麦麸的功能成分及其应用研究进展.docx

麦麸的功能成分及其应用研究进展贾天广，刘邦迪，郭亚辉（河北工程大学 农学院食品科学与工程系，河北 邯郸 056021）摘 要：对麦麸的膳食纤维、微量元素、蛋白质、酶类、多酚类等功能性成分和生物活性物质的特性及应用状况进行了系统的阐述。关键词：麦麸；功能成分；应用research progress of the wheat bran functional composition and its applicationjia tian-guang，liu bang-di，guo ya-hui（college of agriculture，hebei university of engineering department of food science and engineering，handan056021，hebei，china）abstract：the wheat bran dietary fiber， trace elements， proteins， enzymes， polyphenols， other functional components and biological active substance properties are presented. the application status is also summarized.key words：wheat bran； functional ingredients； application麦麸，即小麦皮，在实际的制粉工艺中，限于当前的加工条件，将提取胚芽和胚乳后的残留物统称为麸 皮，该部分约占小麦籽粒的 22 %25 %。通常认为麦麸 分为六层，外层含有较多的粗纤维，营养少，难消化，相 比内部成分比较粗糙。在传统的农业生产中麦麸被当 做废料，多用于牲畜饲料。然而随着食品科学技术的发展，人们发现麦麸中含有丰富的生物活性物质，有 着广泛的开发前景与经济价值。麦麸正以全新的的角色，重新登上食品行业的舞台。麦麸是优良的氨基酸源，涵盖了 18 种氨基酸，其中包括人体必需的全部氨基酸；麦麸还含有钾、磷、钙、镁等矿物质（见表 2）；同时，麦麸还含有丰富的 b 族维 生素、维生素 e 和胡萝卜素等；另外，除淀粉外，麦麸含有葡萄糖酸阿拉伯木糖，少量的纤维素与葡聚糖；其次，麦麸中还含有酚酸等有着重要医学价值的物质1。表 2 小麦麦麸主要矿物质含量table 2 the major compounds of the minerals in wheat bran矿物质范围值/g平均值/g磷钾 钙 镁 锌 铁 锰0.91.550.61.320.0410.130.0351.640.005 60.0480.004 70.0180.0090.0431.170.980.090.320.0170.0120.016 21 麦麸的结构麦麸作为小麦加工的主要副产品，约占面粉加工 总量的 20 %。与主产品面粉不同的是，麦麸并没有固定的组分，因小麦品种、品质、加工工艺水平等条件的不同而有差异，但主要成分基本保持恒定（见表 1）。表 1 麦麸主要组成成分表table 1 the composition of the wheat bran组分水分 蛋白质 脂肪 淀粉 粗纤维 灰分 膳食纤维2 麦麸的功能成分2.1 膳食纤维麦麸中含丰富的膳食纤维，作为“第七大营养 素”，膳食纤维对人体健康有着重要作用。膳食纤维具有高度的持水性，可以加快人体的排便的体积与速度，从而减轻泌尿系统的压力，缓解诸含量/% 12.214.13.953.610.55.73540基金项目：河北工程大学教研专项资金资助（食品营养学课程教学改革-2010）作者简介：贾天广（1990），男（汉），本科在读，专业：食品科学与 工程。专题论述贾天广，等：麦麸的功能成分及其应用研究进展123如膀胱炎等泌尿系统的症状；膳食纤维分子表面带有很多活性基团，可以吸附螯合胆固醇、胆汁酸、内毒素 等有机物质以及肠道内的有毒物质；与此同时，膳食纤维中所含有的羧基、羟基、氨基等侧链基团可以产 生类似弱酸性阳离子交换树脂的作用，可与阳离子，尤其是阳有机离子进行可逆交换，从而创造出一个缓 冲的环境有利于消化吸收；膳食纤维还可以作为无能 量填充剂，通过饱腹感来有效的预防肥病症的发生；膳食纤维还可以为肠道内的微生物提供营养。膳食纤 维虽然不能被人体内的消化酶所降解，但是却可以被微生物发酵降解，诱导产生大量的好气有益菌，抑制 厌气腐败菌的生长2。joanne 与 nancy 等认为，在所有的膳食纤维测试 中，小麦膳食纤维（wheat bran fiber，wbf）能在最大程度上预防结肠癌的产生与恶化。wbf 的防癌机制是一 种多因素的结果。在已知的临床报告中，摄入 wbf后，物料在大肠内的移动速度减少约 40 %；同时，wbf 还可以溶解体内的致癌物质；wbf 在体内发酵后产生 断链脂肪酸，尤其是丁酸，在遏制肿瘤生长方面具有显著作用3。膳食纤维还具有降血糖的作用。通过可溶性纤维 的作用可延缓与抑制对糖类的消化吸收，改善末梢神经对胰岛组织的感受性，降低对胰岛素的要求，达到延迟血糖上升的目的。在临床医学上，麦麸作为高膳 食纤维物质，可以治疗肠异综合症 （irritable bowelsyndrome，ibs）4。另外，麦麸膳食膳食纤维在还可以改 变胰腺酶类的活性5。膳食纤维是提取制备低聚木糖的优质资源。低聚木糖又称寡聚糖，是由 2-7 木糖分子通过 -1，4 糖苷 键结合而成。低聚木糖是一种良好的保健物质，它可以选择性的促进肠道双歧杆菌的增值活性，具有高效 性，是其他聚合糖类的 10 倍20 倍。它具有良好的稳定性，对于酸，热不敏感，在极端环境能保持原有的性质并能够在人体中保持长作用时间。在世界范围中， 日本是最早开始对低聚木糖开始研究的国家，目前在市场上主流的低聚木糖产品大概有 10 余种。我国的 低聚木糖开发研究起步较晚，但是发展迅速，市场需 求逐年递增。低聚木糖在人体中还有着如下独特的功能：1）糖类替代品。由于人体内缺少相应的消化酶系， 所以低聚糖基本不被人体分解，它的能量值几乎为零。这种性质使它成为糖尿病人理想的糖类替代物。人体摄入后，不仅不会不影响血糖与血糖中胰岛素的 浓度，而且还可以满足糖尿病患者对于糖类食品的需求。另一方面，这种低热特性还减少了脂肪的堆积，缓解肥胖症，是肥胖症患者的理想减肥食品。2）多种保健功能。低聚木糖能够减少有毒发酵产 物以及有害霉菌的产生；低聚木糖还可以抑制病原体与腹泻，防止便秘，保肝护肝；它还具有降低血清胆固醇，减低血压，增强机体免疫能力，抗癌的作用；低聚木 糖还可以预防保护牙齿龋变，抑制口腔内病菌的生 长；低聚木糖还能促使机体生成多种营养物质的生成，现有的资料表明低聚木糖与 b 族维生素的生成有 密切关系。由于人体肠道内没有水解低聚木糖的酶，所以低聚木糖可以直接进入大肠内优先被为双歧杆 菌所利用。最新研究显示，低聚木糖还具有良好的配伍的特性，例如，在日常饮食时，摄取适量的低聚木糖 水溶液，可以明显提高机体对于钙的保留率。3）在畜牧业中有着重要作用。通过对低聚木糖的添加实验，人们发现低聚木糖可以改善饲料的利用 率，改善动物生产的环境状况，提高动物的生产性能。低聚木糖还可以促进动物消化道内有益菌的繁殖，抑 制有害菌的生成，改善生物菌群的平衡；低聚木糖还 可以阻断病原菌与宿主受体细胞的结合，通过物理吸附或直接结合霉菌毒素等形式，消除毒素对机体的有 害影响；低聚木糖能够刺激动物机体的免疫系统，提高免疫能力，减少动物的抗病能力6。2.2 微量元素 小麦麸皮中微量元素占很大的比例。微量元素磷含量有高达 39.8 %，磷影响骨骼与牙齿的正常功能， 维持心脏肾脏与神经体统正常工作；微量元素钾占15.4 %，钾在人体中参与糖、蛋白质与能量代谢，并参 与维持细胞内外液渗透压与酸碱平衡，钾还可以维持 肌肉兴奋性与心肌功能；钙占 6.7 %，钙存在于骨骼与牙齿中，并维持肌肉正常功能；镁占 7.2 %，在人体中 激活酶的活性，促进骨的形成，维持神经肌肉的兴奋性；锌占 0.017 %，能够维持人体的生长发育，增强人 体的免疫能力；铁占 0.012 %，能够预防贫血；锰占0.016 2 %，能够维持正常的脑功能。2.3 麦麸蛋白小麦麸皮中含有 12 %18 %的蛋白质，其中包括 清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、麦谷蛋白等。麦麸蛋白含量较高且分布均匀，含有人体必需的多种氨基酸，营 养价值甚至可以与大豆蛋白相媲美，是一种优质植物蛋白资源。麦麸蛋白有着广阔的前景。随着人们的生活水平 的提高，中国居民的膳食日益精细化，有高脂肪，高糖类发展趋势。营养的不均衡摄入，为人们的健康埋下贾天广，等：麦麸的功能成分及其应用研究进展专题论述124隐患。最新的医学临床报告显示，我国居民癌症，糖尿病发病率逐年增高。生活条件提高引起的“富贵病”问 题严重，人们开始寻求健康的食物，植物来源的蛋白质以其独特的营养价值越来越受到人们的推崇，与动 物蛋白相比，植物蛋白含有丰富的不饱和脂肪酸，更有益于人体健康。在日常饮食中添加植物蛋白不仅可 以弥补膳食蛋白的不足，还可以均衡营养。在食品工 业中，麦麸蛋白同样有着重要的功能，麦麸蛋白可以作为食品加工的发泡剂，在肉制品加工中可以作为保 水持水剂。2.4 酶类物质 小麦麸皮中有着丰富的淀粉酶系，其中含量最多的是 淀粉酶。在食品工业中，-淀粉酶可以用来代 替或部分代替麦芽用于啤酒、饮料等生产中的糖化剂，从而降低成本，减少人工合成添加剂的使用。在制 糖工业，小麦麸皮可以直接作为糖化剂，加到淀粉糊化液中糖化。另外，小麦麸皮还可以用来提取植酸酶。2.5 酚类化合物 小麦麦麸中还含有丰富酚类物质。这类物质是有生物活性的植物代谢产物，含量少，但是对人类有着重要的生理作用。麦麸含有的酚类主要为酚酸，类黄 酮和木酚素 3 种。2.5.1 酚酸麦麸中所含的酚酸主要成分是阿魏酸。阿魏酸化 学名称为 4 羟基 3 甲基肉桂酸，是桂皮酸的衍生物。阿魏酸具有诸多生物学特性。阿魏酸能够对中枢神经系统产生作用，起到镇定的作用；阿魏酸能够对心血管 系统产生作用，增加冠脉血流量，保护缺血心肌，还具有抗血小板凝聚的作用；阿魏酸同时也是一种促进淋 巴细胞的增值剂，可以明显的促进淋巴细胞的 dna 与蛋白质的合成。根据临床医学报告，阿魏酸还是一种 优良的自由基清除剂，具有防癌抗癌的功效，可广泛的应用于日用化工与保健品行业。2.5.2 类黄酮 类黄酮是植物体中一类次生代谢产物，以结合态或者自由态存在于植物体中。类黄酮是一类植物色素 的总和，为三元化合物，能够保护心脏，降低血栓形成，同时具有抗衰老，防癌抗癌的功效。2.5.3 木酚素 木酚素的学名为开环异落叶酚松酚二葡糖糖苷，是一种与人体雌激素相似的植物雌激素。木酚素对雌激素依赖性疾病如乳腺癌、前列腺癌、妇女经期综合 征、骨质疏松等有预防作用。除此之外，木酚素对糖尿病、胃肠肿瘤、冠心病、肾脏病，抗氧化性都有有益的作用。木酚素还具有抗衰老的作用。3 麦麸的应用研究进展3.1 麦麸的研究历史 麦麸在我国的应用有着悠久的历史。我国医学著作中对麦麸的功效有着详细的记录。本草拾遗：“甘， 寒，无毒。”日华子本草：“凉。”医林纂要：“咸，寒。”得配本草：“入手阳明经。古人如是评价麦麸：“麸皮 乃麦皮也，与浮（小麦）同性，而止汗之功次于浮麦，盖 浮麦有肉也。润皮肤，养心肺，解热毒。”然而，受于时代技术的限制，麦麸只是作为散剂入药，绝大部分的麦 麸都作为牲畜饲料处理。对于麦麸的重新认识源于营养学的发展。1972年，trowel 等在测定食品中各种营养成分时，创造了一个 新名词膳食纤维（dietary fiber），用以形容那些不被人体消化吸收的多糖类碳水化合物与木质素，以及植物 中含量较少的成分。在随后的 1979 年第 93 届 aoac（美国职业分析化学家协会）年会中，prosky 和 harland 进一步提出对膳食纤维的营养价值的建议。麦麸作为 产量较大的膳食纤维，进入人们的视野。在 70 年代晚期，burkitt 博士推荐食用全麦作为食品添加剂，治疗便 秘，保持肠道健康。 在癌症研究中，bandaru s. reddy与其团队发现，麦麸的添加可以显著的降低结肠癌的 几率，自此，麦麸做为膳食纤维越来越受到医学界以及食品界的重视，各种含麦麸纤维的食品层出不穷。3.2 麦麸的应用领域近年来，人们对麦麸的研究逐渐深入，在食品工 业、医疗业等领域取得不少进展。在营养方面，麦麸以良好的生理特性，受到营养专家们的认可与推荐。人 们正在不断的挖掘麦麸的开发潜能。目前，对于麦麸的应用主要集中与下列领域。3.2.1 麦麸的传统利用领域 麦麸作为传统的小麦加工的次生产品，被人们应用于畜牲养殖行业。一方面，在传统的牲畜养殖业，麦麸一直做为猪牛等主要饲料。麦麸以其产量大，价格 便宜，可以有效的预防牲畜结石等优点深受养殖户欢迎。麦麸在饲料生产工业中具有巨大的潜力。作为养 殖大国，我们对饲料的的需求逐渐提高。但是，与巨大需求相矛盾的是我国有限的产能。限制饲料产能的最 主要因素就是饲料蛋白的短缺。我国每年都需要从国外大量进口鱼粉的填补缺口。研究发现可以用微生物 发酵麦麸来制取酵母，这种酵母是一种优良的饲料蛋白。小麦麸皮每年产量可高达 2 000 万 t，完全可以提 供足够的饲料蛋白供应饲料生产。在另一方面，在新专题论述贾天广，等：麦麸的功能成分及其应用研究进展125兴的养殖业中，麦麸也有着重要用途，例如在蝇咀养殖业中，麦麸可以作为主要饲料，与动物血，玉米淀粉， 尿素等混合使用，此外，麦麸还可以作为饲料蛋白的原料。连晓蔚7等发现，去淀粉麦麸可以作为良好的原 料用来体外发酵短链脂肪酸 （short chain fatty acid，scfa）。scfa 在人体中具有重要的作用，它为肠粘膜提供主要的能量，而且可以维护肠道上皮细胞的完整 性与杯状细胞的分泌功能，减少炎症因子的生成，抑制癌细胞的增值，并诱导肿瘤细胞分化凋零。吴俐8等发现，以麦麸，葛渣为培养基的膳食纤维 原料，采用液体培养技术，可提高对秀珍菇富硒营养转化效率。通过实验，麦麸膳食纤维培养基有益于菌 丝球生成，提高生物含量，从而促进菌丝对硒营养转化，有利于保健食品的生产。3.2.2 麦麸作为食品添加剂，应用于新型的食品研发 麦麸集中了小麦的大部分营养，有着极高的营养价值。在现代食品工业中，麦麸膳食纤维成为一种新型的添加剂。在特殊群体的食品研究中，麦麸也逐渐 被人重视。麦麸饼干可以有效的帮助糖尿病人降低血糖。麦麸面包可以帮助肥胖症患者减少脂肪的摄入， 达到减肥的目的。麦麸火腿肠弥补了肉制品的营养的不足，同时还满足了低钠，低脂肪，低能量的要求。近 年来还有研究者开发了麦麸跟豆渣混用，开发出酿制酱油的技术。talukder s 等认为在馅饼等肉制品中添加 10 %15 %的小麦麦麸纤维不仅可以增加食品中的总膳食 纤维的含量与多种健康成分，同时还可以为改善食品风味9。陈昭等认为麦麸膳食纤维可以作为高效保健成 分食品添加剂。在小鼠实验中，向食品中添加 5 %的小麦麦麸膳食纤维可以有效的控制小鼠体重，改善血糖与血脂水平，同时增加机体的抗氧化状态10。oliver，andra 等认为， 胡萝卜素与麦麸膳食纤 维两者按一定比例配伍，能够有效的预防良性或恶性的肠道癌症的发生。在 fischer-344 小鼠实验中，添加 胡萝卜素与麦麸膳食纤维组的发生癌症的概率从73 %减少到 23 %3。3.2.3 麦麸作为原料，萃取有效成分 麦麸含有丰富的生物活性成分，其中包括丰富的酶系，蛋白质，矿物质，碳水化合物，维生素等，可以作为萃取的原材料。例如，麦麸中含有丰富的阿魏酸，是 生产用于治疗心脑血管疾病及白细胞减少等症药品的基本原料，如心血康、利脉胶囊等等。同时，麦麸含有高达 10.5 %的粗纤维，可以作为原材料提纯高纯度的膳食纤维，应用于食品、医疗等行业。屠兰英等通过研究发现，借由 co2 超临界萃取技 术，可以萃取出澄清呈金黄色，并具有麦香味的麦麸油。小麦麦麸油具有降低胆固醇，预防衰老等良好的保健效果11。袁小平等认为，小麦麦麸具有天然抗氧化剂的特 性。在小鼠实验中，4 mg/l 的小麦麦麸提取物能够延缓91.7 %的红细胞溶血症状达 120 min。小麦麦麸的抗氧 化特性课广泛应用于医药食品等领域12。4 结论麦麸，作为小麦粉主要副产品，含有丰富的氨基 酸，矿物质，维生素。 此外，麦麸还含有多种功能低聚糖，酚酸，植酸等有机组分，在保健品开发上具有广阔 的前景；麦麸在传统的工业中一直作为基料复配其他添加成分作为畜牧业的饲料，它可以避免牲畜结石， 价格低廉，是优良的饲料源；麦麸中铁的主要存在形式为单铁植酸，具有高效的生物作用。在小白鼠实验 中，实验人员发现萃取的单铁植酸比合成的有更高的吸收效率，麦麸中的单铁植酸在生产新型补铁剂方面 有着巨大潜力；柠檬酸改性麸皮作为一个潜在的吸附剂，可以有效的吸附 cu（ii）和水溶液中孔雀绿物质， 通过改性麦麸的吸附作用，可以降低工业废水主要污染物 cu 离子浓度，从而达到保护环境的目的。综上所述，麦麸是一种具有重大潜力的工农业原 料，拥有着广阔的发展前景。参考文献：1修建成,曹荣案,孔保华,等.膳食纤维的生理功能应用现状j. 农产品加工,2005,42(8):48-52郑建仙. 功能性食品(第一卷)m.北京:中国轻工业出版社,1999oliver alabaster, zhaocheng tang, andra frostl, et al.effect of - carotene and wheat bran fiber on colonic aberrant crypt and tumor formation in rats exposed to azoxymethane and high dietary fat j. oxford journals, 1994,16:127-132g dunaif, b o schneeman. the effect of dietary fiber on human pancreatic enzyme activity in vitroj. the american journal of clinicalnutrition, 1981,34:1034-1035马亚团,周文明,田鹏,等. 小麦麸皮多糖提取工艺的研究进展j. 西北农业学报,2006,15(3):197-200 王旭峰,何继国,陶纯洁,等.小麦麸皮功能成分j.粮食与食品工 业,2006, 13(1):19-22 连晓蔚,彭喜春.肠道菌群利用去淀粉麦麸体外发酵短链脂肪酸 j.暨南大学学报, 2011,32(3):290-293 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