宋歸華 劉 銳 王旭琳 吳桂玲 孫君茂 魏益民

(農(nóng)業(yè)農(nóng)村部食物與營(yíng)養(yǎng)發(fā)展研究所1，北京 100081) (河北金沙河面業(yè)集團(tuán)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院/河北省谷物食品加工技術(shù)創(chuàng)新中心2，邢臺(tái) 054400) (中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所3，北京 100193)

我國(guó)是世界上最大的小麥生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，小麥產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的17%。近幾年來，我國(guó)小麥產(chǎn)量穩(wěn)定在1.3億噸左右[1]，其中制粉消費(fèi)占比70%，工業(yè)消費(fèi)占比12%，飼用消費(fèi)占比10%，種子用糧及損耗各占4%[2]。受我國(guó)傳統(tǒng)飲食習(xí)慣的影響，蒸煮類面制食品的加工是我國(guó)小麥粉消費(fèi)的主要形式，其用量約占整個(gè)小麥粉消費(fèi)的70%，其中面條約為35%，饅頭約為30%，餃子、餅約為5%。小麥及制品在我國(guó)主食消費(fèi)和休閑食品消費(fèi)中占據(jù)著重要地位。本文從小麥的籽粒、加工和制品3個(gè)層面，對(duì)其營(yíng)養(yǎng)特性和營(yíng)養(yǎng)化途徑進(jìn)行論述，以期為中國(guó)小麥產(chǎn)業(yè)的營(yíng)養(yǎng)化發(fā)展提供參考。

1 小麥籽粒結(jié)構(gòu)及營(yíng)養(yǎng)分布

小麥籽粒的植物學(xué)結(jié)構(gòu)在解剖上主要分為三個(gè)部分：皮層、胚乳和胚(圖1)。其中皮層占籽粒的11%～15%，胚乳部分占比80%～85%，胚約占小麥籽粒3%。

圖1 小麥籽粒結(jié)構(gòu)及營(yíng)養(yǎng)分布[3]

1.1 皮層及其營(yíng)養(yǎng)組分

小麥籽粒皮層由果皮、種皮、珠心層和糊粉層組成，皮層約占籽粒質(zhì)量15%。糊粉層位于皮層與胚乳中間，占小麥籽粒質(zhì)量的6%～9%。在制粉過程中，糊粉層隨同珠心層、種皮和果皮一同被去除，統(tǒng)稱麩皮，該部分富含膳食纖維、維生素、礦物元素、酚類等物質(zhì)。

1.2 胚乳及其營(yíng)養(yǎng)組分

胚乳由三層細(xì)胞組成：邊緣細(xì)胞、柱形細(xì)胞和中心細(xì)胞，占小麥籽粒質(zhì)量的80%～85%。胚乳細(xì)胞又稱淀粉細(xì)胞，內(nèi)含大小和形狀各異的淀粉粒。淀粉和蛋白質(zhì)是胚乳的主要構(gòu)成成分(表1)。

1.3 麥胚及其營(yíng)養(yǎng)組分

胚由胚芽、胚軸、胚根和盾片組成，占籽粒質(zhì)量3.0%。胚是雛形的植物體，在適宜的條件下能萌芽生長(zhǎng)出新的小麥植株，一旦胚受到損傷，籽粒將不能發(fā)芽。麥胚中含有各類維生素、礦物元素、植物甾醇、脂類等豐富的營(yíng)養(yǎng)素。

表1 小麥籽粒主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的基本統(tǒng)計(jì)量/%[4]

2 小麥粉加工精度與營(yíng)養(yǎng)流失

2.1 小麥粉加工精度

小麥制粉是將小麥籽粒中的外層部分去除，包括皮層、糊粉層、胚芽等，然后將胚乳碾磨成小麥粉，但是在加工過程中不可避免地會(huì)在小麥粉中混入一部分麩皮。小麥粉中的麩皮含量越少，則加工精度越高，小麥粉質(zhì)量等級(jí)越高；反之，麩皮含量越多，則小麥粉加工精度越低，質(zhì)量等級(jí)越低。在小麥粉國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 1355—1986[5]中，將灰分含量作為加工精度的判定指標(biāo)，并按照加工精度將小麥粉質(zhì)量分為4個(gè)等級(jí)：特制一等、特制二等、標(biāo)準(zhǔn)粉和普通粉(表2)。

表2 GB 1355—1986按照加工精度對(duì)小麥粉進(jìn)行質(zhì)量分等

2.2 小麥粉加工過程中的營(yíng)養(yǎng)流失

隨著制粉技術(shù)水平的提高，小麥粉的加工精度越來越高。高加工精度小麥粉的色澤、操作性和面制品口感較好，但其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值隨著加工精度的提高而降低。從表3可以看出，隨著小麥粉質(zhì)量等級(jí)的提高，碳水化合物含量逐漸增加，但膳食纖維、維生素和礦物質(zhì)含量逐漸減少。

3 小麥粉及面制品營(yíng)養(yǎng)化途徑

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的快速發(fā)展，居民對(duì)食物的需求已從吃飽轉(zhuǎn)向吃好，且更加關(guān)注食物的營(yíng)養(yǎng)與健康；與此同時(shí)，由于過度加工，小麥、大米等口糧中的營(yíng)養(yǎng)素嚴(yán)重流失，而人群中微量營(yíng)養(yǎng)素缺乏和營(yíng)養(yǎng)不良現(xiàn)象普遍存在?！吨袊?guó)居民營(yíng)養(yǎng)與慢性病狀況報(bào)告(2015)》指出，我國(guó)居民膳食能量供給充足，能量、蛋白質(zhì)等攝入量已達(dá)到推薦標(biāo)準(zhǔn)，但膳食纖維、維生素、鈣等營(yíng)養(yǎng)素的攝入量仍遠(yuǎn)低于推薦值[7]。因此，提高主要糧食中的微量營(yíng)養(yǎng)素含量，是解決我國(guó)居民營(yíng)養(yǎng)健康問題的重要手段。目前強(qiáng)化小麥粉及面制品中的營(yíng)養(yǎng)素含量，主要有4種途徑：1)小麥籽粒生物強(qiáng)化；2)小麥粉營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化；3)開發(fā)全麥粉及全麥?zhǔn)称罚?)面制品添加雜糧或果蔬。

3.1 小麥籽粒生物強(qiáng)化

3.1.1 遺傳生物強(qiáng)化

針對(duì)微量營(yíng)養(yǎng)素?cái)z入不足造成的“隱形饑餓”，在國(guó)際生物強(qiáng)化項(xiàng)目(HarvestPlus)的協(xié)助下，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院于2004年啟動(dòng)了“中國(guó)生物強(qiáng)化項(xiàng)目”(HarvestPlus-China, http://www.harvestplus-china.org/)。中國(guó)農(nóng)科院作物科學(xué)研究所何中虎博士課題組通過傳統(tǒng)育種技術(shù)、分子標(biāo)記輔助育種技術(shù)與營(yíng)養(yǎng)科學(xué)相結(jié)合，篩選、培育出高鐵鋅品系“京冬8號(hào)”[8]、高鐵品系“中優(yōu)9507”[9]和“中麥9號(hào)”[10]以及高蛋白、高鋅含量、中等鐵含量的小麥新品種“中麥175”[11]。張金磊等[12]比較普通小麥和生物強(qiáng)化小麥在籽粒和小麥粉含鐵量上的差異(表4)，其結(jié)果表明，富鐵小麥品種籽粒中的鐵含量比普通小麥多46%～134%；當(dāng)出粉率為78%時(shí)，富鐵小麥粉比普通小麥粉的鐵含量多60%～228%。

第二組，弧半徑R=140mm傾角φ=32°峰間距h=18mm內(nèi)流場(chǎng)速度、溫度、壓強(qiáng)分布圖及數(shù)據(jù),見表3。

表3 小麥加工產(chǎn)品及副產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)成分表[6]

表4 生物遺傳強(qiáng)化小麥和普通小麥含鐵量的比較[12]

由此可見，培育營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化型小麥品種是提高小麥籽粒和小麥粉營(yíng)養(yǎng)素含量的一個(gè)有效途徑。然而，小麥的生物強(qiáng)化育種仍存在一些問題。一是在傳統(tǒng)的小麥育種過程中，由于早代分離群體基數(shù)較大，通常在早代先進(jìn)行農(nóng)藝性狀的選擇，高代再進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)素含量的篩選，這樣在早代選擇中就會(huì)丟失一些重要的營(yíng)養(yǎng)素基因位點(diǎn)[13]。因此，還需要結(jié)合現(xiàn)代分子育種技術(shù)來解決這一問題。二是目前已有的營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化型小麥品種數(shù)量較少，同時(shí)，復(fù)合營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化型小麥品種的培育也是一個(gè)難點(diǎn)。三是在培育營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化型品種時(shí)，還需要保證新品種在農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量和加工品質(zhì)等方面均具有較好表現(xiàn)，這樣才有助于營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化型品種的推廣。

3.1.2 農(nóng)學(xué)生物強(qiáng)化

相對(duì)遺傳生物強(qiáng)化的長(zhǎng)周期和復(fù)雜性，農(nóng)學(xué)生物強(qiáng)化是快速實(shí)現(xiàn)籽粒營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化的一種途徑。在小麥栽培管理中，可通過種子引發(fā)、土壤施肥和葉面施肥等栽培措施提高籽粒微量營(yíng)養(yǎng)素的含量。通過一種或多種農(nóng)學(xué)生物強(qiáng)化措施，均可顯著增加小麥籽粒中鋅[14]、鐵[15]等微量營(yíng)養(yǎng)素含量。前人研究結(jié)果表明，增施鋅肥不僅增加了小麥產(chǎn)量，還提高了小麥籽粒鋅含量，且在土壤肥和葉面肥同時(shí)施用的情況下籽粒鋅含量增幅最大，可提高小麥籽粒鋅含量約3.5倍(表5)[16, 17]。

通過農(nóng)學(xué)生物強(qiáng)化來提高籽粒營(yíng)養(yǎng)，通常需要多種方式配套進(jìn)行，比如需要同時(shí)土壤施肥和葉面施肥才能最大程度提高籽粒鋅含量，但這在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中會(huì)增加生產(chǎn)成本，加大了該技術(shù)推廣應(yīng)用的難度。

表5 不同鋅肥施用方法對(duì)小麥籽粒鋅含量和小麥產(chǎn)量的影響[16, 17]

3.2 小麥粉營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化

在19世紀(jì)40年代，由于營(yíng)養(yǎng)不良率的高發(fā)，美國(guó)制定了營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化小麥粉的強(qiáng)制性法規(guī)，在小麥粉中添加了維生素B1(硫胺酸)、維生素B2(核黃素)、煙酸和鐵(在1998年又增加了葉酸)[18]。隨后，加拿大、歐洲、拉美、中亞等國(guó)家和地區(qū)均推動(dòng)了小麥粉的營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化。中國(guó)于1982年首次在法規(guī)中提到食品強(qiáng)化劑，1994年公布了GB 14880—1994《食品營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》，表6列舉了小麥粉中可添加的強(qiáng)化劑種類及用量范圍。2002年底，中國(guó)國(guó)家公眾營(yíng)養(yǎng)改善項(xiàng)目辦公室組織專家，參照國(guó)際營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)中國(guó)人群的特點(diǎn)確定了“7+1”營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化配方[19]。其中，“7”為基礎(chǔ)配方，包括鐵、鋅、鈣、維生素B1、維生素B2、葉酸、煙酸；“1”為建議配方，即維生素A。2007年，國(guó)家出臺(tái)了GB 21122—2007《營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化小麥粉》。

人工添加營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑存在的主要問題是消費(fèi)者對(duì)存在添加劑產(chǎn)品的購(gòu)買意愿較低[20]，這方面需要加大營(yíng)養(yǎng)教育和消費(fèi)引導(dǎo)，提高消費(fèi)者對(duì)營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化食品的認(rèn)知程度[18]。

表6 小麥粉中可添加的營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑種類及使用范圍

3.3 開發(fā)全麥粉及全麥?zhǔn)称?/h3>

和普通小麥粉相比，全麥粉富含膳食纖維、維生素B族和維生素E、以及鈣、錳、鐵、鋅等礦物質(zhì)元素[21]。研究結(jié)果表明，飲食中攝入一定量的全谷物食品可有效預(yù)防心血管疾病、Ⅱ型糖尿病、肥胖癥和部分癌癥，可降低多種慢性病的發(fā)病率[22-24]。歐美國(guó)家從20世紀(jì)末就對(duì)全谷物食品進(jìn)行了大量研究[25-27]，近年來，對(duì)全谷物食品需求增長(zhǎng)最快的是美國(guó)，全谷物食品的消費(fèi)正處于快速發(fā)展階段[28]。全麥?zhǔn)称肥侨任锸称分械闹匾M成之一，而我國(guó)全麥?zhǔn)称返陌l(fā)展起步較晚，我國(guó)全麥粉產(chǎn)量?jī)H占小麥粉總產(chǎn)量的1%左右[29]。我國(guó)在《糧食加工業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2011—2020年)》中明確指出，“推進(jìn)全谷物健康食品的開發(fā)”“鼓勵(lì)增加全谷物營(yíng)養(yǎng)健康食品的攝入，促進(jìn)糧食科學(xué)健康消費(fèi)”。2015年，我國(guó)首次發(fā)布了全麥粉的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)LS/T 3244—2015《全麥粉》[30]，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)全麥粉的定義是：以整粒小麥為原料，經(jīng)制粉工藝制成的，且小麥胚乳、胚芽與麩皮的相對(duì)比例與天然完整穎果基本一致的小麥粉。

表7 常見雜糧及果蔬營(yíng)養(yǎng)成分表(每100 g含量)[6]

3.4 面制品添加雜糧或果蔬

雜糧和果蔬富含營(yíng)養(yǎng)素，在面制品中添加雜糧和果蔬，可彌補(bǔ)小麥及面制品中營(yíng)養(yǎng)不均衡的缺陷。由表7可以看出，燕麥和大豆中的鈣含量是小麥的6倍；大麥、蕎麥、燕麥、大豆等的鎂含量是小麥的40倍以上；小麥及其他谷物中維生素A、C含量極低，而果蔬中維生素A、C含量較豐富。因此，在面制品中添加雜糧、果蔬，可以使面制食品的營(yíng)養(yǎng)更豐富均衡。有研究表明，食物的搭配食用比單吃一種食物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值要高，且有利于各營(yíng)養(yǎng)素的吸收利用。如單吃大米，蛋白質(zhì)的利用率只有58%，若與玉米混合食用，蛋白質(zhì)的利用率則可提高到71%；單一食用小麥粉、小米、大豆和牛肉時(shí)，其營(yíng)養(yǎng)成分利用率都在70%以下，而搭配食用，則可提高到99%[31]。目前市場(chǎng)上常見的雜糧掛面有蕎麥掛面、綠豆掛面、燕麥掛面等[32]。市場(chǎng)上的果蔬類掛面主要為嬰幼兒童開發(fā)，大多數(shù)采用果蔬粉的方式添加，比較常見的果蔬原料有菠菜、胡蘿卜、南瓜和西紅柿等[33]。

目前，我國(guó)雜糧、果蔬掛面是在依照現(xiàn)行LS/T 3212—2014《掛面》執(zhí)行，而該標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)以小麥粉為主要原料加工制成的掛面，以雜糧、果蔬等為原料的掛面產(chǎn)品并不適用現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，因此，亟需制定雜糧及果蔬類面制品的行業(yè)或團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。此外，雜糧、果蔬復(fù)配面制品與全麥?zhǔn)称吩诩庸すに嚿虾彤a(chǎn)品適口性上存在同樣的問題。因此，在研究提高雜糧、果蔬添加比例同時(shí)，重點(diǎn)要保證產(chǎn)品具有良好的口感。

4 小麥副產(chǎn)品利用

在小麥粉生產(chǎn)中被剝離的麥胚和麥麩，除了可以在磨成粉后回添到小麥粉中制作營(yíng)養(yǎng)面制品外，還可以從麥胚、麥麩中提出營(yíng)養(yǎng)、功能性成分進(jìn)行開發(fā)利用。

4.1 胚芽產(chǎn)品的開發(fā)

胚芽?jī)H占小麥籽粒的2%～3%，但其含有豐富的蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸、礦物元素、維生素E、膳食纖維、必需氨基酸、黃酮、植物甾醇等營(yíng)養(yǎng)素[34]。麥胚中含有8%～11%的脂肪，其中不飽和脂肪酸占比70%左右，特別是富含人體不能合成的亞油酸[35]。食用油中含有具有抗自由基、改善心腦血管系統(tǒng)等作用的維生素E，而小麥胚芽油中的維生素E含量最高[36]。由于小麥胚芽油含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和生理活性物質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于保健品、化妝品等行業(yè)[37]。小麥胚蛋白占麥胚質(zhì)量的30%左右[38]，含有人體必需的八種氨基酸，其必需氨基酸的組成比例與FAO/WHO頒布的理想模式值基本接近，是一種近完全蛋白[39]。李濤等[40]、肖玫等[41]以麥胚為原料，開發(fā)出了保健、功能性植物蛋白飲料。麥胚蛋白中還富含谷胱甘肽，具有提高人體免疫力、清除自由基等功效，經(jīng)提純后常用于保健品開發(fā)[42]。

雖然麥胚的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高，但市場(chǎng)上麥胚產(chǎn)品數(shù)量較少，主要存在兩個(gè)問題。一是麥胚中脂肪含量較高，且富含高活性的脂肪酶和脂肪氧化酶，麥胚產(chǎn)品保質(zhì)期短，易酸敗變質(zhì)。二是高純度、高活性的谷胱甘肽等活性成分的提取工藝復(fù)雜、導(dǎo)致生產(chǎn)成本居高不下。

4.2 麥麩產(chǎn)品的開發(fā)

小麥麩皮含有豐富的膳食纖維，主要包括纖維素、抗性糊精、抗性淀粉、低聚糖等。1980年，國(guó)際谷物科技協(xié)會(huì)(ICC)指出，在一般可能取得的膳食纖維中，小麥麩皮為最濃、有效且適合人體。膳食纖維的攝入有利于促進(jìn)排便、降低膽固醇等。此外，膳食纖維還能延緩糖分的吸收，可調(diào)節(jié)糖尿病人的血糖水平。在實(shí)際生產(chǎn)中，主要通過堿提取法、單一酶法、復(fù)合酶法等方法從小麥麩皮中提取膳食纖維。膳食纖維在面制品中的應(yīng)用較為廣泛，例如高膳食纖維含量的面包、餅干、面條等。有研究表明，在不影響產(chǎn)品的加工和感官特性時(shí)，面包中膳食纖維的最佳添加量為4%[43]，餅干中的最佳添加量為20%[44]，掛面中的最佳添加量為10%[45]。此外，膳食纖維還可以應(yīng)用到飲品、肉制品中。

小麥麩皮作為膳食纖維源之一，對(duì)人體的營(yíng)養(yǎng)保健作用在眾多研究中早已得到肯定。一般情況下，膳食纖維的攝入量不會(huì)影響體內(nèi)的礦物質(zhì)代謝，但過多攝入膳食纖維會(huì)妨礙機(jī)體對(duì)Fe、Zn等礦物質(zhì)的吸收。中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)推薦的膳食纖維每日攝入量為25～35 g。小麥麩皮中，可溶性膳食纖維(SDF)與不溶性膳食纖維(NDF)比例為1∶9，兩者對(duì)人體的功效不同。前者可有效降低膽固醇、控制血壓等[46]；后者可減少排泄物在腸道的停留時(shí)間，預(yù)防結(jié)腸癌等[47]。將小麥麩皮和其他來源的膳食纖維(如大豆、燕麥、果蔬等膳食纖維)復(fù)配，使SDF與NDF的比例達(dá)到最佳，可強(qiáng)化膳食纖維的生理保健功效。

5 結(jié)論與展望

我國(guó)既存在失衡型營(yíng)養(yǎng)不良的問題，又存在營(yíng)養(yǎng)攝入量不足的問題，營(yíng)養(yǎng)缺乏和營(yíng)養(yǎng)失衡嚴(yán)重影響了我國(guó)居民的健康水平。小麥及其制品作為我國(guó)重要的食物消費(fèi)，增加及平衡其營(yíng)養(yǎng)素含量是改善我國(guó)居民營(yíng)養(yǎng)健康水平的重要手段之一。小麥及面制品的營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化途徑是多樣的：1)通過育種或農(nóng)學(xué)管理可以顯著提高小麥籽粒中的一種或多種微量營(yíng)養(yǎng)素含量；2)在小麥粉中有針對(duì)性地添加營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑，可直接提高小麥粉及面制品中的微量營(yíng)養(yǎng)素含量；3)全麥粉及全麥產(chǎn)品的開發(fā)，可保留小麥籽粒中豐富的營(yíng)養(yǎng)素；4)雜糧或果蔬面制品的開發(fā)，可充分發(fā)揮不同谷物及果蔬間的營(yíng)養(yǎng)互補(bǔ)，從而彌補(bǔ)精制小麥粉的營(yíng)養(yǎng)失衡。此外，麥麩、胚芽副產(chǎn)品中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)提取純化并食品化利用，是小麥營(yíng)養(yǎng)化利用的另一種方式。

我國(guó)的小麥及其制品營(yíng)養(yǎng)化的研究已取得一定成果，但在營(yíng)養(yǎng)型小麥生產(chǎn)、營(yíng)養(yǎng)面制品加工以及消費(fèi)者教育和引導(dǎo)方面還需加強(qiáng)。一方面，需進(jìn)一步加強(qiáng)營(yíng)養(yǎng)素強(qiáng)化型品種的培育，并結(jié)合相應(yīng)的栽培措施，強(qiáng)化小麥籽粒中營(yíng)養(yǎng)素的含量和種類。其次，在小麥營(yíng)養(yǎng)面制品的開發(fā)過程中，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)已不能滿足當(dāng)前市場(chǎng)要求，亟需開展相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究和制定。最后，加強(qiáng)居民營(yíng)養(yǎng)健康科普教育，引導(dǎo)消費(fèi)者更多地關(guān)注食物營(yíng)養(yǎng)和健康，主動(dòng)改善飲食結(jié)構(gòu)和消費(fèi)習(xí)慣。