谷物膳食纤维对中西式面食品质的影响研究进展

邓玉雯，邱寿宽

（丰益（上海）生物技术研发中心有限公司，上海 200137）

0 引言

近年来，膳食纤维被公认为是非常有价值的功能性食品原料，国际上的营养学家研究认为膳食纤维可以协助人体达到营养平衡，改善机体功能。因此，膳食纤维是继传统的六大营养元素——碳水化合物、蛋白、脂肪、水、矿物质与维生素之后的第七大营 养素。

关于每日膳食纤维的适宜摄入量，不同国家和地区的推荐量也各有差异，中国营养学会根据不同程度的能量摄入饮食习惯，针对正常成年人需要摄入的膳食纤维推荐量为25～35 g/d，美国关于膳食纤维的推荐量是20～35 g/d，德国的推荐摄入量为30 g/d，英国的推荐摄入量是25～30 g/d，日本的推荐摄入量是20～30 g/d[1-2]。总的来说，膳食纤维的适宜摄入量在20～30 g/d。

根据研究者的调查，在全球范围内人们膳食纤维摄入量普遍未达到营养协会的推荐摄入量，美国的成人和儿童的平均膳食纤维摄入量仅为推荐水平的一半[3]，虽然中国的传统饮食习惯于摄入各种不同的杂粮和杂豆，非常有利于均衡膳食营养，但这些年来我国人民的生活水平逐渐提高，日常饮食结构与喜好也渐渐发生了改变，饮食富营养化、精细化，谷物等面制品愈来愈精致且单一，膳食纤维的摄入逐渐降低，“三高” （高血糖、高血压、高血脂）和超重等富贵病的发生率也在逐年递增。如何调整饮食结构成为21世纪人们所关注的趋势，高纤类的食品开发也越来越受到研究者的关注，因此膳食纤维在面食制品中的研究开发对提高整体的健康水平有着重要作用与现实价值。

1 膳食纤维的定义

20世纪50年代，Hipsleyt最早提出膳食纤维的概念，膳食纤维被认为是难以被人体细胞内酶所消化植物成分的总称[4]，2001年，美国国际谷物化学家协会（AACC）对膳食纤维进行了定义，“膳食纤维是植物中的可食用部分，或类似碳水化合物，这些物质不能被人体消化道内的酶分解，只是在口腔、胃及小肠内不会被消化，但可在人体的大肠内全部或部分被发酵，其中包括了多糖、寡糖、木质素和植物基质，具有促进排便、降低血液中的胆固醇含量、降低机体的血糖等有益健康的生理功能”[5]。

随着学者的不断研究，目前公认的膳食纤维是指“不被人体内源酶所消化吸收，但在大肠内能全部或者部分发酵，可被食用的植物细胞、木质素、多糖等相关物质的总称”。因此，膳食纤维包含了纤维素、半纤维素、寡糖、木质素、果胶、蜡质、角质、软木质等[6]。

膳食纤维可根据其溶解性的差异分为可溶性膳食纤维（SDF）和不溶性膳食纤维（IDF），两者的统称为总膳食纤维（TDF）。可溶性膳食纤维是一种不能被人体中的消化酶所消化和吸收，但是可以溶解于温水或热水，其溶解后的水溶液在4倍体积的乙醇溶液中能够再沉淀的膳食纤维的统称，SDF主要为植物细胞内的储存物质及其分泌物，微生物多糖和合成类多糖，如果胶、β-葡聚糖、瓜儿豆胶等。不溶性膳食纤维是指不能被人体的消化酶所消化，也不溶于温水或热水的膳食纤维的总称，IDF主要有纤维素、半纤维素、木质素等。

2 膳食纤维在面制品中的加工与利用

谷物膳食纤维来源广泛、安全系数高，且有着高认知度，因此富含膳食纤维的小麦麸、豆皮、燕麦、荞麦等除了用于直接提取纤维型制品外，还被添加到小麦粉中，广泛且大量用在馒头、面条、面包、饼干等日常的面制品主食中。

添加外源性膳食纤维对面团的流变学特性有正、反2个方面的作用，面团流变学特性是反映小麦面团物理特性的指标，是指小麦粉加水后，小麦蛋白吸水发生膨胀，蛋白中的二硫键相互连接形成连续且稳定的三维网络结构，即具有黏弹性和流动性的面团，而该面团所特有的形成时间、稳定时间、弱化度等统称为面团的流变学特性。因此，减轻富含膳食纤维的面制品负面作用已成为了如今的研究重点。在小麦粉中添加膳食纤维可以提高小麦粉的吸水率，面条可以延长形成时间与稳定时间，降低弱化度，使小麦粉的粉质特性得到改善，但研究者普遍认为膳食纤维添加量过多会对面制品的品质产生显著的负面影响，如李翠芳等人研究指出在面包中添加过多的膳食纤维会引起面包比容变小、回复性减小、口感黏牙等负面作用。目前，一些研究也表明麸皮的粒径对产品品质影响有所不同，但目前研究者们在适宜的麸皮粒径选择上仍存在不少争议。Galliard T等人[7]研究发现大粒径或小粒径的麸皮都不利于面制品的品质；Kock S D及Noort等人[8-9]的研究表明使用越小的麸皮颗粒度，所制得的产品品质越好。Zhang D等人[10]研究发现，较大的麸皮粒径可以降低麸皮对面制品品质的负面影响，但过大的粒径麸皮对面制品的口感有着明显的副作用。由于不同的面制品工艺千差万别，因此也需要针对不同面制品，进一步探讨适宜的粒度范围及添加比例。

2.1 馒头

馒头是中国北方地区的传统主食，也日益受到南方人的喜爱，其在中国的地位与西方的面包类似。随着小麦制粉工艺逐渐向精研细磨的方向发展，小麦粉中膳食纤维含量也逐渐降低，因此在馒头专用粉中添加谷物膳食纤维可以改善馒头的营养价值与感官品质，如增加馒头的膨胀率、改善组织结构、硬度弹性等，但是添加过多也导致馒头的感官品质产生负面影响。陈莉等人[11]研究了不同颗粒度的全麦粉对馒头应用品质的影响，结果发现逐渐延长小麦麸皮与小麦胚芽的粉碎时间，所制得馒头的高径比、比容及回复性呈现先增大后减小的趋势，馒头的硬度呈现先减小后增大的趋势，感官评价得分略增，得出全麦粉颗粒度的D50为0.35 mm时制作馒头品质相对较好。赵文华等人[12]将小麦麸膳食纤维添加到馒头粉中，随着添加量的增加，馒头的比容及感官评价得分均降低，确定了小麦麸膳食纤维在馒头专用粉中最合适的添加量为8%。周颖[13]对米糠膳食纤维在馒头中的应用做了如下研究，经过分级醇沉法制得的米糠水溶性膳食纤维SDF-40可以提升小麦淀粉的抗老化效果，能延长馒头的老化时间。

2.2 面条

在中国，面条与大米和馒头被称作三大主食，每年有30%的小麦粉被用于制作面条制品，而面条同样存在着膳食纤维缺乏的问题，因此膳食纤维被加入到面条中也是当下的研究热点。在面条中添加膳食纤维可以改善蒸煮特性，提高面条的吸水率，降低断条率，有利于面条品质的提升，但是会受到小麦麸的添加量与颗粒度的影响，随着小麦麸颗粒度和添加量的增加，面条的柔韧性变差，更容易断裂，且麸皮粒径大于0.43 mm时干面条断裂强度（DNBS）呈现下降的趋势，添加量在5%以内，DNBS无差异，添加10%以上时会有显著差异[14]。Liu J J等人[15]研究也表明，增加小麦麸的粒径，会使面条的品质（如弹性、色泽等）显著下降，因此在面条中应尽量使用颗粒度小的小麦麸，且添加量不宜过多，否则应使用一些改良剂来提升面条品质。马亚茹[16]的研究表明，豌豆膳食纤维的添加量与熟化面条的硬度、咀嚼度、拉伸阻力、坚实度之间呈显著正相关性。Kaur G等人[17]研究了谷物麸皮制备富含膳食纤维面食，在意大利面中添加了各种谷物麸皮如小麦、大米、燕麦和大麦等，在保证意大利面的感官品质较好与不改变其物理化学性质的前提下，确定了最大的谷物麸皮膳食纤维添加量为15%。

2.3 面包

面包，被誉为人造果实，品类繁多，风味各异。在面包中添加膳食纤维，不仅可以补充营养缺乏，还能改善面包的质构，提升持水力，改善柔软与蓬松性，延长产品货架期。Turbin-Orger A等人[18]研究发现，因小麦麸膳食纤维具有较高吸水性，会与小麦蛋白争夺水分，小麦蛋白不能与水充分结合，导致降低面包的持气性与体积。Campbell G M等人[19]研究指出，当麦麸添加量为7.5%时会增加了面团的发酵体积，但烘烤的面包体积较低，且小麦麸的粒度对水分吸收和面团的发酵体积基本没有影响，但面包体积略微降低。余毅[20]以小麦麸膳食纤维为主要原料制作了添加小麦麸的高纤面包，研究得出在面包中添加小麦麸膳食纤维最合适的添加量为5%。刘璐[21]对微波稳定联合生物酶法改良的小麦麸皮进行了研究得出，添加改良后的小麦麸皮面包硬度最多可降低32.90%，比容最多可增加26.45%，弹性最多可增加15.41%，随着改良麸皮添加量的增加，小麦麸皮面包的感官品质呈下降趋势。

2.4 饼干

饼干作为深受广大消费群体所喜爱的休闲食品，提升饼干品质对人们的休闲生活有着重要意义，但其高脂、高糖的特点限制了特殊人群的购买，为了满足不同人群的消费需要，国内外的饼干企业致力于各种功能性的食品原料来开发具有营养功能性的饼干，因此将膳食纤维添加到饼干制品中也是研究热点。在饼干食品中添加膳食纤维可提升饼干面团的结合水比例，使饼干面团适度胀润，限制小麦面筋蛋白形成，改善面团加工性，提高面团吸水率，延长面团形成时间及稳定时间[22]。膳食纤维在饼干面团中形成非面筋的交织网状结构不会导致面团的收缩、变形，并在一定程度上限制了面筋的形成，因此在改良面团加工性的同时，仍可以保证产品优良的外观与口感[23]。虽然饼干粉对小麦面筋的数量与质量要求较低，但如果膳食纤维添加量过高，则会大幅度降低饼干面团中的小麦面筋蛋白质含量，使面筋网络的成型效果变差，面团柔韧性下降，烘烤后的饼干孔隙较大且分布不均匀，影响饼干的外观品质与品尝口感，因此膳食纤维在饼干中的添加量有必要进行合理控制。谢婧等人[24]研究指出在酥性饼干中添加4%柚皮膳食纤维，可以使饼干的风味更纯正，色泽均匀，硬度与黏性适中，且提升口感。王璐等人[25]研究得到在酥性饼干为2%，韧性饼干中柠檬膳食纤维的最适添加量为1.5%。

3 结语

膳食纤维是一种天然的功能性食品原料，可以代替一定比例的糖、淀粉、脂类等添加到面制食品中，不仅可以提升面制品的营养价值和组织结构，还可以满足社会大众日益提升的追求健康膳食的理念需求。目前，研究的热点主要集中在小麦麸、米糠、大豆纤维等主流粮食作物上，对我国富有特色且营养功能性多样化的杂粮杂豆类膳食纤维在食品中的应用拓展研究还尚少，考虑到杂粮中往往含有多种有益于人体的生物活性物质，如荞麦中的黄酮类化合物、薏米中的薏苡仁酯、黑米中的花色苷等，其在食品中的应用价值较传统的麦麸、米糠等产品更高。随着社会对营养膳食均衡的日益关注与重视，科研人员对功能性膳食纤维食品研究更需进一步的深入，如何更充分有效地去利用各种杂粮中的膳食纤维，将其应用到食品中来改善食物的功能性、质构特性与风味，开发出更丰富、更有利于健康的功能性食品，必然成为今后的研究热点。