荞麦粉改性技术研究现状与发展趋势

张明星

（中粮建三江米业有限公司，黑龙江 佳木斯 156321）

荞麦又称莜麦、油麦、乌麦、花荞等，属于蓼科、荞麦属一年生双子叶植物，生长期短、适应性强，又因其能消积、俗称净肠草。荞麦有甜荞和苦荞两种，甜荞即常见荞麦，苦荞即鞑靼荞麦，我国荞麦资源丰富，年产量已超过100万t，其产地遍布于陕、甘、宁、内蒙古、川渝及云南等地，是陕北的重要杂粮作物。随着生活条件的优越导致当代居民饮食结构不合理，肥胖与超重、高血压、高血糖、高血脂病人日益增加，心脑血管疾病的发生率也在逐年升高。据统计世界上我国三高人群已排列第一。荞麦籽粒同众多谷物一样可磨成粉作煎饼、汤饼及粥糊等食品。与其它谷物相比，荞麦的营养成分丰富，结构独特，其籽粒的蛋白质、氨基酸比例符合WHO/FAO标准[1]。相较于其它粮食荞麦中还含有黄铜类化合物、生物活性肽，目前已鉴定出52种黄酮化合物，刘淑梅等研究发现荞麦种子的黄酮提取物可以明显降低高脂饮食的糖尿病大鼠的血糖，但对胰岛素的作用并不显著。大量研究表明，苦荞麦黄酮具备降血压、降血糖、抗肿瘤、抗氧化等生理活性。荞麦中生物活性肽具有易消化吸收、促进免疫，有益于人体代谢和生理调节[2]。荞麦中淀粉含量为67.8%～80.7%，是一种新型淀粉资源，其直链淀粉占总淀粉的33%～44%，导致其黏性较高且不易成团，因其口感粗糙以及其它不足，限制了它的应用[3]。为扩大荞麦应用范围，本文通过物理法和生物改性法对荞麦粉进行改性，并研究其发展方向。

1 荞麦粉的改性

荞麦粉改性的方法包括生物法、物理法和化学法等。化学法改性有毒理问题的影响，安全性较低，环境和安全方面都存在难以控制的因素，因此在食品工业中应用有限。物理改性方法主要有：超微粉碎技术、热处理、超高压等，具有成本低、安全性高、速度快、对产品营养性影响小等优点，在食品工业中广泛使用。生物法改性主要有酶法、发酵法改性等[4-5]。

1.1 超微粉碎技术

伴随着现代电子、科技信息、产品创新及能源开发等其它高新技术的日益发展，超微粉碎技术已成为一种新型的高科技尖端技术(张洁等2010)。国外市场上出售的很多粉状食品，都是使用超微粉碎技术加工而成。20世纪90年代国内开始引进这种高新技术，最先应用的是花粉制品的制造，之后一些功能性食品也逐步运用，经超微粉碎技术处理后的产品易消化吸收、口感好且营养配比合理。超微粉碎技术属于21世纪十大食品科学技术中的一种。超微粉碎技术能使食品粉体拥有良好的分散性、高吸附性、溶解性、化学活性以及生物活性等。超微粉碎技术是食品加工具革命性的技术，大大地提高了加工食品的营养吸收率,甚至很多动植物的不可食用部分经超微粉碎技术加工后也可被人体消化吸收。食品超微粉碎技术突出优势使其在发达国家倍受重视[6]。与传统的粉碎技术比较，超微粉碎产品的粒径更小。随着物料的微细化，颗粒表面分子的排列、分布及结晶构象都会发生改变，微细化后的产品具有原材料所不具备的表面效应和量子效应，从而使所得产品具有优异的界面活性，能表现其良好的溶解性、吸附性和流动性等理化特性。超微粉碎一般分为湿法粉碎与干法粉碎，湿法粉碎是将原料悬浮于载体液流中进行粉碎，它主要是用均质机或胶体磨粉碎，此方法克服了粉尘飞扬的问题，同时能够借助离心、分离、沉降及淘析等水力分级方法分离出所需的产品。干法粉碎又分为自磨式锤击式、旋转球磨式、高频振动式以及气流式粉碎形式。其中气流式粉碎技术是较为先进的方式，利用压力使气体通过喷嘴的形式产生强烈的撞击力、摩擦力，以实现对物料颗粒的微细化。湿法粉碎比干法粉碎消耗能量大，且设备的磨损也相较严重。湿法粉碎主要通过胶体磨和均质机来实现物料粒度的均匀一致，湿法比干法更容易获得更微细的粉碎物，以至于在超微粉碎中湿法粉碎应用更多[7]。

1.2 热处理技术

热液处理可改变淀粉的结构和理化性质，改变淀粉颗粒形状、外貌、淀粉溶解度、膨胀力、糊化性质、老化性质及对酸与酶的敏感性等方面。田少军等采用水浴加热法对大豆浓缩蛋白（SPC）进行改性处理，研究发现，处理后的 SPC在乳化性、溶解性、持水性和凝胶性等面都有改善。罗志刚等研究发现淀粉经湿热处理后分子量降低，分子量分散度减少和大小相对集中[8-9]。

1.3 超高压技术

超高压处理是一个纯物理过程，瞬间压缩、操作安全、作用均匀、耗能较低，且不发生化学反应，有益于环境保护。研究结果，表明超高压技术处理使荞麦，其淀粉颗粒受到不同程度地损伤，表面向内凹陷变形，偏光十字逐渐消失，淀粉结构的改变将会直接影响淀粉理化性质发生变化；超高压压力的增加及处理时间的延长，使得陕北荞麦淀粉糊的凝沉值、透光率降低，抗老化性能增强。超高压处理可以改变蛋白质的结构而使得蛋白质的起泡性、溶解性和乳化性等理化性质发生一定的变化，另外超高压技术对粮食中有效成分的提取、降低致敏性及贮藏等方面也有一定的作用[10]。

1.4 酶法技术

酶法淀粉改性是采用酶制剂来进行的。酶制剂的优点有安全、高效、纯天然等，具有作用条件温和、反应迅速可控、专一性强、无有害物产生等优点，因而酶法技术改性是比较常用的淀粉改性手段。随着酶制剂工业的发展，酶的品种得到增多，食用级的酶制剂数量也在增加，并且随着固定化酶、微囊包埋酶等技术的开发，大大增加了酶法改性技术的发展。其中应用较多的酶有：谷氨酰胺转氨酶、葡萄糖氧化酶等。谷氨酰胺转氨酶（TG）在哺乳动物、植物、真菌和细菌等生物中广泛存在。根据来源的不同，一般把TG分为组织谷氨酰胺转氨 酶和微生物谷氨酰胺转氨酶。谷氨酰胺转氨酶利用谷氨酰胺残基的γ-甲酰胺基作为酰基的供体，与酰基的受体（肽链上赖氨酸残基的伯胺基、ε-氨基以及水分子）进行酰胺基转移反应。当伯胺基为酰基受体时，蛋白质分子与小分子伯胺之间发生连接，蛋白质分子间插入了一些限制性氨基酸，其营养价值得到提高；当ε-氨基为酰基受体时，会形成ε-（γ-谷氨酰）赖氨酸异肽键，使蛋白质分子发生交联，改变了食物的质地和结构，从而改善了蛋白质的起泡性、流变性等理化性质；当受体为水时，谷氨酸残基就会生成，从而使得蛋白质的溶解度和等电点发生变化；另外，谷氨酰胺能够被该酶分解生成氨和谷氨酸，且谷氨酸能够提高食品鲜味，所以此酶的添加可提高食品风味。李国龙等研究发现，在荞麦粉中添加适量的TG酶，能够使得方便面的硬度、韧性、胶性、黏性、断裂力、咀嚼性得到一定的改善；面条的蒸面和复水时间也相应的缩短。贾英民等研究发现，在 25℃下用 1.2×10-4g/L的TG酶浸泡处理玉米 6 h，所得玉米粉的品质得到了很好的改善，并且所得玉米粉能够成团，其粉质图也与面粉类似。邓春丽等研究发现，谷氨酰胺转氨酶不能让荞麦粉的粗蛋白含量发生显著变化，却能影响蛋白质组分的相对含量。总体上看，谷氨酰胺转氨酶能够降低球蛋白和谷蛋白的含量，增加醇溶蛋白含量，并且在一定的条件下，谷氨酰胺转氨酶能够显著提高谷蛋白溶胀指数，从而改善荞麦的加工品质。王稳等研究发现，相对于未处理的大豆分离蛋白（SPI）溶液，TG交联后显著提高了 SPI的乳化活性和乳化稳定性，但显著降低了其溶解性[11]。

1.5 发酵法技术

微生物发酵法是人们用于改善谷物食品的传统工艺，也是最常用的方法。用来改善产品的质地、口感，提高产品的营养价值和保质期等。发酵可以增加淀粉的凝胶强度和凝胶组织的细腻程度；发酵还赋予食品特殊的风味。在食品工业中常用的主要菌种有：乳酸菌、根霉菌等。韩立宏等研究结果表明，自然发酵能够明显降低荞麦淀粉糊化时的黏度值和崩解值，回生值显著升高。万晶晶等通过乳酸菌对燕麦进行发酵，研究结果表明，发酵时间的延长会降低燕麦淀粉糊化过程中峰值黏度。胡耀辉等研究发现，乳酸菌发酵后荞麦粉的持水力、膨胀率和透光率均得到了提高，这些指标都可以反映出发酵后荞麦粉的品质得到了提升。许梅等研究发现，与原玉米粉相比，经乳酸菌发酵处理后，玉米粉的溶解度、保水力、凝沉性、膨胀度和透光度都发生了很好的变化，提高了其加工性能。王勇等通过对米根霉株真菌发酵玉米并研究其发酵前后抗氧化活性变化发现，米根霉能显著提高玉米中总酚含量，使其抗氧化活性增强，可利用米根霉开发研究具有一定抗氧化功能的食品。

2 结语

随着时代的进步和科技的发展，人民生活水平普遍的提高，对食品的口感和营养价值都有了更高的要求，粗粮细做，着重发展全谷物食品成为食品工业发展趋势。荞麦淀粉经物理改性后，仍然保持原淀粉的化学组成，不含化学改良剂，食用安全性高。经酶法和发酵法改性后得到的荞麦粉中可溶性葡萄糖和还原糖的质量分数都有所增长，淀粉质量分数低，提高了人体对荞麦粉中营养成分的吸收和利用。我国荞麦产业的开发一直徘徊在初加工或以原料直接销售和流通的阶段，关于荞麦的研究不够深入，且研究力度小，资金与技术投入也比较稀缺，90%荞麦处于自然生长，品种的革新与改良远远落后于当前荞麦产业的发展需求。荞麦粉改性技术的应用使荞麦食品既满足了人们对口感需求，又保证了人们营养均衡的摄入。因此，我们需要从荞麦的种植、品种的改良以及荞麦产品的加工等方面提高荞麦产品在市场中的竞争力，推进荞麦产业的战略性发展，增加荞麦产品的收益。