麥麩功能特性及其對(duì)功能面包的影響

馮文婷

（邯鄲科技職業(yè)學(xué)院，河北 邯鄲 056046）

0 引言

中國(guó)是世界上最大的小麥生產(chǎn)國(guó)和主要消費(fèi)國(guó)，據(jù)我國(guó)近2 年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)小麥生產(chǎn)能力保持在1.3 億t 以上。小麥麥麩是面粉生產(chǎn)的主要副產(chǎn)品。麥麩中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和生物活性物質(zhì)，隨著人們對(duì)飲食健康的關(guān)注，麥麩食品越來越受到青睞。但添加麥麩會(huì)對(duì)烘焙食品品質(zhì)產(chǎn)生不良影響，從而制約了麥麩在功能型食品中的有效利用[1]。從麥麩營(yíng)養(yǎng)成分的功能特性及其對(duì)面包品質(zhì)的限制因素入手，對(duì)超微粉碎技術(shù)在麥麩面包中的應(yīng)用與存在問題進(jìn)行介紹，以期為我國(guó)小麥麥麩功能化應(yīng)用提供參考。

1 小麥麩皮的組成及營(yíng)養(yǎng)特性

1.1 小麥麩皮組成

1.1.1 小麥籽粒的構(gòu)造

小麥主要由胚乳、皮層和胚芽3 個(gè)部分組成。小麥皮層亦稱麥皮，其質(zhì)量占整粒小麥的14.5%~18.5%，小麥皮層按其組織結(jié)構(gòu)分為6 層，由外向里依次為小麥皮、外果皮、內(nèi)果皮、種皮、珠心層、糊粉層。糊粉層是胚乳最外層的單層活細(xì)胞，亦稱外胚乳或內(nèi)皮層。種皮、珠心層及糊粉層統(tǒng)稱為種皮。

小麥籽粒構(gòu)造及營(yíng)養(yǎng)成分分布見圖1[2]。

圖1 小麥籽粒構(gòu)造及營(yíng)養(yǎng)成分分布

1.1.2 小麥麩皮的組成及成分

面粉廠加工的面粉主要是胚乳，其副產(chǎn)物麥麩主要包括表皮、果皮、種皮、珠心層和糊粉層，胚芽成為獨(dú)立的產(chǎn)品。

果皮和種皮是具有木質(zhì)化的次生細(xì)胞壁，其主要成分是阿拉伯木聚糖和纖維素，其中纖維素占30%，阿拉伯木聚糖占60%。糊粉層僅有初生細(xì)胞壁，其主要成分為阿拉伯木聚糖（50%~60%） 和β -葡聚糖（30%~40%）[3]。小麥麩皮的蛋白質(zhì)主要分布于糊粉層。酚類化合物是小麥麩皮中最主要的一類植物化學(xué)物，包括酚酸類、烷基間二苯酚及黃酮類，其中，酚酸中以阿魏酸為主，主要分布于麥麩細(xì)胞壁中，以酯鍵形式與半纖維素結(jié)合[4]。此外，小麥麩皮中還含有豐富的礦物質(zhì)元素、維生素和淀粉酶、脂肪氧化酶和脂肪水解酶等。小麥麩皮的組成成分由于小麥種類、品質(zhì)、制粉工藝和設(shè)備的不同而有所差異[4]。

1.2 小麥麥麩功能特性

1.2.1 小麥麥麩麩膳食纖維

膳食纖維（DF） 是指很難被人體消化吸收，由多糖類組成的高分子物質(zhì)的統(tǒng)稱。膳食纖維包括可溶性膳食纖維（SDF） 和不溶性膳食纖維（IDF）。SDF 主要是指在室溫下能溶于水，但不能被人體內(nèi)消化酶所降解的一類非淀粉活性多糖[5]，IDF 主要是指在室溫下不溶于水且不被人體內(nèi)消化酶所降解的一類非淀粉多糖，主要包括纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等。而可溶性膳食纖維具有比不溶性膳食纖維更強(qiáng)的生理功能。麥麩中膳食纖維的含量占35%~50%，而可溶性膳食纖維的含量?jī)H占2%~3%[6]。小麥麩皮膳食纖維中含量占比最多的成分是阿拉伯木聚糖。

國(guó)內(nèi)外很多研究證明，麥麩膳食纖維有改進(jìn)腸道代謝功能、降血糖、降低膽固醇、抑制脂肪吸收、預(yù)防動(dòng)脈硬化、抗氧化、抗菌、抗腫瘤、調(diào)節(jié)免疫力等藥理作用。例如，Mendis M 等人[7]研究證明，阿拉伯木聚糖是一種良好的益生元，其在結(jié)腸中可被微生物選擇性地降解為阿拉伯木聚糖寡糖。Klepacka J 等人[8]研究發(fā)現(xiàn)，阿拉伯木聚糖及阿拉伯木聚糖寡糖都能促進(jìn)許多腸道細(xì)菌的生長(zhǎng)，如雙歧桿菌屬、乳桿菌屬、擬桿菌門等。張翼等人[9]研究證明了膳食纖維不但可抑制葡萄糖的吸收，進(jìn)而降低血糖濃度，還可螯合膽固醇，從而控制身體對(duì)膽固醇的吸收，進(jìn)而有效地控制血脂。

綜上所述，麥麩膳食纖維中不溶性膳食纖維主要促使胃腸發(fā)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)，而可溶性膳食纖維則較多地參與機(jī)體代謝功能。

建立扶貧工作責(zé)任清單，選擇重點(diǎn)部門和重點(diǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)村進(jìn)行聯(lián)合督查。實(shí)行驗(yàn)收制，將驗(yàn)收結(jié)果與績(jī)效考評(píng)、評(píng)優(yōu)評(píng)先、干部選拔相結(jié)合。對(duì)于驗(yàn)收不合格的單位實(shí)行約談、函詢或誡勉談話。

1.2.2 麥麩蛋白

麥麩中的植物蛋白占15%~20%，麥麩蛋白的氨基酸構(gòu)成相較于面粉中蛋白的氨基酸更為豐富，包括有十八氨基酸，含有了人類所需要的全部8 種氨基酸，其中纈氨酸、酪氨酸、亮氨酸、賴氨酸，苯丙氨酸和異亮氨酸的含量較高，而蛋氨酸、色氨酸含量則相對(duì)較低。植物蛋白含有豐富的不飽和脂肪酸，麥麩中的氨基酸組成也基本平衡，要優(yōu)于小麥胚乳蛋白[10]，容易被機(jī)體消化吸收。植物性蛋白質(zhì)能夠降低血脂濃度，預(yù)防心血管疾病[11]；有利于改善肝功能和預(yù)防肝性腦病的發(fā)生；可以增強(qiáng)肝臟和乳腺的代謝，減少肝癌和乳腺癌的發(fā)生[12]。

1.2.3 麥麩酚類物質(zhì)

麥麩中存在著某些多酚類元素，如阿魏酸、木酚素、類黃酮等。其主要成分是阿魏酸，這些酚類物質(zhì)擁有很多生物學(xué)特性，比如阿魏酸能有效清除人體內(nèi)的自由基，預(yù)防心腦血管疾病[13]。木酚素對(duì)雌激素依賴性疾?。ㄈ缛橄侔?、前列腺癌、婦女經(jīng)期綜合征、骨質(zhì)疏松等） 有預(yù)防作用[11]。

1.2.4 植酸

麥麩中的植酸通常以鈣鎂鹽化合物的形式存在，植酸及其水解產(chǎn)物能抑制蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶的活性，是一種抗?fàn)I養(yǎng)因子[14]。植酸還易與蛋白質(zhì)結(jié)合形成不溶性蛋白或與礦物質(zhì)形成螯合物，從而阻礙機(jī)體對(duì)蛋白質(zhì)、碳水化合物在腸道中的消化吸收，對(duì)維生素和礦物質(zhì)的吸收也存在不利的影響，長(zhǎng)期攝入會(huì)影響機(jī)體健康[15]。

2 麩皮對(duì)面包品質(zhì)的影響

2.1 膳食纖維

麥麩中的不溶性膳食纖維主要有木質(zhì)素、半纖維素[16]。麥麩中的木質(zhì)素半纖維素形成共價(jià)鍵相連構(gòu)成致密的組織結(jié)構(gòu)，這種致密的組織結(jié)構(gòu)在面團(tuán)成型過程中會(huì)破壞空腔穩(wěn)定性，從而降低面包質(zhì)量。在生產(chǎn)面包中，由于膳食纖維顆粒對(duì)面筋蛋白的稀釋影響，當(dāng)加入用量過小時(shí)，半纖維素中聯(lián)結(jié)的阿魏酸等活性雙鍵與面筋蛋白結(jié)合成更大的分子，對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響遠(yuǎn)大于對(duì)其稀釋作用，從而對(duì)面團(tuán)的流變學(xué)性質(zhì)起到改善作用，而又如添加量過大時(shí)這種有利影響遠(yuǎn)小于對(duì)稀釋的面筋網(wǎng)絡(luò)帶來不利影響，從而不利于面團(tuán)的流變學(xué)特性[17]。

2.1.2 纖維素

對(duì)于普通小麥面粉，里面含有的纖維成分對(duì)面包品質(zhì)影響不大。但麥麩回填帶入了大量纖維素，纖維素首先在分子內(nèi)和分子間形成大量氫鍵，進(jìn)而形成剛性的不溶性微纖絲；在微纖絲形成過程中，有的區(qū)域中葡聚糖長(zhǎng)鏈沿分子長(zhǎng)軸平行排列，呈現(xiàn)一定的規(guī)律，形成高度有序的結(jié)晶區(qū)，其間又夾雜很多無序結(jié)構(gòu)，形成交織的無定形區(qū)，是一種兩相共存的體系[18]。這種體系結(jié)構(gòu)除本身導(dǎo)致面包組織變硬，還破壞了淀粉與面筋結(jié)構(gòu)，限制氣泡自由膨脹，而且大大降低面團(tuán)持氣能力，但在另一方面，又因?yàn)樯攀忱w維素吸水性很強(qiáng)，從而產(chǎn)生了稀釋面筋的效果，這樣就造成了面包比體積（體積質(zhì)量比） 下降，從而使得面包組織結(jié)構(gòu)變得租糙。

2.1.3 戊聚糖

戊聚糖（又稱阿拉伯木聚糖） 是細(xì)胞壁多糖的主要成分，是一種主要的谷物非淀粉胞外多糖，主要由阿拉伯糖和木糖所構(gòu)成。戊聚糖大約占麩皮干質(zhì)量的20%以上。研究人員認(rèn)為，小麥麩皮水溶戊聚糖與面粉中的水溶戊聚糖相似，都能改善面團(tuán)特性及面包烘烤品質(zhì)。而小麥麩皮水不溶戊聚糖對(duì)面團(tuán)特性及面包烘烤品質(zhì)有明顯的弱化作用；而普通面粉中的水不溶戊聚糖，則對(duì)面團(tuán)特性和面包烘烤質(zhì)量的作用并不明顯[19]。Khalid K H 等人[20]的研究結(jié)果表明，在面團(tuán)體系中麥麩纖維的存在對(duì)面團(tuán)的吸水和吸氣等功能具有積極作用，而對(duì)濕面筋、面筋系數(shù)、面粉穩(wěn)定性、面包體積，以及面團(tuán)的烘烤性能等均有不利影響。

2.2 酶類物質(zhì)

小麥麩皮中還含有脂肪酶、脂肪氧化酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、脂肪氧化酶。和麥麩中大量的微生物同時(shí)作用，加速了麥麩和麥胚的酸敗和氧化變質(zhì)，影響小麥麩皮的貯藏穩(wěn)定性。蛋白酶能分解面筋蛋白，阻礙面筋網(wǎng)絡(luò)的形成，從而影響面包品質(zhì)。β -淀粉酶使面粉中的淀粉糖化，及時(shí)給酵母提供能量，有利于面團(tuán)的發(fā)酵。

2.3 其他成分

小麥麥麩中所含的酸性果膠等含量很少，但可以改良面包的品質(zhì)[21]，主要是因?yàn)檫@些成分可通過與主鏈間氫鍵等非共價(jià)鍵形成三維凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而膳食纖維中的酚酸等活性雙鍵則可與小麥粉蛋白質(zhì)結(jié)合成更大分子的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[22]。另外，麩皮中含有抗?fàn)I養(yǎng)因子（如植酸等） 對(duì)面筋蛋白形成和成熟有不利影響。

3 小麥麥麩超微粉碎技術(shù)對(duì)面包的影響

3.1 超微粉碎技術(shù)機(jī)理

麩皮顆粒度大小是影響全麥或麥麩食品品質(zhì)重要因素，但常規(guī)的降低顆粒度的粉碎技術(shù)主要適用于以淀粉為主成分的原料，對(duì)膳食纖維含量比較豐富的麥麩類則不適用。超微粉碎技術(shù)，主要是指通過采用各種超微水平技術(shù)的粉碎手段改變麥麩顆粒中的超微水平顆粒質(zhì)量（p<50 μm)，使粒徑在3 mm以上的物料顆粒碎至10~25 μm 的技術(shù)[23]。

3.2 超微粉碎技術(shù)對(duì)麥麩功能因子影響

對(duì)于作用機(jī)制的探討，李璐等人[24]研究發(fā)現(xiàn)超微粉碎物料能夠提高其比表面積和多孔性，從而提高了其SDF 的質(zhì)量。陳存社等人[25]研究表明超微粉碎后，麥麩中SDF 升高，IDF 含量顯著下降，可能由于在超微粉碎過程中各種強(qiáng)作用力下，麥麩中不溶性半纖維素、纖維素，以及與其化學(xué)鍵合的果膠類物質(zhì)發(fā)生化學(xué)鍵斷裂，轉(zhuǎn)化成可溶性的聚合物。

3.3 超微粉碎對(duì)面包品質(zhì)影響

因?yàn)樾←滬滬熁靥罴庸な称返馁|(zhì)量不好，很多研究者通過嘗試物理、化學(xué)、生物的手段改善麥麩物化特性。超微粉碎麥麩技術(shù)是一種物理改性技術(shù)，相比于化學(xué)改性技術(shù)，物理改性技術(shù)更為安全；而相比于生物改性技術(shù)，物理改性技術(shù)在增加可溶性膳食纖維含量的效果上也更為明顯。超微粉碎麥麩工藝主要是通過外力剪切技術(shù)改變麥麩的分子結(jié)構(gòu)，使其基團(tuán)完全暴露、使其功能性成分溶出，從而提高了麥麩功能面包的品質(zhì)[26]。

余青等人[27]研究表明，超微粉碎與普通粉碎相比，處理后麥麩粉粉體的持水性、持油性、吸水溶脹性、水溶性、陽離子交換能力均顯著升高（p<0.05）。當(dāng)麥麩超微粉碎后，其粒徑減小，粉體也變得更加均勻一致。但隨著超微粉碎時(shí)間的逐漸延長(zhǎng)，當(dāng)粉體顆粒粉碎達(dá)到更加細(xì)碎狀態(tài)后，部分粉體之間很易發(fā)生相互黏結(jié)團(tuán)聚的現(xiàn)象，由此造成了麥麩粉保持水性、持油性、熱穩(wěn)定性等均大大下降。田曉紅等人[28]認(rèn)為可能由于麥麩顆粒的的減小，引起膳食纖維中親水性基團(tuán)的暴露，與水的接觸面積增多，從而使全麥面團(tuán)的吸水性與持水力均提高，也因此促進(jìn)了面筋形成的發(fā)生。

4 結(jié)語

當(dāng)前，對(duì)于麥麩中功能物質(zhì)物化特性及超微粉碎后對(duì)面包品質(zhì)影響的研究，雖然有了一定進(jìn)展，但對(duì)于小麥麩中某些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的化學(xué)功能特性及其所產(chǎn)生的不利影響，還需進(jìn)一步研究；對(duì)小麥麩皮破碎機(jī)理，還需進(jìn)一步研究；而對(duì)于麩皮專用超微粉碎設(shè)備的選型與設(shè)計(jì)上研究仍舊有著很大的缺失，在實(shí)際控制與破碎小麥麩皮粒度上還需進(jìn)一步研究。