基于生物技術(shù)的小麥麩皮深加工工藝

趙輝

[摘要]我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，小麥?zhǔn)俏覈?guó)重要的農(nóng)作物之一，除了麥粒之外，小麥麩皮也具有有效的生理功能。通過(guò)對(duì)小麥麩皮進(jìn)行深加工處理，能夠充分挖掘小麥麩皮的最大價(jià)值，實(shí)現(xiàn)對(duì)小麥的充分利用，從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)資源的可持續(xù)發(fā)展。基于此，本文對(duì)小麥麩皮深加工工藝進(jìn)行了相應(yīng)分析。

[關(guān)鍵詞]生物技術(shù);小麥麩皮;深加工工藝

麩皮是小麥中的重要組成部分，通過(guò)對(duì)小麥麩皮進(jìn)行有效處理能夠有效開(kāi)發(fā)小麥的最大價(jià)值，實(shí)現(xiàn)對(duì)小麥的綜合開(kāi)發(fā)利用，促進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的有效利用。小麥麩皮深加工工藝在膨化麩皮飼料、麥麩面筋以及木糖醇等方面有著顯著的運(yùn)用方式。

1 小麥麩皮的結(jié)構(gòu)組成分析

從化學(xué)成分上分析，小麥籽粒主要由胚芽、皮層與胚乳組成，可以通過(guò)技術(shù)將小麥的表皮加工成麩皮。一般加工廠中出產(chǎn)的麩皮的成分有糊粉層、表皮、珠心層、種皮與果皮等成分，小麥麩皮的構(gòu)成具有很大的差異性，受到小麥品種、制粉工藝條件、小麥品質(zhì)與面粉出分率等因素的影響[1]，其主要的化學(xué)成分見(jiàn)表1。

2 小麥麩皮深加工中的生物技術(shù)分析

本文在對(duì)小麥麩皮進(jìn)行深加工中的生物技術(shù)分析過(guò)程中分析了小麥麩皮低聚木糖結(jié)構(gòu)，包括小麥麩皮低聚木糖結(jié)構(gòu)分析、小麥麩皮低聚木糖的制備工藝、低聚木糖生產(chǎn)用木聚糖酶、降解小麥麩皮蛋門質(zhì)的綜合利用、小麥中的蛋白質(zhì)物質(zhì)研究分析、充分開(kāi)發(fā)利用小麥麩皮的蛋白質(zhì)等，下文對(duì)此進(jìn)行了闡述。

2.1 小麥麩皮低聚木糖結(jié)構(gòu)分析

在低聚木糖的制作過(guò)程中，小麥麩皮是重要且價(jià)值較高的材料組成，主要是由于其含有戊聚糖，主要的化學(xué)成分有葡萄糖、木糖與阿拉伯糖。

從化學(xué)結(jié)構(gòu)上分析，麩皮中的木聚糖主要是木糖殘基主鏈，由β-1，4糖苷鍵進(jìn)行連接，并含有β-吡喃木糖殘基與多種取代基側(cè)鏈，阿魏酸衍以及阿拉伯呋喃糖比較常見(jiàn)，在木糖殘基的C-2與C一3中表現(xiàn)較為廣泛。在C-2位置上則含有比較多的4-甲基醚衍生物取代基與α-D-葡萄糖醛酸。木聚糖在使用過(guò)程中能夠免受酶的影響，其主要原理是充分利用了過(guò)氧化物酶催化的二聚原理，能夠在多聚糖之間與阿魏酸基團(tuán)建立聯(lián)系[2]。

2.2 小麥麩皮低聚木糖的制備工藝

在將小麥麩皮制成低聚木糖的過(guò)程中，需要把其中的蛋白質(zhì)酶與淀粉酶以過(guò)濾分離的方式變成可溶性物質(zhì)，之后通過(guò)木聚糖酶的有效處理將戊聚糖等物質(zhì)變成可溶性低聚木糖，再運(yùn)用工業(yè)上的精致處理方式，最終提取到高純度的低聚木糖溶液。

由于具體生產(chǎn)工藝操作方式的限制，目前市面上尚不能夠達(dá)到直接的木聚糖酶供應(yīng)，為了獲得所需要的菌株，主要采用菌種選育的方式，通過(guò)專門的低聚木糖的生產(chǎn)來(lái)達(dá)到低聚木糖生產(chǎn)的目的，為此在小麥麩皮低聚木糖制備工藝中的關(guān)鍵要素是能夠找出適合麩皮木聚糖底物的木聚糖酶[3]。具體的小麥麩皮低聚木糖的制備工藝流程見(jiàn)圖1。

2.3 低聚木糖生產(chǎn)用木聚糖酶的研究

低聚木糖生產(chǎn)用木聚糖酶的研究受到學(xué)術(shù)界的較多關(guān)注，加強(qiáng)了對(duì)酶的提取與鑒定工作的重視，專注于研究微生物木聚糖酶的誘導(dǎo)產(chǎn)生和調(diào)節(jié)機(jī)制，并進(jìn)行木聚糖酶基因的分子克隆與表達(dá)等。我國(guó)加強(qiáng)了對(duì)木聚糖酶的純化和理化處理以及產(chǎn)木聚糖酶優(yōu)良菌株的篩選工作和馴化工作，聚糖酶的性質(zhì)與不同的生產(chǎn)工藝上由于生物技術(shù)使用的不同具有很大的差異性[4]。

由于木聚糖底物來(lái)源的不同對(duì)木聚糖酶的制備過(guò)程中要求使用不同的微生物。有的木聚糖的化學(xué)成分包括β-1，4糖苷鍵相連構(gòu)成的主鏈以及簡(jiǎn)單支叉結(jié)構(gòu)、多種類的糖以及基團(tuán)等，還包括乙酰基側(cè)鏈，一般木聚糖的主要成分是非均一性多聚糖。同時(shí)其在性質(zhì)上為復(fù)合酶系，由此在生產(chǎn)工藝中需要充分發(fā)揮作用相同的水解酶復(fù)合物以及多種特異性來(lái)進(jìn)行麩皮阿拉伯木聚糖解的完全聚解。

木聚糖水解的酶系結(jié)構(gòu)主要有乙酰木聚糖酯酶、β-1，4-木聚糖內(nèi)切酶、α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶、阿魏酸酯酶等，需要充分發(fā)揮β-1，4-木聚糖內(nèi)切酶與切割側(cè)鏈的酶、β-葡萄糖醛酸以及α-葡萄糖苷酶等成分之間的協(xié)同作用，共同進(jìn)行水聚糖的水解。通過(guò)木聚糖內(nèi)切酶與乙酰木聚糖酯酶的共同作用能夠達(dá)到良好的乙?；哪揪厶墙到庾饔?。通過(guò)木聚糖內(nèi)切酶作用的充分發(fā)揮能夠產(chǎn)生乙酰化聚合物，所產(chǎn)生的物質(zhì)同時(shí)又能夠作為酯酶優(yōu)選底物。為了充分發(fā)揮阿拉伯木聚糖的糖化作用，可以在木聚糖內(nèi)切酶中增加阿拉伯呋喃糖苷酶和α-阿拉伯木聚糖苷酶?；谀揪厶莾?nèi)切酶對(duì)木聚糖的水解的考慮，可以利用β-木糖苷酶的作用避免木聚糖內(nèi)切酶的終產(chǎn)物抑制作用的發(fā)揮。

在制備過(guò)程中應(yīng)當(dāng)盡量避免從水解木三糖、木二糖以及一端切β-1，4糖苷鍵中制解木糖苷酶，最佳途徑是通過(guò)內(nèi)部切β-1，4糖苷鍵的酶生產(chǎn)出酶解產(chǎn)物木二糖與木三糖。

國(guó)際上針對(duì)產(chǎn)木聚糖酶的微生物已經(jīng)形成了多種系統(tǒng)性研究，包括芽孢桿菌屬、側(cè)孢霉屬、木霉屬、曲霉屬以及鏈刀霉屬等，我國(guó)對(duì)此的研究主要集中在黑曲霉、里氏木霉與頂青霉等。

針對(duì)木聚糖酶分泌過(guò)程中微生物在其中起到的調(diào)節(jié)作用，目前尚未形成有效的研究成果，在具體的作用過(guò)程中，木聚糖不能夠直接進(jìn)入微生物細(xì)胞中，而是通過(guò)低分子量的木聚糖片段進(jìn)行刺激，通過(guò)組成型酶類的培養(yǎng)并講解之后產(chǎn)生最終的木聚糖片段。

2.4 降解小麥麩皮蛋白質(zhì)的綜合利用

小麥麩皮中其特定的化學(xué)物質(zhì)成分，在蛋白質(zhì)上營(yíng)養(yǎng)成分較高，能夠達(dá)到12%-18%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，在植物蛋白質(zhì)資源上較為豐富，具有很多使用功效，能夠有效彌補(bǔ)事物中蛋白質(zhì)不足的現(xiàn)象，具有良好的生物活性，同時(shí)達(dá)到良好的功能特性。通過(guò)生物技術(shù)的充分運(yùn)用之后，能夠?qū)π←滬熎ぶ械牡鞍踪|(zhì)進(jìn)行綜合開(kāi)發(fā)運(yùn)用，尤其是在低聚木糖的制備過(guò)程中通過(guò)蛋白酶有效處理之后能夠最終生成一定量的氨基酸與肽，可以在下一階段中進(jìn)行進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用。

2.5 小麥中的蛋白質(zhì)物質(zhì)研究分析

小麥中含有大量的蛋白質(zhì)，通過(guò)對(duì)此的充分研究開(kāi)發(fā)能夠最終制備生物活性多肽。與面粉和大米相比，小麥胚中含有30%-35%的蛋白質(zhì)，并且是全價(jià)蛋白質(zhì)，ACE是一種血管緊張素轉(zhuǎn)換酶，在對(duì)其進(jìn)行抑制作用過(guò)程中，小麥胚中的各種蛋白酶水解物發(fā)揮著不同的抑制作用，以堿性蛋白酶水解物所起到的抑制作用為最大。由此可知，麥胚蛋白通過(guò)各種蛋白酶水解作用的發(fā)揮能夠有效抑制ACE活性的肽片段，在不同的酶的特異性能的作用下，肽片段的種類與數(shù)量也具有很大的差異性。ACE酶具有相對(duì)較寬的作用底物，在工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)過(guò)程中能夠?qū)Φ鞍酌傅乃鈼l件達(dá)到良好的優(yōu)化作用，從而最終生產(chǎn)出活性較好的降壓肽[5]。

小麥麩皮中所含天然抗氧化劑（主要成分為維生素E）在1%以上。小麥胚中脂肪酸約占10%，其中80%是不飽和脂肪酸，亞油酸含量約50%以上，具有出油率高（10%）、維生素E含量高（3.38mg/g）、油色好、易于控制、無(wú)毒等特點(diǎn)。日本發(fā)明一種以小麥胚油為主營(yíng)養(yǎng)的食品，以小麥胚油85%-95%、蛋黃卵磷脂3%-8%，混合均勻成液狀，封入明膠膠囊。小麥胚中的維生素E含量為0.22mg/g，小麥胚油中維生素E含量約為0.5%，高于大豆油、玉米油、棉籽油、米糠油，且其中生物活性最高的D-α-生育酚占維生素E總量的50%左右，還含有一定量的生育三烯酚。

小麥麩皮中灰分約占小麥麩皮的5.7%;微量元素磷占灰分的39.8%，磷與細(xì)胞內(nèi)糖、脂肪、蛋白代謝有密切關(guān)系，是形成葡萄糖-6-磷酸、磷酸甘油和核酸等人體營(yíng)養(yǎng)素必不可少的物質(zhì);鈣占6.7%，是構(gòu)成骨骼和牙齒的重要成分，有助于人體的正常發(fā)育;鉀占15.4%，可防止肌肉無(wú)力;鎂占7.2%，可擴(kuò)張血管、降血壓、抑制神經(jīng)興奮;鐵含量為0.012%，可防止貧血;錳占0.0162%.可防止神經(jīng)失調(diào);鋅占0.017%，可防男子不育癥和維持骨骼正常發(fā)育。各種食物的膳食纖維含量見(jiàn)表2。

2.6 充分開(kāi)發(fā)利用小麥麩皮的蛋白質(zhì)

如何對(duì)小麥麩皮中的蛋白質(zhì)進(jìn)行有效開(kāi)發(fā)利用是重要的研究課題，目前一般采用從低聚木糖中提取酶解進(jìn)而分離蛋白質(zhì)的工藝處理方式。需要選擇恰當(dāng)?shù)牡鞍酌?，并?duì)水解條件進(jìn)行有效優(yōu)化處理，在此基礎(chǔ)上最終生成小麥麩皮活性蛋白肽。在膨化食品、糖果與糕點(diǎn)食品中運(yùn)用，能夠有效改善膨化食品、糖果與糕點(diǎn)的感官特性，帶給人們以更好的食用享受。將其添加到飲料中可以制備出麩香茶等營(yíng)養(yǎng)保健飲品，給人們的食品與飲食提供多種豐富性策略與飲食選擇。同時(shí)對(duì)小麥的麩皮中的活性蛋門肽進(jìn)行提純處理，在醫(yī)藥領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

3 結(jié)論

對(duì)小麥麩皮進(jìn)行生物技術(shù)的深加工處理是對(duì)農(nóng)業(yè)作物進(jìn)行深入加工處理的重要步驟之一，價(jià)格較為低廉，是一種重要的糧食作物副產(chǎn)品。本文進(jìn)行了酶法制備小麥麩皮低聚糖工藝及理化性質(zhì)研究，分析了小麥麩皮低聚木糖結(jié)構(gòu)、小麥麩皮低聚木糖的制備工藝、低聚木糖生產(chǎn)用木聚糖酶、降解小麥麩皮蛋白質(zhì)的綜合利用、小麥中的蛋白質(zhì)物質(zhì)并充分開(kāi)發(fā)利用小麥麩皮的蛋白質(zhì)的方式，利用酶解法對(duì)小麥麩皮進(jìn)行低聚木糖的制備，能夠滿足工業(yè)精加工處理的需要，并在此基礎(chǔ)上最終生產(chǎn)出高附加值的產(chǎn)品，最終提升對(duì)小麥麩皮的綜合利用率。

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