小麥麩皮在飼料及食品加工領(lǐng)域應(yīng)用研究現(xiàn)狀

張瑞雪,李 沿,任晨剛,楊海鶯,張連慧

1.中糧糧谷控股有限公司 (北京 100020) 2.中糧營(yíng)養(yǎng)健康研究院 (北京 100020)

小麥?zhǔn)鞘澜缟峡偖a(chǎn)量排名第二的糧食作物,全球約有1/3的人口以小麥作為主要糧食品種。我國(guó)作為小麥生產(chǎn)大國(guó)之一,小麥總產(chǎn)量占全國(guó)糧食總產(chǎn)量(6.8億t)的1/5,其中80%以上用于面粉產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)生產(chǎn),少部分用于飼料、釀造和其他用途[1-2]。小麥在進(jìn)行面粉加工過(guò)程中,面粉含量約占整籽粒的70%～80%,小麥麩皮、次粉和小麥胚芽等副產(chǎn)物約占20%～30%。小麥麩皮作為最重要的小麥加工副產(chǎn)物之一,其增值利用一直是行業(yè)的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。

1 小麥麩皮營(yíng)養(yǎng)成分及主要利用方向

麩皮是小麥最外層的表皮,通常呈黃白色或深紅色,是小麥加工成面粉后的副產(chǎn)品,約占小麥籽粒質(zhì)量的20%[3]。我國(guó)小麥麩皮年產(chǎn)量可達(dá)2 000萬(wàn)t以上[4]。小麥麩皮富含膳食纖維[5],同時(shí)還含有酚酸等多種酚類(lèi)物質(zhì)及β-葡聚糖等多糖類(lèi)物質(zhì),據(jù)報(bào)道,這些成分分別在預(yù)防癌癥、維持餐后血糖水平方面具有一定功效。

目前對(duì)于小麥麩皮的應(yīng)用主要是作為飼料、食品和生物煉制工業(yè)生產(chǎn)[6],據(jù)統(tǒng)計(jì),約90%的小麥麩皮用作動(dòng)物飼料和生物煉制,約10%的小麥麩皮用于食品加工[7],作為膳食纖維補(bǔ)充來(lái)源。近年來(lái),人們對(duì)于營(yíng)養(yǎng)均衡越來(lái)越重視[8],研究發(fā)現(xiàn)小麥麩皮對(duì)慢性疾病具有預(yù)防和控制效果,因此對(duì)小麥麩皮深度開(kāi)發(fā)利用的研究越來(lái)越多。

小麥麩皮經(jīng)過(guò)不同的處理,可以得到不同的產(chǎn)物,國(guó)內(nèi)外針對(duì)小麥麩皮的綜合利用研究主要包括直接利用小麥麩皮混合加工和提取利用小麥麩皮中一種或多種營(yíng)養(yǎng)成分等方面,目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于小麥麩皮的開(kāi)發(fā)應(yīng)用方向如下表1[9]所示。

表1 小麥麩皮的主要應(yīng)用匯總

2 小麥麩皮在動(dòng)物飼料中的利用現(xiàn)狀

2.1 小麥麩皮

在反芻動(dòng)物飼養(yǎng)中,小麥麩皮常常被大量使用以提高泌乳量,通常添加比例可達(dá)到25%～30%。小麥麩皮還可搭配谷物類(lèi)飼料用于牛犢、肉牛、種牛的飼養(yǎng)[10]。黃偉等[11]在山羊飼料中添加一定比例的麩皮,對(duì)山羊的生長(zhǎng)性能及肉品營(yíng)養(yǎng)具有正面作用,主要表現(xiàn)為山羊的日采食量及增重量顯著增加,肌肉中鐵、磷等微量元素含量增加。

小麥麩皮富含豐富的膳食纖維,食用后可在一定程度上加速腸道蠕動(dòng),因此常被用于飼喂妊娠期母豬來(lái)防止其便秘。同時(shí)麥麩的熱能不高,如添加在動(dòng)物飼料中,會(huì)降低育肥效果,故不適用于育肥階段的飼用。孟麗輝[12]研究發(fā)現(xiàn),使用20%麩皮替代育肥豬常規(guī)飼料,飼料總能及全腸道消化率顯著降低。尹佳[13]研究發(fā)現(xiàn),使用10%麥麩膳食纖維替代普通日糧,仔豬粗蛋白及磷消化率顯著提高。另有試驗(yàn)表明,麥麩在家禽飼喂中少比例添加,可起到調(diào)節(jié)生產(chǎn)性能,提升采食量的作用。白建等[14]研究表明,使用10%麥麩替代玉米,可提高蛋雞日采食量及提升產(chǎn)蛋率,同時(shí)可提升平均蛋重,改善蛋品質(zhì)。

2.2 發(fā)酵小麥麩皮

小麥麩皮因其豐富的營(yíng)養(yǎng)成分和功能性生理活性物質(zhì),廣泛適用于動(dòng)物飼料中,但其在飼料應(yīng)用中仍有一些局限,如成分含量穩(wěn)定性差、用量受限、不宜長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存等。通過(guò)對(duì)小麥麩皮進(jìn)行微生物發(fā)酵處理,可提高其整體利用價(jià)值[15]。與常規(guī)小麥麩皮相比,發(fā)酵麩皮主要有以下幾方面的營(yíng)養(yǎng)特性:發(fā)酵過(guò)程會(huì)產(chǎn)生消化酶等促生長(zhǎng)因子,可促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收[16];粗纖維、植酸含量降低,粗蛋白含量及蛋白品質(zhì)提升,適口性和風(fēng)味有所提升。

研究表明,在禽畜飼料中添加發(fā)酵麩皮,可以有效改善禽畜腸道微生態(tài)環(huán)境,促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收與代謝,同時(shí)可增強(qiáng)機(jī)體免疫力,改善禽畜整體生產(chǎn)性能。Teng等[17]及Feng等[18]分別用一定比例的發(fā)酵麩皮替代肉雞基礎(chǔ)飼料中普通麥麩和玉米,結(jié)果表明:肉雞的飼料轉(zhuǎn)化率及生長(zhǎng)性能得到顯著提升。楊晉青等[19]研究表明:用發(fā)酵麩皮替代仔豬飼料中的普通麩皮,可有效降低料重比、腹瀉率和死淘率,提高仔豬腸道屏障功能和生長(zhǎng)性能。

3 小麥麩皮在食品加工中的利用現(xiàn)狀

3.1 小麥麩皮改性

小麥麩皮中含有大量的不溶性膳食纖維且蛋白含量較少,將其添加至面粉中后,常會(huì)降低面粉的加工性能。為了充分利用麥麩中的膳食纖維及生物活性物質(zhì),常對(duì)麥麩進(jìn)行改性處理后應(yīng)用。常用的改性方法包括擠壓膨化、微生物發(fā)酵、超高壓、微波、超微粉碎等[8]。

超微粉碎麥麩粒度通常在25 μm以下,粉碎后,麥麩纖維組織發(fā)生斷裂,細(xì)胞結(jié)構(gòu)被破壞,細(xì)胞中的營(yíng)養(yǎng)成分得到釋放。劉麗婭等[20]研究表明,加入超微粉碎麩皮的面團(tuán)較加入普通麩皮面團(tuán)相比,加工性能顯著提升。Brewer等[21]研究發(fā)現(xiàn)超微粉碎后的麥麩中可溶性膳食纖維(SDF)含量增加,其理化功能特性也有不同程度的提高。

微波加熱改性小麥麩皮可以促進(jìn)麥麩中生物活性物質(zhì)的溶出。吳凡等[22]用微波處理小麥麩皮后,發(fā)現(xiàn)麥麩的平均粒度減小,水溶性和持油性顯著提高。趙一川[23]研究了不同微波時(shí)間對(duì)麥麩的影響,發(fā)現(xiàn)隨著微波時(shí)間的增加,麥麩的水分、脂肪、淀粉、膳食纖維含量下降,蛋白質(zhì)含量先升高后降低,植酸含量先降低后升高,酚類(lèi)物質(zhì)含量升高,且添加微波處理后的麥麩可以改善全麥粉的加工特性。

蒸汽爆破處理可以將不溶性膳食纖維轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄陨攀忱w維,同時(shí)對(duì)微生物和高活性酶進(jìn)行滅活,延長(zhǎng)產(chǎn)品保質(zhì)期。Aktas-Akyildiz E等[24]將20%的蒸汽爆破麥麩添加到面包中,發(fā)現(xiàn)面包硬度提升。

微生物發(fā)酵改性通過(guò)微生物的分解作用,改變麥麩的物質(zhì)結(jié)構(gòu),達(dá)到改性的目的。Katina K等[25]用酵母對(duì)麩皮進(jìn)行發(fā)酵后,加入面粉制作面包,制作的面包體積更大,更加松軟。呂春月等[26]采用微波聯(lián)合酶解對(duì)麩皮品質(zhì)進(jìn)行改良,處理后麩皮的持水性增強(qiáng),還原糖含量上升,粗纖維含量有所降低。

3.2 小麥麩皮在面制品中的應(yīng)用

在我國(guó),面條和饅頭是廣受歡迎的面制主食,據(jù)統(tǒng)計(jì),用于加工面條及饅頭的面粉約占我國(guó)面粉消費(fèi)總量的70%[27],消費(fèi)市場(chǎng)規(guī)模龐大。這也為利用面條、饅頭進(jìn)行膳食纖維補(bǔ)充提供了有利條件。作為高品質(zhì)膳食纖維的重要來(lái)源,除了饅頭、面條等傳統(tǒng)主食外,薯片、餅干等烘焙食品中也有小麥麩皮的添加。但是由于麥麩的特殊性質(zhì),影響麥麩產(chǎn)品品質(zhì)的因素較多,麥麩的粗細(xì)度、種類(lèi)、添加量及性狀等都對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)有所影響。

凌彬等[28]探究膨化麥麩對(duì)掛面品質(zhì)的影響,結(jié)果表明添加3%膨化麥麩的掛面彈性優(yōu)于未添加麥麩的掛面。王崇崇等[29]對(duì)比了添加不同含量的麩皮制成的含麥麩饅頭,結(jié)果表明添加量低于5%時(shí),可以提高面團(tuán)韌性,使其穩(wěn)定時(shí)間延長(zhǎng),但持氣性降低,發(fā)酵時(shí)間縮短。武利霞[30]對(duì)小麥麩皮在檸檬酸輔助下進(jìn)行超聲預(yù)處理,提取SDF并加入餅干中,餅干色澤、硬度及口感均有所改善。李芮芷[31]對(duì)麩皮進(jìn)行高壓濕熱聯(lián)合生物酶法改性,并將改性麥麩與小麥粉復(fù)配制成高纖面包,其適口性及貯藏穩(wěn)定性提高。趙靜[32]使用藥食真菌固體發(fā)酵小麥麩皮,將發(fā)酵麩皮回填制成重組全麥粉,所得全麥面包的總抗氧化能力顯著提高。Rezaei等[33]將發(fā)酵后的小麥麩皮按照15%的比例添加到面包中,相較于空白組,添加發(fā)酵麩皮的面包整體風(fēng)味及口味接受度更高,且面包的保質(zhì)期及新鮮度得到有效延長(zhǎng)。

目前,麥麩中膳食纖維在食品中的廣泛應(yīng)用,不僅提高了小麥麩皮的利用效率,也提升了制成面制品的品質(zhì)。Erinc等[34]研究表明,麥麩膳食纖維可有效替代餅干中的部分脂肪,使用粒徑較大的麥麩膳食纖維凝膠替代脂肪,對(duì)餅干的硬度,酥脆度及攤鋪率等均有正向作用。Li等人[35]研究表明,將0.5%可溶性膳食纖維,添加至曲奇餅干中,曲奇口感及外觀色澤等感官特性均有改善。馬瑞杰等[36]利用超聲-酶法聯(lián)用提取麥麩中的水溶性阿拉伯木聚糖(water extracted arabinoxylan,WEAX),添加至饅頭粉中,饅頭粉的粘度和硬度降低。該結(jié)果在Wang等的[37]研究中也得到了進(jìn)一步驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)低分子量高分支度的麥麩WEAX,對(duì)面筋的熱聚合速率和熱聚合度起到抑制作用,而面筋聚合度及聚合速率降低可進(jìn)一步促進(jìn)饅頭的蓬發(fā),使饅頭質(zhì)地軟化、體積增大。陶春生等[38]在面條中添加一定比例擠壓膨化麥麩,結(jié)果表明,面條的咀嚼度、硬度、吸水率及膠黏性與膨化麥麩的添加量呈顯著負(fù)相關(guān)。

麥麩膳食纖維添加在面制品中,對(duì)面制品的口感及風(fēng)味具有普遍的改善作用,但不可避免的會(huì)造成制品顏色加深的問(wèn)題,影響整體接受度。為此,孫穎等[39]使用H2O2對(duì)麥麩膳食纖維進(jìn)行脫色處理,使麥麩膳食纖維的白度得到有效提升。

3.3 小麥麩皮在肉制品中的應(yīng)用

肉類(lèi)是補(bǔ)充蛋白質(zhì)、維生素和礦物質(zhì)等必需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的重要來(lái)源,但是肉中脂肪、膽固醇含量較高,缺乏膳食纖維,為了改善膳食結(jié)構(gòu),研究者向肉制品中添加含有豐富膳食纖維的小麥麩皮。高曉光等[40]對(duì)在香腸中加入6%的麩皮,香腸具有良好的色澤、質(zhì)地及感官特性,同時(shí)顯著提升了香腸中膳食纖維的含量。Talukder S等[41]將小麥麩皮和燕麥麩皮添加到雞肉餅中,添加麥麩后產(chǎn)品產(chǎn)量、膳食纖維增加,膽固醇含量減少,但感官品質(zhì)有所下降。

同樣,還有研究聚焦在麥麩膳食纖維在肉制品中的應(yīng)用。劉英麗等[42]通過(guò)在交聯(lián)的豬肉肌原纖維蛋白凝膠網(wǎng)絡(luò)中添加粒徑較小的麥麩膳食纖維,發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的保水性、硬度和粘聚性得到有效提升。Choe等[43]在乳化型雞肉香腸中添加麥麩膳食纖維、雞皮和水的混合物,雞肉香腸的脂肪含量明顯下降,且混合物添加量不超過(guò)15%時(shí),香腸品質(zhì)未產(chǎn)生不良變化。Carvalho等[44]在牛肉餅中添加水化膳食纖維,牛肉餅中脂肪、能量含量降低,不溶性膳食纖維含量提升。

3.4 小麥麩皮在飲料中的應(yīng)用

飲料作為一種日常飲品,在消費(fèi)行業(yè)具有廣闊市場(chǎng),對(duì)小麥麩皮進(jìn)行不同的改性加工,就可以制成不同品種的麥麩飲料。章中[45]通過(guò)擠壓法從麥麩中提取可溶性膳食纖維,并將其與橙汁以5%的比例混合制成一種新型飲料。程細(xì)菊[46]用酶法水解麥麩,該麥麩飲料具有濃郁的小麥風(fēng)味,味道獨(dú)特,富含低聚木糖。菅田田等[47]以麥麩和海棠果為原料,使用乳酸菌進(jìn)行復(fù)合發(fā)酵,生產(chǎn)出營(yíng)養(yǎng)豐富、酸甜可口且具有良好抗氧化性能的麥麩飲料。Pasqualone等[48]以麥麩和玉米粉的懸浮液為原料,制成羅馬尼亞傳統(tǒng)飲料,與空白組相比,山羊奶酪氣味及不愉快的辛辣味減弱,且酚類(lèi)物質(zhì)和抗氧化活性得到顯著提升。Mantzourani等[49]研究表明,去木質(zhì)素麥麩添加到櫻桃發(fā)酵飲料和石榴發(fā)酵飲料中,能夠提升益生菌的生存能力,產(chǎn)品總酚含量有所增加,消費(fèi)者的整體接受度高于未發(fā)酵果汁。

4 展望

綜上所述,小麥麩皮具有豐富的膳食纖維,同時(shí)含有酚類(lèi)等抗氧化物質(zhì),被廣泛應(yīng)用于飼料加工及食品加工領(lǐng)域,且隨著科學(xué)技術(shù)和和工藝設(shè)備的發(fā)展,小麥麩皮的深加工利用途徑呈現(xiàn)多元化發(fā)展,可以歸納為食用麥麩、麥麩膳食纖維、麥麩蛋白飼料等,同時(shí)可通過(guò)超微粉碎、微波、擠壓膨化、生物發(fā)酵技術(shù)等對(duì)麥麩進(jìn)行改性處理,使麥麩具備更良好的應(yīng)用特性。從行業(yè)整體應(yīng)用角度來(lái)看,現(xiàn)階段對(duì)于麥麩在蒸煮、烘焙等面制食品中的應(yīng)用已相對(duì)成熟,產(chǎn)業(yè)化程度較高。但在飲料、肉制品中的應(yīng)用大都處于研究階段,產(chǎn)業(yè)化程度較低,后續(xù)可進(jìn)一步加速麥麩在食品領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程,擴(kuò)大麥麩應(yīng)用范圍,實(shí)現(xiàn)其更高的利用價(jià)值。