李 凡， 李 言， 錢海峰， 張 暉， 齊希光， 王 立

(江南大學(xué)食品學(xué)院，無錫 214122)

精制小麥粉和精白米等谷物制品深受消費(fèi)者青睞，但谷物皮層中的營養(yǎng)健康成分易被忽略。麩皮中含有蛋白質(zhì)、碳水化合物、維生素和礦物質(zhì)等多種營養(yǎng)成分[1]。碳水化合物有非淀粉多糖和淀粉多糖兩種形式，其中非淀粉多糖約占46%；非淀粉多糖中含有阿拉伯木聚糖(AX)、纖維素和葡聚糖，其中AX約占70%[2]。AX結(jié)構(gòu)均由D-吡喃木糖殘基通過β-(1→4)糖苷鍵連接成主鏈，α-L-阿拉伯呋喃木糖在木糖主鏈C(O)-3上單取代，或在C(O)-2和C(O)-3上雙取代[3]，其中約31%的木糖未被取代，單取代約占24%，雙取代約占39%。阿魏酸(FA)通過酯鍵連接在阿拉伯糖殘基的C(O)-5位上[4]。由于麩皮細(xì)胞壁中的木質(zhì)素、纖維素、蛋白質(zhì)等組分與AX上90% 的阿魏酸連接形成共價(jià)酯鍵[5]，導(dǎo)致其溶解度不同，可分為水溶性阿拉伯木聚糖(WEAX)和水不溶性阿拉伯木聚糖(WUAX)，其中WUAX占主要部分(70%～75%)，且WUAX的聚合度和阿拉伯側(cè)鏈的取代度(DS)均高于WEAX。阿拉伯糖/木糖(A/X)在AX中的比例從0.3到1.1不等，比值越大表明支鏈化程度越高。

AX作為一種功能性低聚糖，具有較好的益生功能，這與木聚糖側(cè)鏈中阿拉伯呋喃糖苷基團(tuán)、乙酸、醛和阿魏酰側(cè)鏈的取代程度有關(guān)[6]。AX酶解生成的阿拉伯低聚木糖(AXOS)、低聚糖(XOS)和阿魏酸低聚糖(FXOS)等也具有一定的益生和生理作用[7]，可以顯著降低許多慢性疾病的風(fēng)險(xiǎn)，如2型糖尿病、心血管疾病、結(jié)腸癌和肥胖等[8]。研究表明，AX的抗氧化功能與DS呈負(fù)相關(guān)[9]；當(dāng)DS接近時(shí)，Mw較低的AX在高DS時(shí)具有較高的抗氧化性，Mw較高的AX在低DS時(shí)具有較高的抗氧化性[10]。高DS的阿拉伯木聚糖水解物可能有利于減少結(jié)腸癌細(xì)胞中的炎癥[11]。FA含量相對較低的AX可以通過降低其Mw來提高其抗氧化性[12]。Mw高且結(jié)合FA含量高的AX具有較高的抗氧化能力[13]。不同取代度和相對分子質(zhì)量的AX的抗氧化活性存在一定差異，在食品加工過程中，應(yīng)注意不同來源AX中的FA含量、取代度和分子大小等對疾病風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防的差異。

AX具有較高的水結(jié)合能力和較好的氧化凝膠能力，影響面團(tuán)的吸水率、流變學(xué)和形成過程，這與AX側(cè)鏈基團(tuán)上連接的阿魏酸有一定的關(guān)聯(lián)性[14]。本文主要綜述了近年來AX的提取方法，介紹了AX在不同加工處理中與面團(tuán)的相互作用，并分析了其作用機(jī)制，以期對全麥產(chǎn)品的開發(fā)提供參考。

1 阿拉伯木聚糖的提取與制備

AX不僅在加工時(shí)影響到其碾磨性能、淀粉和谷蛋白的分離等，還影響著面筋性質(zhì)以及后續(xù)產(chǎn)品質(zhì)量。已有報(bào)道AX的提取工藝主要有水熱提取法、酶解提取法和堿提取法，3種工藝前端經(jīng)過脫脂，除淀粉、蛋白后，用不同的溶劑進(jìn)行提取，再經(jīng)后續(xù)處理得到純度較高的AX。不同的提取方法會(huì)影響AX的得率、純度、取代度、A/X以及相對分子質(zhì)量。

1.1 水提法制備阿拉伯木聚糖

常規(guī)水提取法不能打斷WUAX與細(xì)胞壁中其他物質(zhì)的交聯(lián)，只能從小麥麩皮中提取WEAX，得率較低。蘇東民等[15]通過超微粉碎和發(fā)酵預(yù)處理麥麩，WEAX的得率分別提高至2.17%和2.11%。Hemalatha等[16]經(jīng)水提后再用80% 乙醇沉淀從4種小麥中提取WEAX，其得率僅為3.0%～4.7%。近年來，很多報(bào)道已證明亞臨界水萃取不僅能提高AX的得率，還可以減少堿提過程中對阿魏酸的損失，因此可采用亞臨界水萃取麥麩中的AX。Li等[17]用亞臨界水從麥麩的水不溶性殘?jiān)休腿X，其得率可達(dá)16%，且其相對分子質(zhì)量和阿魏酸含量較高，并保留了其氧化凝膠能力。Secil等[18]用乳酸發(fā)酵和冷堿處理麥麩以脫除蛋白，再用酶法脫除淀粉，最后用不同溫度的亞臨界水萃取，在160 ℃時(shí)AX的得率可達(dá)37% ，在180 ℃得率較低為27.9%，但純度高達(dá)93.1%。亞臨界水萃取不僅可以降低堿提取對氫鍵和酚類交聯(lián)破壞，還可以通過破壞糖苷鍵和氫鍵來提高WUAX的溶解率[19]。但也有研究報(bào)道，阿拉伯糖在亞臨界萃取溫度下容易從主鏈水解，導(dǎo)致得到的AX中A/X值較堿法低，F(xiàn)A的含量高[20]。雖然用亞臨界水萃取提取AX時(shí)無毒無害、價(jià)廉易得，但其條件(溫度、時(shí)間)對AX的得率、A/X比值和FA含量的影響還需深入研究。

1.2 堿提法制備阿拉伯木聚糖

堿性條件下， WUAX與細(xì)胞壁組分連接的共價(jià)鍵或非共價(jià)鍵易斷裂，使得AX的得率提高。Kaur等[5]對水提取后的麩皮殘?jiān)肗aOH溶液提取，再經(jīng)乙醇沉淀，AX的得率可達(dá)17.9%，明顯高于水提得率(2%～5%)。堿的種類會(huì)影響AX得率和純度，用NaOH溶液提取的AX的得率[21]高于Ba(OH)2溶液，但純度要低[22]。Ruthes等[19]分別用NaOH和Ba(OH)2提取AX，得到類似結(jié)論，但由于Ba(OH)2成本較高，多用于實(shí)驗(yàn)室。魯振杰等[23]優(yōu)化小麥麩皮中的阿拉伯木聚糖堿提取條件，當(dāng)NaOH溶液濃度、提取溫度和提取時(shí)間分別為0.5 mol/L、85 ℃和120 min時(shí)，AX的得率為32.8%，純度為88.72%。Anderson等[24]在堿提取前用正己烷脫脂，在制備AX后經(jīng)透析法除去相對分子質(zhì)量小于12 000的小分子，使最終制備的麥麩AX的純度提高到729 g/kg。有研究表明，經(jīng)冷堿處理后阿魏酸含量為4.7 mg/g，未經(jīng)冷堿處理的對照組中FA可達(dá)8.2 mg/g，而堿提法中FA的含量僅為2.0 mg/g左右[19]，這表明冷堿處理可減少堿性溶液對連接阿魏酸酯鍵的破壞。此外，堿提取時(shí)AX的得率提高，可能是由于稀堿溶液中的羥基離子能破壞纖維素與半纖維素之間的氫鍵和酯鍵，或在堿性條件下，醛酸以陰離子的形式存在，導(dǎo)致AX之間互相排斥，從而使得率有所提高[24]。堿提法會(huì)導(dǎo)致阿魏酸等含量偏低，不宜在制備高氧化凝膠特性AX時(shí)使用，且需要對排放物進(jìn)行處理，提高成本。

1.3 酶解法制備阿拉伯木聚糖

除相對分子質(zhì)量和A/X值外，F(xiàn)A含量和位置對AX的功能性質(zhì)有較大影響。由于酶作用條件較溫和，對FA等健康成分的影響小，因此，可用酶制劑替代堿液制備具有較高FA含量的AX。其中，木聚糖酶(Pn)是常用的酶制劑，可以隨機(jī)清除木聚糖主鏈的β-(1,4)連接鍵，水解WEAX時(shí)，可產(chǎn)生阿拉伯糖單/雙取代或未取代的低聚木糖；水解WUAX使其相對分子質(zhì)量降低溶解度增加轉(zhuǎn)化為WEAX，從而提高AX的得率[25]。但直接對麥麩進(jìn)行酶解處理，效率較低，可能是A/X值較高限制了木聚糖酶的作用位點(diǎn)[26]，但與其他酶聯(lián)合使用[27]，或者用熱水預(yù)處理[28]，可以提高麩皮中AX的提取率。Aguedo等[29]對麥麩進(jìn)行脫淀粉處理，再用內(nèi)木聚糖酶處理時(shí)，AX的得率可達(dá)37.6%，A/X值為0.83，而僅用脫淀粉處理AX的得率為34.3%，A/X值為0.54，表明木聚糖酶優(yōu)先作用于取代度較低的木聚糖片段。Ville等[30]在用酶處理麥麩時(shí)，先用水熱法或者KOH溶液預(yù)處理，再用木聚糖酶水解，發(fā)現(xiàn)用KOH溶液預(yù)處理后，阿拉伯低聚木糖的得率可達(dá)60%；經(jīng)水熱預(yù)處理時(shí)，阿拉伯低聚木糖的得率可達(dá)32%；水熱預(yù)處理可以增加酶的作用效果以及不溶性物質(zhì)的溶解度，但溫度過高可能會(huì)導(dǎo)致多糖降解。Cecilie等[31]用木聚糖酶、纖維素酶和葡聚糖苷酶與水形成0.1% 的酶液共同處理小麥麩皮可使AX得率達(dá)到43.7%，且木聚糖酶主要作用于低取代度的AX。此外，酶提取法制備的AX具有改善全麥粉面團(tuán)產(chǎn)品感官品質(zhì)的功效。薛業(yè)敏等[32]用阿拉伯糖苷酶或阿拉伯糖苷酶、木聚糖酶和阿魏酸酯酶聯(lián)合作用水解麥麩，得到的AX相對分子質(zhì)量較低，但持水力、持油力及抗氧化性更強(qiáng)，并克服了麥麩饅頭體積和比容小、內(nèi)部紋理結(jié)構(gòu)粗糙、口感差和質(zhì)地硬的問題。雖然酶法提取條件溫和，污染少，且有效保留阿魏酸，但木聚糖酶活力較低，成本較高，且酶的生物活性受反應(yīng)時(shí)間、溫度和pH等影響，導(dǎo)致提取率低于堿提法。

1.4 其他方法制備阿拉伯木聚糖

由于阿拉伯木聚糖與細(xì)胞壁中其他物質(zhì)緊密相連，溶劑提取時(shí)不易將鍵斷裂，故在提取過程中采用機(jī)械輔助法提高AX的提取效率。經(jīng)過擠壓處理的麩皮與未處理麩皮相比，在堿提取時(shí)可以縮短原料中AX的溶出時(shí)間，且雙螺桿擠壓處理后的AX得率是單螺桿擠壓的2.5倍[33]，并降低了AX的含水量[34]，可作為環(huán)境友好型的一種加工輔助處理方法。在酶提取AX時(shí)對麥麩進(jìn)行微波處理，可以縮短提取時(shí)間并減小提取時(shí)的料液比；在堿提取時(shí)，微波處理后不會(huì)導(dǎo)致AX過多地分解，可能是微波輻射屬于自動(dòng)水解過程，保留了物質(zhì)原本的性質(zhì)[35]。此外，超聲波輔助法處理麩皮時(shí)，可使提取溫度和時(shí)間減小、收率提高，是一種較溫和的物理方法，但由于超聲波具有較強(qiáng)的剪切作用，處理時(shí)間過長，會(huì)導(dǎo)致大分子多糖化學(xué)鍵斷裂，降低多糖的提取率[36]。

2 阿拉伯木聚糖對面團(tuán)特性的影響

阿拉伯木聚糖的相對分子質(zhì)量、取代度和A/X值不同，其吸水能力、黏度和氧化凝膠能力存在差異[37]，在面團(tuán)形成過程中，影響面團(tuán)的吸水率、混合特性和流變特性，進(jìn)而阻礙面筋網(wǎng)絡(luò)的形成和發(fā)展，導(dǎo)致全麥?zhǔn)称返倪m口性差，AX與面筋蛋白的相互作用如圖1所示。

圖1 AX與面筋蛋白的相互作用

2.1 AX在普通面團(tuán)中的作用機(jī)制

小麥粉與水以及其他配料(食用鹽、酵母等)經(jīng)過混合形成普通面團(tuán)，而配料的添加對面團(tuán)的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響。WEAX對面團(tuán)特性和最終產(chǎn)品質(zhì)量有積極影響，如增加吸水率、提高面團(tuán)混合穩(wěn)定性和增加面包體積[38]，而WUAX會(huì)干擾面筋網(wǎng)絡(luò)的形成并破壞面團(tuán)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致全麥?zhǔn)称焚|(zhì)地粗糙和外觀不良[39]。不同相對分子質(zhì)量的WEAX對面筋蛋白的流變特性、二級結(jié)構(gòu)、二硫鍵構(gòu)象和芳香族氨基酸環(huán)境均有影響。面筋蛋白未水化時(shí)，β-折疊(39%)和無規(guī)卷曲(30%)是主要的二級結(jié)構(gòu)，當(dāng)被水化時(shí)，β-折疊和無規(guī)卷曲轉(zhuǎn)變?yōu)棣?轉(zhuǎn)角構(gòu)象，使面筋蛋白充分吸收水分，形成面筋網(wǎng)絡(luò)。Jayne等[40]發(fā)現(xiàn)添加麩皮后，水再分配和面筋蛋白部分脫水，會(huì)造成水化的面筋蛋白二級結(jié)構(gòu)的構(gòu)象發(fā)生轉(zhuǎn)變，在不同含水量的面團(tuán)中，β-轉(zhuǎn)角含量均降低，β-折疊和無規(guī)卷曲含量均增加；在低含水量時(shí)(35%)，添加10%的麩皮形成的面團(tuán)中β-轉(zhuǎn)角和β-折疊含量變化幅度較大；在較高含水量時(shí)(50%)，可以充分水化面筋，故可在一定程度上消除麩皮對面筋蛋白水分的競爭而造成的影響。Zhu等[41]研究發(fā)現(xiàn)高相對分子質(zhì)量的WEAX經(jīng)酸水解產(chǎn)生的低相對分子質(zhì)量的WEAX有助于改善面筋網(wǎng)絡(luò)，提高面筋的黏彈性，而高相對分子質(zhì)量的WEAX對面筋網(wǎng)絡(luò)的形成不利，這可能是因?yàn)榈拖鄬Ψ肿淤|(zhì)量的WEAX加入會(huì)使面筋蛋白二級結(jié)構(gòu)中的β-折疊增多，α-螺旋結(jié)構(gòu)減少并保持其二硫鍵的原始構(gòu)象(G-G-G)，使面筋網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性增加，而高相對分子質(zhì)量的WEAX與蛋白質(zhì)的相互作用，改變酪氨酸的微環(huán)境，降低蛋白分子的親水性，使得面筋網(wǎng)絡(luò)的吸水率下降，導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子內(nèi)和分子間相互作用，并阻礙面筋網(wǎng)絡(luò)的充分形成，這與已提出β-折疊和β-轉(zhuǎn)角的含量與面團(tuán)穩(wěn)定性成正相關(guān)，α-螺旋含量與面團(tuán)穩(wěn)定性呈負(fù)相關(guān)的研究結(jié)果一致[42]。Hemalatha等[16]的研究發(fā)現(xiàn)A/X比值較高的AX添加到小麥粉中會(huì)使終產(chǎn)品的質(zhì)地柔軟，品質(zhì)更好，這可能是因?yàn)锳/X較高時(shí)，加熱冷卻黏度較高，對面團(tuán)的流變特性產(chǎn)生積極影響。在面團(tuán)中，WEAX有助于發(fā)酵階段產(chǎn)生的氣體滯留在氣室中[39]，并維持終產(chǎn)品體積，這可能是由于WEAX可以增加氣室界面膜中蛋白質(zhì)之間的相互作用，提高了氣室的穩(wěn)定性，減少面團(tuán)熟化過程中對氣室的破壞[43]。

WUAX的顆粒特性可直接影響面筋蛋白間的相互作用，并與面筋蛋白競爭水，間接削弱面筋蛋白分子之間的吸引力，直接干擾面筋網(wǎng)絡(luò)的形成[44]，且在面筋網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程中形成物理屏障，阻礙CO2氣體進(jìn)入，導(dǎo)致氣體滯留減少，使面包體積減小，質(zhì)地惡化[45]。然而，Arif等[46]發(fā)現(xiàn)WUAX通過增加小麥粉的吸水率和延緩面團(tuán)在混合過程中的形成時(shí)間，改善了面團(tuán)的特性，但削弱了面包的物理和感官特性，影響終產(chǎn)品質(zhì)量。此外，研究發(fā)現(xiàn)WUAX的添加量以及處理方式對面團(tuán)特性的影響不同。小麥粉中高濃度的WUAX(高于5.0%)阻礙面筋網(wǎng)絡(luò)的形成，可能是由于WUAX的吸水能力較強(qiáng)，與面筋蛋白競爭水分子，導(dǎo)致面筋蛋白聚集，拉伸能力下降，并使得最終產(chǎn)品的體積下降[47]，當(dāng)WUAX的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1%～2.5%時(shí)，可形成良好的面筋網(wǎng)絡(luò)[48]。在面團(tuán)形成過程中，內(nèi)源性戊聚糖酶水解WUAX使WEAX含量增加[49]，穩(wěn)定氣室，改善氣體滯留。發(fā)酵過程中WUAX的增溶作用存在明顯差異[50]，這可能與面包的制作方法和所用小麥品種不同有關(guān)。Nishitsuji等[51]認(rèn)為增溶可能不僅是由于AX的分解，還與AX的阿拉伯糖的取代度有關(guān)，且增溶作用主要發(fā)生在面包制作過程的初始階段，即制備面團(tuán)過程中。目前，關(guān)于AX對面團(tuán)特性的影響已有較多研究，但其濃度、相對分子質(zhì)量以及取代度對面團(tuán)特性的影響仍存在差異，需要進(jìn)一步研究驗(yàn)證。

2.2 AX在熟化面團(tuán)中的作用機(jī)制

現(xiàn)有研究主要集中在面團(tuán)形成過程中AX與面筋蛋白的相互作用，但對后續(xù)熱處理(如烘焙、蒸煮和油炸等)的研究還較少。因此，需要進(jìn)一步研究熱誘導(dǎo)過程中，熱量對AX-面筋蛋白相互作用的影響。在面團(tuán)熱處理過程中，隨著溫度的升高，二硫鍵形成促使面筋蛋白聚集形成大的谷蛋白聚集體(GMP)，改善饅頭的品質(zhì)，且當(dāng)AX的相對分子質(zhì)量較低，A/X值和FA含量較高時(shí)，對饅頭品質(zhì)的改善效果更有效[52]。烘焙過程中，施加的熱量通過誘導(dǎo)WEAX氧化交聯(lián)，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)變化和含量減少，使形成的氣室更加穩(wěn)定，并起到維持面包體積的作用[39]。Si等[53]添加不同量的WUAX均會(huì)出現(xiàn)升高溫度使面筋網(wǎng)絡(luò)的黏彈性下降的現(xiàn)象，在高溫下彈性有回升的趨勢，而黏性未表現(xiàn)出明顯的變化，推測是由于麥谷蛋白和麥醇溶蛋白的變性溫度存在差異，而麥谷蛋白主要影響面筋的彈性，麥醇溶蛋白主要影響面筋蛋白的黏性[54]，在溫度較高時(shí)阻礙了麥醇溶蛋白的交聯(lián)，進(jìn)而阻礙了面筋網(wǎng)絡(luò)黏性的恢復(fù)。Zhao等[55]研究發(fā)現(xiàn)含有WEAX的面團(tuán)在未加熱時(shí)面筋的黏度降低，經(jīng)過熱誘導(dǎo)處理低相對分子質(zhì)量WEAX的黏度增加大于高相對分子質(zhì)量WEAX，且在加熱過程中有誘導(dǎo)面筋蛋白聚集的趨勢，使得GMP粒徑增加，表明WEAX促進(jìn)面筋蛋白的熱聚集，這可能由于高相對分子質(zhì)量的谷蛋白亞基x-型、低相對分子質(zhì)量的谷蛋白亞基(主要為i-型和s-型)、γ-醇溶蛋白間的聚集能力增強(qiáng)。

這些研究僅依靠熱誘導(dǎo)而未引入新的物質(zhì)對面團(tuán)進(jìn)行處理來改變面團(tuán)的結(jié)構(gòu)，此外，對于面團(tuán)熟化過程中引入新的物質(zhì)(比如油炸過程中引入脂肪)也有研究。在油炸過程中面團(tuán)表面含油量與表面粗糙度呈正相關(guān)[56]。Cao等[57]研究發(fā)現(xiàn)添加全麥粉(含AX)的面團(tuán)可導(dǎo)致方便面的含油量增加，但可以降低方便面在儲(chǔ)藏過程中的過氧化值，有助于抑制油脂氧化，生產(chǎn)質(zhì)地較軟、表面黏性較小的方便面。而Li等[58]油炸處理添加WUAX的油條面團(tuán)，由于WUAX有較強(qiáng)的水分結(jié)合能力，降低了面團(tuán)中自由水的含量，且用全麥粉制作的油條有較小的比表面積，使得結(jié)構(gòu)含油率也較低，并增加終產(chǎn)品的營養(yǎng)價(jià)值。雖然已有對面團(tuán)熟化制品的研究，但在熱處理過程中AX復(fù)雜的結(jié)構(gòu)特征對面筋蛋白熱誘導(dǎo)聚集過程的詳細(xì)機(jī)制仍有待闡明，且油炸過程中面團(tuán)的吸油機(jī)制尚不清楚，有待進(jìn)一步研究油炸過程中的動(dòng)力學(xué)。

2.3 AX在冷凍面團(tuán)中的作用機(jī)制

冷凍儲(chǔ)藏中，面團(tuán)中大分子谷蛋白聚合物的解聚是面筋和谷蛋白變質(zhì)的重要指標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn)面筋網(wǎng)絡(luò)中線性谷蛋白間通過二硫鍵連接，并與醇溶蛋白通過范德華力相互作用形成環(huán)形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使面團(tuán)具有保水性能、附著力和黏彈性[59]。因此可通過觀察面筋蛋白水化能力的變化來研究在冷凍面團(tuán)中水和蛋白質(zhì)的相互作用。

麩皮含有的AX可作為小麥冷凍面團(tuán)的改良劑。Wang等[60]以麥麩為原料制備的WEAX能有效提高冷凍面團(tuán)體積，可能是由于WEAX吸收水分，使自由水減少，在冷凍儲(chǔ)藏時(shí)產(chǎn)生較少的冰晶，并維持氣室的形狀，降低了對面筋網(wǎng)絡(luò)的破壞[61]；且含有2%的WEAX的面團(tuán)在蒸煮時(shí)AX與面筋蛋白相互作用使面筋網(wǎng)絡(luò)充分發(fā)展，形成較均一致密的氣室，使饅頭的體積增加[62]。此外，加入WEAX的面團(tuán)可增加GMP抗解聚作用，冷凍儲(chǔ)藏60 d時(shí)GMP含量高于普通面團(tuán)，且質(zhì)地較軟。在冷凍儲(chǔ)藏時(shí)黑麥中的WEAX可導(dǎo)致鏈內(nèi)二硫鍵斷裂，由于醇溶蛋白分子內(nèi)的二硫鍵較穩(wěn)定，故游離巰基含量的增加主要來于谷蛋白分子內(nèi)二硫鍵發(fā)生的斷裂，而分子內(nèi)二硫鍵的斷裂與GMP的解聚沒有直接關(guān)系[60]；因此在冷凍面團(tuán)中谷蛋白分子間二硫鍵的含量與GMP解聚可能存在相關(guān)性。隨著凍存時(shí)間的增加，面筋和谷蛋白中的彈性模量和黏性模量顯著損失，使氣液界面的吸附能力降低，導(dǎo)致發(fā)泡性能下降，進(jìn)而影響最終產(chǎn)品的比容和質(zhì)量。但冷凍過程中醇溶蛋白沒有明顯的變化，可能是由于冷凍誘導(dǎo)麥醇溶蛋白分子構(gòu)象的重排，降低了分子鏈的柔韌性[63]。WUAX作為一種介于蛋白質(zhì)和淀粉之間的黏合劑，在冷凍時(shí)與面筋蛋白競爭水分，使面筋蛋白脫水，二級結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，改善了冷凍面團(tuán)的拉伸性、延展性和黏彈性，能有效防止冷凍儲(chǔ)藏過程中面團(tuán)體積的變化[64]；隨著冷凍貯藏時(shí)間的延長，巰基含量增加，二硫鍵含量降低，可能是因?yàn)辂滬烝X中的親水基團(tuán)具有自由基清除能力[40]。與WEAX相比，WUAX可以更有效地延緩面團(tuán)的老化，有助于延長小麥粉制品的保質(zhì)期。

冷凍面團(tuán)樣品中SH含量的增加，可能是由于冰或水的遷移導(dǎo)致二硫鍵斷裂進(jìn)而使GMP解聚[65]。在冷凍儲(chǔ)藏時(shí)除WUAX抑制結(jié)晶效應(yīng)外，冷凍也會(huì)導(dǎo)致冷凍濃縮和低溫效應(yīng)，這也可能導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性[66]。因此，由于冷凍誘導(dǎo)的復(fù)雜效應(yīng)以及GMP的復(fù)雜分子結(jié)構(gòu)，在冷凍過程中WUAX對面團(tuán)結(jié)構(gòu)是否有影響，以及其詳細(xì)機(jī)制仍有待研究。

3 預(yù)處理阿拉伯木聚糖對面團(tuán)特性的影響

AX有較強(qiáng)的吸水能力，可與蛋白質(zhì)分子競爭性吸水，抑制小麥面筋蛋白的吸水率，使面筋網(wǎng)絡(luò)的形成受到阻礙，在熱處理的過程中不能穩(wěn)定氣室，造成結(jié)構(gòu)塌陷，導(dǎo)致全麥面包體積收縮，品質(zhì)變差[67]；因此，對AX進(jìn)行水解(包括酸水解、堿水解和酶水解)、固態(tài)發(fā)酵、半固態(tài)發(fā)酵處理等，可改善全麥制品的品質(zhì)。

Buksa等[68]對全麥粉進(jìn)行酸改性和酶解(過氧化物酶/過氧化氫體系)，后經(jīng)發(fā)酵處理，發(fā)現(xiàn)AX-蛋白復(fù)合物在面團(tuán)混合時(shí)已經(jīng)形成，且隨著發(fā)酵時(shí)間延長，形成更高摩爾質(zhì)量的AX-蛋白、AX-AX復(fù)合物使改性面團(tuán)具有更大的彈性，且經(jīng)酶解的AX形成的面團(tuán)黏稠性和彈性較大。Liu等[69]發(fā)現(xiàn)加入葡萄糖氧化酶的全麥粉，面筋蛋白中的游離巰基含量下降，并且促進(jìn)大分子蛋白質(zhì)聚集體和蛋白質(zhì)-多糖復(fù)合物的形成，增加氣室的穩(wěn)定性維持面包的體積。此外，木聚糖酶可將WUAX轉(zhuǎn)化為WEAX，降低WUAX的水分結(jié)合能力，使自由水含量增加，并在小麥粉其他成分中重新分布，從而改善產(chǎn)品的質(zhì)量[70]。高度取代的阿拉伯糖可限制木聚糖酶的作用位點(diǎn)[26]，因此，其對阿拉伯木聚糖的降解可以在其他酶(阿拉伯呋喃糖苷酶)作用之前或之時(shí)進(jìn)行[71]，起到協(xié)同增效來減少酶的使用量。脂肪氧合酶(LOX)作為自由基生成劑能有效地促進(jìn)WEAX的氧化交聯(lián)能力，提高WEAX的粒徑和黏度。添加到全麥粉中，與普通小麥粉單獨(dú)添加Ana-rLOX或WEAX相比，可使WEAX中的FA聚合形成氧化凝膠，抑制面包的失水和硬化速率，在改善新鮮面包質(zhì)量和延長儲(chǔ)藏期方面具有更好效果[72]。

固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)的酶可直接應(yīng)用于麥麩面包加工工藝。微生物A. awamori經(jīng)固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)生木聚糖酶[73]，與其他曲霉相比，該酶具有更高的產(chǎn)阿魏酰酯酶能力，提高產(chǎn)品中的阿魏酸含量[74]。此外，Zahra等[75]在全麥粉中添加含有乳化劑的木聚糖酶，發(fā)現(xiàn)其與乳化劑的結(jié)合對面團(tuán)的流變學(xué)和面包特性有協(xié)同作用，可改善全麥面包的流變特性、亮度、結(jié)構(gòu)和抗氧化活性等，由于乳化劑的疏水基團(tuán)可增強(qiáng)與蛋白質(zhì)的疏水相互作用[76]，使得形成的面團(tuán)更加穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)更加均一，而且添加木聚糖酶和乳化劑可顯著降低面包的植酸含量和硬度，從而防止植酸對面包質(zhì)量的負(fù)面影響。因此，對從小麥麩皮中獲得的AX經(jīng)過預(yù)處理，可改善其在小麥粉加工制品中的特性與感官品質(zhì)。

4 小結(jié)與展望

阿拉伯木聚糖是一種功能性低聚糖，使谷物加工副產(chǎn)物得到了有效的利用，賦予產(chǎn)品降低如肥胖、糖尿病和腦血管等慢性疾病發(fā)病率的作用。但因阿拉伯木聚糖屬于一種半纖維素，在全麥粉的加工過程中，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)地粗糙、色澤偏暗，風(fēng)味受到一定的影響，這些都成為全谷物食品消費(fèi)的感官障礙。目前，國內(nèi)外提取AX的方法主要有3種，其中用堿提取的AX應(yīng)用較多，堿提法主要有飽和Ba(OH)2、飽和Ca(OH)2、NaOH等，但堿提取過程中易破壞阿魏酸結(jié)構(gòu)，且顏色較深，不利于工業(yè)中應(yīng)用，醇沉過程中有大量的有機(jī)溶劑消耗，后續(xù)處理較為繁瑣。水提取制備的WEAX用于面團(tuán)可以增加吸水率、提高面團(tuán)混合穩(wěn)定性和增加面包體積，但其得率較低，經(jīng)濟(jì)消耗大。酶解法提取的AX可以改善WUAX對面團(tuán)的負(fù)面影響。此外，機(jī)械處理(擠壓、超聲和微波等)作為一種提取輔助方法，與不同溶劑提取方法相結(jié)合，可以提高AX的得率和純度，并減少經(jīng)濟(jì)消耗和后續(xù)污染，可與3種溶劑提取法相結(jié)合以提高提取的效率，并改善其在面團(tuán)制品中的作用。關(guān)于AX在面團(tuán)中的作用機(jī)制仍存在許多未解之處，這可能與AX的來源和提取方式、產(chǎn)品原料和加工工藝等方面有關(guān)。

后續(xù)研究建議從以下幾方面開展：優(yōu)化AX提取方案，使得AX純度較高和相對分子質(zhì)量相對集中，減少AX對面團(tuán)特性影響因素的變量；進(jìn)一步展開單一面筋蛋白(麥谷蛋白或麥醇溶蛋白)與AX具體作用的研究；進(jìn)一步研究AX和改性AX(如酶解AX)與普通面團(tuán)、熟化面團(tuán)和冷凍面團(tuán)的作用機(jī)制，以及其與最終產(chǎn)品品質(zhì)之間的關(guān)聯(lián)性。