我国全谷物食品的开发及存在的问题

郭顺堂

(中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083)

我国全谷物食品的开发及存在的问题

郭顺堂

(中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083)

全谷物食品有利于降低心脑血管疾病、Ⅱ型糖尿病、部分癌症等疾病的风险，近年来在西方国家深受消费者重视．就我国谷物种类、分布和产量，以及开发中存在的问题进行了讨论．首先根据我国市场现有全谷物食品的消费形式和市场产品的加工类型进行了分类，主要包括主食类、冲调类和即食类食品，然后介绍了全谷物食品的加工原理和主要方式，指出了全谷物食品加工主要存在口感粗糙、氧化“哈败”等技术问题;同时，结合我国消费情况指出了我国全谷物食品存在被“零食化”、口味偏甜，市场划分较粗，产品针对性不强等市场问题．

全谷物食品;加工利用;产品结构

随着社会和经济快速发展，人们的生活水平不断提高，对食品的消费观念也发生了巨大变化．食品消费开始从吃饱吃好的食品色、香、味、形的诉求向食品的营养健康诉求转变．全谷物食品作为获取健康营养的有效途径之一越来越得到了人们的重视．根据1999年美国谷物化学家协会的定义，全谷物是指完整、碾碎、破碎或压片的颖果，基本的组成包括淀粉质胚乳、胚芽与麸皮，各组成部分的相对比例与完整颖果一样［1］．我国现有的全谷物品种主要包括:小麦、大米、玉米、高粱、谷子、燕麦、大麦、荞麦(甜荞、苦荞)、糜子、薏仁等．以这些谷物类种子的颖果为原料，将成分全部转化为一种产品的过程称为全谷物利用，加工而成的食品称为全谷物食品．经过加工的(如碾碎、压片、挤压等)全谷物食品应含有谷物种子中所具有全部组分与天然营养成分，在食用时必须含有种子中所有的麸皮、胚芽和胚乳．从定义看，全谷物食品的开发似乎很简单，但是由于种子成分的复杂性和现代消费者的消费习惯等因素，全谷物利用还存在诸多技术问题亟待解决．

1 全谷物食品的营养成分

1.1 基本营养组成

谷物含有碳水化合物、蛋白质和脂肪3大基本营养成分．谷物的碳水化合物含量很高，其中淀粉占碳水化合物总量的90%左右，是人体最理想的热量来源．在我国居民的膳食生活中，约有60% ～70%的热能由全谷物提供［2］;谷物蛋白质的含量一般在7.5% ～15%，并随谷物的种类、品种、土壤、气候及栽培条件等不同而异．赖氨酸是大多数谷物的第一限制氨基酸，但若将谷物与豆类等其他植物性食品结合，可以弥补谷物限制性氨基酸的不足;谷物中的脂质含量相对较少，主要存在于胚芽中，大约在2%左右，油脂的脂肪酸多数为不饱和脂肪酸，其中亚油酸含量占60%，此外还有少量的植物固醇和卵磷脂［3］．

谷物含有丰富的矿物质和维生素，其中矿物质约占总物质的1.5% ～5.5%，以磷最多，占谷物矿物质含量的50%左右，同时还含有较高的钾、铁、镁和锌，此外还有硒等微量元素;全谷物食品是膳食中大多数B族维生素的主要来源，泛酸、烟酸、硫胺素、核黄素的含量均较高，如小麦胚中含较多的维生素E，但不含维生素C、维生素A和维生素D［4］．

1.2 功能性成分和抗营养组分

谷物皮层中含有较多的纤维素类物质，该类物质不能被人体消化吸收，但能促进肠道蠕动和有益菌群的增殖，具有预防肠道疾病发生的功能．谷物中还含有一定量的抗性淀粉，可增加粪便体积，促进肠道蠕动，对于便秘、肠道炎症、痔疮、结肠癌等疾病具有良好的预防效果．此外，谷物中还含有生育三烯甘油脂、生育酚、木酚素等有利于人体健康的生理活性组分．生育三烯甘油脂和生育酚具有重要的抗氧化作用;木酚素对内源性激素的新陈代谢和生物活性起着重要影响［3－4］．

另一方面，谷物含有植酸、丹宁酸等抗营养组分．其中植酸的含量较高，以干基计，玉米、软小麦、糙米、大麦与燕麦的植酸质量分数分别为0.89%，1.13%，0.89%，0.99%与0.77%．植酸可以与铁、钙、锌等矿物元素结合从而降低这些矿物元素的吸收利用率［4］;丹宁酸常与与蛋白质结合，使蛋白质的消化性降低．

2 全谷物食品与营养健康

近年来，对全谷物食品的保健作用已有大量的研究和报道．这些研究主要围绕增加全谷物的消费与降低心脑血管疾病、Ⅱ型糖尿病、部分癌症等许多非传染性疾病的危险性［4－5］．

2.1 能量平衡与体重控制

由于全谷物食品具有较低的能量密度(每克食物的能值)，易形成饱腹感，有助于减少饥饿，可减少总能量摄入．增加全谷物食品的摄入还可能有助于减少脂肪及其他食物的摄入．有研究表明，摄入非淀粉多糖(non-starch polysacoharides，NSP)的膳食可以成为一个防止超重与肥胖的保护手段．

2.2 心脑血管疾病

在美国、芬兰与挪威开展的几个大型的群组研究发现，摄入相对较大量全谷物的人群可以显著降低冠心病与中风的发生率．Pereira研究发现，谷物来源的膳食纤维的消费与冠心病的危险呈显著负相关．谷物中的化合物包括抗氧化成分、植酸、凝集素、酚类化合物、淀粉酶抑制剂、皂角苷均被证明可以降低冠心病的危险．全谷物对冠心病的影响作用机制很有可能是谷物中这些化合物的复合协同作用，而不是任何单一的组分的作用．

2.3 糖尿病与血糖控制

已有的研究发现，全谷物的摄入与Ⅱ型糖尿病的发病率呈负相关，高全谷物的摄入量可以显著降低Ⅱ型糖尿病的发生及危险．全谷物可以降低血糖葡萄糖与胰岛素响应从而降低糖尿病的危险;全谷物中含有一定量的镁，镁的存在可以显著降低糖尿病的发病率;此外，全谷物中富含的天然抗氧化成分与维生素也有利于防止糖尿病．

2.4 癌症

许多研究表明高全谷物的摄入量可以降低21% ～24%的癌症危险，危险下降最大的是胃癌、结肠癌、口腔癌．全谷物富含可发酵性糖类，这些糖类经过肠道菌群发酵后形成短链脂肪酸，乙酸、丁酸、丙酸可以降低肠道pH值，这样可以降低胆汁作为致癌物质的可能性;全谷物存在中的植物化学素可以抑制DNA损伤及抑制癌细胞的增长;此外，谷物膳食纤维还可以增加粪便的体积，具有通便作用，可以减少粪便中诱导有机体突变的物质与肠道上皮细胞相互作用．

3 全谷物的资源分布及产量

谷物是人类膳食的最主要来源之一，种植面积分布广泛，产量大，尤以小麦、水稻和玉米的分布最为广泛．除了这3种主要作物外，还包括谷子、燕麦、糜子、荞麦(蓼科作物而非禾本科，属杂粮类)等杂粮，在世界各个大洲的30多个国家都种植．近年来，在世界谷物的种植上，美国、德国、法国等发达国家种植面积稳中略降，发展中国家杂粮种植面积呈上升趋势，见表1．

我国谷物种植品种多、分布广、产量大，是世界上谷物生产优势最强的国家．几种重要谷物的总产量和种植面积均居世界第1位或第2位．2011年，我国粮食产量达到57 121万t，创造了新的历史纪录，比2010年增产2 473万t，增长4.5%．全国3大粮食作物总产量超过5亿t，达到51 045万t．

除小麦、水稻和玉米外，我国也是谷子、高粱、荞麦、大麦等几种杂粮的主要生产国，这些谷物的主产区主要分布于我国的高原地区，即黄土高原、内蒙古高原、云贵高原、青藏高原等;从自然条件看，这些杂粮主要分布于我国生态条件相对较差的高寒山区、干旱半干旱地区，基本属于经济欠发达的老少边贫地区，包括我国的陕西、山西、内蒙古、河北、甘肃、云南、四川、贵州、河南、宁夏、黑龙江等省区．杂粮在这些地区既是高产作物和经济作物，也是当地农民重要的食物来源和经济来源，见表2．

表1 世界主要杂粮生产国及中国所处地位Tab．1 Mainly grain producing countries in world and status of China

表2 中国主要谷物主要分布省份Tab．2 Mainly distributed provinces of major grain in China

4 我国全谷物食品的加工利用现状

自20世纪90年代后半期开始，人们对全谷物食品的营养价值的认识逐步加深，对消费全谷物食品趋于主动，全谷物食品的消费开始变成一种时尚，国内外市场需求量明显增长，全谷物食品产业开始大力发展起来．

4.1 全谷物食品的产品形式

根据现有对全谷物食品的消费形式和市场产品加工类型，全谷物食品的产品形式主要包括3大类:主食类;冲调类和即食类食品．

4.1.1 传统主食类全谷物食品

谷物脱除颖壳后，整粒或粉碎物直接进行蒸、煮或烤制制成主食．多为粥、饭、面条、馒头、饼、面条、面包等形式．全谷物食品作为主食的食用方式历史较为悠远，食物中保留原汁原味的全谷物成分，风味最为突出．但是这些产品目前只能停留在家庭制作或小作坊生产，地域性强，规模小，大多数为复杂的手工操作，很难适应人们快节奏的生活．

4.1.2 冲调类全谷物食品

冲调类全谷物食品在食用前只需要经过简单烧煮或沸水冲调后即可食用，如燕麦粥、麦片等．该类产品风味众多，部分保留了全谷物食品的原味，部分则辅以糖、调味剂或其他配料等形成不同风味的产品．这类食品是目前市场销售较为广泛的产品类型，由于其方便、快捷和高营养价值深受消费者欢迎，多作为早餐主食．

4.1.3 即食类全谷物食品

即食类全谷物食品加工完好，不需经过任何处理即可食用，如玉米片、脆谷乐等．该类产品通常以普通全谷物为基料，辅以糖、调味剂、脂肪等形成风味多样的半成品，再通过水果、坚果等辅料的添加形成混合型谷物．由于该类食品同样具有方便、营养、快捷的特点，深受消费者的欢迎，具有良好的销售市场．目前该类食品多用作早餐类食品辅以牛奶、豆浆等进行食用．

4.2 全谷物食品的加工原理和关键技术

除了传统主食类全谷物食品直接以原粮形式销售外，冲调类和即食型全谷物食品均需进行工业化加工处理后进行销售，以实现简单或即食的方便快捷效果．这类食品的加工原理根据加工方式的不同主要包括2大加工原理．

4.2.1 压片蒸煮加工、焙烤和气流膨化工艺原理

谷物中淀粉颗粒蒸煮后破裂，糊化形成胶粘化淀粉基质，包裹其他成分形成半均相物质，在适当的水分和温度条件下，经特殊工艺处理成形，再通过一定条件使水分汽化形成多孔食品．该工艺操作较为复杂，其基本操作单元主要包括3部分:1)蒸煮糊化操作．将谷物中的淀粉进行蒸煮，使其发生糊化形成淀粉基质．蒸煮温度是该步骤的关键工艺．目前，谷物的蒸煮给热方式主要包括直接加热蒸煮器表面通过热传导使物料升温、热蒸汽喷射在产品上和黏性产品通过内剪切或强烈混合摩擦生热三种．在蒸煮过程中，热反应速率随温度升高加快，因此较高的温度可缩短加工时间．2)质构转化操作．对蒸煮好的产品经过成型、端面切割、干燥等操作，使产品形成孔状松脆结构，此时产品均为半成品．3)特定工艺成型．按产品形状需求，半成品再经过特定工艺加工，即可成型．如经过轧片、辊压等形成片状类;经过焙烤使产品水分气化形成多孔结构等．

4.2.2 挤压膨化工艺原理

物料在挤压膨化机中螺杆、螺旋的推力作用下，向前成轴向移动，同时螺旋与物料、物料与机筒以及物料内部机械摩擦;随着机腔内部压力的逐渐增大，温度相应的不断升高，在高温、高压、高剪切力的条件下，淀粉糊化、裂解，蛋白质变性，纤维部分降解、细化，致病菌被杀死，有毒成分失活;强大压力差下，物料由模孔瞬间喷出，水分急骤汽化，物料膨化，形成酥松、多孔、酥脆的膨化产品．挤压膨化技术的关键工艺在于对温度、压力和剪切力的控制．该工艺操作相对简单，产品形式均为膨化类，较为单一．

4.3 全谷物食品的市场消费情况

方便、快捷的全谷物食品迎合了现代人们的消费需求，近年来增长很快，尤其是作为早餐主、辅食的全谷物食品．目前，全世界早餐谷物的产量超过300万t，销售额越过150亿美元．依据Mintel全球新产品数据库统计，2007年世界范围内全谷物新产品比2000年增长了15倍，截止2008年3月31日的统计数据显示，2007年全球约有2 368种全谷物产品进入市场，而在2000年只有164种，增长了1 344%［1］．

欧美国家和地区是早餐谷物最大的消费市场，其产品销量超过全世界的70%．2011年美国全谷物委员会提出把全谷物食品的消费当成一种新的社会规范．美国膳食指南明确建议消费者每天至少食用3份全谷物食品．目前美国市场上琳琅满目的全谷物食品就是全谷物食品得到社会认可与快速发展的重要标志．在欧美地区，全谷物食品已作为日常餐饮主粮之一，具有很广的消费人群．

我国对全谷物食品的研究和产品开发起步较晚，目前刚处于起步阶段．糙米、全麦粉、燕麦片等全谷物食品刚开始崭露头角．由于我国目前缺乏对健康谷物消费的引导，现有市场上全谷物产品品种少，也缺乏对全谷物食品的规范［6］．现有的少量全谷物食品多作为“零食”或“配餐”食用，因此其消费市场较小．目前仅有少数白领阶层，尤其是女性白领阶层较多地食用早餐谷物．其消费市场有待拓展．然而，尽管我国的全谷物食品目前刚刚起步，但是也代表着一个新的发展方向．相信随着对全谷物食品营养价值不断认识和潜在市场的推动，我国全谷物食品的发展将有一个美好前景．

5 我国发展全谷物食品面临的问题

虽然全谷物食品的营养价值逐渐被消费者认可，相关产品的加工与消费也开始发展起来，但由于现有全谷物存在食用难、口感差、产品加工性能差等问题，我国全谷物食品的开发存在着一系列亟待解决的关键技术难题．同时由于市场宣传力度不够，消费者对全谷物食品的认识不足，全谷物食品的市场还远未形成．

5.1 加工技术难点和问题

全谷物食品的加工技术难点主要包括5个方面:1)食用方便性问题．由于全谷物代谢产物复杂，产品在加工过程中烹制熟化较为困难，费时费力且食用不方便．2)口感问题．多数全谷物食品的口感较为粗糙，产品的适口性差．3)面筋形成性问题．全谷物食品不含面筋蛋白或含量不足，面筋形成性差，面团不具备延展性和拉伸强度，面团成型困难，蒸煮烘焙性质差，抗拉伸性弱，易崩解．4)淀粉回生问题．糊化淀粉(α化)经一定时间冷即后，分子互相靠拢重新组成具有硬性的整体结构，即β化，严重影响产品的口感和风味．5)产品的脂肪氧化“哈败”问题．谷物中的脂肪含有大量不饱和脂肪酸，谷物破碎后脂肪酸易被氧化产生“哈败”味，严重影响产品的货架期和品质．为了解决上述口感差、面筋成型差、易回生等．现有的全谷物加工技术中多采用添加辅料、淀数颗粒微粒化技术解决口感问题;采用挤压技术或高温短时预糊化技术解决面筋筋力小，形成力差的问题;通过挤压膨化、滚筒干燥等技术解决淀粉易回生的问题．同时还添大豆等其他蛋白物质，补充全谷物中赖氨酸含量不足的问题，实现营养强化．

然而，由于我国全谷物食品起步晚，生产研究力度不足，尚未形成独立的加工能力和成熟的生产技术．目前，我国现有的产品生产线均靠进口，因此其产品生产成本较高，销售价格较为昂贵．此外，由于现有全谷物的生产线均由国外设计生产，相关工艺参数、关键技术和产品风味的调配均按外国人的消费习惯来设计，因此所生产的产品口味偏甜，含糖量较高，不适合中国消费者的口味，这使得全谷物食品在我国的消费市场受到一定的限制．

5.2 市场问题

由于我国对大宗谷物的消费还多停留在追求精白面粉、大米的优良口感与风味方面，缺乏对全谷物食品的规范和健康谷物消费的引导，消费者对谷物食品的认识不够，使得产品的市场需求较低．同时由于对产品的宣传不到位，国内的早餐谷物食品多被“零食化”．另一方面，由于现在加工技术限制，我国现有全谷物食品的产品结构较为单一，种类不够丰富．现有的产品仅包括燕麦片、玉米片、脆谷乐等少数几种到十几种，而国外相关产品多达上百种．而且现有产品的市场划分较粗，产品针对性不强，并未针对特殊人群开发相关的产品，如针对具有胃肠道消化问题人群的产品开发;针对具有糖尿病、心血管疾病人群的产品开发等．若有针对性开发系列全谷物产品将会大大拓展全谷物食品的市场空间，推动我国全谷物食品产业链的发展．

［1］谭斌，谭洪卓，刘明，等．全谷物食品的国内外发展现状与趋势［J］．中国食物与营养，2009，9:4-7．

［2］屈凌波．谷物营养与全谷物食品的研究开发［J］．粮食与食品工业，2011，18(5):7-9．

［3］杨春华，张守文．全谷物食品的研究现状与发展［J］．粮食与食品工业，2003，4:1-4．

［4］谭斌，谭洪卓，刘明，等．粮食(全谷物)的营养与健康［J］．中国粮食学报，2010，25(4):100-107．

［5］谭斌，谭洪卓，刘明，等．我国全谷物食品发展的必要性与挑战［J］．粮食与食品工业，2009，16(4):4-8．

［6］谭斌，汪丽萍，刘明，等．我国全谷物食品发展的现状、问题与思路［J］．粮油食品科技，2011，13(9):5-8．

(责任编辑:李 宁)

Development of Whole Grain and Current Status in China

GUO Shun-tang
(College of Food Science and Nutritional Engineering，China Agriculture University，Beijing 100083，China)

The whole grain food，which is helpful to reduce the risk of cardiovascular disease，type Ⅱdiabetes，some cancers，and other disease，has drawed much attention of the consumer of western countries in recently years．The variety，distribution and output of cereal，and the problems in developing product in China were discussed in this paper．Firstly，the classification of the whole grain food products in China's market was introduced．The whole grain food products are mainly in the form of staple food class，reconstituted food class，and ready-to-eat food class．Secondly，the processing principle and the main processing method was introduced．The existing technical problems in the processing of whole grain food were also pointed out，such as the rough texture and oxidation rancidity．Meanwhile，the problems existing in product design，such as the crude market segmentation and the weak pertinence of product were discussed．

whole grain food;processing and utilization;products structure

TS210.1

A

1671-1513(2012)05-0011-05

2012-09-04

郭顺堂，男，教授，博士，中国农学会农产品贮藏加工分会副主任委员，中国农业大学淮北农业综合站站长，主要从事植物蛋白、乳蛋白的食品化学、营养化学和功能性成分的生理活性研究。