全谷物的功能特性評價

唐明禮，王曉琳，陳妍婕，劉利霞，王　勃，劉　賀，何余堂，惠麗娟，馬　濤

（渤海大學化學化工與食品安全學院，渤海大學糧油科學與技術研究所，遼寧錦州121001）

全谷物的功能特性評價

唐明禮，王曉琳，陳妍婕，劉利霞，王勃，劉賀，何余堂，惠麗娟，馬濤*

（渤海大學化學化工與食品安全學院，渤海大學糧油科學與技術研究所，遼寧錦州121001）

隨著經濟發展和國民健康保健意識逐漸增強，健康已成為人們生活的主題。全谷物對人體具有增強飽腹感、清除自由基、預防疾病等多種保健功能。本文敘述了全谷物對人體健康的功效，分析了全谷物發展的制約條件并展望了其發展前景。

全谷物，保健，人類健康

近年來，由于社會進步和經濟發展，健康已經成為人們生活關注的焦點，膳食結構和組成是影響健康和疾病的重要因素。生活方式的改變，如高蛋白、脂肪飲食及工作負荷增加，體力勞動減少，導致高血壓、糖尿病、肥胖等患病率明顯提高。這些慢性非遺傳性疾病又稱為生活方式相關病，除了遺傳因素外，飲食和生活方式是導致這些疾病發生的重要因素。全谷物指的是完整、粉狀、碎塊狀的谷物穎果，其胚乳、胚芽、糠麩的比例與完整穎果中的比例基本相同。由于全谷物比精制谷物加工程度低，保留了多種功能性成分。本文著重介紹全谷物對人體健康的作用，為全谷物制品加工、開發提供參考。

1　全谷物的簡介及加工

谷物、水果和蔬菜構成健康飲食的基礎，特別是加工過程中僅脫去種子谷殼的全谷物，最大程度保存了胚及糊粉層，所以它比精制谷物具有更高的營養價值。全谷物主要包括小麥、水稻、玉米、燕麥、黑麥、大麥、高粱、小米等，常見全谷物的營養成分見表1。全谷物大約在1萬年前就成為人類飲食的一部分，過去的3000～4000年，谷物主要應用于磨粒，并沒有去除麩皮和胚芽，少量的谷物用于生產精制面粉，世界上大多數人口都以全谷物為主要飲食。但1873年，隨著輥軋機的出現，能從胚乳中分離胚芽和麩皮，促進了精制谷物的需求量，輥軋機是導致全谷物食品消耗量迅速下降的一個重要因素［1］，這也導致腸道疾病和非傳染性慢性疾病的高發。谷物制品在人們飲食中具有重要的作用，膳食指南也強調了消費者應對全谷物加強意識，并使谷物信息簡單化［2］。

小麥剝皮制粉技術是剝去小麥皮層、提出麥胚，使胚乳和皮層盡可能的分離，使入磨原料是含較少皮層的潔凈籽粒。小麥剝皮制粉技術僅剝去外層表皮，并盡可能地保留了糊粉層。由于土壤和大氣環境污染，生長過程農藥、重金屬殘留以及小麥表面會有塵土、霉菌等，該技術去掉了大部分麥皮，提高了安全性，降低麥皮進入面粉的可能性［3］。對于全谷物加工，少量小麥潤麥后再碾米機上研磨1～2道，所得麥仁用于熬粥；玉米粒在浸泡條件進行發酵，磨成細膩的玉米面粉，瀝干水分便得到發酵玉米面團，將面團擠壓成條，沸水蒸煮即可得到彈性的玉米面條，其具有獨特的芳香酸味深受百姓喜愛［4］。除此之外，也可將玉米、大豆、小米等原料用高速粉碎機進行粉碎，將原料進行發酵、攤制等烙制煎餅；燕麥等谷物發酵飲料不僅保留了谷物的營養價值，還具有發酵制品的保健功效，將燕麥粉碎，經調漿處理，然后經過糊化、液化、糖化、離心等處理，即可得到燕麥汁，再將燕麥汁進行殺菌、接種、加糖和穩定劑、殺菌等操作即可得到燕麥發酵飲料，具有天然發酵的醇香味、酸甜適宜爽口、后感十足［5］；高粱可用于高粱面包的制作，和面機中放入高粱粉、蔗糖、黃原膠溶液及酵母粉高速攪拌1m in，加入玉米油繼續攪拌4m in以上制成面團，經過切塊、搓圓、成型置于烤盤中，在30℃條件下發酵100min，發酵后放208℃的烤箱中烤40min，取出自然冷卻即為成品［6］。

2　全谷物對人體健康的作用

由于膳食結構不科學、營養不均衡，我國亞健康人群逐年增加，亞健康的人群比例已達到60%～70%，其中高血壓、糖尿病、肥胖的人口數量已超過4億人，故慢性疾病是威脅國民健康的殺手［7］。全谷物加工程度比較低，保留了谷物中大量的天然成分，這些天然成分與人體健康具有密切的聯系。為此，許多研究者認為食用全谷物可降低慢性疾病的發病率［8-11］。故本文將列舉全谷物中的功能性成分對人體健康的影響。

2.1全谷物對增強飽腹感的研究

由于生活水平的提高，肥胖影響著人們的健康，也能引起心臟病和糖尿病等慢性疾?。?2］。減少肥胖可行的辦法就是食用一些增強飽腹感的食物。全谷物中含有大量的膳食纖維，膳食纖維吸水膨脹，可對腸道產生容積作用，增強飽腹感，減少食物的攝入。膳食纖維也被稱為“第七營養素”，具有清理人體內環境和加速腸道廢物排出的作用。Darwiche等［13］認為大麥或燕麥等全谷物中的粘性膳食纖維能夠促進胃擴張以及延遲胃的排空，增加了食物在胃中的停留時間，具有飽腹感可減少進食量。Chaudhri等［14］研究發現全谷物之所以能夠增強飽腹感，是因為食用全谷物釋放了與飽腹感相關的激素，產生與飽腹感有關的信號，食用較少的食物就有飽腹感，減少了進食量，達到減肥的作用。Schroeder等［15］對47個受試者進行大麥、精制稻谷對飽腹感影響的研究，分別在早餐后20、12、130、240m in對饑餓感、飽腹感、吃飯的欲望進行了研究。結果表明全谷物大麥在前120min這些感覺最小，以后逐漸增加。食用大麥具有更強的飽腹感，且對吃飯的欲望較低，饑餓感較小。Liljeberg等［16］也對大麥進行飽腹感研究，健康受試者認為早餐吃大麥比吃白面饅頭能夠延長45～90m in的飽腹感，全谷物大麥制品高含量的膳食纖維能夠增強飽腹感。Schroeder等［15］發現大麥中的膳食纖維含量要比精制稻谷的含量高，食用全谷物能夠增強飽腹感，能顯著減少食物的攝入量，能有效抑制肥胖。但是Pol等［17］對2060名受試者研究發現攝入全谷物對減輕體重并沒有影響，但對脂肪減少有一定的影響。

表1　常見全谷物的營養成分的比較表Table 1　Nutritive ingredient comparison of common the whole grains

2.2全谷物清除自由基的研究

自由基是機體正常代謝產生的有害化合物，自由基具有強氧化性，能改變細胞膜的靜電荷以及細胞的滲透壓，導致細胞的腫脹死亡；自由基也可攻擊DNA和蛋白質，引發各種慢性疾病，還可促進炎癥反應及組織損傷。盡管機體對自由基有防御體制，但當機體的防御體制不健全或不充足時，機體就會發生疾病?？寡趸瘎┠軌蚯宄杂苫?，如果食物中含有抗氧化劑，則發病率就會降低［18-21］。全谷物中含有酚酸、生育酚等抗氧化成分，其研究結果見表2。腸道微生物通過水解全谷物能夠釋放出酚酸，結腸血管內皮細胞可吸收酚酸并進入靜脈循環，對機體起到抗氧化和保護的作用［22］。除了谷物中的抗氧化性，以谷物為基礎加工的食品也含有抗氧化性，研究發現面包在焙烤過程會增強抗氧化性，面包皮的抗氧化性是面粉的2倍，抗氧化性增強的原因可能是焙烤過程中發生了美拉德反應，反應形成的中間產物使抗氧化性增強［23］。

通過以上等人的研究可以發現全谷物中含有大量的抗氧化物質，食用全谷物以及全谷物制品可以減少自由基對機體的損傷。追求食品安全與可持續發展的綠色經濟是當今社會發展的主題，天然食品中抗氧化劑勢必是食品添加劑產業發展的方向，全谷物中抗氧化成分也會最大程度使消費者受益。

2.3全谷物對預防疾病的研究

全谷物的加工程度比較低，保留了膳食纖維、維生素、礦物質、類胡蘿卜素、酚類化合物、木質素、植酸等活性成分，可以降低慢性疾病的風險。全谷物中膳食纖維在腸道發酵后可產生短鏈脂肪酸，改善有益菌的繁殖環境，促進腸道有益菌、抑制腐敗菌的生長，可預防腸道疾病，可溶性膳食纖維可提高糞便的持水能力，不溶性膳食纖維可刺激腸壁蠕動，促進排泄糞便，減少腸道間有毒物質的殘留，具有預防痔瘡、便秘等疾病的功效［32-33］。全谷物含有豐富的發酵性的碳水化合物，它們可以被腸道中的菌群發酵成乙酸、丙酸、丁酸等斷鏈脂肪酸及氣體。

表2　全谷物中抗氧化成分的研究結果Table 2　The results of antioxidant ingredients in whole grains

黑麥對人體腸道健康具有有益的影響，食用黑麥后，能夠增加糞便體積、結合并清除腸道內的有毒代謝產物、促進腸道中短鏈脂肪酸如丁酸的產生、釋放木質素等功能保護性成分，最終促進腸道的健康［34-35］。Terry等［36］認為食用全谷物或全谷物制品能夠降低胃癌的發病率。Levi等［37］使用癌癥比值（OR）評價了食用全谷物與精制谷物度對患有癌癥的風險。精制谷物對口腔癌、食道癌、喉癌的癌癥比值分別為1.9、3.7、4.0，食用全谷物對口腔癌、食道癌、喉癌的癌癥比值為0.6、0.3、0.7，故食用全谷物可以降低患癌的概率。

心血管疾病，又稱為循環系統疾病，是一系列涉及循環系統的疾病，嚴重影響人類的健康。許多研究表明食用全谷物能夠降低心血管的風險。Pietinen等［38］對50～69歲的吸煙男性進行了調查研究，食用黑麥產品能降低冠心病的發病率。Bruce等［39］對12位高血脂患者進行全谷物飲食和精致谷物飲食治療，受試者在研究前4周服用精致谷物飲食，然后再服用4周的全谷物食品，發現服用全谷物飲食的患者能夠降低血清膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇的含量，并能改善結腸功能。

3　全谷物發展的制約條件

3.1對全谷物概念的混淆

全谷物是具有糊粉層、亞糊粉層（麩皮）、胚芽、和胚等完整的結構，并不是多種類的精制谷物混在一起。很多人錯誤地認為各種精致谷物如精制玉米、精制小麥、精制全麥等放在一起就是全谷物了。描述全谷物的專業術語也可能會混淆全谷物的概念，不同食品制造商可能會使用不同的詞語來描述同一個全谷物制品。

3.2全谷物食品標簽不明確

食品標簽中不明確的內容包括該制品是否為全谷物、全谷物含量多少，這些不明確的內容經常會誤導消費者關于全谷物制品以及全谷物的攝入量。如全小麥為全谷物，但經過多種加工程序后的制品如面包、餅干等產品，消費者不知道該產品是否為全谷物以及全谷物的含量。

3.3消費者缺乏相關知識及全谷物產品品種單一

全谷物產品單一、口感不良、風味不足，缺乏產品標準，消費者不了解全谷物制品的益處，這些因素都會影響全谷物的攝入及全谷物產業的發展。

4　全谷物食品的展望

全谷物不僅含有碳水化合物、蛋白質、脂肪三大營養素，而且含有很多生物活性物質，故具有營養全面、利于健康等優點，同時全谷物也作為藥食同源的功能性食品原料，是理想的健康營養食品。為克服全谷物發展的條件制約，使全谷物最大程度服務消費者，首先應明確全谷物的概念，全谷物是谷物糧食在加工過程中僅脫去種子外面谷殼，保留了大量的有效成分，消費者可根據需要攝入全谷物制品。政府及企業應制定統一的標準來描述同一種全谷物制品及制定相應的標簽法律法規明確全谷物制品中全谷物的含量及種類等。這有助于讓消費者了解全谷物產品的信息，防止消費者錯誤地認為深色或棕色的谷物制品就是全谷物制品。改變加工方式或在精制谷物的基礎之上添加一定量的全谷物，不僅可改善口感也增加了產品的種類，如在精制小麥面包的基礎上添加一定量的糙米粉制作糙米面包，可改善口感、滿足消費者的需求。消費者也應加強食品營養學方面的教育，積極參加政府、企業開展有關食品方面的講座，讓消費者了解全谷物的功效。

精加工可去除谷粒外層的抗氧化成分、礦物質及膳食纖維，全谷物比精致谷物加工程度低，更有益于人體健康，但全谷物中含有植酸等抗營養因子，可螯合礦質元素，形成不能被人體吸收利用的化合物排出體外，造成微量元素缺乏。由于人體不能合成微量元素，只能通過食物的攝取，除食品多樣化、微量元素添加劑外，還可傳統育種與現代生物技術相結合等途徑培養富含微量元素或低植酸的糧食作物。左毅［40］發現M IP3基因在小麥植酸合成方面起著重要的作用，故操縱M IP3基因有助于植酸的合成。王雪艷等［41］利用200Gy的60COγ射線處理玉米種子，得到高無機磷、低植酸含量突變體，與親本相比，植酸含量顯著降低；盧敏等［42］利用超聲波，以糙米為研究對象，發現在pH6.5、溫度53℃、料液比為10的條件下，有機磷的含量變化率可達70.1%；除此之外，發芽過程也可降低植酸含量。張鐘等［43］研究發芽對小麥品質的影響，發芽過程植酸含量顯著降低，在發芽前18h，鈣和鐵的含量隨發芽時間逐漸增強，原因可能是發芽過程可產生植酸酶分解了植酸釋放出金屬元素，增加了礦物質含量。

同時，植酸螯合金屬具有兩面性，在降低微量元素的同時，也可螯合鉛等有害礦質元素，降低了在體內的積累。

“五谷為養、安谷則昌”、“食五谷治百病”，谷物位于膳食寶塔的基礎，是膳食結構中重要的食物資源，全谷物科學合理的消費可使大眾健康受益。營養健康消費已成為時代潮流，消費者對功能性要求也逐漸提高，為使全谷物最大程度服務于消費者，應加強全谷物合理攝入量及加工對全谷物營養素生物有效性的研究，為全谷物的發展提供理論基礎；為消費者提供口感較佳、色澤優良、貨架期穩定的全谷物產品，科研工作者也需研發加工營養強化米、留胚米、營養強化粉等新技術產品，提高全谷物加工的工業化、規?；跋冗M化，是推動全谷物產業發展的重要手段；改變目前加工方式的缺陷，探索新技術、新工藝，加強全谷物學術交流，增強產品種類，科普教育知識，多領域共同合作，共同推進全谷物的發展，使全谷物走上持續發展的道路。

人口老齡化、消費觀念的改變、營養保健食品的普及，這些因素會使全谷物存在的問題逐漸解決并最終贏得市場。全谷物產業已經是我國糧食加工和食品工業的發展方向，提高全谷物食品的消費，對促進國民健康，提高糧食資源利用率和增值效益，改善國民營養與健康等方面具有戰略意義。

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Evaluation of the functionalproperties ofwhole grains

TANG M ing-li，WANG Xiao-lin，CHEN Yan-jie，LIU Li-xia，WANG Bo，LIU He，HE Yu-tang，HUILi-juan，MA Tao*
（College of Chemistry，Chemical Engineering and Food Safety，BohaiUniversity Grain and Oil Science and Technology Institute of Bohai University，Jinzhou 121001，China）

With the econom ic development and the gradual enhancement of national health care awareness，health had been became the sub ject of peop le's lives.Enhance satiety，scavenging free rad icals，d isease p revention and other health functions had been possessed by the whole grains，which described the effect on human health ofwhole g rains，analyzed restraint in the development of whole g rains and forecast development p rospects.

whole g rains；healthcare；human health

TS201.1

A

1002-0306（2015）06-0395-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.06.077

2014-06-03

唐明禮（1988-），男，在讀碩士研究生，研究方向：農產品加工與貯藏。

馬濤（1962-），男，博士，教授，主要從事糧油深加工技術方面的研究。