全麥粉品質(zhì)改良對其制品的適宜性研究進展

王 靜，溫紀平

（河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，河南鄭州 450001）

隨著全谷物食品概念不斷普及，大眾膳食結(jié)構(gòu)也隨之發(fā)生變化，對健康食品的需求越來越大，眾多研究者開始把目光聚焦于全谷物食品[1]。全麥制品是一類以保留小麥胚乳、胚芽和麩皮的面粉為主要原料，通過一系列加工制得的產(chǎn)品。全麥粉與普通小麥粉相比，其抗氧化、降血糖血脂等功能特性十分明顯，是由于它不僅含有大量的膳食纖維、維生素及鈣、鐵、鋅等人體必需的礦物質(zhì)元素，還含有多酚、黃酮等功能性成分[2-3]。雖然全麥粉中營養(yǎng)物質(zhì)多富集于麩皮和胚芽，但麩皮和胚芽的存在一定程度上會干擾面筋網(wǎng)絡(luò)的形成，導(dǎo)致全麥制品質(zhì)地不良、感官品質(zhì)不佳，使人們對其的接受度降低[4]。

1 全麥粉的營養(yǎng)成分

1.1 蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)在全麥粉中的占比與在小麥中的占比相差約10%，氨基酸種類齊全，但人體必需氨基酸含量較低。張盈月等[5]研究發(fā)現(xiàn)谷氨酸含量最高，人體必需氨基酸中苯丙氨酸含量最高，對調(diào)節(jié)人體能量代謝具有重要作用的賴氨酸含量僅為3%左右，這種氨基酸的不平衡性導(dǎo)致氨基酸的利用率降低。張璐等[6]研究表明缺乏賴氨酸和含硫氨基酸會對蛋白多糖及膠原蛋白合成造成直接影響，人體長期處于氨基酸組分缺失的狀態(tài)會加速疾病的發(fā)生。因此，為從源頭強化全麥食品的營養(yǎng)，深入探究提高全麥蛋白質(zhì)含量及限制性氨基酸含量對解決因缺乏蛋白質(zhì)及必需氨基酸而造成的人體營養(yǎng)缺陷問題具有現(xiàn)實意義。

1.2 膳食纖維

隨著膳食結(jié)構(gòu)不斷精細化，膳食纖維在食品中的研究與應(yīng)用越來越深入，被學(xué)術(shù)界補充認定為第七類營養(yǎng)素。全麥粉中膳食纖維含量約為14%（以100 g 面粉干基計），是優(yōu)于精制小麥粉的營養(yǎng)“供給倉”，適量攝入可達到刺激腸胃蠕動，調(diào)節(jié)人體代謝等功效[7]。各種膳食指南建議，膳食纖維的日攝入量為25～30 g。而實際根據(jù)我國居民的膳食結(jié)構(gòu)，平均膳食纖維日食用未達標。膳食纖維分為可溶性膳食纖維（Soluble Dieary Fibre，SDF）和不可溶性膳食纖維（Insoluble dietary fiber，IDF）。SDF 到達小腸后會像水一樣變成糊狀物質(zhì)覆蓋在腸道表面，達到減緩其他物質(zhì)吸收的功效，同時它能被腸道的有益菌群發(fā)酵；而IDF較粗糙，對腸胃刺激較大，可促進腸道蠕動。但膳食纖維補充并不是越多越好，其易與一些礦物質(zhì)元素結(jié)合從而影響礦物質(zhì)的利用吸收。張春華等[8]測得全麥粉中總膳食纖維高于普通小麥粉。營養(yǎng)攝入量不足一定程度上會影響我國居民的健康水平，因此全麥制品便成為補充膳食纖維很好的選擇。全麥制品在研發(fā)方面擁有巨大潛力，以膳食纖維的建議日攝入量為參考，研究如何進一步提高全麥制品的膳食纖維含量對提高人體健康水平具有重要意義。

1.3 多酚

全麥粉富含多種礦物質(zhì)和一些植物化學(xué)物質(zhì)，多酚是較為重要的植物化學(xué)物質(zhì)之一，通常以結(jié)合態(tài)存在于小麥麩皮，表現(xiàn)出優(yōu)異的抗氧化作用。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，酚類物質(zhì)能預(yù)防心血管疾病是由于酚類物質(zhì)能夠與人體內(nèi)纖維素木糖結(jié)合形成不易被降解的結(jié)合酚，再由腸道中微生物發(fā)酵產(chǎn)生對人體有益的生物活性物質(zhì)。以烷基間苯二酚（ARs）為例，研究發(fā)現(xiàn)ARs主要聚集于小麥麩皮，在小腸中被腸道菌群吸收代謝從而發(fā)生多種生理效應(yīng)。國外研究報道ARs的加入能有效抑制結(jié)腸癌細胞發(fā)生氧化損傷[9]。因此，適量攝入全麥制品有助于降低患慢性疾病的發(fā)病概率。

綜上所述，全麥粉對健康產(chǎn)生影響的關(guān)鍵性成分包括蛋白質(zhì)、膳食纖維、多酚等。對這些化合物在維持健康和降低疾病風(fēng)險方面有大量的研究，有一定的數(shù)據(jù)支撐。因此，有必要對全麥粉進行品質(zhì)改良，在保證制品品質(zhì)穩(wěn)定的情況下提高限制全麥制品營養(yǎng)品質(zhì)的成分。

2 全麥制品現(xiàn)存的品質(zhì)問題

全麥制品現(xiàn)存的品質(zhì)問題主要表現(xiàn)為4個方面。①耐儲性不強。全麥食品中麥胚的留存會對其儲藏性產(chǎn)生影響。因麥胚中含有活性較高的脂肪酶，使其十分不穩(wěn)定，易導(dǎo)致全麥食品在儲藏過程中受到外部條件變化的影響而發(fā)生酸敗變質(zhì)，從而縮短儲藏期。②食用品質(zhì)欠佳。麥麩添加會增加面團的形成和穩(wěn)定時間，破壞面筋蛋白的穩(wěn)定性和空間結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致全麥食品感官欠佳。此外，麥麩中大量的IDF使全麥食品適口性不佳，導(dǎo)致大眾消費意愿降低。③全麥食品加工特性不良。歐洲一些國家主要以烘焙食品為主，也符合全麥食品在國外流行的大趨勢。在我國普遍以蒸煮類制品為主，在應(yīng)用全麥粉加工的過程中，面條的斷條率、烹調(diào)特性及饅頭的醒發(fā)性等方面難以達到加工要求，導(dǎo)致我國全麥食品種類較少[10]。④安全品質(zhì)問題。麥麩表面易有蟲卵、化學(xué)物質(zhì)和微生物等外源污染物的殘留，從而導(dǎo)致全麥食品被污染，存在安全隱患。

3 國內(nèi)外對全麥粉改良技術(shù)的研究現(xiàn)狀

單一改良方法可大致歸為3類，分別是物理改良法、化學(xué)改良法和生物改良法[11]。

3.1 物理品質(zhì)改良技術(shù)

全麥粉麩皮顆粒過大，一般制粉設(shè)備將不可避免地造成其營養(yǎng)物質(zhì)流失，超微粉碎技術(shù)能在最大程度保留全麥粉生物活性成分的同時改善其口感。羅斐斐等[12]研究證實超微粉碎后的紫麥全麥粉面筋網(wǎng)絡(luò)強化，降低了麩皮與胚芽對面筋網(wǎng)絡(luò)的影響。研究報道超微粉碎后麥麩中的蛋白質(zhì)、氨基酸和維生素等成分的含量均出現(xiàn)不同程度的增加[13]。關(guān)于粉碎粒度對全麥粉膳食纖維含量改變的研究，有一種可能性猜測，麥麩粒度的減小破壞了麩皮細胞結(jié)構(gòu)和膳食纖維結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致一些原本不易被消化吸收的大分子多糖聚合度降低，部分轉(zhuǎn)變?yōu)槟鼙蝗梭w消化吸收的多糖或單糖[14]。

過熱蒸汽是一種對飽和狀態(tài)下的蒸汽進行加熱定壓的技術(shù)，因其具有安全性高、無污染、熱效率高等優(yōu)點，且可以較好地保留熱不穩(wěn)定的營養(yǎng)成分，被廣泛應(yīng)用于食品領(lǐng)域[15-16]。麩皮中植酸能降低人體對礦物質(zhì)的利用率，多酚氧化酶能影響全麥制品色澤與儲藏性，間接成為全麥制品暢銷度不高的原因[17-18]。吳紹華等[19]研究表明過熱蒸汽處理不僅顯著降低多酚氧化酶活性，而且能除去部分植酸。表明過熱蒸汽在提升制品儲藏特性與營養(yǎng)物質(zhì)利用率方面效果顯著。

微波是一種具有吸收、反射及穿透等性能，在食品殺菌、加熱和解凍等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用的電磁波技術(shù)[20]。在全麥制品加工過程中主要利用其電磁效應(yīng)和熱效應(yīng)對微生物和活性較高的酶進行滅活和鈍化，以達到延長制品儲藏期的目的。張巖巖等[21]發(fā)現(xiàn)合適的微波時間和功率對全麥粉的微生物殺滅和降低脂肪酸值有明顯的作用效果，這與李進偉等[22]的研究結(jié)果一致。微波溫度過高易導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性從而破壞面筋網(wǎng)絡(luò)，NA-KAMURA等[23]研究證實微波熱效應(yīng)主要是對谷蛋白產(chǎn)生作用，使其發(fā)生凝聚。過度處理也會導(dǎo)致全麥粉自由水含量降低，脫水狀態(tài)使蛋白質(zhì)變性導(dǎo)致發(fā)酵特性下降，進而導(dǎo)致全麥制品品質(zhì)降低[24]。因此，利用微波技術(shù)處理全麥粉雖能徹底殺滅微生物，達到延長制品儲藏期的目的，但參數(shù)的設(shè)定要在合適的范圍才可對制品起到正向作用。

3.2 化學(xué)品質(zhì)改良技術(shù)

臭氧處理的麥麩對細菌的生長繁殖有較強的抑制作用。干濕法都能使麥麩中的菌落總數(shù)顯著降低，但干法會產(chǎn)生刺激氣味[25]。酸堿處理在全麥制品加工中對產(chǎn)品的色澤、營養(yǎng)成分和風(fēng)味都有較大影響，使用該方法會受到一定限制。目前，還未制訂出消除酸堿處理產(chǎn)生的不良影響的最佳方案，仍需不斷進行分析和深入探討。

氧氣和麥胚中的一些內(nèi)源酶是導(dǎo)致麥胚變質(zhì)，影響全麥制品儲藏性的主要原因。因此，隔絕氧氣和添加抗氧化劑可有效減緩酸敗變質(zhì)。王君茹等[26]研究表明，不同抗氧化劑對麥胚穩(wěn)定性影響程度不同，因此針對制品特性及儲存選擇合適的抗氧化劑十分重要。維生素C依靠極強的還原性將面筋中-SH還原為-S-S-，使面筋蛋白互相交聯(lián)形成牢固的三維網(wǎng)絡(luò)，其余成分則堆疊在立體網(wǎng)絡(luò)空隙中增固面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)從而提高面團彈韌持氣性[27]。這在夏秀華等[28]的實驗中得到了較好的體現(xiàn)，面包比容明顯提升，但用量不宜過多，否則會逐漸劣化。

谷朊粉是一種氨基酸種類豐富、蛋白質(zhì)含量較高的天然食品添加劑，被視為優(yōu)秀的植物性蛋白源。谷朊粉對于制品的改善主要表現(xiàn)在制品比容提升，這主要取決于谷朊粉中麥膠蛋白優(yōu)異的延展性和麥谷蛋白優(yōu)異的粘彈性[29]。親水膠體是一類具有親水結(jié)構(gòu)的大分子多糖，提取于植物和海藻或由微生物合成，大多數(shù)是不會對人體構(gòu)成危害的天然多糖及衍生物。親水膠體因具有羥基和羧基等親水基團而具有良好的吸水和持水能力，不僅可有效延緩水分在面粉中的遷移速率還可加強與淀粉之間的絡(luò)合以延緩面制品老化[30]。親水膠體與面筋蛋白的相互作用以及與淀粉的絡(luò)合作用會使面筋形成穩(wěn)定有序的空間結(jié)構(gòu)，從而達到強化筋力與彈性的目的，以此改善制品的品質(zhì)特性[31]。

3.3 生物品質(zhì)改良技術(shù)

酶制劑是一種經(jīng)過提純等一系列操作后具有催化作用的蛋白質(zhì)。與其他改良劑相比，酶制劑具有催化性強、專一性強、作用條件溫和及降能減耗等特點，因其來源于生物，安全性能有所保障，更滿足大眾對食品安全健康的要求[32]。真菌α-淀粉酶、葡萄糖氧化酶（Glucose Oxidase，Gox）、脂肪酶和谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶（Glutamine Transaminase，TG）是常見的面制品改良酶制劑[29]。

真菌α-淀粉酶主要是通過誘導(dǎo)破損淀粉和加熱糊化的淀粉水解，生成低分子的糊精和麥芽糖與面團中水分結(jié)合，削弱面筋蛋白與水的結(jié)合程度，由此改善制品比容[33]。Gox是改良面制品品質(zhì)的重要酶制劑之一，通過增加面團的粘彈性提升制品比容與松軟度。Gox可以將蛋白質(zhì)中的-SH氧化為-S-S-，直接促進蛋白質(zhì)的聚合。-S-S-形成大分子纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)增強了面筋網(wǎng)絡(luò)，使制品比容增大，這與維C的作用機制一致[33-34]。脂肪酶能將甘油三酯降解為單甘油酯和甘油二酯，二者皆是優(yōu)良的乳化劑，可提高制品比容和松軟度。同時，降解產(chǎn)生的脂肪酸分別起到不同的作用，短鏈脂肪酸可增加面包中芳香成分含量，長鏈脂肪酸會導(dǎo)致面包品質(zhì)劣化[35-36]。TG是一種能催化蛋白質(zhì)內(nèi)或蛋白質(zhì)間?；D(zhuǎn)移反應(yīng)從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)間發(fā)生共價交聯(lián)的酶。TG改良作用體現(xiàn)在改變蛋白質(zhì)的性能上。ROMEIH等[37]等研究表明TG的催化作用使蛋白質(zhì)分子發(fā)生交聯(lián)而改善面團流變特性。同時，能將一些必需氨基酸如賴氨酸交聯(lián)到蛋白質(zhì)上以防止美拉德反應(yīng)對氨基酸產(chǎn)生影響，由此提高蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值。因此，TG成為很多研究人員青睞的新型食品酶制劑。

酸面團是一種通過具有發(fā)酵能力的乳酸菌發(fā)酵制備的面團。酸面團發(fā)酵技術(shù)在改善焙烤制品的風(fēng)味、營養(yǎng)性和儲藏性方面表現(xiàn)出的積極作用使其得到食品工業(yè)界的廣泛重視，其提高制品營養(yǎng)價值的核心在于代謝過程中產(chǎn)生多種氨基酸和維生素[38]，這與RIZZELLO等[39]結(jié)果一致。酸面團發(fā)酵雖使制品部分維生素含量提高，但由于該技術(shù)涉及眾多微生物代謝途徑和技術(shù)參數(shù)的設(shè)定，部分維生素仍不可避免地流失。因此，要改善這種損失還需篩選更合適的微生物菌種及設(shè)定最佳的技術(shù)參數(shù)。酸面團發(fā)酵技術(shù)與目前已普及的現(xiàn)代工藝相比略顯復(fù)雜，但此傳統(tǒng)制作方式在今后將會成為研究熱潮。

4 展望

全麥制品在我國的推廣不及歐洲國家，仍不足以替代小麥粉制品在我國市場的地位。但隨著消費市場多元化的發(fā)展，仍需深入研究和開發(fā)全麥制品改良的新技術(shù)。我國在全麥改良技術(shù)研究方向主要集中于提高制品的可接受度。但全麥制品眾多，各種改良技術(shù)影響全麥制品的作用機制尚未構(gòu)成一套系統(tǒng)的體系，仍需不斷深入研究探討。