CN1466595A - 谷物分离方法和其产品 - Google Patents

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Abstract

本发明一般涉及用于对植物原料分离的方法，该方法分离出有价值的成分包括β－葡聚糖。该方法使用有机溶剂和水代替单独的水、酸化水和/或碱性水作为溶剂，用于使谷物粉浆液化。除了浓缩β－葡聚糖以外，通过该方法产生的其它产品成分包括淀粉浓缩物和有机溶剂可溶物。如果采用酶处理，其它产品成分包括糊精、水解蛋白质和有机溶剂可溶物。该方法对于由大麦和燕麦颗粒胚乳浓缩在接近自然形式的状态的β－葡聚糖是特别有效的。

Description

谷物分离方法和其产品
本发明技术领域
本发明涉及植物原料的次级加工方法，且特别是针对由含淀粉和纤维的植物原料回收有价值的产品，所述的有价值的产品例如是纤维包括β-葡聚糖、淀粉、蛋白质和乙醇溶解物。
本发明背景技术
植物原料包括谷物含有许多有价值的成分例如淀粉、蛋白质、混合的1-4、1-3键合β-D-葡聚糖(β-葡聚糖)、纤维素、戊聚糖和母育酚等。这些成分，以及源自这些成分的产品，具有许多食品或非食品用途。因此，对于这样的植物原料的加工就有了强烈而持续的兴趣。
以大麦谷粒为例，其中存在的作为胚乳细胞壁主要成分的β-葡聚糖通常含量多达8％w/w，还含有其它少量成分，例如纤维素和半纤维素(戊聚糖)。β-葡聚糖在食品(即，功能食品)、制药和化妆品工业中具有许多潜在的应用。营养研究已经指出，在人类的膳食中添加β-葡聚糖和母育酚(即生育酚和生育三烯酚)将有益于人类健康。
在大麦中的淀粉(多达65％)与玉米淀粉相比显示出可媲美的功能性(即增稠性、胶凝性、造纸品质、耐酸/酶性等)，玉米淀粉目前在许多应用领域有广泛的应用。因此，大麦淀粉在许多现有的食品和工业产品的制备中可以替代玉米淀粉(即改性食用淀粉、用于造纸业的阳离子或两性离子淀粉、用于食品和造纸工业的糊精、粘合剂、酸定淀粉(acid cut starches)等)。由于前述的原因，对于大麦谷粒的分离和应用目前存在着强烈而持续的工业兴趣。
对于大麦分离已经进行了许多实验室和中间工厂规模的研究。一般，已经将水、酸化水和/或碱性水(即NaOH或NaHCO3)用作使整个破碎大麦、大麦粗粉(磨制的全大麦粉)或大麦粉(辊轧大麦粉或碾压大麦粉)成为浆液的溶剂。浆液接着通过例如过滤、离心和乙醇沉淀这样的技术进行加工，以便于将浆液分离成各种成分。对于大麦分离这种常规的方法具有许多技术问题，特别是对于食品应用的产品，其成本限制了有限的商业可行性。
特别是由于大麦粉中β-葡聚糖是出色的保水剂(亲水胶体)，这样就带来了技术问题，因此添加了水(中性、碱性或酸性环境)后，β-葡聚糖水合，使浆液产生了严重的增稠现象(提高了粘度)。在进一步的将浆液加工成纯大麦成分(即淀粉、蛋白质、纤维等)的时候，这种增稠会带来了许多技术问题，包括在过滤期间造成了过滤器的堵塞和在离心期间面粉成分的低效率分离。
通常通过向稠/粘的浆液添加大量的水，使浆液稀释，并使粘度降低到可以进行进一步加工的水平，使这些技术问题被最小化，尽管并没有完全消除。然而，使用大量的水，进一步导致一些问题，包括增加废水量，并提高了处理费用。另外，在离心期间，溶解于上清液并与上清液(水)一起分离的β-葡聚糖，通常通过乙醇沉淀回收。这是通过向上清液添加等体积的无水乙醇实现的。在沉淀的β-葡聚糖分离之后，优选回收乙醇用于再循环。然而，回收需要蒸馏，从能量的消耗情况来看这也是高成本的工艺。
因此，就有了对谷物有效分离方法的需要，该方法能克服浆液粘性和耗水这些特殊的问题。而且，就有了对提供高纯度β-葡聚糖产品方法的需要，所述的产品淀粉和蛋白质的含量降低。
更特别的是，就有了对谷物分离方法的需要，在该方法中谷粒或谷粉在溶剂中成浆液状，其中β-葡聚糖被回收，且并不溶解，而用于使谷粒或谷粉浆液化的溶剂可被有效地回收。
对现有技术的回顾显示出这样的方法到目前为止还没有实现。
例如，有大量现有专利描述了通过上述提及的溶解和后续的乙醇沉淀工艺而实现的各种谷物分离方法。这样的专利实例包括US4,018,936(Garbutt等人)、US5,512,287(Wang等人)、US5,614,242、US5,725,901(Fox)、US6,197,952(Fox)、US6,113,908(Paton等人)、US5,169,660(Collins)、US5,312,636(Myllymaki)、US5,518,710(Bhatty)和US5,846,590(malkki)。
其它专利也教导了在谷物加工期间使用淀粉酶用于水解淀粉，包括US4,804,545(Goering)、US5,013,561(Goering等人)、US5,082,673(Inglett)和US3,912,590(Slott)。
其它专利涉及通过尺寸的减少和筛分/风选对β-葡聚糖的机械浓缩，且包括US5,063,078(Foehse)、US5,725,901(Fox)和US6,083,547(Katta)。
其它专利涉及在回收β-葡聚糖中使用低浓度的乙醇溶液且包括US5,106,640和US5,183,677(Lehtomaki)。
另外一些专利涉及各种谷物分离技术例如US5,106,634(Thacker)、US4,211,801和4,154,728(Oughton)、US3,950,543(Buffa)、US4,431,674(Fulger)、US5,312,739(Shaw)。
本发明概述
本发明一般涉及用于对植物原料例如大麦和燕麦进行分离的方法，该方法分离出有价值的成分包括β-葡聚糖。该方法使用有机溶剂和水代替单独的水、酸化水和/或碱性水作为溶剂，用于使谷物粉浆液化。
根据本发明，提供了一种由植物原料获得纤维或β-葡聚糖的方法，包括以下步骤：a)在一个步骤中将植物原料粉和有机溶剂水溶液进行混合和培养；和b)将步骤a)获得的混合物进行分离形成滤液部分和残余物部分；其中残余物部分具有高含量的纤维或β-葡聚糖。
根据另一个实施方案，步骤a)还包括用淀粉酶或蛋白酶的任意一种或其组合对混合物进行培养。
在本发明的另一个实施方案中，植物原料粉选自大麦和燕麦的任意一种或其组合和/或有机溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇或丁醇或其混合物。
在一个更具体的实施方案中，溶剂是乙醇，而步骤a)中的乙醇溶液浓度是10-100％(v/v)，且优选40-50％(v/v)。
实施该方法的温度是15-60℃，且优选室温。
为了获得较高产率和所需的浓度，优选控制植物原料粉的粒径，其中大于80％的面粉是小于250μ、大于85％的面粉小于250μ、大于90％的面粉小于250μ或大于95％的面粉的粒径小于250μ。
在本发明的另一个实施方案中，浆液通过孔径在40-250μ的筛网被分离，且优选40-75μ的孔径。
在另外的实施方案中，面粉与有机溶剂水溶液的比例是1∶2至1∶10(w/v)。
还涉及该方法的另一个实施方案，包括再循环步骤b)的滤液部分的有机溶剂水溶液可重复步骤a)。
另外，步骤b)的残余物部分可经过至少一次用有机溶剂水溶液的后续洗涤，且分离形成后续滤液和残余物部分。后续洗涤步骤也可以包括用淀粉酶或蛋白酶的任意一种或其组合对混合物进行培养。
根据本发明，源自大麦的β-葡聚糖浓缩物的浓度是40-70wt.％，其具有的淀粉浓度是1-40％。
在该方法的另一个实施方案中，将滤液部分进一步蒸发，以形成含有机溶剂的馏出液部分和含淀粉和有机溶剂可溶物的产品固体部分。在该方法包括酶处理的情况下，滤液部分可被进一步蒸发，以形成含有机溶剂的馏出液和含糊精、水解蛋白质和有机溶剂可溶物的产品固体部分。
另外，本发明提供了按下述方法由大麦、燕麦或其混合物制备的β-葡聚糖浓缩物，所述方法包括以下步骤：a)在一个步骤中将大麦或燕麦粉或其混合物和有机溶剂水溶液进行混合和培养；和b)将步骤a)获得的混合物进行分离形成滤液部分和残余物部分；其中残余物部分具有高含量β-葡聚糖。
附图的简要说明
参照下述附图，对本发明进行说明，其中：
图1显示出根据本发明的加工植物原料粉的一种方法的流程图；
图2显示出根据本发明所使用的植物原料粉的前端制备方法的流程图；和
图3显示出根据本发明的加工植物原料粉的另外的方法的流程图。
本发明的详细说明概述
参照附图1-3，描述了没有β-葡聚糖分子溶解的β-葡聚糖浓缩方法10。该方法包括直接制成浆液，即在装有有机溶剂16(优选乙醇水溶液)和其中的植物原料粉(优选谷物粉)14的槽12中进行混合，并从浆液中分离18出含β-葡聚糖的固体纤维浓缩物20。洗涤和干燥含β-葡聚糖的纤维浓缩物20，并碾磨22以制备高浓度的β-葡聚糖产品。在分离淀粉之后，含淀粉和有机溶剂可溶物的滤液24可以被再循环进混合槽12中。该方法可以任选择性地包括用蛋白酶和/或淀粉酶26处理，通过去除蛋白质和/或淀粉，用以提供具有较少蛋白质或淀粉的β-葡聚糖浓缩物，以便于进一步提高纤维/β-葡聚糖浓缩物中β-葡聚糖的浓度。
根据本发明，可以产生富含β-葡聚糖的纤维产品，其色泽浅而味淡，用于食品和非食品(包括化妆品、医疗、药品)应用。
除了浓缩β-葡聚糖以外，通过该方法产生的其它产品成分包括淀粉浓缩物17和有机溶剂可溶物。如果采用酶处理，其它产品成分包括糊精、水解蛋白质和有机溶剂可溶物。
该方法对于由大麦和燕麦粒胚乳浓缩在接近自然形式的状态的β-葡聚糖是特别有效的。原料的干加工
用于该方法的原料包括谷物粒粗粉(meal)、面粉(flour)或糠麸(bran)，它们是通过如附图2描述的各种传统干燥加工技术制备的。如本文所使用的术语，“粗粉”指的是磨碎/碾磨过的整粒(带壳、去壳(dehulled)或无壳(hull-less)的谷粒)。“面粉”指的是采用例如制粉、筛分、风选、筛选等技术由整粒谷物产生的谷物粉，但并不含有100％的整粒成分，而“糠麸”指的是除了壳以外的谷粒外表组织层，特别是亚糊粉层下，和紧邻亚糊粉层下的胚乳层。
如图2所示，采用不同的干燥加工技术，可以产生不同的面粉成分，脱壳50的或无壳52的大麦或燕麦谷粒被任选地热处理，以产生稳定的谷粒54。进行热稳定是为了钝化内源酶例如脂肪酶、脂肪氧合酶、淀粉酶、β-葡聚糖酶、蛋白酶等，这些酶会污染不同的成分，并导致多种产品成分的分子降解。
碾磨56产生碾磨粉(pearling flour)(糠麸)58和碾磨谷粒(pearled grain)60。碾磨优选在SATAKE或碟型碾磨机中进行，以根据谷粒达到具体的碾磨水平。例如，根据具体的不同点，对于燕麦和大麦碾磨的最佳水平可以分别是约12％和32％。如果碾磨大大超过了这样的水平，就会有大量的β-葡聚糖损失。然而，大麦和燕麦可以被碾磨到任何程度，碾磨粉和碾磨的谷粒(当磨碎/制粉时，或之后)可以用于进一步分离加工。
对碾磨谷粒60进行制粉产生面粉62(指定为面粉1)，其具有的粒径为大于80-85％的面粉通过250μ筛。更精细的成分64(指定为面粉1a)是通过进一步制粉而产生的，其具有的粒径为大于90-95％的面粉通过250μ筛。
面粉1部分通过风选/筛分66产生面粉68(指定为面粉C1)，其大于85-87％的面粉通过250μ筛，而较大的粒径成分70具有较高的蛋白质含量。
对粉C1进行进一步的制粉和风选/筛分72产生面粉74(指定为C2)，其具有的粒径为大于90-95％的面粉通过250μ筛，而较大的粒径成分76具有较高的蛋白质含量。
对面粉C2进一步制粉和风选/筛分78产生面粉80(指定为C3)，其具有的粒径为＞95-97％的面粉通过250μ筛。而较大的粒径成分82具有较高的蛋白质含量。
制粉可以是如本领域普通技术人员公知的辊压式制粉、锤式制粉或研磨制粉。
通过连续的制粉和风选技术形成的各种面粉将影响β-葡聚糖产品的产率和纯度。即为了实现纤维浓缩物最佳产率和β-葡聚糖的最佳浓度，通过乙醇水溶液浆液化和筛选方法，粒径的控制是重要的。例如，据测定，通过重复制粉制备的含较高比例细粒(直径＜50μ)的粉将降低纤维浓缩物的产率。通过单次制粉制备的含较高比例粗粒(直径＞250μ)的粉会降低纤维浓缩物的β-葡聚糖浓度。为了实现进一步加工所需要的合适的粒径分布，制粉、筛分和风选步骤的任意组合是本领域普通技术人员能够想到的。
还优选面粉几乎不含或根本不含糠麸，因为在糠麸中的酚性化合物和酶会导致终产品的变色。实验
如图1和3所示和上述一般性的描述，提供浆液化、筛分、酶处理、再循环、后处理和实施例实验细节。浆液化
通过上述干加工技术的任何组合制备得到谷粒成分(即粗粉、面粉、糠麸等)，在乙醇水溶液(10-100％(v/v)，但优选40-50％(v/v))中，在15-50℃温度范围且优选室温下，在不同的时间范围，但优选10-30分钟制浆，所述的温度范围便于实现有效的能量消耗。该纤维/β-葡聚糖浓缩物通过下述筛分/过滤由浆液中被回收。另外，谷粒(即整粒、碾磨的、破碎的、粗磨的等)可以被直接与乙醇水溶液混合并粉碎(湿磨)，以形成更细的颗粒，并使用流水线上的浸渍器制浆。
可以使用其它有机溶剂包括甲醇、丙醇或丁醇或其混合物。筛分
采用TYLER筛网/筛对浆液进行筛分。从筛中收集残余物(纤维/β-葡聚糖浓缩物)，在过量乙醇中洗涤并干燥。应根据原料(即粗粉、面粉、糠麸、粉碎/浸渍的谷粒等)粒径选择筛网大小，且可以是40-250μ，这是在面粉粒径、筛网网眼大小、β-葡聚糖产率和浓度之间观察到的一种关系的结果。例如，发现使用TYLER 250(63μ)筛网对获得最佳β-葡聚糖产率是特别有效的。通过使乙醇缓慢地通过筛网流下，低于40μ的过滤器网眼增加了分离的时间。采用大于75μ的筛网降低了β-葡聚糖浓缩物的产率，且提高了滤液中的纤维含量。
采用多个筛将提高纤维/β-葡聚糖浓缩物的回收率，并基于粒径大小产生多种纤维产品。
其它方法例如离心可以用来代替过滤，用以从滤液中分离纤维残渣，但需要更复杂的设备或方法，以进一步从纤维中分离其它化合物。
表1中示出谷粒成分粒径对经筛分获得的纤维/β-葡聚糖浓缩物的回收率和组成的影响。
表1：面粉1粒径对通过乙醇水溶液-洗涤2获得的纤维浓缩物的β-葡聚糖含量的影响
                     面粉                          风干纤维残渣5样品              β-葡聚糖％  粒径说明
              (w/w，db)    [具有粒径＜250μ
                           的面粉％(w/w)]燕麦                                               产率％6   β-葡聚糖％7(脱壳)                                             (w/w，db)  (w/w，db)整粒/             3.53        80-85               12-13去壳谷粒(groat)   3.6          95-97               10-11      24-25面粉1             3.6          85-87               14-15      31-32面粉1a            5.1          90-95               14-15      26-27面粉C1            6.0          95-97               20-21      28-29面粉C2            7.3          31-32面粉C3
              7.94整粒/             7.9          80-85               25-26去壳谷粒          7.9          95-97               22-23      29-30面粉1                                                         32-33面粉1a无壳大麦整粒/             7.04去壳谷粒          7.8          80-85               30-31      23-24面粉1             7.8          95-97               19-20      33-34面粉1a            9.4          85-87               31-32      28-29面粉C1            11.5         90-95               28-29      34-35面粉C2            13.4         95-97               35-36      35-36面粉C31通过图2显示的程序生产面粉。2通过图3显示的程序进行乙醇水溶液洗涤。3有规律的变化。4高β-葡聚糖种类。5图3-方框346产率％是纤维残渣量占起始面粉量的百分数7β-葡聚糖％是风干纤维残渣中β-葡聚糖的浓度。
风干纤维残渣中β-葡聚糖的回收指的是在原料面粉中大多数的纤维粒径大于63μ，如以下的更进一步的解释。酶处理
用电子扫描显微镜检查谷粒(即大麦和燕麦)粗粉/面粉显示纤维(包括β-葡聚糖、纤维素、戊聚糖/半纤维素)与蛋白质基质和淀粉颗粒有紧密的联系，且大多数淀粉颗粒被包含在蛋白质基质中。
如图1中所示，在乙醇浆液化12期间，用蛋白酶和/或淀粉酶26选择性地处理，水解与纤维紧密联系的蛋白质和淀粉，从而释放出较大量的纤维/β-葡聚糖和淀粉。
以蛋白质或淀粉的重量计，酶的优选含量是0.1-1％，w/w。原料与乙醇水溶液之间的比例是1∶2至1∶20，优选1∶8(w/v)。基于酶浓度、温度(1-90℃)和pH(一般5.0-7.0，但不限于该范围)并使之优化，反应时间可以不同(一般0.5小时至1天)。
已对不同的蛋白酶(包括木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶等)和淀粉酶(包括真菌淀粉酶、透阿米尔(termamyl)等)在不同的温度范围即15-85℃进行了研究。结果表明酶具有不同的蛋白水解和淀粉水解性能。因此，对酶的选择将取决于成本和性能。再循环
由筛分分离的滤液24含有乙醇水溶液以及其它成分包括淀粉、糊精(如果使用淀粉酶)、蛋白质、水解蛋白(如果使用蛋白酶)、一些纤维和醇溶物质等。如图1和3中所示，优选乙醇再循环回混合槽12。通过在再循环之前或特定数量的循环之后的离心，从滤液中回收淀粉或糊精。同样，乙醇可以被周期性地蒸馏，以回收其它醇溶物质。回收的糊精或醇溶物质可以被进一步纯化或加工。后处理
分离后的残渣20含纤维，且特别是进行了β-葡聚糖的浓缩。可对残渣20进行干燥产生粉末，用于进一步的应用。当期望得到的较高纯度的β-葡聚糖产品时，可以对残渣进行进一步的纯化。
参照图3，纤维残渣20通过重复的乙醇洗涤过程被加工，以去除额外的淀粉。如图3所示，在步骤2中，残渣与乙醇水溶液混合28，产生浆液，再过滤30，产生了纤维残渣32和滤液36。必要时可重复步骤2。步骤2也可以包括上述的酶处理。
纤维残渣20、34可以进行另外的处理，用于加入进一步的产品中。如果使残渣风干，由于其中含有水，其趋向于产生硬颗粒产品。需要加强的制粉以由颗粒产品形成粉末。在用脱水有机溶剂洗涤之后，通过烘箱缓慢的干燥进行脱水，将会去除其中的水，并不会影响β-葡聚糖的品质。
可以对其它的产品17a，例如糊精粗品进行干燥，例如通过喷雾干燥产生粗糊精粉，该粗糊精粉可以用于多种应用例如食品或饲料配制或非食品应用，例如粘结剂/粘合剂，例如用在纸板工业中。淀粉17可以通过离心回收。乙醇可溶物质可以通过蒸馏回收。
实施例
酶处理对纤维/β-葡聚糖浓缩物的产率(％)和β-葡聚糖浓度(％)的影响
实施例1：在20℃下，乙醇水溶液制浆30分钟并筛分
将100g的面粉在800ml的乙醇水溶液(50％，v/v)中制浆，在20℃下搅拌30分钟，并筛分(63μ筛)，以在筛网上回收纤维/β-葡聚糖浓缩物。将纤维浓缩物再制浆，并再筛分。接着将纤维/β-葡聚糖浓缩物用无水乙醇洗涤并干燥。
实施例2：实施例1的纤维/β-葡聚糖浓缩物在20℃用20小时进行乙醇水溶液制浆并筛分
将由实施例1获得的纤维/β-葡聚糖浓缩物在乙醇水溶液(50％，v/v)中制浆(纤维/β-葡聚糖浓缩物和乙醇水溶液之间的比例是1∶8w/v)，在20℃下搅拌20小时，并筛分(63μ筛)，在筛网上回收纤维/β-葡聚糖浓缩物。将该浓缩物再制浆，并再筛分。接着将纤维/β-葡聚糖浓缩物用无水乙醇洗涤并干燥。
实施例3：以实施例2同样的方法操作，但在35℃下搅拌
将由实施例1获得的纤维/β-葡聚糖浓缩物在乙醇水溶液(50％，v/v)中制浆(纤维/β-葡聚糖浓缩物和乙醇水溶液之间的比例是1∶8w/v)，在35℃下搅拌20小时，并筛分(63μ筛)，在筛网上回收纤维/β-葡聚糖浓缩物。将该浓缩物再制浆，并再筛分。接着将纤维/β-葡聚糖浓缩物用无水乙醇洗涤并干燥。
实施例4：对实施例1的纤维/β-葡聚糖浓缩物在20℃进行蛋白酶处理
将由实施例1获得的纤维/β-葡聚糖浓缩物在乙醇水溶液(50％，v/v)中再制浆(纤维/β-葡聚糖浓缩物和乙醇水溶液之间的比例是1∶8w/v)，该乙醇水溶液中含有蛋白酶(1％，蛋白质干重计)，并在20℃下处理20小时。接着对该浆液进行筛分(63μ筛)，回收纤维/β-葡聚糖浓缩物，接着用无水乙醇洗涤并干燥。
实施例5：在20℃直接用蛋白酶处理面粉
将100g的面粉在800ml的乙醇水溶液(50％，v/v)中制浆，在20℃下用蛋白酶(1％，蛋白质干重计)处理20小时。该浆液接着进行筛分(63μ筛)，以回收纤维/β-葡聚糖浓缩物，接着再制浆，在20℃下搅拌30分钟，再筛分，并接着用无水乙醇洗涤并干燥。
实施例6：以实施例4同样的方法操作，但用蛋白酶在35℃下处理
将由实施例1获得的纤维/β-葡聚糖浓缩物在乙醇水溶液(50％，v/v)中制浆(纤维/β-葡聚糖浓缩物和乙醇水溶液之间的比例是1∶8w/v)，该乙醇水溶液中含有蛋白酶(1％，蛋白质干重计)，并在35℃下处理20小时。接着对该浆液进行筛分(63μ筛)，以回收纤维/β-葡聚糖浓缩物，接着再制浆，在20℃下搅拌30分钟，再筛分，并接着用无水乙醇洗涤并干燥。
实施例7：对实施例1获得的纤维/β-葡聚糖浓缩物进行α-淀粉酶处理
将由实施例1获得的纤维/β-葡聚糖浓缩物在乙醇水溶液(50％，v/v)中再制浆(纤维/β-葡聚糖浓缩物和乙醇水溶液之间的比例是1∶8w/v)，该乙醇水溶液中含有α-淀粉酶(1％，淀粉干重计)，并在20℃下处理20小时。接着对该浆液进行筛分(63μ筛)，以回收纤维/β-葡聚糖浓缩物，接着用无水乙醇洗涤并干燥。
实施例8：依次对面粉进行蛋白酶和α-淀粉酶处理
将由实施例1获得的纤维/β-葡聚糖浓缩物在乙醇水溶液(50％，v/v)中再制浆(纤维/β-葡聚糖浓缩物和乙醇水溶液之间的比例是1∶8w/v)，该乙醇水溶液中含有蛋白酶(1％，蛋白质干重计)，并在20℃下处理20小时。接着对该浆液进行筛分(63μ筛)，以回收纤维/β-葡聚糖浓缩物，接着在乙醇水溶液(50％，v/v)中再制浆(纤维/β-葡聚糖浓缩物∶乙醇的比例是1∶8w/v)，该乙醇水溶液中含有α-淀粉酶(1％，淀粉干重计)，并在20℃下处理20小时。接着对该浆液进行筛分(63μ筛)，以回收纤维/β-葡聚糖浓缩物，接着用无水乙醇洗涤并干燥。
实施例9：以实施例7或4同样的方法操作，但用酶混合物(蛋白酶+α-淀粉酶)处理
将由实施例1获得的纤维/β-葡聚糖浓缩物在乙醇水溶液(50％，v/v)中再制浆(纤维/β-葡聚糖浓缩物和乙醇水溶液之间的比例是1∶8w/v)，该乙醇水溶液中含有蛋白酶(1％，蛋白质干重计)和α-淀粉酶(1％，淀粉干重计)混合物，并在20℃下处理20小时。接着对该浆液进行筛分(63μ筛)，回收纤维/β-葡聚糖浓缩物，接着用无水乙醇洗涤并干燥。
实施例10：以实施例8同样的方法操作，但用耐热的α-淀粉酶处理
将由实施例1获得的纤维/β-葡聚糖浓缩物在乙醇水溶液(50％，v/v)中再制浆(纤维/β-葡聚糖浓缩物和乙醇水溶液之间的比例是1∶8w/v)，该乙醇水溶液中含有蛋白酶(1％，蛋白质干重计)，并在20℃下处理20小时。接着对该浆液进行筛分(63μ筛)，以回收纤维/β-葡聚糖浓缩物，接着在乙醇水溶液(50％，v/v)中再制浆(纤维/β-葡聚糖浓缩物∶乙醇的比例是1∶8w/v)，该乙醇水溶液中含有耐热的α-淀粉酶(1％，淀粉干重计)，并在80-85℃下处理1小时。接着对该浆液进行筛分(63μ筛)，回收纤维/β-葡聚糖浓缩物，接着用无水乙醇洗涤并干燥。
实施例11：以实施例7同样的方法操作，但用耐热的α-淀粉酶处理
将由实施例1获得的纤维/β-葡聚糖浓缩物在乙醇水溶液(50％，v/v)中再制浆(纤维/β-葡聚糖浓缩物和乙醇水溶液之间的比例是1∶8w/v)，该乙醇水溶液中含有耐热的α-淀粉酶(1％，淀粉干重计)，并在80-85℃下处理1小时。接着对该浆液进行筛分(63μ筛)，回收纤维/β-葡聚糖浓缩物，接着用无水乙醇洗涤并干燥。
                            表2：酶处理效果
       原料                              纤维/β-葡聚糖浓缩物样品       β-葡聚糖c 处理       产率    β-葡聚糖cβ-葡聚糖  蛋白质  淀粉r
       ％                     ％      ％         回收d     e      ％
                                                 ％         ％大麦面粉-1a   7.84        实施例1    30.3    23.6       88.4       8.0     51.8
                   实施例2    27.9    25.6       87.4       8.1     53.2
                   实施例4    13.0    54.9       91.6       7.4     19.8
                   实施例5    12.6    55.9       85.3       6.8     19.8
                   实施例10   13.3    51.7       84.4       5.8     26.0
                   实施例11   19.8    34.6       85.9       9.8     34.7面粉-2b   11.50       实施例1    28.6    34.6       81.7       5.2     43.2
                   实施例2    26.6    40.4       89.4       5.2     38.1
                   实施例3    25.0    39.1       82.6       4.9     37.5
                   实施例4    16.4    58.9       84.0       4.9     17.6
                   实施例5    16.0    60.3       81.3       4.9     16.6
                   实施例6    20.1    51.8       86.8       4.5     27.1
                   实施例7    23.3    46.0       90.1       4.8     30.4
                   实施例8    13.9    68.4       79.6       2.5     8.7
                   实施例9    22.0    47.7       88.6       4.4     29.9
                   实施例10   20.0    56.1       77.8       3.6     20.9
                   实施例11   25.9    40.7       89.3       5.4     33.9燕麦面粉-1     3.63        实施例1    12.4    24.8       79.7       22.5    25.3
                   实施例2    14.4    26.4       100.0      21.5    22.2
                   实施例4    10.3    31.1       85.8       22.7    18.8
                   实施例5    10.4    30.1       83.2       24.2    22.0
                   实施例10   11.7    32.9       99.0       25.2    13.7
                   实施例11   13.6    26.6       97.1       25.3    16.1面粉-2     7.28        实施例1    20.2    31.7       81.4       21.5    18.2
                   实施例2    19.4    31.2       78.6       20.4    16.7
                   实施例3    20.2    30.6       80.7       20.9    17.8
                   实施例4    16.1    38.0       78.6       20.7    13.5
                   实施例5    13.3    41.0       74.9       19.5    14.3
                   实施例6    18.1    35.4       83.7       22.0    16.9
                   实施例7    20.3    30.2       79.4       21.7    18.1
                   实施例8    12.3    42.3       67.3       19.3    12.6
                   实施例9    15.2    37.0       73.1       20.4    15.2
                   实施例10   14.0    44.2       79.0       21.0    6.4
                   实施例11   19.4    31.6       80.7       23.8    12.3
a)通过对碾磨的谷粒进行辊压式制粉产生的面粉
b)通过附加的制粉和风选对面粉-1进行进一步的加工产生的面粉。
c)通过Megazyme工艺方法995.16(为美国谷物化学家协会(American Association of Cereal Chemists)批准)测定，使用其分析设备。
d)％回收＝(纤维浓缩物的重量×％纤维浓缩物的β-葡聚糖)×100/(原料wt×％原料的β-葡聚糖)
e)蛋白质％＝％N×6.25；N含量由Leco程序(LECO FP-428定氮仪，LECO公司，St.Joseph，MI)测定。
f)通过Megazyme工艺(为美国谷物化学家协会(American
Association of Cereal Chemists)批准，AACC方法32-33)测定，使用其分析设备。讨论
在混合和酶处理期间使用的有机溶剂例如乙醇的水溶液，其浓度应能使淀粉和蛋白质溶解/水解，但应防止β-葡聚糖和高分子量淀粉水解产品的溶解，否则可导致浆液的增稠。而优选的乙醇水溶液的浓度是约40-60％(v/v)，根据所遵循的具体方案，乙醇浓度可以是10-100％。乙醇浓度低于30％将导致混合期间的面粉-乙醇浆液的逐渐增稠(也许是由于β-葡聚糖的水合作用)，这又带来分离期间的技术难题，包括分离筛网或过滤器的堵塞。乙醇浓度在60％以上显著使淀粉和蛋白质酶水解的程度降低，导致了纤维/β-葡聚糖浓缩物中较高的淀粉浓度。发现乙醇浓度大于90％，不适于酶水解。当该产品用于人消费时，食品级乙醇是优选的。
面粉与乙醇混合直至形成基本上均匀的浆液。根据混合的速度和设备，确定混合所需要的时间。应使用足够的乙醇使浆液易于处理。发现面粉与乙醇的比例是1∶2-1∶10时有效。一般，当起始物料具有较小粒径时需要较大量的乙醇。反应优选在室温下进行。
数据表明，与空白对照相比，使用蛋白酶显著提高了纤维/β-葡聚糖浓缩物的β-葡聚糖浓度。在大麦中β-葡聚糖浓度多达61％，而燕麦中β-葡聚糖达到41％。
面粉/原料的β-葡聚糖含量影响纤维残渣的β-葡聚糖含量。
粒径的影响是非常明显的。不管面粉的β-葡聚糖含量，当大麦和燕麦中95-97％的面粉降低到低于250μ，纤维残渣的β-葡聚糖浓度均提高到32-34％(db)。

Claims (24)

1.一种由植物原料获得纤维或β-葡聚糖的方法，包括以下步骤：
a)在一个步骤中将植物原料面粉和有机溶剂水溶液进行混合和培养；
b)将步骤a)获得的混合物进行分离形成滤液部分和残余物部分；
其中残余物部分具有高含量的纤维或β-葡聚糖。
2.根据权利要求1的方法，其中步骤a)还包括用淀粉酶或蛋白酶的任意一种或其组合对混合物进行培养。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中植物原料面粉选自大麦和燕麦的任意一种或其组合。
4.根据权利要求1-3任一权利要求所述的方法，其中有机溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇或丁醇或其混合物。
5.根据权利要求4所述的方法，其中溶剂是乙醇，而步骤a)中的乙醇溶液浓度是10-100％(v/v)。
6.根据权利要求4所述的方法，其中步骤a)中的乙醇溶液浓度是40-50％(V/V)。
7.根据权利要求1-6任一权利要求所述的方法，其中步骤a)是在15-60℃进行的。
8.根据权利要求1-6任一权利要求所述的方法，其中步骤a)是在室温进行的。
9.根据权利要求1-8任一权利要求所述的方法，其中用于步骤a)的植物原料面粉具有的粒径分布为大于80％的面粉小于250μ。
10.根据权利要求1-8任一权利要求所述的方法，其中用于步骤a)的植物原料面粉具有的粒径分布为大于85％的面粉小于250μ。
11.根据权利要求1-8任一权利要求所述的方法，其中用于步骤a)的植物原料面粉具有的粒径分布为大于90％的面粉小于250μ。
12.根据权利要求1-8任一权利要求所述的方法，其中用于步骤a)的植物原料面粉具有的粒径分布为大于95％的面粉小于250μ。
13.根据权利要求1-12任一权利要求所述的方法，其中浆液通过孔径在40-250μ的筛网被分离。
14.根据权利要求1-12任一权利要求所述的方法，其中筛网孔径在40-75μ。
15.根据权利要求1-14任一权利要求所述的方法，其中面粉与有机溶剂水溶液的比例是1∶2至1∶10(w/v)。
16.根据权利要求1-15任一权利要求所述的方法，其中利用步骤b)的滤液部分的有机溶剂水溶液重复步骤a)。
17.根据权利要求1-16任一权利要求所述的方法，还包括将步骤b)的残余物部分经过至少一次用有机溶剂水溶液的后续洗涤，且分离形成后续滤液和残余物部分。
18.根据权利要求17的方法，其中后续洗涤包括用淀粉酶或蛋白酶的任意一种或其组合对混合物进行培养。
19.具有的β-葡聚糖浓度大于40重量％的源自大麦的β-葡聚糖浓缩物。
20.具有的β-葡聚糖浓度大于60重量％的源自大麦的β-葡聚糖浓缩物。
21.通过权利要求1-17任一权利要求的方法制备的源自大麦、燕麦或其混合物的β-葡聚糖浓缩物，其中残余物部分具有的β-葡聚糖浓度是40-70％，淀粉浓度是1-40％。
22.根据权利要求1-18任一权利要求所述的方法，其中将滤液部分进一步蒸发，以形成含有机溶剂的馏出液部分和含淀粉和有机溶剂可溶物的产品固体部分。
23.根据权利要求2-18任一权利要求所述的方法，其中将滤液部分进一步蒸发，以形成含有机溶剂的馏出液和含糊精、水解蛋白质和有机溶剂可溶物的产品固体部分。
24.由包括以下步骤的方法制备的源自大麦、燕麦或其混合物的β-葡聚糖浓缩物：
a)在一个步骤中将大麦或燕麦粉或其混合物和有机溶剂水溶液进行混合和培养；
b)将步骤a)获得的混合物进行分离形成滤液部分和残余物部分；其中残余物部分具有高含量β-葡聚糖。
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