小麦麸皮组分及其风味物质的研究进展

张 嫚，易文强，张国治

（1.河南工业大学粮油食品学院，郑州450001;2.郑州久依粮食工程有限公司，郑州 450001）

小麦作为我国主要粮食作物，占我国粮食总产量的23%左右。麦麸是小麦加工过程中的主要副产物，我国麸皮年产量可达3 000万t[1]。但是我国对于小麦麸皮的应用仍处于较低水平，大部分的麸皮仅用于酿酒、酿醋、饲料等领域，麦麸食品在市场上比较少见，其食用和商用价值较低[2]。小麦麸皮虽然含有丰富的膳食纤维，但其脂肪酶、脂肪氧化酶、不溶性膳食纤维含量较高，导致含麦麸的产品存在储藏稳定性差、硬度偏大、质地粗糙和口感不佳等问题，严重制约了其应用。因此，研究麸皮及其风味物质，可以在很大程度上解决这些问题。

1 麦麸的营养成分组成

小麦麸皮是指小麦在制粉工艺中，经过研磨和筛理工序，去除压碎入粉的胚乳后剩下的成分，其占小麦籽粒总重的14%～15%。麸皮主要包括果皮、种皮、珠心层和糊粉层[3]，富含膳食纤维、蛋白质、低聚糖、植酸以及一系列天然抗氧化剂。由于小麦品种、制粉工艺以及面粉出粉率不同，麸皮的出率及组成也有所不同。

1.1 蛋白质

麦麸蛋白质含量丰富，氨基酸比例均衡，包含人体所有必需氨基酸。将麦麸作为原料提取蛋白质，在食品加工中可以直接用作浓缩蛋白添加剂[4]，据报道小麦麸皮蛋白中含有高活性成分——抗冻因子。麸皮蛋白的氨基酸种类较丰富，且赖氨酸含量较高[5]，其营养价值和生理功能方面都高于小麦蛋白。但其被包裹在细胞壁多糖中，导致消化吸收困难，且由于麸皮蛋白提取条件苛刻、成本高，造成全世界每年有超过1 500万t可用蛋白的浪费。

1.2 膳食纤维

膳食纤维被称为人体的第七大营养素，是指一类不能被人体消化的多糖、碳水化合物和木质素的总称，分为可溶性膳食纤维和不可溶性膳食纤维[6]。小麦麸皮是膳食纤维十分重要的来源之一，其中膳食纤维的含量平均可达40%以上，是制备膳食纤维的良好原料。膳食纤维虽然不能被人体消化吸收，但具有多种生理功能，能够维持正常的血糖水平，降低血脂、控制体重，预防高血脂、高血压等疾病的发生；能降低人体对胆固醇的吸收，从而能够预防动脉硬化；肠道中的有益细菌还可以分解麦麸中的膳食纤维，生成短链挥发性脂肪酸(包括乙酸、丁酸等)。这些脂肪酸可以降低pH值、抑制肠道中致病菌的生长、减少致癌物的产生，从而减少肠道癌的发生[4]。

1.3 淀粉

麸皮淀粉是麸皮可利用主要成分之一，其含量约为15%～20%。淀粉是葡萄糖的高聚体，因此可以将麸皮淀粉水解成葡萄糖，并进一步制备糊精、麦芽糖、葡萄糖、酒精等产品[7]。赵瑞昌[8]将麸皮通过中性蛋白酶酶解、超声、离心、干燥等处理得到了14.86%淀粉，与面粉相比，麸皮淀粉粒的结晶度降低，膨胀性提高，糊化值也降低了，且直链淀粉含量也减少了。研究表明,小麦麸皮淀粉具有良好的功能性质,营养价值和生理价值均高于小麦淀粉,是一种优质淀粉[9]。

1.4 多糖

小麦麸皮中的多糖主要由非淀粉多糖和淀粉多糖组成，非淀粉多糖含量在46%左右，是小麦细胞壁的主要成分，由许多单糖分子通过糖苷键连接形成的多聚体，包括果胶、纤维素、半纤维素等大部分多糖分子[10]。且含具有良好经济效益的戊聚糖,其含量大于20%,可用作制备戊聚糖的主要原料,这样可使麸皮增值近百倍,极大地提高了麸皮的价值。麸皮多糖粘性较高,并具有较强的吸水和持水性能,可用作食品添加剂,也可用作保湿剂、增稠剂、乳化稳定剂等。小麦麸皮多糖是麦麸中有效的天然活性成分，对人体健康具有重要的药理作用。

1.5 酚类化合物

酚类化合物是指芳香烃化合物中苯环上的氢原子被羟基取代而成的一类化合物，属于芳烃的羟基衍生物，根据苯环上羟基数目一个还是多个分为一元酚和多元酚[11]。小麦麸皮中酚类化合物是具有广泛生物活性的植物次生代谢物，对于改善人体生理机能具有积极的作用。麦麸中酚类化合物主要由阿魏酸、类黄酮、木酚素等组成，且主要存在于小麦麸皮皮层中。阿魏酸是目前研究最多的酚类化合物，具有很强的抗氧化活性[12]，能够消除超氧阴离子，羟基自由基和过氧化氢结合磷脂酰乙醇胺，防止自由基攻击，因此具有抗诱变、抗癌、保护肝脏、心脏和神经组织等作用。类黄酮是一类具有广泛生物活性植物雌激素，位于小麦麸皮皮层中，具有清除自由基，防止低密度脂蛋白氧化，减少甚至清除某些致癌物的毒性的功能。因此类黄酮在抗衰老、预防癌症、预防心脑血管疾病等方面具有一定功效[13]。

2 小麦麸皮在食品中的应用

早期由于人们对小麦麸皮中营养成分的认识不够，将其视为低价值的副产物，直接作为饲料和酿造原料处理，附加值很低，造成资源的严重浪费。20世纪90年代以来，随着人们对小麦麸皮的成分结构的了解，发现小麦麸皮中高价值的营养物质含量丰富，为了更好的利用这些营养物质，人们开始重视小麦麸皮的加工利用[14]。但是由于麦麸中粗纤维含量较多，在食品加工应用中受到限制，一般用作饲料，将小麦麸皮加工成膨化饲料，可使膨化后蛋白的吸收率从之前的30%提升到99%[4]；麸皮还可以作为生产丁醇麦麸饮料和丙酮的原料；以麸皮水解液中糖为碳源进行酵母发酵，获得优质的饲料蛋白；通过改进技术，将麸皮添加到面粉中制备麸质面粉；作为食品原料加工成麦麸面筋等可食用麸皮；提取谷氨酸制备味精；利用生化反应制备木糖醇等[14]。

目前市场上已经出现了麸皮面条、麸皮馒头、麸皮面包等麸皮产品，同时一些休闲食品中也有麸皮的添加，如饼干、披萨、糕点等[6]。但是，由于小麦麸皮组成成分复杂，影响麦麸产品品质的因素较多，其中包括麸皮的粗细度、种类以及添加量等因素。关于影响麸皮产品的因素，研究者们已经做出了大量的研究。鲍庆丹[15]对麸皮添加到面粉中制备麸皮馒头进行了研究，结果发现综合营养价值、可接受程度以及面团的操作性能分析，添加20%的中等粒度麸皮制备麸皮馒头较合适；Gomez等、Noort等[16-17]将麦麸添加到面包中，发现麸皮粒度对面包品质有显著影响，中等粒度麸皮制作的面包具有更大的体积，将麸皮膨化挤出后再添加到面包中，可以提高面包的品质。陈建省[18]等对添加不同粒径及不同量的麸皮到面粉中制备挂面进行了研究，发现添加10%以内和小于5%中等粒径的细麦麸麸皮能够加工出口感良好而富含膳食纤维的挂面；Kaur等[19]提取了麦麸膳食纤维，并将其添加到面制品种，当麦麸膳食纤维的添加量少于15%时，面条的延展性和风味都能够得到保持。刘方等[20]应用微波灭酶技术对新鲜麸皮进行稳定化处理后，采用超微粉碎获得麸皮细粉，并将其添加到曲奇饼干中，结果得出添加13%的麸皮能够得到品质良好的麸皮曲奇饼干。

还有将麸皮应用于肉质品中的报道，如：王朝辉等[21]对麸皮香肠生产工艺进行了研究，发现麸皮的添加量为6%时所得的产品不但鲜嫩可口、香味浓郁，而且营养价值高，能够满足人们对合理搭配膳食的饮食需要；高晓光等[22]在乳化香肠中添加麦麸，发现麦麸比例对香肠品质影响很大。王海滨[23]添加7.5%的麸皮在火腿肠中，提高了火腿肠的功能特性，同时减少了食盐的使用量，与普通型火腿肠相比，因为麸皮火腿肠的脂肪降低了50%，所以热量降低了20%，含盐量也相应降低。Talukder S等[24]将小麦麸皮和燕麦麸皮添加到鸡肉饼中，添加麸皮后产品产量、总膳食纤维增加，胆固醇含量减少，但感官品质有所下降。

3 小麦麸皮风味物质

风味是食品质量特征的表现形式之一，是由食品中某些挥发性化合物体现出来的。风味的形成包括香气和滋味两个方面，其中香气来源于醇类、酸类、酯类、醛类、呋喃类和吡嗪类等；滋味由鲜、甜、酸、咸和苦等组成。食品风味物质的组成复杂，任何一种食品的风味都是由多种香味组分组成。这些香味组分含量很低但对食品风味贡献很大，具有一定的热不稳定性和挥发性，对酸碱比较敏感，焙烤、蒸煮和微波辅助等加工方式都会引起食品中的油脂和蛋白发生变化，产生挥发性成分[20]。

固相微萃取技术是在固相萃取的基础上发展而来的,但它克服了固相萃取的缺点,相对于传统样品处理方法而言,该技术无需溶剂、简单方便,为样品预处理开辟了一个全新的局面。该技术可同时完成样品的萃取和浓缩，而且操作便捷，不使用有机溶剂，并可以直接与气相色谱仪联用，其萃取挥发性物质的原理是样品的挥发性成分、顶部空间和静态纤维涂层三者之间达到一个平衡，从而将挥发性成分萃取出来。气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）是食品风味成分分析最常用的方法，综合了气相色谱的高效分离性能和质谱仪的强大定性分析能力，可实现对微量组分的定性和定量，选择性较好，且具有较高的灵敏度及分辨率[25]。借助强大的质谱库数据，GC-MS技术可以在短时间内检索并匹配数十个甚至数百个物质。尽管如此，由于多数芳香物质是通过人类的嗅觉器官来评估，因此，对于芳香成分的分析与鉴定在人类感官分析的参与才更有意义[26]。电子鼻分析检测技术可以与GC-MS联用,既弥补了GC-MS无法判断所检测出的风味物质对样品整体风味的贡献不足，也使得电子鼻对于复杂成分组成的香气物质中各个成分的浓度进行系统的、高精度的测定。气相色谱-闻香法(GC-0)是目前在国际上较为先进的检测技术，弥补了仪器由于灵敏度低导致某些组分不能被检测的不足，可用于检测一些GCMS等方法不能测定、含量很低但却是影响食品品质的重要风味成分[25]。虽然是一种可以将气相色谱与人体感官相结合的仪器，但是存在着其明显的缺陷，经过气相色谱分离的物质成分含量已经很低，人体嗅觉感官经常会察觉不到被分离出的物质。

麸皮在食品的应用中，影响食品品质的首要因素就是麸皮的粒径，麸皮在感官上给人一种难以接受的苦涩味，不同粒径的麸皮虽然味道有差别，但还是都有苦涩味。不同粒径麸皮的风味物质的种类存在明显的差异，但他们主要的风味化合物的相对含量差异不明显，都是醛类含量最高，其中正己醛是风味化合物中含量最高的，其次是酮类、最后是酯类、醇类等化合物，这也解释了为什么感官上不同粒径麸皮随味道有差别，但终究还是有苦涩味的原因。王小平[27]对不同粒径风味成分分析，发现麸皮主要的风味物质是醛类（正己醛）和酮类（丙酮），其是麸皮有苦涩味的直接原因，且粉碎筛选麸皮粒径不能改变其相对含量，只能通过其他加工工艺。孙浩然[28]采用气相色谱-质谱联用技术测定了小麦麸皮的风味物质，共检测出26种风味化合物，根据Lucta气味分类法，小麦麸皮气味主要由正己酸乙酯等为代表的水果香、以柠檬烯等为代表的柑橘香、以正己醛为代表的青草味和以苯酚为代表的特殊臭味构成。

4 结语

小麦麸皮是小麦加工面粉过程中产生的副产品，是一项富含膳食纤维、蛋白质和低聚糖的食品资源。早期对小麦麸皮的加工利用主要集中在加工饲料蛋白、制作麸质粉及加工食用麸皮等方面。近年来，小麦麸皮越来越受到人们的重视，对小麦麸皮的深加工利用越来越多，主要集中在麦麸多糖等的利用开发，如阿拉伯木聚糖、阿魏酸的制备等。我国小麦资源丰富，随着麸皮营养成分逐渐被发掘，麸皮改性及深加工将是未来的研究热点。了解麸皮中风味物质有利于进一步提高麦麸的品质和加工特性，开发出满足消费者需求的产品。对小麦麸皮的综合开发和利用，不仅可以保障人们的饮食健康，还可以提高麸皮的价值，为企业创造更高的经济和社会效益。