黑小麦全麦面粉品质研究综述

曲 蓓，刘 骏，李林峰，简俊涛，段淑娟，薛庆锋，杜立丰

（1. 焦作市粮油质量安全检测中心，河南 焦作 454000；2. 焦作市农林科学院，河南 焦作 454000；3. 南阳市农业科学院，河南 南阳 473000；4. 济源市农业技术推广中心，河南 济源 454650）

小麦是人类的主要粮食作物，在全球粮食作物产量中位居第二，从人类新石器时代对野生禾本科植物驯化算起，距今已有超过1 万年的栽培历史[1]。黑小麦是一种具有特殊粒色的小麦，是由育种家通过普通小麦与偃麦草、赖草等野生资源属间远缘杂交等方式选育出来的六倍体小麦，从1997 年我国第一个黑小麦品种“黑小麦76 号”通过审定算起，距今黑小麦在我国仅有不到30 年的历史[2]。近年来，由于黑小麦具有富含花青素和多种微量元素，以及氨基酸、麦类蛋白、膳食纤维含量高等特点，备受人们关注，成为具有保健抗癌等功效的功能食品，市场需求增长较快，前景广阔[3]。由于黑小麦主要以全麦面粉的形式进行食用，通过对黑小麦全麦面粉品质进行相关研究，以期为黑小麦产业的推广和发展提供参考。

1 普通小麦与黑小麦

小麦籽粒是由外部的果皮、种皮、糊粉层及内部的胚芽、胚乳组成的，色素主要沉积在果皮、种皮和糊粉层中。根据小麦籽粒表现出的颜色把小麦分为白色小麦和有色小麦，白色小麦就是平时接触到的普通小麦，有色小麦通常有紫黑色、紫色、蓝色、绿色、红色、褐色等颜色，习惯于把颜色接近黑色的小麦统称为黑小麦。黑小麦中主要分为紫粒类型和蓝粒类型，紫粒类型黑小麦其色素基因源自于二粒小麦、偃麦草、赖草、埃塞俄比亚四倍体小麦和中国普通小麦，颜色由种皮决定，蓝粒类型黑小麦其色素基因源自于一粒小麦和偃麦草，颜色由糊粉层决定[4]。

黑小麦的色素属于花色苷类化合物，具有较强的抗氧化能力，其色素含量通常比普通小麦高3～5 倍。除了外观颜色不同，普通小麦和黑小麦的营养成分也有较大差异，普通小麦的蛋白质含量通常在12%～14%，黑小麦的蛋白质含量通常比普通小麦高15%～50%，且氨基酸种类较为丰富。在膳食纤维方面，黑小麦膳食纤维含量高达4%～6%，通常比普通小麦高2～3 倍[5]。因此，和普通小麦相比，黑小麦具有微量元素高、调节肠道环境、防治糖尿病、预防肥胖、抗衰老等功能，是一种非常理想的食物来源。

2 黑小麦主要成分

2.1 籽粒的组成

籽粒由外部的果皮、种皮、糊粉层及内部的胚芽、胚乳组成。外部的果皮、种皮、糊粉层统称为皮层，皮层富含膳食纤维、蛋白质、矿物质和多种微量元素，占籽粒总质量的15%左右，胚芽富含蛋白质、脂肪及多种微量元素，占籽粒总质量的3%左右，胚乳富含蛋白质和淀粉，占籽粒总质量的82%左右[6]。黑小麦的蛋白质、脂肪、淀粉、干物质、18 种氨基酸总量均高于普通小麦，人体必需而又不能合成的8 种氨基酸都远远高于对照全国优质小麦，其中苏氨酸比普通小麦高35.56%，缬氨酸对比高66.07%，蛋氨酸对比高33.33%，亮氨酸对比高69.5%，苯丙氨酸对比高44.30%，赖氨酸对比高50%，组氨酸对比高9.30%[6]。特别是黑小麦含有0.5 mg/L 的碘元素，是其他小麦所没有的，碘既能抑制甲状腺、乳腺癌，又能确保婴幼儿发育正常的珍贵元素。

2.2 皮层与胚芽的组成

皮层与胚芽主要由膳食纤维、蛋白质、脂肪、淀粉、矿物质和多种微量元素组成。其中，皮层的30%～50%为膳食纤维，14%左右为优质蛋白质，籽粒中的叶酸、维E、维B、花色苷及绝大多数的矿物质主要存在于皮层与胚芽中，占籽粒总质量的8%以上。皮层有持水力、膨胀力、持油力、抗氧化活性和吸附重金属等特性[7]。胚芽虽然仅占籽粒总质量的3%左右，但却具有高含量的不饱和脂肪酸和酶活性物质，不饱和脂肪酸和酶活性物质易导致面粉酸败变质，降低面粉的保质期和口感，正常储存条件下，全麦面粉的保质期仅有30～60 d，低温可延长保质期。

3 普通面粉和全麦面粉

普通面粉是去掉麦胚和绝大部分麸皮后加工而成的面粉，即市场上销售的绝大部分精制粉都是普通面粉，通常分为3 类：第1 类是通用面粉，有特一粉、特二粉和标准粉等；第2 类是专用面粉，有蛋糕粉、面包粉、饼干粉、面条粉等；第3 类是工业粉，有谷朊粉、小麦淀粉等。

全麦面粉是指不去掉麦胚和麸皮加工而成的面粉，由于保留了大部分膳食纤维、维生素和矿物质元素，可降低胆固醇、控制血糖，对脚气病、癞皮病及各种皮肤病均有一定的预防和食疗效果，因此具有较高的营养价值。

两者相比，全麦面粉具有更高的粗纤维、粗脂肪、破损淀粉含量及酶活性，具有更低的湿面筋、总淀粉含量及糊化、拉伸特性。我国习惯蒸煮等烹饪方式，对食品的色泽及口感要求较高，全麦食品由于添加了麸皮的原因，黄度升高、亮度降低，适口性没有普通面粉好，因此市场上推广率不高。随着人们健康和节约意识的不断提升，全麦面粉因其避免了营养成分的损耗及节约了粮食而越来越受到青睐。

4 全麦面粉制粉工艺

4.1 全籽粒直接粉碎法

全籽粒直接粉碎法即将整粒清洁小麦粉碎成粉，一般通过石磨机或辊式磨粉机进行。石磨机磨粉是低速低温研磨，磨粉过程中最大程度地保持了小麦中的各种营养物质和面粉的分子结构，磨出的面粉麦香浓郁，煮面时汤色淡黄，缺点是含沙量过高。辊式磨粉机按磨辊的对数分为单式和复式2 种，复式磨粉机又分为四辊磨和八辊磨，齿辊用于破碎小麦，光辊用于心磨、渣磨和尾磨。这种制粉工艺由于麸皮粉碎困难会造成全麦粉制品口感发涩，此外由于麦胚中的不饱和脂肪酸和酶活性物质易引起酸败变质，因此全麦面粉的保质期相对较短。

4.2 麸皮稳定化处理回添法

麸皮稳定化处理回添法即先精制面粉，将胚芽和麸皮稳定化处理后再按比例进行回添。这种制粉工艺的关键在于对胚芽和麸皮的稳定化处理，通常先对胚芽和麸皮进行湿热处理、挤压膨化或微生物发酵，筛分后和粉碎后的胚芽和麸皮与精制面粉混合，这种制粉工艺可以部分解决麸皮不易粉碎、麦胚易酸败变质的问题，从而提高全麦粉制品的口感和全麦面粉的保质期。

5 黑小麦全麦面粉基本理化特性

5.1 蛋白质

黑小麦蛋白质主要由清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白及麦谷蛋白组成，衡量蛋白质含量的关键指标有面筋值，通常面筋值越大，蛋白质含量越高。黑小麦全麦面粉加水至含水量高于35%时，用手或机械揉和可形成面团，待面团用水洗去淀粉、麸皮及可溶性等物质后，剩下的含水65%～70%具有黏性、弹性、延展性的粗面筋称为湿面筋，湿面筋烘干后即为干面筋，其75%～80%为面筋蛋白质。

清蛋白溶于稀盐溶液和水，占蛋白总量的4%左右；球蛋白溶于稀盐溶液，占蛋白总量的8%左右；醇溶蛋白溶于70%乙醇，占蛋白总量的45%左右；麦谷蛋白溶于稀酸或稀碱，占蛋白总量的35%左右。清蛋白和球蛋白以参与代谢活动的酶类为主，影响面团的营养品质，醇溶蛋白和麦谷蛋白是主要的贮藏蛋白，影响面团的加工品质[8]。醇溶蛋白影响面团的延伸性和黏性，麦谷蛋白影响面团的强度和弹性，醇溶蛋白和麦谷蛋白的数量和比例决定了面筋质量，只有醇溶蛋白时，面团无法醒发，食品为无弹性的胶黏性物质，只有麦谷蛋白时，面团醒发不好。

5.2 淀粉

黑小麦淀粉是主要存在于胚乳中的储能碳水化合物，由直链淀粉和支链淀粉组成，直链淀粉是淀粉中的葡萄糖分子由α-(1,4)糖苷键连接而成的分子，支链淀粉是淀粉中的葡萄糖分子由α-(1,4)糖苷键为主链、α-(1,6)糖苷键为支链连接而成的分子[9]。普通小麦直链淀粉占淀粉总量的22%左右，黑小麦直链淀粉占淀粉总量的比例比普通小麦低。

直链淀粉占淀粉总量的比例和小麦的质地及面粉的品质关联性很强，直链淀粉在面粉中所占的比例较小，但是对面粉品质的影响却很大。直链淀粉由于呈线性结构，空间阻碍小，容易在淀粉分子键形成氢键结合，发生凝沉、回生，另外直链淀粉和淀粉的的溶胀力及溶胀体积呈负相关。因此，直链淀粉含量低的小麦更适宜制作面包、馒头，直链淀粉含量高的小麦更适宜制作饼干、糕点。

5.3 膳食纤维和脂质

黑小麦的膳食纤维主要存在于麸皮之中，占麸皮总量的40%左右，占籽粒总量的4%～6%，是普通小麦含量的2～3 倍。膳食纤维具有促进胃肠蠕动、降低人体吸收胆固醇、易产生饱腹感等生理功能，由可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维组成。可溶性膳食纤维通过在气体周围形成液膜，以及氧化凝胶作用形成三维网状结构，改善面团的持气性和流变特性，不溶性膳食纤维吸收大量水分与面筋蛋白竞争性吸水，阻碍形成面筋网络结构并破坏面团中形成的气泡，导致持气性和比容降低。脂质占籽粒总量的3%左右，70%以上存在于胚乳和胚芽中，脂质和面筋蛋白结合会影响面筋网络结构、面团弹性和面团强度，脂质和直链淀粉结合会影响淀粉的吸水率、老化和酶水解速度。

5.4 花色苷

黑小麦的花色苷是一种天然黑色素，有研究显示黑小麦花色苷的含量高达567.06 mg/kg，通常比普通小麦花色苷含量高3～5 倍，花色苷属于黄酮类化合物，具有非常强的抗氧化和防病治病的作用，如清除体内自由基、抗炎抗肿瘤、预防糖尿病及保护视力等。黑小麦在籽粒颜色形成过程中，总酚含量积累越高，籽粒的颜色就会越深，籽粒颜色越深其抗氧化能力就越高[10]。黑小麦色素是水溶性色素，在中性条件下为灰色，在酸性条件下为红色，在碱性条件下为绿色。黑小麦色素常温条件下稳定性较好，高温条件下色素颜色会变淡，稳定性优于大多数天然色素，是理想的天然黑色食品资源。

5.5 糊化特性

糊化是粉与水共热后，在一定条件下变成半透明状胶体的现象。淀粉乳受热后，在一定温度范围内，淀粉粒开头破坏，晶体结构消失，体积膨大，黏度急剧上升，呈黏稠的糊状，即成为非结晶性的淀粉。淀粉是基本不溶于冷水的，只能轻微地溶胀和可逆地吸收水，但是当水温升高到一定值时，淀粉结构发生明显改变，氢键断裂，断裂的氢键与较多的水分子结合，进而造成晶体结构消失，体积膨大的同时黏度急剧上升，呈黏稠的糊状，这时水的温度为糊化温度。不同小麦淀粉的糊化温度不同，黑小麦淀粉的糊化温度在66 ℃左右，降低糊化温度能够降低糊化所需的能耗，即降低了加工的难度。糊化后的淀粉称为α - 淀粉，此时的淀粉不但在韧性、强度、黏度上口感更好，而且由于更易被淀粉酶水解而易于被人体消化吸收。

5.6 流变学特性

小麦面粉加水揉混时，蛋白吸水膨胀，分子间互相连接形成连续的三维网状结构，此时的面团具有的黏弹性和流动性称为流变学特性，通常通过粉质仪、拉伸仪和揉混仪进行测定。面团中的蛋白含量与面团的稳定时间、形成时间、弱化度、50 mm拉伸阻力、最大拉伸阻力拉伸面积等呈正相关[11]。黑小麦全麦粉中含有麸皮，其粉质特性拉伸都较差，主要表现在面团的耐揉性和强度低、韧性差、面筋筋力较弱、面团延展性差、易流变[12]。但是，在面制品加工过程中，可以结合黑小麦全麦粉的流变学特性按照一定比例添加的相应的面粉中来提高整个面制品的品质。

6 结语

近年来，黑小麦因其富含花青素和多种微量元素，以及氨基酸、麦类蛋白、膳食纤维含量高等特点，备受人们关注，成为我国新型的谷物资源，但由于其发展历史在我国仅有不到30 年，其相关研究仍处于起步阶段[13]。当前，黑小麦产业的发展存在很多制约因素：在种质资源方面，黑小麦存在种质资源较少、现有品种产量偏低、品种抗性较差等制约因素；在种植推广方面，黑小麦存在缺少配套栽培技术、销售渠道狭隘、种植风险大等制约因素；在加工销售方面，黑小麦存在缺少配套深加工技术、市场占有率低等制约因素。通过对黑小麦近10 年的研究，在品种选育方面，和老品种相比已实现黑小麦新品种从产量到抗性、品质的大幅度提升，较大幅度地提高了黑小麦种植的利润，可以一定程度上解决在不减少粮食产量基础上农民增收的难题[14]。目前，黑小麦主要是作为粥用或被加工成全麦面粉进行使用，黑小麦的高附加值属性并没有被开发出来，随着黑小麦研究的不断深入，一系列黑小麦专用食品甚至是具有抗衰老功能花青素的提取产品，将会不断地被开发出来，黑小麦的高附加值属性将会不断地体现出来。