麥麩膳食纖維在面條加工中的研究進展*

嚴璟瑤 ，王曉曦 ，黃繼紅 ，張文占 ，朱 琦 ，馬 森 *

（1.河南工業大學糧油食品學院，鄭州 450001；2.河南工業大學生物工程學院，鄭州 450001；3.安徽正宇面粉有限公司，安徽 亳州 236100）

麥麩是小麥加工的主要副產物，其年產量大，是極具營養價值的物質。它不僅含有豐富的膳食纖維，還含有一些抗氧化活性的營養成分，如酚酸、植酸、阿拉伯木聚糖等，能夠促進機體代謝、增強人體免疫力[1]。麥麩膳食纖維還具有影響酶活性、降低血糖血壓血脂、調節機體免疫力、延緩人體衰老等功能[2]，能夠預防腸道疾病、糖尿病[3]、高膽固醇[4]、結腸癌[5]及肥胖等[6]，還具有抗氧化[7]和消除自由基[8]的生理功能，在理化加工方面也有較好的水合性質、持油性能、形成凝膠和高粘度溶液的功能[9]。現階段麥麩主要作為飼料或釀造原料，其營養成分未被充分利用，造成了一定的浪費。隨著經濟的發展，人們開始追求飲食的多樣性，講究膳食結構，市場上已出現了一些添加麥麩成分的產品如麥麩面包、饅頭等，但由于麥麩本身具有苦澀味以及加工程度不夠精細等問題，麥麩在食品工業中不能被廣泛應用[10]。麥麩中含有35%～50%的膳食纖維，是小麥麩皮重要的組成成分[11]。

面條是一種典型的主食面制品，它既可做主食也可用于制備快餐，深受我國北方人喜愛。根據制作工藝的不同，可將面條分為手工面和機制面，手工面多為各地的特色面，機制面又分為生切面、掛面、鮮濕面等不同品種[12]。生切面多為小作坊生產，操作簡單，但食品安全不能保證；鮮濕面是一種需冷藏儲存的面條，其產品較單一，無法滿足消費者的需求；掛面是市面上品種和數量較多的產品，水分含量低，安全性高且保質期長。現今，人們越來越關注飲食健康，而膳食纖維是一種天然的功能型保健食品添加原料[2]，將膳食纖維作為原料添加到面條中，不僅可以提高麥麩的利用率，也在一定程度上滿足了大眾對健康膳食理念的追求。麥麩膳食纖維的加入能夠提高面條的營養和產品品質，但隨著添加量的增大會降低面條的感官品質，導致面條色澤不佳，口感不好[13]。麥麩膳食纖維不僅能夠改善面條的品質而且也會影響面條的理化性質，如色澤、質地、持水容量等[14]。麥麩膳食纖維的存在必定會對面條制作中熟化、壓延等工藝過程產生一些有利和不利的影響。近年來，膳食纖維對面制品的影響機理被廣大學者研究，本文就有關麥麩膳食纖維對面團以及面條制作過程中產生影響的研究內容進行綜述，對麥麩膳食纖維在面條制品中的應用現狀加以整理，探究其對面條加工過程的整體影響。

1 麥麩膳食纖維及其制備

麥麩中含有的膳食纖維約占總麩皮的一半，它不僅含量豐富而且價格低廉，是較理想的膳食纖維制備原料。此外，麥麩中還含有維生素、礦物質、蛋白質和人體必需氨基酸[15]。麥麩膳食纖維（Wheat Bran Dietary Fiber,WBDF）是通過物理或化學等方式從麥麩中提取出的膳食纖維，可應用到食品、醫藥、化妝品等行業。麥麩膳食纖維是具有較好的水合性質、持油性能、形成凝膠等加工特性和抗氧化活性、消除自由基等功能特性的一類天然功能性添加劑。麥麩膳食纖維根據溶解性分為可溶性膳食纖維（Soluble Dietary Fiber,SDF）和不溶性膳食纖維（Insoluble Dietary Fiber,IDF）。在麥麩膳食纖維中，麥麩不溶性膳食纖維含量遠大于可溶性膳食纖維，兩者之比約為9∶1[16]。膳食纖維的溶解度是由主鏈或側鏈的多糖結構決定的，不規則為易溶，規則為不可溶；可溶性也受到一些官能團的影響，如-COOH。溫度和離子強度也會對溶解性產生影響[15]。

制備麥麩膳食纖維，首先需要將其從麥麩中提取出來。目前，從麥麩中提取膳食纖維的方法可劃分為物理法、化學法、酶法[17]，詳情見表1。

表1 麥麩膳食纖維的提取方式

2 面條的加工過程

面條是我國北方主食之一，以小麥粉為主要原料，根據配方的不同，再輔以其它配料制作而成，具有烹調簡單、品種多樣、口味豐富等特點。目前，市場上的面條制品主要是經過晾曬或者烘干脫水的掛面、經過油炸所得的方便面和保留一定水分的鮮濕面，也有一些手工面條。手工面條多為小作坊生產，安全性不高且貯藏不易；油炸產品方便面營養成分不高，經常食用影響身體健康；而掛面產品因機械化生產，產量高，水分含量低耐貯藏，食品安全得到一定的保證，一直保持穩定的銷售量。

面條的加工工藝主要包括和面、熟化、壓延等，工藝的不同會直接影響面條的品質。面條加工工藝流程[21]如圖1所示。

圖1 面條加工工藝流程

在面條加工工藝中，第一步是和面工藝，將適量水、添加劑等物質與面粉放于和面機中，在和面機的機械攪拌下充分混合形成有黏彈性的面團。和面時間不可過長，否則會破壞已形成的面筋網絡結構；第二步是熟化階段，可以靜置熟化，也可以低速攪拌使面團熟化，以消除面團中的內應力，形成均勻的面筋網絡結構；再將熟化后的面團放入壓面機中反復壓延，壓延成約1mm厚且均勻面片，再進行后續操作。

熟化時間的長短、壓延的壓力都會影響面團的內部結構，如面筋蛋白結構的改變、淀粉顆粒的變化等，這些變化都會影響成品面條品質，Jekle等[22]和Joshi等[23]研究了淀粉對面團流變特性、微觀結構的影響；Huang等[24]研究了淀粉顆粒對面制品的粘彈性和質構的影響，發現淀粉顆粒的吸水率、膨脹度等都會影響面條的最終品質。

2.1 面條的熟化工藝

熟化工藝是為了完善和面過程中的不足，這一工藝也被稱為“醒面”，這是在面條制作工藝中較為重要的一道工序，實際上熟化就是將和好的面團在自然條件下放置一段時間或在機械作用下低速攪拌改善面團品質。此過程中面團內部組織成分自動調節，面團內水分分布更加均勻，面團中內應力得到消除，并且使面團中蛋白質和淀粉均勻地吸收水分，使得面團結構由剛和面時的不穩定變成穩定過程[25]。

面筋蛋白是由麥谷蛋白和麥醇溶蛋白組成，熟化過程中面筋蛋白組分會發生變化[26]，從而改善面條品質。在熟化靜置階段，水分子能最大限度地進入蛋白質膠體粒子的內部，可形成一定的面筋網絡結構，與此同時空氣中O2進入面團，面團中的蛋白質結構-SH被氧化成-S-S-，蛋白質結構會充分地吸水膨脹、相互粘結，相對分子量增大，進一步改善了面筋的網絡組織結構[27-28]。和面時淀粉會吸水膨脹形成可塑性面團；后序熟化工藝是為了促進蛋白質與淀粉之間的水分調節，對淀粉起到均質作用。

2.2 面條的壓延工藝

壓延即朝著同一個方向將松散的顆粒狀的面團壓延加工成面帶的過程，是面條制作中重要的一步，壓延也稱為壓片。壓延的作用：一是使小顆粒面筋聚合成大塊的面筋網，使面團成為具有一定強度和粘彈性的濕面帶；二是面筋組織沿著壓延方向排列成束，它經過壓面機多次壓延，而變得細密、牢固。

壓延過程中，面團會受到機械壓力，流變學特性發生變化，從而改變了面制品的品質[29]。面團是一種粘彈性物質，它既具有彈性固體的性質又有黏性流體的性質。面團的形成首先是由面筋蛋白吸水膨脹后形成面筋網絡結構，然后糊化的淀粉和其他組分充滿整個面筋網絡，之后面團開始慢慢變軟，體積膨大，最終形成具有一定粘彈性和硬度的團塊。面條的品質直接受到面團結構和特性的影響，而面團的結構與特性是受面團中的面筋蛋白、淀粉顆粒分子的特性影響。在壓延加工工藝中，壓延時間和壓力都會對面筋網絡結構產生不同的影響,面團中面筋網絡結構也隨之建立或破壞[30]。張煌等[31]觀察面團的微觀結構發現壓延前，淀粉顆粒和面筋蛋白呈現出隨意分布、密集的聚集在一起或稀疏的散落在各處的狀態，表明在壓延前，面團中大量的淀粉顆粒沒有被面筋蛋白均勻包裹，面筋蛋白也沒有完全延展開。經過多次適量的壓延工藝后，面團中的面筋蛋白得到舒展和延伸，淀粉顆粒開始均勻地被面筋蛋白包裹，結構變得均勻，并且水分子能夠充分與面筋蛋白大分子和淀粉顆粒均勻接觸，有利于面筋網絡的脹潤，增大了面筋蛋白的彈性，讓面團變得更加飽滿，促進了面團形成均勻細膩的面筋網絡結構。不當的壓延壓力會影響面條成品品質，壓延不足會導致面團內部分布不均、面筋無法完全伸展，導致生產出的面條品質不高；壓延過度會造成面團中面筋網絡的破裂、淀粉顆粒脫落，面團內部結構被破壞，使面條發生斷條現象。

3 麥麩膳食纖維對面條加工過程的影響

在面條中加入膳食纖維，可以提高面條的營養價值，研究表明適量麥麩膳食纖維可以提高面條的品質，但也會降低面條的色澤。HAN等[16]認為在面條中添加水溶性麥麩膳食纖維時，在一定程度上提高了面條品質。因SDF為淺褐色、IDF為淺黃色[32]，它們的存在會導致面團的色澤變黃、變暗，而消費者更喜愛白亮色的面條，可采取脫色等措施來改善面條產品的顏色。

在面制品的制作過程中，面筋蛋白對面團的面筋網絡結構起著主要作用，而淀粉分子決定著面條最終的產品性質[33]。麥麩膳食纖維的親水基團較多，故有較強的吸水能力和持水能力。孫鏈等[34]認為面條的口感、硬度、黏度和光滑度與淀粉的性質有關。熟化階段，膳食纖維不斷與淀粉競爭水分，最終使得淀粉結合的水分少，膳食纖維分子側鏈上的活性基團也與面條中淀粉發生交互作用，表現為溶解度增大，膨脹力增大，凝膠硬度增大。膳食纖維中羧基、羥基等活性基團與淀粉分子進行交聯反應后，淀粉中淀粉顆粒溢出，淀粉溶解度增大，此時淀粉顆粒可以吸取更多的水分，從而使淀粉的膨脹力增大。隨著麥麩膳食纖維添加量的增大，可改善面條的品質，使面條蒸煮后有更高的黏性。此外，膳食纖維也可能會阻礙直鏈淀粉分子間的聚集和重排，降低了直鏈淀粉分子間相互交聯和纏繞的程度，故淀粉凝膠的硬度也隨之降低[35-36]。不溶性膳食纖維中含有β-葡聚糖，它自身有一定的增稠效應，所以可以提高淀粉的黏度[37]。中式面條一般具有較高的黏彈性、咀嚼性，麥麩膳食纖維的加入，可以使得面條黏性增大，硬度降低，有更好的口感。

在熟化階段，麥麩膳食纖維也對淀粉的老化和糊化產生影響。麥麩膳食纖維具有離子交換的能力，麥麩膳食纖維中的氨基、羧基、羥基類活性基團，對淀粉中的陽性離子有結合和交換的能力。首先，在面團熟化階段，膳食纖維會使淀粉更多與膳食纖維多糖中羥基及羧基等活性基團發生反應，如膳食纖維上的多糖類物質，其糖鏈上的羥基可以與水分子上的氫鍵結合，而淀粉分子之間作用減弱，阻礙了直鏈淀粉的凝沉，在一定程度上抑制了淀粉的老化。老化的抑制可能對面條的保質期有利，但麥麩膳食纖維的添加對貨架期是否能夠延長的影響依然有待研究。其次，麥麩膳食纖維的加入影響了淀粉的糊化進程[38]。淀粉的糊化受到了膳食纖維分子量大小、添加量和SDF與IDF的比例的影響，目前的研究主要側重于水溶性膳食纖維方面，發現可溶性膳食纖維因非淀粉多糖的溶解、水化作用，妨礙了淀粉與水的結合，進而限制了淀粉的糊化[39-40]。

在熟化過程中，麥麩膳食纖維除了對淀粉各特性產生了影響之外，也對面團的網絡結構產生了一定程度影響。有學者認為麥麩膳食纖維會對面團造成積極的影響，如麥麩膳食纖維的高持水性有利于維持面團的三維網絡結構；也有部分學者認為麥麩膳食纖維的加入，會對面團產生一些消極影響。如Gan等人[41]研究得出膳食纖維的存在會破壞淀粉-面筋結構，對面團的粘彈性等也有一定的負面作用。也有學者得出結論如豆康寧等[42]認為可溶性膳食纖維對面團面筋產生改良作用，而不溶性膳食纖維對面團產生劣化作用。又如李超然等[33]研究得出，相比于IDF，SDF可使面團形成更均勻穩定的網絡結構，故可利用改性技術對不溶性膳食纖維改性。此外，如膳食纖維對面團結構產生的不良影響主要是由于其對面筋網絡結構的稀釋。

在壓延工藝中，面團中面筋網絡結構得到伸展，內部成分充分接觸，流變學特性也發生了改變。蔡為榮等[43]研究麥麩膳食纖維對面條粘彈性的影響得出少量的纖維有利于面筋網絡的維持，可增加抗拉伸性能，對面條的拉伸壓延有積極作用，減少了面條的斷條率，量多則會產生不利影響。

趙文華等[44]使用拉伸儀測定含麥麩膳食纖維的拉伸特性，發現麥麩膳食纖維對面團的拉伸特性有正反兩種作用。麥麩膳食纖維的高持水性，能維持面筋網絡結構，提高了面團的筋力，也增加了面團的抗延伸性能。李小平等[45]得出麥麩膳食纖維的加入會稀釋面團中蛋白質含量，延伸性變差。此外過多的膳食纖維會使面團內部產生膨脹，阻礙面筋充分擴展，最終導致面團特性的惡化，面制品軟塌。麥麩膳食纖維中含有大量的親水性物質，在面團中與淀粉顆粒競爭水分，親水物質大量吸水，導致淀粉吸水量減少，并且與淀粉還發生了交聯作用導致淀粉顆粒的大量溢出，從而對面筋網絡結構產生破壞。面筋形成的網狀結構直接影響著面條的硬度[46]。陶春生等[47]研究出膳食纖維能增加面條的硬度和咀嚼性，面條的彈性、內聚性也與膳食纖維有關。王紅娜等[48]得出膳食纖維的加入會使面團的穩定時間顯著增加，而麥麩膳食纖維也會影響二硫鍵，從而破壞面團的網絡結構。微觀結構可看出，膳食纖維的存在會使面筋蛋白的網絡結構產生破壞，易使均勻的結構變得疏松無序。麥麩膳食纖維會破壞蛋白的微觀結構，其物理特性破壞了面團網絡結構的正常形成；此外，膳食纖維的親水基團競爭性吸水產生影響。膳食纖維的加入又能使面條的抗拉伸性增加，這是由于麥麩膳食纖維的高持水性，使得面條更適應壓延工藝，降低了面條的斷條率。

綜上所述，麥麩膳食纖維的加入，對面團造成兩方面的影響。一是麥麩膳食纖維的高持水性增加了面團的抗延伸性，使得面團更適應壓片工藝；二是在膳食纖維的存在下，面團中的蛋白質會被稀釋，過量的膳食纖維更易吸取水分，阻礙面筋蛋白與水分作用，稀釋面筋網絡結構，對面團的塑性和延伸性有害。在工業中，要控制好膳食纖維的加入量，并且為保證面條的良好品質還可以使用一定量的面粉改良劑來改善這一影響，如海藻酸鈉、三聚磷酸鹽等。邵佩蘭等[49]在已添加6%膳食纖維的面條中加入0.25%的海藻酸鈉，可改善面條的品質。

4 結論與展望

由于麥麩膳食纖維的高持水性，會使面條初始面團吸水率變大、黏度上升、軟度增加等，在面條加工階段，麥麩膳食纖維能影響面團中淀粉特性，如限制淀粉糊化、延緩淀粉老化，適量添加可以維持面團中面筋蛋白網絡結構，增強面團的抗延伸性，有利于壓延工藝。在保證良好食品外觀與風味的前提下，適量的添加麥麩膳食纖維，能增加食品的營養價值；過量地添加，則會造成面條感官品質的大幅度下降，斷條率升高，對面粉面團有很強的劣化作用，面條品質受到影響。這些不足在未來需要通過各種方法不斷加以改善，也可使用面粉品質改良劑對麥麩膳食纖維進行脫色和改性等，這方面還需進一步深入研究，以提高人們對含麥麩面條的接受度。