本发明涉及一种处理麸皮，特别是小麦麸皮，并提取糊粉细胞， 特别是从麦粒中提取糊粉细胞的方法。此外，本发明还涉及用本发明 的方法剥离并分离的糊粉成分作为食品和饲料中的掺入物，或者作为 食品增补剂或饲料添加剂。另外，还涉及含有糊粉的产品，特别涉及 含有糊粉的功能食品。
麦粒可分为三个基本部分，即外壳、胚乳和胚芽。外壳本身可细 分化为多层，其同样分为三组：
果皮(表皮、纵细胞、横细胞、管状细胞)
种皮(有色层、无色层)
糊粉层
小麦糊粉细胞层是由厚壁细胞构成的单排层，其内容物就营养生 理学而言是非常重要的。糊粉细胞包含维生素、矿物质、脂肪、蛋白 质、磷、负荷物质(细胞壁)等。糊粉层是胚乳的最外层，在植物学 上属于胚乳而不是外壳。糊粉细胞层、非常薄的透明层和种皮通过很 强的粘附力结合，特别表现在机械分离胚乳和外壳(去除麸皮)时。 从碾磨业技术角度看，糊粉细胞层属于麸皮或外壳，它还具有作为食 用或饲料麸皮的其它用途。
谷粒特别是麦粒的胚乳由多层外壳包裹。外部有果皮，包括表皮、 横细胞、管状细胞。朝着胚乳的方向，接下来是种皮，其后是透明层， 然后是营养生理学上重要的糊粉细胞。这些糊粉细胞包含许多矿物质、 维生素和负荷物质，经果皮和种皮的保护而很少遭受有害物质的污染。
虽然果皮还可以较容易地与种皮分离，但是糊粉细胞与种皮的分 离是非常复杂的。因此，整体的麸皮大多被用作饲料或食用麸皮。为 获得可贮藏的麸皮，就此例如根据DE-A-4435453进行湿热稳定化。
根据日本公开号为11103803的方法生产抗氧化的米麸皮是已知 的，从米处理(抛光)之后的洗涤水中获取。对此首先在洗涤水中加 入一种药剂，随后进行热处理将水除去。于此同时就形成了较大的麸 粒。在此也可以得到完整的麸皮。
US-PS 5082680描述了一种昂贵的机械方法分层地剥离麸皮。在 此麸皮在两次润湿下经四次抛光或去壳步骤和一次刷洗步骤分层剥 离。在纯净、干燥的小麦的第一次湿洗后静置。随着第一个抛光步骤 去除了果皮的表皮。
第二次湿洗之后，在第二个抛光步骤中横细胞和管状细胞就从果 皮中分离出来。这些麸层从碎谷与胚芽中筛出。由于认为它们低水平 三价磷的肌醇六磷酸含量，这些筛选的麸层应作为食品添加剂使用。
在第三个抛光步骤中，种皮、部分透明层及糊粉细胞被分离出来。
在第四个抛光步骤中，除了残余的种皮主要去除糊粉层，其被认 为不值得进一步处理了。
在随后的刷洗中去除仍然粘附着的麸皮残留物和胚芽，随后进行 冷却、润湿和静置。
所述现有技术虽然一般性地说明了麸皮的部分应用，然而它并没 有提供针对糊粉细胞的分离和使用的解决方案。
本发明基本任务就是避免所列举的现有技术的弊端并获取特别有 生理学价值的糊粉组分，特别是麦粒中的，尽可能完整地和尽可能完 好地从含有它们的麸皮中获取。
另外一项任务在于，使得如此获取的糊粉组分可被添加并添加到 人类和动物食品中。
这项任务是如此解决的，将麸皮中主要含有糊粉的糊粉组分与主 要不含有糊粉的非糊粉组分剥离，并随后分离出含有糊粉的组分。分 离出来的糊粉组分随之作为传统食品中的掺入物或特别添加品。
将糊粉细胞从麸皮剥离可通过生化酶加工、机械碾磨或生化酶与 机械碾磨相结合的处理方法进行。
在生物化学酶催化处理中，使麸皮在装有水的容器中，在酶的理 想温度和理想pH值下，加入作为生物化学活性物质的酶，以致糊粉细 胞层和褐色种皮间的粘附力在酶的作用下减弱，使糊粉组织在温和机 械作用下可以无损伤地与种皮剥离。
有目的地将麸皮首先碎裂到400-800μm大小，这样有利于将麸皮 也与仍粘附其上的胚乳分开。
优选将糊粉组织通过温和的机械作用与种皮无损伤地剥离。如果 对麸的机械作用是以有效的剪切力的形式会很方便。这可以例如如此 实现，将加入麸皮的液体变为胶状，然后在其上施以剪切力。作用于 麸皮的机械作用通过挤压机也可以达到。
在特别优选的实施方案中，生化物质使糊粉细胞的细胞壁至少部 分破裂，以便可以释放出糊粉细胞的内容物。分别根据营养生理学的 需要优选将糊粉细胞的细胞壁或多或少完全地酶促降解，其与半纤维 素相关，它对于某些肠道细菌是重要的生命基础。
令人惊讶的是，通过削弱粘附力可以把糊粉层及所属的单个细胞 与紧密相连的种皮分开。优选通过合适的酶来实现，例如，木聚糖内 切酶(endoxylanase)/阿糖基木聚糖酶(arabinoxylanase)。冷激 会有利于粘附力的减弱。
获得有完整细胞壁的糊粉细胞聚合物或在溶液中的糊粉细胞，其 内容物可以被分离并降解。
使用的生化酶对于人类食品是无害的，因此糊粉细胞或其内容物 (蛋白质、维生素等)尤其可用于或在饮食食品中。
在糊粉细胞和很坚韧的褐色种皮间的粘附力可以用酶和温和的机 械冲击作用解除，并导致完整的糊粉细胞从种皮中剥离出来的结果。
这进一步通过木聚糖酶活性的酶和离心碾磨机温和的机械冲击来 实现。
另外，糊粉细胞可以通过酶完全从麸皮中剥离出来，这样，就有 可能从保持完好的外壳组分(特别是种皮)中分离出糊粉细胞内容物 和其细胞壁碎片。这主要是用木聚糖酶、β-葡聚糖酶、纤维素酶和阿 糖酶的酶混合物实现的。
总结：
无论完整的还是降解的糊粉细胞或其内容物都是在适当的条件下 获得的。
所用的生化酶对人类食品是无害的。
另外一个优点是提供了对各层进行分析的可能。
有目的地将含水麸皮混合物的主要含有糊粉的组分和主要不含有 糊粉的组分彼此剥离并分离。
这种剥离并分离可以用本发明的“湿”法来实现，由此压榨经酶 促处理的麸皮含水混合物，使得在水相中溶解和悬浮的糊粉组分以糊 粉浆的形式夹带在水相中，残留的麸皮组分留在压榨机里成为压榨饼。 另一选择就是，过滤经酶促处理的麸皮含水混合物，使得在水相中溶 解和/或悬浮的糊粉组分以糊粉浆的形式夹带在含水相中，残留的麸皮 组分留在过滤器里成为滤渣。
但是，经生化酶处理的麸皮含水混合物也能通过滗析将糊粉组分 和非糊粉组分分离。或者可以根据可湿性和/或溶解度的不同，分离为 糊粉组分和非糊粉组分两种不相混的液体。在某些情形下前述分离步 骤的结合应用是可行的而且易于实施剥离并分离，其中相同和不同的 分离步骤可以先后实施于同一含水混合物。
为了互相剥离并分离不同的糊粉组分，优选将夹带糊粉组分的糊 粉浆离心。为此还可将糊粉浆通过微量过滤法和/或超滤法过滤。为了 进一步剥离并分离某些糊粉组分，甚至还可以使用反渗透处理。用这 种方式。糊粉组分的不同级分就可被提取，其可以用在功能食品中。
为了增加糊粉组分的浓度，优选将水从夹带糊粉组分的糊粉浆里 抽去，以此浓缩的糊粉浆。另外一种选择是，通过喷雾干燥、冷冻干 燥、真空干燥生产出由糊粉组分构成的糊粉粉末，优选在生产糊粉粉 末前用蒸发器实现预浓缩。特别是通过加热糊粉浆或盐析蛋白质沉淀 糊粉浆里溶解的蛋白质。用这种方法提取含糊粉的产物操作起来很容 易。
为获得一种不改变其性能并可存在的产品，将包含糊粉组分和作 为生化活性物酶的含水混合物或糊粉浆，在浓缩或碾磨前，在足够长 的生化酶活性作用之后进行巴氏法灭菌。
对麸皮的机械碾磨的“干”法处理是在碾粉机、离心冲击式碾磨 机或喷射式碾磨机中将糊粉组分与非糊粉组分剥离开来。视需要这些 方法也可以结合起来。在对麸的机械碾磨处理前将其润湿是有利的。
在一根据本发明方法的特别优选的实施方案中，即机械碾磨的 “湿”法处理，在水中加入麸，然后在胶磨机或优选使用与麸密度相 似的塑料球的球磨机中，将糊粉组分与非糊粉组分剥离开来。
用干法或湿法互相分离的糊粉组分和非糊粉组分被分级和分类成 级分。糊粉组分和非糊粉组分混合物的分级和分类也能用风力选分法 实现，视需要可先进行干燥。为此目的优选具有通道推进器的风力选 分器、齿形风力选分器或横向气流式风力选分器。视需要将这些类型 的风力选分器联合使用。
在另一个有利的实施方案中，在进一步的筛选分级之前分离出通 过风力选分器获取的细小级分的细小微粒，这样可防止筛子被在其上 集结的小微粒堵塞。优选使用接地的金属筛。以此减少细小微粒和由 这样的细小微粒形成的结块带上电荷的危险。这类细小微粒的结块有 可能在剥离并分离的后续步骤中成为假级分。
在风力选分器的分级或分类之后，如需要还要进行电场的分级或 分类。局部均匀的和不均匀的，时间上的恒定电场和交换电场都可以 使用。这就使得不同的微粒由于不同的电荷和/或不同的极性而彼此分 离。
例如，如果用一个有通道推进器的风力选分器加工麸皮，在此当 麸皮粗级分的不同微粒(既包含来源于麦粒皱皮的无糊粉外壳微粒又 包含糊粉微粒)，通过有通道推进器的风力选分器中的拱形或特别是环 形通道时，微粒相互间和/或与通道壁磨擦因接触起电而以不同的方式 带上电荷和/或极性，在离开有通道推进器的风力选分器后它们沿着飞 行路线穿过一电场控制区，这使得来源于皱皮的无糊粉外壳微粒聚集 于某一位置(第一位点)并且同时糊粉微粒聚集在与第一位点不同的 第二位点。这种分离法特别便利，因为从深色的有皱皮的外壳微粒中 分离出白色至黄色的糊粉微粒通过视觉显得更分明。此外，不能不提 的是，麦粒的皱皮很难清洗，致使其包含许多不希望的物质，有可能 会是环境毒素。
在另一实施方案中，由经碾磨的麸皮构成的碾制品的分离是通过 将碾制品，同时导入倾斜的、振颤的槽中某一位置上进行的，其倾斜 度、表面粗糙度和振颤度是依据不同碾制品组分在槽中以不同移动速 度沿槽道运动而设置的，以此在连续的时间间隔内槽中的其它不同的 位置上获取含有或多或少糊粉组分的不同的碾制品级分。
由经碾磨的麸皮构成的碾制品的分离是通过将碾制品同时导入一 倾斜的、振颤的槽中某一位置上进行的，其倾斜度、表面粗糙度和振 颤度是依据使糊粉组分向槽较上端移动，非糊粉组分则向槽道稍下端 移动而设置的。
另一种碾制品的分离是通过在装有液体的容器沉淀进行的，其依 据不同碾制品组分在液体容器中的不同沉淀时间，在容器的底部以包 含的或多或少的糊粉组分的沉淀层的形式获取不同的碾制品级分。
碾制品微粒在不均匀电场的等电位面移动，也可分离出碾制品， 电场使碾磨喷射物或碾磨物流因不同碾制品微粒的介电性能分成包含 或多或少糊粉组分的级分。例如，碾制品微粒的喷射物借助沿着电场 的等电位面的层流载流体以一定的轨道运动并经不均匀电场分离。
由于相互间和/或在容器上的磨擦使碾制品微粒带上静电，并横切 电场运动，因碾制品微粒不同的电学性质导致碾磨喷射物分成包含或 多或少糊粉组分的级分。特别是，碾制品微粒的喷射物借助横向流过 电场的层流载流体以一定的轨道运动而经电场分离。
分离也可与前述的分离步骤结合起来完成，其优选方案为只从 “湿”法转换到“干”法一次。
在麸皮组分分级后，举例来说，通过一种前述操作方法，提取的 碾制品级分可用对各级分特异的生化物质进一步处理，以此有目的地 影响产品的特性。因此，首先将不同的糊粉级分彼此分离是非常合理 的，随后特异地处理各级分，然后重新混合特异处理过的级分，以此 使得改变自然规定的混合物相对浓度成为可能，这对功能食品的生产 很重要。
所述生化物质在含水介质中至少是一种以下的酶，β-葡聚糖酶、 纤维素酶、木聚糖酶和阿糖酶，含水介质中的酶与碾制品级分混合成 为含水混合物。
尤其便利的是，如果混有碾制成品级分的含水介质中的生化物质 至少是一种以下的酶，木聚糖内切酶、β-木聚糖酶、阿拉伯呋喃糖酶、 乙酰酯酶、木乙酰酯酶(xyloacetylesterase)和阿魏酰酯酶(feruloyl esterase)。
优选以糊粉为基础的食品增补剂或饲料添加剂是压缩成含有糊粉 组分与营养生理学中无害的粘合剂的压缩制品。例如，上面提到的糊 粉粉末在这个生产过程中就可以使用。
食品增补剂或饲料添加剂也可以是饮料形式。上述的浓缩糊粉浆 可例如在此以或多或少的浓缩形式使用。
添加剂或食品增补剂或饲料添加剂也可以是粉末。上面提到的糊 粉粉末也可做此用途。
另外，食品可以是淀粉产品或奶制品。原则上，为了生产具有特 殊生理功能、特殊味道、特殊结构等的功能食品，含糊粉添加剂可以 粉末或浆汁被添加至任何想要的加工食品中。
这样例如通过特殊的微过滤和/或特别的离心从糊粉细胞原生质 中析出的糊粉组分，可以添加到功能食品中。在含糊粉产品中可以包 含部分或全部上述提及的剥离并分离的糊粉组织。
本发明的功能食品包含至少一种根据上述方法获取的糊粉内容 物。
本发明的功能食品可以选择地包含已被酶充分水解的糊粉细胞或 部分水解的糊粉细胞或仍然完整的糊粉细胞。充分水解的糊粉细胞的 “准预消化”的细胞壁和细胞内含物就可以直接进入人类的新陈代谢。 而部分酶促水解的“半预消化”的糊粉细胞同它们削弱的细胞壁一方 面容易被人类消化，另一方面它们又是肠道细菌的食物。甚至功能食 品中完整无损的糊粉细胞部分对人类都有益，因为糊粉细胞的半纤维 素细胞壁至少在肠道细菌的帮助下可以被人类消化。
本发明的其它优点、特征和应用可能性在以下一些不是用来作为 限制理解的实施例给出。
湿法：
在一个装有水与酶混合物的封闭容器中搅拌干燥、清洁的小麦。
水被附加的机械能量加热，视需要可以在容器上装有加快加热过 程的独立的加热装置。
通过酶的作用使果皮剥离并可能分离出来。在进一步搅拌之后， 种皮也与从胚乳中脱离的糊粉细胞剥离。胚乳就此可以被分离，而水 中的糊粉细胞就能被独立地降解。
例1
粒度分布在400-8000μ的麦麸中掺入水，在45-55℃下搅拌，并 加入酶溶液(木聚糖酶、β-葡聚糖酶、纤维素酶和阿糖酶)。由于单个 /多种酶的作用，有些糊粉细胞以组织形式从种皮中作为组织分离出 来，有些则被完全解脱，以此从残留的外壳组分中筛选出来。糊粉细 胞由此被溶解，而细胞内容物作为原生质涌入溶液中。湿法筛选的残 留物包括未溶解的外壳组分(种皮、果皮)。湿法筛选的过滤物包括糊 粉细胞的内容物及其细胞壁碎片。
例2
粒度分布在400-800μ的麦麸中掺入水在45-55℃下搅拌，并加 入酶溶液(木聚糖酶)。这将导致种皮和糊粉细胞层之间粘附力的削 弱，随后可将粘附的两层剥离。这种效应可以通过温和的机械作用(离 心碾磨机)优化，且不破坏细胞组织。
例3
麦麸与水混合在45-50℃下，加入一种酶溶液(木聚糖酶、β- 葡聚糖酶、纤维素酶、阿糖酶)并持续搅动一个小时。用分散剂作用 两分钟使尚待处理的悬浮液分层。将留下的悬浮液过滤。湿筛过滤物 包含降解的糊粉细胞及其内容物，过滤残渣由彻底与糊粉细胞分离的 种皮组成。
干法：
经清洗过的麸皮在麸皮离心机中干燥并微热，经碾磨机碾磨后， 应该有分离外壳和糊粉层的作用，将麸皮组分的混合物筛分成级分。 然后用风力选分器将外壳组分(种皮、外种皮)和糊粉(可能粘有外 壳)组分分类。分离、筛选、提取的步骤自然地重复多遍以获得具有 期望的聚集量的糊粉细胞。得到的糊粉组分至少要包含浓度为60％的 糊粉细胞，优选的在80％以上。根据它们的用途，这些组分要进一步 干燥和碾磨，例如在滚筒碾粉机中。个别的方法步骤将在下面进一步 描述。
在剥离步骤，麸粒必须经受导致糊粉和外壳剥离的力量。如果使 用冲击式碾磨机，由于施用力(冲击力、重力)的作用，首先将微粒 弯折。这导致粒度约＞800μm的微粒碎裂而不是被剥离。只有在微粒降 到某一特定值时，可以在重力的作用下使糊粉和外壳剥离。剥离时微 粒的粒度依赖于各层(果皮→纤维素；种皮→半纤维素；糊粉→半纤 维素)的强度和层下粘附力。强度和粘附力受到湿度和温度的重要影 响。为了优化剥离条件，麸皮必须先进行加热处理。实验证明产品的 优化湿度在8％-12％之间，优选10％。在剥离时产品温度应该不低于25 ℃。
冲击式碾磨机的转速大约70m/s(但＜120m/s)时证明有利。所用 筛子的筛眼应为0.3-0.8mm，优选0.5mm。具有0.5mm筛眼的所谓“针 排筛(Raffelsiebe)”(商标名称Conidur)的效果不错。
除冲击力之外，在喷射式碾磨机或离心冲击式碾磨机中产生的碰 撞力证明在剥离中是有利的。特别是在离心冲击式碾磨机(MIPS)内 的过程具有有益的剥离效果，因为离心转子上的导向叶片将片状麸粒 排列起来并且冲撞发生在边缘。这使得重力发生作用，不会有弯曲应 力作用于微粒而导致的碎裂。这引起外壳和糊粉以较大的颗粒剥离， 因此可以在分类中使用较简单的设备。
从而，提取糊粉的方法可分为五个步骤：
1.干燥/加热
2.剥离
3.筛选
4.风力选分(干燥)
5.粉碎
根据经验干燥之后麸粒需经过几个循环。循环数量主要取决于所 要求的质量(外壳比例)。将剥离阶段之后筛选得到的＞500μm级分的 微粒再次返回到剥离阶段，因为一般外种皮还没有完全从这级分糊粉 中剥离出来。根据要求的质量必须多次经过筛选和风力选分。经验证 明＞300μm的微粒最好使用齿形风力选分器分类。微粒＜300μm有结块 倾向，建议使用具有通道推进器的风力选分器。这种类型的分类机具 有使结块分散的优势，并且它也具有较强的分离精度。
众所周知，级分宽度和分离精度在分类中具有重要意义。实验表 明使用以下筛格尺寸可提供给随后的风力选分器合适的筛选级分：
1.400μm
2.300μm
3.200μm
4.150μm
5.100μm
对最重要矿物质(Ca、Fe、K、Mg、P、Zn)的测量表明，其含量 对比于麸皮提高了2倍，因此外壳份额一定＜10％。唯独筛眼为100μm) 的筛选级分不是这种情形，自然这种粒度(＜100μm)级分的分类难度 很大并且相应昂贵。
如果在应用中需要，作为最后步骤糊粉细胞可以被滚筒碾粉机碾 碎。
用申请人的方法提取的糊粉的化学分析
内容物能量(估算) 质量单位 Kcal/KJ 每100克的含量 2001/840 蛋白质 g 16 碳水化合物 g 42 淀粉 g 1 纤维素 g 0 糖类 g 12.9 游离糖 g 8.6 蜜三糖 g 2.6 脂肪类 g 8 饱和脂肪酸 g 1.4 单不饱和脂肪酸 g 1.4 多不饱和脂肪酸 g 5.2 可食用纤维类 g 45 可溶性的 g 15 不可溶的 g 30 维生素 E(生育酚) mg 6
B1(硫胺素、盐酸硫 胺素) mg 1.3 B2(核黄素 (Riboflavin)、乳 黄素 (Laktoflavin) mg 1 B6(吡哆素、抗皮炎 素) mg 4 叶酸 g 300 烟酸、烟酰胺 mg 35 泛酸 mg 4.5 矿物质(Ash) 钙(Ca) mg 2225 镁(Mg) mg 915 磷(P) mg 2520 铁(Fe) mg 22 锌(Zn) mg 28 植物化学物质 肌醇六磷酸 g 4.12 阿魏酸 mg 5 咖啡酸 mg 1 绿原酸 mg 1 木脂素 g 13 阿糖基木聚糖 g 29
表格显示了申请人对根据本发明方法提取的糊粉的化学分析结 果。
要特别强调的是，可感觉到的许多机体功能的改善是由于服用食 物中的糊粉。例如，多元不饱和脂肪酸对心脏/循环系统和胆固醇水平 有积极作用。维生素E(生育酚)对心脏/循环系统和胆固醇水平以及 结肠有积极作用。维生素B6(吡哆素、抗皮炎素)对一般的健康和良 好感觉有特殊的积极作用。镁、叶酸对精神和身体的性能有非常积极 的作用。铁对一般的健康状况和良好感觉也有贡献。可溶的和不可溶 的食用纤维对消化、心脏/循环系统和结肠有积极作用。