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食品工业小麦胚研究进展与前景

来源:论文帮手 作者: 发布日期:2017-10-25 01:37:12

 小麦胚是面粉厂的主要副产物之一,含有多种营养成分,具有很好的开发和利用前景。小麦胚是面粉厂的主要副产物之一,含有多种营养成分,具有很好的开发和利用前景。

 
  摘要:小麦胚是小麦粉加工的主要副产物之一,在我国具有丰富的潜藏量,营养价值高,开发价值大,但目前高附加值的利用却非常低。综述了国内外小麦胚在食品工业中的应用以及产品开发中存在的问题,并提出了相应的解决办法,以拓宽麦胚的应用渠道,对推动小麦胚的产业化发展具有十分重要的意义。
 
  关键词:小麦胚;研究进展;存在问题;应用前景
 
  小麦胚约占小麦籽粒质量的2%~3%,是小麦籽粒生命的源泉,含有极其丰富且优质的蛋白质、脂肪、酶、维生素、矿物质以及多种微量生理活性物质。它是小麦粉加工厂的主要副产物之一,其资源潜藏量相当丰富,我国每年约有30~50万t的小麦胚量可供利用开发,但一直以来,小麦胚这一宝贵资源未能得到充分、合理的利用。随着人们对营养要求的不断提高,小麦胚的营养价值也越来越受到重视。近年来,国内外学者纷纷围绕着麦胚油脂、麦胚维生素、麦胚蛋白以及一些生物活性物质,进行了大量的研究和利用,开发出许多以小麦胚为原料的食品或保健品。
 
  一、小麦胚在食品工业中的研究开发进展
 
  1.1小麦胚油及其应用小麦胚含油率11%左右,提取的麦胚油富含维生素E、亚油酸、亚麻酸、二十八碳醇以及多种生理活性组分,是一种颇具营养保健作用的功能性油脂,可用于食品、生物病虫害防治剂、制药以及化妆品配方之中。小麦胚脂肪的开发研究主要围绕麦胚油的提取、微胶囊化和维生素E的提取浓缩等三个方面进行。提取方法是获得高质量麦胚油的保障,决定着油品质的好坏。传统提取方法主要是用有机溶剂进行提取,其次是压榨法。近年来对超临界CO2或亚临界提取麦胚油进行了研究,Shao等[1]用响应面法优化出超临界CO2提取小麦胚油的最佳工艺条件为:萃取压力35MPa,温度50℃,萃取剂流量22.5~25L/h,提取时间为1h,萃取所得最大麦胚油得率为10.15%。宋国辉等[2]以液化丙烷为溶剂,通过正交试验对亚临界萃取小麦胚油的工艺进行了优化:萃取时间65min、料液比1∶8、萃取温度45℃,此时的油脂提取率为88.68%。微胶囊化技术是一种利用天然或者合成的高分子材料作为壁材,以活性物质作为芯材,保护被包裹活性物质的良好手段,其应用于麦胚油的开发之中,可以更好地保护小麦胚油的生物活性,国内很多研究者采取不同手段对麦胚油的微胶囊化进行了研究。何娇[3]通过喷雾干燥法对麦胚油进行了微胶囊化,实验得出:大豆分离蛋白和麦芽糊精的配比为1∶1、芯材添加量为40%、总固形物质量分数25%,小麦胚油微胶囊化的包埋率为89.5%。
 
  1.1.2翟颖丝等[4]以大豆分离蛋白和麦芽糊精为壁材,用蔗糖酯和单甘酯为乳化剂,采用乳化-喷雾干燥法对小麦胚油进行微胶囊制备,实验研究出小麦胚油微胶囊制备最佳工艺条件为:均质压力34MPa、进风温度181℃、进料泵速7.6ml/min,该条件下小麦胚油微胶囊包埋率为88.03%。微胶囊颗粒表面结构完整,具有较好的包埋效果。小麦胚油是良好的VE来源,VE的富集和浓缩成为其开发应用的另一个热点。Yang等[5]对VE营养油制备方法进行了比较研究,结果表明:超临界CO2萃取压力为33MPa,温度为45℃时小麦胚油有最高的VE含量;在压力为19MPa,温差为9℃时VE浓集效果最好。师景双等[6]对传统溶剂法浸提小麦胚中VE浸提条件进行了一系列的研究。试验得到最佳的控制条件为:乙醇体积分数为95%,浸提温度为70℃,料液比为1∶3,浸提时间为120min,此时的浸提效果最佳。
 
  1.3小麦胚健康饮料
 
  小麦胚蛋白质质量分数高达30.2%左右,其中清蛋白18.9%、麦醇溶蛋白14.0%、麦谷蛋白0.3%~0.37%、水不溶性蛋白30.2%。不仅蛋白质含量丰富,氨基酸全面平衡,且易于被人体吸收,是很好的优质全价蛋白质营养源,在营养学上具有重要意义[7]。制作麦胚饮料不仅能够更好地利用麦胚中的蛋白质,而且更利于人体吸收利用。根据制作工艺,麦胚健康饮料可分为非发酵型和发酵型两种类型。在非发酵型饮料的研发中,李涛等[8]以小麦胚、乳清蛋白为原料研究了新型运动型饮料,通过单因素和正交试验确定出了饮料的最佳配方为:小麦胚汁100g、低聚麦芽糖8g、无机盐1.8g、乳清蛋白1.5g、黄原胶0.075g、柠檬酸0.02g,此条件下的饮料质地均匀,清爽可口。肖玟等[9]研究了小麦胚蛋白复合保健饮料的生产工艺,采用正交试验设计方案和模糊数学评判确定出该饮料和复配稳定剂的配方。最佳组合为:澄清的混合汁质量分数60%、蜂蜜4%、蔗糖3%、柠檬酸钾0.3%,复配稳定剂的配方为羧甲基纤维素钠0.40%、卡拉胶0.15%、黄原胶0.30%,所得的饮料品质和稳定性最好。发酵型饮料的研制主要是通过添加不同种类的益生菌,利用菌种的活性来获得稳定的小麦胚饮料。王宇飞等[10]以小麦胚和芝麻为主要原料,添加保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌进行了植物蛋白发酵饮料的制备,通过正交试验确定乳化稳定剂的最佳组合和最佳发酵工艺参数。小麦胚乳和芝麻乳的最佳调配比例为1∶2,最适发酵条件为:接种量7%,发酵温度42℃,发酵时间12h。此条件下生产的产品同时兼具乳酸发酵植物蛋白饮料应有的芳香。李永平等[11]对麦胚面包发酵饮料进行了研究,实验选用新鲜麦胚和面包渣为原料,先接种酵母菌、后接种乳酸菌进行发酵,结果表明,酵母菌最优发酵条件为:烘烤过的麦胚粉30g、面包渣250g、砂糖量10%,酵母菌添加量2%、发酵温度为28℃、发酵时间1h;乳酸菌最优发酵条件为:乳酸菌添加量1.2%、发酵温度为44℃、发酵时间8h。
 
  1.3小麦胚面制品
 
  小麦胚含有丰富的营养物质,不仅能够改善焙烤食品的外观、口感和风味,而且还能提高产品的营养价值。几乎所有以小麦粉为原料的焙烤食品都可以添加小麦胚。小麦胚可以通过挤压处理,也可以直接以片状或者粉末状、粒状添加到小麦粉里制成各种麦胚焙烤食品,以增强食品的营养价值,平衡各种氨基酸,补充小麦粉赖氨酸的不足。不仅如此,在谷物食品中,麦胚还能提供许多质构性的功能。
 
  1.3.1小麦胚面包和饼干
 
  面包和饼干是小麦胚产品的主要研究方向之一,研究者往往通过在面包和饼干的制作过程或是原料中添加小麦胚,以提高产品的感官或者营养品质来获得新产品。Sidhu等[12]研究了在高纤维吐司面包中添加脱脂小麦胚,实验表明,添加7.5%左右的小麦胚制得的面包,感官和营养品质都高于全麦粉面包。孙小凡等[13]以面包专用粉为主要原料,添加小麦胚粉、酵母、面包改良剂、白砂糖等辅料,采用一次发酵工艺生产面包,通过单因素试验和正交试验,确定小麦胚粉保健面包的最佳配方为:面包专用粉100.0g,小麦胚粉8.0g,面包改良剂0.4g,酵母2.2g,白砂糖7.0g。Arshad等[14]对小麦胚饼干进行了研究,通过在小麦粉中添加0~25%小麦胚的理化指标和营养特性的比较,得出用脱脂小麦胚替代15%的小麦粉生产出来的饼干的理化和感官评价最佳。
 
  1.3.2小麦胚馒头和面条
 
  小麦胚不仅可在烘焙产品中添加,而且还可直接加入到小麦粉中制作馒头和面条。韩俊俊等[15]研究了小麦胚粉加入量对馒头品质的影响,结果表明,馒头的白度和比容均随着小麦胚粉含量的增加而呈下降趋势,馒头硬度先平缓后上升,在加入量为6%时馒头的感官评分最高。姚娣等[16]研制了小麦胚特色营养挂面,结果表明,特色营养挂面的最佳配方是:紫薯粉质量分数10%、小麦胚粉质量分数5%、银杏叶粉质量分数1.5%,预干燥温度30℃、主干燥温度40℃、完成干燥温度20℃、压片6道、干燥时间4h,所制作的挂面有较好的品质。小麦胚富含多种营养物质,不仅可提取营养成分、制作麦胚产品,而且可与其他食品原料混合在一起制作新型的麦胚产品,如麦胚酱油、麦胚豆腐、麦胚大豆粉以及小麦胚豆奶等;也可用来制作麦胚婴儿食品或者老年食品包括麦胚米粉和麦胚钙片,或者制作麦胚休闲方便食品,如小麦胚速溶泡腾片、小麦胚能量棒、麦胚咀嚼片等;还用来制作强化型麦胚糊系列产品,或者将小麦胚粉添加到汤料中替代淀粉、小麦粉等粉料。国外已经开始往番茄酱、马铃薯粉内添加麦胚粉来作为增稠料,日本和东南亚地区也已成功地采用麦胚替代大米或大豆来作为发酵基质,开发出了一些发酵食品,如日本豆酱和日本米曲等[17]。
 
  1.4小麦胚抗氧化性的研究
 
  小麦胚除了含有较高的优质蛋白质以外,还含有谷胱甘肽、二十八碳醇、黄酮类化合物、麦胚凝集素、维生素E、镁、泛酸、磷、硫胺素等多种功能物质,是一种难得的天然保健食品资源,已被证实具有抗氧化、抗衰老、抗疲劳等活性,国内外研究者已经围绕小麦胚的抗氧化性进行了大量研究。Zhu等[18]研究了不同脱脂条件下小麦胚的抗氧化活性,研究结果表明,用70%的乙醇脱脂的麦胚具有最好的DPPH自由基清除能力,而100%乙醇脱脂的麦胚具有最高的还原力和ABTS自由基清除活性。利用小麦胚中蛋白质的降解物制备抗氧化肽是目前国内外研究的热点。Cheng等[19]研究了小麦胚蛋白水解物的体外抗氧化作用,研究结果表明,1.20g/L的小麦胚蛋白水解物,在亚油酸体系中显示出78.75%的抑制脂质过氧化物的能力,0.6g/L的水解物对超氧自由基的清除率为75.40%,0.50g/L的水解物显示出63.35%的清除亚铁离子的能力。刁大鹏等[20]利用碱性蛋白酶酶解小麦胚粕制备了抗氧化肽,实验表明,在料水比1∶12.3,加酶量0.8%,酶解时间2.1h的条件下,制备的抗氧化肽的DPPH自由基清除率达到49.78%,水解度为22%,水解液中肽质量分数为1.9%。
 
  二、小麦胚开发过程中存在的问题分析
 
  虽然小麦胚具有较高的营养价值,但目前高附加值的利用却非常低,原因在于小麦胚开发利用中还存在着许多需要解决的现实问题。
 
  2.1小麦胚的不稳定性
 
  由于小麦胚脂肪含量较高,并且富含活性较高的脂肪酶和脂肪氧化酶,以及附着的微生物,导致小麦胚极不稳定。这就要求面粉厂应配备具有一定处理规模的稳定化设备。但实际生产中,稳定化设备多存在成本高、能耗高、效率低的缺点。目前的稳定化方式的原理均是降低酶活或者水分,以延长小麦胚储藏期,虽然在一定程度上延长了保质期,但都对小麦胚的营养成分产生一定的负面影响[21]。稳定性问题严重制约了小麦胚的开发利用。因此,对小麦胚进行稳定化处理的研究,延长保鲜期,对于小麦胚的深加工、高附加值产品的开发是十分必要的。
 
  2.2产品开发过程中无法形成规模效益
 
  我国小麦胚资源的潜藏量虽然丰富,但原料分布不均匀、质量参差不齐,且许多小麦粉厂受限于设备配置不齐全、提取工艺不成熟和相关研究匾乏,使得小麦胚在产量、提取率和纯度方面与国外相比较低,难以形成规模效益。另外,提取后的小麦胚如麦胚油在开发利用过程中,设备投入成本较高,出油率低,并且没有成熟的技术用于工业化生产,虽然超临界CO2出油率较高,但处理量较小,导致小麦胚油很难大量的生产。麦胚产品由于其自身口感和品质特性的限制,直接以脱脂麦胚分离蛋白作为一种食品功能配料还有些不尽如人意的地方,而且蛋白质的功能性质还有待改善,如何将优质蛋白质从脱脂麦胚中分离,从而获得高纯度天然蛋白质仍是探索的重点。
 
  2.3抗氧化机制的研究不够深入
 
  抗氧化肽是小麦胚利用研究的热点,但是其分离纯化方法还存在较多的局限性,目前,测定抗氧化能力多为体外的化学评价研究,而体内(动物模型)抗氧化能力的研究较少;抗氧化肽虽然对多种疾病显示出了一定的预防和治疗作用,但其抗氧化机制还有待深入研究,如何从小麦胚中提取具有更高活性的天然抗氧化肽,以及阐明这些抗氧化肽的作用机制成为了目前亟待研究解决的问题。
 
  三、小麦胚开发应用前景展望
 
  我国是粮食大国,小麦胚的潜藏量相当丰富,小麦胚作为一种具有较高营养价值的食品原料,理应有广阔的市场前景,纵观国内外小麦胚开发研究的现状,制约其发展前景的关键就在于怎么解决这些开发利用中的问题,而这也成为麦胚继续开发研究的方向。在麦胚的稳定化方面,通过研究寻找既方便又经济且对麦胚营养成分和功能性质破坏小的稳定化条件,延长麦胚的保鲜期仍然是麦胚研究的重点;通过改进技术和改良生产设备,如何在不损害油品质量的情况下,尽量多的提取麦胚油将是麦胚油生产利用的主要方向;如何通过某种改性或者多种改性方法相结合进一步改善麦胚的功能性质,生产改性麦胚,可作为麦胚研究的一个新的重要方向;麦胚整体作为配料在食品中主要应用于焙烤及面食制品,拓宽麦胚的应用载体范围,并对改性麦胚在其应用上进行深入的研究,将会对推进小麦胚的基础研究以及产业化发展具有重要作用。总之,通过合适的加工方法、合理的生产工艺,延长麦胚的保鲜期,改善麦胚的功能性质和营养品质,拓宽麦胚的应用渠道,积极地开展麦胚应用研究,充分发挥这一可再生副产物的经济价值,将对推动我国农业和食品工业发展具有十分重要的意义。