麦麸即小麦麸皮,它是小麦加工制作面粉的主要副产物。麦麸富含营养物质及活性成分,具有改善胃肠功能、抗菌、抗氧化等丰富的药理作用。传统上,麦麸主要被人们用作饲料,少量被用于酿酒、制醋和酿制酱油等食品领域。麦麸在医药领域也被广泛应用。麦麸本身具有“和中健脾”的功效,是中药炮制领域常用的固体辅料,能与补脾胃中药共制以发挥协同增效的作用。近年来,麦麸的营养价值和生理活性得到了广泛的研究和利用,已从麦麸中提取、分离出膳食纤维、植物蛋白、麸皮多糖、麦芽胚油、植酸钙、植酸、谷氨酸、丙醇、丁醇、低聚糖、戊聚糖、抗氧化物、β-淀粉酶、木糖醇及维生素E等食用或药用原料。尽管麦麸具有如此广泛的用途,但是目前有关麦麸的质量标准研究仍仅限于饲料领域。麦麸在食品、药用等领域仍缺乏科学、规范的质量标准体系,这也限制了麦麸的深度开发与应用,相关研究亟待开展。
麦麸为禾本科植物小麦 Triticum aestivum L.的加工品。小麦原产地在西亚的新月沃地,我国具有悠久的栽培历史,春秋战国时期便有关于小麦种植的记载,汉代就基本形成了以冬小麦为主的轮作复种制度。小麦作为重要的粮食作物,具有耐寒、耐旱的特性,在我国被广泛种植。根据 2022年度国家统计局对全国 31 个省(区、市)抽样调查和农业生产经营单位的全面统计显示,我国小麦播种面积 2 296.2 万公顷(34 443 万亩),比 2021年增加 5.08 万公顷(76.2 万亩),增长 0.2%;总产量 13 576 万吨,比 2021年增加 128.6 万吨,增长 1.0%。目前,小麦的产量占我国粮食总产量的20%左右。农业农村部统计表明我国小麦主产区为河北、山西、河南、山东、安徽、湖北、江苏、四川、陕西等省。其中,河南为我国小麦产量第一大省,约占全国小麦产量的 1/4。
小麦(图 1-1)的籽粒从整体上来看,由外到内的构造依次为茸毛、果皮、种皮、珠心层、糊粉层、胚乳以及包在胚乳中的胚芽。植物学上的麦麸指小麦籽粒结构中的果皮、种皮、珠心层和糊粉层,这些部分占整个小麦籽粒的 15%~18%。但是,受小麦生长环境、品种以及各地制粉工艺的影响,如在生产面粉过程中,由于加工条件的制约,并不能将麸皮与面粉完全分离开,麦麸还包括提取胚芽和胚乳后的残留物。提取小麦胚和胚乳后剩下的混合物统称为麦麸,大体包括三个部分,即皮层(果皮、种皮、珠心层)、糊粉层和胚乳(图 1-2),占小麦籽粒的 22%~27%。麦麸作为小麦制粉的主要副产物,我国每年约有 2000 万吨小麦麸皮资源,85%以上用于饲料、传统酿造业,资源增值转化率及经济价值较低。因此,深入开展麦麸的化学成分及药效作用研究,对于合理开发和利用麦麸这一重要的农业资源具有积极的意义。
图 1-1 小麦穗
图 1-2 小麦粒剖面
麦麸为呈淡黄色或褐黄色的皮状颗粒,质较轻,味略甜,具有特殊香气,并含有丰富的营养物质和活性成分。受小麦的品种、生长环境、品质和加工条件等因素的影响,各地麦麸的化学成分含量略有差异。因此,明确麦麸中化学成分的组成及相关影响因素,对于保证麦麸的质量以及合理地开发利用这一资源具有重要的价值。
麦麸主要由小麦皮层和糊粉层组成。糊粉层虽然仅占小麦种粒的 7%,却含有小麦大部分的蛋白质、脂肪以及膳食纤维等营养物质。因此,麦麸除含有8%~15%的水分外,绝大多数为营养物质,包括13.2%~18.4%的蛋白质、3.5%~3.9%的脂肪、13.8%~24.9%的淀粉、10.9%~26.0%的总阿拉伯木聚糖,以及 30.5%~50.9%的膳食纤维。由于这些营养物质具有广泛的生理功能,也使麦麸在食品及医药领域具有重要的价值。
1 .膳食纤维 麦麸中膳食纤维的含量最高,占总量的 30.5%~50.9%。膳食纤维作为不被人体消化的多糖类碳水化合物和木质素,具有持水性、与阳离子结合与交换、对有机分子螯合吸附等活性作用以及改变消化系统中菌群等物理、化学性质,并与一系列的生理学效应有关,从而在维持人体健康、预防疾病等方面有着独特的作用。因此,膳食纤维也被认为是影响人体健康所必需的“第七大营养素”。
膳食纤维根据溶解性的不同,可分为可溶性和不可溶性膳食纤维两种。麦麸膳食纤维的 55%是阿拉伯木聚糖,其余的是纤维素、木质素、果聚糖和混合链接β-葡聚糖等,而且约 95%的麦麸膳食纤维是不可溶性膳食纤维。麦麸膳食纤维具有吸水、吸油、保水及保香性等特点,可用作食品添加剂。麦麸膳食纤维还具有促进肠道蠕动、减少脂肪的吸收,预防便秘、高血压、高脂血症和心脑血管等疾病的作用,尤其是在预防和治疗便秘方面的作用最为突出。此外,麦麸中膳食纤维还可以被微生物利用,合成维生素K和B族维生素等多种维生素,能够作为功能性食品基料添加到食品中,也可以制成胶囊、口服液的形式直接食用。由此可见,麦麸是优质活性膳食纤维的重要来源之一。
目前,已报道的麸皮膳食纤维提取方法有物理法、化学法、酶法以及其他各种方法的联合提取技术。其中,麦麸中存在 2%左右的可溶性膳食纤维,可以直接采用热水提取的方法进行分离。此外,麦麸中的可溶性膳食纤维还能采用膜分离的方法进行制备。有研究者采用超滤的方法从麦麸中提取出半纤维素。麦麸的可溶性膳食纤维含量较低,因此,通过上述物理方法提取麦麸的膳食纤维成品率较低。
化学法制备麸皮膳食纤维是应用碱或酸等相应的化学试剂除去麦麸中的蛋白质、淀粉、脂肪及其他一些非膳食纤维成分,可得到纯度较高的膳食纤维。有研究者采用碱处理麦麸除去蛋白质,再用酸水解麦麸中的淀粉等物质,得到了麦麸不可溶性膳食纤维。然而,化学法制备麸皮膳食纤维过程中使用酸或碱处理的温度一般较高,会对膳食纤维有水解作用从而造成膳食纤维的损失,因此,化学法制备麸皮膳食纤维的成品率也相对较低。
酶法提取制备麸皮膳食纤维的反应条件相对温和,得到的膳食纤维纯度也比较高。该法主要通过使用淀粉酶或糖化酶与蛋白酶水解麦麸中的淀粉和蛋白,从而得到麦麸膳食纤维。有研究者采用复合酶法从麦麸中制备膳食纤维,采用淀粉酶和糖化酶水解淀粉,蛋白酶水解蛋白,通过此法提取膳食纤维的获得率可达 72%。但是,酶法提取成本较高,为节约成本,提高工作效率,多将酶法提取与化学法联合应用,即用化学试剂除去麦麸中的蛋白质,再用淀粉酶水解淀粉,制备麦麸膳食纤维。还有研究者先采用α-淀粉酶水解淀粉,然后再用碱除去蛋白质,可得到 54.12%产率的麦麸膳食纤维。由此可见,酶法与其他方法联合应用是制备麸皮膳食纤维的有效方式。
采用化学法或酶法制得的麦麸膳食纤维主要为不可溶性膳食纤维。食品领域若直接添加不可溶膳食纤维会对食品的质构和色泽等产生不利的影响。有研究者尝试进行麦麸膳食纤维的改性研究,即利用物理、化学以及生物发酵等方法来改善麦麸膳食纤维的理化性质,从而提高其在食品领域的应用价值。
物理法是麦麸膳食纤维改性的常用方法。挤压法、超微粉碎法、微射流均质法及高压均质法是常用的手段。其中,挤压法可实现混合、输送、加压和加热等操作的一体化,从而在极短时间内使大分子聚合物质转变为小分子物质。通过挤压法可以显著增加可溶性膳食纤维的含量,并相应改善膳食纤维的营养功能特性。有研究者通过对麦麸膳食纤维进行双螺杆挤压加工,使可溶性膳食纤维含量由 3.22%上升到 10.14%。还有学者对小麦膳食纤维进行挤压爆破处理,也能够使可溶性膳食纤维的含量显著增加。超微粉碎法是利用机械或流体动力粉碎物料颗粒,使颗粒的粒径大幅减小,从而显著增加孔隙率和比表面积,最终改变膳食纤维的功能特性。有研究者采用高能纳米球磨对麦麸膳食纤维进行微粉碎,可有效地粉碎纤维颗粒到亚微米级,使其水合性质降低,部分纤维从不可溶性变成可溶性。此外,微射流均质是利用超音速射流间相互对撞,进行极强烈的剪切,从而得到更高的均质压力,产生更好的粒径分布效果。有研究者采用微射流技术可以有效地降低麦麸膳食纤维颗粒尺寸和堆积密度,并显著地提高比表面积、持水容量、溶胀能力、油保持能力和阳离子交换容量。高压均质是先对物料进行高压处理,然后将压力瞬间释放,产生爆破作用,使物料破碎。有研究者采用高压均质处理麦麸膳食纤维,使其膨胀力、持水力、表观黏度等物理属性提高,并且也提高了其中的可溶性膳食纤维含量。最后,麦麸膳食纤维经冷冻粉碎后,可溶性膳食纤维含量、金属离子吸附力、膨胀力增加,持水性、持油性降低,胆固醇吸附能力有所下降,而阳离子交换能力得到提高。
上述通过物理手段进行改性的方法中,高压均质法和挤压法的前处理技术极为相似,即先对物料进行高压处理,然后将压力瞬间释放,产生爆破作用,使物料破碎。不同的是高压均质处理压力为液压(30~200MPa),远高于挤压法(2.0~2.2MPa)。超微粉碎虽然能大大减小纤维的粒度,但对持水性、膨胀度的改善不如高压均质。微射流均质虽然效率较高压均质高,破碎力度大。但是,微射流均质在处理悬浊液时易堵塞,而高压均质可产生两级均质并增强效能,适用于高黏度溶液和悬浊液。因此,高压均质法是目前麦麸膳食纤维改性的有力手段。
化学法改性一般采用酸、碱或有机试剂来对膳食纤维进行处理,从而使膳食纤维的聚合度下降或者对基团进行修饰。有研究者采用丙烯酸对麦麸纤维接枝化处理,可使其持水力达到 9.65g/g,与原料相比,持水率提高了 67.9%。有研究者采用羧甲基化法,使用氢氧化钠对麦麸膳食纤维进行改性处理,其产物的持水性接近 12g/g,相比于改性处理前持水率提高了 105.79%。有研究表明,酸处理也能改善麦麸膳食纤维的理化性质。膳食纤维的漂白处理也能改善其理化性质。但是,化学处理虽不同程度地改善了麦麸膳食纤维的理化性质,但其反应条件苛刻,并且会伴有大量有毒、有害化学物质和外源离子的残留,这也会给下一步食品加工处理带来不便。
酶解的方法也是麦麸膳食纤维改性的常用手段。由于麦麸膳食纤维主要由阿拉伯木聚糖、纤维素、木质素、葡聚糖组成,可利用水解酶(如纤维素酶、半纤维素酶以及木聚糖酶等)对麦麸膳食纤维进行水解,得到小分子的糖类物质,如使用内切木聚糖酶水解麦麸膳食纤维就能使纤维骨架裂解,产生不可溶性的阿拉伯木聚糖。此外,还可通过发酵法,利用微生物自身代谢将膳食纤维降解成可溶性的小分子物质,如双歧杆菌能通过发酵降解麦麸膳食纤维的木聚糖,产生对人体有益的短链脂肪酸;枯草芽孢杆菌能降解麦麸不可溶性膳食纤维,产生阿魏酸寡糖。麦麸膳食纤维经发酵后气味及色泽都有了改善,麦麸颗粒也变得松散,水合性质也得到了很大提升。酶法和生物发酵法较物理和化学的方法而言,反应所需条件相对苛刻,不易控制。因此,目前进行麦麸膳食纤维的改性仍主要使用物理方法。
2 .蛋白质 麦麸中含有丰富的植物蛋白质,不仅可以作为日常膳食中的蛋白质补充剂,还可以减少饱和脂肪酸的摄入,有益于人体健康。麦麸的大多数蛋白质位于糊粉细胞中,主要为白蛋白和球蛋白,这也与小麦胚乳中的麦谷蛋白和麦醇溶蛋白不同。同时,这种差异也反映在氨基酸组成方面,麸皮蛋白中含有较多的赖氨酸、精氨酸、丙氨酸、天冬酰胺和甘氨酸,少量的谷氨酰胺、脯氨酸、苯丙氨酸和含硫氨基酸,其生理和营养价值要优于小麦蛋白。此外,麦麸中的蛋白质还具有抗氧化性等生理活性。因此,麦麸可作为优质植物蛋白质的重要来源。
尽管小麦麸皮含有相当丰富的蛋白质,但是麸皮蛋白质却难以被完全利用,这也使其营养价值得不到完全体现。小麦麸皮蛋白质的消化率较低,主要与麸皮层的结构有关。麸皮层大部分为细胞壁,由复杂的碳水化合物和木质素组成,这些化合物不溶于水,可形成疏水层,能有效阻挡蛋白质的溶出。此外,阻碍麸皮蛋白质利用的另一个因素是植酸盐的含量高,尤其是在糊粉层中形成的植酸盐-蛋白质复合物,可降低麸皮蛋白的溶解性。因此,麸皮蛋白多经提取后使用。
目前,关于提取麸皮蛋白质的研究较多。已报道的提取方法主要有碱法、酶法和盐法等。其中,碱法制备麸皮蛋白质是指麦麸经过稀碱浸泡,将离心分离得到的上清液用酸调节pH到等电点,再经过酸洗、离心、水洗的过程。有研究者采用碱法,在固液比为 1∶15,温度为 50℃,pH为 12的条件下提取 2 小时,麸皮蛋白质的提取率可达到 68.6%。由于碱法操作简单,也被大多数工业化生产所采用。酶法制备麸皮蛋白质是在温和的条件下用蛋白酶对麸皮蛋白质进行酶解,将其水解成可溶性小分子蛋白质而分离或用纤维素酶水解纤维素,从而提高蛋白质溶出率。有研究者采用浓度为 5.49%的碱性蛋白酶在 52.9℃,pH为 8.76、底物浓度 8.06%的条件下提取 2 小时,麸皮蛋白质的提取率为 70.56%。但是,酶法制备麸皮蛋白质的成本较高,且条件要求苛刻,一般较少采用。盐法主要是利用盐溶液浸泡麦麸,提取出其中的蛋白质。有研究者在盐浓度 2%,料水比 1∶15,温度 40℃的条件下处理麦麸 2 小时,提取到的麸皮蛋白质提取率为 27.68%。此外,麦麸中麸皮蛋白质的提取还可借助超声、微波辅助等技术。有研究者利用具有空穴结构效应、热效应等机制的超声波技术进行麸皮蛋白的提取,其提取率提高到了 90.05%。还有研究者利用超声、微波辅助技术提取麸皮蛋白质,并和传统的水浴振荡提取系统进行比较,结果表明,微波处理后,麸皮蛋白质的回收率总体增加,并显著高于常规提取。由此可见,通过现代多元的提取技术来从麦麸中获取植物蛋白切实可行。
3 .维生素 麦麸含有丰富的B族维生素,主要包括维生素B1和维生素B2。作为可溶性维生素,B族维生素具有调节新陈代谢,维持皮肤和肌肉的健康,增进免疫系统和神经系统的功能,可添加在某些食物中作为营养强化剂,从而满足人体对营养的需求,达到膳食结构平衡的目的。麦麸所含的天然抗氧化剂维生素E的含量在 1%以上,这种天然抗氧化剂与化学合成抗氧化剂相比,具有安全无毒、营养丰富及用量不受限制等特点,可广泛用于日用化工及食品、医药领域。
4 .微量元素 麦麸中含有丰富的微量元素。其中,5.7%的麦麸灰分中钾约占 17.2%、磷约占 20.5%、钙约占 1.6%、镁约占 5.6%、铁约占0.21%、锰约占 0.28%、锌约占 0.3%。麦麸中的微量元素可参与生命活动,具有重要的作用。其中,钾元素可以防止肌肉无力;磷元素可以参与细胞内糖、脂肪和蛋白质代谢,是形成某些含磷营养素必不可少的物质,从而参与人体某些重要的循环代谢途径;钙元素是构成人体骨骼和牙齿的主要成分,与人体正常发育、健康成长密不可分;镁元素可以扩张血管、降低血压、抑制神经兴奋;铁元素可以防止贫血;锰元素可以防止神经失调;锌元素在骨骼发育过程中起到重要作用。但是,麦麸中微量元素的含量与小麦的产地及种植条件有关,这也是不同来源的麦麸质量与疗效差异的重要因素之一。
麦麸中除蛋白质、膳食纤维等营养物质外,还含有活性多糖、木聚糖、酚类、植酸等生理活性物质,这些物质具有降糖、降压、调脂、抗氧化、抗菌、抗炎、调节免疫力等广泛的药理活性,有待进一步开发和利用。
1 .麦麸多糖 小麦麸皮中含有较多的碳水化合物,主要为细胞壁多糖。1927 年,Hoffmann等人首次从小麦面包粉中分离得到一种非淀粉多糖,这种多糖主要由阿拉伯木聚糖和木糖两种五碳糖聚合而成,故被命名为戊聚糖,即麦麸多糖。麦麸中麦麸多糖的含量大于 20.0%。麦麸可以作为制备戊聚糖的主要原料。麦麸经过热水浸提,离心除去淀粉,上清液加乙醇醇析,离心,浓缩干燥,可得到麦麸水溶性多糖粗提物。这种麦麸多糖的黏性较高,并具有较强的吸水、持水性能,可用作食品添加剂、保湿剂、增稠剂、乳化稳定剂等。另外,麦麸多糖还具有较好的成膜性能,可用来制作可食用膜等。此外,麦麸多糖还是一种功能性多糖,在预防便秘、高脂血症、肿瘤等方面具有一定作用。由此可见,麦麸多糖是一种具有广泛用途的活性物质,合理开发和利用麦麸多糖具有广阔的发展空间。
2 .木聚糖和低聚木糖 木聚糖是由木糖经β-1,4 糖苷键连接而成的聚合物,是自然界广泛存在的植物纤维中半纤维素的主要成分。小麦麸皮中木聚糖分为水溶性和非水溶性,水溶性木聚糖含量较少,仅占麸皮木聚糖的6%左右。小麦麸皮木聚糖与细胞壁木质素或纤维素相互连接,因此,直接用水提取得到的木聚糖量较少,多使用碱溶液进行提取,以保证提取效率。
低聚木糖又称木寡糖,是由 2~7 个木糖分子聚合而成的功能性寡糖,分子量为 300~2000。其中,分子量较小的木二糖、木三糖、木四糖是低聚木糖发挥功效的主要部分。从小麦麸皮中制备的低聚木糖多为乳白色或淡黄色粉末,略带有特殊气味,水溶性和分散性较好,与其他功能性低聚糖相比,也具有更耐酸和耐热的特性。目前,低聚木糖制备方法大体可以分为酸水解法、热水抽提法、酶水解法(含物理化学酶联合法)和微波降解法。其中,酶水解法的应用更广泛。有研究者利用木聚糖酶水解不同原料的非水溶性多糖获得低聚木糖,发现麦麸的低聚木糖产量最高。可见,麦麸是制备低聚木糖的优质原料。
低聚木糖在人体的代谢不依赖胰岛素,并且主要伴随成分是一种不消化性单糖——木糖,所以不会使血糖和血脂水平升高。低聚木糖还具有很难被体内消化酶所分解的特点,绝大部分低聚木糖要到达小肠后段和大肠,才能发挥其生理功能。这些低聚木糖能够促进双歧杆菌的增殖;还可以直接被肠道菌群发酵,产物能够降低肠道中的pH,促进钙的吸收,减少胺类的生成,进而减轻肝脏分解毒素的负担,起到保护肝脏的作用。低聚木糖还具备类似膳食纤维的部分生理功能,可增加粪便中的水分,防止便秘。此外,低聚木糖还具有降低血脂、降低胆固醇、抗氧化及抗感染等生理作用。因此,低聚木糖在食品、制药及饲料工业中的应用越来越广泛。由此可见,从麦麸中提取低聚木糖也是提高麦麸附加值的重要手段之一。
3 .酚类化合物 酚类化合物是指芳香烃化合物中苯环上的氢原子被羟基取代而成的一类化合物,属于芳烃的羟基衍生物,根据苯环上羟基的数目可以分为一元酚和多元酚。酚类化合物在天然植物中广泛存在,具有较强的抗氧化活性。小麦麸皮中酚类化合物是一类具有广泛生物活性的植物次生代谢物,主要存在于小麦麸皮皮层,具体包括酚酸、烷基酚类、黄酮和木酚素等。小麦中的酚类化合物对于改善人体生理功能具有积极的作用。因此,合理开发和利用麦麸中的酚类化合物具有重要的经济价值。
(1)酚酸:酚酸是一类结构上含有酚环的有机酸,为肉桂酸以及其衍生物,主要存在于麦麸皮层细胞壁中,具有广泛的生理活性,能够发挥抗氧化、清除自由基、抗紫外线辐射、抑菌效应及抗病毒作用,并对环境中的有毒物质如多环芳香烃和亚硝胺以及真菌毒素具有抗诱变作用。目前,已从小麦麸皮中发现了七种酚酸类化合物,分别为绿原酸、对香豆酸、阿魏酸、异阿魏酸,丁香酸、咖啡酸、芥子酸。其中,阿魏酸是麦麸中含量最高的酚酸类化合物,也是麸皮的主要抗氧化成分,全称是 4-羟基-3-甲氧基肉桂酸或 3-(4-羟基-3-甲氧苯基)-2-丙烯酸,分子量为 194。阿魏酸作为植物中广泛分布的一种芳香酸,含量占麦麸质量的 1%,作为木栓质的组分,对于细胞壁交联具有关键性作用。阿魏酸主要通过酯键与多糖和木质素交联,或自身酯化或醚化形成二阿魏酸,有顺式和反式两种。顺式阿魏酸为黄色油状物,反式阿魏酸为白色至微黄色结晶物。阿魏酸作为一种天然抗氧化剂,其苯环上的羟基是抗氧化活性基团,能够消除超氧阴离子,羟基自由基和过氧化氢结合磷脂酰乙醇胺,防止自由基攻击,还具有抗氧化、防癌、抗菌消炎等活性,能够抗血小板聚集、增强前列腺素活性、镇痛、缓解血管痉挛,被广泛用于治疗心脑血管疾病。因此,目前阿魏酸在食品、医药、化妆品等行业都有重要价值。
因小麦种类的不同,小麦麸皮中阿魏酸的含量也会略有差异。鉴于阿魏酸主要是通过酯键与细胞壁中的多糖和木质素交联,一般可以利用化学法或酶法来断裂酯键,使麸皮细胞壁中酯化的阿魏酸释放出来,从而被提取。有研究者考查了酸碱浓度、水解时间等降解因素对小麦麸皮中酚酸释放量的影响,结果发现,不同的水解条件对酚酸释放量的影响具有明显的差异。通过实验优化还获得了采用超声波辅助有机试剂(甲醇∶水∶丙酮=7∶6∶7)进行酚酸提取的技术参数。还有研究者采用硫酸水解小麦麸皮时发现,该法可以释放出大量的酚酸。但是,采用酸水解麦麸所释放酚酸的主要成分为对羟基苯甲酸、肉桂酸、咖啡酸、阿魏酸和原儿茶酸等。研究者比较了采用酸和碱降解的方法对小麦麸皮中酚酸类化合物进行提取的差别,结果发现,两种方法都能够使小麦麸皮中的结合酚酸游离出来,但使用碱水解的提取效率更高。有研究者采用不同水解方法对小麦麸皮进行降解,并对提取物的抗氧化活性进行对比,结果发现,碱性水解会获得更多的酚酸,而且碱性水解所得到酚酸的抗氧化活性也要高于酸性水解。有研究者采用非加压碱性降解和加压碱性降解两种方法从小麦麸皮中提取阿魏酸,结果发现,加压碱性降解比非加压碱性降解更能有效地提取小麦麸皮中的阿魏酸等酚类物质。此外,酯酶也可以将小麦麸皮中的阿拉伯木聚糖和阿魏酸之间的酯键断裂,从而利于阿魏酸的释放。有学者采用混合酶法来提取阿魏酸,并采用正交试验进行工艺优化,确定酯酶的最佳pH为 8.0,最适作用温度为 25℃,木聚糖酶为内切β-1,4-木聚糖酶,最适作用pH为5.0,最适作用温度 50~60℃。应用酶法提取阿魏酸反应温和,不会引起褐变,条件也相对容易控制。因此,酶法也是提取酚酸的常用方法。
(2)烷基酚类化合物:烷基酚类化合物是由酚类烷基化后的产物,主要存在于植物及某些类型的真菌、细菌和微生物中。小麦麸皮中的烷基酚类化合物大约占小麦麸皮总重量的 0.31%。其中,5-烷基间苯二酚及其同系物是小麦麸皮中烷基酚的主要成分。烷基酚类具有多种生物活性,具体包括抑菌、抗肿瘤等作用。有研究者通过实验发现,从大麦种子表层中提取的烷基酚类对青霉、曲霉等致病性真菌具有抑制作用。还有研究发现,从小麦麸皮中分离到的多种烷基(烯基)间苯二酚物质具有抑制结肠癌细胞增殖的活性,并且随着侧链的增长,活性逐步降低,侧链上双键和三键的数目增多,抗癌活性会相应增强。因此,麦麸中烷基酚类化合物也具有潜在的开发价值。
(3)黄酮类化合物:黄酮类化合物是一种广泛存在于植物中的、以2-苯基色原酮为母体衍生的一类化合物。黄酮类物质具有降血脂、降血糖、抗菌、抗病毒、抗氧化、抗肿瘤等活性,能够降低心肌耗氧量,使脑血管和冠状动脉血流增加,还能抑制心律失常,用于治疗冠状动脉硬化和心脏病等疾病。
麦麸中的黄酮类化合物也具有抗肿瘤、抗氧化等广泛的生理活性。通过体内和体外抑肿瘤试验发现,小麦麸皮总黄酮对不同肿瘤细胞均具有一定的抑制作用。有研究者通过实验证实,小麦麸皮总黄酮类对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)的清除效果强于维生素C。研究者从小麦麸皮中分离得到小麦新苷A与小麦新苷B两个新的黄酮化合物,具有较强的抗氧化活性。研究者还从小麦麸皮中分离得到木犀草素,具有抗突变的效果,可以防止小白鼠微核网状细胞受到γ-射线的损伤。有研究证实小麦麸皮中的芹菜素能够使人体细胞周期停止在G1期,还能抑制人体二倍体纤维细胞的增殖,具有很强的抑制甲状腺癌细胞增殖作用。此外,有研究者探讨了麦胚黄酮对大鼠脂质和血脂过氧化作用的影响,结果发现,麦胚黄酮具有提高机体抗氧化能力和调节血脂代谢的功效,可用于预防高血压、高脂血症等症状。
麦麸中含有丰富的黄酮类化合物。有研究者利用微波辅助技术提取小麦麸皮中的黄酮类化合物,结果产率为 0.351%。有研究者采用纤维素酶法提取替代常规的提取方法,可以提高总黄酮的提取率,结果优化得到小麦麸皮中总黄酮提取的最佳参数为加酶量 0.30%,提取时间 45 分钟,温度40℃,液料比 30∶1,pH 5.5,提取率为 0.465%。还有学者采用乙醇为溶剂,利用声波辅助技术提取小麦麸皮中的总黄酮,提取率可达 2.29%。因此,如何开发和利用麦麸中的黄酮类化合物具有重要理论和实践价值。
4 .植酸 植酸又称肌酸、肌醇六磷酸,是淡黄色或黄褐色黏稠状液体,常以钙、镁复盐形式存在于植物的种子、根和茎中,也是植物种子内60%~80%有机磷储存的重要仓库。植酸具有惊人的螯合能力,通常与多种金属离子形成植酸盐类,如植酸钙等。植酸可促进人体内的脂肪代谢、降低血脂、抑制胆固醇的生成,由植酸盐加工而成的肌醇,还是一种预防和治疗动脉硬化、脂肪肝与肝硬化的优良药物。植酸的钠盐和钙盐还可治疗胃炎、十二指肠溃疡、腹泻等症。实际上,植酸在豆科植物的种子、谷物的麸皮和胚芽中含量最高。小麦麸皮中植酸的含量在 5%左右,是生产植酸的优质原料,利用酸浸碱提中和法可以从麦麸中分离粗植酸,再进一步采用离子交换技术可以进行植酸的纯化。因此,利用麦麸来制备植酸也成为提高麦麸附加值的重要手段之一。
5 .其他 麦麸中还含有γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)、脑苷脂、草酸等成分。其中,GABA是一种非蛋白质天然氨基酸,其含量约占麦麸质量的 0.3%,具有延缓神经细胞衰老、降低血压、抗惊厥、预防和治疗癫痫、改善脑功能、活化肝肾功能、促进精子受精、改善脂质代谢、修复皮肤等多种功能。脑苷脂亦称为酰基鞘氨醇己糖苷,是由酰基鞘氨醇上以糖苷键结合一分子己糖而成的化合物。作为一种神经鞘糖脂,脑苷脂具有清除自由基、降低过氧化物、调节脂质代谢等作用。目前,研究者已经从小麦麸皮中分离得到了 19 个脑苷脂,部分脑苷脂具有抑制人体结肠癌细胞(HCT-116 和HT-29)生长的作用。草酸作为一种重要的化工原料,被广泛应用于药物生产、稀土元素的提取以及织物的漂白、高分子合成等工业领域。有研究者采用“水解-氧化-冰解”技术,可从小麦麦麸中制取草酸。综上所述,麦麸富含具有生理活性的化学物质,具有巨大的开发和利用空间,值得进行深入的研究。
中医认为,麦麸味甘、性寒,无毒,主入肺、脾、肾经,具有滋阴润肺、益气止汗、除烦止渴的功效,临床主要用于虚汗、盗汗、泄痢、糖尿病、口腔炎、热疮、折伤、风湿痹痛、脚气等症。麦麸还是中药炮制常用的辅料,通过麦麸与饮片共炒,能够发挥增强疗效、缓和药性、矫臭矫味和增味赋色的作用。此外,麦麸富含膳食纤维、蛋白质、脂肪及维生素等营养物质,在饲料及副食加工等领域也得到了广泛的应用。
我国古代劳动人民很早就意识到麦麸的药用价值,并将其广泛应用于临床。我国最早的医学典籍《黄帝内经·阴阳应象大论》有“谷气通于脾”,这也是中医认为麦麸具有“健脾和中”等功效的重要理论依据。唐开元年间陈藏器所著的《本草拾遗》认为麦麸具有止泄、止痛、散血等功效,原文记载“和面作饼,止泄利,调中,去热健人,蒸热袋盛熨人。马冷失腰脚和醋蒸,包扎所伤折处,止痛散血”,表明麦麸能和中健胃,还可治疗跌打损伤。《本草拾遗》引《日华子》有“麦麸,凉,治时疾,热疮,汤火疮烂,扑损伤折瘀血,醋炒贴詈(包扎)”,表明麦麸还具有治疗痤疮、溃疡的作用。“药王”孙思邈将谷皮糠粥用于治疗脚气病的案例写进《备急千金要方》和《千金翼方》,这也为后世应用麦麸治疗脚气病提供了理论依据。根据麦麸“性凉而软”的特性,人们依照“并用夹褥盛麸缝合藉卧”这一方法,来应用麦麸治愈“凡人身体疼痛及疮疡肿烂沽渍,或小儿暑月出痘疮,溃烂不能着席睡卧者”,功效极佳。明代李时珍称之为“诚妙法也”。李时珍在《本草纲目》中还记载“醋蒸,熨手足风湿痹痛,寒湿脚气,互易至汗出,并良,末服,止虚”,认为麦麸具有治疗风湿痹痛、寒湿脚气的作用。此外,李时珍还详细阐明了麦麸在预防或治疗虚汗、疮口、痢疾等方面的功效。止汗方面,麦麸“与浮麦同性,而止汗之功次于浮麦,盖浮麦无肉也”。治疗虚汗、盗汗,“用浮小麦文武火炒,为末。每服二钱半。米饮下,日三服。或煎汤代茶饮”。其中,由于季节不同,治愈痢疾的药方也有所差别,“春夏用大麦麸,秋冬用小麦麸,筛粉和酥傅之”。“面麸炒香,以肥猪肉蘸食之,还可治疗小便尿血”。
麦麸本身还在治疗某些疾病的方剂中扮演着重要的角色。《本草纲目》记载治疗“脾虚盗汗”所需“白术四两,切片。以一两同牡蛎炒,一两同石斛炒,一两同麦麸拣术为末,每服三钱”;治疗白疹瘙痒之症,需“小枸橘细切,麦麸炒黄为末。每服二钱,酒浸,少时饮酒。初以枸橘煎汤洗患处”,即麦麸以炮制辅料的形式发挥作用。《校注妇人良方》《圣济总录》《集玄方》《生生编》分别记载了麦麸作为药物入方剂,可治疗妇人产后虚汗、灭诸瘢痕、小儿眉疮以及走气作痛等。由此可见,麦麸作为常用的中药材,自古便具有广泛的药用价值。
麦麸作为中药炮制辅料的应用历史悠久且效果显著。汉代《华氏中藏经》中就有“枳实,麸炒”“枳实,麸炒去穰”的记载,始开麸制法之先河。明代之前有关中药麸制仍多散载于部分单味药项下,且主要以对麸制方法的论述为主。至明代才有关于麸制作用的总结性论述。陈嘉谟在《本草蒙筌》中就提出“麸制抑酷性,勿伤上膈”的理论,至今仍被医家所认同;明代的李中梓在《本草通玄》中也有“麦麸资其谷气”的记载。至清代张仲岩在《修事指南》中提到“麸皮制去燥性而和胃”,这些内容也表明麦麸与药物共制能缓和药物的燥性,增强其健脾和胃的功效。在《普济方》《医宗粹言》《本草求真》《修事指南》等论著中也提到有关麸制药物的部分作用,如“甘遂,麸炒,微烟生,复于地上候冷,出尽火毒”“枳壳,消食去积滞用麸炒,不尔气刚,恐伤元气”“白术,入清胀药麸皮拌炒用,借麸入中”“贝母,孕妇咳嗽,去心麸炒黄为末”,均认为麦麸与中药共制能缓和药物的燥性,增强其健脾和中的作用。此外,《中药炮制学辞典》还有记载:麦麸作为煨制的辅料,可发挥去除油质,增强止泻的作用,如麦麸煨葛根、诃子、肉豆蔻等。
现代研究发现,麦麸在中药炮制过程中可通过传质、传热的作用来影响饮片的质量及临床疗效,一方面,麦麸可通过对挥发性成分的吸附作用而降低饮片的燥性;另一方面,麦麸作为炒制过程的指示剂及热传导的介质,“即刻烟起”提示入锅的温度,“麦麸焦黑色”提示出锅的时机,并且还能保证炒制过程中热能传递的均一性,避免局部温度过高,影响饮片的外观和内在质量。有研究证实,麦麸的粒径对麸炒山药外观性状的影响,麦麸粒径越小,其在铁锅中冒浓烟的时间越短,越容易出现糊化、粘片和焦化,造成麸炒山药炮制品出现颜色均匀度差、焦片糊片所占比例增加的情况。还有研究证实了麦麸的粒径和含水量对于麸炒白术的外观及有效成分的含量具有显著影响,麦麸粒径越小、含水量越高,炮制品外观性状越差,且内在质量也降低。综上所述,麦麸对于麸制中药的质量和疗效具有重要的影响作用。
自古以来,麦麸多作为饲料应用,少量被用作酿酒、制醋和酿制酱油以及其他麦麸食品。近年来,麦麸中的各种营养成分及活性物质得到了深度开发,已经从麦麸中提取出多种成分,如植物蛋白、膳食纤维、麸皮多糖、谷氨酸及麦芽胚油,还制备了低聚糖、抗氧化物、β-淀粉酶、植酸钙,生产出了丙醇、丁醇、木糖醇、维生素E等,这也使麦麸的经济附加值越来越高。
1 .麦麸作为饲料的研究 麦麸自古便主要被人们用作动物饲料。东汉崔寔在所著的《四民月令》中记载,当时的人们,于五月籴入小麦麸屑之物,并将其晒干,储存在一种称为罂的容器之中,再用稀泥密封,如此可以防止小麦麸屑的生虫。到了冬天,便可作为牲畜的饲料。除作为马、牛、猪等饲料外,麦麸亦可作为鱼食。明代徐光启在《农政全书》中记载以麦麸饲养幼鱼的方法,“乃饲之以鸡鸭之卵黄,或大麦之麸屑,或炒大豆之末”。现代研究表明,小麦麸的蛋白质、纤维含量较高,但是吸水性较强,易霉变,易腐败,易被呕吐毒素污染,可通过微生物发酵来降低麦麸抗营养因子含量,并将无法利用或利用率低的成分分解为易消化的小分子物质,从而提高蛋白质含量及消化率。目前,麦麸发酵使用的微生物主要为霉菌、酵母菌、乳酸菌、芽孢杆菌,少部分使用食用真菌。研究发现,发酵麦麸中富含有益代谢产物,能够为动物提供抗氧化剂、益生菌来源,可在合理利用糠麸的同时减少抗生素使用。因此,发酵麦麸为饲料产业的发展提供了新的思路。
2 .麦麸进行副食加工的研究 由于麦麸中富含淀粉、多糖等碳水化合物,自古便是制作醋、豉、酱等调味品的主要原料。北魏时期的《齐民要术》就有使用麦麸酿醋的记载,被称为“神酢法”,“要用七月七日合和。瓮须好,蒸干黄蒸一斛,熟蒸麸三斛”。其中,麦麸的数量是干黄蒸的3倍,可见麦麸是制作该醋的主要原料。汉代以来,豆豉便成为人们饮食生活中极其重要的调味品,社会需求量逐渐加大。豆豉多以大豆为原料。唐代韩鄂在《四时纂要》中介绍了不用大豆而用麦麸为原料的豆豉制作方法,称其为“麸豉”,其味道丝毫不逊色于一般的豆豉,以至于有“一冬取吃,温暖胜豆豉”的说法。明代《本草纲目》记载了一种使用麦麸制作酱的方法,被称为“麸酱法”,“用小麦麸,蒸熟罨黄,晒干磨碎。每十斤入盐三斤,熟汤二十斤,晒成收之”。可见,麦麸在古代副食品加工中的重要地位。
目前,麦麸作为原料仍广泛应用于酿酒、酱油、食醋等副食品加工领域。由于小麦麸皮中还富含蛋白质、膳食纤维和维生素,其营养价值很高,因此,还被广泛用于制作饼干、面包、饮料、软糖的原料,甚至还可加工成食用麦麸等。由于麦麸味道和口感较差,为了提高麸皮的食用品质,可以通过汽蒸、加酸、加糖、干燥等方法来去除麸皮本身的气味,从而产生香气,提升口感。目前,日本市售的食用麸皮多是经过加热处理并且精制后的产品,不仅能够处理掉小麦麸皮中原有的微生物和植酸酶,还可以提高二次加工的适应性,使所制备的食品不仅增加风味,而且更加健康。有研究者使用酵母发酵来提高小麦麸皮的质量,由此产生的小麦麸皮从不可接受的苦涩味变为宜人的米酒香味。同时,小麦麸皮的理化性质也发生了变化,麦麸的pH下降,葡萄糖透析延迟指数提高,阳离子交换能力下降,蛋白质含量得到了提高。由此可见,通过有效的技术手段可以使麦麸在副食品加工领域具有更广阔的应用前景。
3 .麦麸深加工研究 麦麸的应用价值不仅限于在饲料及副食品的加工领域。近年来,围绕着麦麸所富含的营养物质及活性成分,不断有研究者从中提取或制备大量高附加值的产品。例如,利用麦麸制备膳食纤维,可作为价廉、无热量的食品填充剂代替部分面粉、脂肪或糖;还可作为水和油的保持增强剂,并改善食品的氧化稳定性。麦麸蛋白具有较高的生物和营养价值,还兼有较好的乳化性,可以添加到烘焙制品及汤料中,也可以酶解之后制备功能性的多肽,如抗氧化多肽、抗疲劳肽等。麦麸蛋白中含有抗冻蛋白,可以作为食品抗冻剂添加到食品中,保持低温储藏食品的品质。麦麸蛋白中谷氨酸含量高达 46%,可以利用麸皮蛋白制备谷氨酸,用于调味。此外,还可以使用麦麸代替玉米作原料生产丁醇、丙酮,且利用麸皮作为有机氮源较玉米更具优势,这是因为麸皮中含有 15%~18%的蛋白质,而玉米含蛋白质仅 8.5%;麸皮中含有维生素B1(硫胺素)、维生素B2(核黄素)、烟酸(尼克酸)等微生物生长所必需的生长素;还含有α-淀粉酶、β-淀粉酶、氧化酶、过氧化酶和过氧化氢酶,这些也都是微生物所必需的,使用麸皮代替玉米,炭氮比适宜,发酵不但能顺利进行,而且效果上完全可以达到添加玉米的发酵水平。由此可见,对麦麸进行深加工,既可节约粮食,也能实现粮食副产品的有效增值,具有极强的可行性和操作性。
麦麸具有很高的营养价值和广泛的用途,除可作为饲料使用,在医用和食疗方面也发挥了重要作用。目前,麦麸仍是中医药领域预防和治疗一些疾病的重要物质。像膳食纤维、植物蛋白等风靡一时的保健食品,很多也都取材于麦麸。然而,长期以来,麦麸的质量控制却缺乏相应的监管措施和管理体系,仅在 1988 年农业部批准的《饲料用小麦麸》(GB 10368—89)的国家标准中对麦麸的质量制定了一些外观形状等理化指标的限度要求,如麦麸为细碎屑状,色泽新鲜一致,无发酵、霉变、结块及异味异臭;还包括水分及杂质等指标,并根据粗蛋白质、粗纤维、粗灰分含量分为三级。但是,性状、水分、杂质、粗蛋白、粗纤维、粗灰分等检查指标仅满足饲料标准,难以符合食用及药用等需求。尤其是我国的麦麸来源比较分散,在集散的过程中不乏唯利是图的商家掺杂使假,常在麦麸中掺入砂土、锯末、贝壳粉、滑石粉等,从而增加重量,降低成本;还有掺入稻壳粉、花生壳粉等价格较麸皮低的种皮类冒充麸皮,从而赚取差价;更有将已发霉变质的麦麸充当优质麦麸出售,这些情况都会对麦麸的使用安全产生严重的影响。
麦麸作为一种重要的中药炮制辅料,目前没有统一的药用质量标准。由于缺少符合炮制用辅料的质量标准体系进行约束,全国中药饮片厂使用的炮制辅料既不受食品、农副产品等行业管理,也不受中药行业约束,实际应用情况较为混乱。有学者通过实地走访,对全国各地中药饮片生产企业进行调研,结果发现,中药炮制辅料用麦麸不仅没有国家标准,各省市的地方标准中也大多缺乏相关记载,仅在陕西、湖北、山东、福建等几省的中药材标准或中药饮片炮制规范中收录了麦麸的地方标准,其内容也相对不够完整。例如,陕西省中药炮制规范收载的麦麸标准,仅规定了来源、制法、性状、水分、总灰分、霉菌总数、粗蛋白含量等。目前,大部分中药生产厂家对于辅料用麦麸仍没有统一、规范的标准。麦麸采购无专门的购买渠道,也无固定的购买地点,基本从农贸市场等地直接采购。购买时也主要依据采购者的主观经验,靠外观辨认,眼看无杂质、无霉变、无腐败、无结块,鼻闻有麦香气、无特殊气味,手摸松泡、柔软等情况进行判断。根据所要加工的药材选择麦麸的粒径大小,一般选择片径大小适中,外形整齐均匀者。麦麸作为炮制辅料应用要与饮片直接接触,其质量好坏直接影响中药炮制品的品质,使用质量差的麦麸有时非但起不到“减毒增效”的作用,还会使中药炮制品的外观性状受到破坏,甚至造成重金属含量、微生物限量和农药残留量超标,产生负面的影响。因此,当前亟须根据食品、药品等领域的需求,建立符合各行业要求的麦麸质量控制标准体系,从而让麦麸的使用及监管有据可依,有章可循。
鉴于医药卫生与人民生命安全息息相关,近年来一直有研究者在进行麦麸药用标准体系的研究,并取得了一定的成绩。有研究者对不同产地的麦麸质量进行研究,分析了不同产地麦麸的性状特征和总黄酮含量,还对不同产地麦麸中的丙氨酸及亮氨酸进行了定性分析,这也为麦麸药用质量标准的研究提供了数据支撑。有研究者在收集了 10 个不同产地麦麸的基础上,开展了麦麸的质量标准研究,对麦麸外观性状进行了描述,并对麦麸所含水分、总灰分、酸不溶性灰分、砷盐、重金属盐及总黄酮的含量进行了测定,比较系统地建立了麦麸作为炮制辅料使用时应具备的基本质量标准。另有研究者在上述研究基础上,增加了薄层色谱法(thin-layer chromatography,TLC)检测麦麸中丙氨酸及亮氨酸的定性方法,这对制定麦麸的药用质量标准具有积极意义。此外,研究者应考虑小麦在生长过程中,土壤、水、大气和化肥农药的施用还会导致农药残留、重金属及有害元素的污染等情况。研究表明,在小麦成熟期,残留的乐果和毒死蜱主要分布在颖壳和籽粒中;小麦收获期,残留的多菌灵主要分布在叶片、颖壳和穗轴中,这些残留的农药以及大气、土壤和水中超量的重金属及有害元素,最终均会引起麦麸的质量安全问题。同时,麦麸在储存过程中,还容易出现发霉、虫蛀等现象,使其杂质和霉菌总数等超标。若使用这样的问题麦麸与中药饮片共制将会影响炮制品的质量,甚至会危害人体健康。有研究者收集了全国 10 个产地的麦麸,并检测了其中毒死蜱、乐果和多菌灵等农药的残留量,还测定了 5 种重金属及有害元素的残留量以及霉菌总数的情况,从而为麦麸质量标准的制定提供了理论依据。
更有学者在进行大量文献调研的基础上,从性状、鉴别、检查、含量测定以及特征图谱这 5 个方面来对麦麸的药用质量标准进行了深入、系统的研究。研究者采用眼看、手摸、鼻闻、口尝等感官方法对 30 批未经处理的麦麸进行观察判断;利用高倍显微镜对麦麸的显微结构进行鉴别;按照《中华人民共和国药典》的相关规定测定了各批次麦麸的水分、灰分以及浸出物含量,并规定了其限度;还以丙氨酸、亮氨酸和缬氨酸3 种化学成分为对照品,摸索麦麸定性鉴别的薄层色谱条件;采用紫外可见光谱法(ultraviolet-visible spectrometry,UV)对 30 批麦麸中总黄酮(以芦丁计)的含量进行测定,并对测得的结果进行统计学计算,规定其含量限度;采用高效液相色谱法(high pressure chromatography,HPLC)以阿魏酸为对照品对 30 批麦麸的含量进行测定,对测得的结果进行统计学计算,规定其含量限度。按照《中华人民共和国药典》的相关方法对 30 批麦麸的黄曲霉毒素B1、黄曲霉毒素B2、黄曲霉毒素G1、黄曲霉毒素G2含量及有机氯农药残留量进行测定,并规定其含量限度;有研究者对 10 批不同产地的麦麸进行了红外光谱指纹测定,并进行相似度计算及化学模式识别。基于上述研究,研究者建立了更加完备的麦麸药用质量标准体系。具体项目包括性状(显微、薄层)、水分不得超过 13.0%、灰分不得超过 6.0%、浸出物不少于 14.0%,总黄酮不得少于 0.45%,阿魏酸不得少于 5.0μg/g;不得检出黄曲霉毒素B1,黄曲霉毒素B2,黄曲霉毒素G1,黄曲霉毒素G2及六氯环己烷、双氢睾酮、五氯硝基苯,红外特征图谱在 3350、2929、1629、1542、1157、1020、575cm -1 处,具备明显的特征峰等。该质量标准与各地方标准中收载的麦麸质量标准相比,在性状方面有所提高和补充,并对薄层鉴别项进行了薄层展开条件优化,还增加了能代表麦麸的物质基础作为质控指标,选择了总黄酮和阿魏酸钠进行了含量测定。检查项中,设定了水分、总灰分、浸出物为质量控制限度,并对黄曲霉毒素及农药残留进行了检查,还创新性地引入红外光谱分析,将麦麸的红外特征峰用于其质量控制,使麦麸的质量控制具有一定的专属性。有研究者还对全国各地市售或中药饮片厂所用的 10 批麦麸进行质量分析,除常规的性状、显微、薄层色谱、水分、总灰分等项目外,还对麦麸中的酸不溶性灰分、重金属与有害元素(铜、铅、镉、砷、汞)、农药残留(有机氯、有机磷)、微生物限度和黄曲霉毒素以及多糖、氨基酸、总膳食纤维的含量进行了测定,对测得的结果进行统计学计算,确定其含量限度,并以此为基础修订麦麸质量标准草案。具体项目包括性状(显微、薄层)、水分不得超过10.0%、总灰分不得超过 7.0%、微生物限度(发酵用麦麸)需氧菌总数不得超过10 4 cfu/g;霉菌和酵母菌总数不得超过 10 2 cfu/g;总氨基酸不得少于 10.0%(发酵用)及总膳食纤维不得少于 35.0%。该研究考虑到了麦麸作为食品及药用辅料在应用过程中的安全问题,可为食用及药用麦麸质量标准的建立提供借鉴。
综上所述,为了保证食用及药用麦麸的质量,确保麦麸在应用过程中的安全性,须建立麦麸药用质量标准。目前,建立麦麸药用质量标准可选用的指标有外观性状、粒径大小、灰屑含量、水分、总黄酮、阿魏酸、多糖、氨基酸、总膳食纤维、醇浸出物、水浸出物、重金属含量、微生物限量、有机磷、有机氯农药残留量、黄曲霉毒素等。但是,上述质量评价方法在专属性方面仍有欠缺,没有针对麦麸的特性建立符合食品、药品等领域需求的专属性质量标准体系。同时,有些质量评价指标相对模糊,质量标准体系尚不全面,这些都需要我们在进一步的研究中进行完善。
小麦原产自西亚及西南亚,大约在 4000 年前,甚至更早的时候传入中国。直到战国秦汉时期,石转磨的发明和推广才催生小麦从“粒食”向“粉食”的转变,使其适口性得到很大提升,这一转变也为小麦东扩南移的推广提供了必要的条件。随着经济重心的南移以及农业科技的进步,宋元时期稻麦轮作制逐步推广,使小麦的种植范围得到进一步南扩。明代科学家宋应星在《天工开物》中写道:“四海之内,燕、秦、晋、豫、齐、鲁诸道燕民粒食,小麦居半,而黍、稷、稻、梁仅居半。”清代北方两年三熟制的推广,使小麦地位稳步提升,遂形成今日的“北麦南稻”作物分布格局。值得关注的是小麦从“粒食”进化到“粉食”,需要对小麦进行磨制加工,方能得到食用面粉,这一加工过程便产生了大量的小麦副产品——麦麸。
目前,小麦在我国的秦岭淮河以北,黄河中下游平原、关中平原、汾河谷地和山东半岛均有大量种植,种植面积为全国耕地总面积的22%~30%和粮食作物总面积的 20%~27%,其产量仅次于稻谷,是重要的粮食作物。麦麸作为小麦的副产品,我国每年约产出 2000 万吨,多数麦麸用作动物饲料,很少进行深加工和再利用,资源增值转化率低。实际上,麦麸富含淀粉、膳食纤维、蛋白质、维生素和矿物质等营养成分以及多糖、低聚糖、酚类、植酸等生物活性物质,并具有降糖、降压、调脂、抗氧化、抗菌、抗炎、抗病毒、预防结肠癌、防止基因突变、调节免疫力、吸附重金属等广泛的药理活性,具有很大的开发利用价值。我国是个农业大国,麦麸来源充足,且价格低廉,若能合理开发和利用麦麸作为原料进行膳食纤维、植物蛋白、维生素等营养物质以及麦麸多糖、木聚糖、阿魏酸、植酸等生物活性成分的提取(制备),这对于提高麦麸的经济附加值具有重要的意义。
我国古代人民在很早就认识到了麦麸的价值,并在实际生活中充分利用着麦麸的作用。麦麸作为家禽、家畜饲养的优良饲料,尤其是在冬春青草匮乏之际,更是不可或缺。麦麸还可用于酿醋、制豉、做酱,作为粮食酿造的替代品,从而节约了部分粮食。麦麸在我国古代生产、生活中发挥的丰富作用也印证了我国古代人民的循环利用思想和独特的生存智慧。近年来,麦麸中富含的营养成分及活性物质也已经得到广泛关注,相关行业的研究人员及从业者不断尝试通过物理、化学、生物发酵等技术对麦麸进行深加工,使其在食品、药品等领域的价值被深度挖掘,这样既可以节约粮食,还能平衡饮食结构,有助于国民身体素质的提高;同时,也给农业、食品行业带来可观的经济收益。
麦麸在我国中医学中扮演着重要的角色。中医药领域应用麦麸的历史悠久,麦麸既可作为药物入方剂发挥疗效,也可作为炮制辅料发挥作用。实际上,麦麸主要作为辅料在中药炮制领域被广泛地使用。中药炮制辅料不同于制剂学中辅料的概念和要求,中药炮制辅料具有特殊的性味功能、化学组成和理化特点,在加热、浸泡等炮制过程中和饮片密切接触,不可避免地会和药物发生反应。因此,中药炮制辅料质量的优劣直接影响中药饮片的质量和临床疗效。然而,目前国内关于中药炮制辅料的研究较少,尚未引起足够的重视,对辅料炮制的研究大多是改进辅料炮制工艺和/或辅料炮制对药效的影响。对于辅料本身的研究,尤其是辅料炮制理论的实验研究不够深入,辅料在炮制过程中的作用机制及相关科学内涵大多不清晰,这也限制了中药炮制辅料质量标准的发展,使大部分中药炮制辅料无药用标准,多参照农业、工业等行业的质量控制方法,标准的专属性及适用性较差。
麦麸还可作为常用的固体炮制辅料。目前,麦麸在饮片炮制领域没有科学可控的检测手段,现有的质量控制方法仅是简单套用饲料标准,不符合中药炮制领域的需要,无法保证其炮制作用和饮片质量。因此,制定符合炮制辅料要求的麦麸药用质量标准刻不容缓。同时,麦麸质量标准的制定工作还必须与其炮制机制研究相结合,只有通过系统的炮制机制研究,明确炮制过程中麦麸所起的作用,才能更有针对性地制定出符合中药炮制要求的辅料质量控制体系,使所制定的麦麸标准更适合于中药饮片的生产。
综上所述,麦麸作为小麦加工产生的副产物,无论是在灾年充当粮食,还是在丰年作为饲料、酿醋制酱,或是作为治病救人的药物和炮制辅料,在漫长的历史长河中一直为人类社会的发展作出了贡献。科技的进步、技术的发展,使麦麸所蕴含的潜在价值被不断挖掘,合理开发和利用麦麸进行深加工也成为提高其经济附加值的重要手段。同时,为了保证麦麸应用的科学性及安全性,未来仍需根据麦麸的特性以及不同用途,建立起符合麦麸使用领域需求的专属性质量标准体系。
【中文名称】 麦麸
【汉语拼音】 Maifu
【英文名称】 Wheat Bran
【拉丁名称】 Pericarpium Tritici Aestivi
【来源】 本品为禾本科植物小麦( Triticum aestivum L.)的种皮,系小麦经粉碎,过筛,筛去面粉后所得到的种皮。
【性状】 本品呈直径 2~5mm片状,大小均匀,浅黄白色或深黄色,有麦麸香味,无或少有面粉颗粒,握之松软,可见少量麦秆类杂质,无霉变。
【鉴别】
显微鉴别: 本品粉末黄白色。淀粉粒单粒圆形,卵形,圆多角形,直径 5~30μm,脐点点状,裂缝状,有的可见层纹;复粒少,由 2~4 个多分粒组成。果皮表皮细胞及果皮中层细胞类长方形或长多角形,直径10~25μm,长 40~110μm,呈念珠状增厚。横细胞类长方形,直径10~25μm,长 10~100μm,壁呈念珠状增厚,与果皮表皮细胞及果皮中层细胞垂直交错排列,长 50~500μm,直径 5~15μm。珠心残余细胞类多角形,壁较厚。非腺毛单细胞,长 43~950μm,直径 11~29μm,壁厚 5~11μm。
理化鉴别: 取本品粉末 1g,加甲醇 10ml,85℃水浴回流 30 分钟。过滤,滤液蒸干,残渣加甲醇 0.5ml溶解,作为供试品溶液。另取丙氨酸、亮氨酸、缬氨酸对照品,分别制成 2mg/ml的 70%甲醇溶液作为对照品溶液。照薄层色谱法(2020 年版《中华人民共和国药典》四部通则 0502)试验,吸取上述两种对照品溶液各 1μl、供试品溶液 2μl,分别点于同一硅胶G薄层板上,以正丁醇-冰醋酸-水(19∶5∶5)为展开剂,展开,展距10cm,取出,晾干,喷以茚三酮试液,在 105℃加热至斑点显色清晰。供试品色谱中,在与对照品相应的位置上,显相同紫红色斑点。
【检查】
杂质,不得超过 2.0%(2020 年版《中华人民共和国药典》四部通则2301)。
水分,不得超过 16.0%(2020 年版《中华人民共和国药典》四部通则0832)。
霉菌总数,不得超过 20000cfu/g(2020 年版《中华人民共和国药典》四部通则 1105、1106、1107)。
总灰分,不得超过 4.1%(2020 年版《中华人民共和国药典》四部通则2302)。
酸不溶性灰分,不得超过 0.41%(2020 年版《中华人民共和国药典》四部通则 2302)。
重金属及有害元素,照铅、镉、砷、汞、铜测定法(2020 年版《中华人民共和国药典》四部通则 2321),铅不得超过 5.0mg/kg;镉不得超过 0.3mg/kg;砷不得超过 0.5mg/kg;汞不得超过 0.02mg/kg;铜不得超过10mg/kg。
【浸出物】 照醇溶性浸出物测定法(2020 年版《中华人民共和国药典》四部通则 2201)项下的热浸法测定,不得少于 25.0%。
【含量测定】
总多酚 [照紫外-可见分光光度法(2020 年版《中华人民共和国药典》四部通则 0401)测定]
对照品溶液的制备:取没食子酸对照品适量,精密称定,加蒸馏水溶解制成每 1ml含没食子酸 0.245mg的溶液,摇匀,即得。
标准曲线的制备:精密量取对照品溶液 0.5ml、1.0ml、1.5ml、2.0ml、3.0ml分别置于具塞试管中,各管加入福林-酚试剂 0.5ml,摇匀使其充分反应后再加入 1ml质量分数为 15%的碳酸钠溶液,并以蒸馏水定容至10ml。置于 30℃水浴锅中,反应 2 小时后,以试剂空白作对照,于 765nm处测定其吸光度。以吸光度为纵坐标,没食子酸浓度为横坐标,绘制标准曲线。
测定法:取本品约 1g,精密称定,置圆底烧瓶中,准确加入 60%乙醇20ml,称重,加热回流 30 分钟,放冷,补足重量,过滤,滤渣与滤器用热60%乙醇 10ml分次洗涤,将滤液合并洗涤液减压浓缩至无醇味后转移至50ml量瓶中,加水定容至刻度,摇匀,精密量取 1ml,置具塞试管中,照“标准曲线制备”项下的方法,自“加入福林-酚试剂 0.5ml”起,依法测定吸光度,从标准曲线上读出供试品溶液中没食子酸的重量(mg),计算,即得。
本品按干燥品计算,含总多酚以没食子酸(C7H6O5)计,不得少于2.4%。
总黄酮 [照紫外-可见分光光度法(2020 年版《中华人民共和国药典》四部通则 0401)测定]
对照品溶液的制备:精密称取芦丁对照品适量,加 60%乙醇溶解制成每 1ml含芦丁 0.167mg的溶液,即得。
标准曲线的制备:精密量取芦丁对照品溶液 0.1ml、0.2ml、0.5ml、1.0ml、1.5ml置于具塞试管中,各管加入质量分数为 5%的亚硝酸钠溶液和质量分数为 10%的硝酸铝溶液各 0.3ml,混匀,放置 6 分钟,加入 1mol/L的氢氧化钠溶液 4.0ml,用体积分数为 60%的乙醇溶液稀释至刻度,摇匀,放置 15 分钟,以试剂空白作对照,于 501nm处测定其吸光度。以吸光度为纵坐标,芦丁含量为横坐标,绘制标准曲线。
测定法:取本品约 1g,精密称定,置圆底烧瓶中,准确加入 60%乙醇20ml,称重,回流提取 30 分钟。放冷,补足重量,过滤,滤渣与滤器用热 60%乙醇 10ml分次洗涤,将滤液及洗涤液转移至 50ml量瓶中,加 60%乙醇稀释至刻度,摇匀,精密量取 1ml,照标准曲线制备项下的方法,自“加入质量分数为 5%的亚硝酸钠溶液和质量分数为 10%的硝酸铝溶液各0.3ml”起依法测定吸光度,从标准曲线上读出供试品溶液中芦丁的重量(mg),计算,即得。
本品按干燥品计算,含总黄酮以无水芦丁(C27H30O16)计,不得少于0.32%。
【作用】 麦麸具有和中益脾的作用,与补脾胃的中药共制可协同增效,还可缓和燥性,去除不良气味,减少药物所引起的恶心、呕吐等副作用。
【用途】 用于麸炒法及麸煨法。
麸炒,每 100kg生饮片,用麦麸 10~15kg;麸煨,每 100kg药材,用麦麸 40~50kg。
【贮藏】 置阴凉干燥处,防霉、防蛀。
(单国顺)