汪丽萍 吴飞鸣 田晓红 刘明 刘艳香 谭斌

随着人们对全谷物营养健康促进作用认识的逐步深入,以及欧美等国大量的流行病学和基础性研究证明,经常食用全谷物食品能有效降低患II型糖尿病、心脑血管疾病、癌症等慢性疾病的风险｡依据美国谷物化学家协会(AACC)在1999年最早提出的全谷物定义:全谷物是指完整、碾碎、破碎或压片的颖果,基本的组成包括淀粉质胚乳、胚芽与麸皮,各组成部分的相对比例与完整颖果一样｡全麦粉是一种重要的全谷物食品｡由此可见,全麦粉不仅包括淀粉质胚乳(精白面粉),还包括富含膳食纤维、各种微量营养素与生物活性物质的麸皮与胚芽｡

近年来,美国的全麦粉产量快速增长,据报道,2002年美国全麦粉的产量为3.13×10⁸kg,2012年产量几乎增至3倍,达9.33×10⁸kg,分别占小麦粉总产量的1.8%和5%｡在我国,全麦粉的生产与消费也逐年递增,据国家粮食局粮油加工业统计资料,2011年,我国全麦粉产量104万t,占小麦粉总产量的1.2%｡由此可见,我国全麦粉产业发展相对滞后,具有极大的发展空间,在某种程度上讲,全麦粉将是我国粮食行业的新的增长点｡制约全麦粉产业发展的因素很多,例如:由于麸皮的存在,不仅影响了全麦粉后期加工产品的适口性,而且还将影响主食品的加工特性；全麦粉中富含的活性酶、脂肪和抗氧化活性物质,它们会影响全麦粉的加工应用特性和储藏稳定性｡因此,近年来国内外学者围绕全麦粉的生产工艺和加工食用品质特性等方面做了大量的研究工作｡本文拟从全麦粉营养与健康研究、制粉工艺研究和应用研究等方面综述目前全麦粉的研究现状,展望全麦粉未来的发展趋势｡

1 全麦粉的营养与健康研究

全麦粉具有很高的营养价值｡我国2010版《中国食物成分表》对于小麦、麸皮、胚芽及各类面粉的营养成分进行了详细的介绍(表1)｡

从表1中可以看出,小麦中的膳食纤维、维生素、矿物质等营养成分主要富集在麸皮和胚芽部分,相比于其他精加工面粉来说,全麦粉具有更高的营养价值｡汪丽萍等也分析比较了国内外市场上的全麦粉、实验室自制全麦粉与精白面粉的部分品质指标｡研究发现,全麦粉的烷基间苯二酚、总膳食纤维、灰分3个品质指标明显高于精白面粉,分别是精白面粉的5～10倍、2～4倍及2倍左右｡

Adam等和Chang等研究发现,全麦食品的摄入可以显著降低血清低密度脂蛋白胆固醇和总胆固醇的浓度,下降幅度约为0.2mmol/L｡虽然下降幅度不是很大,但依然表明全麦食品的摄入可以改善机体血脂代谢｡同时,全麦食品的摄入对高密度脂蛋白胆固醇浓度无负面影响｡2005年《美国居民膳食指南》中明确要求每个成年人每天要食用3份全麦食品｡这是因为美国明尼苏达州立大学的一个研究小组在对挪威近34000名成年人的研究中发现,与很少吃全麦食品的人相比,那些吃很多全麦食品的人死于心脏病的几率要低23%,死于各种癌症的危险要低21%｡哈佛大学对75571名女性进行的研究也得出了类似的结果:吃全麦食物多的女性患中风的几率降低了31%,而每天食用大量全麦食物使糖尿病发生的风险降低了38%｡另外,据报道,全麦食品还有助于减肥,缓解便秘等功能｡

2 全麦粉的制粉工艺研究

目前,国际上全麦粉的生产主要分为3种方式:一是以整粒小麦为原料直接通过高效撞击磨进行碾磨制粉,利用撞击过程中的瞬间高温区进行灭酶灭菌；二是采用辊式磨粉机,先制备精制面粉,再将经稳定化处理的小麦麸皮和胚芽如数回添,与面粉混合,这种生产方式目前是占主导地位的全麦粉生产方式；此外,也有的通过石磨工艺制备全麦粉｡

2.1 国内全麦粉的制粉工艺研究

目前,我国市场上的全麦粉主要是从精白面粉加工粉路中收集部分麸皮,将麸皮经粉碎等加工处理后回添至面粉中均匀混合所得｡在我国,现代的全麦粉制粉工艺技术研究才刚刚起步,有关全麦粉生产工艺及稳定化技术研究的文献报道较少｡

杨金旺等采用回添法生产全麦粉,小麦经清理、研磨制粉得到麸皮和小麦面粉,在麸皮中掺入占麸皮重量0.08‰～0.10‰的Na₂CO₃,混匀,然后转入蒸煮釜,在温度为90℃～100℃、压力0.5～0.6MPa条件下蒸煮处理40～60min,除去水分,经粉碎、筛理分离出食品级植物纤维,将小麦面粉与食品级植物纤维按比例混匀后即得全麦粉｡冯家彪等首先将提粉后的麦麸皮经膨化机膨化处理,温度120℃～130℃,其次将经膨化的麦麸皮在粉碎机中粉碎至80～100目,最后将膨化并粉碎的麦麸皮与面粉混合均匀(面粉∶麸皮=100∶20～30)即得全麦粉｡鞠兴荣等通过直接粉碎小麦法生产全麦粉,采用微波加热或热风干燥处理稳定化全麦粉｡将原料小麦清理除杂、水洗、热处理、粉碎,得到全麦粉后,采用微波加热或热风干燥稳定化处理｡谭斌等通过回添法生产全麦粉｡面粉加工过程中,分别收集胚乳、胚芽和麸皮,利用挤压膨化方法(四段挤压)稳定化处理麸皮和胚芽,烘箱对流干燥物料(40℃～100℃,0.5～20.0h),然后将物料粉碎过80目筛或超微粉碎(粒径≤74μm),将麦麸、胚芽和面粉按收集比例混合,即得到全麦粉｡

2.2 国外全麦粉的制粉工艺研究

目前国外大多数粉厂普遍采用辊式制粉机先将麸皮和胚芽与面粉分离,然后用锤式粉碎机、盘式粉碎机或卧式研磨机(球磨机)将麸皮与胚芽部分粉碎成非常细小的颗粒,再将这些粉碎的麸皮与胚芽按一定比例添加到面粉中,与面粉均匀混合,形成复合型全麦粉｡

Korolchuk等采用1道或2道凹口磨,将全麦粒粉碎成麸皮、胚芽粗粒部分和精细面粉两部分,然后再将粗粒部分进一步磨细到小于或等于150目左右与精细粉混合既得全麦粉｡整个生产工艺可得到多种产品:精细面粉、高纤维面粉、超微麦麸粉、超微麦胚粉以及全麦粉｡全麦粉产品具有与精细粉相同的加工特性｡Yasuo等将小麦经过辊式磨粉机以及撞击式磨粉机后,得到粗粉以及细粉,将粗粉经湿热处理稳定化后,反复碾磨成粒径150～200μm大小颗粒后,与细粉混合,生产全麦粉｡粗粉在密闭容器内进行湿热处理,蒸汽温度优选90℃～95℃,处理时间5～30s｡Haynes等将精白小麦粉与稳定化后糠麸混合后生产全麦粉｡糠麸通过蒸煮器热处理稳定化,稳定化可在糠麸碾磨前、中、后进行均可；稳定化温度优选115℃～125℃,时间优选1～7min,稳定化后迅速将产品冷却到60℃,稳定化后产品在加速储存条件下可保存1～2个月｡

2.3 全麦粉制粉中应注意的问题

全麦粉与普通小麦粉相比,不仅要求在制粉设备和工艺上有很大的不同,而且在小麦品种的选择、小麦的清理、润麦、产品感官品质及储藏稳定性等方面也有很大的差异｡

2.3.1 小麦品种的选择

不同的小麦食品需要不同筋力的小麦粉,麸皮和胚芽的存在降低了全麦粉的面筋含量,会明显影响后期产品的食用感官品质｡因此,在全麦粉制作中针对不同的全麦粉产品应注意选择不同筋力的小麦品种进行磨粉加工,强筋小麦生产的全麦粉不需要添加任何谷朊粉和面筋改良剂就可以生产出质量优异的全麦面包｡另外,小麦颗粒麸皮的颜色也是全麦粉加工过程中应考虑的一个问题｡对于不同的全麦产品,消费者对食品感官颜色的要求也不尽相同,因此选择小麦品种时需要考虑小麦麸皮的颜色｡

2.3.2 小麦的清理

全麦粉要求小麦颗粒各组成部分均进入到最终粉产品中去｡因此,针对存在于小麦外层麸皮的农药残留、重金属残留、毒素污染等卫生指标问题,以及小麦中残存的杂质等,相对于精白面粉制粉,全麦粉制粉要求对小麦进行更多的清理｡

2.3.3 全麦磨粉中麸皮粒径的大小

麸皮粒径的大小会显著影响全麦粉的功能特性｡通常,相比于较精细的麸皮颗粒,大颗粒(平均粒径大于500μm)的麸皮粉会导致较高的吸水性和降低面包的体积｡另外,如果磨粉麸皮过粗(大于600μm),加工面包会有一个粗糙的外观和口感｡小粒径对面包质量也有一个负面的影响,因为麸皮中的化学组分更容易与面筋相互作用而影响面包品质｡但是,小粒径有利于释放麸皮中维生素和其他营养成分｡因此,对于全麦粉面包制作来说,最适宜的麸皮平均粒径大约在400～500μm之间｡

2.3.4 全麦粉的储藏稳定性

由于麸皮和胚芽中脂肪含量较高,以及脂肪氧化酶和过氧化物酶等活性酶的存在,一般情况下未经处理的全麦粉仅能储存2～3个月｡如果将麸皮和胚芽分离出来进行稳定化处理后再与面粉混合制的全麦粉,那么全麦粉的储存期将与普通小麦粉接近｡目前,麸皮和胚芽的稳定化处理技术主要有:干燥热处理,通过加热抑制酶的活力,如流化床干燥、烘房、烘箱、热风炉、远红外辐照,另外还有蒸汽加热、微波处理和挤压膨化处理等｡汪丽萍等研究了挤压加工对全麦粉储藏稳定性的影响｡挤压处理能有效地降低麸皮和胚芽的脂肪酸值,提高全麦粉的储藏稳定性｡同时有利于保留麸皮与胚芽中的生理活性组分,很好的保持全麦粉的营养价值｡Creighton等利用膨化机高温260℃～315℃,高压379～414kPa,瞬时30～45s钝化脂肪酶以及脂肪氧合酶稳定化全麦粉；Bookwalter等采用蒸汽热处理整粒谷物或需要稳定化处理的谷物颗粒分离部分,谷物的水分含量必须在13%～17%,加热温度95℃～110℃｡Wilhelm等利用红外辐照(infrared),温度100℃～110℃,时间30～60s钝化脂肪酶以及脂肪氧合酶,产品货架期达30d以上｡

3 全麦粉的应用研究

国外对全麦粉的应用开发研究比较早,根据居民的饮食消费习惯,国外对于全麦食品的开发主要集中在焙烤加工方面,如全麦面包、麸皮面包、全麦饼干的制作等方面,另外,市场上还有全麦麦片、全麦片粥和全麦片饮料等产品,并申请了产品专利｡Arndt等申请了一个全谷物粉和产品专利,要求全谷物粉的麸皮和胚芽粒度小于500μm,全谷物产品可以是普通食品、营养添加剂、膳食纤维添加剂、纤维添加剂、助消化剂或、功能性食品｡在我国,符合我国居民消费习惯的全麦粉加工产品还不多见,其工业化生产加工工艺也还不成熟｡笔者团队利用实验室自制的全麦粉加工制作了全麦馒头和全麦挂面,并对加工工艺进行了优化,得到了品质优良的全麦产品｡

另外,针对全麦粉产品的适口性问题,陈慧等应用超细微粉碎技术制备的全麦粉产品质量好,有效的改善加工食品的口感｡党斌等将超微粉碎后的黑小麦麸皮按一定比例添加到黑小麦面粉中,添加麸皮后混合粉热糊稳定性良好,回生速度较慢,膨胀特性降低；吸水率、面团形成时间和弱化度提高,面团稳定时间和评价值降低；按全粉比例添加超微黑小麦麸皮粉混合粉制作饼干脆性优于添加20%超微黑小麦麸皮粉制作饼干,但其硬度较大,韧性较差｡罗斐斐等以紫色小麦为原料,主要研究了0%、4%、8%的脱皮程度及不同的超微粉碎工艺对全麦粉理化性质、流变学特性、糊化特性及曲奇饼干质构特性的影响｡与传统粉碎工艺相比,超微粉碎对全麦粉蛋白质及灰分含量的影响不大,而随着超微成分的增多,紫麦全麦粉的面筋含量、面筋指数、流变学特性、糊化黏度、曲奇饼干质构特性都有不同程度的提高｡国外科学家还采用酶技术和发酵技术对麸皮进行改良加工,大大改善了产品的感官及营养品质特性｡Kati研究了麸皮发酵对面包品质的影响,结果表明发酵麸皮制成的全麦面包较未发酵产品具有更好的外观品质｡

4 展望

目前,发达国家全麦粉及其制品的发展呈快速增长势头,很多国家也在膳食引导方面鼓励消费者增加全麦粉等全谷物食品的摄入,以改善人们的健康状况｡我国是一个小麦生产和消费大国,发展全麦粉及其制品,不仅有利于调整人们的膳食结构,改善身体素质,同时也可以减少粮食资源浪费,有利于粮食安全保障｡尽管我国全麦粉的发展需要一个逐步引导消费与加强科普认识的过程,但是随着人们对健康的关注与追求,全麦粉及其制品将具有很大的发展潜力｡然而,如何尽快解决和改善全麦食品的口感和品质,提升人们对全麦食品的喜爱度,不断引导健康粮食消费理念是我国全麦粉产业发展过程中需要解决的重要问题｡因此,一方面要加强全麦粉营养健康功能的深入研究,提出我国居民的合理摄入量；二是加强全麦粉消费的科普宣传,使人们真正认识到经常食用全麦食品所带来的健康益处；三是目前我国的小麦制粉工艺复杂,粉路长,不适宜于全麦粉的生产,需要研究开发全麦粉的专用加工成套装备；四是基于精白面粉的传统主食品加工体系,由于麸皮等的加入,直接影响产品的加工特性,要深入研究全麦主食品的加工工艺与配方,以研究开发满足消费者需求的全麦食品｡