全麥粉及制品：營養組成、健康功效與品質改良

牛 猛 ，Gary G. Hou?

（1. 華中農業大學 食品科技學院，湖北 武漢 430070；2. SPC集團，首爾 06737，韓國）

近年來隨著國民生活水平的提高，健康膳食越來越受到關注，消費者對富含膳食纖維但口感粗糙的燕麥、蕎麥等雜糧的接受度日漸增加。小麥是我國重要的糧食作物之一，常用于制作饅頭、面條、面包、蛋糕及其他烘焙產品，是居民的主要淀粉和能量來源[1]。目前，我國小麥加工仍然以精白面粉為主，面制品的色澤和口感能夠滿足大眾要求，但隨著碾磨過程中麩皮和胚芽的去除，小麥中含有的大部分膳食纖維、維生素和礦物質素也被去除[2]。將整個小麥顆粒粉碎或將麩皮和胚芽重新碾磨后回添到精白面粉中制成全麥粉，能夠保存麩皮和胚芽中的膳食纖維和微量生理活性物質，這些營養素可以改善腸道健康或具有抗氧化和抗炎功效，有助于糖尿病和慢性心血管疾病的預防，同時，全麥粉保留了麩皮和胚芽，提高了小麥的利用率，增加了經濟和社會效益。以小麥為原料的主食類食品消耗量大，其營養密度對于改變居民膳食結構，改善健康狀況意義重大。因此，大力開發全麥食品，不斷改良其外觀和口感品質，提高消費者接受度，對于促進全麥食品的推廣及其營養價值的利用至關重要[3-4]。

1 全麥粉的營養組成

全麥粉包含麩皮、胚和胚乳等小麥顆粒的所有組成，麩皮中含有膳食纖維、礦物質、酚酸和β-葡聚糖等營養組分，胚中含有維生素、不飽和脂肪酸、甾醇和木質素等，胚乳中主要含有淀粉和蛋白質。相對于精白面粉，小麥中的膳食纖維、維生素和礦物質在全麥粉中得到最大程度的保留[5]。表1為全麥粉與精白面粉的營養組成對比表[6]。

表1 全麥粉與精白面粉的營養組成aTable 1 The nutritional compositions of whole-wheat and refined wheat flour

1.1 膳食纖維

小麥麩皮主要由非淀粉多糖組成，包括纖維素、阿拉伯木聚糖和β-葡聚糖，其中阿拉伯木聚糖和β-葡聚糖作為膳食纖維，在小麥麩皮中的含量高于 40%以上[7]。其中阿拉伯木聚糖屬于半纖維素，它可以促進人體腸道雙歧桿菌、乳桿菌等益生菌的生長，增加短鏈脂肪酸和乳酸的產生，同時減少腸道有害蛋白水解產物[8]；另外，阿拉伯木聚糖還可以改善免疫調節能力和促進腸道蠕動[9]。β-葡聚糖在小麥中的含量稍低于燕麥和大麥，具有降低血糖、膽固醇和低密度脂蛋白的生理活性，還可以預防Ⅱ型糖尿病[10]。

1.2 礦物質

小麥籽粒中的礦物質集中在糊粉層，主要礦質元素為鈣、鐵、鋅、鎂和硒等。如表1所示，鈣和鐵作為人體內的必需微量元素，在全麥粉中含量是精白面粉中的2～3倍，它們對于維持機體神經、肌肉和心臟正常運轉具有重要作用[11]；鋅、鎂、硒是人體重要的酶激活劑，可以增強免疫力和促進生長發育，另外，鋅和硒是調節胰島素敏感性的關鍵營養素，其在血清中的含量與血糖水平密切相關，從而影響胰島素的分泌[12]。

1.3 維生素

如表1所示，全麥粉中維生素B1、B2、B6、E和K含量顯著高于精白面粉，其中維生素E和K高出10～20倍。維生素E又稱為生育酚，包括生育三烯酚、α-生育酚、γ-生育酚、β-生育酚和δ-生育酚等5種異構體，小麥胚中的維生素E含量可達到160 mg/kg[13]。維生素E具有抗氧化活性,可以抑制不飽和脂肪酸的氧化并能夠清除自由基[14]。另外，維生素E還具有抗炎、預防神經系統和心腦血管疾病等生理活性[15]。維生素K又名凝血維生素，天然維生素K為脂溶性，在機體內參與 γ-羧基谷氨酸合成和骨骼代謝，具有促進血液凝固和防止新生嬰兒出血疾病等生理活性[16]。

1.4 酚酸

小麥中的酚酸類物質包括阿魏酸和丁香酸等，腸道微生物可以促進麩皮中酚酸類物質的釋放，被吸收后進入血液中對機體起到抗氧化和保護作用。阿魏酸是麩皮中含量最高的酚酸，大多數阿魏酸以結合態存在，具有較高的抗氧化活性和自由基清除能力[17]。酚酸可以通過降低腸道內葡萄糖轉運蛋白和消化酶的活性從而抑制機體對葡萄糖的攝取，進而影響餐后血糖[18]。烷基間苯二酚是一種主要存在于小麥麩皮中的酚類類脂，常被作為全谷物消費的生物標記物，可以被小腸利用和吸收，同樣具有較強的抗氧化活性和自由基清除能力[19]。

1.5 不飽和脂肪酸

脂肪酸的含量及組成是評價其營養價值的重要指標，尤其不飽和脂肪酸中的亞油酸和亞麻酸，是人體不可缺少的營養物質。全麥粉中不飽和脂肪酸主要包括油酸、亞油酸、二十碳烯酸和亞麻酸，其中不飽和脂肪酸占總脂肪酸的含量大于70%，亞油酸在不飽和脂肪酸中占比最高，可達到60%以上[20]。研究表明不飽和脂肪酸不僅可以調節人體電解質平衡，維持機體正常代謝，還具有降低血脂和膽固醇，預防心血管疾病等功效[21]。

1.6 植物甾醇

谷物是除植物油及其加工產品外的植物甾醇第二大來源，全麥粉中總甾醇的含量可達到670～960 mg，主要分布在小麥胚芽中。植物甾醇具有良好的抗氧化性，其抗氧化活性與自身分子結構有關；它可以通過清除自由基，解除慢性氧化應激，從而減少機體氧化損傷。植物甾醇可以通過增加蛋白激酶的磷酸化，降低相關轉移酶的活性從而調節糖脂代謝；還有研究表明植物甾醇可以通過消除膽酸誘導結腸細胞的增殖，從而抑制和預防結腸癌的發生[22-23]。

1.7 木脂素

木脂素是一類由兩分子苯丙素衍生物聚合而成的天然植物雌激素，多數呈游離狀態，少數與糖結合成苷。小麥麩皮中最重要的木脂素是亞麻木脂素，其代謝物可以作為抗氧化劑和自由基清除劑，以減少癌癥發生的風險[24]；木脂素可以調控蛋白的表達，從而促進胃癌細胞的凋亡[25]；木脂素還具有磷酸二酯酶抑制活性，能夠增強免疫和促進蛋白質和糖原的合成[26]。

2 全麥粉及制品的健康功效

2.1 減重

隨著食品物資的日漸豐富和生活水平的逐漸提高，一些與飲食相關的慢性疾病發病率也在增加，肥胖癥就是其中之一。肥胖是一種危害人類健康的代謝紊亂疾病，主要由攝入能量大于消耗造成。WHO統計數據顯示18歲以上成年人有接近 40%超重，15%左右為肥胖。相對歐美國家，我國居民膳食結構更加合理但尚不完善，由于脂肪攝入較少，超重與肥胖率稍低，但成年人超重和肥胖率仍超過了30%和10%[27]。長期肥胖會導致脂肪肝、心腦血管疾病、糖尿病和心臟病的發生，當脂肪細胞肥大到一定程度會造成細胞缺血、缺氧以及壞死，從而影響細胞自身代謝功能；另外肥大的脂肪細胞會分泌炎癥因子，嚴重時會導致機體的系統性炎癥[28]。因此預防和治療肥胖癥對于改善居民健康狀況，提高國民身體素質具有重要意義。

全麥食品中膳食纖維和微量元素含量高，能量密度低，是肥胖人群的理想選擇。木海熱姆·杰力力等研究了全麥粉替代部分主食對肥胖者體重的影響，并結合胰島素抵抗和炎癥反應探討全麥粉的減肥機制，對比全麥干預組、肥胖對照組和正常對照組的指標，發現全麥干預組體重、腰圍、體質指數及腰臀比降低，C反應蛋白（CRP）下降，機體炎癥狀態降低[29]。Hajihashemi等發現6周全麥食物干預可以降低肥胖兒童的血壓和甘油三酯含量，促進高密度脂蛋白的升高[30]。由此可見，在膳食中增加全麥食品的攝入比例可以有效改善體重狀況和機體健康指標。

2.2 預防Ⅱ型糖尿病

Ⅱ型糖尿病，又稱非胰島素依賴型糖尿病，是由機體內血糖代謝紊亂造成的一種慢性代謝疾病，癥狀為高血糖、缺乏胰島素和胰島素抵抗等。糖尿病往往伴隨著超重和肥胖，長期的并發癥包括中風、視網膜病變和心臟病等。全麥食品中膳食纖維含量高，可以影響腸道內微生物從而降低能量的吸收。Gil等發現增加全麥食品的比例如全麥面包等可以減少Ⅱ型糖尿病發病率20%～30%，主要與全麥食品中富含膳食纖維和生理活性物質相關[31]。李秋月等通過高糖高脂飲食及腹腔注射鏈脲佐菌素的方法建立糖尿病大鼠模型，進行12周全麥粉干預后發現空腹血糖、糖化血紅蛋白、總膽固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白膽固醇的含量顯著降低，超氧化物歧化酶、過氧化氫酶和糖耐受能力顯著升高，肝臟損傷程度減少，結果表明全麥粉可以有效降低血脂水平，緩解糖尿病癥狀[32]。Huang等發現全麥中與阿魏酸結合的低聚糖也可以降低小鼠餐后血糖的升高[33]。全麥中的酚酸類物質如沒食子酸、丁香酸、咖啡酸、對香豆酸和肉桂酸等，在預防和緩解糖尿病癥狀方面同樣發揮著重要作用[34]。

2.3 干預心腦血管疾病

心腦血管疾病是心臟血管和腦血管疾病的統稱，主要指由高脂血癥、血液黏稠、動脈粥樣硬化、高血壓等所導致的心臟、大腦及全身組織發生的缺血性或出血性疾病。心腦血管疾病嚴重影響人類健康，由心腦血管疾病造成的死亡占世界總死亡率的三分之一。Adam等研究認為增加全麥食品的攝入可以降低血漿膽固醇的含量[35]。Costabile等采用3周全麥早餐食品進行膳食干預，發現機體內血清膽固醇含量可以顯著降低[36]。Bruce等對12位高血脂患者進行全麥膳食干預，發現4周后患者的血清膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇降低，結腸功能得到改善[37]。還有研究報道全麥中阿拉伯木聚糖也具有降低血清膽固醇、總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇的功效[38]。

3 常見的全麥食品及品質改良方法

隨著消費者健康意識的增強，對全谷物食品的接受程度也在增加。由全麥粉制成的全麥食品不但營養價值高，而且具有麥香等獨特的風味。以小麥粉為原料制成的面制品都可以采用全麥粉全部替代或部分替代的方法制成全麥食品，根據生產工藝的不同可以將全麥食品分成烘焙類、蒸煮類和油炸類等三種。由于麥麩組分的加入，相對于精制面制品，全麥食品的外觀顏色變深，面筋蛋白網絡結構受到干擾，存在外觀和口感品質下降等問題。針對這些問題，相關學者和從業人員已進行了大量的研究，以提高全麥食品的食用品質，促進全麥食品的推廣。

3.1 烘焙類產品

烘焙類產品是目前全麥食品的主要種類，產品主要有全麥面包和全麥餅干等。全麥粉的色澤比精白面粉深，烘焙工藝可以促使美拉德反應的發生，使食品表面顏色加深，因此將全麥粉用于烘焙類產品比用于其他類產品更容易讓消費者接受。由于麥麩顆粒會干擾面筋蛋白之間的交聯，全麥面包往往具有較低的膨脹體積，偏硬和粗糙的口感，以及較短的保質期。目前針對于全麥面包品質提升的方法主要有改變碾磨工藝、添加酶、乳化劑等食品添加劑等。Protonotariou等采用氣流粉碎機將全麥粉粒度降低到17～84 μm之間，由微細化全麥粉制成的全麥面包彈性和韌性增加，孔隙率減小[39]。Jiang等采用木聚糖酶水解麥麩中的非淀粉多糖，減少其吸水性，促使面筋蛋白充分吸水從而降低面包的硬度，提高面包的膨脹體積，改善面包的口感，減少老化程度[40]。Li等通過添加谷朊粉和阿拉伯膠等可以顯著改善全麥餅干的厚度、體積和抗斷強度[41]。Wang等通過增加碾磨強度的方法將全麥粉的平均粒徑降低到90～95 μm，發現粒徑的下降增加了餅干面團的拉伸性，改善了全麥餅干的厚度和外觀品質[42]。Nikinmma等添加蛋白酶和木聚糖到餅干面團中，發現面團的網絡結構得到增強，全麥餅干的厚度增加，抗斷強度和適口性升高[43]。

3.2 蒸煮類產品

中式面制品主要為蒸煮類產品，因此采用全麥粉制成饅頭和面條并針對外觀、口感等問題進行改良，對于改變我國居民膳食結構，提高主食營養品質具有重要意義。Ma等采用烘烤、擠壓膨化和高溫高壓蒸煮等方法預處理麥麩，將處理后的麥麩回添到饅頭面團中發現饅頭的膨脹體積、表面光滑性和孔隙結構等到顯著改善，其中擠壓膨化方法改善效果最顯著[44]。Li等篩選了一種可以降解植酸的酵母菌菌株，加入到面團中參與發酵，結果表明面團的網絡結構得到改善，饅頭的光澤度和膨脹體積增加，蛋白質消化率升高[45]。Wang等通過碾磨將全麥粉的平均粒徑降低到100 μm，發現較小粒徑全麥粉形成的面團具有較高的穩定時間，制作成全麥饅頭后膨脹體積和孔隙結構得到改善[46]。Niu等研究了不同全麥粉制粉工藝和添加劑等對全麥面條的品質改善效果，發現較小麥麩顆粒比較大麥麩顆粒更有利于面條中面筋網絡的形成，磷酸鹽、谷氨酰胺轉移酶和硬脂酰乳酸鈉等可以通過影響面筋蛋白的交聯和淀粉的糊化，改善面條的彈性和口感[47-49]。Xu等采用釀酒曲和酵母對麥麩進行發酵預處理，將處理后的麥麩回添到全麥面條中發現蒸煮損失減少，外觀和質構品質得到改善[50]。Sim等采用濕熱與高壓等方式處理麥麩，其中膨化可以提高全麥面團的感官品質[51]。Li等采用微波預處理麥麩，發現含有處理后麥麩的全麥面團具有較高的穩定性和拉伸性，制成的全麥面條微生物生長率和褐變速率顯著降低，保質期延長[52]。此外，卷餅（tortillas）是墨西哥等美洲國家受歡迎的主要面制品之一，通過和面、整形、壓制和烘烤等工藝制成。Liu等采用發芽全麥粉取代未發芽全麥粉，發現發芽全麥粉添加后卷餅的比容和光澤度增加，適口性和保質穩定性增強[53]。Liu還對比了不同化學發酵劑對全麥卷餅透明度和抗斷強度的影響，發現磷酸鋁鈉對透明度的改善作用顯著高于焦磷酸鈉和硫酸鋁鈉，相對于其他兩種發酵劑，經硫酸鋁鈉發酵的全麥卷餅抗斷強度最高[54]。

3.3 油炸類產品

目前全麥油炸類產品主要有方便面、油條和沙琪瑪等。雖然受到其他類型產品的沖擊，方便面仍是目前旅行常備食品之一。曹新蕾等研究發現添加全麥粉后方便面的硬度降低，咀嚼性及回彈性下降，粘度增加，色澤變暗，復水時間延長；當全麥粉添加比例從60%提高到80%時，復水時間從390 s增加到600 s；綜合各指標，全麥粉添加比例為60%最為合適[55]。油條是中國傳統早餐美食，風味口感獨特，受到消費者的廣泛歡迎，但是油條的脂肪含量較高，長期食用不利于身體健康。李玲等研究發現采用全麥粉取代精制面粉可以降低油條的含油量，當全部取代時油條的含油量可以降低40%以上，而且油條的外觀和口感均可被接受[56]。沙琪瑪是我國的一種傳統零食，具有500多年的歷史，配方中包含面粉、雞蛋、發酵劑和水等，經過和面、整形和油炸等工藝制得。鄧璐璐等研究發現不同全麥粉取代率的沙琪瑪在油炸過程中水分和油脂的傳質曲線均能較好地擬合一級動力學方程，全麥粉中的膳食纖維提高了沙琪瑪的持水能力，阻礙水分蒸發，從而降低了對油脂的吸收；另外添加全麥粉后沙琪瑪的膨化度降低，表面結構變致密，也會降低油脂的滲入[57]。

4 結語

全麥粉作為一種良好的天然谷物原料，富含膳食纖維、酚酸等生理活性物質，能夠起到減重、預防糖尿病和干預心腦血管疾病等功效，目前已有烘焙類、蒸煮類和油炸類等全麥食品，但外觀與口感品質仍需要提升，以達到消費者的感官和營養需求。