郭順堂

(中國農(nóng)業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院，北京 100083)

我國全谷物食品的開發(fā)及存在的問題

郭順堂

(中國農(nóng)業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院，北京 100083)

全谷物食品有利于降低心腦血管疾病、Ⅱ型糖尿病、部分癌癥等疾病的風險，近年來在西方國家深受消費者重視．就我國谷物種類、分布和產(chǎn)量，以及開發(fā)中存在的問題進行了討論．首先根據(jù)我國市場現(xiàn)有全谷物食品的消費形式和市場產(chǎn)品的加工類型進行了分類，主要包括主食類、沖調(diào)類和即食類食品，然后介紹了全谷物食品的加工原理和主要方式，指出了全谷物食品加工主要存在口感粗糙、氧化“哈敗”等技術問題;同時，結合我國消費情況指出了我國全谷物食品存在被“零食化”、口味偏甜，市場劃分較粗，產(chǎn)品針對性不強等市場問題．

全谷物食品;加工利用;產(chǎn)品結構

隨著社會和經(jīng)濟快速發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，對食品的消費觀念也發(fā)生了巨大變化．食品消費開始從吃飽吃好的食品色、香、味、形的訴求向食品的營養(yǎng)健康訴求轉變．全谷物食品作為獲取健康營養(yǎng)的有效途徑之一越來越得到了人們的重視．根據(jù)1999年美國谷物化學家協(xié)會的定義，全谷物是指完整、碾碎、破碎或壓片的穎果，基本的組成包括淀粉質(zhì)胚乳、胚芽與麩皮，各組成部分的相對比例與完整穎果一樣［1］．我國現(xiàn)有的全谷物品種主要包括:小麥、大米、玉米、高粱、谷子、燕麥、大麥、蕎麥(甜蕎、苦蕎)、糜子、薏仁等．以這些谷物類種子的穎果為原料，將成分全部轉化為一種產(chǎn)品的過程稱為全谷物利用，加工而成的食品稱為全谷物食品．經(jīng)過加工的(如碾碎、壓片、擠壓等)全谷物食品應含有谷物種子中所具有全部組分與天然營養(yǎng)成分，在食用時必須含有種子中所有的麩皮、胚芽和胚乳．從定義看，全谷物食品的開發(fā)似乎很簡單，但是由于種子成分的復雜性和現(xiàn)代消費者的消費習慣等因素，全谷物利用還存在諸多技術問題亟待解決．

1 全谷物食品的營養(yǎng)成分

1.1 基本營養(yǎng)組成

谷物含有碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂肪3大基本營養(yǎng)成分．谷物的碳水化合物含量很高，其中淀粉占碳水化合物總量的90%左右，是人體最理想的熱量來源．在我國居民的膳食生活中，約有60% ～70%的熱能由全谷物提供［2］;谷物蛋白質(zhì)的含量一般在7.5% ～15%，并隨谷物的種類、品種、土壤、氣候及栽培條件等不同而異．賴氨酸是大多數(shù)谷物的第一限制氨基酸，但若將谷物與豆類等其他植物性食品結合，可以彌補谷物限制性氨基酸的不足;谷物中的脂質(zhì)含量相對較少，主要存在于胚芽中，大約在2%左右，油脂的脂肪酸多數(shù)為不飽和脂肪酸，其中亞油酸含量占60%，此外還有少量的植物固醇和卵磷脂［3］．

谷物含有豐富的礦物質(zhì)和維生素，其中礦物質(zhì)約占總物質(zhì)的1.5% ～5.5%，以磷最多，占谷物礦物質(zhì)含量的50%左右，同時還含有較高的鉀、鐵、鎂和鋅，此外還有硒等微量元素;全谷物食品是膳食中大多數(shù)B族維生素的主要來源，泛酸、煙酸、硫胺素、核黃素的含量均較高，如小麥胚中含較多的維生素E，但不含維生素C、維生素A和維生素D［4］．

1.2 功能性成分和抗營養(yǎng)組分

谷物皮層中含有較多的纖維素類物質(zhì)，該類物質(zhì)不能被人體消化吸收，但能促進腸道蠕動和有益菌群的增殖，具有預防腸道疾病發(fā)生的功能．谷物中還含有一定量的抗性淀粉，可增加糞便體積，促進腸道蠕動，對于便秘、腸道炎癥、痔瘡、結腸癌等疾病具有良好的預防效果．此外，谷物中還含有生育三烯甘油脂、生育酚、木酚素等有利于人體健康的生理活性組分．生育三烯甘油脂和生育酚具有重要的抗氧化作用;木酚素對內(nèi)源性激素的新陳代謝和生物活性起著重要影響［3－4］．

另一方面，谷物含有植酸、丹寧酸等抗營養(yǎng)組分．其中植酸的含量較高，以干基計，玉米、軟小麥、糙米、大麥與燕麥的植酸質(zhì)量分數(shù)分別為0.89%，1.13%，0.89%，0.99%與0.77%．植酸可以與鐵、鈣、鋅等礦物元素結合從而降低這些礦物元素的吸收利用率［4］;丹寧酸常與與蛋白質(zhì)結合，使蛋白質(zhì)的消化性降低．

2 全谷物食品與營養(yǎng)健康

近年來，對全谷物食品的保健作用已有大量的研究和報道．這些研究主要圍繞增加全谷物的消費與降低心腦血管疾病、Ⅱ型糖尿病、部分癌癥等許多非傳染性疾病的危險性［4－5］．

2.1 能量平衡與體重控制

由于全谷物食品具有較低的能量密度(每克食物的能值)，易形成飽腹感，有助于減少饑餓，可減少總能量攝入．增加全谷物食品的攝入還可能有助于減少脂肪及其他食物的攝入．有研究表明，攝入非淀粉多糖(non-starch polysacoharides，NSP)的膳食可以成為一個防止超重與肥胖的保護手段．

2.2 心腦血管疾病

在美國、芬蘭與挪威開展的幾個大型的群組研究發(fā)現(xiàn)，攝入相對較大量全谷物的人群可以顯著降低冠心病與中風的發(fā)生率．Pereira研究發(fā)現(xiàn)，谷物來源的膳食纖維的消費與冠心病的危險呈顯著負相關．谷物中的化合物包括抗氧化成分、植酸、凝集素、酚類化合物、淀粉酶抑制劑、皂角苷均被證明可以降低冠心病的危險．全谷物對冠心病的影響作用機制很有可能是谷物中這些化合物的復合協(xié)同作用，而不是任何單一的組分的作用．

2.3 糖尿病與血糖控制

已有的研究發(fā)現(xiàn)，全谷物的攝入與Ⅱ型糖尿病的發(fā)病率呈負相關，高全谷物的攝入量可以顯著降低Ⅱ型糖尿病的發(fā)生及危險．全谷物可以降低血糖葡萄糖與胰島素響應從而降低糖尿病的危險;全谷物中含有一定量的鎂，鎂的存在可以顯著降低糖尿病的發(fā)病率;此外，全谷物中富含的天然抗氧化成分與維生素也有利于防止糖尿?。?/p>

2.4 癌癥

許多研究表明高全谷物的攝入量可以降低21% ～24%的癌癥危險，危險下降最大的是胃癌、結腸癌、口腔癌．全谷物富含可發(fā)酵性糖類，這些糖類經(jīng)過腸道菌群發(fā)酵后形成短鏈脂肪酸，乙酸、丁酸、丙酸可以降低腸道pH值，這樣可以降低膽汁作為致癌物質(zhì)的可能性;全谷物存在中的植物化學素可以抑制DNA損傷及抑制癌細胞的增長;此外，谷物膳食纖維還可以增加糞便的體積，具有通便作用，可以減少糞便中誘導有機體突變的物質(zhì)與腸道上皮細胞相互作用．

3 全谷物的資源分布及產(chǎn)量

谷物是人類膳食的最主要來源之一，種植面積分布廣泛，產(chǎn)量大，尤以小麥、水稻和玉米的分布最為廣泛．除了這3種主要作物外，還包括谷子、燕麥、糜子、蕎麥(蓼科作物而非禾本科，屬雜糧類)等雜糧，在世界各個大洲的30多個國家都種植．近年來，在世界谷物的種植上，美國、德國、法國等發(fā)達國家種植面積穩(wěn)中略降，發(fā)展中國家雜糧種植面積呈上升趨勢，見表1．

我國谷物種植品種多、分布廣、產(chǎn)量大，是世界上谷物生產(chǎn)優(yōu)勢最強的國家．幾種重要谷物的總產(chǎn)量和種植面積均居世界第1位或第2位．2011年，我國糧食產(chǎn)量達到57 121萬t，創(chuàng)造了新的歷史紀錄，比2010年增產(chǎn)2 473萬t，增長4.5%．全國3大糧食作物總產(chǎn)量超過5億t，達到51 045萬t．

除小麥、水稻和玉米外，我國也是谷子、高粱、蕎麥、大麥等幾種雜糧的主要生產(chǎn)國，這些谷物的主產(chǎn)區(qū)主要分布于我國的高原地區(qū)，即黃土高原、內(nèi)蒙古高原、云貴高原、青藏高原等;從自然條件看，這些雜糧主要分布于我國生態(tài)條件相對較差的高寒山區(qū)、干旱半干旱地區(qū)，基本屬于經(jīng)濟欠發(fā)達的老少邊貧地區(qū)，包括我國的陜西、山西、內(nèi)蒙古、河北、甘肅、云南、四川、貴州、河南、寧夏、黑龍江等省區(qū)．雜糧在這些地區(qū)既是高產(chǎn)作物和經(jīng)濟作物，也是當?shù)剞r(nóng)民重要的食物來源和經(jīng)濟來源，見表2．

表1 世界主要雜糧生產(chǎn)國及中國所處地位Tab．1 Mainly grain producing countries in world and status of China

表2 中國主要谷物主要分布省份Tab．2 Mainly distributed provinces of major grain in China

4 我國全谷物食品的加工利用現(xiàn)狀

自20世紀90年代后半期開始，人們對全谷物食品的營養(yǎng)價值的認識逐步加深，對消費全谷物食品趨于主動，全谷物食品的消費開始變成一種時尚，國內(nèi)外市場需求量明顯增長，全谷物食品產(chǎn)業(yè)開始大力發(fā)展起來．

4.1 全谷物食品的產(chǎn)品形式

根據(jù)現(xiàn)有對全谷物食品的消費形式和市場產(chǎn)品加工類型，全谷物食品的產(chǎn)品形式主要包括3大類:主食類;沖調(diào)類和即食類食品．

4.1.1 傳統(tǒng)主食類全谷物食品

谷物脫除穎殼后，整?；蚍鬯槲镏苯舆M行蒸、煮或烤制制成主食．多為粥、飯、面條、饅頭、餅、面條、面包等形式．全谷物食品作為主食的食用方式歷史較為悠遠，食物中保留原汁原味的全谷物成分，風味最為突出．但是這些產(chǎn)品目前只能停留在家庭制作或小作坊生產(chǎn)，地域性強，規(guī)模小，大多數(shù)為復雜的手工操作，很難適應人們快節(jié)奏的生活．

4.1.2 沖調(diào)類全谷物食品

沖調(diào)類全谷物食品在食用前只需要經(jīng)過簡單燒煮或沸水沖調(diào)后即可食用，如燕麥粥、麥片等．該類產(chǎn)品風味眾多，部分保留了全谷物食品的原味，部分則輔以糖、調(diào)味劑或其他配料等形成不同風味的產(chǎn)品．這類食品是目前市場銷售較為廣泛的產(chǎn)品類型，由于其方便、快捷和高營養(yǎng)價值深受消費者歡迎，多作為早餐主食．

4.1.3 即食類全谷物食品

即食類全谷物食品加工完好，不需經(jīng)過任何處理即可食用，如玉米片、脆谷樂等．該類產(chǎn)品通常以普通全谷物為基料，輔以糖、調(diào)味劑、脂肪等形成風味多樣的半成品，再通過水果、堅果等輔料的添加形成混合型谷物．由于該類食品同樣具有方便、營養(yǎng)、快捷的特點，深受消費者的歡迎，具有良好的銷售市場．目前該類食品多用作早餐類食品輔以牛奶、豆?jié){等進行食用．

4.2 全谷物食品的加工原理和關鍵技術

除了傳統(tǒng)主食類全谷物食品直接以原糧形式銷售外，沖調(diào)類和即食型全谷物食品均需進行工業(yè)化加工處理后進行銷售，以實現(xiàn)簡單或即食的方便快捷效果．這類食品的加工原理根據(jù)加工方式的不同主要包括2大加工原理．

4.2.1 壓片蒸煮加工、焙烤和氣流膨化工藝原理

谷物中淀粉顆粒蒸煮后破裂，糊化形成膠粘化淀粉基質(zhì)，包裹其他成分形成半均相物質(zhì)，在適當?shù)乃趾蜏囟葪l件下，經(jīng)特殊工藝處理成形，再通過一定條件使水分汽化形成多孔食品．該工藝操作較為復雜，其基本操作單元主要包括3部分:1)蒸煮糊化操作．將谷物中的淀粉進行蒸煮，使其發(fā)生糊化形成淀粉基質(zhì)．蒸煮溫度是該步驟的關鍵工藝．目前，谷物的蒸煮給熱方式主要包括直接加熱蒸煮器表面通過熱傳導使物料升溫、熱蒸汽噴射在產(chǎn)品上和黏性產(chǎn)品通過內(nèi)剪切或強烈混合摩擦生熱三種．在蒸煮過程中，熱反應速率隨溫度升高加快，因此較高的溫度可縮短加工時間．2)質(zhì)構轉化操作．對蒸煮好的產(chǎn)品經(jīng)過成型、端面切割、干燥等操作，使產(chǎn)品形成孔狀松脆結構，此時產(chǎn)品均為半成品．3)特定工藝成型．按產(chǎn)品形狀需求，半成品再經(jīng)過特定工藝加工，即可成型．如經(jīng)過軋片、輥壓等形成片狀類;經(jīng)過焙烤使產(chǎn)品水分氣化形成多孔結構等．

4.2.2 擠壓膨化工藝原理

物料在擠壓膨化機中螺桿、螺旋的推力作用下，向前成軸向移動，同時螺旋與物料、物料與機筒以及物料內(nèi)部機械摩擦;隨著機腔內(nèi)部壓力的逐漸增大，溫度相應的不斷升高，在高溫、高壓、高剪切力的條件下，淀粉糊化、裂解，蛋白質(zhì)變性，纖維部分降解、細化，致病菌被殺死，有毒成分失活;強大壓力差下，物料由?？姿查g噴出，水分急驟汽化，物料膨化，形成酥松、多孔、酥脆的膨化產(chǎn)品．擠壓膨化技術的關鍵工藝在于對溫度、壓力和剪切力的控制．該工藝操作相對簡單，產(chǎn)品形式均為膨化類，較為單一．

4.3 全谷物食品的市場消費情況

方便、快捷的全谷物食品迎合了現(xiàn)代人們的消費需求，近年來增長很快，尤其是作為早餐主、輔食的全谷物食品．目前，全世界早餐谷物的產(chǎn)量超過300萬t，銷售額越過150億美元．依據(jù)Mintel全球新產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計，2007年世界范圍內(nèi)全谷物新產(chǎn)品比2000年增長了15倍，截止2008年3月31日的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2007年全球約有2 368種全谷物產(chǎn)品進入市場，而在2000年只有164種，增長了1 344%［1］．

歐美國家和地區(qū)是早餐谷物最大的消費市場，其產(chǎn)品銷量超過全世界的70%．2011年美國全谷物委員會提出把全谷物食品的消費當成一種新的社會規(guī)范．美國膳食指南明確建議消費者每天至少食用3份全谷物食品．目前美國市場上琳瑯滿目的全谷物食品就是全谷物食品得到社會認可與快速發(fā)展的重要標志．在歐美地區(qū)，全谷物食品已作為日常餐飲主糧之一，具有很廣的消費人群．

我國對全谷物食品的研究和產(chǎn)品開發(fā)起步較晚，目前剛處于起步階段．糙米、全麥粉、燕麥片等全谷物食品剛開始嶄露頭角．由于我國目前缺乏對健康谷物消費的引導，現(xiàn)有市場上全谷物產(chǎn)品品種少，也缺乏對全谷物食品的規(guī)范［6］．現(xiàn)有的少量全谷物食品多作為“零食”或“配餐”食用，因此其消費市場較?。壳皟H有少數(shù)白領階層，尤其是女性白領階層較多地食用早餐谷物．其消費市場有待拓展．然而，盡管我國的全谷物食品目前剛剛起步，但是也代表著一個新的發(fā)展方向．相信隨著對全谷物食品營養(yǎng)價值不斷認識和潛在市場的推動，我國全谷物食品的發(fā)展將有一個美好前景．

5 我國發(fā)展全谷物食品面臨的問題

雖然全谷物食品的營養(yǎng)價值逐漸被消費者認可，相關產(chǎn)品的加工與消費也開始發(fā)展起來，但由于現(xiàn)有全谷物存在食用難、口感差、產(chǎn)品加工性能差等問題，我國全谷物食品的開發(fā)存在著一系列亟待解決的關鍵技術難題．同時由于市場宣傳力度不夠，消費者對全谷物食品的認識不足，全谷物食品的市場還遠未形成．

5.1 加工技術難點和問題

全谷物食品的加工技術難點主要包括5個方面:1)食用方便性問題．由于全谷物代謝產(chǎn)物復雜，產(chǎn)品在加工過程中烹制熟化較為困難，費時費力且食用不方便．2)口感問題．多數(shù)全谷物食品的口感較為粗糙，產(chǎn)品的適口性差．3)面筋形成性問題．全谷物食品不含面筋蛋白或含量不足，面筋形成性差，面團不具備延展性和拉伸強度，面團成型困難，蒸煮烘焙性質(zhì)差，抗拉伸性弱，易崩解．4)淀粉回生問題．糊化淀粉(α化)經(jīng)一定時間冷即后，分子互相靠攏重新組成具有硬性的整體結構，即β化，嚴重影響產(chǎn)品的口感和風味．5)產(chǎn)品的脂肪氧化“哈敗”問題．谷物中的脂肪含有大量不飽和脂肪酸，谷物破碎后脂肪酸易被氧化產(chǎn)生“哈敗”味，嚴重影響產(chǎn)品的貨架期和品質(zhì)．為了解決上述口感差、面筋成型差、易回生等．現(xiàn)有的全谷物加工技術中多采用添加輔料、淀數(shù)顆粒微?；夹g解決口感問題;采用擠壓技術或高溫短時預糊化技術解決面筋筋力小，形成力差的問題;通過擠壓膨化、滾筒干燥等技術解決淀粉易回生的問題．同時還添大豆等其他蛋白物質(zhì)，補充全谷物中賴氨酸含量不足的問題，實現(xiàn)營養(yǎng)強化．

然而，由于我國全谷物食品起步晚，生產(chǎn)研究力度不足，尚未形成獨立的加工能力和成熟的生產(chǎn)技術．目前，我國現(xiàn)有的產(chǎn)品生產(chǎn)線均靠進口，因此其產(chǎn)品生產(chǎn)成本較高，銷售價格較為昂貴．此外，由于現(xiàn)有全谷物的生產(chǎn)線均由國外設計生產(chǎn)，相關工藝參數(shù)、關鍵技術和產(chǎn)品風味的調(diào)配均按外國人的消費習慣來設計，因此所生產(chǎn)的產(chǎn)品口味偏甜，含糖量較高，不適合中國消費者的口味，這使得全谷物食品在我國的消費市場受到一定的限制．

5.2 市場問題

由于我國對大宗谷物的消費還多停留在追求精白面粉、大米的優(yōu)良口感與風味方面，缺乏對全谷物食品的規(guī)范和健康谷物消費的引導，消費者對谷物食品的認識不夠，使得產(chǎn)品的市場需求較低．同時由于對產(chǎn)品的宣傳不到位，國內(nèi)的早餐谷物食品多被“零食化”．另一方面，由于現(xiàn)在加工技術限制，我國現(xiàn)有全谷物食品的產(chǎn)品結構較為單一，種類不夠豐富．現(xiàn)有的產(chǎn)品僅包括燕麥片、玉米片、脆谷樂等少數(shù)幾種到十幾種，而國外相關產(chǎn)品多達上百種．而且現(xiàn)有產(chǎn)品的市場劃分較粗，產(chǎn)品針對性不強，并未針對特殊人群開發(fā)相關的產(chǎn)品，如針對具有胃腸道消化問題人群的產(chǎn)品開發(fā);針對具有糖尿病、心血管疾病人群的產(chǎn)品開發(fā)等．若有針對性開發(fā)系列全谷物產(chǎn)品將會大大拓展全谷物食品的市場空間，推動我國全谷物食品產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展．

［1］譚斌，譚洪卓，劉明，等．全谷物食品的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢［J］．中國食物與營養(yǎng)，2009，9:4-7．

［2］屈凌波．谷物營養(yǎng)與全谷物食品的研究開發(fā)［J］．糧食與食品工業(yè)，2011，18(5):7-9．

［3］楊春華，張守文．全谷物食品的研究現(xiàn)狀與發(fā)展［J］．糧食與食品工業(yè)，2003，4:1-4．

［4］譚斌，譚洪卓，劉明，等．糧食(全谷物)的營養(yǎng)與健康［J］．中國糧食學報，2010，25(4):100-107．

［5］譚斌，譚洪卓，劉明，等．我國全谷物食品發(fā)展的必要性與挑戰(zhàn)［J］．糧食與食品工業(yè)，2009，16(4):4-8．

［6］譚斌，汪麗萍，劉明，等．我國全谷物食品發(fā)展的現(xiàn)狀、問題與思路［J］．糧油食品科技，2011，13(9):5-8．

(責任編輯:李 寧)

Development of Whole Grain and Current Status in China

GUO Shun-tang
(College of Food Science and Nutritional Engineering，China Agriculture University，Beijing 100083，China)

The whole grain food，which is helpful to reduce the risk of cardiovascular disease，type Ⅱdiabetes，some cancers，and other disease，has drawed much attention of the consumer of western countries in recently years．The variety，distribution and output of cereal，and the problems in developing product in China were discussed in this paper．Firstly，the classification of the whole grain food products in China's market was introduced．The whole grain food products are mainly in the form of staple food class，reconstituted food class，and ready-to-eat food class．Secondly，the processing principle and the main processing method was introduced．The existing technical problems in the processing of whole grain food were also pointed out，such as the rough texture and oxidation rancidity．Meanwhile，the problems existing in product design，such as the crude market segmentation and the weak pertinence of product were discussed．

whole grain food;processing and utilization;products structure

TS210.1

A

1671-1513(2012)05-0011-05

2012-09-04

郭順堂，男，教授，博士，中國農(nóng)學會農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工分會副主任委員，中國農(nóng)業(yè)大學淮北農(nóng)業(yè)綜合站站長，主要從事植物蛋白、乳蛋白的食品化學、營養(yǎng)化學和功能性成分的生理活性研究。