黑小麥全麥面粉品質(zhì)研究綜述

曲 蓓，劉 駿，李林峰，簡(jiǎn)俊濤，段淑娟，薛慶鋒，杜立豐

（1. 焦作市糧油質(zhì)量安全檢測(cè)中心，河南 焦作 454000；2. 焦作市農(nóng)林科學(xué)院，河南 焦作 454000；3. 南陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南 南陽(yáng) 473000；4. 濟(jì)源市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，河南 濟(jì)源 454650）

小麥?zhǔn)侨祟?lèi)的主要糧食作物，在全球糧食作物產(chǎn)量中位居第二，從人類(lèi)新石器時(shí)代對(duì)野生禾本科植物馴化算起，距今已有超過(guò)1 萬(wàn)年的栽培歷史[1]。黑小麥?zhǔn)且环N具有特殊粒色的小麥，是由育種家通過(guò)普通小麥與偃麥草、賴草等野生資源屬間遠(yuǎn)緣雜交等方式選育出來(lái)的六倍體小麥，從1997 年我國(guó)第一個(gè)黑小麥品種“黑小麥76 號(hào)”通過(guò)審定算起，距今黑小麥在我國(guó)僅有不到30 年的歷史[2]。近年來(lái)，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(lèi)蛋白、膳食纖維含量高等特點(diǎn)，備受人們關(guān)注，成為具有保健抗癌等功效的功能食品，市場(chǎng)需求增長(zhǎng)較快，前景廣闊[3]。由于黑小麥主要以全麥面粉的形式進(jìn)行食用，通過(guò)對(duì)黑小麥全麥面粉品質(zhì)進(jìn)行相關(guān)研究，以期為黑小麥產(chǎn)業(yè)的推廣和發(fā)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(nèi)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(jù)小麥籽粒表現(xiàn)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(shí)接觸到的普通小麥，有色小麥通常有紫黑色、紫色、藍(lán)色、綠色、紅色、褐色等顏色，習(xí)慣于把顏色接近黑色的小麥統(tǒng)稱為黑小麥。黑小麥中主要分為紫粒類(lèi)型和藍(lán)粒類(lèi)型，紫粒類(lèi)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(guó)普通小麥，顏色由種皮決定，藍(lán)粒類(lèi)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(lèi)化合物，具有較強(qiáng)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(yíng)養(yǎng)成分也有較大差異，普通小麥的蛋白質(zhì)含量通常在12%～14%，黑小麥的蛋白質(zhì)含量通常比普通小麥高15%～50%，且氨基酸種類(lèi)較為豐富。在膳食纖維方面，黑小麥膳食纖維含量高達(dá)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(diào)節(jié)腸道環(huán)境、防治糖尿病、預(yù)防肥胖、抗衰老等功能，是一種非常理想的食物來(lái)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(nèi)部的胚芽、胚乳組成。外部的果皮、種皮、糊粉層統(tǒng)稱為皮層，皮層富含膳食纖維、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)和多種微量元素，占籽?？傎|(zhì)量的15%左右，胚芽富含蛋白質(zhì)、脂肪及多種微量元素，占籽粒總質(zhì)量的3%左右，胚乳富含蛋白質(zhì)和淀粉，占籽?？傎|(zhì)量的82%左右[6]。黑小麥的蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉、干物質(zhì)、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(yuǎn)遠(yuǎn)高于對(duì)照全國(guó)優(yōu)質(zhì)小麥，其中蘇氨酸比普通小麥高35.56%，纈氨酸對(duì)比高66.07%，蛋氨酸對(duì)比高33.33%，亮氨酸對(duì)比高69.5%，苯丙氨酸對(duì)比高44.30%，賴氨酸對(duì)比高50%，組氨酸對(duì)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(méi)有的，碘既能抑制甲狀腺、乳腺癌，又能確保嬰幼兒發(fā)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(zhì)、脂肪、淀粉、礦物質(zhì)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(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)，籽粒中的葉酸、維E、維B、花色苷及絕大多數(shù)的礦物質(zhì)主要存在于皮層與胚芽中，占籽?？傎|(zhì)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?？傎|(zhì)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(zhì)，不飽和脂肪酸和酶活性物質(zhì)易導(dǎo)致面粉酸敗變質(zhì)，降低面粉的保質(zhì)期和口感，正常儲(chǔ)存條件下，全麥面粉的保質(zhì)期僅有30～60 d，低溫可延長(zhǎng)保質(zhì)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(chǎng)上銷(xiāo)售的絕大部分精制粉都是普通面粉，通常分為3 類(lèi)：第1 類(lèi)是通用面粉，有特一粉、特二粉和標(biāo)準(zhǔn)粉等；第2 類(lèi)是專用面粉，有蛋糕粉、面包粉、餅干粉、面條粉等；第3 類(lèi)是工業(yè)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(zhì)元素，可降低膽固醇、控制血糖，對(duì)腳氣病、癩皮病及各種皮膚病均有一定的預(yù)防和食療效果，因此具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)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(guó)習(xí)慣蒸煮等烹飪方式，對(duì)食品的色澤及口感要求較高，全麥?zhǔn)称酚捎谔砑恿他熎さ脑?，黃度升高、亮度降低，適口性沒(méi)有普通面粉好，因此市場(chǎng)上推廣率不高。隨著人們健康和節(jié)約意識(shí)的不斷提升，全麥面粉因其避免了營(yíng)養(yǎng)成分的損耗及節(jié)約了糧食而越來(lái)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(guò)石磨機(jī)或輥式磨粉機(jī)進(jìn)行。石磨機(jī)磨粉是低速低溫研磨，磨粉過(guò)程中最大程度地保持了小麥中的各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和面粉的分子結(jié)構(gòu)，磨出的面粉麥香濃郁，煮面時(shí)湯色淡黃，缺點(diǎn)是含沙量過(guò)高。輥式磨粉機(jī)按磨輥的對(duì)數(shù)分為單式和復(fù)式2 種，復(fù)式磨粉機(jī)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(huì)造成全麥粉制品口感發(fā)澀，此外由于麥胚中的不飽和脂肪酸和酶活性物質(zhì)易引起酸敗變質(zhì)，因此全麥面粉的保質(zhì)期相對(duì)較短。

4.2 麩皮穩(wěn)定化處理回添法

麩皮穩(wěn)定化處理回添法即先精制面粉，將胚芽和麩皮穩(wěn)定化處理后再按比例進(jìn)行回添。這種制粉工藝的關(guān)鍵在于對(duì)胚芽和麩皮的穩(wěn)定化處理，通常先對(duì)胚芽和麩皮進(jìn)行濕熱處理、擠壓膨化或微生物發(fā)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(zhì)的問(wèn)題，從而提高全麥粉制品的口感和全麥面粉的保質(zhì)期。

5 黑小麥全麥面粉基本理化特性

5.1 蛋白質(zhì)

黑小麥蛋白質(zhì)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(zhì)含量的關(guān)鍵指標(biāo)有面筋值，通常面筋值越大，蛋白質(zhì)含量越高。黑小麥全麥面粉加水至含水量高于35%時(shí)，用手或機(jī)械揉和可形成面團(tuán)，待面團(tuán)用水洗去淀粉、麩皮及可溶性等物質(zhì)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(zhì)。

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(dòng)的酶類(lèi)為主，影響面團(tuán)的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，醇溶蛋白和麥谷蛋白是主要的貯藏蛋白，影響面團(tuán)的加工品質(zhì)[8]。醇溶蛋白影響面團(tuán)的延伸性和黏性，麥谷蛋白影響面團(tuán)的強(qiáng)度和彈性，醇溶蛋白和麥谷蛋白的數(shù)量和比例決定了面筋質(zhì)量，只有醇溶蛋白時(shí)，面團(tuán)無(wú)法醒發(fā)，食品為無(wú)彈性的膠黏性物質(zhì)，只有麥谷蛋白時(shí)，面團(tuán)醒發(fā)不好。

5.2 淀粉

黑小麥淀粉是主要存在于胚乳中的儲(chǔ)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(zhì)地及面粉的品質(zhì)關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)，直鏈淀粉在面粉中所占的比例較小，但是對(duì)面粉品質(zhì)的影響卻很大。直鏈淀粉由于呈線性結(jié)構(gòu)，空間阻礙小，容易在淀粉分子鍵形成氫鍵結(jié)合，發(fā)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(fù)相關(guān)。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(diǎn)。

5.3 膳食纖維和脂質(zhì)

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?？偭康?%～6%，是普通小麥含量的2～3 倍。膳食纖維具有促進(jìn)胃腸蠕動(dòng)、降低人體吸收膽固醇、易產(chǎn)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?？扇苄陨攀忱w維通過(guò)在氣體周?chē)纬梢耗?，以及氧化凝膠作用形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，改善面團(tuán)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(jìng)爭(zhēng)性吸水，阻礙形成面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并破壞面團(tuán)中形成的氣泡，導(dǎo)致持氣性和比容降低。脂質(zhì)占籽粒總量的3%左右，70%以上存在于胚乳和胚芽中，脂質(zhì)和面筋蛋白結(jié)合會(huì)影響面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、面團(tuán)彈性和面團(tuán)強(qiáng)度，脂質(zhì)和直鏈淀粉結(jié)合會(huì)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(dá)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(lèi)化合物，具有非常強(qiáng)的抗氧化和防病治病的作用，如清除體內(nèi)自由基、抗炎抗腫瘤、預(yù)防糖尿病及保護(hù)視力等。黑小麥在籽粒顏色形成過(guò)程中，總酚含量積累越高，籽粒的顏色就會(huì)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(wěn)定性較好，高溫條件下色素顏色會(huì)變淡，穩(wěn)定性優(yōu)于大多數(shù)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(xiàn)象。淀粉乳受熱后，在一定溫度范圍內(nèi)，淀粉粒開(kāi)頭破壞，晶體結(jié)構(gòu)消失，體積膨大，黏度急劇上升，呈黏稠的糊狀，即成為非結(jié)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(dāng)水溫升高到一定值時(shí)，淀粉結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯改變，氫鍵斷裂，斷裂的氫鍵與較多的水分子結(jié)合，進(jìn)而造成晶體結(jié)構(gòu)消失，體積膨大的同時(shí)黏度急劇上升，呈黏稠的糊狀，這時(shí)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(shí)的淀粉不但在韌性、強(qiáng)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(xué)特性

小麥面粉加水揉混時(shí)，蛋白吸水膨脹，分子間互相連接形成連續(xù)的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，此時(shí)的面團(tuán)具有的黏彈性和流動(dòng)性稱為流變學(xué)特性，通常通過(guò)粉質(zhì)儀、拉伸儀和揉混儀進(jìn)行測(cè)定。面團(tuán)中的蛋白含量與面團(tuán)的穩(wěn)定時(shí)間、形成時(shí)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(guān)[11]。黑小麥全麥粉中含有麩皮，其粉質(zhì)特性拉伸都較差，主要表現(xiàn)在面團(tuán)的耐揉性和強(qiáng)度低、韌性差、面筋筋力較弱、面團(tuán)延展性差、易流變[12]。但是，在面制品加工過(guò)程中，可以結(jié)合黑小麥全麥粉的流變學(xué)特性按照一定比例添加的相應(yīng)的面粉中來(lái)提高整個(gè)面制品的品質(zhì)。

6 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，黑小麥因其富含花青素和多種微量元素，以及氨基酸、麥類(lèi)蛋白、膳食纖維含量高等特點(diǎn)，備受人們關(guān)注，成為我國(guó)新型的谷物資源，但由于其發(fā)展歷史在我國(guó)僅有不到30 年，其相關(guān)研究仍處于起步階段[13]。當(dāng)前，黑小麥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展存在很多制約因素：在種質(zhì)資源方面，黑小麥存在種質(zhì)資源較少、現(xiàn)有品種產(chǎn)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(shù)、銷(xiāo)售渠道狹隘、種植風(fēng)險(xiǎn)大等制約因素；在加工銷(xiāo)售方面，黑小麥存在缺少配套深加工技術(shù)、市場(chǎng)占有率低等制約因素。通過(guò)對(duì)黑小麥近10 年的研究，在品種選育方面，和老品種相比已實(shí)現(xiàn)黑小麥新品種從產(chǎn)量到抗性、品質(zhì)的大幅度提升，較大幅度地提高了黑小麥種植的利潤(rùn)，可以一定程度上解決在不減少糧食產(chǎn)量基礎(chǔ)上農(nóng)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(jìn)行使用，黑小麥的高附加值屬性并沒(méi)有被開(kāi)發(fā)出來(lái)，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(chǎn)品，將會(huì)不斷地被開(kāi)發(fā)出來(lái)，黑小麥的高附加值屬性將會(huì)不斷地體現(xiàn)出來(lái)。