无麸质食品现状、品质特性与发展分析

张宝月, 陈 卓, 沈思含, 陈美含, 吴晓涵, 李 琪, 于修烛, 高 媛

(西北农林科技大学食品科学与工程学院,粮油功能化加工陕西省高校工程研究中心,杨凌 712100)

麸质也称面筋,是存在于小麦、大麦、燕麦等粮食作物中的蛋白质复合物,主要是谷蛋白,其本质是一种过敏源,可引发乳糜泻等病症[1]。乳糜泻是遗传易感人群中常见的自身免疫疾病,临床表现多种多样,如腹泻、呕吐和便秘。此外,还可能出现肠道以外的病症,如缺铁性贫血、骨质疏松、抑郁和头痛等[2,3]。无麸质食品指不含麸质或麸质含量低于20 mg/kg的食品,其是应对麸质蛋白相关疾病而研发的新型食品类型[4]。无麸质饮食是目前治疗此类病症最有效的办法。

随着世界范围内乳糜泻患者的不断增多,无麸质食品临床应用的不断推广和群体认知水平的逐步提高,无麸质食品市场不断扩大。此外,越来越多的消费者即使没有麸质相关的疾病也会选择无麸质食品,认为遵循无麸质饮食可减少摄取过多的碳水化合物,会更有利于身体健康。据统计,2019年无麸质食品的全球市场份额为216.1亿美元,预计2027年其市场规模将达240亿美元[4,5]。由于麸质蛋白广泛存在于食品和工业制品中且其对食品感官和营养品质的影响较大,这使得无麸质食品不能完全满足麸质敏感人群的健康需求[5]。如长期遵循无麸质食品膳食模式易导致营养素(如维生素B、纤维素、钙、铁等)缺乏、重金属超标和脂肪、糖、盐过剩等问题。另无麸质食品通常存在结构不足,延展性差等质构缺陷[6-8]。因此,开发新型营养、健康、高品质的无麸质食品以提高麸质不耐受人群的生活质量是当前无麸质食品研究面临的重大技术挑战。

文章通过对近年来有关无麸质食品特点、品质改良和未来发展前景等研究进展进行总结阐述,以期为我国新型无麸质食品的开发应用、品质提升和市场发展提供一定的参考。

1 无麸质食品及其种类

1.1 无麸质食品定义

麸质又称面筋,是一种储存麦胶谷蛋白和麦谷蛋白的复合物。其主要来源于小麦、大麦、燕麦、黑麦、斯佩尔等粮食作物[1]。生活中常见的主食基本都是含麸质食品,如面包、面条、馒头、饺子等。而其他谷物粉类,如玉米粉、高粱粉,由于不含麸质,不易制作面食。因此,麸质不仅是食物蛋白质的来源,更是赋予食品良好外观与口感不可或缺的物质。

国际食品法典委员会(CAC)发布的《麸质不耐受人群特殊膳食标准》中对无麸质食品的定义为不含麸质或麸质含量低于20 mg/kg的食品,包括天然无麸质食品(如豆类、水果、蔬菜、未加工的肉类、鱼类、鸡蛋和乳制品)和麸质麦谷类食品的替代品。相比于麸质食品,首先,通过控制麸质食品的摄入,坚持无麸质饮食是当前治疗和预防乳糜泻及其他麸质相关疾病最有效的手段。其次,无麸质食品的营养成分和感官品质存在一定的不足。主要是因为麸质不耐受人群易出现消化不良等症状,不能充分吸收矿物质等营养物质。此外,无麸质食品制作过程一般需要除麸质工艺,这会导致其一部分营养物质流失。无麸质食品不含麸质蛋白,难以形成有效网络结构,这导致产品存在结构易碎、缺乏弹性、口感较差等问题。为了保证口感和风味,无麸质食品常被添加更多的糖和油。这在一定程度上增加了麸质不耐受人群患糖尿病、肥胖等代谢疾病的风险[8]。

1.2 无麸质食品种类

尽管在全世界范围内无麸质食品深受广大消费者喜爱。但当前国内市场上无麸质产品种类较单一、选择性较小[9]。常见的无麸质食品主要有三大类,即主食类、糕点类和饮料类。

1.2.1 主食类

无麸质食品的主食类型有馒头、面条和米粉等。目前常见的无麸质馒头有以荞麦粉为基础配料的荞麦芽馒头,以玉米粉、糯米粉和大豆粉复配的杂粮馒头,以玉米粉、黄原胶、甲基纤维素、菊粉等复配的玉米馒头。无麸质馒头研发的关键技术在于解决其内部结构难以成型、产品孔隙度和持气率不足等问题[10]。无麸质面条主要有玉米粉和(或)米粉复配的意大利面条;以高梁、大米、马铃薯淀粉复配的意大利面条;以高粱、大米、马铃薯粉复配的普通面条。此外,籼米粉可增强无麸质面条的弹性、柔软度,玉米醇溶蛋白可提高面团的稳定性等。无麸质米粉主要是以大米粉为原料,添加外源蛋白(乳清蛋白、鸡蛋蛋白)等制得。另有以玉米粉和大米粉为原料的糙米粉等。

1.2.2 糕点类

糕点类的无麸质食品主要为面包、蛋糕和饼干等。与其他无麸质食品相比,无麸质面包具有营养丰富,易消化吸收且便于大规模机械化生产、储存期长、食用方便等优点[11]。当前市场上的无麸质面包主要以大米粉、高粱、玉米粉、玉米淀粉、荞麦粉[12]和藜麦粉等单一或复配制作而成[13]。制作无麸质蛋糕的原料主要为高粱和大豆。其中,高粱含有蛋白质、脂肪、碳水化合物、膳食纤维等营养成分,同时也是矿物质(铁、锌)以及B族维生素的重要来源。此外,高粱醇溶蛋白中的γ-醇溶蛋白具有保持面团弹性的作用,该特点使得面团结构不易松散且可保证口感[14]。同时高粱中的植物蛋白富含多种人体必需氨基酸和不饱和脂肪酸,可替代动物蛋白[15]和预防各种心脑血管疾病[16]。对无麸质饼干而言,目前市场上的无麸质饼干多以玉米粉为原料,可复配菊粉、菊芋粉、蛋白等物质,获得不同品质特色的饼干产品[17]。

1.2.3 饮品类

当前国内市场上常见的采用无麸质工艺改良制造的饮品主要为啤酒。传统酿造啤酒的主要原料为含麸质的大麦麦芽、小麦麦芽[18],其制麦和酿造工艺十分成熟[19],但此类啤酒并不适用于乳糜泻患者。无麸质啤酒的生产过程需增加去除麸质的工艺流程,主要为酶解法和沉淀法。大米、高粱、玉米和燕麦等谷物均可作为生产无麸质啤酒的原料[20]。其中,最有希望成为无麸质啤酒原料的谷物是高粱[21]。这是因为其不含麸质且是主要的酿酒辅料和原料。此外,糯性品种的高粱含有大量的支链淀粉和少量的直链淀粉,这2种淀粉可以更快地糊化,从而有利于淀粉酶的水解[20],提高啤酒的感官特性。

2 无麸质食品现状

近年来,随着医学技术的不断发展和大众麸质暴露率的持续升高,社会对乳糜泻发病机制和无麸质饮食群体的研究不断深入。人们对无麸质食品的认识更加全面,相比于麸质食品,无麸质食品存在营养成分含量低、感官品质较差、潜在重金属污染等品质缺陷。其中营养成分含量低主要体现在蛋白质、膳食纤维、维生素和矿物质缺乏等。感官品质缺陷主要表现为结构易碎、面团黏度低、保水性差等[22]。再者,麸质不耐受人群易出现砷、汞、铅和镉等重金属过量积累问题。这可能是由于麸质过敏者往往以大米制品代替普通小麦粉制品,而稻米在生长过程中易吸收并造成砷富集[23]。伊利诺伊大学芝加哥分校研究人员对73名6 ～ 80岁无麸质食品人群尿液中的砷含量研究显示只摄入无麸质食品人群尿液中的砷含量几乎是正常饮食人群的2倍。意大利的一项研究也表明在排除重金属直接摄入的可能性后,坚持无麸质饮食人群血液中的汞含量约为正常饮食人群的4倍[24]。另有研究显示在消除年龄、性别、种族和吸烟情况等显著影响因素后,坚持无麸质饮食的乳糜泻患者血液中汞、铅和镉的含量也显著高于正常饮食人群[25]。

此外,为确保无麸质食品原料在采购、生产、包装和储存过程中无交叉污染,保证生产控制、检测、认证等环节的顺利进行,生产者需要花费较高的原料成本和加工成本,从而导致无麸质食品的价格比普通食品的价格高出3～10倍[26]。因此,如何平衡无麸质食品的价格和品质也是全球无麸质食品生产者面临的重要技术课题。

2.1 无麸质食品的国外现状

据报道,西方社会中有多达5%的人主动食用无麸质食品,而13%的人对含麸质蛋白的产品会有选择敏感性。当前美国市场调研显示,30%的被调查者正在考虑采取无麸质饮食这样“健康”的饮食习惯。此外,澳大利亚的一项调查显示,被调查者只有1.2%的人群被确诊为乳糜泻患者,而有7.3%的人群在日常膳食中会有意识地控制麸质的摄入。目前国际范围内无麸质食品最受欢迎的食品类型为烘焙食品和固体成型产品,其主要营销方式是线下零售,主要消费区域是北美地区[27-29]。

此外,世界范围内对无麸质食品管理也在不断完善。如美国食品药品监督管理局(FDA)提出的“食品标签,食品的无麸质标识中规定,如若某食品原料的标签中含有‘禁用谷物’字样,则不得使用无麸质标签”。因为这类原料成分未经除麸质的工艺,极易造成产品中麸质含量超标。同时,FDA还提议建立无谷蛋白(麦醇溶谷蛋白和麦谷蛋白)的定义,以及在食品标签中使用无谷蛋白的统一条件,从而确保乳糜泻患者不会被误导。此外,欧盟、加拿大的无麸质食品限量要求与美国和CAC的规定一致。澳大利亚、新西兰和阿根廷实行世界上最严格的“无麸质”标准,其限量要求为10 mg/kg,无麸质食品必须通过最敏感的商检“麸质阴性”,才有资格贴上“无麸质”标签。

2.2 无麸质食品的国内现状

由于我国人口基数庞大,麸质不耐受人群的基数日益增加。在无麸质饮食展现出较大发展潜力的同时无麸质食品市场仍缺乏应有的活力。2012年,我国无麸质致敏源食品市场需求量就已达139.1亿美元[30]。与其他发达国家相比,我国无麸质产品市场仍存在一些问题。首先是生产技术水平普遍较低。目前国内企业投入研发无麸质食品的人力、物力较少,尚未形成一个完整的无麸质食品产业链[30],相关技术也不够成熟,产品营养价值较低,产品保质期较短[27]。其次是国内尚无“无致敏原食品”的相关立法和管理办法等。当前国内现有的与食品中致敏原标识相关的国家法规或标准及其实施条例,仅有《预包装食品中的致敏原成分》涉及食物致敏原标识管理,但该标准并未对致敏原标识作出具体要求[31]。再者,国内消费者对乳糜泻或无麸质饮食模式的认识不够。国内大部分乳糜泻及相关病症患者并不了解无麸质饮食或并未严格控制麸质食品的摄入。研究显示,我国以面食为主的北方地区乳糜泻发病率比以稻米为主的南方地区高12倍以上,发病高峰人群多为20岁以下和40～60岁之间,乳糜泻患者的总发病率在1%左右[2]。然而,我国无麸质食品的消费者主要为一线城市中受到过良好教育的青年女性[32]。据此可知,尽管我国有大量的乳糜泻患者,但由于缺乏相关专业知识或经济条件限制等,他们并没有严格进行无麸质饮食。这在一定程度上影响了我国无麸质食品市场的发展。

3 无麸质食品品质改良技术

随着食品加工技术的不断发展和新型无麸质食品原料的不断开发,当前对于无麸质食品的品质改良的主要手段为添加不同食品营养素、食品添加剂(抗氧化剂、乳化剂、酶等)或采用新型食品加工技术,具体情况见表1和表2。对无麸质食品营养品质改良的重点为增加其膳食纤维、矿物质含量,增强其抗氧化能力等。而感官品质的改进要点是为弥补无麸质食品中麦谷蛋白和麦胶蛋白的缺失,使其在加工过程中可形成有效的网络结构,从而增加面团的延展性、赋予产品质地特性等。

表1 无麸质食品营养品质改良技术

表2 无麸质食品感官品质改良技术

目前常用于无麸质食品品质改善的食品成分包括酶类、蛋白类、纤维素类、淀粉类及复合盐类。此外,还包括一些低麸质或无麸质谷物配粉,如荞麦粉、苦荞麦粉、大米粉和高粱粉等。而常采用的食品加工技术为酸面团法、高压处理和低温处理等。一般来说,这些处理手段单一或结合使用均会起到改善其营养和感官品质的双重效果。但添加食品组分的改良效果明显优于采用新型加工技术。如添加纤维素一方面可使其具有较高的吸水率、稳定性、韧性、比体积、获得适宜的硬度和老化率等;另一方面可提高无麸质食品中膳食纤维和总酚的含量,增强其抗氧化能力等。而采用酸面团法制备无麸质食品虽可实现其感官品质的改善,但对其营养价值的提升效果较弱。

除了对无麸质食品品质进行改良外,平衡膳食、营养均衡、个性化饮食也是无麸质饮食人群克服其营养品质缺陷的最佳选择[61]。如无麸质食品中的脂肪和碳水化合物含量较高,且麸质易感人群饮食中维生素D、维生素K和叶酸的摄入量偏低,这会导致此类人群血糖指数和血糖负荷普遍偏高。因此,在日常饮食中有意识地摄入新鲜果蔬、乳制品和鱼类等,可以有效缓解其营养摄入不均衡的问题,亦可降低骨骼亚健康的风险。总之,规范营养管理以及进行营养干预,膳食调整,均有利于无麸质饮食人群生活质量的提高[62]。

4 总结与展望

放眼全球市场,虽然无麸质饮食深受消费者的追捧和喜爱,但无麸质产品的质地、风味、口感、营养等与传统含谷蛋白的产品品质差异较大。此外,还存在价格偏高、种类较少、消费者认识不足、管理体系有待完善等问题。

面对挑战,全球范围内的无麸质食品市场可从3个方面完善和提升其产品品质和市场活力。一是,大力推进和加强对无麸质食品的科学研究。主要包括新型强营养、高品质无麸质食品的研发,丰富无麸质食品类别,加强无麸质饮食人群营养膳食食谱制定,无麸质食品标准的制定,开发新型无麸质食品原料、生产和保存技术等降低无麸质食品成本。二是,国内相关部门应提高对无麸质食品监管的重视度,进一步规范无麸质食品的市场。具体措施包括加强乳糜泻、无麸质饮食的信息普及,完善国内无麸质食品的生产技术和相关管理制度等,完善无麸质食品的法律、法规等。三是,对该行业进行宏观调控,控制无麸质食品品质与价格等,全方位助力我国无麸质食品发展,进一步激发我国无麸质食品产业的活力和促进其健康发展,为乳糜泻患者和麸质过敏者提供更优的饮食选择。