全麦小麦粉配方的精准调控：通过碾磨组分的选择与重组控制丙烯酰胺和脱氧雪腐镰刀菌烯醇污染

本研究针对全麦烘焙产品中丙烯酰胺(AA)和脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)污染问题，通过比较辊磨(RM)、石磨(SM)和脱皮(D)三种加工方式获得的小麦碾磨组分中游离天冬酰胺(ASN)与DON的分布规律，创新性地提出基于灰分含量的配方重组策略。研究发现RM工艺中胚芽的ASN含量最高，而D工艺最易富集DON；通过调控麸皮等组分的添加比例可显著降低饼干中AA和DON水平，为安全健康全麦食品开发提供关键技术支撑。

　　

随着健康饮食观念的普及，全麦烘焙食品因其富含膳食纤维、矿物质和维生素等有益成分而备受消费者青睐。然而，这些营养价值较高的外层谷物层（如麸皮和糊粉层）却可能成为食品安全隐患的"藏身之所"。全麦产品中不仅容易积累丙烯酰胺（AA）的主要前体物质——游离天冬酰胺（ASN），还可能受到霉菌毒素如脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）的污染。这两种污染物来源迥异：AA是在高温加工过程中通过美拉德反应生成的加工污染物，而DON则是田间由镰刀菌产生的天然污染物。更令人担忧的是，研究表明全麦饼干中的AA含量比精制小麦粉产品高出65-89%，而麸皮等副产物中的霉菌毒素浓度甚至可达整粒小麦的8倍。欧盟已对烘焙食品中的AA设定了严格的基准水平（面包50 μg/kg，饼干350 μg/kg），同时对DON污染也颁布了限量标准。如何平衡全麦食品的营养价值与安全性，成为食品工业面临的重要挑战。

为系统解决这一难题，由意大利都灵大学农业、森林与食品科学系Valentina Guarino、Valentina Scarpino、Fabiano Travaglia、Yassine Jaouhari、Marco Arlorio和Massimo Blandino组成的研究团队开展了创新性研究。他们以两种商品小麦批次（分别产自意大利波河平原和欧盟混合产区）为原料，采用辊磨（RM）、石磨（SM）和脱皮（D）三种不同加工技术获得各类碾磨组分，通过精准测定各组分中灰分、ASN、DON及营养成分的含量分布，设计了12种不同灰分含量（全麦1.6%、褐色1.1%、半白0.9%和精制0.6%）的面粉混合物，并制备成饼干系统评估其AA和DON污染水平。该研究最终发表在《Food Chemistry: X》期刊上，为全麦食品安全生产提供了重要的理论依据和技术方案。

研究采用了多项关键技术方法：通过工业级辊磨和石磨设备以及实验室规模脱皮机处理小麦样品，使用动态采样程序收集各碾磨组分；采用紫外-可见分光光度法测定游离天冬酰胺(ASN)含量，利用液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)技术检测脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)；参照AOAC官方方法分析蛋白质、脂肪、葡萄糖和果糖等营养成分；通过色度仪测定饼干色泽参数，并结合主成分分析(PCA)等统计方法解析各组分的关联性。

研究结果揭示了重要规律：

3.1.1 游离天冬酰胺分布特征

通过分析两种小麦批次三种加工方式的碾磨组分发现，ASN主要富集于谷物外层组分。胚芽中ASN浓度最高，达到整粒的12倍；辊磨工艺中的麸皮、次粉和红狗粉含量显著高于其他组分；脱皮组分则呈现从外层向内层逐渐降低的趋势。石磨全麦粉与整粒小麦无显著差异，但褐色石磨粉ASN降低了45%。

3.1.2 DON污染状况

DON污染同样在外层组分中最为严重。脱皮工艺显示出最强的DON富集能力：DF 0-5和DF 5-10组分的DON含量分别达到整粒的6.8倍和4倍，显著高于辊磨和石磨组分。辊磨中的麸皮、次粉和红狗粉DON含量分别为整粒的2.9、2.3和2倍，而精制面粉和胚芽中的污染水平则显著降低。

3.1.3 灰分和营养物质分布

灰分、蛋白质和脂肪含量从外层到内层组分呈递减趋势。辊磨外层组分（麸皮、次粉、红狗粉）的灰分、蛋白质和脂肪含量最高，胚芽的蛋白质和脂肪含量最为丰富，分别达到整粒的2.6倍和5倍。脱皮组分显示出从外层到内层灰分含量明显降低的规律。

3.2.3 面粉混合物中的游离天冬酰胺含量和烘焙饼干中的丙烯酰胺污染

全麦混合物的ASN含量显著高于褐色、半白和精制面粉。全麦次粉的ASN浓度最高，比对照组高10%；而全麦麸皮和含脱皮组分的混合物ASN含量最低。饼干中AA含量与ASN水平呈强相关（R²=0.89），全麦石磨和对照组饼干的AA含量最高，接近欧盟基准限值，而全麦辊磨、全麦麸皮等配方能有效降低AA形成。

3.2.4 面粉混合物中的脱氧雪腐镰刀菌烯醇含量

全麦混合物的DON污染显著高于其他类型面粉。添加DF 5-10和DF 10-15的配方污染最严重，比全麦对照组高25%；而褐色石磨粉的DON含量最低，比褐色辊磨粉低37%。所有饼干的DON含量均低于欧盟规定的500 μg/kg限量标准。

3.2.6 面粉混合物和烘焙饼干的主成分分析

主成分分析显示，灰分含量与ASN、DON、蛋白质、纤维、脂肪、葡萄糖和果糖呈正相关，与淀粉含量负相关。ASN与DON之间的弱相关性表明这两种化合物的调控需要不同的管理策略。烘焙饼干的分析表明，全麦饼干聚集在右侧，与a、BI和DON正相关；而褐色、半白和精制饼干分布在左侧，与L和b*值相关。

研究结论与讨论部分强调了本研究的重要理论与实践意义。通过系统比较三种碾磨工艺获得的组分特性，研究发现辊磨最能有效分离谷物各组分，其中麸皮因其高灰分特性而具有特殊价值——低添加比例即可达到全麦标准，同时能限制ASN和DON水平。脱皮工艺能有效分离特定组分，其ASN含量平均比麸皮、次粉、红狗粉和胚芽低三倍，但DON在外果皮层高度富集的特点限制了其应用范围。石磨全麦粉虽被视为传统优质产品，但其较高的AA形成风险、较低的蛋白质含量以及较高的脂肪和葡萄糖浓度，使其在安全性方面不具备优势。

该研究的创新之处在于首次从碾磨工艺和配方重组相结合的角度，提出了基于灰分含量的全麦食品污染物调控策略。通过精准控制不同组分的添加比例，不仅能够满足法规对全麦食品的定义要求，还能显著降低AA和DON污染水平，实现了营养品质与安全性的统一。研究成果为食品工业企业开发更安全的全麦产品提供了具体的技术路径，对推动全谷物食品产业的健康发展具有重要的指导意义。未来研究可进一步探讨麸皮粒径对AA形成的影响机制，以及不同谷物品种和产地对污染物分布规律的影响，为全麦食品安全控制提供更全面的理论支撑。