我国杂粮主食化及加工技术

潘苗苗 孙业荣 何礼喜 张新伟 易克传

摘要随着收入水平和健康意识的提高，杂粮食品在人们的食品结构中占比越来越大。针对我国目前杂粮主食及加工技术研究现状，分析了我国居民杂粮主食需求和杂粮食品的营养价值，阐述了杂粮面条主食化及加工技术，探究了我国杂粮主食化的发展方向，以期为我国杂粮主食开发提供参考。

关键词杂粮;杂粮主食;杂粮面条;营养价值;加工技术

中图分类号TS21文献标识码A文章编号0517-6611（2020）15-0013-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.15.004

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Staple Food and Processing Technology of Chinese Grains

PAN Miaomiao1，2， SUN Yerong3， HE Lixi1 et al

（1.Anhui Guyoumei Food Technology Co.， Ltd.，Fengyang，Anhui 233100;2.Anhui Agricultural University， Hefei， Anhui 230000;3.Anhui Science and Technology University，Fengyang，Anhui 233100）

AbstractWith the improvement of income level and health consciousness， the proportion of grain food in peoples food structure is increasing. Aiming at the research status of the staple food and processing technology， we analyzed the demand and the nutritional value of the staple food， reviewed the staple food processing and processing technology of multigrain noodles， explored the development direction of staple food conversion， which will provide some reference for the development of staple food in China.

Key wordsGrains;Grains staple food;Grain noodles;Nutritional value;Processing technology

基金项目安徽高等学校省级自然科学重点研究项目（KJ2018A0543，KJ2018A0542）。

作者简介潘苗苗（1981—），女，安徽凤阳人，工程师，在读博士，从事全谷物及杂粮食品研究。*通信作者，教授，硕士，硕士生导师，从事农产品加工机械与设备研究。

收稿日期2019-12-27

杂粮又称粗粮，最初含义是指米和面粉以外的粮食，近年来通常将稻米、小麦、玉米、大豆等大宗粮食以外的各种粮食、食用豆类、薯类等统称为杂粮。在我国，杂粮总体上可分为杂粮类（如荞麦、糜子、高粱、燕麦、谷子、大麦、黑麦、青裸等）、食用杂豆类（如蚕豆、芸豆、绿豆、红小豆、扁豆、鹰嘴豆、豌豆等）、薯类（如红薯、马铃薯等）、油料类（如紫苏、核桃、红花、芸芥、油茶籽、亚麻籽、沙棘）4类。

研究表明，杂粮中含有丰富的蛋白质和较高的膳食纤维及微量元素，从现代养生的角度看，杂粮与米面中的氨基酸存在互补关系，同时食用可以增加其营养价值[1]。笔者从我国居民主食营养需求、杂粮食品的营养价值、杂粮面条主食化及加工技术方面进行论述，以期为杂粮主食产品开发及加工技术发展提供理论支撑，对改善中国居民主食营养、提高居民营养健康、保证粮食安全具有一定意义。

1我國居民对主食需求分析

主食是人们餐桌上的主要食物，也是确保人们身体健康的最基本食物。传统的主食以淀粉为主要摄入源，如稻米、小麦、马铃薯、甘薯等，我国传统主食主要有面制主食和米制主食两类。在我国，南方地区传统的主食食品以稻米为主，有米饭、米粥、米粉（线）等形式;北部和中西部省份传统的主食食品以面食为主，有馒头、面条等形式。

研究表明，主食一般能够提供人体所需50%以上的热量[2-4]。依据《中国食物成分表》，按照人均每日消费141 g小麦粉、150 g稻米计算，主食可提供的能量合计约为5 281.7 kJ，占人体推荐参考值（8 371.7 kJ）的63.09%;提供蛋白质约30.1 g，占人体推荐参考值（60 g）的50.17%;提供碳水化合物合计约275.48 g，占人体推荐参考值（300 g）的91.83%;提供脂肪合计约3.01 g，占人体推荐限制摄入最高值（60 g）的5.02%。因此传统主食不能完全满足人体膳食营养需要。中国居民营养与慢性病状况报告（2015）显示，全国18岁及以上成人超重率为30.1%，肥胖率为11.9%;6～17岁儿童青少年超重率为9.6%，肥胖率为6.4%;全国18岁及以上成人高血压、糖尿病等慢性病患病率分别为25.2%和99%。对这些慢性病防控的基础是改善居民食物营养结构，其中主食结构改善是重点领域。随着人们收入水平和健康意识的提高，主食除了满足充饥的需要外，更需要具有均衡营养和预防疾病的功效;同时，随着生活节奏的加快，消费者希望在保证主食安全的前提下，更希望主食的快捷化和方便化。

2杂粮食品的营养价值分析

现代大量的试验研究表明，杂粮食品对缓解慢性非传染性疾病的发生发展具有一定的作用。姜明霞等[5]通过对筛查出的超重/肥胖、高血压、血脂异常、高血糖人群进行1年的干预后发现，干预组超重/肥胖、高血压、血脂异常、高血糖的患病率比对照组显著下降，自身比较相关指标也明显下降。郭延波等[6]研究发现，复配式粗杂粮可以激活PPARγ，促进脂肪细胞LPL和HL活性逐步恢复，使血脂水平下降，同时抑制和减少IL-6、TNF-α 及CRP的产生，炎症反应减轻，脂代谢紊乱得到改善。曾珊等[7]在控制总热能的前提下，通过增加妊娠期糖代谢异常的孕妇的杂粮摄入量，减少精白米面的摄入，可使大部分妊娠期糖代谢异常孕妇孕期的血糖控制在正常范围之内。因此，杂粮制品对于调整人体的糖脂代谢具有很好的功效，对高血脂、高血压、高血糖等慢性非传染性疾病的发生发展具有很好的预防和改善作用。

营养学认为，最好的饮食是平衡膳食，只吃稻米、小麦等加工的细粮是不符合平衡膳食原则的，还要吃杂粮，因为杂粮中的某些微量元素，如维生素A、 维生素E、钠、钙、铁的含量要比稻米、小麦多，尤其是膳食纤维是稻米、小麦的7～10倍。现代研究表明，杂粮的营养保健功能来自其种子中含有的抗氧化物质[8]，因为杂粮一般生长的自然环境较严酷，其受到紫外线照射和干旱严寒的威胁比较严重，因此杂粮种子有着较强的抗逆能力和顽强的生命力，具有更好的保健功能。

3杂粮面条主食化研究

我国杂粮资源丰富、品种多，目前市面上销售的杂粮制品主要有糕点类，如杂粮曲奇饼干、杂粮蛋糕;杂粮粉及制品类，如玉米粉、高粱粉、大豆粉米粉、荞麦面等;杂粮饮料、杂粮粥等杂粮制品[9]。面条是中国的传统主食之一，一直以来以小麦面条为主，研究表明，小麦粉面条中矿物质元素锌、维生素B族以及膳食纤维等营养素较少;而杂粮中富含膳食纤维、维生素、矿物质以及生物活性成分等，因此进行杂粮面条主食化能够弥补小麦粉面条的营养缺陷，开展杂粮面条主食化研究具有非常重要的意义。

郭晓娜等[10]研究了明胶海藻酸钠和羧甲基纤维素钠对苦荞面条加工特性的影响，确定了最佳的配比：小麦粉与苦荞粉为3∶7（质量比）混合，海藻酸钠0.55%、水35%、食盐1%时制得的面条品质较佳。张海芳等[11]研究了预糊化对速冻荞麦面条品质的影响，结果表明预糊化的最佳工艺参数：加水量15%、和面时间2.5 min、和面温度45 ℃，此时制得的面条品质较好。崔明敏等[12]对燕麦-小麦预混和面条粉进行了研究，确定了最佳燕麦精粉添加量为10%～15%，最佳燕麦全粉添加量为5%～10%。任欣等[13]对青稞全粉面条品质改进进行了研究，选取藏青320青稞为原料，添加不同比例改良剂，得到最佳工艺参数为藏青320青稞全粉71%、马铃薯淀粉15% 、氯化钠2% 、谷朊粉12%，此条件下制得的面条品质最佳。黄龙安等[14]研制了黑豆面条，最佳配方为面粉100 g、黑豆粉10%、水50%、盐与羧甲基纤维素分别为1.4%和016%，面条品质良好。刘振锋等[15]研究表明，绿豆粉和绿豆蛋白均可使面粉的营养价值和面条品质提高，10%的绿豆粉添加量，4%的绿豆蛋白添加量使面粉粉质特性得到改善，鲜面条的蒸煮吸水率减小，干物质损失率变化不显著。郭婷等[16]研究了微粉化豌豆粉对面条理化特性的影响，得出最优豌豆微粉为平均粒径18.503 μm，体积平均粒径21076 μm，添加量20%。宋娜等[17]研制了黑米挂面，通过试验确定了最佳配方：小麦粉与黑米粉的质量比为9∶1，水30%，食盐1.5%，海藻酸钠0.3%，制得的黑米挂面品质优良。田晓红等[18]研究了小米挂面小米最优添加量，结果表明，小米用量不超过30%时，挂面品质良好，60%以内时品质一般，超过60%时挂面品质开始变差。宋莲军等[19]进行了薏米面条工艺的条件筛选，确定了薏米面条的最优参数为薏米粉添加量17%、食盐添加量1.4%、海藻酸钠0.4%、谷朊粉4%，面条品质较好。

4杂粮主食化加工技术

多数杂粮中含有特殊的功能活性成分，在加工过程中需要最大限度地保护其有效功能成分;杂粮又含有很多抗营养因子，会影响其适口性及消化性，在加工过程中需要进行改性;另外，杂粮中的蛋白质组成结构与小麦蛋白不同，加工中难以形成网状结构，弹性差、延展性不足，易造成面团品质差[20]。针对这些问题，在杂粮主食加工中，应结合现代新技术和新工艺，综合利用生物技术、化学技术、发酵技术以及分离、挤压、超微粉碎等技术，以提高杂粮的可加工性，使杂粮食品利于消化和吸收，满足人们传统消费习惯。

4.1超微粉碎技术

超微粉碎技术是利用机械或流体动力的方法克服固体内部凝聚力使之破碎的粉碎技术。超微粉碎技术可以使物料的粒度达到10 μm甚至1 μm以下，其特点是物料粉碎的时间短、速度快，能够在低温下进行，加工后的物料分散性、溶解性和生物功能性好，具有较强的表面吸附力，人体摄取后更容易吸收消化，减少浪费。

超微粉碎技术在食品生产上多用于一些杂粮的外皮加工，如玉米皮、燕麦皮、大豆外壳、小麦麸皮等，它们含有丰富的维生素、矿物质元素、脂肪酸和膳食纤维等，对人体来说有很高的营养价值。Van等[21]研究表明，球磨处理小麦麸皮可以使麸皮中的水溶性阿拉伯木聚糖由4%增加至61%。Du等[22]研究表明，利用气流粉碎机超微粉碎得到青稞粉粒度均值可达11.74 μm，微粉化青稞粉中不溶膳食纖维的铁离子还原能力和DPPH自由基清除能力显著增大。郑慧等[23]研究超微粉碎苦荞麸的功能特性变化发现，超微粉碎后苦荞麸总黄酮提取率增加0.36百分点，对胆酸钠的吸附量降低560 mg/g，对Pb2+、Cd2+、Hg2+的吸附量分别增加0.184、0840、1.341 mg/g，对NO 2-的清除率、DPPH自由基的清除率分别增加24.25和53.56百分点。郝征红等[24]研究表明，利用振动式超微粉碎机粉碎绿豆淀粉处理20 min，中抗性淀粉含量得到提高，但处理30～50 min，抗性淀粉含量有下降趋势，该研究为超微粉碎生产抗性淀粉提供了技术和理论支持。Niu等[25]研究表明，超微粉碎全麦粉后小麦粉的颜色、吸水性、蒸煮特性等都得到改善，采用超微粉制作的面条品质可得到提高。

4.2高静压技术

高静压技术是将食品密封在容器或无菌压力系统中，利用100～1 000 MPa的压力处理一段时间，以达到杀菌或食材改性目的的一种加工技术。在高静压条件下，可使杂粮淀粉分子长链断裂，变成短链结构，让淀粉分子发生结构的变化。目前此法已用于对玉米淀粉、大米淀粉、马铃薯淀粉等的改性当中。

Gomes等[26]和Apichartsrangkoon等[27]采用400～600 MPa高压，在室温下处理25%大麦和小麦粉糊样品10～20 min，结果显示，可溶性碳水化合物含量大幅提高，同时，小麦蛋白形成的面筋具有独特的黏弹性，面筋的弹性模量提高了2～3倍。Préstamo等[28]研究了高静压技术对大豆及制品中灭菌和灭酶的作用，结果表明，在58 ℃下，400 MPa高静压处理后，豆腐中的微生物大幅降低，在350～525 MPa、10～40 ℃下，应用多循环处理即可灭活大豆脂肪氧合酶。Wu等[29]通过大量试验，1979年首次发现大米球蛋白容易诱使人体发生哮喘、过敏性皮疹、过敏性皮炎等疾病，从此时开始，大米过敏问题引起了人们的关注。近年来，一些学者研究采用高静压技术的加工方式，降低和减少大米蛋白中的过敏原物质。Kato等[30]研究表明，在100～400 MPa的压力下处理置于蒸馏水中的精白米，大米释放过敏原蛋白0.2～0.5 mg/g;在300～400 MPa的压力下，过敏原蛋白质的释放量最大。徐洲等[31]研究表明，在操作压力400 MPa左右、升压与减压速度在2 MPa/s以上、浸泡时间30 min以上、浸泡中性盐溶液的浓度0.01 mol 以上时，1单位的经超高压处理的大米对应05单位的中性盐溶液，可有选择性地提取去除大米中的球蛋白、清蛋白等过敏原，从而制备低过敏原大米。近年来，高静压技术以其低能耗、高效率、无毒害等优势在世界范围内受到广泛重视。

4.3挤压加工技术

挤压是借助挤压机螺杆的推动力，将物料向前挤压，通过机械作用迫使其通过一个专门的模具孔，以形成一定形状和组织状态的产品。食品挤压加工技术是集混合、搅拌、破碎、加热、蒸煮、杀菌、膨化及成型为一体的高新技术，通过挤压加工可丰富谷物食品的花色品种、改善产品的组织状态和口感、提高产品质量。以德国布拉本德集团公司、法国克莱斯特罗集团公司、美国维尔纳-弗莱德尔工业有限公司、瑞士Buhler 集团公司等为代表的国际知名挤压机生产商生产的单螺杆和双螺杆挤压机已被广泛应用于植物蛋白挤压组织化、谷物膨化等研究领域[32]。我国济南赛百诺科技开发有限公司、湖南富马科食品工程技术有限公司等生产的挤压机，可经过改造或直接用于拉丝蛋白或膨化食品生产。

魏益民等[33]以荞麦和玉米为原料，利用德国布拉本德双螺杆挤压膨化机进行了面条加工试验，结果表明，对面筋蛋白含量极少甚至不含面筋的粮食原料，采用挤压技术均可以生产出品质较好面条;赵妍嫣等[34]以小麦麸皮膳食纤维为原料，使用双螺杆挤压机进行挤压处理，结果发现，麦麸中可溶性膳食纤维组分含量得到了较大的提升，挤压蒸煮对膳食纤维的化学结构无降解和破坏作用，但对物化性质（持水力、结合力、膨胀力）会产生不同程度的影响，物料膳食纤维的生理活性得到极大的提高。刘志东等[35]利用双螺杆挤压技术进行了南极磷虾粉制备试验，结果表明，双螺杆挤压技术制备的南极磷虾粉蛋白质含量高且氨基酸组成比例均衡，脂质含量高且种类多，矿物质元素含量丰富，可以避免由于原料的过度加热而引起功能性物质的损失。

4.4化学加工技术

采用酸或生物酶等方法对杂粮进行改性的一种方法。如在制作玉米粉的过程中，利用乳酸菌发酵产酸能够改变玉米的一些性质，增加玉米的可加工性，改善玉米的不良风味;经过栖热菌4-α-糖基转移酶处理过的马铃薯淀粉，可以降低其中直链淀粉的质量分数，从而提高了淀粉糊冻融稳定性，透明度增加。适量的栖热菌4-α-糖基转移酶可以改善马铃薯的淀粉凝胶质构特性，降低凝胶的硬度，提高其弹性、黏结性、咀嚼性、胶黏性和消化性。

5总结

随着消费者健康意识的进一步提高和工作节奏的加快，杂粮主食将越来越受到人们的欢迎，谷物杂粮健康方便食品产业拥有广阔的发展空间。我国虽然是杂粮生产大国，但大量的杂粮一直没有被很好地利用，主要表现在：杂粮产品类型相对单一，产品质量不稳定，没有统一的产品标准;杂粮的加工关键技术和设备性能不能满足市场需求;杂粮产品加工程度还处于初加工阶段，精深加工能力不足，这将是我国杂粮主食化及加工技术研究的方向。

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