全麥粉的不足與改良技術研究進展

◎ 蔡夢迪，熊雙麗，李安林，李 鳳

(1.西南科技大學 生命科學與工程學院，四川 綿陽 621010；2.四川旅游學院 食品學院，四川 成都 610100)

與僅由胚乳制成的精制面粉相比，采用麩皮回添法或整粒研磨法制得的全麥粉含有更多的膳食纖維、礦物質、維生素、酚類化合物、阿魏酰化低聚糖、谷胱甘肽、二十八烷醇及植物甾醇等成分，具有緩解輕度便秘，改善結腸代謝，降低肥胖及代謝綜合征、某些類型的癌癥、二型糖尿病或心腦血管疾病風險的作用，但同時因全麥粉含有較多的膳食纖維、高活性酶、脂類及抗營養因子等，影響其感官、加工和儲藏性能[1-2]。本文就降低全麥粉營養和加工性能的因素、加工過程中生物活性成分損失及其品質改良進行綜述，以期為相關研究和應用奠定一定的理論基礎。

1 降低全麥粉營養和加工性能的主要因素

1.1 膳食纖維

全麥粉保留了麩皮，其膳食纖維會稀釋面筋蛋白，與面筋蛋白競爭吸水，在很大程度上抑制網狀面筋的形成。在面團制作過程中麥麩膳食纖維與面筋產生摩擦，造成面筋結構不均勻，降低面團穩定性[3]。劉寧[4]研究發現，隨著麥麩膳食纖維含量增加，饅頭比容顯著下降，色澤變暗。此外，膳食纖維對鈣離子、銅離子、鐵離子及錳離子等金屬離子以及維生素A、維生素E和胡蘿卜素會產生束縛作用，影響它們的吸收與利用。

1.2 蛋白酶

小麥籽粒含有少量的蛋白酶類，主要位于胚及糊粉層內，活性很高，可水解小麥蛋白質并釋放出一些不良氣味成分，同時也可能導致蛋白質產生一些苦味。蛋白酶對面粉的品質有很大影響，新磨制的面粉中半胱氨酸殘基含有未被氧化的巰基，在面團發酵的過程中，可作為蛋白酶的強力活化劑，激活蛋白酶活性從而水解蛋白質造成面團發黏，破壞面團的網絡結構，降低面團的持氣能力，導致面團發酵體積小、彈性差和易裂[5]。

1.3 脂類

脂類在全麥粉中會以水解酸敗的方式開始降解，隨后發生氧化酸敗，嚴重影響全麥粉的感官品質和功能特性。脂質酸敗會產生小分子的醛、酮、酸等有刺激性氣味的物質，導致小麥酸敗變苦，全麥粉苦澀黏牙，甚至對人體健康不利。脂類還會與蛋白質、氨基酸等發生共氧化，導致面團結構穩定性及營養特性降低[5]。

1.4 植酸

小麥中植酸含量相對較高，大約為0.495%～1.985%，以鈣鎂復鹽的形式存在于麥麩和胚芽之中。全麥粉中植酸含量大于8 mg·g-1，精制面粉中植酸的含量約2～4 mg·g-1。植酸具有較強的螯合能力，不僅與Ca、Fe、Mg等金屬離子產生絡合物，使其身體可利用率降低，還會影響蛋白質、脂肪及淀粉的消化吸收[6]。

1.5 β-葡聚糖

β-葡聚糖是一種非淀粉多糖，具有線性空間結構。小麥籽粒中β-葡聚糖的含量為0.40%～0.71%，主要存在于糊粉層和胚乳的細胞壁中，具有高黏性和高親水性，不僅會降低食糜通過腸道速度，還會增加腸黏膜表面水層厚度，導致動物對蛋白質、脂肪及淀粉等養分的吸收降低。同時β-葡聚糖能吸附一些離子和有機質，如Ca2+、Zn2+、Na+，最終影響整體物質代謝[7]。

1.6 單寧

全谷物中單寧含量較多，單寧與一些必需金屬離子如Fe3+、Zn2+、Ca2+絡合，生成不溶性復合物，使其不能被人體所利用。單寧通過疏水及氫鍵作用與含疏水氨基酸的蛋白質結合，形成縮合單寧-蛋白復合物。它還會結合消化道中的蛋白酶、脂肪酶、分解酶等形成無活性復合物，抑制其活性，由此干預食物成分的消化吸收及利用[8]。

1.7 脂肪酶

全麥粉麥胚和麩皮的保留給脂肪酶及其作用的底物創造了接觸的條件，使甘油酯被大量水解，產生脂肪酸和甘油等[9]。脂肪氧化酶能夠氧化不飽和脂肪酸，形成氫過氧化脂肪酸自由基。同時氧化葉黃素、維生素E，使全麥粉中類胡蘿卜素含量降低，面粉色澤過白。且一些氧化產生的次級產物可能與全麥粉中的蛋白質、維生素A、氨基酸結合，降低其食用價值[10]。

1.8 多酚氧化酶

隨著小麥的成熟，其外表皮和胚中的多酚氧化酶活性顯著提高。多酚氧化酶能在有氧環境下催化面粉中的酚類發生氧化反應，生成的醌類物質進一步氧化聚合或與蛋白質、氨基酸反應產生黑色素，發生酶促褐變。而且，多酚氧化酶活性增強，全麥粉的膨脹勢、崩解值及峰值黏度均呈下降趨勢，導致淀粉糊化品質降低，最終對面粉的耐儲性產生影響[11]。

1.9 化學污染物和生物毒素

小麥在種植過程中受蟲害影響或在加工過程中混入雜質，農藥殘留量、重金屬含量以及真菌污染等使全麥粉存在一定安全隱患。小麥收割后最主要的霉菌包括枝孢菌屬、鐮刀菌屬和交鏈孢屬，而儲存后的優勢霉菌是曲霉屬和青霉屬，它們在潮濕的環境下會產生脫氧雪腐鐮刀菌烯醇、玉米赤霉烯酮、赭曲霉毒素等毒素。這些真菌毒素毒性復雜，共存時導致毒性增強。由于種子中大部分霉菌以菌絲體的形式存在于小麥皮層，分生孢子聚集在小麥表面，全麥粉受污染的程度更大[12]。

2 生物活性成分易在全麥粉加工過程中損失

全麥粉中類胡蘿卜素、木酚素、植物甾醇、酚類和黃酮類等活性成分易在加工及貯藏過程中降解，造成轉化或損失。類胡蘿卜素受脂肪氧合酶、氧氣、光照和溫度等因素的影響，會由結合態向游離態轉變并發生降解，產生二氫獼猴桃內酯、紫羅蘭酮等特殊氣味，改變產品的原有風味[13]。此外，小麥經機械破損、熱處理后，類胡蘿卜素由反式結構轉化成順式異構體，導致維生素A原活性及抗氧化能力降低。由于酶、溫度、水分及金屬離子的作用，含有雙鍵的植物甾醇發生自身氧化或酶促氧化，產生具有毒副作用的甾醇氧化物。

3 全麥粉改良技術

3.1 全麥粉粒度控制技術

由超微粉碎得到平均粒徑為43 μm時全麥粉損傷淀粉含量為26.03%，比125 μm組的損傷淀粉含量多4.97%，使面筋網絡結構的連續性降低。在攪拌過程中，麩皮粒徑越小越容易并入面團，使面條表面的可見斑點減少[14]。麩皮粒徑從40目減小至100目，全麥掛面的色澤、韌性及光滑性得到改善，彈性、咀嚼性和回復性達到最大值[15]。粒徑減小，面團最大拉伸阻力和延伸性提高，有效保留了面團發酵產生的CO2，從而使全麥饅頭比容增大[16]。降低麩皮粒度后其持水量減少，使蛋白質及淀粉結合更多的水分，有助于形成連續且均勻的面筋網絡結構。

3.2 擠壓膨化技術

經擠壓膨化處理的全麥粉揮發性物質數量顯著增加，分別比小麥粉、全麥粉多出16種和11種。麩皮和胚芽發生美拉德反應，產生了獨有的吡嗪類和酚類化合物[17]。擠壓穩定化處理的全麥掛面營養價值更高，其氨基酸、β-胡蘿卜素、維生素B2、磷、鐵和鉀含量顯著增加。可鈍化酪氨酸酶的活性，抑制酚類物質發生酶促褐變，全麥面條貨架期延長[18]。擠壓膨化技術使全麥粉纖維素在高溫、高壓狀態下發生降解，改變了麩皮的分子結構，可溶性及持水力增加。減少麥麩中的植酸含量，提高蛋白質的體外消化率。

3.3 微波加熱技術

全麥粉經微波處理可引起蛋白性質變化，從而降低酶的活性。微波熱效應使脂肪氧化酶相對酶活率在50%左右，全麥粉結合多酚DPPH及ABTS陽離子自由基清除能力均有所提高[19]。隨微波處理時間的延長，多酚氧化酶活性及菌落總數均呈下降趨勢，可有效抑制全麥鮮濕面褐變[21]。綜上所述，微波處理全麥粉對微生物細胞有破壞作用，導致微生物的延遲期變長。引起蛋白質、脂質與淀粉相互作用，影響淀粉黏度。此外，這些成分聚合后分子量增大，面團的彈性、穩定性增加。

3.4 蒸汽爆破技術

麥麩經蒸汽爆破處理后，持水能力增強，半纖維素等物質發生水解，產生酸性物質，促進植酸鹽水解反應，植酸鹽含量降低[22]。還原糖含量顯著增加，促進非酶促褐變反應，形成許多新芳香化合物[23]。小麥麩皮經蒸汽爆破處理120 s后水溶性戊聚糖的含量高出12.4倍。蒸汽爆破的高溫、高壓蒸汽及高剪切力會破壞小麥麩皮的纖維素，釋放半纖維素，不溶性戊聚糖轉變成水溶性戊聚糖[24]。

3.5 微生物發酵法

在全麥粉及其制品的加工中，常用乳酸菌、酵母菌、真菌對麩皮進行改性。微生物發酵在降解抗營養因子的同時，其他營養物質也被分解，更有利于吸收消化。利用3種真菌固體發酵小麥麩皮，烷基間苯二酚及總酚含量呈上升趨勢。微生物在發酵過程產生纖維素酶使纖維降解，增加了可溶性膳食纖維的含量[25]。麩皮經發酵后，水溶性阿拉伯木聚糖含量增加，削弱了麩皮對面筋網狀結構的破壞作用。在微生物發酵過程中pH值下降，植酸被高活性的植酸酶降解，或者在發酵過程中某個特定菌種產生了植酸酶[26]。

3.6 添加品質改良劑

目前，主要使用的品質改良劑包括增筋劑、減筋劑、乳化劑、增稠劑、酶制劑和營養強化劑等。王佳玉等[27]以雙乙酰酒石酸單雙甘油作為乳化劑，促進脂質、蛋白質和淀粉之間相互作用，面團微觀結構更緊致，在全麥粉中加入0.128 g/100 g α-淀粉酶和0.1 g/100 g半纖維素酶，面團中的破損淀粉和不溶性半纖維素降解為可溶性小分子糖，利于面筋網絡形成，面團保氣性及全麥面包的比容均有所增加，且延長了面包的老化[28]。添加30%的金槍魚骨鈣粉可提高全麥餅干中鈣和磷的含量，面團的糖分降低并延緩了高溫烘烤過程中的焦糖化和美拉德反應，改善了全麥餅干的色澤[29]。

4 結語

目前關于全麥粉中不利因素對其品質和加工與貯藏中的影響因素和機制、小麥粉品種與環境對其不利因素的影響、全麥粉生產及儲藏技術研究不足，各種改良技術不能針對實際生產過程中存在的問題進行深入系統地分析，不能系統性解決根本問題，影響了改良效果。因此，根據原料品種、環境條件改進全麥粉生產工藝和儲藏條件，利用現代分離技術、分析技術和生物技術加強全麥粉中不利因素的含量、存在狀態及其對品質、加工和儲藏的影響規律和機制分析，活性成分及其穩態保護技術研究，減少加工和儲藏過程中的活性成分損失，提升改良質量是未來長時間的發展方向，也是促進該產業發展和助力健康中國的有效途徑。