1.4 中国小麦生产加工概况
1.4.1 中国小麦生产现状
小麦是全世界分布范围最广、栽培面积最大、总产量最高、总贸易额最多的最主要的粮食作物。中国是世界第一小麦生产大国、消费大国和进口大国，全国小麦常年种植面积和总产量均占全国粮食作物的1/4左右。新中国成立近70年来，特别是改革开放以来，我国小麦生产发展很快，对促进我国主要农产品由过去的长期短缺转变为总量基本平衡、丰年有余做出了重要贡献[15]。
小麦在我国已有5000多年的栽培历史，播种面积在2133.3万～3066.7万公顷之间，占粮食作物总面积的比例从1949年的19.57%逐渐上升到2010年的22.07%，其中1991年达到27.55%。产量占粮食总产量的比例从1949年的12.20%逐渐上升到2010年的21.07%。在2001年以前，小麦播种面积仅次于水稻，居第二位。近年来随着种植结构的调整，从2002年开始其播种面积略少于玉米，居第三位。
小麦在我国分布广泛，北至黑龙江，南到广东，西起天山脚下，东至沿海各地及台湾省，都有小麦种植。目前除海南省外，全国各省都有不同规模的小麦生产，种植面积前11位的地区依次为河南、山东、河北、安徽、江苏、四川、陕西、湖北、甘肃、山西、新疆，约占全国小麦总面积的90%。其总产约占全国总产的93%。单产较高的依次为西藏、河南、山东、新疆、河北、安徽、江苏、天津等地区，高于全国平均水平。我国幅员辽阔，既能种植冬小麦又能种植春小麦。我国以冬小麦为主，常年种植面积和产量均占小麦总面积和总产量的90%以上，栽培春小麦的地区主要有内蒙古、甘肃、黑龙江、新疆、宁夏、青海、辽宁、西藏、吉林等，其中以内蒙古、甘肃两地区面积最大，新疆单产最高[16]。
总之，小麦是我国主要粮食作物之一，是我国主要的商品粮和战略储备粮品种，在粮食生产、流通和消费中具有重要地位，发展小麦生产对我国国民经济发展和人民生活具有重要意义。
1.4.2 小麦加工利用现状
小麦是我国主要农作物，小麦产后加工和利用对我国国民经济的发展以及社会稳定具有非常重要的作用。小麦的主要用途是制作食品和加工淀粉。目前主要是加工成各种面粉，如面包粉、饼干粉、面条粉、饺子粉、蛋糕粉、颗粒粉、营养强化粉、自发馒头粉、煎炸粉、预配粉等。近年来由于食品、化工和医药行业的发展，小麦淀粉的用量也在逐年增加。小麦淀粉很多特性不仅优于玉米淀粉（如热糊黏度低，糊化温度低，热糊稳定性好，耐热，耐搅拌，改性后的淀粉乳化性能好，冷却后的淀粉凝胶强度高等），而且对小麦加工品质和食用品质具有显著性影响。因此，小麦淀粉可用于生产变性淀粉，如氧化淀粉、交联淀粉、取代淀粉、交联/取代淀粉等，用于食品和非食品领域；小麦淀粉还可转化为小麦淀粉的水解产品如淀粉糖等。总之，小麦加工淀粉是综合利用小麦的一个重要内容。
尽管我国小麦加工业在市场需求推动下取得了很大发展，整个行业也在不断调整结构、优化升级，但也还存在不少问题。如我国虽然有300多个小麦品种，但适合加工优质面包和饼干的专用品种缺乏，每年不得不从国外进口一定数量的加工专用小麦。我国面粉加工厂数量多，规模小。在小麦主产区广大的农村乡镇分布着大量小规模面粉加工厂，这些加工厂每年担负着l亿多吨的自产小麦的加工任务。然而，一方面，小型面粉加工厂因资金少，一般无法承受高质高价的面粉加工机械；另一方面，这些小型面粉加工厂的加工工艺简单、生产技术水平低，企业缺乏必要的质量管理措施，无法对产品进行有效的质量监控，导致面粉中磁性金属物含量、含砂量、灰分、农药等有害物质残留量等卫生指标不合格，面粉中营养养分损失等问题。
近年来虽然我国小麦加工业企业集中度提高，产品档次提升，但仍然存在企业数量多、规模小、行业利润率偏低等问题。未来我国小麦加工业将呈现精深加工程度提高、区域布局更具特色、产业组织模式进一步优化的发展趋势。
1.4.3 小麦加工副产品的综合利用
1.4.3.1 小麦麸皮的加工利用
小麦加工过程中，小麦麸皮成为面粉生产的一大宗副产品，具有原料高度集中、数量庞大的特点。目前，这些麸皮一般作为饲料工业的原料，经济价值不高，而小麦麸皮中含有许多极具利用价值、对人体有益的成分。
（1）膳食纤维
由于麦麸直接食用时口感和风味较差，过去几乎都用作饲料。在农副产品深加工快速发展的今天，如何充分利用小麦麸皮已成为研究的热门课题。麦麸中富含纤维素、半纤维素、木素，而这些均是构成膳食纤维的成分。大量研究证明，膳食纤维在胃肠内吸收水分后体积增大，使人产生饱腹感，在肠道内形成胶态，促进大肠蠕动，延缓葡萄糖和脂肪的吸收，逐渐使血糖和血脂水平下降，从而预防和减少许多“文明病”的发病。因麦麸富含人们所希望从天然食品中得到的膳食纤维，以麸皮为原料制成的食物和健康产品也在国际市场上日益流行。小麦膳食纤维除了可以用来开发保健品外，因为其具有良好的持水性，还能改良食品品质。如制作蛋糕时，配料中加入面粉质量6%左右的膳食纤维，可以得到体积理想的、耐老化的蛋糕；肉制品加入小麦膳食纤维，可以提高持水性，并延长其货架寿命。可见，小麦膳食纤维在食品生产中的应用也具有广泛的前景和重要价值，但它在特定食品生产中的应用量和应用方法还有待进一步研究。制备小麦活性膳食纤维的工艺流程为：麦麸→清理→水洗→酶解→脱色→浸泡冲洗→离心脱水→挤压蒸发→干燥→超微粉碎→麦麸纤维粉[17]。
（2）麸皮蛋白
小麦麸皮是一种十分丰富的植物蛋白质资源，其蛋白质含量为12%～18%。植物性蛋白质含有一些有生物活性的物质，具有非常重要的功能特性，在维持膳食营养平衡中具有重要作用。从麸皮中分离蛋白质的方法主要有干法和湿法两种。干法的分离要点是对粉碎后的麸皮依据风选原理进行自动分级，从而获得蛋白质部分。湿法分离中比较完善的分离步骤如下：麸皮→浸泡→均质→恒温水浴→离心→清液调pH值至蛋白质等电点→离心→沉淀干燥→麸皮蛋白。分离出的麸皮蛋白可作为高浓缩蛋白，直接作为蛋白质添加剂应用于食品行业，以增加蛋白质含量，提高食品的营养价值和质构特性等，也可以将分离出的麸皮蛋白进行改性处理以生产蛋白质水解液等[18]。另外，经蛋白酶处理后的麸皮蛋白质可生成可溶性的肽及少量氨基酸，将这些小麦麸皮活性蛋白肽加到糖果、糕点、膨化食品中，可起到改善食品感官特性的作用，添加到饮料中可制成麦麸香茶营养保健饮品，也可将其提纯用于医药领域。
（3）麸皮戊聚糖
戊聚糖的主要成分是阿拉伯木聚糖，另有葡萄糖、阿拉伯糖、木糖等，主要存在于小麦皮层中。小麦麸皮中含有较多的碳水化合物（50%左右），主要为细胞壁多糖，有时又称非淀粉多糖，它是小麦细胞壁的主要组成成分。细胞壁多糖有水溶性和水不溶性之分，主要由戊聚糖（有时又称半纤维素）、葡聚糖和纤维素组成。用一般提取溶剂制备的细胞壁多糖主要为戊聚糖和葡聚糖，另外还含有少量的己糖聚合物。
麸皮中戊聚糖的制取方法常见的有两种：一种是先分离出细胞壁物质，然后再从中制备麸皮多糖；另一种是从麸皮中制备粗纤维素，然后再制备麸皮多糖。多糖主要是戊聚糖，戊聚糖的提取方法可按其溶解性分为两类。一类是采用水和碱作为提取溶剂制备碱溶性戊聚糖。其制备工艺流程为：麸皮→加水提取→离心→收集不溶物→碱提取→离心→清液→调pH值→淀粉酶降解淀粉→蛋白酶降解蛋白质→离心→浓缩→有机溶剂沉淀→干燥→碱溶性戊聚糖。另一类是水溶性戊聚糖，其制备工艺流程为：麸皮→加水提取→离心→收集上清液→淀粉酶降解淀粉→蛋白酶降解蛋白质→离心→浓缩→有机溶剂沉淀→干燥→水溶性戊聚糖。
小麦中的戊聚糖主要有两方面的重要特性：一是具有较高的吸水和持水能力，分散于水相中能形成黏度较高的溶液；二是在少量氧化剂存在的情况下具有氧化交联特性，这使得它对面团的流变特性及面包的烘焙品质有着非常重要的影响。一般认为，面团的吸水率主要与面粉中破损淀粉含量有关。研究发现，具有高度水化能力的戊聚糖虽然在面粉中含量很低，但在面团的形成过程中，戊聚糖所吸收的水分占面团总吸水量的比重很大，因此，戊聚糖对面团吸水量及面团中水分分布是一种重要的调节剂。另外，面团中加入戊聚糖可增加面团的延伸性，在实际面团体系中，尤其是在能产生自由基的氧化剂存在时，戊聚糖发生氧化交联作用可使面团的内聚力增强，弹性增加，延伸性增大。对于粉质较差的面粉的改良，除了添加面筋蛋白质外，加入适量的戊聚糖也能取得较好的效果。戊聚糖还有保护蛋白质泡沫抗热破裂的能力，可能是由于戊聚糖的高黏度增加了围绕在气泡周围的面筋的强度和延伸性，在高温焙烤时气泡不易破裂，CO2 扩散离开面团的过程得以延缓，使得面包体积增大。另外，戊聚糖还可以延缓面包老化，延长其货架期。
对小麦麸皮戊聚糖组分与面团特性及面包烘焙品质之间的关系进行初步探讨后，发现戊聚糖组分的溶解性、氧化交联性质与面团特性及面包烘焙品质之间具有较好的相关性，溶解性较好、氧化交联性质较明显的戊聚糖组分，对面团特性及面包烘焙品质有较好的影响。另外，对小麦麸皮不同戊聚糖组分的润肠通便效果及降血脂效果进行研究发现，小麦麸皮中起润肠通便作用的是其中的戊聚糖组分并且戊聚糖的润肠通便效果与其溶解性有关，溶解性较差的组分具有较好的润肠通便效果，溶解性较好的组分润肠通便效果较差。
（4）清除剂
在工业废水中存在着大量对水资源和人类健康产生巨大影响的金属离子及染料。对这些金属离子和染料的清除已成为科学界的研究课题之一。例如，镉、铬、铜、铅、锌和铁等金属离子及水相中的亚甲基蓝都是工业废水中大量存在的污染物；二价镉在水中允许检出量仅为0.005mg/L，超出可以导致各种慢性疾病的发生，如肾损伤、肺气肿、高血压等。又如化妆品、皮革、造纸、印刷等行业使用大量的染料，并把这些染料随废水带入了自然环境中，严重污染了生态环境。虽然采用各种物理和化学方法从废水中吸附染料，例如最主要的处理方法是用活性炭吸附，但由于成本问题，得不到推广使用。于是，小麦麸皮等低成本且吸附效果较好的农副产品副产物便受到了许多研究人员的关注。近年的研究表明，小麦麸皮经加工处理可用于这些金属离子和染料的清除，如从废水中清除二价金属离子镉、铅、铜，以及吸附亚甲基蓝染料等。
1.4.3.2 胚芽的加工利用
麦胚是一种理想的食品原料，美国科学家早在20世纪50年代就提倡将麦胚开发为优质食品供人类食用，世界上许多国家都积极开展对麦胚的研究开发和利用。在国外，麦胚通常加工成全脂胚和麦胚油。全脂胚是将精选的麦胚通过烘焙，使胚中酶失活，并将水分降低到临界值后储存备用，或磨粉后储藏。小麦胚芽含有丰富的营养成分，被国外营养学家形象地誉为“人类天然营养宝库”。麦胚可添加到许多食品中，如糖果、点心、面条、面包等，不仅能够提高食品的营养价值，还能改善食品色泽和口感。麦胚还可加工成调味品、饮料、水果制品等。
（1）小麦胚芽油
小麦胚芽油是从小麦胚芽中提取的一种谷物胚芽油，具有很高的营养价值。小麦胚芽油是国际上公认的最理想的天然维生素E宝库，此外还含有高不饱和脂肪酸、亚油酸、亚麻酸及一些尚未明确的微量生理活性成分。小麦胚芽油含有的亚油酸是人体内无法合成的脂肪酸，能促进人体的新陈代谢，改善血液循环。麦胚油中的维生素E及亚油酸具有防老抗衰、健身美容、抗不孕的生理功效。麦胚油还具有增进耐力、精力、体力和提高反应灵敏度的作用，是一种很有发展前途的健康食用油。
目前，小麦胚芽油主要提取方法为压榨法、浸出法、超临界CO2萃取法和酶解法。
1）压榨法 压榨法是借助机械外力的作用，将油脂从油料中挤压出来的提取方法，是目前国内植物油脂提取的主要方法之一。其工艺过程为：小麦胚芽→磁选→蒸炒→榨油→小麦胚芽毛油→精炼油。在压榨制油过程中，主要发生物理变化，如物料变形、油脂分离、摩擦生热、水分蒸发等。压榨法适应性强，工艺操作简单，生产设备维修方便，生产规模大小灵活，适合各种植物油的提取。但压榨法也存在着出油率低，营养成分破坏程度大，劳动强度大，生产效率低，资源浪费严重等缺陷。而且在压榨过程中，由于温度、水分、微生物等影响，会产生某些生物化学方面的变化，如蛋白质变性、酶的破坏和抑制等，并且会破坏油脂中的维生素E、磷脂等功能成分。
2）浸出法 浸出法是一种溶剂萃取的制油方法，它是应用固液萃取的原理，利用能溶解油脂的有机溶剂，通过润湿、渗透、分子扩散的作用，将物料中的油脂提取出来，然后再把浸出的混合油分离而取得毛油的过程。其工艺过程为：小麦胚芽→粉碎→正己烷浸提→烘干→冷凝→小麦胚芽油。浸出法具有出油率高，粕中残油率低，劳动强度低，生产效率高，粕中蛋白质变性程度小，质量较好，容易实现大规模和自动化生产等优点。
3）超临界CO2萃取法 超临界CO2萃取方法是利用超临界流体具有的优良溶解性及这种溶解性随温度和压力变化而变化的原理，通过调整气体密度来提取不同物质。其工艺过程为：小麦胚芽→粉碎→称重→装填萃取柱→密封→调控温度、压力、流量、时间→萃取→降压→小麦胚芽油。超临界萃取小麦胚芽油的主要优点有：a.在浸出过程中，油脂溶解、分离及回收均可采用减压和升温的方式，使工艺简化，节约能源；b.整个过程温度适中，不会使热敏感的油料蛋白质变性，也不会使一些具有生物活性的物质受到破坏，有利于油料蛋白质的开发利用和一些特殊功能性油脂的提取和利用；c.CO2作为萃取溶剂，资源丰富，价格低，无毒，不燃不爆，不污染环境。总之，此法制取的小麦胚芽油的质量优于溶剂浸出法，但对设备的要求比较高，以及生产成本高，不易操作，限制了其推广应用。
4）酶解法 酶解法提取植物油是利用可降解植物细胞壁的酶类——纤维素酶、果胶酶等破坏油料作物的细胞壁，使植物细胞内的油脂内含物在温和的反应条件下释放出来，同时采用蛋白酶分解麦胚中的蛋白质，从而提高植物油提取率的一种新的提取工艺。小麦胚芽油的酶解工艺过程：小麦胚芽→粉碎→调节料液比→调节pH值→酶解→离心→清油、乳状液、酶解液和沉淀。酶解法制备小麦胚芽油生产设备投资少，同时油的品质比传统的压榨法和有机溶剂浸出法好，不存在有机溶剂残留、油颜色深、出油率低等问题，生产成本低，而且维生素E含量也比传统制备方法高。但是酶解法制取小麦胚芽油的方法在实际工业生产中应用较少，因为还存在着技术上的难题，需要进一步的深入研究[19]。
目前小麦胚芽油的最常见产品形式是小麦胚芽油胶囊。小麦胚芽油胶囊通常采用明胶、多糖等成膜物质将小麦胚芽油包埋，能够有效阻止油脂和空气接触，防止油脂氧化而造成营养品质下降，延长了小麦胚芽油的储藏期。小麦胚芽油另一种常见产品形式是瓶装食用油。由于小麦胚芽中的多不饱和脂肪酸含量高，同时拥有大量的维生素E，营养价值远远高出普通食用油，因此可以作为高档的食用油产品销售。另外，因为化妆品业受到“回归大自然”理念的影响，以小麦胚芽油及天然维生素E为原料生产化妆品的研究及产品开发也成为研发热点之一。小麦胚芽油含天然多不饱和脂肪酸，还具有吸湿、防干燥之功效，因此可用于口红、眼霜、防晒霜、面霜、护肤乳液、浴液等产品，可保持肌肤水分。除此之外，其还可以作为抗氧化剂、面团改良剂、抗不孕剂等。
（2）小麦胚芽蛋白
小麦胚芽含有丰富的蛋白质，其中清蛋白含量最高，占麦胚蛋白总量的34.5%，球蛋白占15.6%，谷蛋白占10.6%，醇溶蛋白含量最少，仅占4.6%。由于其主要成分是清蛋白和球蛋白，小麦胚芽蛋白是谷蛋白敏感人群很好的蛋白来源。同时，小麦胚芽蛋白是一种完全蛋白，富含人体所需的所有必需氨基酸，特别是很多谷物都缺乏的赖氨酸、甲硫氨酸和苏氨酸，可与动物蛋白相媲美。而且麦胚蛋白中氨基酸比例合理，其中必需氨基酸的比例高于FAO/WHO颁布的参考比例，是十分有价值的天然蛋白资源[20]。另外，对麦胚蛋白分离物和蛋清蛋白的乳化特性进行对比性研究发现二者的乳化能力相似。麦胚蛋白分离物具有良好的乳化特性，可作为乳化食品添加剂。比较麦胚蛋白分离物和蛋清蛋白的起泡特性，结果表明，二者的起泡能力基本相同，但泡沫稳定性相差很大，麦胚蛋白分离物泡沫稳定性较差。
同其他蛋白质一样，小麦胚芽蛋白的深加工首先是提取小麦胚芽蛋白，然后以该蛋白质为原料直接加工食品，或制备肽类物质和氨基酸等，最后用于医药、食品、化妆品等加工。麦胚蛋白的分离提取方法主要有沉淀法和酶解法两种。其中沉淀法提取小麦胚芽蛋白工艺流程简单地说就是用稀碱液提取小麦胚芽中的球蛋白，再用稀酸沉淀，最后进行喷雾干燥，获得小麦胚芽蛋白。这一方法和大豆蛋白的提取有一定的相似性，都是根据所含主要蛋白质种类，利用该主要蛋白质的溶解性、pH值等理化特性，先将蛋白质溶解于碱液中，再用酸调到该蛋白质等电点，使其溶解性达到最小，分子间斥力变小，产生聚集现象，最后沉淀下来。酶解法提取小麦胚芽蛋白的工艺流程的主要步骤及操作要点为：先将钝化小麦胚芽粉碎后过筛，用10倍软化水分散，调节pH值为8.5，升温至50℃，在搅拌下加入碱性蛋白酶，酶加入量为0.5～19U/kg蛋白质，水解时间为5h。然后将水解液离心、浓缩、干燥获得水解度达到12%以上的水解小麦胚芽蛋白粉。
总之，小麦胚芽蛋白不仅质优，而且有着良好的起泡性、乳化性、保水性等，适用于添加到不同种类的食品之中，可以改良食品性状，增添特有风味等。在面制品、肉制品和饮品中，小麦胚芽蛋白都可以作为辅料添加其中，均有较好的效果。麦胚蛋白还可制作成为小麦胚芽蛋白粉、麦胚蛋白饮品、麦胚蛋白口服液等针对特殊人群的保健食品。另外，小麦胚芽的无细胞蛋白质合成系统具有高速、精确的特点，可建立高效且高活力的蛋白质合成系统，为疫苗候选株的研制提供了很好的蛋白质来源，是制备疫苗候选株的关键工具。
1.4.3.3 小麦蛋白的加工利用
小麦面粉一般含有9%～14%的蛋白质，所以它是人们日常食物蛋白质的主要来源。但是蛋白质在小麦粒中的分布并不均匀，外周部高而中心部低。即从皮混入概率高的外周部制取的小麦粉为三等粉、四等粉，作为低品位粉大部分用于食用以外的用途。但这些粉的蛋白质含量却高于优质粉。低品位粉由于经受反复的制粉操作，其中的蛋白质可能不同程度地发生变性，以致大部分低品位粉的面筋形成力下降。但是，如果将这部分蛋白质有效地食用化，从实际角度看其意义是重大的。
小麦面筋蛋白（即谷朊粉），是用水将小麦面粉洗掉淀粉和其他成分后所形成的富有黏弹性的软胶体，也是小麦淀粉加工副产品。小麦面筋蛋白质的含量在80%以上，并含有少量淀粉、脂肪和矿物质等。这是一种优良的面粉品质改良剂，广泛用于面包、面条、方便面的生产中，并且在肉制品、水产制品、饮料业也有广泛的应用价值。关于小麦蛋白的相关内容将在下面详细介绍。