專利名稱：：小麥胚乳淀粉的微量提取工藝及其粒度測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及小麥胚乳淀粉的微量提取工藝及其粒度測定方法，屬于農(nóng)產(chǎn)品加工領(lǐng)域。具體說是一種從極少量的小麥胚乳中提取純淀粉的工藝流程，并將提取的淀粉作為樣品測定其淀粉粒粒度分布特征，使科研工作者或工程師快速、便捷地了解淀粉粒粒度特征對麥制食品或基于小麥淀粉的工業(yè)產(chǎn)品的影響。二
背景技術(shù)：
：小麥胚乳淀粉是禾本科植物小麥(7H^r"m"eW/v"附L.)胚乳中的貯藏型淀粉，是小麥胚乳的重要組成部分(約占小麥胚乳重量的3/4)，也是決定小麥品質(zhì)的重要因素之一，不僅是人類主要的食品來源，也是一種應(yīng)用廣泛的工業(yè)原材料。在食品工業(yè)中，淀粉不僅是各類烘烤食品的主要成分，還作為冷凍食品、奶制品、湯料、調(diào)味料等諸多產(chǎn)品的添加劑，起增稠、膠凝、乳化、穩(wěn)定等作用。在烘烤面包和蛋糕等食品時，淀粉顆粒經(jīng)烘焙化溶漲后吸收超量的水，產(chǎn)生柔軟的膠狀物。在加工軟餅干(曲奇)等食品時，淀粉不發(fā)生糊化，而以部分晶體狀的完整顆粒狀態(tài)，在制成食品中呈現(xiàn)為填充物?；诘矸鄣恼硿浴⑴蛎浶?、膠沉性和重結(jié)晶性及成膜特性等，淀粉在非食品行業(yè)中的應(yīng)用更為廣泛。在石油工業(yè)中，用作稠化劑和鉆井泥漿的降失水劑；在造紙行業(yè)中，變性淀粉是最重要的造紙化學(xué)添加劑，可提高紙張的物理強(qiáng)度、表面性能，并具有節(jié)能降耗、減輕污染等功效；在紡織行業(yè)中，用于漿紗、印染、織物后整理及非織造布和復(fù)合制品上，小麥淀粉是絲綢印花行業(yè)中應(yīng)用較為廣泛的糊料之一；在醫(yī)藥工業(yè)中，淀粉用作片劑的賦形劑，也可作吸收性的醫(yī)用撒粉輔料。隨著世界經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展及人民生活水平的不斷提高，谷物淀粉已成為一種高效的再生性碳水化合物。據(jù)FAO統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2003年世界谷物產(chǎn)量小麥為5.619億噸，詞料谷物(玉米、黍、高梁等)為9.182億噸，粉碎性水稻為3.043億噸，其中有10億噸作為原料用于淀粉生產(chǎn)。植物中的貯藏淀粉是以大小不同的淀粉粒形式存在的。植物淀粉特性主要包括淀粉粒的大小、形狀、淀粉晶體模式、直鏈淀粉含量、淀粉糊化粘度、糊化溫度以及淀粉的老化等，其中淀粉粒的大小和淀粉糊化特性尤為重要。在世界范圍內(nèi)工業(yè)用淀粉的市場在不斷擴(kuò)大，目前主要受到淀粉作物種類的限制，其中最主要的來源是馬鈴薯、玉米、小麥和木薯淀粉，而不同來源淀粉粒的大小各不相同。玉米(2-30fim)和木薯(4-35pm)的淀粉粒相對較小，而馬鈴薯淀粉粒最大直徑可達(dá)到100nm。小麥籽粒淀粉粒大小雖然只有l(wèi)-45nm或l-100jxm，但與其他來源的淀粉相比其粒度分布卻極為特殊。小麥淀粉粒粒徑大小在這個范圍內(nèi)的分布至少出現(xiàn)兩到三個峰，各峰分布比較集中，而馬鈴薯、玉米、木薯等作物籽粒淀粉粒粒徑分布卻只有近似正態(tài)分布的單峰。因此，小麥胚乳淀粉粒按其粒度大小通常被分為A型(10，45pm)和B型(l'10pm)。粒度大小分布不同的淀粉粒具有截然不同的糊化特性。如分離出的小麥A型淀粉粒直鏈淀粉含量和糊化時焓變比B型淀粉粒大，而B型淀粉粒的最高糊化溫度和終止糊化溫度較高。由此可見，通過調(diào)整大小淀粉粒的比例可以改善淀粉的糊化特性，增強(qiáng)淀粉的應(yīng)用性。小麥作為人類主要的糧食作物，產(chǎn)量高、價(jià)格低廉以及淀粉粒分布的特殊性較其他來源的淀粉具有更廣泛地應(yīng)用性和更靈活的操作性。不但可以通過育種和栽培手段獲得滿足食品制作和其他工業(yè)生產(chǎn)要求具有特殊粒度分布的小麥籽粒，也可以通過特殊的工業(yè)程序?qū)⑿←湸笮〉矸哿７蛛x使其有更廣泛的應(yīng)用性。因此開發(fā)微量淀粉的工藝程序及快速測定其粒度特征的方法將對科研和生產(chǎn)中粒度檢測和質(zhì)量控制具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。小麥胚乳淀粉的微量提取及快速測定其粒度特征的研究較少，更缺乏系統(tǒng)性的研究。目前，國內(nèi)外有文獻(xiàn)報(bào)道提取淀粉的方法主要有稀堿法和洗面筋法，但提取效果都不是非常理想，主要原因是純度過低嚴(yán)重影響測定精度。偶有報(bào)道使用蛋白酶或甲苯等試劑，但因其成本過高或者涉及有毒試劑很難得到廣泛的應(yīng)用。針對于目前激光衍射粒度分析儀的測量精度高、重復(fù)性和復(fù)現(xiàn)性好，我們開發(fā)了小麥胚乳淀粉的微量提取工藝即能滿足激光衍射粒度分析儀的樣品要求，而且操作簡便，所使用的試劑價(jià)格低廉、無毒，可以很好地控制成本和節(jié)約人力、物力，非常適合日常的粒度監(jiān)測工作。
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題本發(fā)明目的之一是提供一個簡單、快捷地從微量的小麥胚乳樣品中提取淀粉的工藝流程；本發(fā)明同時還提供了一種測定小麥胚乳淀粉粒粒度分布的方法，而旦精度高、重復(fù)性和復(fù)現(xiàn)性好。本發(fā)明的工藝流程簡單、提取效率高，而旦測定方法精度高、重復(fù)性好，可以用于科研和生產(chǎn)中的粒度監(jiān)測。技術(shù)方案所述的小麥胚乳淀粉的微量提取工藝，包括1、取樣在小麥開花期選擇同日開花、長相一致的穗子剪下3，5個，立即置于液氮中速凍4h后，放入-7(TC冰箱中保存；2、脫殼去胚將完整籽粒從穗子中撥出5，15粒，用經(jīng)消毒滅菌的刀片將籽粒麥胚切除；3、粉碎將脫殼去胚后的籽粒放入10mL無水乙醇中進(jìn)行粉碎，勻漿，淬滅酶活性；4、脫色回收漿液中的固體物質(zhì)，再次懸浮在20，30mL的無水乙醇中脫色I(xiàn)O分鐘；5、除去蛋白質(zhì)將上述脫色的固體物質(zhì)懸浮在質(zhì)量體積比0.25%的氫氧化鈉溶液中，25'C條件下連續(xù)震蕩lh，使蛋白質(zhì)溶解在氫氧化鈉溶液中；6、洗滌用蒸餾水或去離子水連續(xù)洗滌三次，然后用O.lmol/L鹽酸溶液調(diào)節(jié)PH值至中性；7、過濾洗滌后的水懸浮液濾過325目網(wǎng)篩，除去粗纖維及其他大顆粒雜質(zhì)，收集濾過的淀粉勻漿；8、精制將收集得到的淀粉勻漿懸浮在無水乙醇中，充分震蕩；9、粒度測定選用水作為分散劑(500-600ml/樣品)，添加輔助試劑偏六磷酸鈉(sodiummeta，phosphate)，其與分散劑的質(zhì)量體積百分比為0.05%;分散劑水的折射率、密度、粘度參數(shù)分別設(shè)置為1.331、0.996g/cm3、0.798cp，樣品淀粉的折射率實(shí)部、折射率虛部和密度參數(shù)分別設(shè)置為1.530、0.200、3.880g/cm3，使用激光衍射粒度分析儀(SaturnDigisizer5200，麥克公司，美國)測定樣品中淀粉粒度。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明人首次結(jié)合激光粒度分析儀的測定原理提出了從小麥花期籽粒中微量提取淀粉的工藝流程，只需5，10個小麥籽粒(取決于小麥籽粒發(fā)育時期)微量提取淀粉粒，且提取效率高，工藝流程簡單，重復(fù)性和復(fù)現(xiàn)性優(yōu)良。一方面提取過程保存了淀粉粒原始形態(tài)，高效率的回收淀粉，對淀粉粒度的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義；另一方面為科學(xué)研究及工業(yè)生產(chǎn)實(shí)時監(jiān)測淀粉粒度提供了一種理想的方法。2、本發(fā)明以物理加工為主，使用無毒試劑，既去除了除淀粉外的大量雜質(zhì)，又很好地保存了淀粉的原始形態(tài)，保證了淀粉粒測定優(yōu)良的重復(fù)性和復(fù)現(xiàn)性，同時達(dá)到了安全利用淀粉提取物的理想效果。3、本發(fā)明提供了一種提取效率高，工藝流程簡單的從小麥花期籽粒中微量提取淀粉的工藝方法。本發(fā)明的工藝方法使用的樣品量非常少，只有5-15個左右的小麥籽粒，而且工序少，操作簡便，生產(chǎn)周期短，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化生產(chǎn)，且用本法提取的淀粉無毒安全，生產(chǎn)成本低，市場競爭力強(qiáng)，利于推廣使用。四圖1為小麥花期籽粒中微量提取淀粉工藝方法及粒度測定的流程圖。圖2為小麥花期籽粒淀粉粒粒度分布圖。五具體實(shí)施例方式本發(fā)明中所使用的樣品是指小麥開花以后的新鮮籽粒。小麥淀粉于開花2-4天開始形成，其形成及累積過程貫穿整個花期，直至籽粒成熟。在這個過程中，新鮮籽粒樣品中的酶較為活躍，首先要對酶進(jìn)行滅活處理，避免在提取過程中酶分解淀粉對測試造成的誤差。其次，在小麥開花前期籽粒中的淀粉含量較少，淀粉累積過程呈"S"型曲線，即淀粉含量在前期增長較緩慢，中期迅速增長，后期增長較為平緩，直至成熟期停止增長，因此，在準(zhǔn)備新鮮樣品時應(yīng)注意花前期樣品量要大一些，中期和后期可以相應(yīng)地減少。提取工藝中最重要的環(huán)節(jié)是除去蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)是小麥籽粒中除淀粉外含量最大的組分，另外小麥籽粒中蛋白質(zhì)的粘性較高，對淀粉粒度的影響最大。本發(fā)明中使用無水乙醇進(jìn)行部分溶解以及稀堿液將絕大部分蛋白質(zhì)析出，以達(dá)到測定粒度的要求。所述的提取過程主要包括1、取樣在小麥開花期選擇同日開花、長相一致的穗子進(jìn)行標(biāo)記，取樣時剪下3，5個穗子，立即置于液氮中速凍4h后，放入-7(TC冰箱中保存。2、脫殼去胚將籽粒從穗子中撥出，注意選擇大小一致、形狀相同、無病蟲害的完整籽粒5，10粒(花期16天之前籽粒淀粉含量較低，可取10，15粒)。用經(jīng)消毒滅菌的刀片將籽粒麥胚切除，麥胚中蛋白質(zhì)以及脂類物質(zhì)含量最高，去胚可以很好地增強(qiáng)提取效果。3、粉碎將脫殼去胚后的籽粒放入lOmL無水乙醇中進(jìn)行粉碎，粉碎程度以漿液均勻，漿液中無明顯小塊為標(biāo)準(zhǔn)。4、滅活步驟3中加入無水乙醇除作為緩沖溶液外，還可以淬滅新鮮籽粒中各種分解淀粉的酶活性。5、脫色回收漿液中的固體物質(zhì)，再次懸浮在20-30mL的無水乙醇中，進(jìn)一步除去新鮮籽粒樣品中的葉綠素等有色物質(zhì)，達(dá)到脫色的目的。6、除去蛋白質(zhì)經(jīng)上述五個步驟的處理，回收的固體物質(zhì)中主要雜質(zhì)是蛋白質(zhì)和種皮中的粗纖維。再將回收物質(zhì)懸浮在0.25%氫氧化鈉溶液中，25'C條件下連續(xù)震蕩lh，使蛋白質(zhì)溶解在氫氧化鈉溶液中。7、洗滌用蒸餾水或去離子水連續(xù)洗滌三次，最大限度減少氫氧化鈉的殘留，然后用0.1mol/L鹽酸溶液調(diào)節(jié)PH值至中性。8、過濾洗滌后的水懸浮液濾過325目網(wǎng)篩，除去粗纖維及其他大顆粒雜質(zhì)，收集濾過的淀粉勻漿。9、精制將收集得到的淀粉懸浮在無水乙醇中，充分震蕩。此步驟主要是利用無水乙醇除去醇溶性蛋白及一些脂類物質(zhì)，增加淀粉的親水性。10、粒度測定測定過程中選用水作為分散劑(500-600ml/樣品)，但需要添加特定輔助試劑來降低水的表面張力增強(qiáng)測定效果。本發(fā)明中使用的輔助試劑劑偏六磷酸鈉(sodiummeta-phosphate)，其與分散劑的質(zhì)量體積百分比為0.05%。另外，根據(jù)激光衍射粒度分析儀(SaturnDigisizer5200，麥克公司，美國)的原理需要設(shè)定分散劑以及待測物質(zhì)的一些物理屬性，具體見表l:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>以揚(yáng)麥158和揚(yáng)麥11兩個小麥品種花后不同時期的籽粒為材料，采用本方法微量提取胚乳中淀粉粒，按照上述參數(shù)進(jìn)行激光衍射粒度分析儀(SaturnDigisi^—r5200，麥克公司，美國)的設(shè)置，測定的結(jié)果包括淀粉粒的平均粒徑、表面積以及數(shù)量，詳見表2、表3、表4。表2花后不同時期小麥胚乳淀粉粒平均粒徑(jim)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表3花后不同時期小麥胚乳淀粉粒表面積(m3/g)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表4花后不同時期小麥胚乳淀粉粒數(shù)量(X101Q/g)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求1、小麥胚乳中提取淀粉的工藝，包括1)取樣在小麥開花期選擇同日開花、長相一致的穗子剪下3-5個，立即置于液氮中速凍4h后，放入-70℃冰箱中保存；2)脫殼去胚將完整籽粒從穗子中撥出5-15粒，用經(jīng)消毒滅菌的刀片將籽粒麥胚切除；3)粉碎滅酶將脫殼去胚后的籽粒放10mL無水乙醇中進(jìn)行粉碎，勻漿，淬滅酶活性；4)脫色回收漿液中的固體物質(zhì)，再次懸浮在20-30mL的無水乙醇中脫色10分鐘；5)除去蛋白質(zhì)將上述脫色的固體物質(zhì)懸浮在質(zhì)量體積比0.25％的氫氧化鈉溶液中，25℃條件下連續(xù)震蕩1h，使蛋白質(zhì)溶解在氫氧化鈉溶液中；6)洗滌用蒸餾水或去離子水連續(xù)洗滌三次，然后用0.1mol/L鹽酸溶液調(diào)節(jié)PH值至中性；7)過濾洗滌后的水懸浮液濾過325目網(wǎng)篩，收集濾過的淀粉勻漿；8)精制將收集得到的淀粉勻漿懸浮在無水乙醇中，充分震蕩，即為提取工藝所獲得的淀粉。2、小麥胚乳中淀粉粒度的測定方法，其特征在于將權(quán)利要求1所獲得的淀粉，選用水作為分散劑，添加輔助試劑偏六磷酸鈉，其與分散劑的質(zhì)量體積百分比為0.05%;分散劑水的折射率、密度、粘度參數(shù)分別設(shè)置為1.331、0.996g/cm3、0.7訴ep，樣品淀粉的折射率實(shí)部、折射率虛部和密度參數(shù)分別設(shè)置為1.530、0.200、3.880g/cm3，使用激光衍射粒度分析儀測定樣品中的淀粉粒度。全文摘要本發(fā)明公開了小麥花期籽粒淀粉粒的微量提取工藝及粒度測定方法，屬于農(nóng)產(chǎn)品加工
技術(shù)領(lǐng)域：
。包括取10-15顆小麥籽粒，去胚粉碎，無水乙醇滅酶活、脫色，使用稀堿除去蛋白質(zhì)，去離子水洗滌過濾，無水乙醇精制、過濾；粒度測定過程包括使用偏六磷酸鈉溶液懸浮淀粉粒，正確設(shè)定激光衍射粒度分析儀參數(shù)，即可得到小麥花期籽粒淀粉粒粒度分布圖。只需5-15個小麥籽粒微量提取淀粉粒，淀粉粒能很好地保存原始形態(tài)。且提取效率高，工藝流程簡單，重復(fù)性和復(fù)現(xiàn)性優(yōu)良。提取及測定過程快捷安全，可用于科學(xué)研究(包括育種過程中后代的篩選)及工業(yè)生產(chǎn)中粒度的在線實(shí)時監(jiān)測。文檔編號G01N15/02GK101303277SQ20081012418公開日2008年11月12日申請日期2008年6月17日優(yōu)先權(quán)日2008年6月17日發(fā)明者東姜,張傳輝,戴廷波,曹衛(wèi)星,田益華,奇荊申請人:南京農(nóng)業(yè)大學(xué)