食品工業(yè)小麥胚研究進展與前景
小麥胚是面粉廠的主要副產(chǎn)物之一,含有多種營養(yǎng)成分,具有很好的開發(fā)和利用前景。小麥胚是面粉廠的主要副產(chǎn)物之一,含有多種營養(yǎng)成分,具有很好的開發(fā)和利用前景。
摘要：小麥胚是小麥粉加工的主要副產(chǎn)物之一，在我國具有豐富的潛藏量，營養(yǎng)價值高，開發(fā)價值大，但目前高附加值的利用卻非常低。綜述了國內(nèi)外小麥胚在食品工業(yè)中的應(yīng)用以及產(chǎn)品開發(fā)中存在的問題，并提出了相應(yīng)的解決辦法，以拓寬麥胚的應(yīng)用渠道，對推動小麥胚的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有十分重要的意義。
關(guān)鍵詞：小麥胚;研究進展;存在問題;應(yīng)用前景
小麥胚約占小麥籽粒質(zhì)量的2%～3%，是小麥籽粒生命的源泉，含有極其豐富且優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)、脂肪、酶、維生素、礦物質(zhì)以及多種微量生理活性物質(zhì)。它是小麥粉加工廠的主要副產(chǎn)物之一，其資源潛藏量相當豐富，我國每年約有30～50萬t的小麥胚量可供利用開發(fā)，但一直以來，小麥胚這一寶貴資源未能得到充分、合理的利用。隨著人們對營養(yǎng)要求的不斷提高，小麥胚的營養(yǎng)價值也越來越受到重視。近年來，國內(nèi)外學者紛紛圍繞著麥胚油脂、麥胚維生素、麥胚蛋白以及一些生物活性物質(zhì)，進行了大量的研究和利用，開發(fā)出許多以小麥胚為原料的食品或保健品。
一、小麥胚在食品工業(yè)中的研究開發(fā)進展
1.1小麥胚油及其應(yīng)用小麥胚含油率11%左右，提取的麥胚油富含維生素E、亞油酸、亞麻酸、二十八碳醇以及多種生理活性組分，是一種頗具營養(yǎng)保健作用的功能性油脂，可用于食品、生物病蟲害防治劑、制藥以及化妝品配方之中。小麥胚脂肪的開發(fā)研究主要圍繞麥胚油的提取、微膠囊化和維生素E的提取濃縮等三個方面進行。提取方法是獲得高質(zhì)量麥胚油的保障，決定著油品質(zhì)的好壞。傳統(tǒng)提取方法主要是用有機溶劑進行提取，其次是壓榨法。近年來對超臨界CO2或亞臨界提取麥胚油進行了研究，Shao等[1]用響應(yīng)面法優(yōu)化出超臨界CO2提取小麥胚油的最佳工藝條件為：萃取壓力35MPa，溫度50℃，萃取劑流量22.5～25L/h，提取時間為1h，萃取所得最大麥胚油得率為10.15%。宋國輝等[2]以液化丙烷為溶劑，通過正交試驗對亞臨界萃取小麥胚油的工藝進行了優(yōu)化：萃取時間65min、料液比1∶8、萃取溫度45℃，此時的油脂提取率為88.68%。微膠囊化技術(shù)是一種利用天然或者合成的高分子材料作為壁材，以活性物質(zhì)作為芯材，保護被包裹活性物質(zhì)的良好手段，其應(yīng)用于麥胚油的開發(fā)之中，可以更好地保護小麥胚油的生物活性，國內(nèi)很多研究者采取不同手段對麥胚油的微膠囊化進行了研究。何嬌[3]通過噴霧干燥法對麥胚油進行了微膠囊化，實驗得出：大豆分離蛋白和麥芽糊精的配比為1∶1、芯材添加量為40%、總固形物質(zhì)量分數(shù)25%，小麥胚油微膠囊化的包埋率為89.5%。
1.1.2翟穎絲等[4]以大豆分離蛋白和麥芽糊精為壁材，用蔗糖酯和單甘酯為乳化劑，采用乳化-噴霧干燥法對小麥胚油進行微膠囊制備，實驗研究出小麥胚油微膠囊制備最佳工藝條件為：均質(zhì)壓力34MPa、進風溫度181℃、進料泵速7.6ml/min，該條件下小麥胚油微膠囊包埋率為88.03%。微膠囊顆粒表面結(jié)構(gòu)完整，具有較好的包埋效果。小麥胚油是良好的VE來源，VE的富集和濃縮成為其開發(fā)應(yīng)用的另一個熱點。Yang等[5]對VE營養(yǎng)油制備方法進行了比較研究，結(jié)果表明：超臨界CO2萃取壓力為33MPa，溫度為45℃時小麥胚油有最高的VE含量;在壓力為19MPa，溫差為9℃時VE濃集效果最好。師景雙等[6]對傳統(tǒng)溶劑法浸提小麥胚中VE浸提條件進行了一系列的研究。試驗得到最佳的控制條件為：乙醇體積分數(shù)為95%，浸提溫度為70℃，料液比為1∶3，浸提時間為120min，此時的浸提效果最佳。
1.3小麥胚健康飲料
小麥胚蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)高達30.2%左右，其中清蛋白18.9%、麥醇溶蛋白14.0%、麥谷蛋白0.3%～0.37%、水不溶性蛋白30.2%。不僅蛋白質(zhì)含量豐富，氨基酸全面平衡，且易于被人體吸收，是很好的優(yōu)質(zhì)全價蛋白質(zhì)營養(yǎng)源，在營養(yǎng)學上具有重要意義[7]。制作麥胚飲料不僅能夠更好地利用麥胚中的蛋白質(zhì)，而且更利于人體吸收利用。根據(jù)制作工藝，麥胚健康飲料可分為非發(fā)酵型和發(fā)酵型兩種類型。在非發(fā)酵型飲料的研發(fā)中，李濤等[8]以小麥胚、乳清蛋白為原料研究了新型運動型飲料，通過單因素和正交試驗確定出了飲料的最佳配方為：小麥胚汁100g、低聚麥芽糖8g、無機鹽1.8g、乳清蛋白1.5g、黃原膠0.075g、檸檬酸0.02g，此條件下的飲料質(zhì)地均勻，清爽可口。肖玟等[9]研究了小麥胚蛋白復合保健飲料的生產(chǎn)工藝，采用正交試驗設(shè)計方案和模糊數(shù)學評判確定出該飲料和復配穩(wěn)定劑的配方。最佳組合為：澄清的混合汁質(zhì)量分數(shù)60%、蜂蜜4%、蔗糖3%、檸檬酸鉀0.3%，復配穩(wěn)定劑的配方為羧甲基纖維素鈉0.40%、卡拉膠0.15%、黃原膠0.30%，所得的飲料品質(zhì)和穩(wěn)定性最好。發(fā)酵型飲料的研制主要是通過添加不同種類的益生菌，利用菌種的活性來獲得穩(wěn)定的小麥胚飲料。王宇飛等[10]以小麥胚和芝麻為主要原料，添加保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌進行了植物蛋白發(fā)酵飲料的制備，通過正交試驗確定乳化穩(wěn)定劑的最佳組合和最佳發(fā)酵工藝參數(shù)。小麥胚乳和芝麻乳的最佳調(diào)配比例為1∶2，最適發(fā)酵條件為：接種量7%，發(fā)酵溫度42℃，發(fā)酵時間12h。此條件下生產(chǎn)的產(chǎn)品同時兼具乳酸發(fā)酵植物蛋白飲料應(yīng)有的芳香。李永平等[11]對麥胚面包發(fā)酵飲料進行了研究，實驗選用新鮮麥胚和面包渣為原料，先接種酵母菌、后接種乳酸菌進行發(fā)酵，結(jié)果表明，酵母菌最優(yōu)發(fā)酵條件為：烘烤過的麥胚粉30g、面包渣250g、砂糖量10%，酵母菌添加量2%、發(fā)酵溫度為28℃、發(fā)酵時間1h;乳酸菌最優(yōu)發(fā)酵條件為：乳酸菌添加量1.2%、發(fā)酵溫度為44℃、發(fā)酵時間8h。
1.3小麥胚面制品
小麥胚含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，不僅能夠改善焙烤食品的外觀、口感和風味，而且還能提高產(chǎn)品的營養(yǎng)價值。幾乎所有以小麥粉為原料的焙烤食品都可以添加小麥胚。小麥胚可以通過擠壓處理，也可以直接以片狀或者粉末狀、粒狀添加到小麥粉里制成各種麥胚焙烤食品，以增強食品的營養(yǎng)價值，平衡各種氨基酸，補充小麥粉賴氨酸的不足。不僅如此，在谷物食品中，麥胚還能提供許多質(zhì)構(gòu)性的功能。
1.3.1小麥胚面包和餅干
面包和餅干是小麥胚產(chǎn)品的.主要研究方向之一，研究者往往通過在面包和餅干的制作過程或是原料中添加小麥胚，以提高產(chǎn)品的感官或者營養(yǎng)品質(zhì)來獲得新產(chǎn)品。Sidhu等[12]研究了在高纖維吐司面包中添加脫脂小麥胚，實驗表明，添加7.5%左右的小麥胚制得的面包，感官和營養(yǎng)品質(zhì)都高于全麥粉面包。孫小凡等[13]以面包專用粉為主要原料，添加小麥胚粉、酵母、面包改良劑、白砂糖等輔料，采用一次發(fā)酵工藝生產(chǎn)面包，通過單因素試驗和正交試驗，確定小麥胚粉保健面包的最佳配方為：面包專用粉100.0g，小麥胚粉8.0g，面包改良劑0.4g，酵母2.2g，白砂糖7.0g。Arshad等[14]對小麥胚餅干進行了研究，通過在小麥粉中添加0～25%小麥胚的理化指標和營養(yǎng)特性的比較，得出用脫脂小麥胚替代15%的小麥粉生產(chǎn)出來的餅干的理化和感官評價最佳。
1.3.2小麥胚饅頭和面條
小麥胚不僅可在烘焙產(chǎn)品中添加，而且還可直接加入到小麥粉中制作饅頭和面條。韓俊俊等[15]研究了小麥胚粉加入量對饅頭品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，饅頭的白度和比容均隨著小麥胚粉含量的增加而呈下降趨勢，饅頭硬度先平緩后上升，在加入量為6%時饅頭的感官評分最高。姚娣等[16]研制了小麥胚特色營養(yǎng)掛面，結(jié)果表明，特色營養(yǎng)掛面的最佳配方是：紫薯粉質(zhì)量分數(shù)10%、小麥胚粉質(zhì)量分數(shù)5%、銀杏葉粉質(zhì)量分數(shù)1.5%，預干燥溫度30℃、主干燥溫度40℃、完成干燥溫度20℃、壓片6道、干燥時間4h，所制作的掛面有較好的品質(zhì)。小麥胚富含多種營養(yǎng)物質(zhì)，不僅可提取營養(yǎng)成分、制作麥胚產(chǎn)品，而且可與其他食品原料混合在一起制作新型的麥胚產(chǎn)品，如麥胚醬油、麥胚豆腐、麥胚大豆粉以及小麥胚豆奶等;也可用來制作麥胚嬰兒食品或者老年食品包括麥胚米粉和麥胚鈣片，或者制作麥胚休閑方便食品，如小麥胚速溶泡騰片、小麥胚能量棒、麥胚咀嚼片等;還用來制作強化型麥胚糊系列產(chǎn)品，或者將小麥胚粉添加到湯料中替代淀粉、小麥粉等粉料。國外已經(jīng)開始往番茄醬、馬鈴薯粉內(nèi)添加麥胚粉來作為增稠料，日本和東南亞地區(qū)也已成功地采用麥胚替代大米或大豆來作為發(fā)酵基質(zhì)，開發(fā)出了一些發(fā)酵食品，如日本豆醬和日本米曲等[17]。
1.4小麥胚抗氧化性的研究
小麥胚除了含有較高的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)以外，還含有谷胱甘肽、二十八碳醇、黃酮類化合物、麥胚凝集素、維生素E、鎂、泛酸、磷、硫胺素等多種功能物質(zhì)，是一種難得的天然保健食品資源，已被證實具有抗氧化、抗衰老、抗疲勞等活性，國內(nèi)外研究者已經(jīng)圍繞小麥胚的抗氧化性進行了大量研究。Zhu等[18]研究了不同脫脂條件下小麥胚的抗氧化活性，研究結(jié)果表明，用70%的乙醇脫脂的麥胚具有最好的DPPH自由基清除能力，而100%乙醇脫脂的麥胚具有最高的還原力和ABTS自由基清除活性。利用小麥胚中蛋白質(zhì)的降解物制備抗氧化肽是目前國內(nèi)外研究的熱點。Cheng等[19]研究了小麥胚蛋白水解物的體外抗氧化作用，研究結(jié)果表明，1.20g/L的小麥胚蛋白水解物，在亞油酸體系中顯示出78.75%的抑制脂質(zhì)過氧化物的能力，0.6g/L的水解物對超氧自由基的清除率為75.40%，0.50g/L的水解物顯示出63.35%的清除亞鐵離子的能力。刁大鵬等[20]利用堿性蛋白酶酶解小麥胚粕制備了抗氧化肽，實驗表明，在料水比1∶12.3，加酶量0.8%，酶解時間2.1h的條件下，制備的抗氧化肽的DPPH自由基清除率達到49.78%，水解度為22%，水解液中肽質(zhì)量分數(shù)為1.9%。
二、小麥胚開發(fā)過程中存在的問題分析
雖然小麥胚具有較高的營養(yǎng)價值，但目前高附加值的利用卻非常低，原因在于小麥胚開發(fā)利用中還存在著許多需要解決的現(xiàn)實問題。
2.1小麥胚的不穩(wěn)定性
由于小麥胚脂肪含量較高，并且富含活性較高的脂肪酶和脂肪氧化酶，以及附著的微生物，導致小麥胚極不穩(wěn)定。這就要求面粉廠應(yīng)配備具有一定處理規(guī)模的穩(wěn)定化設(shè)備。但實際生產(chǎn)中，穩(wěn)定化設(shè)備多存在成本高、能耗高、效率低的缺點。目前的穩(wěn)定化方式的原理均是降低酶活或者水分，以延長小麥胚儲藏期，雖然在一定程度上延長了保質(zhì)期，但都對小麥胚的營養(yǎng)成分產(chǎn)生一定的負面影響[21]。穩(wěn)定性問題嚴重制約了小麥胚的開發(fā)利用。因此，對小麥胚進行穩(wěn)定化處理的研究，延長保鮮期，對于小麥胚的深加工、高附加值產(chǎn)品的開發(fā)是十分必要的。
2.2產(chǎn)品開發(fā)過程中無法形成規(guī)模效益
我國小麥胚資源的潛藏量雖然豐富，但原料分布不均勻、質(zhì)量參差不齊，且許多小麥粉廠受限于設(shè)備配置不齊全、提取工藝不成熟和相關(guān)研究匾乏，使得小麥胚在產(chǎn)量、提取率和純度方面與國外相比較低，難以形成規(guī)模效益。另外，提取后的小麥胚如麥胚油在開發(fā)利用過程中，設(shè)備投入成本較高，出油率低，并且沒有成熟的技術(shù)用于工業(yè)化生產(chǎn)，雖然超臨界CO2出油率較高，但處理量較小，導致小麥胚油很難大量的生產(chǎn)。麥胚產(chǎn)品由于其自身口感和品質(zhì)特性的限制，直接以脫脂麥胚分離蛋白作為一種食品功能配料還有些不盡如人意的地方，而且蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)還有待改善，如何將優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)從脫脂麥胚中分離，從而獲得高純度天然蛋白質(zhì)仍是探索的重點。
2.3抗氧化機制的研究不夠深入
抗氧化肽是小麥胚利用研究的熱點，但是其分離純化方法還存在較多的局限性，目前，測定抗氧化能力多為體外的化學評價研究，而體內(nèi)(動物模型)抗氧化能力的研究較少;抗氧化肽雖然對多種疾病顯示出了一定的預防和治療作用，但其抗氧化機制還有待深入研究，如何從小麥胚中提取具有更高活性的天然抗氧化肽，以及闡明這些抗氧化肽的作用機制成為了目前亟待研究解決的問題。
三、小麥胚開發(fā)應(yīng)用前景展望
我國是糧食大國，小麥胚的潛藏量相當豐富，小麥胚作為一種具有較高營養(yǎng)價值的食品原料，理應(yīng)有廣闊的市場前景，縱觀國內(nèi)外小麥胚開發(fā)研究的現(xiàn)狀，制約其發(fā)展前景的關(guān)鍵就在于怎么解決這些開發(fā)利用中的問題，而這也成為麥胚繼續(xù)開發(fā)研究的方向。在麥胚的穩(wěn)定化方面，通過研究尋找既方便又經(jīng)濟且對麥胚營養(yǎng)成分和功能性質(zhì)破壞小的穩(wěn)定化條件，延長麥胚的保鮮期仍然是麥胚研究的重點;通過改進技術(shù)和改良生產(chǎn)設(shè)備，如何在不損害油品質(zhì)量的情況下，盡量多的提取麥胚油將是麥胚油生產(chǎn)利用的主要方向;如何通過某種改性或者多種改性方法相結(jié)合進一步改善麥胚的功能性質(zhì)，生產(chǎn)改性麥胚，可作為麥胚研究的一個新的重要方向;麥胚整體作為配料在食品中主要應(yīng)用于焙烤及面食制品，拓寬麥胚的應(yīng)用載體范圍，并對改性麥胚在其應(yīng)用上進行深入的研究，將會對推進小麥胚的基礎(chǔ)研究以及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有重要作用�？傊ㄟ^合適的加工方法、合理的生產(chǎn)工藝，延長麥胚的保鮮期，改善麥胚的功能性質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)，拓寬麥胚的應(yīng)用渠道，積極地開展麥胚應(yīng)用研究，充分發(fā)揮這一可再生副產(chǎn)物的經(jīng)濟價值，將對推動我國農(nóng)業(yè)和食品工業(yè)發(fā)展具有十分重要的意義。
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