小麥胚芽的營(yíng)養(yǎng)功能成分及綜合利用研究進(jìn)展

劉 月，丑建棟，陳玥璋，曾 輝，張柏林，宋 昊,

（1.北京一輕控股有限責(zé)任公司博士后工作站，北京 100022；2.北京林業(yè)大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京 100083；3.北京一輕研究院有限公司，北京 101111）

小麥?zhǔn)亲钪匾募Z食作物之一，一般通過(guò)碾磨生產(chǎn)面粉和其他產(chǎn)品。如圖1所示，為小麥籽粒的縱切面和橫切面，清晰的顯示了小麥的基本結(jié)構(gòu)以及小麥胚芽在小麥籽粒中的具體位置。其中，小麥胚芽約占全麥的2.5%～3.5%，主要由胚軸和盾片兩部分組成，是小麥制粉加工業(yè)中主要的營(yíng)養(yǎng)副產(chǎn)品[1]。

圖 1 小麥籽粒的縱切面及橫切面[2]Fig.1 Longitudinal section and cross section of wheat grain[2]

圖 2 分離小麥胚芽的圖解演變圖[48]Fig.2 Graphical evolution diagram of wheat germ separation[48]

小麥胚芽有“天然營(yíng)養(yǎng)寶庫(kù)”之稱，含有豐富的蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸、維生素、礦物質(zhì)和膳食纖維，以及一般谷物產(chǎn)品中缺乏的賴氨酸和蘇氨酸等。此外，還含有谷胱甘肽、凝集素、二十八烷醇和黃酮等多種對(duì)人體具有特殊生理功能的營(yíng)養(yǎng)成分，極大的提高了小麥胚芽的附加值。作為“功能性食品”的代表，小麥胚芽被證實(shí)具有抗氧化、降膽固醇、降高血壓和抗癌等功效[3]。每年世界上產(chǎn)生的小麥胚芽大部分用作飼料，人類(lèi)在使用小麥胚芽的廣度上明顯受限，因此，小麥胚芽的用途亟待挖掘。本文將從營(yíng)養(yǎng)成分、穩(wěn)定化技術(shù)和綜合利用方面對(duì)小麥胚芽的研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)，為今后合理開(kāi)展小麥胚芽資源的利用提供參考。

1 營(yíng)養(yǎng)成分

小麥胚芽的基本營(yíng)養(yǎng)成分包括蛋白質(zhì)、脂類(lèi)、碳水化合物、膳食纖維、維生素和礦物質(zhì)，其含量如表1所示。

表1 小麥胚芽每100 g中的基本營(yíng)養(yǎng)成分含量（數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)食物成分表）Table 1 Basic nutrient composition in wheat germ per 100 g(data comes from the China Food Composition)

1.1 蛋白質(zhì)

小麥胚芽蛋白質(zhì)占26.0%～31.5%，是一種完全蛋白。其中，含有人體必需的8種氨基酸，占總氨基酸的34.7%，而且各類(lèi)氨基酸的構(gòu)成比例與FAO/WHO推薦的模式值以及大豆、牛肉、雞蛋的氨基酸構(gòu)成比例非常接近。通過(guò)ARSHAD等[4]的鑒定，小麥胚芽包含的基本氨基酸有異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸、色氨酸和纈氨酸，其中亮氨酸和賴氨酸為主要氨基酸。作為人類(lèi)的第一限制性氨基酸—賴氨酸的含量高達(dá)1.85%，明顯比大米、面粉蛋白中的賴氨酸含量要高，在營(yíng)養(yǎng)學(xué)上具有重要的意義。研究表明，通過(guò)酶水解作用，可以進(jìn)一步提升小麥胚芽蛋白的功能特性。KARAMI等[5]通過(guò)分析小麥胚芽蛋白質(zhì)酶解液，鑒定得到2種具有抗氧化活性的肽和5種具有血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制活性的肽。MATSUI等[6]則通過(guò)分離酶解小麥胚芽蛋白產(chǎn)生的肽，得到序列為Ile-Val-Tyr的血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制肽。同時(shí)，將蛋白酶解產(chǎn)物進(jìn)行體外試驗(yàn)，還表現(xiàn)出抗氧化和抗炎的功效[7-8]。不僅如此，其蛋白質(zhì)水解形成的多肽片段（分子質(zhì)量＜2000 Da）也呈現(xiàn)極強(qiáng)的鈣和鋅結(jié)合能力，可作為營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑提高礦物質(zhì)的利用率，在食品研發(fā)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景[9-10]。

1.2 脂肪

小麥胚芽的脂肪含量為9.5%～13.5%，其中84%是對(duì)人體健康有益的不飽和脂肪酸。對(duì)小麥胚芽油的脂肪酸組成進(jìn)行檢測(cè)，共檢測(cè)到14種脂肪酸，其中亞油酸（53.88%～57.55%），油酸（16.56%～20.38%）和棕櫚酸（16.66%～17.70%）為主要脂肪酸[11]。利用CO2超臨界流體萃取小麥胚芽油，發(fā)現(xiàn)脂肪酸的組成主要為多不飽和脂肪酸，包括亞油酸（C18:2）、亞麻酸（C18:3）、二十碳二烯酸（C20:2）和庚二烯酸（C17:2），以及單不飽和脂肪酸包括油酸（C18:1）、二十碳烯酸（C20:1）、棕櫚油酸（C16:1）和芥酸（C22:1）等[12]。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)認(rèn)為膽固醇水平升高與動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展最為密切。高密度脂蛋白可作為膽固醇的接受體，通過(guò)與受體相互作用介導(dǎo)膽固醇從動(dòng)脈壁內(nèi)膜流出并轉(zhuǎn)運(yùn)之到肝臟進(jìn)行代謝，從而減低血漿中的膽固醇含量，預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生，而亞油酸作為一種生物調(diào)節(jié)劑，可促進(jìn)體內(nèi)高密度脂蛋白的代謝、降低膽固醇的含量[13]。因此，小麥胚芽油是一種理想的營(yíng)養(yǎng)油脂補(bǔ)充劑，具有抗動(dòng)脈粥樣硬化作用。

1.3 碳水化合物

碳水化合物是小麥胚芽各種營(yíng)養(yǎng)成分中含量最高的組分，為42.0%～47.0%，其中，半纖維素15.3%、纖維素16.9%、淀粉31.5%、糖36.3%（蔗糖55.9%、鼠李糖38.1%、果糖2.8%、葡萄糖2.1%、蜜二糖1.1%）。小麥胚芽中含有的2%～3%的膳食纖維，具有降低血中膽固醇含量、促進(jìn)腸道蠕動(dòng)、預(yù)防胃腸癌發(fā)生的作用，而且可以緩解泌尿系統(tǒng)疾病和外圍動(dòng)脈疾病的發(fā)生等[3]。

通過(guò)熱處理方式對(duì)小麥胚芽的粗多糖進(jìn)行提取，提取率達(dá)18.72%，進(jìn)一步提取水溶性多糖，產(chǎn)率為3.84%。分析同質(zhì)多糖的組分，平均分子量約為

3.34×106Da，主要含有阿拉伯糖、木糖、半乳糖和葡萄糖[14]。通過(guò)層析柱分離小麥胚芽多糖，其平均分子量為4.89×106Da，主要含有阿拉伯糖、木糖、半乳糖和葡萄糖，與HU等[14]的研究結(jié)果一致。通過(guò)體外分析試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)小麥胚芽多糖可上調(diào)淋巴細(xì)胞釋放促炎癥因子腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和白細(xì)胞介素-6（IL-6），參與各種炎癥反應(yīng)，修復(fù)體內(nèi)的炎癥狀態(tài)[15]。同樣，YUN等[16]對(duì)小麥胚芽多糖進(jìn)行提取，其主要成分不僅包括阿拉伯糖，木糖，半乳糖和葡萄糖，還包含鼠李糖和甘露糖，HepG2細(xì)胞模型試驗(yàn)顯示該多糖能提高過(guò)氧化物歧化酶和谷胱甘肽過(guò)氧化酶的表達(dá)量，從而增強(qiáng)抗氧化能力。不僅如此，小麥胚芽多糖還能有效提高小鼠腸道菌群的多樣性和免疫功能，改善免疫過(guò)敏紊亂和相關(guān)腸道疾病，為今后食品開(kāi)發(fā)提供新的思路[17]。

1.4 維生素和礦物質(zhì)

小麥胚芽中含有多種維生素，大致可以分為VE和VB兩大類(lèi)，其中VE居各種植物性食品資源之首，且是含有八種結(jié)構(gòu)的全價(jià)VE。MARHALL等[18]發(fā)現(xiàn)小麥胚芽中含量最高的維生素為煙酸（7.4 mg/100 g），其次為維生素B1（2 mg/100 g）和維生素B2（0.22 mg/100 g）。與低水平維生素E的基礎(chǔ)飲食相比，向小鼠飼喂20%的小麥胚芽能顯著性增加血漿和肝臟中維生素E的水平，從而為心臟和肝臟脂質(zhì)提供有效的抗氧化保護(hù)作用[19]。此外，通過(guò)分別對(duì)小鼠喂食小麥胚芽和維生素E，發(fā)現(xiàn)兩組處理均能減輕慶大霉素對(duì)小鼠肝臟的毒害效應(yīng)，并且小麥胚芽表現(xiàn)出來(lái)的抗氧化效果優(yōu)于維生素E[20]。

此外，小麥胚芽中含有豐富的鎂、磷、鉀、鋅、鐵、錳等人體所必需的礦物質(zhì)，尤其是必需微量元素硒的含量遠(yuǎn)高于其他食物[21]。BILGI等[22]發(fā)現(xiàn)小麥胚芽中含量最高的礦物質(zhì)是鉀（1365.1 mg/100 g），其次是磷（775.2 mg/100 g），鈣（365.1 mg/100 g）和鎂（310.3 mg/100 g）（以干基計(jì)算）。AKTA?等[23]則發(fā)現(xiàn)小麥胚芽中的鋅、鐵、鎂、鉀、磷和鈣含量分別為41.71、2.50、2、750.11、769.75和12.50 mg/100 g（以干基計(jì)算）。同時(shí)，將小麥胚芽作為營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑添加到食品中，可顯著提高產(chǎn)品的鎂，鉀，鋅和錳的含量[24]。這些礦物質(zhì)對(duì)于維持人體健康，特別是對(duì)促進(jìn)兒童的生長(zhǎng)發(fā)育具有重要的作用。

1.5 生物活性物質(zhì)

小麥胚芽不僅含有豐富的基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，還含有多種生物活性物質(zhì)，例如多酚類(lèi)化合物、二十八烷醇、小麥胚芽凝集素、谷胱甘肽等，其一般結(jié)構(gòu)、含量及功效見(jiàn)表2。

表2 小麥胚芽中生物活性物質(zhì)的組成及功能活性Table 2 Compositions and functional properties of bioactive components in wheat germ

1.5.1 多酚類(lèi) 脫脂小麥胚芽的多酚含量范圍在13.98～16.75 mg GAE/g之間[25]。NEMANJA等[36]對(duì)小麥胚芽多酚提取物的DPPH自由基清除能力進(jìn)行測(cè)定，含量范圍在6.11～18.00 μmol/L Trolox/g之間。ZOU等[37]測(cè)定了小麥胚芽的多酚組成，共檢測(cè)到3種主要的酚酸，即阿魏酸，綠原酸和咖啡酸，以及4種主要的類(lèi)黃酮物質(zhì)，即沙夫木苷及其異構(gòu)體，芥子酸及其加合物，且隨著小麥胚芽烘烤程度的增強(qiáng)，其抗氧化活性也得到增強(qiáng)，除阿魏酸外，其它酚酸均呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。KOH等[38]對(duì)小麥胚芽中阿魏酸鹽的抗氧化應(yīng)激機(jī)理進(jìn)行了探究，結(jié)果表明，阿魏酸鹽可以調(diào)節(jié)蛋白酪氨酸激酶/蛋白酪氨酸磷酸酶的平衡，從而影響促炎核因子-B的活性，防止由氧化壓力引起的蛋白酪氨酸激酶和絲氨酸/蘇氨酸蛋白磷酸酶2A的失活。

小麥胚芽的黃酮類(lèi)物質(zhì)主要是四種黃酮的衍生物：芹菜素、木犀草素、甲氧基木犀草素和麥黃酮。麥黃酮衍生物僅以O(shè)-糖苷形式存在，而芹菜素和木犀草素以C-糖苷形式存在[39]。ZHENG等[40]通過(guò)發(fā)酵方式，可以將小麥胚芽的黃酮類(lèi)物質(zhì)含量提高了13.34%。同時(shí)，小麥胚芽中糖基化黃酮類(lèi)化合物在酵母或乳酸菌發(fā)酵過(guò)程中轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的甙元，表現(xiàn)出更強(qiáng)的生物活性[41]。研究表明，小麥胚芽中的黃酮類(lèi)物質(zhì)具有明顯抑制人乳腺髓樣癌細(xì)胞株Bcap-37的生長(zhǎng)、克隆的形成和DNA合成能力[27]。

1.5.2 小麥胚芽凝集素 小麥胚芽凝集素是指能與專一性糖結(jié)合，并促進(jìn)細(xì)胞凝集和沉淀單糖或多糖復(fù)合物非免疫來(lái)源的非酶蛋白質(zhì)，屬于植物凝集素。小麥胚芽凝集素結(jié)構(gòu)中的N-乙酰氨基葡萄糖能特異性結(jié)合真菌細(xì)胞壁，并破壞細(xì)胞的結(jié)構(gòu)完整性，表現(xiàn)出抗菌特性[28]。小麥胚芽凝集素還與腫瘤細(xì)胞的分化和細(xì)胞遷移有關(guān)，在抗腫瘤方面表現(xiàn)出一定的生物學(xué)活性[29]。此外，低劑量的小麥胚芽的凝集素在體內(nèi)和體外試驗(yàn)中均表現(xiàn)出對(duì)急性髓性白血病細(xì)胞的最大毒性，具有治療白血病的潛力[30]。不僅如此，小麥胚芽凝集素已被證明是各種生物醫(yī)學(xué)和治療應(yīng)用的可行解決方案，例如化學(xué)療法、靶向藥物傳遞、抗生素抗性細(xì)菌的監(jiān)測(cè)和去除[31]。例如，在模擬腸上皮細(xì)胞中，小麥胚芽凝集素作為口服藥物的載體不僅不會(huì)引起細(xì)胞的死亡，還能增強(qiáng)細(xì)胞的穿透性[42]。

1.5.3 二十八烷醇 二十八烷醇是天然存在的高級(jí)醇，主要存在于蔗蠟、糠蠟、小麥胚油及蜂蠟等天然產(chǎn)物中，但尤以小麥胚芽油內(nèi)含量較高，為100 mg/kg左右[43]。在小麥胚芽油中，二十八烷醇主要與脂肪酸結(jié)合，以酯的形式存在。采用石油醚、氯仿、正己烷和乙醇結(jié)合不同的溫度提取小麥胚芽中的二十八烷醇，發(fā)現(xiàn)乙醇試劑的提取效率最高[44]。據(jù)報(bào)道，二十八烷醇具有增強(qiáng)耐力、精力和體力，提高反應(yīng)靈敏性和應(yīng)激能力，降低收縮期血壓，優(yōu)化腸道及消化細(xì)胞的生理形態(tài)，增強(qiáng)免疫細(xì)胞的免疫活性等功效[43]。然而，近期幾項(xiàng)研究表明，來(lái)自小麥胚芽的二十八烷醇對(duì)降低血漿低密度脂蛋白（LDL）和膽固醇并沒(méi)有顯著性影響[33]，其生物活性還有待進(jìn)一步探究。

1.5.4 谷胱甘肽 谷胱甘肽是一種由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸經(jīng)肽鍵縮合而成的含硫活性三肽，在小麥胚芽中的含量約為0.456%。SULLIVAN等[45]通過(guò)提取和沉淀等步驟得到谷胱甘肽純化物，JI等[34]則通過(guò)高靈敏度和選擇性的熒光探針在小麥胚芽的細(xì)胞中識(shí)別到谷胱甘肽的存在。研究表明，谷胱甘肽直接或間接參與滲透脅迫下小麥幼苗葉片的許多功能活動(dòng)，包括植物細(xì)胞中藥物和激素的代謝以及DNA、RNA和蛋白質(zhì)的生物合成，作為一種重要的內(nèi)源性抗氧化劑，谷胱甘肽可以保護(hù)植物細(xì)胞免受氧化損傷[46]。此外，小麥胚芽中的谷胱甘肽在食品中的應(yīng)用，一方面提高了產(chǎn)品的抗氧化能力[35]，另一方面降低了面團(tuán)的流變性和可加工性[47]。

2 加工技術(shù)

2.1 小麥胚芽的分離

小麥制粉工藝是將胚乳與麥麩和胚芽分離，最后轉(zhuǎn)化成面粉的過(guò)程。其中，小麥胚芽在麥粒中作為一個(gè)獨(dú)立體包含在胚乳中，為了更好的從胚乳中分離小麥胚芽并避免細(xì)胞壁的破裂，在制粉階段必須調(diào)整機(jī)器參數(shù)，循序漸進(jìn)的進(jìn)行小麥胚芽的分離。近年來(lái)分離流程不斷改進(jìn)，下面將按照時(shí)間線列出分離流程的進(jìn)化圖。

最原始的小麥加工方式是單一的石磨法，即通過(guò)兩塊厚重的石磨將小麥碾碎，而無(wú)需經(jīng)過(guò)除去麩皮程序，是包含了麩皮和胚芽的整粒小麥磨成的粉，即為全麥面粉（圖2a）[48]。

其次是傳統(tǒng)的方法，為多重研磨-篩分系統(tǒng)，即將麥粒破碎、剝刮并研磨成粉的過(guò)程。通過(guò)研磨設(shè)備將胚乳與皮層分離，并根據(jù)平均粒徑的大小進(jìn)行篩分，得到的中間產(chǎn)品繼續(xù)逐道研磨篩分直至胚乳研磨成粉。然而，這種方式仍然不能實(shí)現(xiàn)小麥胚芽的完全分離，因?yàn)橐恍埩舻男←溑哐扛街谂呷榛螓熎ぃ▓D2b）[49]。

小麥的現(xiàn)代加工方式依據(jù)的是皮磨-心磨系統(tǒng)，包括4個(gè)關(guān)鍵步驟：皮磨系統(tǒng)、渣磨系統(tǒng)、心磨系統(tǒng)和尾磨系統(tǒng)（圖2c）。前期通過(guò)水分調(diào)節(jié)適當(dāng)水合包裹著胚乳和胚芽的多層麩皮，從而在多道研磨過(guò)程中有利于外皮層與胚乳的分離。皮磨系統(tǒng)包括幾個(gè)連續(xù)的研磨通道。主要由兩個(gè)系列的磨輥組成，第一套磨輥采用高速研磨的方式有效的將大粒徑的胚乳進(jìn)行研磨，而后降低研磨速度以防止胚芽發(fā)生脂肪氧化而變質(zhì)，這一步主要是剝開(kāi)小麥，逐道刮凈皮層上的胚乳。第二套磨輥是從谷物末端剪下片狀的胚芽，在加工過(guò)程中作為另一部分完成收集。渣磨系統(tǒng)是根據(jù)麥粒不同結(jié)構(gòu)形狀上的差異性，將大片的胚乳與小片的胚芽和麩皮分離開(kāi)來(lái)，由于胚芽呈片狀，麩皮形成低密度的小片，最終導(dǎo)致胚芽和麩皮的分離，并除去附著的胚乳[50]。心磨系統(tǒng)是一套磨輥，可以將胚乳研磨成白面粉。尾磨系統(tǒng)是一套凈化器，可以對(duì)前系統(tǒng)回收的胚乳進(jìn)行凈化，保證麩皮小顆粒的去除，從而生產(chǎn)無(wú)麩質(zhì)，無(wú)胚芽的面粉[48]。

小麥的另一種加工方式是脫皮工藝，即可以在不破碎麥粒的情況下脫去外皮，使麥粒磨碎后含有更少的麩皮，為分離胚芽提供便利，因此，前處理可以增加胚芽的回收率，但有可能會(huì)破壞胚芽的結(jié)構(gòu)（圖2d）[51]。然而，如果在研磨階段，研磨機(jī)器設(shè)置參數(shù)沒(méi)有達(dá)到最佳，可能導(dǎo)致脫皮制粉階段一些胚芽被完全除去。同時(shí)，脫皮制粉工藝不適合軟質(zhì)小麥制粉，這會(huì)造成大量淀粉胚乳的損失[52]。因此，胚乳的分離取決于谷物的形狀、形式、研磨和篩分通道的數(shù)量以及研磨機(jī)的設(shè)置參數(shù)。

2.2 小麥胚芽的穩(wěn)定化技術(shù)

小麥胚芽水分含量高，各種酶活力旺盛，特別是脂肪酶和脂肪氧化酶。當(dāng)小麥胚芽從制粉過(guò)程中分離后，脂肪酶迅速將脂肪分解成脂肪酸和甘油；脂肪氧化酶作用于小麥胚芽中的不飽和脂肪酸，產(chǎn)生過(guò)氧化物，過(guò)氧化物進(jìn)一步分解為醛、酮類(lèi)物質(zhì)，造成小麥胚芽變質(zhì)而難以貯藏，嚴(yán)重制約了小麥胚芽的開(kāi)發(fā)利用[48]。因此，小麥胚芽穩(wěn)定化技術(shù)需要達(dá)到幾點(diǎn)要求：a.抑制脂肪酶和脂肪氧化酶活性，提高其貯藏穩(wěn)定性；b.降低其水分活度，抑制微生物的生長(zhǎng)；c.提取小麥胚芽油，降低不飽和脂肪酸的含量，防止小麥胚芽的酸敗。如圖3，根據(jù)小麥胚芽穩(wěn)定化的機(jī)理不同，一般將其穩(wěn)定化方法分為化學(xué)法、物理法和生物法。

圖 3 小麥胚芽的穩(wěn)定化技術(shù)Fig.3 Wheat germ stabilization strategies

2.2.1 化學(xué)法 脂肪酶的最適pH范圍為7.0～8.0，脂肪氧化酶的最適pH范圍為4.0～10.0，增加或降低pH均降低酶的活性。鈍化酶的活性包括酸化（鹽酸、醋酸、氫氧化鈣）或者堿化（在pH10的條件下脂肪酶的活性基本上不受影響，而pH12的條件下其活性降低93%）[53]。此外，采用焦碳酸二乙酯、苯基甲基磺酰氟和1-（3-二甲基氨基丙基）-3-乙基碳二亞胺對(duì)組氨酸、絲氨酸和天冬氨酸/谷氨酸殘基羧基進(jìn)行化學(xué)修飾，從而使小麥胚芽脂肪酶失活，結(jié)果表明30 mmol/L的苯基甲基磺酰氟能使酶的大部分活性喪失[54]。然而，采用的化學(xué)試劑殘留在小麥胚芽中會(huì)對(duì)產(chǎn)品與動(dòng)物造成一定程度的危害，因此，這種方法的推廣受到限制。另外，采用環(huán)保溶劑和超臨界CO2對(duì)小麥胚芽油進(jìn)行半間歇流動(dòng)提取，通過(guò)測(cè)定酸值，過(guò)氧化值，游離脂肪酸含量，硫氰酸鹽法、DPPH自由基清除作用和氧化穩(wěn)定試驗(yàn)對(duì)小麥胚芽油的穩(wěn)定性進(jìn)行表征，發(fā)現(xiàn)40 °C的提取條件獲得小麥胚芽油最穩(wěn)定[55]。同時(shí)，CO2還具有無(wú)毒、不易燃、不易腐蝕、便宜和可回收的優(yōu)點(diǎn)。

2.2.2 物理法 物理法包括熱處理（烘干法、蒸煮法、流化床和噴動(dòng)床），輻射介導(dǎo)處理（微波法、紅外輻射、伽馬輻射），熱/機(jī)械結(jié)合法（擠壓熟化法）和冷凍法。

熱處理法旨在滅活脂肪酶和脂肪氧化酶，同時(shí)保存小麥胚芽的營(yíng)養(yǎng)特性。烘干法通過(guò)降低小麥胚芽水分達(dá)到抑制酶活的目的。目前，已有專用的小麥胚芽烘干機(jī)，可將小麥胚芽烘干至不同的水分，最低水分可降至4%。蒸煮法一般在密閉系統(tǒng)中進(jìn)行，首先通入熱蒸汽使原料水分含量增加，再干燥最后冷卻。由于水是良好的傳熱介質(zhì)，水分越高，酶的耐熱性越差。GILI等[56]研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)蒸煮法處理后的小麥胚芽，經(jīng)30 d的儲(chǔ)藏，其質(zhì)量指數(shù)（脂肪酸和氧化值）低于法規(guī)限量。流化床和噴動(dòng)床都是通過(guò)流體對(duì)小麥胚芽加熱，從而降低水分含量和酶活性，從而有效的穩(wěn)定小麥胚芽。CHAN等[57]則開(kāi)發(fā)出一種低溫干燥流化床的加工方式，該加工方式相對(duì)于高溫處理，可有效減少小麥胚芽的營(yíng)養(yǎng)，顏色和風(fēng)味損失。然而，流化床和噴動(dòng)床均需要大量的資金投資設(shè)備，從而限制了工業(yè)化應(yīng)用。

微波加熱具有穿透力強(qiáng)，加熱均勻，速度快，時(shí)間短，對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失少的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)微波加熱可以達(dá)到滅酶、滅菌和干燥產(chǎn)品的功效，CHEN等[58]的研究發(fā)現(xiàn)，微波滅活小麥胚芽脂肪酶是基于熱效應(yīng)，而不是非熱效應(yīng)，該方法如今已經(jīng)成為了加工小麥胚芽的主要方法。研究表明，類(lèi)似于微波熱處理的射頻技術(shù)也可有效的滅火小麥胚芽中的脂肪酶、過(guò)氧化物酶、多酚氧化酶和脂肪氧化酶，輔以熱空氣可改善加熱的均勻性和酶滅活的效率[59]。同理，紅外射線和伽馬輻射均能夠達(dá)到滅活脂肪酶的效果。其中，紅外射線處理（90 °C/20 min）能保留96.43%的維生素E，同時(shí)使脂肪酶和脂肪氧化酶的活性分別降低至18.02%和19.21%[60]；通過(guò)伽馬輻射可鈍化31.2%的脂肪酶活性，但對(duì)小麥胚芽的營(yíng)養(yǎng)成分（水分，灰分，粗脂肪，游離脂肪酸和蛋白質(zhì)）卻無(wú)顯著性的影響[61]。

擠壓熟化法是一個(gè)高溫高壓的剪切過(guò)程，通過(guò)擠壓機(jī)能產(chǎn)生足夠的摩擦熱以殺死脂肪酶、細(xì)菌和其他微生物，防止污染，以達(dá)到穩(wěn)定小麥胚芽，延長(zhǎng)保質(zhì)期的目的。吳瓊等[62]通過(guò)擠壓法生產(chǎn)穩(wěn)定化的小麥胚芽，經(jīng)擠壓處理后，小麥胚芽的脂肪酶和脂肪氧化酶的滅活率分別達(dá)到90%和86%，滅菌率達(dá)92%，其營(yíng)養(yǎng)成分損失少，室溫下貯藏3個(gè)月后仍可安全食用。

冷凍法是將加工回收的小麥胚芽立即冷凍保藏，從而保證小麥胚芽的新鮮并防止進(jìn)一步酸敗。采用冷凍法處理小麥胚芽提取物膠囊，結(jié)果顯示，產(chǎn)品的DPPH自由基清除能力高達(dá)5%，而脂肪酶活性僅為0.12 μmol對(duì)硝基苯酚/min[63]。然而，該方法的冷藏設(shè)備需要耗費(fèi)很高的成本，因此，使用這種方法的人并不多[64]。

2.2.3 生物法 生物穩(wěn)定的方法指通過(guò)乳酸菌發(fā)酵引起酸化，從而抑制脂肪酶和脂肪氧化酶的活性，提高小麥胚芽的穩(wěn)定性。通過(guò)發(fā)酵小麥胚芽，其脂肪氧化酶的活性降低了2.6倍，來(lái)自脂肪氧化的香氣化合物也發(fā)生顯著性的下降。同時(shí)，游離氨基酸的濃度增加了50%，蛋白質(zhì)的體外效化能力，總酚含量、植酸和抗氧化活性也得到增強(qiáng)[65]。

3 綜合應(yīng)用

以小麥胚芽為輔料生產(chǎn)加工的產(chǎn)品包括饅頭、面包、面條/通心粉、焙烤食品、飲料，豆制品和保健品等，不但可以增強(qiáng)產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，還能改善產(chǎn)品的外觀、口感和風(fēng)味。以小麥胚芽為主料生產(chǎn)加工的產(chǎn)品包括飲料、小麥胚芽片等休閑食品，這些產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高，可滿足消費(fèi)者的健康需求（圖4）。

圖 4 小麥胚芽的綜合利用Fig.4 Comprehensive utilization of wheat germ

3.1 饅頭

通過(guò)向面粉中添加小麥胚芽，可影響面團(tuán)的流變特性。研究表明，添加小麥胚芽粉的面粉，其糊化溫度增加，粘度降低[66]，同時(shí)還增加了儲(chǔ)藏期面團(tuán)的保水性[67]。此外，添加烘烤的小麥胚芽能削弱面團(tuán)的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而影響?zhàn)z頭面團(tuán)的黏彈性能[68]。不僅如此，面團(tuán)的抗拉伸性和延展性也發(fā)生顯著性下降，使面團(tuán)在受到抵抗力的作用下容易發(fā)生斷裂[69]。

韓俊俊等[70]研究了小麥胚芽粉的添加量對(duì)終產(chǎn)品饅頭品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，饅頭的白度和比容均隨著小麥胚芽粉含量的增加而呈下降趨勢(shì)，饅頭硬度呈現(xiàn)先平緩后上升的趨勢(shì)，在加入量為6%時(shí)饅頭的感官評(píng)分最高。MA等[71]的研究結(jié)果表明，添加小麥胚芽能降低饅頭的亮度，增加黃色調(diào)，感官評(píng)價(jià)表明添加量低于3%時(shí)即能獲得消費(fèi)者可接受的質(zhì)量屬性。

3.2 通心粉和面條

通心粉和面條看起來(lái)相似，卻有許多不同之處：a.來(lái)源：通心粉來(lái)自歐洲，面條來(lái)自亞洲；b.原材料：通心粉由硬質(zhì)小麥粉制作，而面條由普通面粉制作；c.加工方式：通心粉是擠壓或者壓片，而面條采用卷切的方式[72]。

研究表明，添加小麥胚芽不僅能影響面條的營(yíng)養(yǎng)特性（氨基酸組成，礦物質(zhì)和維生素B），還能影響面條的品質(zhì)特性（吸水率、斷條率、蒸煮損失率、硬度、咀嚼性和彈性等）[73-74]。營(yíng)養(yǎng)上，添加20%的小麥胚芽能顯著性的提高面條的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量[75]。外觀上，添加小麥胚芽增加了面條（15%脫脂小麥胚芽）和通心粉（10%～20%小麥胚芽）的紅色指數(shù)但降低了黃色指數(shù)。風(fēng)味上，添加10%～20%的生小麥胚芽和微波處理的小麥胚芽，得到的通心粉與對(duì)照具有相似的質(zhì)地，口感和整體感官分?jǐn)?shù)；但是當(dāng)添加量超過(guò)20%時(shí)，其風(fēng)味的接受度降低[76]。

從微生物角度分析，通心粉具有較低的水分活度，被認(rèn)為是一種安全的產(chǎn)品。當(dāng)添加15%的生小麥胚芽和微波處理的小麥胚芽，通心粉經(jīng)過(guò)1年的儲(chǔ)藏，其感官特性并沒(méi)有發(fā)生顯著性的變化[77]。然而，TARZI等[76]發(fā)現(xiàn)，添加10%～20%的未處理的小麥胚芽時(shí)，通心粉的細(xì)菌量較對(duì)照組更高。當(dāng)添加15%的熱處理的小麥胚芽（110 °C，35 min）時(shí)，儲(chǔ)藏6個(gè)月，通心粉的細(xì)菌量與對(duì)照之間無(wú)顯著性差別；儲(chǔ)藏至12個(gè)月后，其真菌和酵母（100 CFU/g）高于對(duì)照組（50 CFU/g）。因此，向通心粉中添加烘烤的小麥胚芽，在6個(gè)月的儲(chǔ)藏期內(nèi)，仍能保證產(chǎn)品的安全。

3.3 焙烤食品

對(duì)于面包而言，添加小麥胚芽能影響產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)（植酸酶和抗氧化活性）、質(zhì)地（比容、總面積、硬度、延展性、回彈性和易碎性）、發(fā)酵特性和風(fēng)味特性[69,78]。此外，添加小麥胚芽，還能增加餅干的蛋白質(zhì)、脂肪、礦物質(zhì)和膳食纖維的含量，增強(qiáng)蛋糕的礦物質(zhì)（鈣、銅、鐵、錳、磷、鉀和鋅）含量，并且明顯增強(qiáng)松餅的鎂含量[79]。

研究表明，小麥胚芽的粒度極大的影響面團(tuán)的流變特性，當(dāng)小麥胚芽的粒度從280 μm增加至1195 μm，會(huì)引起面團(tuán)稠度和密度的增加，但仍然保留加工性，其中，添加小粒度（280 μm）的小麥胚芽（添加量高至20%）的餅干最受消費(fèi)者的喜愛(ài)[80]。PETROVIC等[81]發(fā)現(xiàn)餅干屑的黃色指數(shù)隨著小麥胚芽添加量的增加而增加（5%～15%），但其外觀顏色更加依賴于小麥胚芽粒度的大小（150～2000 μm）而非添加量。

小麥胚芽的添加量對(duì)產(chǎn)品接受度的影響也有大量的研究。例如，當(dāng)小麥胚芽的添加量超過(guò)20%時(shí)，面包的接受度降低[82]。通過(guò)對(duì)酥餅進(jìn)行風(fēng)味分析，發(fā)現(xiàn)小麥胚芽的添加量在0～10%的范圍內(nèi)，產(chǎn)品的整體接受程度沒(méi)有受到顯著性的影響；當(dāng)小麥胚芽的添加量更高時(shí)，產(chǎn)品的口感和質(zhì)地屬性的質(zhì)量顯著性下降。當(dāng)小麥胚芽添加至餅干的含量高至20%時(shí)，產(chǎn)品的蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)含量得到增加，脂肪和碳水化合物含量以及卡路里發(fā)生下降，同時(shí)產(chǎn)品的風(fēng)味接受度也得到改善[83]。

3.4 飲料

國(guó)內(nèi)不少學(xué)者開(kāi)展了酶法或非酶法制備小麥胚芽蛋白飲料及氨基酸營(yíng)養(yǎng)液的研究，而國(guó)外還未見(jiàn)此方面的報(bào)道。唐云等[84]研究了小麥胚芽酶解生產(chǎn)高營(yíng)養(yǎng)天然小麥胚芽植物蛋白飲料。此外，小麥胚芽也可以與大豆、奶粉、玉米等混合制作復(fù)合飲料[85-86]。在國(guó)外，以小麥胚芽為基底的發(fā)酵產(chǎn)品在功能飲料行業(yè)展現(xiàn)出廣闊的市場(chǎng)前景，目前，國(guó)外市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了幾款添加小麥胚芽的益生飲料。

例如，在牛油牛奶和甜乳清中均加入新鮮的磨碎的小麥胚芽，當(dāng)添加量為2%時(shí)，增加了產(chǎn)品的黃色指數(shù)、粘度和抗氧化活性，此時(shí)風(fēng)味最佳[87]。小麥胚芽還作為營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑用于酸奶發(fā)酵，能增加發(fā)酵產(chǎn)品的粘度，還能增加產(chǎn)品的鐵、鉀、鋅、磷、鎂、不飽和脂肪酸和纖維的含量，通過(guò)提高增加草莓、香蕉、可可和巧克力風(fēng)味提高消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的喜好度[88]。此外，在冷凍乳制品甜點(diǎn)中添加不同水平的小麥胚芽（0～10%），可加深產(chǎn)品的顏色，增加硬度，粘結(jié)性和膠著性，但是降低了彈性；當(dāng)添加量為10%時(shí)，產(chǎn)品的接受度降低，這可能與甜品出現(xiàn)的豆腥風(fēng)味、不愉悅氣味和硬質(zhì)地的特性相關(guān)。因此，向冷凍乳制品甜點(diǎn)中添加不超過(guò)5%的小麥胚芽，可獲得最佳的口感[89]。

3.5 其他新興的小麥胚芽應(yīng)用

烘烤的小麥胚芽含有的香氣物質(zhì)也呈現(xiàn)在烘烤的咖啡中，例如2-甲基丁醇、3-甲基丁醇、2-甲基呋喃和2，3-丁二酮，且含量都很高[90]。氣味輪廓分析表明，咖啡替代品（添加小麥胚芽）和真正的咖啡具有相似的風(fēng)味輪廓[90]。此外，菊苣和小麥胚芽（1:1，w/w）的混合物經(jīng)烘烤（0.5 h，180 °C），擠壓磨碎后，進(jìn)行風(fēng)味分析（感官性狀與咖啡類(lèi)似），結(jié)果鑒定出超90種香氣化合物，這些物質(zhì)也出現(xiàn)在真正的咖啡和咖啡替代品（添加小麥胚芽）中。

此外，小麥胚芽還可用于制作麥胚豆腐、胚芽醬油、胚芽大豆粉、小麥胚芽豆奶等豆制品；小麥胚芽保健食品主要有小麥胚芽營(yíng)養(yǎng)調(diào)和油膠丸、麥胚兒童保健食品、麥胚老年保健食品等；在歐美利用小麥胚芽烘烤成像堅(jiān)果（核桃、栗子） 樣的具有香味的各種小食品；各式各樣的麥胚片也可作為休閑小食品食用[83,91]。

4 結(jié)論和展望

由于小麥胚芽富含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，維生素E，維生素B，膳食纖維，多不飽和脂肪酸和礦物質(zhì)等，在未來(lái)將呈現(xiàn)巨大的應(yīng)用前景。目前，對(duì)小麥胚芽的化學(xué)成分和功能活性的研究已經(jīng)取得較大進(jìn)展，但依舊存在不足和局限性。對(duì)小麥胚芽的化學(xué)成分評(píng)價(jià)不夠全面和透徹，主要集中在蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、維生素等基本營(yíng)養(yǎng)成分，多酚、黃酮等小分子活性成分尚未廣泛定性。對(duì)功能活性的研究也多局限于蛋白多肽、多糖領(lǐng)域，未充分研究多酚、黃酮及其他小分子活性物質(zhì)，以及脂多糖、谷胱甘肽、二十八烷醇等大分子的生理功能、提取純化方法、結(jié)構(gòu)解析和生物活性，這極大地限制了小麥胚芽的相關(guān)應(yīng)用，未來(lái)小麥胚芽的生物活性物質(zhì)的研究將是重點(diǎn)方向之一。

小麥胚芽的穩(wěn)定性限制了其應(yīng)用范圍，目前，已發(fā)展了多種成熟的方法用于小麥胚芽的穩(wěn)定，其中，物理加熱法的效率最高，但高溫和長(zhǎng)時(shí)間的處理對(duì)小麥胚芽的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值產(chǎn)生一定的負(fù)面影響。同時(shí)，采用的設(shè)備往往存在成本高，占地大的問(wèn)題，從而限制了工業(yè)化的應(yīng)用。化學(xué)法無(wú)法滿足消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品自然健康無(wú)污染的要求，而生物法基本上能滿足消費(fèi)者的需求，但是存在效果不佳的問(wèn)題。因此，未來(lái)應(yīng)在加工設(shè)備的升級(jí)和提高生物發(fā)酵的效果上繼續(xù)探索，以進(jìn)一步提高小麥胚芽的穩(wěn)定性并擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。

目前，小麥胚芽相關(guān)的創(chuàng)新食品主要集中在烘焙和面食制品，且以添加少量為宜，過(guò)量添加反而降低消費(fèi)者的接受度。然而，小麥胚芽具有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，富含多種功能性成分的優(yōu)勢(shì)，符合目前消費(fèi)者日益追求的健康消費(fèi)理念，未來(lái)在功能性食品的開(kāi)發(fā)領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。因此，研究人員需要利用小麥胚芽資源優(yōu)勢(shì)，一方面，提取小麥胚芽的營(yíng)養(yǎng)和功能性成分，用于開(kāi)發(fā)營(yíng)養(yǎng)性和功能性食品；另一方面，采用新的技術(shù)和手段改善小麥胚芽的風(fēng)味，開(kāi)發(fā)出完全以小麥胚芽為原料的食品，同時(shí)保證產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)風(fēng)味和消費(fèi)者接受度。這對(duì)進(jìn)一步推動(dòng)小麥胚芽的研究和健康行業(yè)的發(fā)展都具有非常重要的意義。