基于生物技术的小麦麸皮深加工工艺

赵辉

[摘要]我国是一个农业大国，小麦是我国重要的农作物之一，除了麦粒之外，小麦麸皮也具有有效的生理功能。通过对小麦麸皮进行深加工处理，能够充分挖掘小麦麸皮的最大价值，实现对小麦的充分利用，从而实现农业资源的可持续发展。基于此，本文对小麦麸皮深加工工艺进行了相应分析。

[关键词]生物技术;小麦麸皮;深加工工艺

麸皮是小麦中的重要组成部分，通过对小麦麸皮进行有效处理能够有效开发小麦的最大价值，实现对小麦的综合开发利用，促进农业产品的有效利用。小麦麸皮深加工工艺在膨化麸皮饲料、麦麸面筋以及木糖醇等方面有着显著的运用方式。

1 小麦麸皮的结构组成分析

从化学成分上分析，小麦籽粒主要由胚芽、皮层与胚乳组成，可以通过技术将小麦的表皮加工成麸皮。一般加工厂中出产的麸皮的成分有糊粉层、表皮、珠心层、种皮与果皮等成分，小麦麸皮的构成具有很大的差异性，受到小麦品种、制粉工艺条件、小麦品质与面粉出分率等因素的影响[1]，其主要的化学成分见表1。

2 小麦麸皮深加工中的生物技术分析

本文在对小麦麸皮进行深加工中的生物技术分析过程中分析了小麦麸皮低聚木糖结构，包括小麦麸皮低聚木糖结构分析、小麦麸皮低聚木糖的制备工艺、低聚木糖生产用木聚糖酶、降解小麦麸皮蛋门质的综合利用、小麦中的蛋白质物质研究分析、充分开发利用小麦麸皮的蛋白质等，下文对此进行了阐述。

2.1 小麦麸皮低聚木糖结构分析

在低聚木糖的制作过程中，小麦麸皮是重要且价值较高的材料组成，主要是由于其含有戊聚糖，主要的化学成分有葡萄糖、木糖与阿拉伯糖。

从化学结构上分析，麸皮中的木聚糖主要是木糖残基主链，由β-1，4糖苷键进行连接，并含有β-吡喃木糖残基与多种取代基侧链，阿魏酸衍以及阿拉伯呋喃糖比较常见，在木糖残基的C-2与C一3中表现较为广泛。在C-2位置上则含有比较多的4-甲基醚衍生物取代基与α-D-葡萄糖醛酸。木聚糖在使用过程中能够免受酶的影响，其主要原理是充分利用了过氧化物酶催化的二聚原理，能够在多聚糖之间与阿魏酸基团建立联系[2]。

2.2 小麦麸皮低聚木糖的制备工艺

在将小麦麸皮制成低聚木糖的过程中，需要把其中的蛋白质酶与淀粉酶以过滤分离的方式变成可溶性物质，之后通过木聚糖酶的有效处理将戊聚糖等物质变成可溶性低聚木糖，再运用工业上的精致处理方式，最终提取到高纯度的低聚木糖溶液。

由于具体生产工艺操作方式的限制，目前市面上尚不能够达到直接的木聚糖酶供应，为了获得所需要的菌株，主要采用菌种选育的方式，通过专门的低聚木糖的生产来达到低聚木糖生产的目的，为此在小麦麸皮低聚木糖制备工艺中的关键要素是能够找出适合麸皮木聚糖底物的木聚糖酶[3]。具体的小麦麸皮低聚木糖的制备工艺流程见图1。

2.3 低聚木糖生产用木聚糖酶的研究

低聚木糖生产用木聚糖酶的研究受到学术界的较多关注，加强了对酶的提取与鉴定工作的重视，专注于研究微生物木聚糖酶的诱导产生和调节机制，并进行木聚糖酶基因的分子克隆与表达等。我国加强了对木聚糖酶的纯化和理化处理以及产木聚糖酶优良菌株的筛选工作和驯化工作，聚糖酶的性质与不同的生产工艺上由于生物技术使用的不同具有很大的差异性[4]。

由于木聚糖底物來源的不同对木聚糖酶的制备过程中要求使用不同的微生物。有的木聚糖的化学成分包括β-1，4糖苷键相连构成的主链以及简单支叉结构、多种类的糖以及基团等，还包括乙酰基侧链，一般木聚糖的主要成分是非均一性多聚糖。同时其在性质上为复合酶系，由此在生产工艺中需要充分发挥作用相同的水解酶复合物以及多种特异性来进行麸皮阿拉伯木聚糖解的完全聚解。

木聚糖水解的酶系结构主要有乙酰木聚糖酯酶、β-1，4-木聚糖内切酶、α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶、阿魏酸酯酶等，需要充分发挥β-1，4-木聚糖内切酶与切割侧链的酶、β-葡萄糖醛酸以及α-葡萄糖苷酶等成分之间的协同作用，共同进行水聚糖的水解。通过木聚糖内切酶与乙酰木聚糖酯酶的共同作用能够达到良好的乙酰化的木聚糖降解作用。通过木聚糖内切酶作用的充分发挥能够产生乙酰化聚合物，所产生的物质同时又能够作为酯酶优选底物。为了充分发挥阿拉伯木聚糖的糖化作用，可以在木聚糖内切酶中增加阿拉伯呋喃糖苷酶和α-阿拉伯木聚糖苷酶。基于木聚糖内切酶对木聚糖的水解的考虑，可以利用β-木糖苷酶的作用避免木聚糖内切酶的终产物抑制作用的发挥。

在制备过程中应当尽量避免从水解木三糖、木二糖以及一端切β-1，4糖苷键中制解木糖苷酶，最佳途径是通过内部切β-1，4糖苷键的酶生产出酶解产物木二糖与木三糖。

国际上针对产木聚糖酶的微生物已经形成了多种系统性研究，包括芽孢杆菌属、侧孢霉属、木霉属、曲霉属以及链刀霉属等，我国对此的研究主要集中在黑曲霉、里氏木霉与顶青霉等。

针对木聚糖酶分泌过程中微生物在其中起到的调节作用，目前尚未形成有效的研究成果，在具体的作用过程中，木聚糖不能够直接进入微生物细胞中，而是通过低分子量的木聚糖片段进行刺激，通过组成型酶类的培养并讲解之后产生最终的木聚糖片段。

2.4 降解小麦麸皮蛋白质的综合利用

小麦麸皮中其特定的化学物质成分，在蛋白质上营养成分较高，能够达到12%-18%的质量分数，在植物蛋白质资源上较为丰富，具有很多使用功效，能够有效弥补事物中蛋白质不足的现象，具有良好的生物活性，同时达到良好的功能特性。通过生物技术的充分运用之后，能够对小麦麸皮中的蛋白质进行综合开发运用，尤其是在低聚木糖的制备过程中通过蛋白酶有效处理之后能够最终生成一定量的氨基酸与肽，可以在下一阶段中进行进一步开发利用。

2.5 小麦中的蛋白质物质研究分析

小麦中含有大量的蛋白质，通过对此的充分研究开发能够最终制备生物活性多肽。与面粉和大米相比，小麦胚中含有30%-35%的蛋白质，并且是全价蛋白质，ACE是一种血管紧张素转换酶，在对其进行抑制作用过程中，小麦胚中的各种蛋白酶水解物发挥着不同的抑制作用，以碱性蛋白酶水解物所起到的抑制作用为最大。由此可知，麦胚蛋白通过各种蛋白酶水解作用的发挥能够有效抑制ACE活性的肽片段，在不同的酶的特异性能的作用下，肽片段的种类与数量也具有很大的差异性。ACE酶具有相对较宽的作用底物，在工业领域生产过程中能够对蛋白酶的水解条件达到良好的优化作用，从而最终生产出活性较好的降压肽[5]。

小麦麸皮中所含天然抗氧化剂（主要成分为维生素E）在1%以上。小麦胚中脂肪酸约占10%，其中80%是不饱和脂肪酸，亚油酸含量约50%以上，具有出油率高（10%）、维生素E含量高（3.38mg/g）、油色好、易于控制、无毒等特点。日本发明一种以小麦胚油为主营养的食品，以小麦胚油85%-95%、蛋黄卵磷脂3%-8%，混合均匀成液状，封入明胶胶囊。小麦胚中的维生素E含量为0.22mg/g，小麦胚油中维生素E含量约为0.5%，高于大豆油、玉米油、棉籽油、米糠油，且其中生物活性最高的D-α-生育酚占维生素E总量的50%左右，还含有一定量的生育三烯酚。

小麦麸皮中灰分约占小麦麸皮的5.7%;微量元素磷占灰分的39.8%，磷与细胞内糖、脂肪、蛋白代谢有密切关系，是形成葡萄糖-6-磷酸、磷酸甘油和核酸等人体营养素必不可少的物质;钙占6.7%，是构成骨骼和牙齿的重要成分，有助于人体的正常发育;钾占15.4%，可防止肌肉无力;镁占7.2%，可扩张血管、降血压、抑制神经兴奋;铁含量为0.012%，可防止贫血;锰占0.0162%.可防止神经失调;锌占0.017%，可防男子不育癥和维持骨骼正常发育。各种食物的膳食纤维含量见表2。

2.6 充分开发利用小麦麸皮的蛋白质

如何对小麦麸皮中的蛋白质进行有效开发利用是重要的研究课题，目前一般采用从低聚木糖中提取酶解进而分离蛋白质的工艺处理方式。需要选择恰当的蛋白酶，并对水解条件进行有效优化处理，在此基础上最终生成小麦麸皮活性蛋白肽。在膨化食品、糖果与糕点食品中运用，能够有效改善膨化食品、糖果与糕点的感官特性，带给人们以更好的食用享受。将其添加到饮料中可以制备出麸香茶等营养保健饮品，给人们的食品与饮食提供多种丰富性策略与饮食选择。同时对小麦的麸皮中的活性蛋门肽进行提纯处理，在医药领域中具有广泛的应用价值。

3 结论

对小麦麸皮进行生物技术的深加工处理是对农业作物进行深入加工处理的重要步骤之一，价格较为低廉，是一种重要的粮食作物副产品。本文进行了酶法制备小麦麸皮低聚糖工艺及理化性质研究，分析了小麦麸皮低聚木糖结构、小麦麸皮低聚木糖的制备工艺、低聚木糖生产用木聚糖酶、降解小麦麸皮蛋白质的综合利用、小麦中的蛋白质物质并充分开发利用小麦麸皮的蛋白质的方式，利用酶解法对小麦麸皮进行低聚木糖的制备，能够满足工业精加工处理的需要，并在此基础上最终生产出高附加值的产品，最终提升对小麦麸皮的综合利用率。

参考文献

[1]王苗苗.酶法制备小麦麸皮低聚糖工艺及理化性质研究[D].天津：天津科技大学，2015.

[2]赵妍嫣，徐苗均，姜绍通，等. 小麦麸皮膳食纤维挤压加工工艺研究[J].包装与食品机械，2012（2）：1-4.

[3]陈中伟，王莉，杨毒霞，等，小麦麸皮结构层干法分离的初步研究[J].中国粮油学报，2013（1）：11-15.

[4] CN102605022A.一种发酵麦麸联产低聚糖和膳食纤维的方法[S].

[5]孙平，刘杰，郭苗苗，等.发酵法提取小麦麸皮可溶性膳食纤维工艺研究[J].食品科技，2014 （10）：170-174.