口混匀润麦20 min,使用柔性脱皮机进行五道脱皮,即完成小麦皮层分离。
[0033] 对比例1
采用文献(Carole, A., Stéphane, P., Frédéric, M., Catherine, L., Brigitte, B., JoEL, A., &
Xavier, R. (2003). Individual contribution of grain outer layers and their cell
wall structure to the mechanical properties of wheat bran. J Agric Food
Chem, 51(7), 2026-2033.)的皮层分离方法,分别对济麦44(硬麦)和豫麦57(软麦)进行脱皮,该方法能够将皮层分离为三部分,即:第一部分是外果皮(表皮和下表皮),第二部分中间层(横状细胞、管状细胞、珠心层和种皮),第三部分是糊粉层。其中中间层与糊粉层的分离操作,较为复杂,且中间层包含多层结构,并不可再分。
[0034] 由图3可知,本方法剥离所得糊粉层细胞质含量较低。由图4可知,光学显微镜下面的呈像图是通过拍样品的背面得到的,也就是一侧是横状细胞,一侧可见管状细胞,但是自荧光呈像的时候由于横状细胞、珠心层的呈像效果更好,从背侧看到的也是横状细胞和珠心层的自荧光呈像。即,该法剥离所得5部分皮层,用于光学显微镜可以得到7层结构,用于荧光显微镜可以得到5种结构。
[0035] 上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例,但如前所述,应当理解发明并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述发明构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围,则都应在发明所附权利要求的保护范围内。