糊粉层

禾谷类作物种子皮层的最内层

糊粉层是和禾谷类作物种子皮层的最内层，位于种皮和胚乳之间，占种子总质量的7%至9%，禾谷类作物中高营养价值的生理活性成分（如：膳食纤维、矿物质、有益脂类、维生素、酚酸类和木酚素等）就集中在糊粉层中，其20%的纯糊粉层相当于全粮的营养。在磨粉过程中，小麦和水稻的糊粉层通常与外壳粘连在一起剥离成为麸皮，糊粉层极难物理剥离。

简介

禾谷类作物种子胚乳的最外层组织，称为糊粉层（aleurone layer），含有较多蛋白质颗粒和结晶。含有糊粉粒的细胞层，存在于禾本科植物种子的胚乳外层。稻、麦的糊粉层，常因碾碎而有所损失。

糊粉层在珠心层的内侧，包围着淀粉胚乳和胚芽。糊粉细胞是厚壁细胞，呈立方形，无淀粉，平均厚度约50μm，细胞壁由大量纤维素组成。糊粉细胞中含有糊粉粒，其结构和成分复杂。糊粉层含有很高的灰分、蛋白质、磷、脂肪和尼克酸；还有硫胺素和核黄素、酶活性也高。胚部位的糊粉层较薄，约为13μm。在现在制粉工业中，糊粉层会随着随珠心层、种皮和果皮一同去除，最终成为鼓皮的组成部分。

糊粉层中含有蛋白质、B族维生素、矿物质及少量纤维素。从营养的角度分析，糊粉层是小麦籽粒中极富营养成分的部分，特别是B族维生素为人体所必需，缺乏则会产生脚气病。但从面制食品的食用品质看，糊粉层中的蛋白质不参与面筋蛋白的组成，同时对面包、面条、饼干、饺子等面制食品的口感、外观等均产生不利影响。所以，在制粉过程中原则上应除去，在磨制低精度等级面粉时则可以考虑将部分糊粉层磨入面粉中，以增加面粉的营养，提高出粉率。

特点

糊粉层有三个明显特征：1）糊粉层细胞在谷物腹沟出会出现褶皱；2）糊粉层细胞包围着胚；3）糊粉层细胞同样包围这整个胚乳。结构上糊粉细胞都具有典型的较厚的细胞壁（厚达50μm）而且几乎全部由非纤维素多糖组成，其中糊粉细胞壁可分为较薄的细胞内壁和较厚的细胞外壁，其中细胞外壁起主要的抵抗作用。无论外壁和内壁，些壁基质都主要由阿拉伯木聚糖和1-3，1-4-已-葡聚糖组成并且在籽粒萌发时，这些壁基质都会被糊粉细胞分泌的葡聚糖酶、木聚糖酶分解掉。糊粉层细胞的内壁连接着原生质膜，而在籽粒萌发初期保持着原始的形态。在成熟的糊粉层细胞内充满了细胞器，其中最显著的就是蛋白质储藏液泡，内部存储着许多氨基酸模块，以便在糊粉细胞需要的时候快速合成各种水解酶并运送到胚乳组织中去。这些储藏液泡最初在粗面内质网中形成，内部不仅含有储藏蛋白，同时还含有油质体以及少量的非淀粉多糖和多种矿物元素，其中矿物元素主要是通过鳌合作用保存在植酸钙镁中和钾的肌醇六磷酸盐。

生理功能

1、转运养分

糊粉层细胞壁较厚，其壁与外侧的退化珠心层的细胞壁粘结在一起，且质膜皱叠，易于水分和养分透过，细胞膜处有大量线粒体，可通过呼吸作用为主动吸收提供能量，这些特点有利于灌浆物质快速进入内胚乳细胞，加速营养物质的转运，促进灌浆过程和籽粒充实。

2、积累营养物质

灌浆物质中可溶性糖都积累在内胚乳细胞的淀粉体中，其他矿质元素、脂肪酸以及部分氨基酸则囤积在糊粉层细胞。矿质元素和氨基酸等结合形成植酸钙镁颗粒囤积在液泡中形成糊粉粒，脂肪酸（中性脂肪）囤积在圆球体中。

分离技术

小麦的糊粉层与外皮层结合相当紧密难以分离，通常人们以手工进行分离，其效率直接制约着小麦糊粉层的工业生产和人们对糊粉层加工利用的研究利用。早在1967年Maarten对大麦糊粉层的研究时，就开始采用手工方法对糊粉层进行了分离，首先将小麦籽粒切成去头、去尾的半粒小麦，再将半粒小麦于室温下置于无菌水中浸泡3天后取出，此时可以用镊子挤压，可轻易地将小麦种皮与胚乳部分分离获取糊粉层。后来人们对上述方法做了改进，通过向培养液中添加1-3，1-4-p-葡聚糖酶和木聚糖酶，分解糊粉细胞细胞壁，以获得糊粉层细胞原生质进行相关研究。对于分离少量分离糊粉层来说，手工的方法仍是最简单易行，至今仍应用在对糊粉层的研究中。

利用糊粉层专用磨机可将小麦糊粉层与小麦外皮和分离，然后分离料再经过若干道的提纯离析得到较为纯净的糊粉层组织，另外还有些分离物料可采用对辊磨粉机进行微粉碎进一步被粉碎，从而获得颗粒度更小的糊粉组织，其中各道制取全部采用专一性机械操作。该分离的小麦糊粉层制品含有5-40个细胞粘结透明层的集聚体，以及少量的非糊粉层物质，主要是果皮层碎片和淀粉细粒。

分离的小麦糊粉层成本低，健康天然，富含小麦中高营养价值的生理活性成分（如：膳食纤维、矿物质、维生素、酚酸类和木酚素等）。可广泛的用于制作高纤低碳食品，制备减肥、抗癌、糖尿病保健等功能性面粉及小包装早餐营养品和糕点、饼干、面包功能性食品等，也可以制作特种食品，它是一种用途广泛的基础天然营养食品原料。

应用

由于小麦和水稻的糊粉层与外皮层难以分离，在现代制粉工业中糊粉层被作为鼓皮的一部分分离出来，而小麦外表皮又几乎全部由纤维素组成，因此现在对小麦糊粉层的研究利用都集中在其载体材料—鼓皮的研究利用中。

1、制作鼓粉

通过改进小麦制粉工艺，使面粉中含鼓量提高到50%-60%。目前该类产品在国际市场已有了一定的市场和生产规模，虽然国内市场仍处于开发和起步阶段，但其潜力不可低估。虽然该产品在口感上稍差于精白粉，但其粗纤维、蛋白质含量优于精白粉，粗脂肪低于精白粉，而且其粉质地疏松，可消化的蛋白量优于精白粉的蛋白质量。

2、加工饲料蛋白

开发饲料蛋白具有很高的经济和社会价值。利用微生物发酵法制取的酵母是一种优良的饲料蛋白，在鼓皮水解液中，既含有五碳糖也含有六碳糖，能被酵母菌代谢利用。因此利用鼓皮水解液培养酵母可获得优质饲料蛋白。

3、加工食用麸皮

通过蒸煮、加酸、加糖、干燥，除掉鼓皮本身的气味，使之产生香味，可提高鼓皮的食用性。日本市售的食用鼓皮是经过加热精制而成，加工过程中既处理了鼓皮中原有的微生物和植酸酶，又提高了二次加工的适应性，使制成的使用鼓皮既风味好又卫生方便。

细胞程序性死亡

糊粉层的程序性死亡是籽粒萌发过程中，糊粉细胞在自身酶作用下发生的瓦解和自溶的过程。糊粉层与胚作为禾谷类植物所特有的两种组织，其中胚乳是主要的营养存储器官，内部充满了淀粉和蛋白质，外部由糊粉层包围着；而糊粉层是籽粒成熟后仅有的仍保持有生命活性的组织，在籽粒萌发或受到外源性赤霉素的刺激后糊粉细胞会分泌一系列的水解酶，包括蛋白酶、脂酶、核酶、戊聚糖酶、淀粉酶等等，在这些酶的作用下糊粉细胞逐渐被分解为小分子营养物质和更多的酶，供给胚的生长需要或进入胚乳中继续分解淀粉。研究发现，赤毒素和脱落酸对糊粉层的程序性死亡起着严格的调控作用，其中赤霉素能够促进糊粉层程序性死亡的进程，而脱落酸则延缓该过程的发生，离体的糊粉层原生质在含有脱落酸的培养液中可以保持长达6个月的生命力。糊粉层的程序性死亡方式和我们了解的动物细胞死亡并不相同，糊粉层的死亡是紧接着细胞的高度液泡化和原生质膜的消失开始的。在赤霉素的诱导下，糊粉细胞产生一系列的信号使糊粉层发生形态学的变化，此时，糊粉细胞如同分泌器官一样，开始合成相关的水解酶并运送到胚乳淀粉中去，但并不是所有的水解酶都会被分配到胚乳中去，相反一部分水解酶会继续留在糊粉层中，这些酶包括蛋白酶、核酶、植酸酶、酸性磷酸酶、脂酶、苹果酸合成酶和异柠檬酸裂解酶等，这些酶都靶向了蛋白质存储液泡（Protein Storage Vacuoles，PSV）。作为糊粉细胞内蛋白质的主要存储场所，PSV内充满了蛋白质和氨基酸片段，现代研究普遍认为糊粉细胞内最初合成用的氨基酸都来自于存储蛋白液泡，在上述各种水解酶的作用下，糊粉细胞内的细胞器开始膨胀并最终合并成一个大的液泡，这也是在赤霉素处理下细胞的一个特征，而且这些液泡的大小和数量也与赤霉素的处理时间有着紧密的联系。

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