小麥麩皮組分及其風(fēng)味物質(zhì)的研究進(jìn)展

張 嫚，易文強(qiáng)，張國治

（1.河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，鄭州450001;2.鄭州久依糧食工程有限公司，鄭州 450001）

小麥作為我國主要糧食作物，占我國糧食總產(chǎn)量的23%左右。麥麩是小麥加工過程中的主要副產(chǎn)物，我國麩皮年產(chǎn)量可達(dá)3 000萬t[1]。但是我國對(duì)于小麥麩皮的應(yīng)用仍處于較低水平，大部分的麩皮僅用于釀酒、釀醋、飼料等領(lǐng)域，麥麩食品在市場上比較少見，其食用和商用價(jià)值較低[2]。小麥麩皮雖然含有豐富的膳食纖維，但其脂肪酶、脂肪氧化酶、不溶性膳食纖維含量較高，導(dǎo)致含麥麩的產(chǎn)品存在儲(chǔ)藏穩(wěn)定性差、硬度偏大、質(zhì)地粗糙和口感不佳等問題，嚴(yán)重制約了其應(yīng)用。因此，研究麩皮及其風(fēng)味物質(zhì)，可以在很大程度上解決這些問題。

1 麥麩的營養(yǎng)成分組成

小麥麩皮是指小麥在制粉工藝中，經(jīng)過研磨和篩理工序，去除壓碎入粉的胚乳后剩下的成分，其占小麥籽粒總重的14%～15%。麩皮主要包括果皮、種皮、珠心層和糊粉層[3]，富含膳食纖維、蛋白質(zhì)、低聚糖、植酸以及一系列天然抗氧化劑。由于小麥品種、制粉工藝以及面粉出粉率不同，麩皮的出率及組成也有所不同。

1.1 蛋白質(zhì)

麥麩蛋白質(zhì)含量豐富，氨基酸比例均衡，包含人體所有必需氨基酸。將麥麩作為原料提取蛋白質(zhì)，在食品加工中可以直接用作濃縮蛋白添加劑[4]，據(jù)報(bào)道小麥麩皮蛋白中含有高活性成分——抗凍因子。麩皮蛋白的氨基酸種類較豐富，且賴氨酸含量較高[5]，其營養(yǎng)價(jià)值和生理功能方面都高于小麥蛋白。但其被包裹在細(xì)胞壁多糖中，導(dǎo)致消化吸收困難，且由于麩皮蛋白提取條件苛刻、成本高，造成全世界每年有超過1 500萬t可用蛋白的浪費(fèi)。

1.2 膳食纖維

膳食纖維被稱為人體的第七大營養(yǎng)素，是指一類不能被人體消化的多糖、碳水化合物和木質(zhì)素的總稱，分為可溶性膳食纖維和不可溶性膳食纖維[6]。小麥麩皮是膳食纖維十分重要的來源之一，其中膳食纖維的含量平均可達(dá)40%以上，是制備膳食纖維的良好原料。膳食纖維雖然不能被人體消化吸收，但具有多種生理功能，能夠維持正常的血糖水平，降低血脂、控制體重，預(yù)防高血脂、高血壓等疾病的發(fā)生；能降低人體對(duì)膽固醇的吸收，從而能夠預(yù)防動(dòng)脈硬化；腸道中的有益細(xì)菌還可以分解麥麩中的膳食纖維，生成短鏈揮發(fā)性脂肪酸(包括乙酸、丁酸等)。這些脂肪酸可以降低pH值、抑制腸道中致病菌的生長、減少致癌物的產(chǎn)生，從而減少腸道癌的發(fā)生[4]。

1.3 淀粉

麩皮淀粉是麩皮可利用主要成分之一，其含量約為15%～20%。淀粉是葡萄糖的高聚體，因此可以將麩皮淀粉水解成葡萄糖，并進(jìn)一步制備糊精、麥芽糖、葡萄糖、酒精等產(chǎn)品[7]。趙瑞昌[8]將麩皮通過中性蛋白酶酶解、超聲、離心、干燥等處理得到了14.86%淀粉，與面粉相比，麩皮淀粉粒的結(jié)晶度降低，膨脹性提高，糊化值也降低了，且直鏈淀粉含量也減少了。研究表明,小麥麩皮淀粉具有良好的功能性質(zhì),營養(yǎng)價(jià)值和生理價(jià)值均高于小麥淀粉,是一種優(yōu)質(zhì)淀粉[9]。

1.4 多糖

小麥麩皮中的多糖主要由非淀粉多糖和淀粉多糖組成，非淀粉多糖含量在46%左右，是小麥細(xì)胞壁的主要成分，由許多單糖分子通過糖苷鍵連接形成的多聚體，包括果膠、纖維素、半纖維素等大部分多糖分子[10]。且含具有良好經(jīng)濟(jì)效益的戊聚糖,其含量大于20%,可用作制備戊聚糖的主要原料,這樣可使麩皮增值近百倍,極大地提高了麩皮的價(jià)值。麩皮多糖粘性較高,并具有較強(qiáng)的吸水和持水性能,可用作食品添加劑,也可用作保濕劑、增稠劑、乳化穩(wěn)定劑等。小麥麩皮多糖是麥麩中有效的天然活性成分，對(duì)人體健康具有重要的藥理作用。

1.5 酚類化合物

酚類化合物是指芳香烴化合物中苯環(huán)上的氫原子被羥基取代而成的一類化合物，屬于芳烴的羥基衍生物，根據(jù)苯環(huán)上羥基數(shù)目一個(gè)還是多個(gè)分為一元酚和多元酚[11]。小麥麩皮中酚類化合物是具有廣泛生物活性的植物次生代謝物，對(duì)于改善人體生理機(jī)能具有積極的作用。麥麩中酚類化合物主要由阿魏酸、類黃酮、木酚素等組成，且主要存在于小麥麩皮皮層中。阿魏酸是目前研究最多的酚類化合物，具有很強(qiáng)的抗氧化活性[12]，能夠消除超氧陰離子，羥基自由基和過氧化氫結(jié)合磷脂酰乙醇胺，防止自由基攻擊，因此具有抗誘變、抗癌、保護(hù)肝臟、心臟和神經(jīng)組織等作用。類黃酮是一類具有廣泛生物活性植物雌激素，位于小麥麩皮皮層中，具有清除自由基，防止低密度脂蛋白氧化，減少甚至清除某些致癌物的毒性的功能。因此類黃酮在抗衰老、預(yù)防癌癥、預(yù)防心腦血管疾病等方面具有一定功效[13]。

2 小麥麩皮在食品中的應(yīng)用

早期由于人們對(duì)小麥麩皮中營養(yǎng)成分的認(rèn)識(shí)不夠，將其視為低價(jià)值的副產(chǎn)物，直接作為飼料和釀造原料處理，附加值很低，造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。20世紀(jì)90年代以來，隨著人們對(duì)小麥麩皮的成分結(jié)構(gòu)的了解，發(fā)現(xiàn)小麥麩皮中高價(jià)值的營養(yǎng)物質(zhì)含量豐富，為了更好的利用這些營養(yǎng)物質(zhì)，人們開始重視小麥麩皮的加工利用[14]。但是由于麥麩中粗纖維含量較多，在食品加工應(yīng)用中受到限制，一般用作飼料，將小麥麩皮加工成膨化飼料，可使膨化后蛋白的吸收率從之前的30%提升到99%[4]；麩皮還可以作為生產(chǎn)丁醇麥麩飲料和丙酮的原料；以麩皮水解液中糖為碳源進(jìn)行酵母發(fā)酵，獲得優(yōu)質(zhì)的飼料蛋白；通過改進(jìn)技術(shù)，將麩皮添加到面粉中制備麩質(zhì)面粉；作為食品原料加工成麥麩面筋等可食用麩皮；提取谷氨酸制備味精；利用生化反應(yīng)制備木糖醇等[14]。

目前市場上已經(jīng)出現(xiàn)了麩皮面條、麩皮饅頭、麩皮面包等麩皮產(chǎn)品，同時(shí)一些休閑食品中也有麩皮的添加，如餅干、披薩、糕點(diǎn)等[6]。但是，由于小麥麩皮組成成分復(fù)雜，影響麥麩產(chǎn)品品質(zhì)的因素較多，其中包括麩皮的粗細(xì)度、種類以及添加量等因素。關(guān)于影響麩皮產(chǎn)品的因素，研究者們已經(jīng)做出了大量的研究。鮑慶丹[15]對(duì)麩皮添加到面粉中制備麩皮饅頭進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)綜合營養(yǎng)價(jià)值、可接受程度以及面團(tuán)的操作性能分析，添加20%的中等粒度麩皮制備麩皮饅頭較合適；Gomez等、Noort等[16-17]將麥麩添加到面包中，發(fā)現(xiàn)麩皮粒度對(duì)面包品質(zhì)有顯著影響，中等粒度麩皮制作的面包具有更大的體積，將麩皮膨化擠出后再添加到面包中，可以提高面包的品質(zhì)。陳建省[18]等對(duì)添加不同粒徑及不同量的麩皮到面粉中制備掛面進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)添加10%以內(nèi)和小于5%中等粒徑的細(xì)麥麩麩皮能夠加工出口感良好而富含膳食纖維的掛面；Kaur等[19]提取了麥麩膳食纖維，并將其添加到面制品種，當(dāng)麥麩膳食纖維的添加量少于15%時(shí)，面條的延展性和風(fēng)味都能夠得到保持。劉方等[20]應(yīng)用微波滅酶技術(shù)對(duì)新鮮麩皮進(jìn)行穩(wěn)定化處理后，采用超微粉碎獲得麩皮細(xì)粉，并將其添加到曲奇餅干中，結(jié)果得出添加13%的麩皮能夠得到品質(zhì)良好的麩皮曲奇餅干。

還有將麩皮應(yīng)用于肉質(zhì)品中的報(bào)道，如：王朝輝等[21]對(duì)麩皮香腸生產(chǎn)工藝進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)麩皮的添加量為6%時(shí)所得的產(chǎn)品不但鮮嫩可口、香味濃郁，而且營養(yǎng)價(jià)值高，能夠滿足人們對(duì)合理搭配膳食的飲食需要；高曉光等[22]在乳化香腸中添加麥麩，發(fā)現(xiàn)麥麩比例對(duì)香腸品質(zhì)影響很大。王海濱[23]添加7.5%的麩皮在火腿腸中，提高了火腿腸的功能特性，同時(shí)減少了食鹽的使用量，與普通型火腿腸相比，因?yàn)辂熎せ鹜饶c的脂肪降低了50%，所以熱量降低了20%，含鹽量也相應(yīng)降低。Talukder S等[24]將小麥麩皮和燕麥麩皮添加到雞肉餅中，添加麩皮后產(chǎn)品產(chǎn)量、總膳食纖維增加，膽固醇含量減少，但感官品質(zhì)有所下降。

3 小麥麩皮風(fēng)味物質(zhì)

風(fēng)味是食品質(zhì)量特征的表現(xiàn)形式之一，是由食品中某些揮發(fā)性化合物體現(xiàn)出來的。風(fēng)味的形成包括香氣和滋味兩個(gè)方面，其中香氣來源于醇類、酸類、酯類、醛類、呋喃類和吡嗪類等；滋味由鮮、甜、酸、咸和苦等組成。食品風(fēng)味物質(zhì)的組成復(fù)雜，任何一種食品的風(fēng)味都是由多種香味組分組成。這些香味組分含量很低但對(duì)食品風(fēng)味貢獻(xiàn)很大，具有一定的熱不穩(wěn)定性和揮發(fā)性，對(duì)酸堿比較敏感，焙烤、蒸煮和微波輔助等加工方式都會(huì)引起食品中的油脂和蛋白發(fā)生變化，產(chǎn)生揮發(fā)性成分[20]。

固相微萃取技術(shù)是在固相萃取的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的,但它克服了固相萃取的缺點(diǎn),相對(duì)于傳統(tǒng)樣品處理方法而言,該技術(shù)無需溶劑、簡單方便,為樣品預(yù)處理開辟了一個(gè)全新的局面。該技術(shù)可同時(shí)完成樣品的萃取和濃縮，而且操作便捷，不使用有機(jī)溶劑，并可以直接與氣相色譜儀聯(lián)用，其萃取揮發(fā)性物質(zhì)的原理是樣品的揮發(fā)性成分、頂部空間和靜態(tài)纖維涂層三者之間達(dá)到一個(gè)平衡，從而將揮發(fā)性成分萃取出來。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）是食品風(fēng)味成分分析最常用的方法，綜合了氣相色譜的高效分離性能和質(zhì)譜儀的強(qiáng)大定性分析能力，可實(shí)現(xiàn)對(duì)微量組分的定性和定量，選擇性較好，且具有較高的靈敏度及分辨率[25]。借助強(qiáng)大的質(zhì)譜庫數(shù)據(jù)，GC-MS技術(shù)可以在短時(shí)間內(nèi)檢索并匹配數(shù)十個(gè)甚至數(shù)百個(gè)物質(zhì)。盡管如此，由于多數(shù)芳香物質(zhì)是通過人類的嗅覺器官來評(píng)估，因此，對(duì)于芳香成分的分析與鑒定在人類感官分析的參與才更有意義[26]。電子鼻分析檢測技術(shù)可以與GC-MS聯(lián)用,既彌補(bǔ)了GC-MS無法判斷所檢測出的風(fēng)味物質(zhì)對(duì)樣品整體風(fēng)味的貢獻(xiàn)不足，也使得電子鼻對(duì)于復(fù)雜成分組成的香氣物質(zhì)中各個(gè)成分的濃度進(jìn)行系統(tǒng)的、高精度的測定。氣相色譜-聞香法(GC-0)是目前在國際上較為先進(jìn)的檢測技術(shù)，彌補(bǔ)了儀器由于靈敏度低導(dǎo)致某些組分不能被檢測的不足，可用于檢測一些GCMS等方法不能測定、含量很低但卻是影響食品品質(zhì)的重要風(fēng)味成分[25]。雖然是一種可以將氣相色譜與人體感官相結(jié)合的儀器，但是存在著其明顯的缺陷，經(jīng)過氣相色譜分離的物質(zhì)成分含量已經(jīng)很低，人體嗅覺感官經(jīng)常會(huì)察覺不到被分離出的物質(zhì)。

麩皮在食品的應(yīng)用中，影響食品品質(zhì)的首要因素就是麩皮的粒徑，麩皮在感官上給人一種難以接受的苦澀味，不同粒徑的麩皮雖然味道有差別，但還是都有苦澀味。不同粒徑麩皮的風(fēng)味物質(zhì)的種類存在明顯的差異，但他們主要的風(fēng)味化合物的相對(duì)含量差異不明顯，都是醛類含量最高，其中正己醛是風(fēng)味化合物中含量最高的，其次是酮類、最后是酯類、醇類等化合物，這也解釋了為什么感官上不同粒徑麩皮隨味道有差別，但終究還是有苦澀味的原因。王小平[27]對(duì)不同粒徑風(fēng)味成分分析，發(fā)現(xiàn)麩皮主要的風(fēng)味物質(zhì)是醛類（正己醛）和酮類（丙酮），其是麩皮有苦澀味的直接原因，且粉碎篩選麩皮粒徑不能改變其相對(duì)含量，只能通過其他加工工藝。孫浩然[28]采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)測定了小麥麩皮的風(fēng)味物質(zhì)，共檢測出26種風(fēng)味化合物，根據(jù)Lucta氣味分類法，小麥麩皮氣味主要由正己酸乙酯等為代表的水果香、以檸檬烯等為代表的柑橘香、以正己醛為代表的青草味和以苯酚為代表的特殊臭味構(gòu)成。

4 結(jié)語

小麥麩皮是小麥加工面粉過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，是一項(xiàng)富含膳食纖維、蛋白質(zhì)和低聚糖的食品資源。早期對(duì)小麥麩皮的加工利用主要集中在加工飼料蛋白、制作麩質(zhì)粉及加工食用麩皮等方面。近年來，小麥麩皮越來越受到人們的重視，對(duì)小麥麩皮的深加工利用越來越多，主要集中在麥麩多糖等的利用開發(fā)，如阿拉伯木聚糖、阿魏酸的制備等。我國小麥資源豐富，隨著麩皮營養(yǎng)成分逐漸被發(fā)掘，麩皮改性及深加工將是未來的研究熱點(diǎn)。了解麩皮中風(fēng)味物質(zhì)有利于進(jìn)一步提高麥麩的品質(zhì)和加工特性，開發(fā)出滿足消費(fèi)者需求的產(chǎn)品。對(duì)小麥麩皮的綜合開發(fā)和利用，不僅可以保障人們的飲食健康，還可以提高麩皮的價(jià)值，為企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。