蕎麥粉改性技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

張明星

（中糧建三江米業(yè)有限公司，黑龍江 佳木斯 156321）

蕎麥又稱莜麥、油麥、烏麥、花蕎等，屬于蓼科、蕎麥屬一年生雙子葉植物，生長期短、適應(yīng)性強(qiáng)，又因其能消積、俗稱凈腸草。蕎麥有甜蕎和苦蕎兩種，甜蕎即常見蕎麥，苦蕎即韃靼蕎麥，我國蕎麥資源豐富，年產(chǎn)量已超過100萬t，其產(chǎn)地遍布于陜、甘、寧、內(nèi)蒙古、川渝及云南等地，是陜北的重要雜糧作物。隨著生活條件的優(yōu)越導(dǎo)致當(dāng)代居民飲食結(jié)構(gòu)不合理，肥胖與超重、高血壓、高血糖、高血脂病人日益增加，心腦血管疾病的發(fā)生率也在逐年升高。據(jù)統(tǒng)計世界上我國三高人群已排列第一。蕎麥籽粒同眾多谷物一樣可磨成粉作煎餅、湯餅及粥糊等食品。與其它谷物相比，蕎麥的營養(yǎng)成分豐富，結(jié)構(gòu)獨(dú)特，其籽粒的蛋白質(zhì)、氨基酸比例符合WHO/FAO標(biāo)準(zhǔn)[1]。相較于其它糧食蕎麥中還含有黃銅類化合物、生物活性肽，目前已鑒定出52種黃酮化合物，劉淑梅等研究發(fā)現(xiàn)蕎麥種子的黃酮提取物可以明顯降低高脂飲食的糖尿病大鼠的血糖，但對胰島素的作用并不顯著。大量研究表明，苦蕎麥黃酮具備降血壓、降血糖、抗腫瘤、抗氧化等生理活性。蕎麥中生物活性肽具有易消化吸收、促進(jìn)免疫，有益于人體代謝和生理調(diào)節(jié)[2]。蕎麥中淀粉含量為67.8%～80.7%，是一種新型淀粉資源，其直鏈淀粉占總淀粉的33%～44%，導(dǎo)致其黏性較高且不易成團(tuán)，因其口感粗糙以及其它不足，限制了它的應(yīng)用[3]。為擴(kuò)大蕎麥應(yīng)用范圍，本文通過物理法和生物改性法對蕎麥粉進(jìn)行改性，并研究其發(fā)展方向。

1 蕎麥粉的改性

蕎麥粉改性的方法包括生物法、物理法和化學(xué)法等?；瘜W(xué)法改性有毒理問題的影響，安全性較低，環(huán)境和安全方面都存在難以控制的因素，因此在食品工業(yè)中應(yīng)用有限。物理改性方法主要有：超微粉碎技術(shù)、熱處理、超高壓等，具有成本低、安全性高、速度快、對產(chǎn)品營養(yǎng)性影響小等優(yōu)點(diǎn)，在食品工業(yè)中廣泛使用。生物法改性主要有酶法、發(fā)酵法改性等[4-5]。

1.1 超微粉碎技術(shù)

伴隨著現(xiàn)代電子、科技信息、產(chǎn)品創(chuàng)新及能源開發(fā)等其它高新技術(shù)的日益發(fā)展，超微粉碎技術(shù)已成為一種新型的高科技尖端技術(shù)(張潔等2010)。國外市場上出售的很多粉狀食品，都是使用超微粉碎技術(shù)加工而成。20世紀(jì)90年代國內(nèi)開始引進(jìn)這種高新技術(shù)，最先應(yīng)用的是花粉制品的制造，之后一些功能性食品也逐步運(yùn)用，經(jīng)超微粉碎技術(shù)處理后的產(chǎn)品易消化吸收、口感好且營養(yǎng)配比合理。超微粉碎技術(shù)屬于21世紀(jì)十大食品科學(xué)技術(shù)中的一種。超微粉碎技術(shù)能使食品粉體擁有良好的分散性、高吸附性、溶解性、化學(xué)活性以及生物活性等。超微粉碎技術(shù)是食品加工具革命性的技術(shù)，大大地提高了加工食品的營養(yǎng)吸收率,甚至很多動植物的不可食用部分經(jīng)超微粉碎技術(shù)加工后也可被人體消化吸收。食品超微粉碎技術(shù)突出優(yōu)勢使其在發(fā)達(dá)國家倍受重視[6]。與傳統(tǒng)的粉碎技術(shù)比較，超微粉碎產(chǎn)品的粒徑更小。隨著物料的微細(xì)化，顆粒表面分子的排列、分布及結(jié)晶構(gòu)象都會發(fā)生改變，微細(xì)化后的產(chǎn)品具有原材料所不具備的表面效應(yīng)和量子效應(yīng)，從而使所得產(chǎn)品具有優(yōu)異的界面活性，能表現(xiàn)其良好的溶解性、吸附性和流動性等理化特性。超微粉碎一般分為濕法粉碎與干法粉碎，濕法粉碎是將原料懸浮于載體液流中進(jìn)行粉碎，它主要是用均質(zhì)機(jī)或膠體磨粉碎，此方法克服了粉塵飛揚(yáng)的問題，同時能夠借助離心、分離、沉降及淘析等水力分級方法分離出所需的產(chǎn)品。干法粉碎又分為自磨式錘擊式、旋轉(zhuǎn)球磨式、高頻振動式以及氣流式粉碎形式。其中氣流式粉碎技術(shù)是較為先進(jìn)的方式，利用壓力使氣體通過噴嘴的形式產(chǎn)生強(qiáng)烈的撞擊力、摩擦力，以實(shí)現(xiàn)對物料顆粒的微細(xì)化。濕法粉碎比干法粉碎消耗能量大，且設(shè)備的磨損也相較嚴(yán)重。濕法粉碎主要通過膠體磨和均質(zhì)機(jī)來實(shí)現(xiàn)物料粒度的均勻一致，濕法比干法更容易獲得更微細(xì)的粉碎物，以至于在超微粉碎中濕法粉碎應(yīng)用更多[7]。

1.2 熱處理技術(shù)

熱液處理可改變淀粉的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，改變淀粉顆粒形狀、外貌、淀粉溶解度、膨脹力、糊化性質(zhì)、老化性質(zhì)及對酸與酶的敏感性等方面。田少軍等采用水浴加熱法對大豆?jié)饪s蛋白（SPC）進(jìn)行改性處理，研究發(fā)現(xiàn)，處理后的 SPC在乳化性、溶解性、持水性和凝膠性等面都有改善。羅志剛等研究發(fā)現(xiàn)淀粉經(jīng)濕熱處理后分子量降低，分子量分散度減少和大小相對集中[8-9]。

1.3 超高壓技術(shù)

超高壓處理是一個純物理過程，瞬間壓縮、操作安全、作用均勻、耗能較低，且不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，有益于環(huán)境保護(hù)。研究結(jié)果，表明超高壓技術(shù)處理使蕎麥，其淀粉顆粒受到不同程度地?fù)p傷，表面向內(nèi)凹陷變形，偏光十字逐漸消失，淀粉結(jié)構(gòu)的改變將會直接影響淀粉理化性質(zhì)發(fā)生變化；超高壓壓力的增加及處理時間的延長，使得陜北蕎麥淀粉糊的凝沉值、透光率降低，抗老化性能增強(qiáng)。超高壓處理可以改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)而使得蛋白質(zhì)的起泡性、溶解性和乳化性等理化性質(zhì)發(fā)生一定的變化，另外超高壓技術(shù)對糧食中有效成分的提取、降低致敏性及貯藏等方面也有一定的作用[10]。

1.4 酶法技術(shù)

酶法淀粉改性是采用酶制劑來進(jìn)行的。酶制劑的優(yōu)點(diǎn)有安全、高效、純天然等，具有作用條件溫和、反應(yīng)迅速可控、專一性強(qiáng)、無有害物產(chǎn)生等優(yōu)點(diǎn)，因而酶法技術(shù)改性是比較常用的淀粉改性手段。隨著酶制劑工業(yè)的發(fā)展，酶的品種得到增多，食用級的酶制劑數(shù)量也在增加，并且隨著固定化酶、微囊包埋酶等技術(shù)的開發(fā)，大大增加了酶法改性技術(shù)的發(fā)展。其中應(yīng)用較多的酶有：谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶、葡萄糖氧化酶等。谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶（TG）在哺乳動物、植物、真菌和細(xì)菌等生物中廣泛存在。根據(jù)來源的不同，一般把TG分為組織谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨 酶和微生物谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶。谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶利用谷氨酰胺殘基的γ-甲酰胺基作為?；墓w，與?；氖荏w（肽鏈上賴氨酸殘基的伯胺基、ε-氨基以及水分子）進(jìn)行酰胺基轉(zhuǎn)移反應(yīng)。當(dāng)伯胺基為?；荏w時，蛋白質(zhì)分子與小分子伯胺之間發(fā)生連接，蛋白質(zhì)分子間插入了一些限制性氨基酸，其營養(yǎng)價值得到提高；當(dāng)ε-氨基為酰基受體時，會形成ε-（γ-谷氨酰）賴氨酸異肽鍵，使蛋白質(zhì)分子發(fā)生交聯(lián)，改變了食物的質(zhì)地和結(jié)構(gòu)，從而改善了蛋白質(zhì)的起泡性、流變性等理化性質(zhì)；當(dāng)受體為水時，谷氨酸殘基就會生成，從而使得蛋白質(zhì)的溶解度和等電點(diǎn)發(fā)生變化；另外，谷氨酰胺能夠被該酶分解生成氨和谷氨酸，且谷氨酸能夠提高食品鮮味，所以此酶的添加可提高食品風(fēng)味。李國龍等研究發(fā)現(xiàn)，在蕎麥粉中添加適量的TG酶，能夠使得方便面的硬度、韌性、膠性、黏性、斷裂力、咀嚼性得到一定的改善；面條的蒸面和復(fù)水時間也相應(yīng)的縮短。賈英民等研究發(fā)現(xiàn)，在 25℃下用 1.2×10-4g/L的TG酶浸泡處理玉米 6 h，所得玉米粉的品質(zhì)得到了很好的改善，并且所得玉米粉能夠成團(tuán)，其粉質(zhì)圖也與面粉類似。鄧春麗等研究發(fā)現(xiàn)，谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶不能讓蕎麥粉的粗蛋白含量發(fā)生顯著變化，卻能影響蛋白質(zhì)組分的相對含量?？傮w上看，谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶能夠降低球蛋白和谷蛋白的含量，增加醇溶蛋白含量，并且在一定的條件下，谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶能夠顯著提高谷蛋白溶脹指數(shù)，從而改善蕎麥的加工品質(zhì)。王穩(wěn)等研究發(fā)現(xiàn)，相對于未處理的大豆分離蛋白（SPI）溶液，TG交聯(lián)后顯著提高了 SPI的乳化活性和乳化穩(wěn)定性，但顯著降低了其溶解性[11]。

1.5 發(fā)酵法技術(shù)

微生物發(fā)酵法是人們用于改善谷物食品的傳統(tǒng)工藝，也是最常用的方法。用來改善產(chǎn)品的質(zhì)地、口感，提高產(chǎn)品的營養(yǎng)價值和保質(zhì)期等。發(fā)酵可以增加淀粉的凝膠強(qiáng)度和凝膠組織的細(xì)膩程度；發(fā)酵還賦予食品特殊的風(fēng)味。在食品工業(yè)中常用的主要菌種有：乳酸菌、根霉菌等。韓立宏等研究結(jié)果表明，自然發(fā)酵能夠明顯降低蕎麥淀粉糊化時的黏度值和崩解值，回生值顯著升高。萬晶晶等通過乳酸菌對燕麥進(jìn)行發(fā)酵，研究結(jié)果表明，發(fā)酵時間的延長會降低燕麥淀粉糊化過程中峰值黏度。胡耀輝等研究發(fā)現(xiàn)，乳酸菌發(fā)酵后蕎麥粉的持水力、膨脹率和透光率均得到了提高，這些指標(biāo)都可以反映出發(fā)酵后蕎麥粉的品質(zhì)得到了提升。許梅等研究發(fā)現(xiàn)，與原玉米粉相比，經(jīng)乳酸菌發(fā)酵處理后，玉米粉的溶解度、保水力、凝沉性、膨脹度和透光度都發(fā)生了很好的變化，提高了其加工性能。王勇等通過對米根霉株真菌發(fā)酵玉米并研究其發(fā)酵前后抗氧化活性變化發(fā)現(xiàn)，米根霉能顯著提高玉米中總酚含量，使其抗氧化活性增強(qiáng)，可利用米根霉開發(fā)研究具有一定抗氧化功能的食品。

2 結(jié)語

隨著時代的進(jìn)步和科技的發(fā)展，人民生活水平普遍的提高，對食品的口感和營養(yǎng)價值都有了更高的要求，粗糧細(xì)做，著重發(fā)展全谷物食品成為食品工業(yè)發(fā)展趨勢。蕎麥淀粉經(jīng)物理改性后，仍然保持原淀粉的化學(xué)組成，不含化學(xué)改良劑，食用安全性高。經(jīng)酶法和發(fā)酵法改性后得到的蕎麥粉中可溶性葡萄糖和還原糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都有所增長，淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，提高了人體對蕎麥粉中營養(yǎng)成分的吸收和利用。我國蕎麥產(chǎn)業(yè)的開發(fā)一直徘徊在初加工或以原料直接銷售和流通的階段，關(guān)于蕎麥的研究不夠深入，且研究力度小，資金與技術(shù)投入也比較稀缺，90%蕎麥處于自然生長，品種的革新與改良遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于當(dāng)前蕎麥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求。蕎麥粉改性技術(shù)的應(yīng)用使蕎麥?zhǔn)称芳葷M足了人們對口感需求，又保證了人們營養(yǎng)均衡的攝入。因此，我們需要從蕎麥的種植、品種的改良以及蕎麥產(chǎn)品的加工等方面提高蕎麥產(chǎn)品在市場中的競爭力，推進(jìn)蕎麥產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略性發(fā)展，增加蕎麥產(chǎn)品的收益。