石冬梅,李渐鹏,邱 斌,闫永恒,,张统武,王新春,徐志祥,徐同成,
(1 山东省邹平县长山镇经管站,山东滨州 256206;2 山东省农业科学院农产品研究所/山东省农产品精深加工技术重点实验室,济南 250100;3 山东农业大学食品科学与工程学院,山东泰安 271000)
小麦精深加工产业发展概况
石冬梅1,李渐鹏2,邱斌2,闫永恒2,3,张统武1,王新春3,徐志祥3,徐同成2,3
(1山东省邹平县长山镇经管站,山东滨州256206;2山东省农业科学院农产品研究所/山东省农产品精深加工技术重点实验室,济南250100;3山东农业大学食品科学与工程学院,山东泰安271000)
综述了小麦谷朊粉加工、小麦淀粉生产酒精工艺、小麦淀粉制糖、麦麸和麦胚加工等方面开发应用的研究进展,指出存在的问题,并提出相应的对策,旨在为小麦精深加工提供参考。
小麦;谷朊粉;小麦淀粉;麦麸;精深加工
近年来,随着农业科学技术的发展,小麦产量不断增收。小麦精深加工利用受到越来越多人的重视。但是在小麦精深加工过程存在很多问题,如高附加值的研究较少,具体组分及功能性的研究不足,技术发展限制等。因此,本文综述了小麦谷朊粉、小麦淀粉、麦麸麦胚加工现状,指出现阶段存在的问题,并提出相应的对策,以期为小麦精深加工提供相应的理论依据。
谷朊粉又叫活性面筋粉,是小麦加工过程中的主要副产物[1]。谷朊粉中的蛋白质不仅含量非常高,而且蛋白质氨基酸构成非常齐全。此外,谷朊粉还含有少量脂肪、矿物质、碳水化合物等[2]。谷朊粉初期主要用作饲料,现在活性面筋粉的营养价值愈来愈受到重视,有利于小麦精深加工产业的发展。
生产谷朊粉的方法主要有马丁法、巴特法、改良的马丁法、三相卧螺法等加工方法。目前马丁法在国内应用最广泛,巴特法和三相卧螺法工艺都不够成熟。
1.1谷朊粉应用
谷朊粉除了主要应用于食品领域外,还应用在涂料、塑料、薄膜、造纸、医药及酿酒等行业。麦面筋蛋白应用在面制品中,不仅可以明显提高面团持水性,而且还能增加面团的弹性,显著的提升面制品品质[3]。谷朊粉在肉制品中的应用,可保持肉制品水分、增加重量[4]。研究发现,谷朊粉利用生物酶法制备的生物活性肽具有较好的镇痛作用。Andreani L等[5]利用小麦面筋和面筋/聚乙烯酮乙二醇化合物密封囊包制得的胶囊的封装效率高,并且添加聚乙二醇增加多孔微球,影响了模型药物的体外释放。小麦谷朊粉通过美拉德反应后生成香味物质,因此谷朊粉酿造的酒香气浓烈芬芳、饱满丰润、甘甜如饴。此外谷朊粉膜的制备也增加了谷朊粉的利用价值。
1.2存在问题及对策
小麦谷朊粉应用不够广泛,并且主要集中在低附加值的产业上;小麦谷朊粉应用过程中还受到技术发展限制,如小麦蛋白分离技术还不够成熟等。针对上述问题,首先,要拓宽谷朊粉的应用领域,通过物理、化学改性等方法,生产出性能更多的产品;其次,注重基础研究,在谷朊粉加工工艺的基础上,更加深刻地研究谷朊粉的理化性质,具体到每个物质组分,认识好组分与功能的对应关系。
2.1小麦淀粉生产酒精工艺
小麦淀粉由22%~24%直链淀粉和76%~78%的支链淀粉组成[6]。近年来,利用小麦淀粉生产食用酒精的研究越来越多[7,8]。王丽红等[9]研究了利用小麦淀粉清液生产酒精,优化了工艺条件;小麦面粉洗掉面筋,浓缩得到的小麦淀粉液浓度为22%,每100mL的液体添加糖化酶0.09g和2 500 000单位的青霉素V钾片。将超级酒精活性干酵母在40℃复水15min,35℃活化后,2‰接种量于淀粉清液,35℃条件下发酵。酒精度可以达到15.0%vol以上,并可有效解决小麦蒸煮发酵过程中存在的过滤难问题。王海明[10]通过小麦淀粉生产试验,表明小麦淀粉完全可以作为啤酒生产的可替代淀粉原料,对生产过程的影响可以通过选择低戊聚糖的A淀粉,配合淀粉喷射液化、制糖工艺来解决,啤酒的理化指标、风味物质、口感等与玉米淀粉相比,无明显差异。孙建祥[11]改进了小麦淀粉生产酒精工艺,创新性的添加尿素作为氮源,同时采用间歇发酵,出酒率高,品质优良。
2.2小麦淀粉制糖工艺
小麦B淀粉中戊聚糖含量明显高于A淀粉,这造成淀粉糖化液黏度远远大于其淀粉水解液的黏度,导致过滤的困难。周中凯[12]等研究发现在糖化过程中加入多糖改性剂于淀粉液化液中,可有效的除去非淀粉质多糖。此外在小麦淀粉制糖发酵过程中,通过添加除粘酶、助滤酶可以有效的改善分离效果[13]。马晓东[14]等研究小麦B淀粉糖化工艺,实验提出了采用离心分离方法除去液化液中的蛋白质等杂质。
2.3存在问题与对策
小麦淀粉应用过程中存在戊聚糖过滤困难,糊化醪升温困难,蛋白质分离不完全,发酵时存在发酵液黏度较大、发酵泡沫多、装料困难等难题,这些问题一直困扰着小麦淀粉应用[15,16]。针对上述问题,可以采取下面措施:使用戊聚糖酶,可以有效的降解戊聚糖,缓解过滤困难的问题[17,18];使用喷射液化技术,使淀粉醪跳过升温段,通过蒸汽喷射瞬间达到100℃以上,同时实现淀粉的糊化和液化;通过小麦生料发酵酒精技术,摒除蒸煮环节,可有效地解决发酵液黏度高、泡沫多问题;使用特定的蛋白酶,降解小麦面粉中的蛋白质,从而更高效地分离出纯净的淀粉[19,20]。
3.1麦麸加工
小麦精深加工还包括麦麸、麦胚加工利用,主要用来制备麸皮蛋白、麸皮多糖、麸皮膳食纤维、低聚糖、β-淀粉酶、麸皮抗氧化物、麦胚制品等。
麦麸蛋白质含量较高,其质量分数在11%~17 %,此外,麦麸中细胞壁多糖含量更高,其质量分数为55%。麦麸中膳食纤维含量也非常高[21],小麦麸皮膳食纤维具有重要的生理功能:可预防胆结石;减少体内有害金属离子,降低胆固醇,预防高血压、心脏病等疾病[22];有利于肠道的功能,利于肠道消化,预防肠癌发生;还可以预防动脉硬化[23]。小麦麸皮中的膳食纤维应用在面粉中,可改良面粉的粉质特性、提高吸水率、增加面团的稳定特性[24]。麦麸中主要的抗氧化物是阿魏酸、香草酸、香豆酸,它们主要分布在谷物外层[25],是天然的抗氧化剂[26]。
3.2麦胚加工
小麦胚芽加工形式主要包括:小麦胚芽油、全脂麦胚、脱脂干燥麦胚等[27]。此外利用小麦胚芽还可以制成麦胚蛋白饮料,清凉可口,味道甜美[28,29]。
3.3存在问题与对策
小麦麦麸麦胚是小麦面粉厂的主要加工副产物,目前大部分麸皮用作饲料,精深加工及再利用的较少;麦麸麦胚的一些加工利用形式规模小,并且有些研究还处于试验阶段,没有达到大量工业化生产的程度。针对上述问题,首先要改变人们的观念,麸皮中含有较丰富的淀粉酶系、蛋白质、碳水化合物、维生素和矿物质,因此,麸皮不仅仅可以用作饲料,而且麦麸还可以进行精深加工利用,分离提纯出有益物质,从而产生更高的经济效益和社会效益;其次,理论践行于实践,政府企业都高度重视麦胚麦胚的精深加工,尽快转化为大规模工业化生产。
目前,我国小麦精深加工技术取得了很大的进步,小麦谷朊粉、小麦淀粉加工技术已经比较成熟,小麦麦麸麦胚加工也初具规模,但是与国外发达国家相比,在小麦精深加工过程中技术相对落后、规模小,并且产业化发展缓慢。因此,未来促进我国小麦的精深加工和综合利用,应从以下几个方面着手:一是不断加大科技投入,深刻研究物质与功能对应性,开发研究出节能、高效的小麦精深加工工艺及设备,进一步提高我国小麦的精深加工程度;二是政府制定更多小麦精深加工相关行业政策,鼓励扶持企业技术创新、产业升级,使小麦精深加工产业更具规模,搞好小麦加工产业链的建设;三是理论更好地与实践相结合,理论上创新更需要实践创新,同时不断完善质量评估体系,这样我国的小麦精深加工业才会更好更快地发展。◇
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(责任编辑李燕妮)
Development Status of Wheat Deep Processing Industry
SHI Dong-mei1,LI Jian-peng2,QIU Bin2,YAN Yong-heng2,3,ZHANG Tong-wu1,WANG Xin-chun3,XU Zhi-xiang3,XU Tong-cheng2,3
(1Changshan Economic Management Center in Zouping County,Binzhou 256206,China;2Institute of Agro-food Science and Technology,Shandong Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Fine and Deep Processing of Agricultural Products Technology in Shandong Province,Jinan 250100,China;3College of Food Science and Engineering,Shandong University of Agriculture,Taian 27100,China)
This paper reviewed research advancements of gluten processing,the techniques of alcohol by wheat starch,the producing technology of sugar from wheat starch and the utilization of wheat bran,pointed out the problems and proposed the corresponding countermeasures to provide reference for deep processing industry of wheat.
wheat;gluten;wheat starch;wheat bran;deep processing industry
山东省农业科学院科技创新重点项目(项目编号:2014CXZ03);山东省自主创新及成果转化专项(项目编号:2014CGZH0712)。
石冬梅(1978—),中级农业经济师,研究方向:农业经济管理。
徐同成(1980—),博士,副研究员,研究方向:粮油加工。