小麦粉中麸质和淀粉部分的富集方法.pdf

本发明涉及一种连续或半连续富集小麦粉中一个或多个麸质部分和一个或多个淀粉部分的方法。进一步涉及—种用于分离的设备，和由比获得的麸质富集部分和淀粉富集部分。

权利要求书
1.  一种连续或半连续富集小麦粉中麸质和淀粉部分的方法，包括如下 步骤：
(a)将小麦粉和稀释剂接触以获得第一面团；
(b)将第一面团在第一压力下进行包括单纯剪切流、旋转流和拉伸流 的变形，以获得含有一个或多个第一聚集的麸质部分的第二面团；和
(c)任选地，将第二面团在不同于第一压力的第二压力下进行包括剪 切流的变形，以获得含有一个或多个进一步聚集的麸质部分和一个或多个进 一步淀粉富集部分的组合物。

2.  权利要求1的方法，其中第二压力低于第一压力。

3.  权利要求1或2的方法，进一步包括步骤(d)将第二面团分离成一 个或多个进一步聚集的麸质富集部分和一个或多个进一步淀粉富集的部分。

4.  权利要求1-3中任一项的方法，其中步骤(c)和/或(d)中的剪切 由变形执行器实施，和其中在步骤(c)中实施剪切的变形执行器间的平均 距离在0.1mm-20mm的范围内。

5.  前述权利要求中任一项的方法，其中步骤(b)以至少1kPa的剪切 应力和至少10kJ/kg的单位机械能输入完成。

6.  前述权利要求中任一项的方法，进一步包括(e)进一步纯化麸质富 集的部分。

7.  权利要求3-6中任一项的方法，其中步骤(d)可以包括离心、过筛、 碾磨、干燥、冲洗、分散、静电分离、两个以不同速度但同时移动的执行器 间的剪切、静态混合，和/或其组合。

8.  权利要求6或7的方法，还包括干燥进一步的麸质富集部分。

9.  权利要求8的方法，包括使用接触干燥器。

10.  前述权利要求中任一项的方法，其中步骤(b)、(c)和/或(d) 中任一项至少部分地在挤压机；包括具有实施剪切的执行器的外圆筒和内圆 筒的同心圆筒类型；含有在同一方向上以不同速度和彼此呈一定角度移动并 作为执行器的两条带的设备；和/或静态混合器；或其组合中完成。

11.  根据权利要求1-10中任一项的方法可获得的组合物，所述组合物 含有一个或多个进一步聚集的麸质富集部分和一个或多个进一步淀粉富集 的部分，其中所述组合物含有嵌在淀粉部分中的直径至少为0.02mm的麸质 束的三维网络，还含有平均直径为1-20mm的麸质聚集物。

12.  根据权利要求1-10中任一项的方法可获得的进一步麸质富集的部 分，其蛋白质含量为30-85％wt.，基于干质量计。

13.  权利要求12的进一步麸质富集的部分，其含有二硫键的总量在 55-80nM/mg蛋白质的范围内。

14.  权利要求12或13的进一步麸质富集的部分，其DVS单层水吸收 (GAB)高于6.3％。

15.  根据权利要求1-10中任一项的方法可获得的进一步淀粉富集的部 分，其中所述部分含有基于干质量计少于5％wt.的蛋白质，优选少于2％wt.。

16.  制备动物或人类食品、优选焙烤产品的方法，其包括权利要求1-10 中任一项的方法。

17.  一种设备，其包括将第一面团在第一压力下进行包括单纯剪切流、 旋转流和拉伸流的变形，以获得包括淀粉和聚集的麸质的第二面团的第一装 置；以及将第二面团在不同于第一压力的第二压力下进行包括剪切流的变 形，以获得包括聚集的麸质富集部分和淀粉富集部分的组合物的第二装置。

18.  权利要求17的设备，其中第一装置包括挤压机。

19.  权利要求17或18的设备，其中第二装置包括含有包含实施剪切的 执行器的外圆筒和内圆筒的同心圆筒类型，和/或静态混合器，或其组合，或 者含有在同一方向上以不同速度和彼此呈一定角度移动并作为执行器的两 条带的设备。

说明书小麦粉中麸质和淀粉部分的富集方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年5月23日提交的欧洲临时专利申请序列号 12169020.0，PROCESS FOR PROTEIN AGGREGATION IN WHEAT  FLOUR DOUGH的权益，其通过引用以其整体结合到本文中。
技术领域
本发明涉及用于富集小麦粉中麸质富集的部分和淀粉富集的部分，并最 终从小麦粉中分离麸质部分和淀粉部分的方法和设备。本发明还涉及制备面 团的方法，所述面团包含一个或多个麸质富集部分和从中获得的麸质以及一 个或多个淀粉富集部分。
将小麦粉分离成麸质和淀粉是一种工业规模的方法，通常需要大量的高 品质水。
麸质蛋白有不同的应用，例如，作为组织化处理剂或附着剂，作为焙烤 工业中的小麦粉改良剂。所制备的淀粉被加工成糖浆或用于一般的工业应 用，特别是用于食品工业。
工业上小麦粉的分离方法通常依赖于在水中溶解度的不同，因为淀粉在 水中倾向于具有比麸质蛋白更高的分散性。这样的方法的一个实例是所谓的 “马丁法(Martin process)”。在这个方法中，小麦粉和水生成一个面团，随后 淀粉通过连续洗涤步骤从面团中提取出来。EP-A-090533公开了包括湿分离 步骤的方法的另一实例。在该方法中，在面团制备期间形成麸质聚集体，然 后洗涤面团同时轻柔地揉捏，通过洗涤或用滗析器或水力旋流器的离心步 骤，从浆液中分离溶解的淀粉。不溶解的麸质经过筛，随后用环形干燥器干 燥，从浆液中回收。在快速干燥的情形中，可以使用高达甚至300℃的较高 温度。干燥步骤被认为非常关键，因为麸质可容易受剧烈加热的破坏而失去 其功能。典型地，通过这些方法获得的麸质蛋白含量为75％到80％，基于干 物质计算。
上述分离方法的一个缺点是用到大量高品质的水，且随后需要对其进行 纯化。第二，需要大量的能量以从产品中去除水；第三，麸质总要经受一定 程度的热破坏。
EP-A-1881996公开了一种从小麦粉中分离麸质和淀粉的方法，所述方 法包括如下步骤：(a)混合小麦粉和含水组合物以获得基于小麦粉干重计 水分含量小于50重量％的面团；(b)将步骤(a)获得的面团在至少1kPa 的剪切应力以及每分钟加工时间至少5kJ/kg的单位机械能输入下进行基本 单纯剪切流，以获得加工的面团；和(c)将加工的面团分离成麸质富集的 部分和淀粉富集的部分。
尽管该方法允许减少用水量和除水所需的能量，但基本单纯剪切流使得 很难在连续的平台以及工业规模中操作该方法。
因此，很需要一种技术，其易于分离，同时显著降低或消除上述的负面 影响，特别是降低溶剂的使用量。更特别地，仍需要一种允许在工业规模中 连续处理的方法。
本发明的方法允许运用(半)连续方法从小麦粉中分离麸质和淀粉，同 时允许降低水的使用量，因此减少了移除水所需的能量，以及所获得的麸质 蛋白质的热破坏和微生物降解。
因此，在第一方面，本发明涉及连续或半连续从小麦粉中分离麸质和淀 粉的方法，其包含如下步骤：(a)将小麦粉和一种稀释剂接触以获得第一 面团；(b)将第一面团在第一压力下进行包括单纯剪切流、旋转流和拉伸 流的变形，以获得含有淀粉和聚集的麸质束的第二面团；和(c)将第二面 团在不同于第一压力的第二压力下进行包括剪切流的变形，以获得含有一个 或多个聚集的麸质富集部分和一个或多个淀粉富集部分的组合物。步骤(c) 获得的组合物在此也可以被称为第三面团。
本方法中使用的稀释剂优选为一种含水组合物，更优选包括一种稀释的 盐溶液。一种或多种盐优选地选自适合人或动物消费的盐，更优选碱金属或 碱土金属盐，最优选含有氯化钠。更优选地，所述溶液含有0-8％重量/重量 (wt./wt.)的一种或多种上述盐，优选含有氯化钠，更优选0.01-6％(wt./wt.)， 进一步优选1-5％(wt./wt.)，再进一步优选2-4％的氯化钠。稀释剂可以进 一步包含其他成分，例如添加剂、助溶剂、防腐剂、粘性改良剂和/或酶。典 型的酶包括淀粉酶、木聚糖酶、蛋白酶、纤维素酶和/或阿拉伯呋喃糖酶。优 选提高淀粉和麸质分离的酶，例如WO0200911所公开的那些酶，和/或通常 为允许麸质更好聚集的那些酶。
本文使用的术语“面团”通常是指不含酵母的面团，例如由小麦粉和稀释 剂制备的非发酵面团，所述稀释剂优选含有水和任选的成分，例如盐和/或添 加剂包括酶。
术语“单纯剪切”是本领域所熟知的，指材料平面仅在一个方向上彼此滑 动(参见CW.Macosko，“Rheology，Principles，Measurements and Applications”， VCH Publishers，Inc.，New York(1994)，特别是第27-29，40和70-75页)。在 步骤(b)和/或步骤(c)的任一步骤中，技术人员可以根据使用的设备和获 得的结果提出并选择所有剪切构成。尽管如此，优选地，在步骤(c)中， 单纯剪切流构成为施加于面团上的剪切流的最大构成。
小麦粉在组成以及颗粒大小和分布上不同，其取决于小麦的来源和应用 的碾磨方法。本方法可以使用硬小麦或软小麦。本方法可以应用于任何种类 的小麦。本文中的术语“小麦”包括任何小麦品种和相关谷物种类，只要其包 含的淀粉和粘弹性麸质的量适合于实施所述方法。
术语“麸质”是指小麦中存在的蛋白质混合物。在麸质中有四种主要的蛋 白质，被称为白蛋白、谷蛋白(如麦谷蛋白)、球蛋白和醇溶谷蛋白(如麦 醇溶蛋白)。麦醇溶蛋白和麦谷蛋白通常构成小麦麸质中存在的大多数蛋白， 其通过半胱氨酸残基间的二硫键交联一起形成麸质复合物。在本文中麸质浓 度指在麸质富集部分中测得的蛋白质量，其基于氮含量测定，并且乘以转化 因数5.7以从氮含量计算测得的蛋白质含量。
一种测量该含量的合适方法例如通过使用Leco CN-2000设备提供，该 设备可市购获自LECO Corporation，Saint Joseph，Michigan，USA。术语“麸质 颗粒”指在步骤(b)和(c)期间形成的麸质的三维聚团，其可以是球形的、 卷形的束或片状的麸质蛋白。
通过应用本发明的方法，可能获得麸质富集的部分，其中麸质含量为基 于干物质计至少50％蛋白质w/w，更优选60％，还更优选大于70％，还更 优选大于80％和最优选85％。
本方法允许获得具有高粘弹性的麸质，所述粘弹性表现为其持久性。根 据实际的应用，例如用于焙烤目的，和/或动物饲料(例如鱼饲料)，可需要 各种麸质/淀粉比例。但是，本方法优选允许制备其中麸质含量为干物质的至 少75％、更优选80％的麸质富集部分。
分离步骤将从麸质成分中分离淀粉，如通过麸质富集部分中氮含量增 加，相比之下淀粉部分中氮含量减少所例证。
麸质富集的部分包括肉眼可见的麸质聚集物，典型地形成网状的束，任 选在染色时看到区别。但是，来自网络的聚集物不从淀粉富集的部分中分离， 以便形成更大的簇。
在一个备选的实施方案中，本发明还涉及从小麦粉中连续或半连续分离 麸质和淀粉的方法，包括如下步骤：(a)将小麦粉和一种稀释剂接触以获 得第一面团；(b)将第一面团在第一压力下进行包括单纯剪切流、旋转流 和拉伸流的变形，以获得含有淀粉和聚集的麸质束的第二面团；和(d)将 第二面团进行分离过程，以将第二面团分离成一个或多个分离的麸质富集部 分和一个或多个分离的淀粉富集部分。步骤(d)可以通过任何合适的方法 实施，包括但不限于离心、过滤和/或洗涤步骤，如下文所阐述的。在一个特 别优选的实施方案中，从淀粉混合物中分离麸质聚集物可以在含有两个在同 一方向上以不同速度移动的平行表面的设备中进行。在表面之间优选有一个 可调节的间隙。步骤(b)或(c)的剪切材料优选添加在两个表面之间。通 过表面间的不同速度和方向角度，麸质富集的聚团然后从淀粉富集的部分中 移出。需要在至少一个表面上施压，以维持麸质聚团上合适的摩擦力。在一 个特别优选的实施方案中，设备包括如下文所阐述的一对平面带。
本方法具有允许快速第一部分分离淀粉和麸质束的优点，其可允许比在 原小麦粉中更好地分离淀粉和麸质，可能产生更高持久性的麸质富集部分， 并降低例如在水洗分离的情况下所需的水量。该更高持久性可以通过特别高 的DVS单层水吸附能力以及高含量的二硫键说明，它们可与商业应用的传 统洗涤方法所获得的麸质富集材料相比而测得。
但是，包括步骤(c)的本发明方法导致更强更高的分离，仅包括步骤 (a)和(b)的方法聚集了小麦粉中的麸质，无需在更早的阶段稀释该部分。
麸质富集部分的颗粒大小可以根据光学方法方便地测定，例如，染色麸 质和/或淀粉成分，以及应用相对于标准的测量来确定麸质颗粒的大小。
附图简述
图1-4是根据本发明方法获得的麸质束的SEM显微镜图像。图1和2 显示了200倍放大表面，图3和4为800倍放大图像。
图5显示了实施例4和5以及比较实施例9-12的DVS水吸附曲线图。
步骤(a)包括面团的制备。不同的面团制备可以在同一天或者在特定 的时间段内进行，但是最大加水量优选在加工之前或者在加工期间确定以允 许持续加水。
因此，本方法还可以包括以下步骤：辗磨小麦粒，和任选分离获得的小 麦粉，和任选在面团制备前确定最大加水量。
因此，在一个优选的实施方案中，本发明提供的方法包括：i)辗磨小 麦粒以获得小麦粉，和任选将获得的小麦粉分离成份，和任选地，ii)基于 初始小麦粉确定最大加水量。
优选所述小麦粉中水分含量少于20重量％(wt.％)，基于小麦粉总重 量计算。进一步优选所述小麦粉中灰分含量少于1wt.％，基于小麦粉总重量 计算。
步骤(a)获得的面团的水分含量优选等于或小于50％，更优选等于或 小于45％，基于小麦粉的干重计算，但是包括小麦粉的湿度。因此，已发现 面团的水分含量可以维持在相对低的水平。在步骤(a)中，第一面团可以 是例如一个形成度为零的面团(ZD-面团)。ZD-面团可通过根据D.T.Campos 等，Cereal Chemistry 73，105-107(1996)的方法，并进行如S.H. Peighambardoust等，Cereal Chernistry 81，714-721(2004)所公开的改良而制备。 在该方法中，被筛成平均粒径约为700μm的粉末状冰混合物与小麦粉在低 温下、优选在约-25℃的温度下以所需重量比在Waring掺合器中掺合，并且 所述小麦粉在降低的速度下均匀分布。由于优选转移到麸质中的能量尽可能 地低，因此步骤(a)中这些成分的混合典型地在低SME值下、优选低于 10kJ/kg，更优选低于2.5kJ/kg进行。因此，根据该文献，ZD-面团被定义为 通过按小麦粉与水至少1∶9至9∶1的重量比(以面团的总重计)混合来制备 得到的面团，其中机械能输入以SME计低于5kJ/kg，优选低于2.5kJ/kg。 制备第一面团的另一方法可以为RAPIDOJET方法，其中用到一个高压喷水 器，该喷水器捕获空气中飘落的小麦粉粒(参见www.rapidojet.de；Dr.B.Noll， ″Presentation of the RAPIDOJET-procedure：Fast，energy saving and dust free  dough preparation byusing a high pressure water jet”；也可参见US  2004/0022917)。根据本发明方法的一个优选实施方案，第一面团在步骤(b) 之前在0-50℃、优选15-50℃的温度下静置，更优选静置少于1-15分钟。更 优选地，退火步骤在15-25℃下进行1-5分钟。在该退火步骤中形成一个水 合的均质面团。对本领域技术人员显而易见的是，该停留时间典型地取决于 面团水温度和小麦粉质量。该水合步骤可以在低剪切条件下在储料器或在混 合装置中进行。术语“单位机械能”(SME)是本领域所熟知的，其基于一个 如Cereal Chem.81，714-721(2004)所阐述的圆锥和平面装置计算。
在步骤(b)中，第一面团进行了包括单纯剪切流、旋转流和拉伸流的 变形。在揉捏过程中，例如包括揉捏和/或上下抽吸步骤的过程，发生了三种 变形：1)单轴延伸、(2)单纯剪切和(3)固体旋转。T.R.G.Jongen等Cereal  Chem.80，383-389(2003)中定义了可以用于区分旋转、单纯剪切和拉伸流的 流参数D，D＝-1为完全旋转流，D＝0为完全单纯剪切流，D＝+1为完全拉伸 流。在本发明所述方法的步骤(b)中，所有三种变形都可能发生。因此， 第一面团理想地进行包括全部三种构成的剪切流，在此，每种构成的份额由 以下决定：a)根据可用的设备；和(b)根据所需的面团组成。除单纯剪切 流外的定向变形构成可以通过本方法所用设备的给料方式方便地提供，例如 通过延展或抽吸面团所获得的变形。优选地，单纯剪切流保持为主要的变形 构成。
不希望和任何特定的理论相联系，为了从淀粉颗粒中除去麸质蛋白，认 为需要在比较高的压力下剪切。
在步骤(b)中，施加于面团的绝对压力优选在大于10kPa(0.1bar)-5000 kPa(50bar)的范围内。
施加的压力在500-2500kPa的范围内获得了好的结果。实际压力并不严 格，只要压力、处理时间和相关剪切压没有导致面团温度高于55℃即可， 温度高于55℃可能减少麸质颗粒的形成，并可能导致淀粉组分的降解。
压力被认为取决于面团粘性，面团粘性取决于干物质、面团温度和系统 的能量输入、小麦粉类型以及稀释剂含量和组成、和设备设计(如变形执行 器间的距离和剪切距离)。
温度优选0-50℃，更优选在5-15℃范围内。更优选地，温度维持在步 骤(b)中的温度以下。
步骤(b)中SME优选至少5kJ/kg，更优选至少20kJ/kg。步骤(b) 中SME优选最高150kJ/kg，优选最高120kJ/kg。
第二面团的微观结构包括麸质蛋白富集的聚集物伸展在淀粉颗粒周围， 麸质部分着色后显示出肉样纤维。
步骤(c)中的剪切流在不同于步骤(b)中应用的第一压力的第二压力 下施加，以获得含有一个或多个进一步聚集的麸质富集部分和一个或多个淀 粉富集部分的组合物。
优选地，第二压力低于第一压力。优选地，步骤(c)中施加的压力低 于5kPa，更优选低于3kPa。优选地，步骤(c)中的能量输入低于步骤(b) 中的单位能量输入。
在步骤(c)中，含有更大的麸质聚集物和/或聚团的第二面团优选基本 上只经过一种变形，即包括单纯剪切的变形。在该步骤中，步骤(b)获得 的第二面团优选以至少1kPa的剪切应力和每分钟加工时间至少5kJ/kg的单 位机械能输入进行基本单纯剪切流。
步骤(c)中的剪切优选由变形执行器例如旋转圆筒的壁来施加。步骤 (c)中施加剪切的变形执行器间的平均距离优选在0.1mm-20mm的范围内。
为了增加分层的麸质网络的形成，步骤(c)中施加剪切的执行器间的 距离优选经选择使得执行器间隔距离相似或大于步骤(c)可获得的麸质聚 团的尺寸中的较小直径。这些尺寸可以通过将面团用合适的染料染色并随后 测量来方便的测量，所述测量应完全属于技术人员的技术范围内。因此，优 选地，步骤(c)中施加剪切的变形执行器间的平均距离在0.1mm-20mm的 范围内，更优选0.2mm-10mm，最优选1mm-8mm。
本发明方法的合适生产线可以包括单独的挤压机或后续挤压机，其包括 单独或多重螺旋挤压机。更优选地，至少步骤(c)在剪切装置中进行，该 剪切装置包括一个外圆筒和一个内圆筒，两者同轴彼此相对旋转。外圆筒和 内圆筒在内圆筒的外表面和外圆筒的内表面间的空间内限定了一个环面。术 语“圆筒”在此包括圆柱的、圆锥的、截头锥形的形状。这样的装置可以是包 括两个同轴圆筒的装置，所述圆筒彼此同心地或非同心地相对旋转，以获得 一个库爱特(Couette)型流。当其在本发明的方法中使用时，面团包含在环 面中。根据本发明的该第二优选实施方案，步骤(c)优选在包括两个彼此 同心地或非同心地相对旋转的同轴圆筒的装置中实施，这是因为以下事实： 由于比较大的接触面，因此装置可允许施加剪切流；并且两表面间的尺寸可 以方便地根据麸质聚集物的尺寸进行选择。对进一步的麸质聚团的额外的积 极效果是淀粉和聚集的麸质对两表面的附着力的不同。装置的表面可以方便 地作为变形执行器。
优选地，步骤(a)-(c)或(a)-(d)的方法分别在连续或半连续操 作模式中实施。
与EP-A-1881996所公开的方法相比，本方法的一个好处是在两个步骤 中制备加工的面团，允许使用不仅实施单纯剪切流，而且还可以在第一剪切 步骤中传递面团的设备。
因此，用来实施步骤(b)的设备可能特别适用于连续加工，例如有效 混合器(如挤压机或静态混合器)，同时步骤(c)可以添加在步骤(b)结 束后。步骤(b)和步骤(c)两者优选彼此连接，并且可以在同一设备中实 施，例如通过相应地改变流和/或剪切条件。
步骤(c)以“基本单纯剪切流”实施，其在此处被定义为其中拉伸率ε 小于10s-1的变形条件。
本方法进一步优选包括步骤(d)，优选在步骤(c)之后，或直接在步 骤(b)之后，用于将组合物分离成聚集的麸质富集部分和淀粉富集部分， 并且优选进一步纯化麸质富集的部分。其可以通过离心、过筛、分散、洗涤、 冷冻干燥、喷雾干燥和/或其组合方便地实施。
优选地，(a)-(c)的任一步骤至少部分地在含有执行器例如壁的设 备上实施，其在面团和/或组合物上施加剪切力。合适的设备包括挤压机、包 括两个彼此同心地或非同心地相对旋转并且含有施加剪切的壁的同轴圆筒 的装置、和/或静态混合器，或其组合，和/或平行板样的剪切装置。
在步骤(d)中，组合物优选进行分离步骤，以将加工的面团分离成麸 质富集的部分和淀粉富集的部分。这可以通过任何合适的方法实施，包括但 不限于离心、过滤和/或洗涤步骤。
步骤(b)可以利用一种酶作用于麸质部分方便地实施，例如Weegels， P.L.，Marseille，J.P.和Hamer，R.J.，1992，Starch/Staerke 44，2，44-48页和 Christophersen，C.，Andersen，E.，Jakobsen，T.S.和Wagner，P.，Starch/Staerke， 1997，49，5-12页所公开的方法，其将酶的使用描述为将小麦粉分离成淀粉和 麸质的加工助剂。所提及的酶为脂肪酶、半纤维素酶、纤维素酶和木聚糖酶。
但是，步骤(c)中制备的组合物也可以有其它应用，例如作为肉替代 物。
步骤(d)可优选包括洗涤、过筛和/或离心步骤。这样获得的麸质富集 的部分可以方便地进一步被纯化和/或干燥，以获得麸质组分。进一步地，步 骤(c)或(d)中获得的麸质富集的部分可以进行进一步的纯化步骤(e)，以 移除残留的淀粉。
一个特别优选的步骤方法包括，利用包含两条平面平行带的设备，这两 条带优选以一定角度彼此相对。两条带进行向前运动，由此上面的带以比下 面的带更快的速度移动。
步骤(b)或步骤(c)获得的组合物在两条带间进入，所述带经有利地 间隔使得麸质聚集物保持夹在两条带间，因此经历了两种不同的速度水平。 由于上面的带相对下面的带以一定角度移动，因此将麸质聚集物被推向这 边。
相反地，淀粉部分在两条带间没有或受到非常少的剪切，因此会随下面 的带并沿着下面的带的大致方向被向前运送，从而从分离的麸质部分中分 离。方法步骤(d)的该实施方案优选亦在5-15℃的温度下实施。
由于变形和麸质聚集物从此处形成的淀粉中分离导致了压力的下降，因 此以上描述的方法步骤(d)可以方便地与步骤(c)亦结合为一个单一阶段。
本发明进一步还涉及包含通过步骤(b)(c)、(d)和/或(e)获得的 包括聚集的麸质富集部分和淀粉富集部分的组合物。步骤(b)可获得的组 合物包括直径至少为0.02mm的麸质束的三维网络，其嵌在淀粉部分中。
步骤(c)可获得的组合物进一步包括平均直径为5-20mm的麸质聚团。 麸质束和/或颗粒的直径可以利用着色剂方便地测量，所述着色剂允许肉眼和 /或显微镜估计直径。
本发明还涉及通过所述方法可获得的麸质富集的部分，其具有蛋白质含 量为基于干质量计30-70％wt.，如通过氮含量测定，应用因数5.7用于将氮 含量换算为氨基酸含量。这样的部分可以方便地作为例如动物食品，例如鱼 饲料使用。本发明还涉及通过所述方法可获得的淀粉富集部分，其含有基于 干质量计少于5％wt.、优选少于2-3％wt％的蛋白质。
本发明还涉及通过所述方法可获得的进一步麸质富集的部分，其蛋白质 含量为30-85％wt.，基于干质量计。
本发明还涉及进一步麸质富集的部分，其总二硫键的含量在55-80 nM/mg蛋白质的范围内，优选在60-75nM/mg蛋白质的范围内，还更优选在 62-70nM/mg蛋白质的范围内，如根据Anderson和Ng，Cereal chemistry， 2000，V.7，354-359和Chan和Wasserman，Cereal Chemistry，1993，V.70， 22-26所列的方法测定。
本发明还涉及进一步麸质富集的部分，其DVS单层水吸附(GAB)大 于6.3％，优选在6.35-8％的范围内，更优选为6.5-7.9％，还更优选为6.7-7.5％， 如通过动态水蒸汽吸附(DVS)测定，并且应用GAB模型以获得吸附等温 线来计算单层容量，如A.H.Al-Muhtaseb等，Joumal of Food Engineering 61(2004)所描述的。单层容量被表示为在样品表面形成单层水所需的％水分。
本发明还涉及制造动物或人类食品的方法，优选包括上述方法的焙烤产 品，并涉及上述的组合物和部分在制备各种食物和其它产品中的用途。因为 在使麸质失去活力的条件下和水接触的时间更短，因此和之前公开的方法所 允许的相比，本方法允许制备含有更大比例的活性小麦麸质(根据CODEX  STAN 163-1987，Rev.1-2001)的麸质富集的部分。
本发明还涉及一种设备，其包括将第一面团在第一压力下进行包括单纯 剪切流、旋转流和拉伸流的变形，以获得包括淀粉和第一聚集麸质部分第二 面团的装置(即第一装置)；以及将第二面团在不同于第一压力的第二压力 下进行包括剪切流的变形，以获得包括一个或多个聚集的麸质富集部分和一 个或多个淀粉富集部分的组合物的装置(即第二装置)。
优选地，第一装置包括挤压机。还优选地，第二装置包括含有包含实施 剪切的执行器的外圆筒和内圆筒的同心圆筒类型，和/或静态混合器，或其组 合。
第二装置还可以包括这样的设备，其含有在同一方向上以不同速度移动 的两个基本平行的表面，例如带或大滚筒，优选具有不同角度。在表面间优 选具有可调节的间隙。步骤(b)或(c)的剪切材料优选添加在两个表面之 间。在两个表面间的速度差异和方向角度下，麸质富集的聚团然后从淀粉富 集的部分中移出。需要在至少一个表面上施加压力以维持麸质聚团的合适摩 擦。
在本文及其权利要求中，动词“包括”及其变形以其非限制含义使用，意 味着包括该词后面的项目，但是没有具体提及的项目没有被排除。此外，对 通过不定冠词″a″或″an″的要素的提及，没有排除存在多于一个要素的可能 性，除非上下文中明确要求一个或只有一个要素。因此不定冠词“a”或“an” 通常意味着“至少一个”。
以下的非限制性实施例用于说明本发明。
实施例1：第一面团的制备
用来自单一小麦品种的小麦粉进行分离试验。使用的小麦粉的蛋白质含 量为11.2％(wt./wt.)，并且水分含量为14％(wt./wt.)。
将小麦粉和4％(wt./wt.)氯化钠水溶液加入双螺旋挤压器，小麦粉和 水溶液的比例为2.0(wt./wt.)。在挤压器中制备具有水分含量为43％(干 物质为57％)的第一面团。挤压器的温度维持在15℃。
实施例2：麸质聚集物的制备
挤压器出口连接一个转动的剪切反应器，其在固定的圆柱形外壳中含有 旋转的钢筒。
旋转的钢筒与外部的圆柱形外壳同心或置于圆柱形外壳的中心。圆柱形 外壳在最接近挤压机的一侧有一个用于第一面团的入口，在远端有一个用于 获得组合物的出口。旋转圆筒由电机驱动。
旋转圆筒在圆柱套筒中以每分钟20转(RPM)的转速旋转。挤压器出 口与剪切反应器的入口流体连同，由此所述入口连接至旋转圆筒和圆柱形外 壳的间隙。挤压器的出口连接所述入口，使得在压力下传送第一面团到剪切 反应器的入口。
面向圆筒的外壳的内壁和剪切反应器的旋转圆筒的外表面间的间隙为5 mm，但是外壳和旋转圆筒间提供了一个具有更大距离的更大的间隙，约15 cm的距离，以此减少压力并且减少作用于组合物上的间歇的剪切。
含有基于小麦粉2wt.％氯化钠的第二面团以30kg/h的流速度传送通过 剪切机器。
经过剪切机器后的产物含有大的麸质聚集物，其呈可见的形成的麸质网 络。发现这些聚集物中的蛋白质含量在基于干质量计30-70wt.％之间改变。
图1-4是实施例2形成的麸质束的SME显微图像。其清楚地显示了麸 质富集的部分主要由覆盖有淀粉颗粒的麸质蛋白质组成。
实施例3：二硫化物和巯基的测定
步骤(c)获得的麸质富集的聚集物被冷冻干燥，并且利用型号M20的 水冷IKM碾磨机碾磨。获得的碾磨的颗粒然后用合适的筛子筛成200μm。
利用Anderson和Ng，Cereal chemistry，2000，V.7，354-359；Chan和 Wasserman，Cereal Chemistry，1993，V.70，22-26中所描述的方法分析获得的 样品的巯基和硫-硫双键的含量。
将样品溶解在8M尿素中，然后在20℃和50℃下保持16小时。然后， 在下述处理后测量游离的SH基和S-S基浓度：用0.2mL含有0.01MDTNB 的Tris缓冲液pH 8.2和4.5mL 0.2M的Tris缓冲液pH 8.2以及用0.2mL含 有0.01MDTNB的Tris缓冲液pH 8.2和4.5mL 0.2M的含有硼酸盐的Tris 缓冲液pH8.2分别处理0.5ml样品15分钟，过滤样品并在412nm测量吸收。 然后使用半胱氨酸为标准，基于标准曲线计算SH基的量。
将所述样品和市售可得的来源于传统洗涤方法并具有相似颗粒大小和 颗粒分布的麸质样品(比较实施例1-8)进行比较。表1阐明了测得值之间的差 异。
表1：

与比较实施例(所有比较实施例来源于传统洗涤方法)相比，根据本方 法制备的实施例1具有显著更高的二硫键量，暗示其具有更完整的麸质蛋白。
实施例4和5：水蒸气吸附作用的测定
应用动力学三参量模型(GAB)分析实施例3制备的麸质富集的聚集物 颗粒的DVS水分吸收。
将所述样品和市售可得的来源于传统洗涤方法并具有相似颗粒大小和 颗粒分布的麸质样品(比较实施例9-12)进行比较。
利用动力学水蒸气吸附(DVS)设备，使用表面测量系统DVS-优势系 统获得每个样品的水蒸气吸附曲线。结果将麸质的干基水分含量作为水活度 的一个函数。DVS-优势测量的温度为25℃。在DVS中在恒定温度25℃下 监测由水吸收带来的质量增加。当测得的质量增加少于0.001％/min时，认 为达到平衡，并且水活度增加10％直到下一平衡。吸附随后由10％逐步增加 到90％。测得的吸附曲线绘制成图5。
单层容量被表示为在表面上形成单层水所需的％水分，其通过应用单层 容量的三参量GAB-模型自吸附曲线测定，如A.H.Almuhtaseb等，Joumal of  Food Engineering 61(2004)中所描述。表2显示了得到的数据：
表2：单层水吸收(DVS)
实施例 蛋白质含量(％) 单层容量(GAB模型) 实施例4 47.7 6.89％ 实施例5 49.6 7.49％ 比较实施例9 77.1 4.70％ 比较实施例10 77.3 3.20％ 比较实施例11 74.4 5.13％
实施例显示，和传统制得的麸质富集的材料相比，本方法可获得的麸 质富集的材料具有显著更高的单层水吸附活性。麸质成分似乎对吸收具有积 极作用，其与传统制备的麸质富集的材料的情况不同。