摘要
小麦麸皮富含膳食纤维、蛋白质和酚类化合物，具有较高的营养价值。然而，麦麸复杂的细胞壁基质限制了人体对这些营养物质的消化吸收。此外，麦麸对谷物产品的质地、感官和贮藏品质有不良影响。因此，有必要改性麦麸以改善其加工特性和营养品质。本研究利用新型工业级气流冲击磨对麦麸进行不同程度粉碎处理，制备了不同粒度的麦麸，构建了麦麸组织微观结构、孔隙特征和水合特性的关系，通过体外消化模型研究了不同粒度麦麸中酚类化合物和蛋白质的释放特性和功能特性。此外，系统比较了麸皮淀粉和胚乳淀粉的多尺度结构和消化特性，探究了超细麦麸在发糕这类不需要面筋形成产品中的应用潜力。本文的主要研究结果如下:（1）不同粒度麦麸的持水性受组织微观结构和孔隙特征的调节。 利用气流冲击磨制备了植物尺度（粗麦麸:D50=1110μm）、组织尺度（中等麦麸:D50=236μm，细麦麸:D50=84μm）和细胞尺度（超细麦麸:D50=19μm）麦麸。不同粒度麦麸具有相似的化学组成，含有41.29-42.71％的总膳食纤维、19.54-20.21％的蛋白质、19.72-20.43％的淀粉和4.77-5.16％的脂肪。粉碎处理主要造成了麦麸组织微观结构的破坏，显著增加了可溶性膳食纤维含量，提高了水溶性指数和悬浮稳定性。微观结构的破坏以及孔径分布的改变对麦麸水合特性（持水性、溶胀性和持油性）有负面影响。完整的组织微孔赋予了粗麦麸优异的持水性，而组织微孔的破坏以及颗粒间堆积作用的降低是干法粉碎后麦麸持水能力明显下降的主要原因。 （2）糊粉细胞壁的破坏是促进麦麸酚类化合物释放，提高其生物可及性和功能特性的关键。 超微粉碎有效地破坏了麦麸糊粉层细胞壁，促进了游离对香豆酸而不是阿魏酸的释放。超细麦麸中游离对香豆酸含量比粗麦麸高373％。此外，体外胃肠道消化过程释放的主要酚酸是阿魏酸（63.16-70.24％）。经胃肠道消化后，中等麦麸，细麦麸和超细麦麸中阿魏酸生物可及性相比粗麦麸分别提高了20.50％、43.18％和133.67％。更多的游离对香豆酸和更高的阿魏酸生物可及性与超细麦麸中酚类化合物抗氧化能力和淀粉消化酶抑制活性的提升有显著的相关性，并因此导致超细麦麸中抗性淀粉含量显著增加以及淀粉消化率明显降低。 （3）粒度的变化可有效调节麦麸蛋白的可提取性、消化率、水解度和营养特性。 麦麸蛋白广泛分布于麦麸各组织层中。相较于小麦胚乳蛋白，麦麸蛋白所含的必需氨基酸总量（46.9-54.3mg/g）和占总氨基酸的百分比（42.7-43.4％）更高。超微粉碎通过破坏糊粉细胞壁有效地释放了麦麸蛋白，并进一步提高了其溶解度和可提取性。此外，肠道消化促进了游离氨基酸的释放，主要是精氨酸（16.4％）、酪氨酸(12.8％)和苯丙氨酸(9.5％)。与粗麦麸(84-1110μm)相比，超细麦麸(19μm)的蛋白质消化率(53.1％)和水解度(12.7％)更高。超细麦麸蛋白水解物具有最好的抗氧化活性和淀粉消化酶抑制活性，更适合于制备蛋白浓缩物和功能性多肽。 (4)超微粉碎造成麸皮淀粉多尺度结构的破坏，且超分子结构在调节淀粉消化率方面具有重要作用。 麦麸的粉碎过程伴随淀粉颗粒的破损，但对淀粉分子量的影响有限。麦麸中非淀粉成分保护了中等麦麸和细麦麸中淀粉的层状结构、晶体结构和螺旋结构，避免了分离淀粉消化率的明显增加。然而，超微粉碎导致麦麸淀粉结晶结构和双螺旋结构显著破坏，分离的麦麸淀粉消化率明显增加。此外，与小麦胚乳淀粉相比，麦麸淀粉具有更多的抗性淀粉和更低的消化率，这与其更薄的层状结构、更高的双螺旋比例和紧凑的分形结构显著相关。 (5)超细麦麸在不需要面筋形成的谷物产品中的应用性更强。 研究了不同粒度麦麸对面糊流变特性和发糕品质的影响。添加麦麸显著增加了小麦面糊的表观粘度和动态粘弹性，有助于增加发糕的黏度、弹性和咀嚼性。粗麦麸、中等麦麸和细麦麸的添加量超过10％对发糕的气孔结构、质地和整体可接受性有明显负面影响,而添加30％的超细麦麸对发糕的气孔结构和整体可接受性没有明显损害。此外，超细麦麸对淀粉凝胶网络结构的破坏小于粗麦麸，添加30％超细麦麸可明显降低发糕的淀粉消化率。因此，超细麦麸更适合用于不需要面筋形成的谷物产品。
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