小麦加工及面条制造链中的安全质量营养特性研究进展

户重雪 刘 锐 张 波 刘鸿飞 代美瑶 巩艳菲 李 芳 邢亚楠

(中国农业科学院农产品加工研究所；农业农村部农产品加工综合性重点实验室1，北京 100193) (河北金沙河面业集团产业技术研究院;河北省谷物食品加工技术创新中心2，邢台 054100)

小麦是中国重要的粮食作物，面制品是北方居民的主食。面条是工业化程度较高的面制品之一。从籽粒开始的小麦面条制作工艺流程可分为小麦籽粒磨成小麦粉；小麦粉加水、搅拌、熟化，形成湿面团；通过复合、压延、切条等，得到鲜面条(含水率28%～40%)；直接冷冻得到冷冻面；鲜面条部分脱水得到半干面(含水率20%～25%)，进一步脱水得到干面(挂面，含水率14%)；鲜面条、冷冻面、半干面、干面(挂面)经蒸煮得到熟面等。各加工环节和对应的产品依次串联起来形成链，简称为小麦加工与面条制造链(图1)。这条链提供的产品是小麦粉和面条，作为食物(品)，需关注其安全、质量和营养特性。上游产品是下游产品的原料，其安全、质量和营养特性是下游产品特性的起始值，将影响下游产品的特性。食品安全特性指食品无毒、无害，符合应当有的营养要求，对人体健康不造成任何急性、亚急性或者慢性危害。食品质量特性即指能满足消费者需求的程度，通常是指感官质量特性。一般认为面条色泽要白亮、表观光滑、硬度适中、有弹性和不黏牙。营养特性是指营养价值，指面条消化后给人体提供的能量，以及蛋白质、碳水化合物、粗纤维、脂肪等宏量营养素和微量营养素含量，及其消化特性等生物效价。梳理小麦加工及面条制造链中关于安全、质量、营养特性的相关标准、论文等文献资料,总结安全、质量、营养特性及其在加工制造链中的演变规律，有助于优化小麦加工及面条制造链相关标准内容，完善标准体系。

图1 小麦加工及面条制造链示意图及产品

1 安全特性及其演变规律

1.1 小麦加工及面条制造链中各产品的安全特性

粮食卫生标准(GB 2715—2016)对小麦籽粒安全特性的要求如表1 所示。小麦籽粒安全品质大致可分为感官要求、危害物及其限量等。感官要求项目是指感觉器官可以感知的安全特性项目，籽粒的感官要求如眼睛可以观察到的色泽、麦角、毒麦，鼻子可以闻到的异味等。危害物可分为化学危害物、重金属危害物、农药残留和真菌毒素等。除了部分感官要求外，籽粒安全特性主要为危害物的含量及限量。

表1 小麦籽粒安全特性

小麦籽粒经研磨成为小麦粉。小麦粉的危害物标准限量值与籽粒相同，GB 2715—2016和LS/T 3248—2017对小麦粉的安全特性要求如表2所示。与小麦籽粒要求类似，小麦粉的感官安全要求也是着眼于色泽、气味、杂质等，即正常色泽、不含杂质、无霉变、无异味；危害物标准限量值相同，额外添加了硼砂限量。另外，小麦粉安全特性以安全指数表示，即其真菌毒素、污染物、农药残留需不高于标准限量值的70%。

表2 小麦粉安全特性

以小麦粉为主要原料，经和面、成型等工艺加工而形成鲜面条。DB 53/231—2007鲜面条对小麦粉制作的鲜面条的安全特性要求如表3所示。和小麦粉相比，鲜面条感官要求类似。危害物指标中重金属元素砷、铝等，真菌毒素含量限量相同，其中铅的限量从0.5 mg/kg减少至0.2 mg/kg，没有硼砂限量，添加了次硫酸氢钠甲醛指标。

表3 鲜面条的安全特性

鲜面条经干燥工艺形成挂面，挂面根据LS/T 3304—2017 提出的安全指标与小麦粉要求相同，以安全指数要求，其真菌毒素、污染物、农药残留不可高于标准限量值的70%。

鲜湿面、半干面、挂面经沸水煮制，形成熟面，熟面的卫生指标与未经熟制的面条制品相比，污染物限量相同，符合GB 2762对谷制品的规定，有额外添加的指标要求如表4所示。

表4 熟面条的安全特性

1.2 小麦加工及面条制造链中各产品安全特性演变规律

感官要求主要为本环节产品的色泽、气味、杂质等，主要限于加工链各环节产品本身的要求，属于定性范畴，受加工影响较大，相对而言，传递性较弱。一般要求为正常色泽、无异味和无(低)杂质等。危害物含量属于物质的量范畴，可定量，其演变规律主要受危害物在籽粒中的分布和籽粒在加工中组分分离的影响。小麦磨制成小麦粉和麸皮是小麦的主要加工方式，属于物理分离过程。经过制粉后，籽粒中的危害物将随着组分分离而分流，留在可食部分小麦粉中的总量将下降。假定危害物在籽粒中是均匀分布的，当出粉率为75%，即小麦粉占籽粒的75%时，危害物在小麦粉中的总量将下降25%。

然而研究表明，危害物在籽粒中分布极不平均，主要分布在皮层，小麦粉中危害物的量将比均匀分布下降幅度更大。王玉霞等[1]研究表明，靠近小麦皮层部位金属元素含量较高,而小麦籽粒内部胚乳部分金属元素含量较低。魏帅等[2]研究表明随着小麦加工精度的提高,小麦粉中的重金属含量呈现降低趋势。结合郭金芝等[3]和杨文晓等[4]研究得出出粉率为75%左右，Cr含量由籽粒中0.24 mg/kg下降到小麦粉中的0.10 mg/kg,下降幅度为58%；Pb由籽粒中0.15 mg/kg下降到小麦粉中的0.027 mg/kg,下降幅度为49%；Cd由籽粒中0.02 mg/kg下降到小麦粉中的0.013 mg/kg，下降幅度为35%。侯芮[5]发现小麦中真菌毒素主要集中在小麦的外皮层中，小麦粉中的毒素含量相对较低，当出粉率在75%时，制粉工艺对真菌毒素均有不同程度的去除，脱氧腐镰刀菌烯醇毒素去除率为 10.30%～46.96%，黄曲霉毒素B1为 29.81%～49.23%，赤霉烯酮毒素为13.67%～51.03%[6]。

经前人研究发现和面、压延、切条等工艺对面条中危害物含量影响不大。当小麦粉含水量从14%增加至面团水分33%及更高时，水分活度将增加至100%，微生物的生长和繁殖将加速。陈媛媛[7]发现当温度为25 ℃，鲜面条在贮藏期前24 h，菌落总数由开始的103CFU/g迅速增长到接近国家卫生标准的临界值104CFU/g，存放48 h达到105CFU/g，存放6 d达108CFU/g，超标严重。干燥工艺对挂面中危害物含量影响不大[8],意面加工中，干燥可使毒素含量稍许降低，其中DON含量降低8%。煮制会使面条中的真菌毒素含量减少，其原因是毒素进入到面汤中[9],煮制意大利面可使真菌毒素含量可减少40%左右[8]，煮制中式面条，真菌危害物去除率可达到50%[10]。综上所述，小麦加工及面条制造工艺中影响安全特性的主要有磨制和煮制工艺，可使危害物含量大量减少，其余工艺则对安全特性影响不大。

2 质量特性及其演变规律

小麦加工及面制品制造链中各产品的质量特性大致可分为感官质量特性、理化质量特性、下游应用所需质量特性三个方面。感官质量和理化质量特性是着眼于本环节产品本身，是本环节对产品的质量要求。下游应用所需质量特性是指本环节产品沿着产业链往下游延伸时，下游应用要求其应具备的质量特性。

2.1 小麦加工及面制品制造链中各产品的质量特性

2.1.1 小麦籽粒质量特性

收获后小麦籽粒进入收储环节，主要用于贸易。收储环节的下游应用为磨制加工。贸易要求小麦籽粒的商品特性好，如籽粒杂质率低、饱满、均匀等；耐储性好，如水分含量低。磨制成小麦粉时出粉率高，因此要求籽粒容重高等。GB 1351对小麦籽粒质量特性要求如表5所示，标准要求小麦籽粒感官质量特性有色泽、气味、杂质等。理化质量特性有水分含量、不完善粒等。下游应用所需质量特性主要为容重。

表5 小麦籽粒质量特性

2.1.2 小麦粉质量特性

据国家小麦产业技术体系估计，约有70%的籽粒用于口粮消费，即籽粒磨制成小麦粉，小麦粉加水糅合成面团，制作面制品。小麦粉感官和理化指标等质量特性包括灰分含量较低，小麦粉颜色亮白；具备正常的麦香味；含水量较低，耐储藏。糅合成面团时要求面筋质含量高和粉质曲线稳定时间长，容易操作；非发芽麦降落数值较高等。具体如SB/T 10137—1993(表6)所示。

表6 小麦粉质量特性

2.1.3 鲜面条、半干面质量特性

面团经压延、切条即为鲜面条，适度干燥至含水量20%～25%，即为半干面。随着冷链的完备和中央厨房模式的出现，鲜面和半干面的产量逐年增加。鲜面和半干面未见国家或行业标准。鲜面的地方标准DB 53/231—2007如表7所示。感官和理化等质量特性要求，面条色泽具有近似原料自然色泽、无异味、组织形态均匀一致、无杂质等，具备较好的商品性；水分含量、酸度、碱度等有要求，确保其具有一定的储存期。熟断条率低、不粘且爽口，具有较好的烹煮性和口感。

表7 鲜面、半干面质量特性

2.1.4 干面条(挂面)质量特性

鲜面或半干面经干燥至含水量14.5%即为干面条或挂面。挂面和方便面是工业化程度较高的面制品之一。据中国食品科学技术学会估计，2018年挂面产量约为800万t，方便面约500亿份，按每份100 g面饼计，约500万t，两者约消费小麦1 850万t小麦，占小麦年产量的14%。挂面质量特性如LS/T3304—2017(表8)所示。挂面的感官和理化特性包括色泽均匀有光泽、无异味、断条率低、含水量较低等，具备较好的商品性；酸度较低，部分添加剂有限量，要求采用新鲜的小麦粉和无或少添加；熟断条率低、烹调损失率低、不粘且爽口，具有较好的烹煮特性和口感。

表8 挂面质量特性

2.1.5 熟面条、冷冻熟面质量特性

面条制品熟制后为熟面条或冷冻熟面条。熟面条为面条制品消费的最终形式，鲜见相关标准。从其应用场景分析，熟面条或冷冻熟面应具有一定的色、香、外观等感官特性；具备一定的货架期；具备一定的质地稳定性、耐复热和冻融等特性。GB/T 35875—2018建立面条感官评价要求，如表9所示，包括色泽白亮、表观光滑、硬度适中、有弹性和不粘牙等。

表9 感官评价表

2.2 小麦加工及面制品制造链中各产品质量特性演变规律

感官质量和理化质量特性主要是为了满足本环节对产品质量特性的要求而制订的，对下游环节产品质量影响较小，故暂不讨论其演变规律。重点分析下游应用所需质量特性指标在加工和制造链中的演变规律。理论上，加工和制造链中产品下游应用所需质量特性应从熟面制品的质量特性出发反推。一般而言，好的面条熟制品应具备色泽均匀有光泽；浓郁麦香味；软硬合适、有弹性、清爽不黏稠；形态均匀一致等色、香、味、形感官质量。

面条的色泽很大程度可影响消费者的购买欲望。小麦粉经加水和成面团后经过24 h，面团色值L*将从86.25下降至76.61[11]，降低幅度为11.18%。面团制作鲜面，色值L*将从94.28下降至92.35；制作半干面，色值L*将从94.28下降至86.84，降低幅度为7.89%；制作挂面，色值L*降低幅度为6.41%[12]。鲜面经过煮制L*从85. 24降至77.96，降低幅度为8.54%。可见，初始小麦粉色泽较优时，制成鲜面色值也较优；半干面制作环节的色值损失最大；随着存放时间的延长和煮制，各面条制品的亮度显著降低。影响面条色泽的因素主要为小麦品种的蛋白质含量和面条的色素含量。研究表明，鲜切面煮熟后颜色的优劣与黄色素含量和多酚氧化酶活性呈显著负相关[11]。制粉前籽粒黄色素含量平均值为1.61 mg/kg，制粉后小麦粉中的黄色素为1.24 mg/kg。多酚氧化酶主要分布在胚乳中的糊粉层，磨粉后集中在麸皮里[13]。制粉前籽粒多酚氧化酶活性平均值为6.98×103A475/(g·min)，制粉后小麦粉中的多酚氧化酶活性为1.62×103A475/(g·min)[14]，活性越高，小麦粉和鲜切面越暗，颜色越差。

熟面条的味主要指质地，如硬度、弹性、黏性等。小麦粉加水糅合，面筋网络形成，淀粉嵌入网络结构，赋予面团黏弹性[15]；压延使面条网络结构更加完善，弹性增加，黏性几乎不变；烘干成分由橡胶态转变为玻璃态，弹性、黏性下降；烹煮过程淀粉吸水膨胀糊化，弹性下降，黏性升高[16]；熟面经冷藏，面筋网络结构不再紧密，黏性下降，弹性降低。研究表明面筋结构是形成面条硬度、弹性的主要原因[17]，可用麦谷蛋白大聚体含量表示面筋的形成程度[18,19],和面期间，麦谷蛋白大聚体含量逐渐下降，但醒发时，麦谷蛋白大聚体含量逐渐上升。蒸煮使得麦谷蛋白大聚体含量显著增加；熟面冷冻储藏后，麦谷蛋白大聚体含量下降[20]。大量研究发现淀粉的峰值黏度与面条的黏弹性呈显著正相关[21]，淀粉糊化特性的回生值越大，面条弹性越好[22]。

熟面条的形主要指外观，如表面粗糙度等。面团经压延、切条形成光滑外观；干燥使面条失水，表面粗糙度升高；面制品烹煮过程中淀粉糊化使面条表面光滑；熟面进行冷冻储藏，水的结晶破坏面筋网络结构，淀粉析出，表面粗糙度升高。蛋白质含量与面条的光滑性呈极显著负相关[23]；小麦粉的糊化黏度越高，所制作的面制品的光滑性越好[24]，高膨胀性小麦粉制作的面条表观状态得分较高[25]等。

熟面条香是指挥发性的呈香物质。Maeda 等[26]研究表明，随着磨制出粉率增加，小麦粉中风味物质种类增加，醇类和醛类的物质呈减小的趋势，烃类化合物变化没有显著规律性。张玉荣等[27]发现，籽粒35 ℃收储60 d后，所制小麦粉挥发性成分含量有所升高，醛类质量分数比收储前增加了2.19%，烃类含量增加了79.04%。烹煮后，面条制品的醛类物质挥发；酯类的氧化降解[28]；含氮的杂环化合物的降解产物与美拉德反应中间产物反应而生成呋喃、吡啶等以及它们的衍生物[29]，带来浓郁的麦香味。可见，影响面条香味的工艺主要有小麦磨制和烹煮。

3 营养特性及其演变规律

3.1 小麦加工及面条制造链中各产品的营养特性

小麦籽粒的营养特性主要为小麦籽粒及其各部位的宏量营养素、微量营养素等指标的含量。宏量营养素为脂类、淀粉、蛋白质等，微量营养素为矿物质、维生素等[30]。小麦籽粒及各部位的营养物质含量如表10所示，微量营养素在小麦籽粒中分布如表11所示。研究表明，小麦籽粒醇溶蛋白含有较高水平的谷氨酸和脯氨酸可能是引起腹腔疾病的原因。

表10 小麦籽粒各部位的化学成分 (平均质量分数/%干基)

表11 以百分比表示矿物质和维生素在小麦籽粒中的分布

小麦粉主要为胚乳。胚乳的薄壁细胞中充满了淀粉颗粒，面筋蛋白附着淀粉粒的表面。出粉率为75%时小麦粉的营养物质含量如表12所示[31]。理论上，除水、添加的物质以外，面团、面条等营养物质含量与小麦粉接近。

表12 75%出粉率小麦粉营养物质含量(1/100 g小麦粉)

3.2 小麦加工及面制品制造链中各产品营养特性演变规律

营养特性在小麦加工过程中，传递性较弱，随组分的分离而分流。研究显示，小麦籽粒中蛋白质、维生素和矿物质的浓度从胚乳的外层细胞到内层细胞呈下降趋势，磨制加工过程中，淀粉胚乳细胞从胚芽和麸皮中分离出来，导致B族维生素和矿物质的大量流失。提高出粉率，降低了淀粉的比例，但增加了诸如矿物、维生素和粗纤维成分所占比例，增加了营养价值，但会对面条感官质量产生不利影响。据报道，随着出粉率从80%降低至70%，小麦粉中的膳食纤维由2.1 mg/100 g下降至0.6 mg/100 g,下降幅度为71.4%；维生素由2.16 mg/100 g降至0.96 mg/100 g，下降幅度为55.6%，研究表明出粉率在60%时[32], 小麦粉和小麦籽粒相比, B族维生素损失85%左右, 维生素E损失50%左右, 铁、钙、锌等分别损失80%、50%和8%以上。小麦磨制成为小麦粉流失了小麦的大部分营养物质，小麦粉加水糅合成面团过程中，水溶性维生素和矿物质大量损失；蒸煮过程中，各营养素如维生素和矿物质分流至面汤中，蛋白质变性利于其消化吸收，煮制时间过长，蛋白质的生物效价会降低；冻藏会降低面制品感官质量，但会延缓维生素和矿物质的损失。

4 结语

小麦加工及面条制造链有关安全特性中，小麦磨制成小麦粉后，大部分的危害物被分流，降低了小麦粉的危害物含量；小麦粉制成面条制品过程对危害物含量影响较小；煮制可降低熟面制品的危害物含量。质量特性中影响面条色泽的工艺主要有烘干和烹煮，可显著降低面条制品的色值L*；影响面条香味的工艺有磨粉和烹煮，磨粉降低了呈香物质含量，烹煮增加了面条制品的麦香味；从小麦粉加水糅合成面团开始，使制品具有一定的黏弹性。压延、干燥提高了制品的硬度，烹煮、冷藏、冻藏降低了制品的硬度；压延提高了制品的弹性，干燥、烹煮、冷藏及冻藏等降低了制品的弹性。压延切条形成光滑外观，干燥、烹煮、冷藏、冻藏等工艺都会降低表面光滑度。营养特性中，小麦磨制会使营养物质大量流失，烹煮、冷藏会降低维生素和矿物质。可见，在小麦加工及面条制造链上，安全、质量、营养特性从链的上游向下游呈现出各自的演变规律。标准制订中如能研究并应用这类演变规律，可以使标准体系更合理和科学。