作者：魏依馨、易文强、张国治
关键词：小麦；糊粉层；结构；特性
摘要：小麦是人们日常生活不可或缺的粮食作物，小麦糊粉层则聚集了小麦籽粒大部分的营养与精华。糊粉层不仅在小麦籽粒发育时起着重要作用，更是对人体健康有着极大的益处。对糊粉层的营养组成进行介绍，并对糊粉层的生理结构、功能特性及对食品影响等几个方面进行概述。
小麦是重要的粮食作物，是人们日常饮食的重要组成部分。小麦籽粒是由不同组织组成的复杂结构,这些组织在小麦发育过程中表现出不同的功能，因此具有不同的结构。小麦由胚芽(3%)、胚乳(80%~85%)和皮层组成。其中，小麦皮层由果皮、种皮、珠心层及糊粉层等组成。小麦糊粉层位于小麦籽粒种皮和胚乳之间，以聚集的形式存在，约占整个麦粒的7%~9%，是胚乳最外侧富含糊粉粒的细胞层，由单层厚壁细胞构成。其中，糊粉粒是蛋白质、B族维生素、膳食纤维和矿物质等多种营养物质的聚集地，具有极高的营养价值。糊粉层凝聚了小麦中的精华，小麦中具有高营养价值的生物活性物质都集中在糊粉层中，因此糊粉层也有 “小麦中的软黄金” 的说法。由于糊粉层与种皮紧密相连，使糊粉层与种皮皮层的分离变得异常困难，因此糊粉层极易成为麸皮的组分。小麦糊粉层的营养价值使其具有成为新型健康食品的潜力。
1 糊粉层的营养组成
糊粉层所含有的营养成分对人体健康有益。从营养学角度来看，糊粉层是膳食纤维、蛋白质、脂质、维生素和矿物质、甜菜碱和胆碱、酚类化合物、植物固醇等物质的较好来源。小麦籽粒中超过60%的矿物质、80%的烟酸和60%的吡哆醇都位于糊粉层中。
1.1 糊粉层中的膳食纤维
膳食纤维是糊粉层的主要成分，含量约为糊粉层的37%。膳食纤维又称食物纤维，一种不可消化的化合物，它可通过肠道微生物的代谢，调节肠道微生物群的组成和活性，从而对宿主产生有益的生理作用，被誉为第七大营养素。可分为不溶性膳食纤维和可溶性膳食纤维。不溶性膳食纤维主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，可溶性膳食纤维主要由非纤维素多糖组成，包括果胶、树胶和植物粘胶糖。膳食纤维的功能特性对人体健康有很大的意义。膳食纤维能有效改善肠道蠕动，润肠通便，预防和防止便秘；由于膳食纤维具有不可消化性，它能吸附人体内的重金属、毒素等有害物质并排出体外；此外，膳食纤维还具有降低血压、血糖、胆固醇的功效，非常适合心脑血管疾病患者食用。糊粉层中膳食纤维主要成分是β—葡聚糖阿拉伯木聚糖、阿拉伯半乳聚糖、纤维素及木质素等。
1.2 糊粉层中的蛋白质
糊粉层也含有相当高的蛋白质，含有21%的植物蛋白，含量高于其他的麦粒结构层。美国康奈尔大学教授T.柯林.坎贝尔博士曾指出，动物蛋白能显著增加如恶性肿瘤、心脏病、糖尿病等的患病概率，而植物蛋白相比更加安全。糊粉层中包含人体所需必需氨基酸，且氨基酸组成均衡，其中赖氨酸含量较高。
1.3 糊粉层中的维生素和矿物质
维生素是维持正常代谢功能所必需的生物活性物质,是一类非蛋白质、非脂肪、非糖类的有机化合物，有醇、酯、胺、酸、酚及醛等,各具不同的理化性质和生理作用。虽然人体对维生素的需求量非常少，但是大多数维生素不能在人体内合成或合成量不足，需要从食物中获取，是人体不可或缺的营养物质。B族维生素是促进糖类、脂肪、蛋白质等代谢的重要物质，在新陈代谢和生长发育中发挥着重要作用。缺乏B族维生素会导致一系列疾病，如造成人体的免疫力下降、机体代谢紊乱、脚气和神经性皮炎等。糊粉层含有丰富的B族维生素，包括B1、B2、B6、B12、烟酸(VB3)、叶酸(VB9)及泛酸(VB5)等。糊粉层中硫胺素(VB1)和核黄素(VB2)的含量高于其它麸皮层。据估计，每100 g糊粉可以提供这些维生素的每日推荐摄入量。VE 也存在于麸皮、胚芽和糊粉层中。
矿物质又称无机盐，也称灰分，是一类无机化合物的统称。这些物质是维持人体正常运转所必需的，但又是人无法自身合成的，只能从外界摄人补充。小麦糊粉层是钾、磷、镁、钙、锰、铁及锌等矿物质成分的重要来源，是整个小麦籽粒矿物质含量最丰富的地方。糊粉层含丰富的钾，不含钠，对于心血管功能不好的人群非常友好。磷是糊粉层中主要元素，多数以肌醇酯化产物的形式存在。镁、铁含量也很丰富。镁元素参与人体内各种生命活动，如维持核酸结构稳定、参与酶的激活等；铁元素参与体内氧的转运、交换和组织呼吸过程、维持正常造血功能等。
1.4 糊粉层中的其它营养物质
小麦糊粉层的抗氧化特性主要是由酚酸类物质决定的。糊粉层中酚酸类化合物含量远高于小麦籽粒其他部分。糊粉层中主要酚类化合物可分为简单酚类化合物:酚酸(阿魏酸、香豆酸、芥子酸、丁香酸、香草酸)烷基间苯二酚，还有复合酚类化合物：木质素和木酚。其中，阿魏酸是小麦籽粒中含量最丰富的酚类化合物，并且在糊粉层浓度最高。
木酚素是植物细胞壁成分木质素的前体物质，也是一种植物雌激素，多存在于谷物中。小麦中木酚素多存在于糊粉层中，其它部位几乎没有。谷物是植物固醇的良好来源，植物固醇亦称植物甾醇，存在于高等植物中的固醇，为植物细胞的重要组分。有研究表明,小麦糊粉层含有固醇的数量，显著高于小麦籽粒和小麦麸皮。小麦糊粉层中的木酚素有助于降低乳腺癌、前列腺癌及冠心病。而植物固醇则可以降低人体胆固醇水平,减少结肠癌发生率。此外，小麦也是其它甲基供体的良好来源，包括胆碱和甜菜碱，它们在糊粉层中的含量高于小麦其它部位。
2 糊粉层的来源和结构
小麦籽粒主要由三个部分组成：胚芽层、胚乳层和皮层。胚芽(占谷物的3%)由胚轴和盾片组成，富含脂质、蛋白质、中性糖以及矿物质、维生素和甾醇。胚乳主要由镶嵌在蛋白质基质中的淀粉颗粒组成。大部分淀粉类胚乳含有的单糖是葡萄糖，其中很少部分含有阿拉伯木聚糖。围绕胚乳的周围层,从内层到外层依次包括糊粉层、透明层、种皮、内果皮和外果皮。内果皮和外果皮由中空纤维细胞构成，细胞壁由阿拉伯木聚糖纤维素、木质素等组成。
小麦糊粉层位于小麦籽粒的胚乳之外，外皮之内。由于经常与外皮粘在一起难以分割，所以常常与外皮一起制成麸皮。小麦糊粉层最初在开花后10d开始发育。开花14d后,出现了大的空泡,其中包含小的、电子密集的内含物，这表明糊粉层颗粒开始形成。开花28d后，细胞壁明显增厚，形成成熟的糊粉状颗粒。开花35d后，糊粉颗粒完全被脂滴包围。小麦糊粉层细胞由表面胚乳细胞发育而成。随着胚乳细胞增殖发育，由小麦母体运送而来的灌浆物质不断增多。灌浆物质一部分转运至内胚乳储存起来，一部分被截留在胚乳表层细胞中，形成糊粉层。小麦糊粉层显微镜下呈网状结构。糊粉细胞具有规则的立方形，由于被称为糊粉颗粒的液泡包涵体的积累，含有密集的颗粒状细胞质叫。糊粉层由单层、排列整齐并且厚实的活体细胞所构成，细胞直径在20~75 μm之间。糊粉层厚度约为35 μm，细胞壁厚度约为2.5μm,细胞壁约占整个细胞的37%。细胞壁中包着由内含物质形成的糊粉颗粒。其中，细胞内含物主要为直径约0.25~3.5 μm的脂肪磷脂球和蛋白质等碳水化合物微粒。小麦的糊粉层细胞组成一般由阿拉伯木聚糖β—葡聚糖和酚酸构成，阿拉伯糖与木糖比例较低。其中酚酸类化合物阿魏酸占主要部分，还有少量香豆酸，其它都是微量。此外，细胞壁还含有-些蛋白质、纤维素。
3 糊粉层的功能特性
3.1 糊粉层的生理功能
根据位置、结构特征和生理活动的差异，研究推测糊粉层具有以下几种功能：
(1) 作为营养的转运体。糊粉层细胞壁和外侧退化的珠心层细胞壁粘结在一起。糊粉层细胞膜皱折，有助于水分和营养物质运输。营养物质的运输需要由呼吸作用产生的能量。脱氢酶在驱动细胞呼吸的电子转递链反应中起着重要作用。TTC是呼吸链中的一种质子受体，它可以与脱氢酶反应，产生红色物质，通常用来代表细胞的活力。XiongF等发现在糊粉层发育过程中被TTC染成红色。说明糊粉层细胞的脱氢酶活性较高，具有较强的生理活性和旺盛的呼吸代谢活性，且在成熟前一直存活。王忠等人也发现水稻糊粉层细胞中存在许多线粒体，其呼吸为营养吸收提供能量。
(2) 积累营养物质，促进种子萌发。进人内胚乳细胞的填充物中的可溶性葡萄糖和氨基酸被转化为淀粉和蛋白质。矿物质、脂肪酸和氨基酸都可以在糊粉层细胞中堆积，这些物质可以为胚胎早期萌发提供营养资源。
(3) 能分解胚乳的贮藏物质，促进胚的生长。在小麦种子萌发过程中，糊粉层细胞可以分泌水解酶，释放储存在淀粉胚乳细胞中的淀粉和蛋白质。此时，糊粉层起着重要的消化功能。
(4) 糊粉层细胞可以维持颖果的活性，保护颖果。糊粉层细胞与内胚乳细胞之间各自贮存着各种种类的化学物质。另外，糊粉层细胞为活细胞，排列紧凑，具有较厚的细胞壁和更高的生物活力。糊粉层形成了周围胚乳上的保护层。它可以防止胚乳受到水和气体的影响，使胚乳的营养成分更好，种子保存时间更长。
3.2 糊粉层的抗氧化活性
人体正常的新陈代谢会产生活性自由基等活性物质，而活性自由基是衰老和许多疾病的诱因之一。抗氧化活性是指生物活性化合物通过有效去除自由基,控制脂质过氧化反应以及避免其氧化损害，来保护细胞结构与功能的能力。许多抗氧化活性物质中，酚酸类物质与抗氧化活性相关性非常大。由于酚酸的1，2-二羟基苯基部分，使其具有清除自由基的能力，避免了生物相关分子的氧化。其抗氧化能力可能意味着酚酸对健康有益。小麦组分的总酚含量与其抗氧化能力呈正相关。其中，阿魏酸是小麦组分中抗氧化能力的主要贡献者，而糊粉层中含有丰富的阿魏酸。阿魏酸在复杂的糊粉细胞层结构中的形式和位置可能影响其抗氧化作用。除了酚酸类物质，糊粉层还含有其他的抗氧化成分，如VE、对位香豆酸、木酚素和植物甾醇。此外，有研究表明，小麦麸皮的超细粉碎或酶法加工提高了其酚类化合物的生物可及性及其抗氧化能力。糊粉粒度的降低也对抗氧化性能有一定的影响。有科学研究表明，糊粉微粉化可以略微增加其体外自由基清除性能。这可能是由于其颗粒表面积的增加或酚酸提取量的增加。Mateo Y M等研究表明与麸皮和面粉相比，糊粉类的生物可及化合物具有最高和最长的抗氧化能力和抗炎作用。这意味着糊粉是一种很有前途的小麦成分，可用于开发具有健康附加值的谷物产品。
3.3 糊粉层的电学特性
相对介电常数又称相对电容率，是表征电介质或绝缘材料介电性能的一个重要参数。材料的介电常数越大，表示相同电压条件下该材料可储存的静电能越大。有研究表明121,，糊粉层的介电性远强于外果皮，300 kHz相对介电常数为9，为同频下外果皮的5倍。此外，单位质量麦麸粉体经电晕起电所获电荷量与电极电压呈正相关；麦麸粉体所获电量与颗粒粒径呈负相关；与含水量呈负相关。
4 添加小麦糊粉层粉对食品的影响
研究表明，用糊粉代替20%面粉的面包具有全麦面包的营养价值，但看起来和尝起来都更像白面包。Noort M W J等37以麸皮和糊粉取代9%的精制面粉制备面包(初始样品和不同粒径的样品均研磨)。他们观察到，两种组分均对面筋产量和面包体积产生负效应，糊粉面包的体积比麸皮面包小，含有非研磨糊粉的面包体积比非研磨麸皮面包小13%。糊粉除了可以用于面包之外，还有许多其他用途，例如应用在披萨饼皮、松饼烘酥的馅饼皮、蛋糕和饼干中。依应用而定，掺人糊粉可以使食品具有用全麦粉制作的营养益处，但与白面粉制成的同一种产品的口感和质地一致。
受到糊粉层本身理化指标的影响，添加糊粉层细粉，面团的理化性质发生了改变。面团的吸水率、稳定时间、最大拉伸阻力P值、P/L、糊化温度呈逐渐增加趋势，面团的弱化度、延伸度、L值、降落数值、粘度呈逐渐下降趋势。当应用在馒头制作中时，由于糊粉层中细粉添加率的提高，馒头各项质量评分均呈现逐步降低态势。馒头色泽黯化、变黄，结构也变粗，且口味变差，体积变小。糊粉层的细粉在5%之内添加，对馒头质量的影响并不明显。面条用粉品质的高低与面粉中蛋白质含量高度相关，蛋白质含量直接影响面团的吸水率和抗拉伸强度。糊粉的加入提高了面粉中蛋白质含量。由于糊粉富含膳食纤维，添加糊粉也会影响面团面筋含量，从而影响面条口感。
5 结语
小麦作为最重要的粮食作物，也最为人们所熟知。糊粉层作为小麦籽粒中介于胚乳和种皮之间的结构，常常在磨削时与皮一起去掉，成为麦麸。与外皮不同的是，糊粉层是小麦全粒中最富含营养成分的部位,富有膳食纤维、维生素矿物质、蛋白质、酚酸、木酚素及植物甾醇等，它可以预防多种慢性疾病。糊粉层是由细胞壁包裹的单层厚壁细胞，这样的结构使得它具有特定的功能特性。在食品制作中添加糊粉，可以在保持食品营养丰富的同时，改善食品的口感，使其更加受消费者青睐。但是，糊粉层的潜力并未全部挖掘出来，添加糊粉类食品还有待进一步研发和改善。
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