全麦粉的不足与改良技术研究进展

◎ 蔡梦迪，熊双丽，李安林，李 凤

(1.西南科技大学 生命科学与工程学院，四川 绵阳 621010；2.四川旅游学院 食品学院，四川 成都 610100)

与仅由胚乳制成的精制面粉相比，采用麸皮回添法或整粒研磨法制得的全麦粉含有更多的膳食纤维、矿物质、维生素、酚类化合物、阿魏酰化低聚糖、谷胱甘肽、二十八烷醇及植物甾醇等成分，具有缓解轻度便秘，改善结肠代谢，降低肥胖及代谢综合征、某些类型的癌症、二型糖尿病或心脑血管疾病风险的作用，但同时因全麦粉含有较多的膳食纤维、高活性酶、脂类及抗营养因子等，影响其感官、加工和储藏性能[1-2]。本文就降低全麦粉营养和加工性能的因素、加工过程中生物活性成分损失及其品质改良进行综述，以期为相关研究和应用奠定一定的理论基础。

1 降低全麦粉营养和加工性能的主要因素

1.1 膳食纤维

全麦粉保留了麸皮，其膳食纤维会稀释面筋蛋白，与面筋蛋白竞争吸水，在很大程度上抑制网状面筋的形成。在面团制作过程中麦麸膳食纤维与面筋产生摩擦，造成面筋结构不均匀，降低面团稳定性[3]。刘宁[4]研究发现，随着麦麸膳食纤维含量增加，馒头比容显著下降，色泽变暗。此外，膳食纤维对钙离子、铜离子、铁离子及锰离子等金属离子以及维生素A、维生素E和胡萝卜素会产生束缚作用，影响它们的吸收与利用。

1.2 蛋白酶

小麦籽粒含有少量的蛋白酶类，主要位于胚及糊粉层内，活性很高，可水解小麦蛋白质并释放出一些不良气味成分，同时也可能导致蛋白质产生一些苦味。蛋白酶对面粉的品质有很大影响，新磨制的面粉中半胱氨酸残基含有未被氧化的巯基，在面团发酵的过程中，可作为蛋白酶的强力活化剂，激活蛋白酶活性从而水解蛋白质造成面团发黏，破坏面团的网络结构，降低面团的持气能力，导致面团发酵体积小、弹性差和易裂[5]。

1.3 脂类

脂类在全麦粉中会以水解酸败的方式开始降解，随后发生氧化酸败，严重影响全麦粉的感官品质和功能特性。脂质酸败会产生小分子的醛、酮、酸等有刺激性气味的物质，导致小麦酸败变苦，全麦粉苦涩黏牙，甚至对人体健康不利。脂类还会与蛋白质、氨基酸等发生共氧化，导致面团结构稳定性及营养特性降低[5]。

1.4 植酸

小麦中植酸含量相对较高，大约为0.495%～1.985%，以钙镁复盐的形式存在于麦麸和胚芽之中。全麦粉中植酸含量大于8 mg·g-1，精制面粉中植酸的含量约2～4 mg·g-1。植酸具有较强的螯合能力，不仅与Ca、Fe、Mg等金属离子产生络合物，使其身体可利用率降低，还会影响蛋白质、脂肪及淀粉的消化吸收[6]。

1.5 β-葡聚糖

β-葡聚糖是一种非淀粉多糖，具有线性空间结构。小麦籽粒中β-葡聚糖的含量为0.40%～0.71%，主要存在于糊粉层和胚乳的细胞壁中，具有高黏性和高亲水性，不仅会降低食糜通过肠道速度，还会增加肠黏膜表面水层厚度，导致动物对蛋白质、脂肪及淀粉等养分的吸收降低。同时β-葡聚糖能吸附一些离子和有机质，如Ca2+、Zn2+、Na+，最终影响整体物质代谢[7]。

1.6 单宁

全谷物中单宁含量较多，单宁与一些必需金属离子如Fe3+、Zn2+、Ca2+络合，生成不溶性复合物，使其不能被人体所利用。单宁通过疏水及氢键作用与含疏水氨基酸的蛋白质结合，形成缩合单宁-蛋白复合物。它还会结合消化道中的蛋白酶、脂肪酶、分解酶等形成无活性复合物，抑制其活性，由此干预食物成分的消化吸收及利用[8]。

1.7 脂肪酶

全麦粉麦胚和麸皮的保留给脂肪酶及其作用的底物创造了接触的条件，使甘油酯被大量水解，产生脂肪酸和甘油等[9]。脂肪氧化酶能够氧化不饱和脂肪酸，形成氢过氧化脂肪酸自由基。同时氧化叶黄素、维生素E，使全麦粉中类胡萝卜素含量降低，面粉色泽过白。且一些氧化产生的次级产物可能与全麦粉中的蛋白质、维生素A、氨基酸结合，降低其食用价值[10]。

1.8 多酚氧化酶

随着小麦的成熟，其外表皮和胚中的多酚氧化酶活性显著提高。多酚氧化酶能在有氧环境下催化面粉中的酚类发生氧化反应，生成的醌类物质进一步氧化聚合或与蛋白质、氨基酸反应产生黑色素，发生酶促褐变。而且，多酚氧化酶活性增强，全麦粉的膨胀势、崩解值及峰值黏度均呈下降趋势，导致淀粉糊化品质降低，最终对面粉的耐储性产生影响[11]。

1.9 化学污染物和生物毒素

小麦在种植过程中受虫害影响或在加工过程中混入杂质，农药残留量、重金属含量以及真菌污染等使全麦粉存在一定安全隐患。小麦收割后最主要的霉菌包括枝孢菌属、镰刀菌属和交链孢属，而储存后的优势霉菌是曲霉属和青霉属，它们在潮湿的环境下会产生脱氧雪腐镰刀菌烯醇、玉米赤霉烯酮、赭曲霉毒素等毒素。这些真菌毒素毒性复杂，共存时导致毒性增强。由于种子中大部分霉菌以菌丝体的形式存在于小麦皮层，分生孢子聚集在小麦表面，全麦粉受污染的程度更大[12]。

2 生物活性成分易在全麦粉加工过程中损失

全麦粉中类胡萝卜素、木酚素、植物甾醇、酚类和黄酮类等活性成分易在加工及贮藏过程中降解，造成转化或损失。类胡萝卜素受脂肪氧合酶、氧气、光照和温度等因素的影响，会由结合态向游离态转变并发生降解，产生二氢猕猴桃内酯、紫罗兰酮等特殊气味，改变产品的原有风味[13]。此外，小麦经机械破损、热处理后，类胡萝卜素由反式结构转化成顺式异构体，导致维生素A原活性及抗氧化能力降低。由于酶、温度、水分及金属离子的作用，含有双键的植物甾醇发生自身氧化或酶促氧化，产生具有毒副作用的甾醇氧化物。

3 全麦粉改良技术

3.1 全麦粉粒度控制技术

由超微粉碎得到平均粒径为43 µm时全麦粉损伤淀粉含量为26.03%，比125 µm组的损伤淀粉含量多4.97%，使面筋网络结构的连续性降低。在搅拌过程中，麸皮粒径越小越容易并入面团，使面条表面的可见斑点减少[14]。麸皮粒径从40目减小至100目，全麦挂面的色泽、韧性及光滑性得到改善，弹性、咀嚼性和回复性达到最大值[15]。粒径减小，面团最大拉伸阻力和延伸性提高，有效保留了面团发酵产生的CO2，从而使全麦馒头比容增大[16]。降低麸皮粒度后其持水量减少，使蛋白质及淀粉结合更多的水分，有助于形成连续且均匀的面筋网络结构。

3.2 挤压膨化技术

经挤压膨化处理的全麦粉挥发性物质数量显著增加，分别比小麦粉、全麦粉多出16种和11种。麸皮和胚芽发生美拉德反应，产生了独有的吡嗪类和酚类化合物[17]。挤压稳定化处理的全麦挂面营养价值更高，其氨基酸、β-胡萝卜素、维生素B2、磷、铁和钾含量显著增加。可钝化酪氨酸酶的活性，抑制酚类物质发生酶促褐变，全麦面条货架期延长[18]。挤压膨化技术使全麦粉纤维素在高温、高压状态下发生降解，改变了麸皮的分子结构，可溶性及持水力增加。减少麦麸中的植酸含量，提高蛋白质的体外消化率。

3.3 微波加热技术

全麦粉经微波处理可引起蛋白性质变化，从而降低酶的活性。微波热效应使脂肪氧化酶相对酶活率在50%左右，全麦粉结合多酚DPPH及ABTS阳离子自由基清除能力均有所提高[19]。随微波处理时间的延长，多酚氧化酶活性及菌落总数均呈下降趋势，可有效抑制全麦鲜湿面褐变[21]。综上所述，微波处理全麦粉对微生物细胞有破坏作用，导致微生物的延迟期变长。引起蛋白质、脂质与淀粉相互作用，影响淀粉黏度。此外，这些成分聚合后分子量增大，面团的弹性、稳定性增加。

3.4 蒸汽爆破技术

麦麸经蒸汽爆破处理后，持水能力增强，半纤维素等物质发生水解，产生酸性物质，促进植酸盐水解反应，植酸盐含量降低[22]。还原糖含量显著增加，促进非酶促褐变反应，形成许多新芳香化合物[23]。小麦麸皮经蒸汽爆破处理120 s后水溶性戊聚糖的含量高出12.4倍。蒸汽爆破的高温、高压蒸汽及高剪切力会破坏小麦麸皮的纤维素，释放半纤维素，不溶性戊聚糖转变成水溶性戊聚糖[24]。

3.5 微生物发酵法

在全麦粉及其制品的加工中，常用乳酸菌、酵母菌、真菌对麸皮进行改性。微生物发酵在降解抗营养因子的同时，其他营养物质也被分解，更有利于吸收消化。利用3种真菌固体发酵小麦麸皮，烷基间苯二酚及总酚含量呈上升趋势。微生物在发酵过程产生纤维素酶使纤维降解，增加了可溶性膳食纤维的含量[25]。麸皮经发酵后，水溶性阿拉伯木聚糖含量增加，削弱了麸皮对面筋网状结构的破坏作用。在微生物发酵过程中pH值下降，植酸被高活性的植酸酶降解，或者在发酵过程中某个特定菌种产生了植酸酶[26]。

3.6 添加品质改良剂

目前，主要使用的品质改良剂包括增筋剂、减筋剂、乳化剂、增稠剂、酶制剂和营养强化剂等。王佳玉等[27]以双乙酰酒石酸单双甘油作为乳化剂，促进脂质、蛋白质和淀粉之间相互作用，面团微观结构更紧致，在全麦粉中加入0.128 g/100 g α-淀粉酶和0.1 g/100 g半纤维素酶，面团中的破损淀粉和不溶性半纤维素降解为可溶性小分子糖，利于面筋网络形成，面团保气性及全麦面包的比容均有所增加，且延长了面包的老化[28]。添加30%的金枪鱼骨钙粉可提高全麦饼干中钙和磷的含量，面团的糖分降低并延缓了高温烘烤过程中的焦糖化和美拉德反应，改善了全麦饼干的色泽[29]。

4 结语

目前关于全麦粉中不利因素对其品质和加工与贮藏中的影响因素和机制、小麦粉品种与环境对其不利因素的影响、全麦粉生产及储藏技术研究不足，各种改良技术不能针对实际生产过程中存在的问题进行深入系统地分析，不能系统性解决根本问题，影响了改良效果。因此，根据原料品种、环境条件改进全麦粉生产工艺和储藏条件，利用现代分离技术、分析技术和生物技术加强全麦粉中不利因素的含量、存在状态及其对品质、加工和储藏的影响规律和机制分析，活性成分及其稳态保护技术研究，减少加工和储藏过程中的活性成分损失，提升改良质量是未来长时间的发展方向，也是促进该产业发展和助力健康中国的有效途径。