黑小麥全麥面粉品質研究綜述

曲 蓓，劉 駿，李林峰，簡俊濤，段淑娟，薛慶鋒，杜立豐

（1. 焦作市糧油質量安全檢測中心，河南 焦作 454000；2. 焦作市農林科學院，河南 焦作 454000；3. 南陽市農業科學院，河南 南陽 473000；4. 濟源市農業技術推廣中心，河南 濟源 454650）

小麥是人類的主要糧食作物，在全球糧食作物產量中位居第二，從人類新石器時代對野生禾本科植物馴化算起，距今已有超過1 萬年的栽培歷史[1]。黑小麥是一種具有特殊粒色的小麥，是由育種家通過普通小麥與偃麥草、賴草等野生資源屬間遠緣雜交等方式選育出來的六倍體小麥，從1997 年我國第一個黑小麥品種“黑小麥76 號”通過審定算起，距今黑小麥在我國僅有不到30 年的歷史[2]。近年來，由于黑小麥具有富含花青素和多種微量元素，以及氨基酸、麥類蛋白、膳食纖維含量高等特點，備受人們關注，成為具有保健抗癌等功效的功能食品，市場需求增長較快，前景廣闊[3]。由于黑小麥主要以全麥面粉的形式進行食用，通過對黑小麥全麥面粉品質進行相關研究，以期為黑小麥產業的推廣和發展提供參考。

1 普通小麥與黑小麥

小麥籽粒是由外部的果皮、種皮、糊粉層及內部的胚芽、胚乳組成的，色素主要沉積在果皮、種皮和糊粉層中。根據小麥籽粒表現出的顏色把小麥分為白色小麥和有色小麥，白色小麥就是平時接觸到的普通小麥，有色小麥通常有紫黑色、紫色、藍色、綠色、紅色、褐色等顏色，習慣于把顏色接近黑色的小麥統稱為黑小麥。黑小麥中主要分為紫粒類型和藍粒類型，紫粒類型黑小麥其色素基因源自于二粒小麥、偃麥草、賴草、埃塞俄比亞四倍體小麥和中國普通小麥，顏色由種皮決定，藍粒類型黑小麥其色素基因源自于一粒小麥和偃麥草，顏色由糊粉層決定[4]。

黑小麥的色素屬于花色苷類化合物，具有較強的抗氧化能力，其色素含量通常比普通小麥高3～5 倍。除了外觀顏色不同，普通小麥和黑小麥的營養成分也有較大差異，普通小麥的蛋白質含量通常在12%～14%，黑小麥的蛋白質含量通常比普通小麥高15%～50%，且氨基酸種類較為豐富。在膳食纖維方面，黑小麥膳食纖維含量高達4%～6%，通常比普通小麥高2～3 倍[5]。因此，和普通小麥相比，黑小麥具有微量元素高、調節腸道環境、防治糖尿病、預防肥胖、抗衰老等功能，是一種非常理想的食物來源。

2 黑小麥主要成分

2.1 籽粒的組成

籽粒由外部的果皮、種皮、糊粉層及內部的胚芽、胚乳組成。外部的果皮、種皮、糊粉層統稱為皮層，皮層富含膳食纖維、蛋白質、礦物質和多種微量元素，占籽粒總質量的15%左右，胚芽富含蛋白質、脂肪及多種微量元素，占籽粒總質量的3%左右，胚乳富含蛋白質和淀粉，占籽粒總質量的82%左右[6]。黑小麥的蛋白質、脂肪、淀粉、干物質、18 種氨基酸總量均高于普通小麥，人體必需而又不能合成的8 種氨基酸都遠遠高于對照全國優質小麥，其中蘇氨酸比普通小麥高35.56%，纈氨酸對比高66.07%，蛋氨酸對比高33.33%，亮氨酸對比高69.5%，苯丙氨酸對比高44.30%，賴氨酸對比高50%，組氨酸對比高9.30%[6]。特別是黑小麥含有0.5 mg/L 的碘元素，是其他小麥所沒有的，碘既能抑制甲狀腺、乳腺癌，又能確保嬰幼兒發育正常的珍貴元素。

2.2 皮層與胚芽的組成

皮層與胚芽主要由膳食纖維、蛋白質、脂肪、淀粉、礦物質和多種微量元素組成。其中，皮層的30%～50%為膳食纖維，14%左右為優質蛋白質，籽粒中的葉酸、維E、維B、花色苷及絕大多數的礦物質主要存在于皮層與胚芽中，占籽粒總質量的8%以上。皮層有持水力、膨脹力、持油力、抗氧化活性和吸附重金屬等特性[7]。胚芽雖然僅占籽粒總質量的3%左右，但卻具有高含量的不飽和脂肪酸和酶活性物質，不飽和脂肪酸和酶活性物質易導致面粉酸敗變質，降低面粉的保質期和口感，正常儲存條件下，全麥面粉的保質期僅有30～60 d，低溫可延長保質期。

3 普通面粉和全麥面粉

普通面粉是去掉麥胚和絕大部分麩皮后加工而成的面粉，即市場上銷售的絕大部分精制粉都是普通面粉，通常分為3 類：第1 類是通用面粉，有特一粉、特二粉和標準粉等；第2 類是專用面粉，有蛋糕粉、面包粉、餅干粉、面條粉等；第3 類是工業粉，有谷朊粉、小麥淀粉等。

全麥面粉是指不去掉麥胚和麩皮加工而成的面粉，由于保留了大部分膳食纖維、維生素和礦物質元素，可降低膽固醇、控制血糖，對腳氣病、癩皮病及各種皮膚病均有一定的預防和食療效果，因此具有較高的營養價值。

兩者相比，全麥面粉具有更高的粗纖維、粗脂肪、破損淀粉含量及酶活性，具有更低的濕面筋、總淀粉含量及糊化、拉伸特性。我國習慣蒸煮等烹飪方式，對食品的色澤及口感要求較高，全麥食品由于添加了麩皮的原因，黃度升高、亮度降低，適口性沒有普通面粉好，因此市場上推廣率不高。隨著人們健康和節約意識的不斷提升，全麥面粉因其避免了營養成分的損耗及節約了糧食而越來越受到青睞。

4 全麥面粉制粉工藝

4.1 全籽粒直接粉碎法

全籽粒直接粉碎法即將整粒清潔小麥粉碎成粉，一般通過石磨機或輥式磨粉機進行。石磨機磨粉是低速低溫研磨，磨粉過程中最大程度地保持了小麥中的各種營養物質和面粉的分子結構，磨出的面粉麥香濃郁，煮面時湯色淡黃，缺點是含沙量過高。輥式磨粉機按磨輥的對數分為單式和復式2 種，復式磨粉機又分為四輥磨和八輥磨，齒輥用于破碎小麥，光輥用于心磨、渣磨和尾磨。這種制粉工藝由于麩皮粉碎困難會造成全麥粉制品口感發澀，此外由于麥胚中的不飽和脂肪酸和酶活性物質易引起酸敗變質，因此全麥面粉的保質期相對較短。

4.2 麩皮穩定化處理回添法

麩皮穩定化處理回添法即先精制面粉，將胚芽和麩皮穩定化處理后再按比例進行回添。這種制粉工藝的關鍵在于對胚芽和麩皮的穩定化處理，通常先對胚芽和麩皮進行濕熱處理、擠壓膨化或微生物發酵，篩分后和粉碎后的胚芽和麩皮與精制面粉混合，這種制粉工藝可以部分解決麩皮不易粉碎、麥胚易酸敗變質的問題，從而提高全麥粉制品的口感和全麥面粉的保質期。

5 黑小麥全麥面粉基本理化特性

5.1 蛋白質

黑小麥蛋白質主要由清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白及麥谷蛋白組成，衡量蛋白質含量的關鍵指標有面筋值，通常面筋值越大，蛋白質含量越高。黑小麥全麥面粉加水至含水量高于35%時，用手或機械揉和可形成面團，待面團用水洗去淀粉、麩皮及可溶性等物質后，剩下的含水65%～70%具有黏性、彈性、延展性的粗面筋稱為濕面筋，濕面筋烘干后即為干面筋，其75%～80%為面筋蛋白質。

清蛋白溶于稀鹽溶液和水，占蛋白總量的4%左右；球蛋白溶于稀鹽溶液，占蛋白總量的8%左右；醇溶蛋白溶于70%乙醇，占蛋白總量的45%左右；麥谷蛋白溶于稀酸或稀堿，占蛋白總量的35%左右。清蛋白和球蛋白以參與代謝活動的酶類為主，影響面團的營養品質，醇溶蛋白和麥谷蛋白是主要的貯藏蛋白，影響面團的加工品質[8]。醇溶蛋白影響面團的延伸性和黏性，麥谷蛋白影響面團的強度和彈性，醇溶蛋白和麥谷蛋白的數量和比例決定了面筋質量，只有醇溶蛋白時，面團無法醒發，食品為無彈性的膠黏性物質，只有麥谷蛋白時，面團醒發不好。

5.2 淀粉

黑小麥淀粉是主要存在于胚乳中的儲能碳水化合物，由直鏈淀粉和支鏈淀粉組成，直鏈淀粉是淀粉中的葡萄糖分子由α-(1,4)糖苷鍵連接而成的分子，支鏈淀粉是淀粉中的葡萄糖分子由α-(1,4)糖苷鍵為主鏈、α-(1,6)糖苷鍵為支鏈連接而成的分子[9]。普通小麥直鏈淀粉占淀粉總量的22%左右，黑小麥直鏈淀粉占淀粉總量的比例比普通小麥低。

直鏈淀粉占淀粉總量的比例和小麥的質地及面粉的品質關聯性很強，直鏈淀粉在面粉中所占的比例較小，但是對面粉品質的影響卻很大。直鏈淀粉由于呈線性結構，空間阻礙小，容易在淀粉分子鍵形成氫鍵結合，發生凝沉、回生，另外直鏈淀粉和淀粉的的溶脹力及溶脹體積呈負相關。因此，直鏈淀粉含量低的小麥更適宜制作面包、饅頭，直鏈淀粉含量高的小麥更適宜制作餅干、糕點。

5.3 膳食纖維和脂質

黑小麥的膳食纖維主要存在于麩皮之中，占麩皮總量的40%左右，占籽粒總量的4%～6%，是普通小麥含量的2～3 倍。膳食纖維具有促進胃腸蠕動、降低人體吸收膽固醇、易產生飽腹感等生理功能，由可溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維組成。可溶性膳食纖維通過在氣體周圍形成液膜，以及氧化凝膠作用形成三維網狀結構，改善面團的持氣性和流變特性，不溶性膳食纖維吸收大量水分與面筋蛋白競爭性吸水，阻礙形成面筋網絡結構并破壞面團中形成的氣泡，導致持氣性和比容降低。脂質占籽粒總量的3%左右，70%以上存在于胚乳和胚芽中，脂質和面筋蛋白結合會影響面筋網絡結構、面團彈性和面團強度，脂質和直鏈淀粉結合會影響淀粉的吸水率、老化和酶水解速度。

5.4 花色苷

黑小麥的花色苷是一種天然黑色素，有研究顯示黑小麥花色苷的含量高達567.06 mg/kg，通常比普通小麥花色苷含量高3～5 倍，花色苷屬于黃酮類化合物，具有非常強的抗氧化和防病治病的作用，如清除體內自由基、抗炎抗腫瘤、預防糖尿病及保護視力等。黑小麥在籽粒顏色形成過程中，總酚含量積累越高，籽粒的顏色就會越深，籽粒顏色越深其抗氧化能力就越高[10]。黑小麥色素是水溶性色素，在中性條件下為灰色，在酸性條件下為紅色，在堿性條件下為綠色。黑小麥色素常溫條件下穩定性較好，高溫條件下色素顏色會變淡，穩定性優于大多數天然色素，是理想的天然黑色食品資源。

5.5 糊化特性

糊化是粉與水共熱后，在一定條件下變成半透明狀膠體的現象。淀粉乳受熱后，在一定溫度范圍內，淀粉粒開頭破壞，晶體結構消失，體積膨大，黏度急劇上升，呈黏稠的糊狀，即成為非結晶性的淀粉。淀粉是基本不溶于冷水的，只能輕微地溶脹和可逆地吸收水，但是當水溫升高到一定值時，淀粉結構發生明顯改變，氫鍵斷裂，斷裂的氫鍵與較多的水分子結合，進而造成晶體結構消失，體積膨大的同時黏度急劇上升，呈黏稠的糊狀，這時水的溫度為糊化溫度。不同小麥淀粉的糊化溫度不同，黑小麥淀粉的糊化溫度在66 ℃左右，降低糊化溫度能夠降低糊化所需的能耗，即降低了加工的難度。糊化后的淀粉稱為α - 淀粉，此時的淀粉不但在韌性、強度、黏度上口感更好，而且由于更易被淀粉酶水解而易于被人體消化吸收。

5.6 流變學特性

小麥面粉加水揉混時，蛋白吸水膨脹，分子間互相連接形成連續的三維網狀結構，此時的面團具有的黏彈性和流動性稱為流變學特性，通常通過粉質儀、拉伸儀和揉混儀進行測定。面團中的蛋白含量與面團的穩定時間、形成時間、弱化度、50 mm拉伸阻力、最大拉伸阻力拉伸面積等呈正相關[11]。黑小麥全麥粉中含有麩皮，其粉質特性拉伸都較差，主要表現在面團的耐揉性和強度低、韌性差、面筋筋力較弱、面團延展性差、易流變[12]。但是，在面制品加工過程中，可以結合黑小麥全麥粉的流變學特性按照一定比例添加的相應的面粉中來提高整個面制品的品質。

6 結語

近年來，黑小麥因其富含花青素和多種微量元素，以及氨基酸、麥類蛋白、膳食纖維含量高等特點，備受人們關注，成為我國新型的谷物資源，但由于其發展歷史在我國僅有不到30 年，其相關研究仍處于起步階段[13]。當前，黑小麥產業的發展存在很多制約因素：在種質資源方面，黑小麥存在種質資源較少、現有品種產量偏低、品種抗性較差等制約因素；在種植推廣方面，黑小麥存在缺少配套栽培技術、銷售渠道狹隘、種植風險大等制約因素；在加工銷售方面，黑小麥存在缺少配套深加工技術、市場占有率低等制約因素。通過對黑小麥近10 年的研究，在品種選育方面，和老品種相比已實現黑小麥新品種從產量到抗性、品質的大幅度提升，較大幅度地提高了黑小麥種植的利潤，可以一定程度上解決在不減少糧食產量基礎上農民增收的難題[14]。目前，黑小麥主要是作為粥用或被加工成全麥面粉進行使用，黑小麥的高附加值屬性并沒有被開發出來，隨著黑小麥研究的不斷深入，一系列黑小麥專用食品甚至是具有抗衰老功能花青素的提取產品，將會不斷地被開發出來，黑小麥的高附加值屬性將會不斷地體現出來。