麦麸功能特性及其对功能面包的影响

冯文婷

（邯郸科技职业学院，河北 邯郸 056046）

0 引言

中国是世界上最大的小麦生产国和主要消费国，据我国近2 年统计数据显示，中国小麦生产能力保持在1.3 亿t 以上。小麦麦麸是面粉生产的主要副产品。麦麸中含有丰富的营养物质和生物活性物质，随着人们对饮食健康的关注，麦麸食品越来越受到青睐。但添加麦麸会对烘焙食品品质产生不良影响，从而制约了麦麸在功能型食品中的有效利用[1]。从麦麸营养成分的功能特性及其对面包品质的限制因素入手，对超微粉碎技术在麦麸面包中的应用与存在问题进行介绍，以期为我国小麦麦麸功能化应用提供参考。

1 小麦麸皮的组成及营养特性

1.1 小麦麸皮组成

1.1.1 小麦籽粒的构造

小麦主要由胚乳、皮层和胚芽3 个部分组成。小麦皮层亦称麦皮，其质量占整粒小麦的14.5%~18.5%，小麦皮层按其组织结构分为6 层，由外向里依次为小麦皮、外果皮、内果皮、种皮、珠心层、糊粉层。糊粉层是胚乳最外层的单层活细胞，亦称外胚乳或内皮层。种皮、珠心层及糊粉层统称为种皮。

小麦籽粒构造及营养成分分布见图1[2]。

图1 小麦籽粒构造及营养成分分布

1.1.2 小麦麸皮的组成及成分

面粉厂加工的面粉主要是胚乳，其副产物麦麸主要包括表皮、果皮、种皮、珠心层和糊粉层，胚芽成为独立的产品。

果皮和种皮是具有木质化的次生细胞壁，其主要成分是阿拉伯木聚糖和纤维素，其中纤维素占30%，阿拉伯木聚糖占60%。糊粉层仅有初生细胞壁，其主要成分为阿拉伯木聚糖（50%~60%） 和β -葡聚糖（30%~40%）[3]。小麦麸皮的蛋白质主要分布于糊粉层。酚类化合物是小麦麸皮中最主要的一类植物化学物，包括酚酸类、烷基间二苯酚及黄酮类，其中，酚酸中以阿魏酸为主，主要分布于麦麸细胞壁中，以酯键形式与半纤维素结合[4]。此外，小麦麸皮中还含有丰富的矿物质元素、维生素和淀粉酶、脂肪氧化酶和脂肪水解酶等。小麦麸皮的组成成分由于小麦种类、品质、制粉工艺和设备的不同而有所差异[4]。

1.2 小麦麦麸功能特性

1.2.1 小麦麦麸麸膳食纤维

膳食纤维（DF） 是指很难被人体消化吸收，由多糖类组成的高分子物质的统称。膳食纤维包括可溶性膳食纤维（SDF） 和不溶性膳食纤维（IDF）。SDF 主要是指在室温下能溶于水，但不能被人体内消化酶所降解的一类非淀粉活性多糖[5]，IDF 主要是指在室温下不溶于水且不被人体内消化酶所降解的一类非淀粉多糖，主要包括纤维素、半纤维素、木质素等。而可溶性膳食纤维具有比不溶性膳食纤维更强的生理功能。麦麸中膳食纤维的含量占35%~50%，而可溶性膳食纤维的含量仅占2%~3%[6]。小麦麸皮膳食纤维中含量占比最多的成分是阿拉伯木聚糖。

国内外很多研究证明，麦麸膳食纤维有改进肠道代谢功能、降血糖、降低胆固醇、抑制脂肪吸收、预防动脉硬化、抗氧化、抗菌、抗肿瘤、调节免疫力等药理作用。例如，Mendis M 等人[7]研究证明，阿拉伯木聚糖是一种良好的益生元，其在结肠中可被微生物选择性地降解为阿拉伯木聚糖寡糖。Klepacka J 等人[8]研究发现，阿拉伯木聚糖及阿拉伯木聚糖寡糖都能促进许多肠道细菌的生长，如双歧杆菌属、乳杆菌属、拟杆菌门等。张翼等人[9]研究证明了膳食纤维不但可抑制葡萄糖的吸收，进而降低血糖浓度，还可螯合胆固醇，从而控制身体对胆固醇的吸收，进而有效地控制血脂。

综上所述，麦麸膳食纤维中不溶性膳食纤维主要促使胃肠发生机械运动，而可溶性膳食纤维则较多地参与机体代谢功能。

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1.2.2 麦麸蛋白

麦麸中的植物蛋白占15%~20%，麦麸蛋白的氨基酸构成相较于面粉中蛋白的氨基酸更为丰富，包括有十八氨基酸，含有了人类所需要的全部8 种氨基酸，其中缬氨酸、酪氨酸、亮氨酸、赖氨酸，苯丙氨酸和异亮氨酸的含量较高，而蛋氨酸、色氨酸含量则相对较低。植物蛋白含有丰富的不饱和脂肪酸，麦麸中的氨基酸组成也基本平衡，要优于小麦胚乳蛋白[10]，容易被机体消化吸收。植物性蛋白质能够降低血脂浓度，预防心血管疾病[11]；有利于改善肝功能和预防肝性脑病的发生；可以增强肝脏和乳腺的代谢，减少肝癌和乳腺癌的发生[12]。

1.2.3 麦麸酚类物质

麦麸中存在着某些多酚类元素，如阿魏酸、木酚素、类黄酮等。其主要成分是阿魏酸，这些酚类物质拥有很多生物学特性，比如阿魏酸能有效清除人体内的自由基，预防心脑血管疾病[13]。木酚素对雌激素依赖性疾病（如乳腺癌、前列腺癌、妇女经期综合征、骨质疏松等） 有预防作用[11]。

1.2.4 植酸

麦麸中的植酸通常以钙镁盐化合物的形式存在，植酸及其水解产物能抑制蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶的活性，是一种抗营养因子[14]。植酸还易与蛋白质结合形成不溶性蛋白或与矿物质形成螯合物，从而阻碍机体对蛋白质、碳水化合物在肠道中的消化吸收，对维生素和矿物质的吸收也存在不利的影响，长期摄入会影响机体健康[15]。

2 麸皮对面包品质的影响

2.1 膳食纤维

麦麸中的不溶性膳食纤维主要有木质素、半纤维素[16]。麦麸中的木质素半纤维素形成共价键相连构成致密的组织结构，这种致密的组织结构在面团成型过程中会破坏空腔稳定性，从而降低面包质量。在生产面包中，由于膳食纤维颗粒对面筋蛋白的稀释影响，当加入用量过小时，半纤维素中联结的阿魏酸等活性双键与面筋蛋白结合成更大的分子，对网络结构的影响远大于对其稀释作用，从而对面团的流变学性质起到改善作用，而又如添加量过大时这种有利影响远小于对稀释的面筋网络带来不利影响，从而不利于面团的流变学特性[17]。

2.1.2 纤维素

对于普通小麦面粉，里面含有的纤维成分对面包品质影响不大。但麦麸回填带入了大量纤维素，纤维素首先在分子内和分子间形成大量氢键，进而形成刚性的不溶性微纤丝；在微纤丝形成过程中，有的区域中葡聚糖长链沿分子长轴平行排列，呈现一定的规律，形成高度有序的结晶区，其间又夹杂很多无序结构，形成交织的无定形区，是一种两相共存的体系[18]。这种体系结构除本身导致面包组织变硬，还破坏了淀粉与面筋结构，限制气泡自由膨胀，而且大大降低面团持气能力，但在另一方面，又因为膳食纤维素吸水性很强，从而产生了稀释面筋的效果，这样就造成了面包比体积（体积质量比） 下降，从而使得面包组织结构变得租糙。

2.1.3 戊聚糖

戊聚糖（又称阿拉伯木聚糖） 是细胞壁多糖的主要成分，是一种主要的谷物非淀粉胞外多糖，主要由阿拉伯糖和木糖所构成。戊聚糖大约占麸皮干质量的20%以上。研究人员认为，小麦麸皮水溶戊聚糖与面粉中的水溶戊聚糖相似，都能改善面团特性及面包烘烤品质。而小麦麸皮水不溶戊聚糖对面团特性及面包烘烤品质有明显的弱化作用；而普通面粉中的水不溶戊聚糖，则对面团特性和面包烘烤质量的作用并不明显[19]。Khalid K H 等人[20]的研究结果表明，在面团体系中麦麸纤维的存在对面团的吸水和吸气等功能具有积极作用，而对湿面筋、面筋系数、面粉稳定性、面包体积，以及面团的烘烤性能等均有不利影响。

2.2 酶类物质

小麦麸皮中还含有脂肪酶、脂肪氧化酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、脂肪氧化酶。和麦麸中大量的微生物同时作用，加速了麦麸和麦胚的酸败和氧化变质，影响小麦麸皮的贮藏稳定性。蛋白酶能分解面筋蛋白，阻碍面筋网络的形成，从而影响面包品质。β -淀粉酶使面粉中的淀粉糖化，及时给酵母提供能量，有利于面团的发酵。

2.3 其他成分

小麦麦麸中所含的酸性果胶等含量很少，但可以改良面包的品质[21]，主要是因为这些成分可通过与主链间氢键等非共价键形成三维凝胶网络结构，而膳食纤维中的酚酸等活性双键则可与小麦粉蛋白质结合成更大分子的网络结构[22]。另外，麸皮中含有抗营养因子（如植酸等） 对面筋蛋白形成和成熟有不利影响。

3 小麦麦麸超微粉碎技术对面包的影响

3.1 超微粉碎技术机理

麸皮颗粒度大小是影响全麦或麦麸食品品质重要因素，但常规的降低颗粒度的粉碎技术主要适用于以淀粉为主成分的原料，对膳食纤维含量比较丰富的麦麸类则不适用。超微粉碎技术，主要是指通过采用各种超微水平技术的粉碎手段改变麦麸颗粒中的超微水平颗粒质量（p<50 μm)，使粒径在3 mm以上的物料颗粒碎至10~25 μm 的技术[23]。

3.2 超微粉碎技术对麦麸功能因子影响

对于作用机制的探讨，李璐等人[24]研究发现超微粉碎物料能够提高其比表面积和多孔性，从而提高了其SDF 的质量。陈存社等人[25]研究表明超微粉碎后，麦麸中SDF 升高，IDF 含量显著下降，可能由于在超微粉碎过程中各种强作用力下，麦麸中不溶性半纤维素、纤维素，以及与其化学键合的果胶类物质发生化学键断裂，转化成可溶性的聚合物。

3.3 超微粉碎对面包品质影响

因为小麦麦麸回填加工食品的质量不好，很多研究者通过尝试物理、化学、生物的手段改善麦麸物化特性。超微粉碎麦麸技术是一种物理改性技术，相比于化学改性技术，物理改性技术更为安全；而相比于生物改性技术，物理改性技术在增加可溶性膳食纤维含量的效果上也更为明显。超微粉碎麦麸工艺主要是通过外力剪切技术改变麦麸的分子结构，使其基团完全暴露、使其功能性成分溶出，从而提高了麦麸功能面包的品质[26]。

余青等人[27]研究表明，超微粉碎与普通粉碎相比，处理后麦麸粉粉体的持水性、持油性、吸水溶胀性、水溶性、阳离子交换能力均显著升高（p<0.05）。当麦麸超微粉碎后，其粒径减小，粉体也变得更加均匀一致。但随着超微粉碎时间的逐渐延长，当粉体颗粒粉碎达到更加细碎状态后，部分粉体之间很易发生相互黏结团聚的现象，由此造成了麦麸粉保持水性、持油性、热稳定性等均大大下降。田晓红等人[28]认为可能由于麦麸颗粒的的减小，引起膳食纤维中亲水性基团的暴露，与水的接触面积增多，从而使全麦面团的吸水性与持水力均提高，也因此促进了面筋形成的发生。

4 结语

当前，对于麦麸中功能物质物化特性及超微粉碎后对面包品质影响的研究，虽然有了一定进展，但对于小麦麸中某些营养物质的化学功能特性及其所产生的不利影响，还需进一步研究；对小麦麸皮破碎机理，还需进一步研究；而对于麸皮专用超微粉碎设备的选型与设计上研究仍旧有着很大的缺失，在实际控制与破碎小麦麸皮粒度上还需进一步研究。