小麥 營養和健康 （上）

• 探索小麥的植物學特征、小麥籽粒的化學成分以及小麥的栽培和碾磨

• 介紹小麥食品和飼料、小麥原料以及小麥的營養價值

• 讨論小麥過敏和各種小麥相關疾病的原理

一、小麥的植物學特征

小麥屬禾本科單子葉植物。

栽培小麥由五個物種組成：

二倍體小麥（基因組AA），

四倍體二粒小麥和硬粒小麥（AABB），

以及六倍體普通小麥和斯佩爾特小麥（AABBDD）。

小黑麥（AABBRR）是硬粒小麥和黑麥的人工雜交種。

小麥籽粒是幹的單籽果實，植物學上定義為穎果。它們由五個主要部分組成：果皮（占籽粒重量的4-5%）和種皮（1%）。外層種皮包圍着整個籽粒。内部隔室（胚乳）包括糊粉層（6-9%）和澱粉胚乳（80-85%）。胚芽（3%）位于穎果的背側。

普通小麥和硬粒小麥一直是密集育種的目标，特别注重高産、抗病蟲害和高質量的最終産品。大多數育種計劃包括兩個有希望的親本的雜交，但通過輻射和化學物質添加或敲除特定基因或基因片段（基因工程）進行人工基因突變也是可能的。

二、小麥籽粒的化學成分

成熟小麥籽粒的化學成分（含水量 ≈ 13%）的變化範圍相對較小。碳水化合物，主要是澱粉（≈  58%）和非澱粉多糖（≈ 13%）是主要成分，其次是蛋白質（≈ 11%）。脂類（≈ 2%）和礦物（≈ 2%）屬于次要成分。維生素和植物化學物質含量極低（< 0.1%），但由于其生物學意義，它們很重要。

澱粉以顆粒形式存在，由兩種主要多糖化合物組成，即直鍊澱粉和支鍊澱粉。非澱粉多糖（膳食纖維）包括細胞壁多糖阿拉伯木聚糖、纖維素和β-葡聚糖以及果聚糖和阿拉伯半乳聚糖肽。

根據其不同功能，谷物蛋白質可分為四類：貯藏（面筋）蛋白質、代謝蛋白質、保護蛋白質和具有進一步特定功能的雜項蛋白質。

脂質部分由三個主要化學類别組成：非極性脂質、磷脂和糖脂。主要礦物質是鉀、磷、鎂和鈣，其次是少量的鋅、錳和鐵。

小麥粒是B族維生素（煙酰胺、泛酸、硫胺、吡哆醇、核黃素和葉酸）和維生素E（α-生育酚）的重要來源。植物化學物質在結構上可分為四大類：酚類化合物、萜類、類胡蘿蔔素和類黃酮。

三、小麥的種植和碾磨

小麥和水稻是世界上主要的糧食作物。100多個國家每年生産約70萬噸小麥。大約95%的收獲小麥是普通小麥，其餘5%的大部分是硬粒小麥。

成功的耕作包括選擇合适的品種、種植區域和良好的時機。每個發展階段都需要特定的肥料、殺蟲劑和生長調節劑的應用。

有機農業是一種替代農業系統，旨在減少環境影響，提供更大的生态系統服務和社會效益。收獲的谷物必須幹燥安全地儲存，以保持其最終用途。

如今，大型儲糧箱普遍存在。為了将谷物轉化為易于加工的産品，碾磨是傳統上應用最多的技術。碾磨前，需要幾個主要自動化的清潔步驟。現代磨粉機采用金屬輥式磨粉機，該磨粉機結合輥式系統進行谷物研磨，并使用篩子和淨化器分離面粉部分。

主要成分是白面粉（澱粉胚乳）、麸皮（外層）和胚芽。全谷物面粉是指含有谷物所有部分的面粉。

四、小麥食品和飼料

小麥谷物和面粉被用作制造無數食品和飼料産品的原料。小麥産品屬于最安全、最便宜的食品，具有令人印象深刻的全球經濟價值。

面包是世界上最重要的小麥産品和主食。“面包”一詞通常用于描述一系列烘焙産品，大緻可分為發酵面包和扁平面包。其他類型的烘焙産品包括高級烘焙食品，如蛋糕、酥餅和牛角面包，以及幹烘焙産品，如餅幹和華夫餅幹。由小麥制成的糊狀食品已成為全世界飲食的重要組成部分，如意大利面、千層面以及面條。在世界許多地區，即食食品形式的小麥是早餐的重要組成部分，而小麥啤酒和美國威士忌等小麥飲料是具有區域重要性的利基産品。

小麥也可用作動物飼料，包括全谷物和不同的碾磨産品，如散裝、顆粒或罐裝飼料。

五、小麥原料

谷物的隔層是食品和非食品應用中有價值材料的來源。澱粉和面筋位于含澱粉的胚乳中，有天然的和改良的形式，是令人驚訝的多功能産品。

澱粉已成為食品中衆所周知的增稠劑和粘合劑。澱粉生産的相當一部分用于制造天然甜味劑。在非食品應用領域，澱粉的主要用途是造紙、粘合劑和紡織工業。

面筋的主要用途是強化小麥粉，以提高面包和其他烘焙産品的質量。面筋的水結合和增稠特性允許生産許多其他具有特定特性的産品。在非食品工業中，麸質（面筋）被用作塗料、箔材、粘合劑和洗滌劑的添加劑。

盡管胚芽和外層（麸皮）僅占谷物的一小部分，但它們分别被廣泛用于制備植物油和膳食纖維。

麥稭也發現了許多不同的用途。

六、小麥的營養價值

小麥食品是全球人口安全的重要組成部分。除了主要由澱粉提供的能量外，小麥谷物還是重要營養素的來源，包括蛋白質、膳食纖維、脂質、維生素、礦物質和植物化學物質。

全谷物産品的營養價值比白面粉産品高很多。小麥蛋白質為日常需求提供足夠數量的必需氨基酸。膳食纖維與健康之間的關系可以集中于調節結腸功能、預防結直腸癌和心血管疾病，以及減輕餐後血糖反應。小麥脂肪中不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸的比例較高，對健康有好處。小麥制品是B族維生素和維生素E以及鉀、磷和鎂等礦物質的重要來源。小麥粒含有大量生物活性植物化學物質，如酚酸、萜類、生育酚和甾醇，這些物質具有明顯的促進健康的作用，如抗氧化活性和改善血管功能。

小麥 過敏和疾病 （下）

• 探索小麥的植物學特征、小麥籽粒的化學成分以及小麥的栽培和碾磨

• 介紹小麥食品和飼料、小麥原料以及小麥的營養價值

• 讨論小麥過敏和各種小麥相關疾病的原理

一、小麥超敏反應的原理

人類免疫已經發展出極其複雜的系統，大緻可分為先天免疫和适應性免疫以及IgE介導的過敏。該系統包括許多體液成分，如細胞因子、趨化因子和抗體，以及細胞成分，如T淋巴細胞、B淋巴細胞和巨噬細胞。

麸質蛋白和相當一部分球蛋白與小麥過敏有關。由吸入或皮膚接觸引起的過敏反應是由天然小麥蛋白引起的。攝入後引起過敏反應的蛋白質的特點是對胃腸道消化有抵抗力，因此隻能部分降解。結果，大蛋白片段（肽）到達腸粘膜，通過上皮屏障，到達固有層，在那裡啟動不同的免疫反應。一些肽能夠穿過血腦屏障，可能引起神經和精神方面的不适。

二、乳糜瀉

乳糜瀉是一種慢性免疫介導的腸病，由遺傳易感個體的谷蛋白（小麥、黑麥和大麥的貯藏蛋白）引起。遺傳易感性包括人類白細胞抗原（HLA）II類等位基因HLA-DQ2.5、-DQ2.2和-DQ8以及一些非HLA基因。感染、不平衡的小腸微生物群和增加的腸道通透性等環境因素也與乳糜瀉的發生有關。

流行病學數據表明，西方國家的患病率約為1%，但乳糜瀉在北非、中東、南亞和東亞也很常見。與乳糜瀉相關的症狀可分為腸道症狀，如慢性腹瀉和腹痛，以及腸外表現，包括必需營養素缺乏（如貧血和骨質疏松）、神經系統疾病（如癫痫和偏頭痛）和精神症狀（如抑郁症和精神分裂症）。乳糜瀉通常與自身免疫性疾病（如1型糖尿病）和遺傳決定的綜合征（如唐氏綜合征）相關。

乳糜瀉的病理機制包括胃腸道中麸質蛋白的不完全消化，導緻免疫原性肽，麸質肽通過腸道的細胞内和跨細胞通道腸道固有層對谷蛋白肽的适應性和先天性免疫反應。乳糜瀉的典型病理特征是小腸絨毛萎縮、隐窩增生和淋巴細胞浸潤增加。乳糜瀉的診斷方案通常基于乳糜瀉的典型症狀和血清抗體檢測。嚴格的無麸質飲食是目前唯一安全有效的治療方法。

三、小麥過敏

小麥過敏主要是一種IgE（血清免疫球蛋白）介導的小麥蛋白免疫反應；非IgE介導和混合免疫反應似乎不那麼頻繁。IgE介導的過敏可分為飲食性過敏、小麥依賴性運動誘發過敏、呼吸性過敏和接觸性過敏。小麥過敏的臨床表現包括皮膚、口腔和喉嚨的症狀（如接觸性荨麻疹和接觸性皮炎）、呼吸道（如貝克哮喘和過敏性鼻炎）和胃腸道（如腹痛和腹瀉）。甚至過敏性休克也有報道。面筋蛋白和非面筋蛋白（主要是酶和酶抑制劑）都被确定為沉澱劑。IgE介導的應答機制包括兩個階段：緻敏和實際免疫反應。非IgE小麥過敏的機制目前尚不清楚。

小麥過敏診斷工具包括皮膚試驗、IgE檢測和口腔激發試驗。無小麥飲食被認為是長期療法。急性治療包括應用腎上腺素或抗組胺藥。

四、非腹腔麸質敏感性

非腹腔麸質敏感性（NCGS）是否存在仍然有争議，估計患病率在0.6%至6%之間。主要的腸道症狀是腹痛、腹脹、惡心和慢性腹瀉。疲勞、頭痛、焦慮、思維模糊和肌肉疼痛是NCGS的典型腸外症狀。患者沒有特異性血清抗體，小腸粘膜正常，自身免疫性疾病或惡性腫瘤的風險沒有增加。采用無麸質飲食後症狀消失，因此麸質蛋白被認為是NCGS的促發因素。可發酵低聚糖、雙糖、單糖和多元醇（FODMAPs）以及澱粉酶/胰蛋白酶抑制劑（ATI）可能還有助于NCGS的發展。

NCGS是一種發病機制不明的疾病。它與Toll樣受體TLR2和TLR4的表達增加以及腸上皮内淋巴細胞數量增加有關，表明先天免疫系統起重要作用。目前的診斷排除了乳糜瀉、小麥過敏、食物不耐受和腸易激綜合征。通過安慰劑對照的口服小麥試驗，這一診斷得到了明确的證實。治療建議采用無麸質飲食；将小麥攝入量減少到平常的5–10%就足夠了。

五、腸易激綜合征

腸易激綜合征（IBS）是最常見的功能性胃腸道疾病，估計成人患病率為5%至20%。典型症狀是腹部不适和疼痛、腹脹和腹瀉，并伴有便秘。大多數患者認為他們的症狀與特定的飲食有關。某些類型的腸易激綜合征，尤其是腹瀉型腸易激綜合征，對含麸質食物敏感，在無麸質飲食的基礎上，症狀有所改善。

IBS的發病機制尚不清楚，可能包括細菌過度生長、腸道通透性增加、内髒感覺、腸腦相互作用、壓力和心理社會狀态。診斷不僅基于排除其他食物過敏，還基于症狀相關标準。治療策略基于一般性建議，少吃多餐，避免食用富含脂肪和碳水化合物的食物以及乳制品。

六、膳食小麥過敏的治療

嚴格的無麸質飲食（GFD）是目前治療乳糜瀉患者唯一安全有效的方法。所有來自小麥、黑麥和大麥（在某些情況下還有燕麥）的産品都必須避免。膳食小麥過敏、非膽固醇谷蛋白敏感性和腹瀉型腸易激綜合征也适用GFD。

替代的無麸質産品可以由無麸質谷物（如玉米和大米）或僞谷物（如荞麥）或其他天然無麸質成分制成。無麸質産品帶有無麸質标簽，是用于特殊飲食目的的食品，需要滿足有關最大麸質含量的國家和國際法規（在大多數國家低于20 mg/kg）。分析标記為無麸質的食品中可能存在的麸質污染，包括提取麸質蛋白，應用合适的蛋白質參考物進行校準，以及優先通過酶聯免疫吸附試驗（ELISA）定量提取的麸質蛋白。

由于無麸質替代品的可用性有限、成本高、質量差以及潛在的麸質污染，終身GFD難以維持。許多患有小麥過敏症的患者因此認為GFD是一種降低生活質量的重大負擔，他們最明顯的願望是開發一種藥丸或疫苗，允許他們吃含麸質的食物。許多替代療法的新策略已經開發出來，其中一些已經達到臨床試驗狀态。

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