劉遠(yuǎn)曉，李萌萌，卞 科，關(guān)二旗，任傳順

河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001

弱筋小麥粉是餅干、蛋糕和我國(guó)南方饅頭等食品的主要原料[1]，因此,弱筋小麥粉的品質(zhì)對(duì)這些食品的品質(zhì)具有重要影響。弱筋小麥粉的粒度、濕面筋、粉質(zhì)曲線穩(wěn)定時(shí)間和降落數(shù)值等品質(zhì)特性均可能對(duì)食品品質(zhì)產(chǎn)生影響[2]。由于弱筋類食品種類繁多，所需加工工藝不同，小麥加工廠所生產(chǎn)的弱筋粉的品質(zhì)往往難以完全滿足弱筋類食品的需求。為了獲得品質(zhì)優(yōu)良的弱筋小麥粉，國(guó)內(nèi)外專家和小麥加工企業(yè)嘗試了多種方法改善弱筋小麥粉品質(zhì)，主要包括氯氣處理、臭氧處理、熱處理和添加改性劑等方法。隨著我國(guó)人民生活水平的提高，餅干、蛋糕等食品的市場(chǎng)規(guī)模逐年增大，因而對(duì)優(yōu)質(zhì)弱筋小麥粉的需求量也逐年增加。但是，由于我國(guó)缺乏優(yōu)質(zhì)弱筋小麥種質(zhì)資源，優(yōu)質(zhì)弱筋小麥總產(chǎn)量較低，長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)弱筋小麥的需求大量依賴進(jìn)口。目前，我國(guó)正通過(guò)培育優(yōu)質(zhì)弱筋小麥品種提高弱筋小麥產(chǎn)量和品質(zhì)；同時(shí)，也研究了改善弱筋小麥粉品質(zhì)的方法。作者介紹了主要弱筋類面制食品與弱筋小麥粉品質(zhì)的關(guān)系，重點(diǎn)綜述了弱筋小麥育種、氯氣處理、臭氧處理、熱處理和添加改性劑等方法的發(fā)展歷史、基本原理和研究現(xiàn)狀，并對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用前景進(jìn)行了分析，以期為探究更好的改善弱筋小麥粉品質(zhì)的方法提供參考。

1 弱筋類食品品質(zhì)與小麥粉理化特性的關(guān)系

1.1 餅干

餅干是除面包外生產(chǎn)規(guī)模最大的焙烤食品，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年我國(guó)規(guī)模以上餅干生產(chǎn)企業(yè)的總產(chǎn)量約1 007萬(wàn)t，且預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年將以7%～10%的速率增長(zhǎng)。弱筋小麥粉是幾乎所有餅干的主要原料之一，因而餅干品質(zhì)除了加工工藝條件之外，在很大程度上取決于小麥粉的理化特性。

優(yōu)質(zhì)餅干通常具有口感酥松或松脆等特點(diǎn)，因此，通常要保證在和面過(guò)程中面筋形成較少、面團(tuán)吸水率較低且面團(tuán)延展性較好。除了餅干配方中油、糖和泡打粉的添加量以外，小麥粉本身的特性對(duì)于面團(tuán)的性質(zhì)也至關(guān)重要[3]。Kweon等[4-5]研究表明，小麥粉的溶劑保持力、粉質(zhì)特性與餅干的品質(zhì)具有顯著相關(guān)性。對(duì)于多數(shù)餅干，小麥粉應(yīng)具有蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、灰分、溶劑保持力、破損淀粉含量均較低以及面團(tuán)延展性好等特性[3,6]。較低的面筋含量可以使餅干具有較好的酥松性，較低的灰分可以使餅干的口感更細(xì)膩、延展性更好[7]，較好的面團(tuán)延展性則可以使餅干焙烤過(guò)程中延展性較好。此外，由于餅干為低水分食品，在和面時(shí)不宜加水過(guò)多，而破損淀粉會(huì)顯著增加小麥粉的吸水率，因此，餅干用小麥粉中破損淀粉含量應(yīng)在較低水平[8]。不同類型的餅干對(duì)小麥粉理化特性的要求不盡相同。馬文惠等[9]研究發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)酥性餅干的小麥粉，應(yīng)滿足的要求：濕面筋含量≤26%，粉質(zhì)吸水率≤55%，面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間≤2.0 min，吹泡儀彈性≤60 mm，吹泡儀能量≤150 mJ，吹泡儀彈性/延伸性≤0.50，水保持力(SRC)≤55%，碳酸鈉SRC≤70%，蔗糖SRC≤95%，堿性SRC≤56%。關(guān)裕亮等[10]研究發(fā)現(xiàn)，優(yōu)質(zhì)曲奇餅干專用小麥粉品質(zhì)特性應(yīng)達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)：灰分≤0.6%,濕面筋含量26%～31.5%，面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間5～7 min，弱化度60～120 BU。

1.2 蛋糕

蛋糕是一種常見(jiàn)的焙烤類糕點(diǎn)，近年來(lái)我國(guó)蛋糕的消費(fèi)量逐年增加。小麥粉作為蛋糕生產(chǎn)的主要原料之一，其理化特性對(duì)蛋糕品質(zhì)有重要影響[11]。

優(yōu)質(zhì)蛋糕通常具有比容大、口感松軟、質(zhì)地細(xì)膩等品質(zhì)特性，要求面糊面筋含量較低、持氣性良好。調(diào)制面糊時(shí)面筋的形成量、小麥粉的濕面筋含量均與糖、油的添加量有關(guān)。除此之外，小麥粉還應(yīng)具有灰分含量低、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間短、降落數(shù)值較高、粒度較小[12]等特性?；曳挚梢苑从承←湻鄣募庸ぞ?，面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間反映面筋品質(zhì)，降落數(shù)值反映小麥粉中α-淀粉酶的活性?；曳州^高時(shí)，說(shuō)明混入小麥粉的麩皮較多，不利于蛋糕烘焙時(shí)氣孔的形成和穩(wěn)定。面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，面筋強(qiáng)度較高，不利于蛋糕焙烤過(guò)程中面糊的延展，不能形成比容較大的蛋糕。小麥粉粒度較小時(shí)，水、油等液態(tài)成分在面糊中的分布更加均勻，更有利于制作出比容較大、質(zhì)地柔軟的蛋糕[13]。

小麥粉中的蛋白質(zhì)、淀粉和脂質(zhì)等主要組分對(duì)蛋糕的品質(zhì)均具有顯著影響，面筋蛋白構(gòu)成蛋糕的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，但當(dāng)面筋蛋白含量較高時(shí)，蛋糕糊的延展性受到抑制，而小麥醇溶蛋白則對(duì)蛋糕糊的延展性有利[14]。此外，醇溶蛋白有利于提高蛋糕糊的黏度[15]，因而醇溶蛋白含量較高的小麥粉有利于制作比容較大的蛋糕。在焙烤過(guò)程中，由于淀粉糊化等因素而產(chǎn)生的黏度是維持蛋糕中氣泡的重要因素，低黏度的蛋糕糊不利于維持氣泡，而蛋糕糊黏度較高時(shí)，氣泡則不易逸出，從而增大蛋糕比容[16-17]。因此，淀粉的糊化特性對(duì)蛋糕品質(zhì)具有顯著影響。

目前，弱筋小麥粉主要被用于生產(chǎn)餅干和蛋糕，其他類型的食品，如南方饅頭、叉燒包等，對(duì)弱筋小麥粉的特性要求與餅干、蛋糕相似[18-19]。目前，我國(guó)現(xiàn)有的弱筋小麥品種雖然蛋白質(zhì)含量低，但其籽粒硬度、面筋品質(zhì)和溶劑保持力等品質(zhì)仍然難以達(dá)到優(yōu)質(zhì)弱筋小麥的要求。因此，我國(guó)優(yōu)質(zhì)弱筋小麥粉的產(chǎn)量難以充分滿足市場(chǎng)需求，需要通過(guò)育種、物理改性、化學(xué)改性和添加劑的應(yīng)用等方法來(lái)改善弱筋小麥粉品質(zhì)，從而提高優(yōu)質(zhì)弱筋小麥粉產(chǎn)量。

2 弱筋小麥粉品質(zhì)改善研究現(xiàn)狀

2.1 優(yōu)質(zhì)弱筋小麥品種的培育

早在20世紀(jì)50年代，美國(guó)、加拿大、澳大利亞等國(guó)家已經(jīng)開展了優(yōu)質(zhì)弱筋小麥品種選育、品質(zhì)區(qū)劃等方面的工作。而我國(guó)的小麥育種則長(zhǎng)期以提高產(chǎn)量為首要目標(biāo)，直至20世紀(jì)末，優(yōu)質(zhì)弱筋小麥育種才被列為主要目標(biāo)之一[20]。20世紀(jì)末，我國(guó)育成了寧麥9號(hào)、建麥1號(hào)、揚(yáng)麥9號(hào)、豫麥50、鄭麥004等弱筋小麥品種，21世紀(jì)初，又育成了揚(yáng)麥13、揚(yáng)麥15、寧麥13、皖麥48、揚(yáng)輻麥2號(hào)等弱筋小麥品種[20]。近年來(lái)，我國(guó)弱筋小麥的種植面積、總產(chǎn)量和品質(zhì)均得到了顯著提高。張勇等[21]對(duì)比了89份美國(guó)弱筋小麥品種和18份國(guó)產(chǎn)弱筋小麥品種的品質(zhì)，結(jié)果表明，國(guó)產(chǎn)弱筋小麥的蛋白質(zhì)含量更低，但國(guó)產(chǎn)弱筋小麥的籽粒硬度、溶劑保持力仍高于美國(guó)弱筋小麥，理化特性相對(duì)較差。

雖然我國(guó)弱筋小麥育種取得了一定成果，但我國(guó)在弱筋小麥育種中仍然存在許多問(wèn)題，主要包括：缺乏優(yōu)質(zhì)弱筋小麥種質(zhì)資源[22-23]；品質(zhì)穩(wěn)定性差；加工品質(zhì)仍需改良[24]；綜合性狀有待進(jìn)一步提高。鑒于以上問(wèn)題，除了小麥育種外，在小麥栽培、產(chǎn)后加工等過(guò)程中采取一定手段改善弱筋小麥品質(zhì)具有重要意義。

2.2 氯氣處理

氯氣處理是改善弱筋小麥粉食用品質(zhì)的一種有效方法，自20世紀(jì)20年代起，氯氣處理法已經(jīng)逐漸開始在面粉工業(yè)中得到應(yīng)用[25]。最初，氯氣在面粉工業(yè)中主要用于小麥粉的漂白和促進(jìn)小麥粉的后熟[26]。以經(jīng)氯氣處理后的小麥粉為原料可以制得品質(zhì)(質(zhì)構(gòu)、體積等)更好的蛋糕[25]。在面粉工業(yè)中，進(jìn)行氯氣處理時(shí)，所使用的氯氣質(zhì)量濃度通常為1 100～2 300 mg/kg[25]。在氯氣處理過(guò)程中，淀粉、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、戊聚糖等各組分均可吸收氯氣[25]。其中，不飽和脂肪酸是首先吸收氯氣的組分，而面筋蛋白則是氯氣的主要吸收體[27]。

氯氣主要通過(guò)其強(qiáng)氧化作用以及其他化學(xué)性質(zhì)與小麥粉組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，改變小麥粉中淀粉、蛋白質(zhì)、脂類和戊聚糖等組分的性質(zhì)，從而改善蛋糕的比容、質(zhì)構(gòu)等品質(zhì)。由于小麥粉中含有一定量的水分，因此在進(jìn)行氯氣處理時(shí)，氯氣與小麥粉中水發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生次氯酸根離子(ClO-)、氯離子(Cl-)和氫離子(H+)。其中，ClO-具有強(qiáng)氧化性，對(duì)小麥粉起到了漂白作用，H+的存在則導(dǎo)致小麥粉pH值降低[25]。在氯氣處理時(shí)，氯氣可以與小麥粉中的不飽和脂肪酸發(fā)生加成反應(yīng)。氯氣最先與小麥粉中的單不飽和脂肪酸發(fā)生反應(yīng)[28]。在氯氣與脂肪酸發(fā)生反應(yīng)時(shí)，氯氣對(duì)游離態(tài)和結(jié)合態(tài)脂肪酸不具有選擇性[29]。由于脂質(zhì)常與蛋白質(zhì)、淀粉等發(fā)生相互作用，因此,氯氣與小麥粉脂質(zhì)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)對(duì)于改善蛋糕品質(zhì)也具有重要作用。氯氣處理對(duì)小麥粉的作用最終表現(xiàn)為促進(jìn)淀粉糊化、增強(qiáng)淀粉表面蛋白質(zhì)的疏水性、弱化面筋強(qiáng)度和增強(qiáng)小麥粉持水力。由于氯氣的作用，在制作蛋糕時(shí)，淀粉糊化時(shí)溶脹更快、黏度更大，因而對(duì)面糊結(jié)構(gòu)的支撐力更強(qiáng)，所制得蛋糕的比容更大。小麥粉經(jīng)氯氣處理后，由于持水性的增強(qiáng)，在制作蛋糕時(shí)可以吸收更多水分，從而使焙烤后的蛋糕質(zhì)地更加柔軟[30]。雖然氯氣處理對(duì)弱筋小麥粉品質(zhì)具有良好的改善效果，但由于氯氣具有一定毒性，許多國(guó)家和地區(qū)已制定了嚴(yán)格的限量標(biāo)準(zhǔn)，歐盟已禁止采用氯氣處理小麥粉。

2.3 熱處理

熱處理是小麥加工與儲(chǔ)藏中常用的處理方法，在小麥和小麥粉的殺蟲、殺菌脫毒、酶活性抑制和小麥品質(zhì)改良等方面均得到了一定應(yīng)用，同時(shí)在低筋小麥粉的品質(zhì)改善中也取得了良好的效果。適當(dāng)?shù)臒崽幚砜梢约铀偃踅钚←湹暮笫?，從而使其品質(zhì)更加穩(wěn)定[31-32]。Russo等[33]首先研究了小麥粉的熱處理技術(shù)，經(jīng)熱處理后，小麥粉的沉降值減小、蛋白質(zhì)的溶解度降低、淀粉的糊化黏度升高，所制得蛋糕的質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味得到顯著改善。此后，不同的研究者從多種角度對(duì)熱處理工藝進(jìn)行了許多改進(jìn)，研究了多種不同形式的熱處理方法，并對(duì)熱處理改善小麥粉品質(zhì)的機(jī)理進(jìn)行了研究。Neill等[34]和Chesterton等[35]均采用流化床干燥法對(duì)小麥粉進(jìn)行熱處理并對(duì)其工藝進(jìn)行優(yōu)化，所得最優(yōu)工藝分別為120～130 ℃、30 min和130 ℃、15 min，最優(yōu)工藝存在的差別主要可能是由所用熱處理設(shè)備的差異造成的。Hanamoto等[36]將小麥粉置于密閉容器中，在71 ℃下密閉4～5 d，隨后在小麥粉中混入適量淀粉，該處理工藝不僅可以顯著改善蛋糕的質(zhì)構(gòu)、色澤、感官等品質(zhì)，而且未使用和產(chǎn)生對(duì)人體有害的物質(zhì)。Chieko等[37]采用干熱法在120 ℃下處理弱筋小麥粉，在10～120 min內(nèi)，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，在制作日本海綿蛋糕時(shí)，蛋糕糊的氣泡穩(wěn)定性顯著增強(qiáng)，最終使蛋糕體積顯著增大。除了傳統(tǒng)的熱處理方法外，新型熱處理方式也在弱筋小麥的改性中得到了一定應(yīng)用。Liu等[38-40]使用過(guò)熱蒸汽處理弱筋小麥，結(jié)果表明，在適當(dāng)條件下，過(guò)熱蒸汽處理弱筋小麥可顯著改善蛋糕的比容、質(zhì)構(gòu)和感官品質(zhì)等特性，同時(shí)也能顯著降低酥性餅干的硬度，改善其延展性和感官品質(zhì)等。

在熱處理過(guò)程中，小麥粉中淀粉發(fā)生部分糊化[41]、蛋白質(zhì)部分變性[42]，這些變化是導(dǎo)致小麥粉品質(zhì)發(fā)生變化的根本原因，從而影響所制得蛋糕的品質(zhì)。其中，蛋糕體積主要受蛋糕糊黏度的影響，而蛋糕糊黏度主要是由淀粉黏度決定的[30]，而淀粉黏度的變化則是由淀粉顆粒表面蛋白質(zhì)疏水性的變化、淀粉糊化和淀粉破損等因素引起的[43-44]。此外，由于熱處理溫度和時(shí)間與小麥粉水分含量具有一定相關(guān)性，因此熱處理后小麥粉水分含量也與蛋糕品質(zhì)相關(guān)，熱處理后小麥粉水分含量低于8%且接近于4%時(shí)，所制得蛋糕的品質(zhì)最佳，因此水分含量的變化可以作為控制熱處理?xiàng)l件的依據(jù)[44]。

適當(dāng)?shù)臒崽幚韺?duì)低筋小麥粉品質(zhì)具有較好的改善效果[45-46]，但不當(dāng)?shù)臒崽幚韯t可能對(duì)小麥粉品質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面影響(包括面團(tuán)品質(zhì)變差和烘焙品質(zhì)變差等)。因此，在進(jìn)行熱處理時(shí)，應(yīng)根據(jù)應(yīng)用目的、小麥粉品質(zhì)和食品品質(zhì)的變化選取合適的熱處理工藝。

2.4 臭氧處理

臭氧具有強(qiáng)氧化性，易于分解，因此臭氧處理不會(huì)對(duì)樣品造成污染，是一種“理想的綠色強(qiáng)氧化劑”[47]。臭氧對(duì)于降低食品加工廠化學(xué)需氧量、食品殺菌和延長(zhǎng)食品貨架期具有良好的作用，因此在食品加工中應(yīng)用廣泛[48]。

在蛋糕用小麥粉生產(chǎn)過(guò)程中，可以采用臭氧處理法替代氯氣處理。研究表明，臭氧處理小麥粉可以顯著提高蛋糕的體積、改善蛋糕的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和質(zhì)構(gòu)，這與氯氣處理的作用相似[49]。但是，臭氧處理和氯氣處理對(duì)蛋糕粉的改善機(jī)理不完全相同。小麥粉經(jīng)臭氧處理后，產(chǎn)生了酸性化合物，使小麥粉的pH值降低[50]。臭氧還可以氧化小麥粉中的色素(如葉黃素)，導(dǎo)致黃度值降低[51]。此外，臭氧氧化蛋白質(zhì)的巰基，形成分子間二硫鍵[52]。因此，經(jīng)臭氧處理后，小麥粉中的不可提取聚合蛋白質(zhì)含量增加、蛋白質(zhì)平均分子量變大，但氯氣處理不會(huì)引起蛋白質(zhì)分子量和溶解性的顯著變化。以上作用最終導(dǎo)致所制得蛋糕糊的黏度增加、比重減小，蛋糕比容增大。

臭氧處理雖然對(duì)蛋糕粉具有良好的改善效果且安全性較高，但也可能導(dǎo)致小麥粉產(chǎn)生不良?xì)馕?。在?shí)際應(yīng)用中，應(yīng)采取一定措施消除臭氧處理過(guò)程中產(chǎn)生的不良?xì)馕丁?/p>

2.5 改性劑法

可以通過(guò)在小麥粉中添加化學(xué)添加劑改善其品質(zhì)。碘酸鉀、L-半胱氨酸、N-乙基馬來(lái)酰亞胺(NEM)、二硫赤蘚糖醇、蛋白酶等改性劑可以通過(guò)改性蛋白質(zhì)來(lái)改善小麥粉的食用品質(zhì)，添加改性劑后的小麥粉所制得曲奇的延展性、硬度、酥脆性等品質(zhì)得到顯著改善[53-54]。此外，添加大豆磷脂、黃原膠、過(guò)氧化氫、抗壞血酸和葡萄糖氧化酶等改性劑均可以改善蛋糕用小麥粉的品質(zhì)[25,55]。Geera等[56]研究表明，在小麥粉中添加大豆粉、黃原膠、瓜爾豆膠或乳清蛋白對(duì)于蛋糕的高度、體積和質(zhì)構(gòu)均具有顯著改善作用。其中黃原膠和瓜爾豆膠對(duì)于穩(wěn)定蛋糕糊和蛋糕體系的結(jié)構(gòu)具有重要作用。Thomasson等[57]研究表明，在熱處理后的小麥粉(水分含量7%)中添加0.12%的黃原膠即可顯著提高所制得的蛋糕糊的黏度，從而使最終所制得的蛋糕體積增大，且顯著大于由氯氣處理的小麥粉所制得的蛋糕。而在熱處理后的小麥粉中添加200 mg/kg或300 mg/kg的L-半胱氨酸時(shí)，可以減少蛋白質(zhì)的聚合，增大蛋糕糊在焙烤時(shí)的延展性，從而可以達(dá)到與氯氣處理相似的效果。葡萄糖氧化酶可以催化葡萄糖氧化產(chǎn)生葡萄糖酸和過(guò)氧化氫，而過(guò)氧化氫可以促進(jìn)蛋白質(zhì)分子中的自由巰基氧化為二硫鍵、促進(jìn)水溶性戊聚糖的凝膠化并改變面糊的流變學(xué)特性，這些性質(zhì)的改變促進(jìn)了蛋糕品質(zhì)的改善[58-59]。Pycarelle等[60]研究表明，某些外源脂類(如單酰基甘油或聚甘油酯)可以改善蛋糕糊的氣室結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性，從而使蛋糕的體積更大、質(zhì)構(gòu)更柔軟。

3 總結(jié)與展望

優(yōu)質(zhì)弱筋小麥品種的選育是穩(wěn)定提高弱筋小麥產(chǎn)量的關(guān)鍵，但目前小麥育種難以完全解決弱筋小麥的短缺問(wèn)題，因此,可以通過(guò)氯氣處理、臭氧處理、熱處理和添加改性劑等方法來(lái)對(duì)弱筋小麥或弱筋小麥粉進(jìn)行改性，使之更適宜于制作蛋糕、餅干等食品。在這些方法中，氯氣處理是傳統(tǒng)方法，但由于其具有毒性已逐漸被替代；臭氧處理在理論上具有可行性，但目前應(yīng)用較少；熱處理和改性劑法效果較好、易于操作，是目前應(yīng)用較多的改善弱筋小麥粉品質(zhì)的方法。但熱處理在改變烘焙品質(zhì)的同時(shí)，也可能對(duì)小麥粉的其他品質(zhì)造成不良影響，因此，在未來(lái)應(yīng)對(duì)熱處理的方法和工藝進(jìn)行更深入的研究，同時(shí)應(yīng)促進(jìn)熱處理在小麥加工中的規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用。此外，也應(yīng)對(duì)熱處理改善弱筋小麥粉的機(jī)理和分子機(jī)制進(jìn)行深入研究，從而為在實(shí)際生產(chǎn)中調(diào)整熱處理的參數(shù)和條件提供理論依據(jù)。