麦麸膳食纤维在面条加工中的研究进展*

严璟瑶 ，王晓曦 ，黄继红 ，张文占 ，朱 琦 ，马 森 *

（1.河南工业大学粮油食品学院，郑州 450001；2.河南工业大学生物工程学院，郑州 450001；3.安徽正宇面粉有限公司，安徽 亳州 236100）

麦麸是小麦加工的主要副产物，其年产量大，是极具营养价值的物质。它不仅含有丰富的膳食纤维，还含有一些抗氧化活性的营养成分，如酚酸、植酸、阿拉伯木聚糖等，能够促进机体代谢、增强人体免疫力[1]。麦麸膳食纤维还具有影响酶活性、降低血糖血压血脂、调节机体免疫力、延缓人体衰老等功能[2]，能够预防肠道疾病、糖尿病[3]、高胆固醇[4]、结肠癌[5]及肥胖等[6]，还具有抗氧化[7]和消除自由基[8]的生理功能，在理化加工方面也有较好的水合性质、持油性能、形成凝胶和高粘度溶液的功能[9]。现阶段麦麸主要作为饲料或酿造原料，其营养成分未被充分利用，造成了一定的浪费。随着经济的发展，人们开始追求饮食的多样性，讲究膳食结构，市场上已出现了一些添加麦麸成分的产品如麦麸面包、馒头等，但由于麦麸本身具有苦涩味以及加工程度不够精细等问题，麦麸在食品工业中不能被广泛应用[10]。麦麸中含有35%～50%的膳食纤维，是小麦麸皮重要的组成成分[11]。

面条是一种典型的主食面制品，它既可做主食也可用于制备快餐，深受我国北方人喜爱。根据制作工艺的不同，可将面条分为手工面和机制面，手工面多为各地的特色面，机制面又分为生切面、挂面、鲜湿面等不同品种[12]。生切面多为小作坊生产，操作简单，但食品安全不能保证；鲜湿面是一种需冷藏储存的面条，其产品较单一，无法满足消费者的需求；挂面是市面上品种和数量较多的产品，水分含量低，安全性高且保质期长。现今，人们越来越关注饮食健康，而膳食纤维是一种天然的功能型保健食品添加原料[2]，将膳食纤维作为原料添加到面条中，不仅可以提高麦麸的利用率，也在一定程度上满足了大众对健康膳食理念的追求。麦麸膳食纤维的加入能够提高面条的营养和产品品质，但随着添加量的增大会降低面条的感官品质，导致面条色泽不佳，口感不好[13]。麦麸膳食纤维不仅能够改善面条的品质而且也会影响面条的理化性质，如色泽、质地、持水容量等[14]。麦麸膳食纤维的存在必定会对面条制作中熟化、压延等工艺过程产生一些有利和不利的影响。近年来，膳食纤维对面制品的影响机理被广大学者研究，本文就有关麦麸膳食纤维对面团以及面条制作过程中产生影响的研究内容进行综述，对麦麸膳食纤维在面条制品中的应用现状加以整理，探究其对面条加工过程的整体影响。

1 麦麸膳食纤维及其制备

麦麸中含有的膳食纤维约占总麸皮的一半，它不仅含量丰富而且价格低廉，是较理想的膳食纤维制备原料。此外，麦麸中还含有维生素、矿物质、蛋白质和人体必需氨基酸[15]。麦麸膳食纤维（Wheat Bran Dietary Fiber,WBDF）是通过物理或化学等方式从麦麸中提取出的膳食纤维，可应用到食品、医药、化妆品等行业。麦麸膳食纤维是具有较好的水合性质、持油性能、形成凝胶等加工特性和抗氧化活性、消除自由基等功能特性的一类天然功能性添加剂。麦麸膳食纤维根据溶解性分为可溶性膳食纤维（Soluble Dietary Fiber,SDF）和不溶性膳食纤维（Insoluble Dietary Fiber,IDF）。在麦麸膳食纤维中，麦麸不溶性膳食纤维含量远大于可溶性膳食纤维，两者之比约为9∶1[16]。膳食纤维的溶解度是由主链或侧链的多糖结构决定的，不规则为易溶，规则为不可溶；可溶性也受到一些官能团的影响，如-COOH。温度和离子强度也会对溶解性产生影响[15]。

制备麦麸膳食纤维，首先需要将其从麦麸中提取出来。目前，从麦麸中提取膳食纤维的方法可划分为物理法、化学法、酶法[17]，详情见表1。

表1 麦麸膳食纤维的提取方式

2 面条的加工过程

面条是我国北方主食之一，以小麦粉为主要原料，根据配方的不同，再辅以其它配料制作而成，具有烹调简单、品种多样、口味丰富等特点。目前，市场上的面条制品主要是经过晾晒或者烘干脱水的挂面、经过油炸所得的方便面和保留一定水分的鲜湿面，也有一些手工面条。手工面条多为小作坊生产，安全性不高且贮藏不易；油炸产品方便面营养成分不高，经常食用影响身体健康；而挂面产品因机械化生产，产量高，水分含量低耐贮藏，食品安全得到一定的保证，一直保持稳定的销售量。

面条的加工工艺主要包括和面、熟化、压延等，工艺的不同会直接影响面条的品质。面条加工工艺流程[21]如图1所示。

图1 面条加工工艺流程

在面条加工工艺中，第一步是和面工艺，将适量水、添加剂等物质与面粉放于和面机中，在和面机的机械搅拌下充分混合形成有黏弹性的面团。和面时间不可过长，否则会破坏已形成的面筋网络结构；第二步是熟化阶段，可以静置熟化，也可以低速搅拌使面团熟化，以消除面团中的内应力，形成均匀的面筋网络结构；再将熟化后的面团放入压面机中反复压延，压延成约1mm厚且均匀面片，再进行后续操作。

熟化时间的长短、压延的压力都会影响面团的内部结构，如面筋蛋白结构的改变、淀粉颗粒的变化等，这些变化都会影响成品面条品质，Jekle等[22]和Joshi等[23]研究了淀粉对面团流变特性、微观结构的影响；Huang等[24]研究了淀粉颗粒对面制品的粘弹性和质构的影响，发现淀粉颗粒的吸水率、膨胀度等都会影响面条的最终品质。

2.1 面条的熟化工艺

熟化工艺是为了完善和面过程中的不足，这一工艺也被称为“醒面”，这是在面条制作工艺中较为重要的一道工序，实际上熟化就是将和好的面团在自然条件下放置一段时间或在机械作用下低速搅拌改善面团品质。此过程中面团内部组织成分自动调节，面团内水分分布更加均匀，面团中内应力得到消除，并且使面团中蛋白质和淀粉均匀地吸收水分，使得面团结构由刚和面时的不稳定变成稳定过程[25]。

面筋蛋白是由麦谷蛋白和麦醇溶蛋白组成，熟化过程中面筋蛋白组分会发生变化[26]，从而改善面条品质。在熟化静置阶段，水分子能最大限度地进入蛋白质胶体粒子的内部，可形成一定的面筋网络结构，与此同时空气中O2进入面团，面团中的蛋白质结构-SH被氧化成-S-S-，蛋白质结构会充分地吸水膨胀、相互粘结，相对分子量增大，进一步改善了面筋的网络组织结构[27-28]。和面时淀粉会吸水膨胀形成可塑性面团；后序熟化工艺是为了促进蛋白质与淀粉之间的水分调节，对淀粉起到均质作用。

2.2 面条的压延工艺

压延即朝着同一个方向将松散的颗粒状的面团压延加工成面带的过程，是面条制作中重要的一步，压延也称为压片。压延的作用：一是使小颗粒面筋聚合成大块的面筋网，使面团成为具有一定强度和粘弹性的湿面带；二是面筋组织沿着压延方向排列成束，它经过压面机多次压延，而变得细密、牢固。

压延过程中，面团会受到机械压力，流变学特性发生变化，从而改变了面制品的品质[29]。面团是一种粘弹性物质，它既具有弹性固体的性质又有黏性流体的性质。面团的形成首先是由面筋蛋白吸水膨胀后形成面筋网络结构，然后糊化的淀粉和其他组分充满整个面筋网络，之后面团开始慢慢变软，体积膨大，最终形成具有一定粘弹性和硬度的团块。面条的品质直接受到面团结构和特性的影响，而面团的结构与特性是受面团中的面筋蛋白、淀粉颗粒分子的特性影响。在压延加工工艺中，压延时间和压力都会对面筋网络结构产生不同的影响,面团中面筋网络结构也随之建立或破坏[30]。张煌等[31]观察面团的微观结构发现压延前，淀粉颗粒和面筋蛋白呈现出随意分布、密集的聚集在一起或稀疏的散落在各处的状态，表明在压延前，面团中大量的淀粉颗粒没有被面筋蛋白均匀包裹，面筋蛋白也没有完全延展开。经过多次适量的压延工艺后，面团中的面筋蛋白得到舒展和延伸，淀粉颗粒开始均匀地被面筋蛋白包裹，结构变得均匀，并且水分子能够充分与面筋蛋白大分子和淀粉颗粒均匀接触，有利于面筋网络的胀润，增大了面筋蛋白的弹性，让面团变得更加饱满，促进了面团形成均匀细腻的面筋网络结构。不当的压延压力会影响面条成品品质，压延不足会导致面团内部分布不均、面筋无法完全伸展，导致生产出的面条品质不高；压延过度会造成面团中面筋网络的破裂、淀粉颗粒脱落，面团内部结构被破坏，使面条发生断条现象。

3 麦麸膳食纤维对面条加工过程的影响

在面条中加入膳食纤维，可以提高面条的营养价值，研究表明适量麦麸膳食纤维可以提高面条的品质，但也会降低面条的色泽。HAN等[16]认为在面条中添加水溶性麦麸膳食纤维时，在一定程度上提高了面条品质。因SDF为浅褐色、IDF为浅黄色[32]，它们的存在会导致面团的色泽变黄、变暗，而消费者更喜爱白亮色的面条，可采取脱色等措施来改善面条产品的颜色。

在面制品的制作过程中，面筋蛋白对面团的面筋网络结构起着主要作用，而淀粉分子决定着面条最终的产品性质[33]。麦麸膳食纤维的亲水基团较多，故有较强的吸水能力和持水能力。孙链等[34]认为面条的口感、硬度、黏度和光滑度与淀粉的性质有关。熟化阶段，膳食纤维不断与淀粉竞争水分，最终使得淀粉结合的水分少，膳食纤维分子侧链上的活性基团也与面条中淀粉发生交互作用，表现为溶解度增大，膨胀力增大，凝胶硬度增大。膳食纤维中羧基、羟基等活性基团与淀粉分子进行交联反应后，淀粉中淀粉颗粒溢出，淀粉溶解度增大，此时淀粉颗粒可以吸取更多的水分，从而使淀粉的膨胀力增大。随着麦麸膳食纤维添加量的增大，可改善面条的品质，使面条蒸煮后有更高的黏性。此外，膳食纤维也可能会阻碍直链淀粉分子间的聚集和重排，降低了直链淀粉分子间相互交联和缠绕的程度，故淀粉凝胶的硬度也随之降低[35-36]。不溶性膳食纤维中含有β-葡聚糖，它自身有一定的增稠效应，所以可以提高淀粉的黏度[37]。中式面条一般具有较高的黏弹性、咀嚼性，麦麸膳食纤维的加入，可以使得面条黏性增大，硬度降低，有更好的口感。

在熟化阶段，麦麸膳食纤维也对淀粉的老化和糊化产生影响。麦麸膳食纤维具有离子交换的能力，麦麸膳食纤维中的氨基、羧基、羟基类活性基团，对淀粉中的阳性离子有结合和交换的能力。首先，在面团熟化阶段，膳食纤维会使淀粉更多与膳食纤维多糖中羟基及羧基等活性基团发生反应，如膳食纤维上的多糖类物质，其糖链上的羟基可以与水分子上的氢键结合，而淀粉分子之间作用减弱，阻碍了直链淀粉的凝沉，在一定程度上抑制了淀粉的老化。老化的抑制可能对面条的保质期有利，但麦麸膳食纤维的添加对货架期是否能够延长的影响依然有待研究。其次，麦麸膳食纤维的加入影响了淀粉的糊化进程[38]。淀粉的糊化受到了膳食纤维分子量大小、添加量和SDF与IDF的比例的影响，目前的研究主要侧重于水溶性膳食纤维方面，发现可溶性膳食纤维因非淀粉多糖的溶解、水化作用，妨碍了淀粉与水的结合，进而限制了淀粉的糊化[39-40]。

在熟化过程中，麦麸膳食纤维除了对淀粉各特性产生了影响之外，也对面团的网络结构产生了一定程度影响。有学者认为麦麸膳食纤维会对面团造成积极的影响，如麦麸膳食纤维的高持水性有利于维持面团的三维网络结构；也有部分学者认为麦麸膳食纤维的加入，会对面团产生一些消极影响。如Gan等人[41]研究得出膳食纤维的存在会破坏淀粉-面筋结构，对面团的粘弹性等也有一定的负面作用。也有学者得出结论如豆康宁等[42]认为可溶性膳食纤维对面团面筋产生改良作用，而不溶性膳食纤维对面团产生劣化作用。又如李超然等[33]研究得出，相比于IDF，SDF可使面团形成更均匀稳定的网络结构，故可利用改性技术对不溶性膳食纤维改性。此外，如膳食纤维对面团结构产生的不良影响主要是由于其对面筋网络结构的稀释。

在压延工艺中，面团中面筋网络结构得到伸展，内部成分充分接触，流变学特性也发生了改变。蔡为荣等[43]研究麦麸膳食纤维对面条粘弹性的影响得出少量的纤维有利于面筋网络的维持，可增加抗拉伸性能，对面条的拉伸压延有积极作用，减少了面条的断条率，量多则会产生不利影响。

赵文华等[44]使用拉伸仪测定含麦麸膳食纤维的拉伸特性，发现麦麸膳食纤维对面团的拉伸特性有正反两种作用。麦麸膳食纤维的高持水性，能维持面筋网络结构，提高了面团的筋力，也增加了面团的抗延伸性能。李小平等[45]得出麦麸膳食纤维的加入会稀释面团中蛋白质含量，延伸性变差。此外过多的膳食纤维会使面团内部产生膨胀，阻碍面筋充分扩展，最终导致面团特性的恶化，面制品软塌。麦麸膳食纤维中含有大量的亲水性物质，在面团中与淀粉颗粒竞争水分，亲水物质大量吸水，导致淀粉吸水量减少，并且与淀粉还发生了交联作用导致淀粉颗粒的大量溢出，从而对面筋网络结构产生破坏。面筋形成的网状结构直接影响着面条的硬度[46]。陶春生等[47]研究出膳食纤维能增加面条的硬度和咀嚼性，面条的弹性、内聚性也与膳食纤维有关。王红娜等[48]得出膳食纤维的加入会使面团的稳定时间显著增加，而麦麸膳食纤维也会影响二硫键，从而破坏面团的网络结构。微观结构可看出，膳食纤维的存在会使面筋蛋白的网络结构产生破坏，易使均匀的结构变得疏松无序。麦麸膳食纤维会破坏蛋白的微观结构，其物理特性破坏了面团网络结构的正常形成；此外，膳食纤维的亲水基团竞争性吸水产生影响。膳食纤维的加入又能使面条的抗拉伸性增加，这是由于麦麸膳食纤维的高持水性，使得面条更适应压延工艺，降低了面条的断条率。

综上所述，麦麸膳食纤维的加入，对面团造成两方面的影响。一是麦麸膳食纤维的高持水性增加了面团的抗延伸性，使得面团更适应压片工艺；二是在膳食纤维的存在下，面团中的蛋白质会被稀释，过量的膳食纤维更易吸取水分，阻碍面筋蛋白与水分作用，稀释面筋网络结构，对面团的塑性和延伸性有害。在工业中，要控制好膳食纤维的加入量，并且为保证面条的良好品质还可以使用一定量的面粉改良剂来改善这一影响，如海藻酸钠、三聚磷酸盐等。邵佩兰等[49]在已添加6%膳食纤维的面条中加入0.25%的海藻酸钠，可改善面条的品质。

4 结论与展望

由于麦麸膳食纤维的高持水性，会使面条初始面团吸水率变大、黏度上升、软度增加等，在面条加工阶段，麦麸膳食纤维能影响面团中淀粉特性，如限制淀粉糊化、延缓淀粉老化，适量添加可以维持面团中面筋蛋白网络结构，增强面团的抗延伸性，有利于压延工艺。在保证良好食品外观与风味的前提下，适量的添加麦麸膳食纤维，能增加食品的营养价值；过量地添加，则会造成面条感官品质的大幅度下降，断条率升高，对面粉面团有很强的劣化作用，面条品质受到影响。这些不足在未来需要通过各种方法不断加以改善，也可使用面粉品质改良剂对麦麸膳食纤维进行脱色和改性等，这方面还需进一步深入研究，以提高人们对含麦麸面条的接受度。