粒用玉米發(fā)芽制備高營養(yǎng)玉米粉的營養(yǎng)成分變化及工藝條件選擇

李香勇，陳利容，盛　濤，龔魁杰，劉開昌

（1.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所，山東濟(jì)南　250100；2.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，山東濟(jì)南　250100）

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粒用玉米發(fā)芽制備高營養(yǎng)玉米粉的營養(yǎng)成分變化及工藝條件選擇

李香勇1，*陳利容1，盛濤1，龔魁杰1，*劉開昌2

（1.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所，山東濟(jì)南250100；2.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，山東濟(jì)南250100）

摘要：發(fā)芽谷物的開發(fā)利用正在引起國內(nèi)外的廣泛關(guān)注，成為研究熱點(diǎn)。通過檢測發(fā)芽玉米淀粉、還原糖、蛋白質(zhì)、賴氨酸、膳食纖維的含量，研究玉米在發(fā)芽過程中營養(yǎng)物質(zhì)的變化。試驗(yàn)結(jié)果表明，玉米經(jīng)過發(fā)芽處理后，淀粉含量迅速下降，發(fā)芽144 h時降低了22.7%±1.3%；同時還原糖含量增加6.5%±0.1%。發(fā)芽也會造成蛋白質(zhì)含量的緩慢下降，144 h時從10.2%±0.2%下降至8.5%±0.3%；而賴氨酸含量則有顯著增長（p＜0.05），從0.45%±0.01%增加到0.73%±0.03%。總膳食纖維含量下降，而可溶性膳食纖維含量增加，不可溶性膳食纖維含量降低。以玉米發(fā)芽過程中的參數(shù)變化為依據(jù)，試驗(yàn)確定了發(fā)芽72 h可作為制備高營養(yǎng)玉米粉的有效工藝參數(shù)。

關(guān)鍵詞：玉米；發(fā)芽；營養(yǎng)物質(zhì)；賴氨酸；可溶性膳食纖維

0　引言

玉米是世界上產(chǎn)量最大的糧食作物之一，我國是世界第二玉米生產(chǎn)大國，玉米產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的20.68%[1]。玉米作為一種傳統(tǒng)的農(nóng)作物，在我國是僅次于水稻的糧食作物[2]，也被廣泛應(yīng)用于輕工業(yè)、食品、醫(yī)藥、造紙等行業(yè)的生產(chǎn)中。玉米籽粒中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，據(jù)報道，干玉米籽粒中含有蛋白質(zhì)5.8%～9.0%，脂肪3.9%～4.6%（其中人體必需的亞油酸占19%～71%），淀粉70.6%～76.5%，還含有豐富的膳食纖維、VC和VE，以及人體所必需的微量元素[3]。隨著食品行業(yè)發(fā)展和人民生活水平的提高，玉米食品的開發(fā)和利用正在受到越來越多的關(guān)注。

谷物在萌發(fā)的過程中，其營養(yǎng)成分和理化性質(zhì)會發(fā)生重大的變化[4]。研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)芽處理過程中淀粉酶活性激增，淀粉等多糖迅速分解，生成大量還原糖；蛋白質(zhì)含量下降，可溶性蛋白含量增加，人體必需氨基酸含量增加，膳食纖維含量增加；其他營養(yǎng)成分也有不同程度的改變[5]。萌發(fā)有助于提高谷物的營養(yǎng)價值，降低和消除有害物質(zhì)與抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)。谷物種子萌發(fā)技術(shù)在食品中應(yīng)用已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)，但是在我國關(guān)于發(fā)芽玉米食品的研發(fā)鮮有報道。本試驗(yàn)研究了玉米在發(fā)芽過程中營養(yǎng)物質(zhì)的變化，并以此為基礎(chǔ)確定了發(fā)芽制備高營養(yǎng)玉米粉的發(fā)芽條件，為發(fā)芽玉米新型食品的開發(fā)利用提供了理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料與主要試劑

市售玉米，3,5 -二硝基水楊酸、茚三酮、亮氨酸、淀粉葡萄苷酶、蛋白酶、MES試劑、TRIS試劑，所需化學(xué)試劑均為分析純。

1.2儀器設(shè)備

電子天平、紫外可見分光光度計、消化儀、凱氏定氮儀、水浴恒溫箱、膳食纖維測定儀、烘箱、馬福爐、恒溫培養(yǎng)箱等。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1樣品預(yù)處理

精選玉米籽粒（除去發(fā)霉、破碎的），用0.5%次氯酸鈉溶液浸泡30 min，對其進(jìn)行表面殺菌，然后用蒸餾水清洗數(shù)次。再加入純水，在30℃條件下浸泡8 h后，將玉米均勻鋪在已消毒、底部鋪有濾紙的發(fā)芽盤中，置于25℃恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行發(fā)芽培養(yǎng)，每隔1 d取樣1次，共取6次。取樣后，迅速將發(fā)芽玉米放入裝有100℃熱水的燒杯中浸泡5 min，進(jìn)行滅酶處理（部分淀粉α化），避免胚芽過度生長，瀝干水后將樣品放在45℃鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)熱風(fēng)干燥。將干燥好的物料迅速冷卻至室溫，粉碎后在- 20℃冰箱內(nèi)冷凍保存?zhèn)溆?，測定其各營養(yǎng)成分含量。

1.3.2發(fā)芽玉米營養(yǎng)成分含量測定方法

淀粉含量與還原糖含量測定采用DNS比色法[6]；蛋白質(zhì)含量測定采用凱氏定氮法[7]；賴氨酸含量測定采用茚三酮法[8]；膳食纖維（Total dietary fiber，TDF）、可溶性膳食纖維（Soluble dietary fiber，SDF）、不可溶性膳食纖維（Insoluble dietary fiber，IDF）含量測定采用GB/T 5009.88—2008酶質(zhì)量法。

2　結(jié)果與分析

2.1發(fā)芽對玉米中水分含量的影響

玉米發(fā)芽過程中水分含量的變化見圖1。

圖1　玉米發(fā)芽過程中水分含量的變化

谷物發(fā)芽過程中淀粉、蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)不斷的分解，產(chǎn)生了大量水分，因此水分含量會隨著谷物的萌發(fā)而增加。由圖1可以看出，隨著發(fā)芽時間的增加，玉米籽粒中水分也不斷增加，從0 h的14.5%±0.05%增加到144 h時的17.3%±0.15%。由此可以看出，發(fā)芽期間玉米籽粒內(nèi)生化反應(yīng)活躍。

2.2發(fā)芽對玉米中淀粉含量的影響

谷物發(fā)芽會導(dǎo)致淀粉酶活性激增，淀粉等多糖快速分解，從而生成大量還原糖等小分子糖供給發(fā)芽過程利用[8]。因此，谷物發(fā)芽都會伴隨淀粉的快速降解和還原糖的含量升高，但不同谷物淀粉和還原糖的變化并不一致。

玉米發(fā)芽過程中淀粉含量的變化見圖2。

圖2　玉米發(fā)芽過程中淀粉含量的變化

由圖2可知，隨著發(fā)芽時間的增加，玉米籽粒中淀粉含量迅速減少，基本呈現(xiàn)直線下降趨勢。到第144小時，玉米淀粉含量僅為46.0%±0.6%，下降了22.7%±1.3%，表明玉米淀粉降解過程快速進(jìn)行。

玉米發(fā)芽過程中還原糖含量的變化見圖3。

圖3　玉米發(fā)芽過程中還原糖含量的變化

與淀粉含量快速下降相對應(yīng)，發(fā)芽玉米中還原糖含量則快速上升，發(fā)芽144 h還原糖含量增加了6.5%±0.1%（圖3），表明淀粉水解直接促進(jìn)了還原糖含量的增加。還原糖可以直接為谷物萌發(fā)提供能量，參與淀粉、蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)的合成[9]。因此，還原糖含量的升高也直接促進(jìn)了玉米的萌動、發(fā)芽等發(fā)育進(jìn)程。還原糖可應(yīng)用于功能保健食品，可改善食品的風(fēng)味，故玉米發(fā)芽中還原糖含量的適當(dāng)增加具有重要的應(yīng)用價值。

2.3發(fā)芽對玉米中蛋白質(zhì)及賴氨酸含量的影響

玉米發(fā)芽過程中蛋白質(zhì)含量的變化見圖4。

圖4　玉米發(fā)芽過程中蛋白質(zhì)含量的變化

相對于淀粉作為谷物發(fā)芽過程中的供能物質(zhì)，蛋白質(zhì)在谷物發(fā)芽過程中主要起到為幼芽、幼根生長提供氨基酸的作用[10]。從圖4可以看出，隨著發(fā)芽時間的增加，玉米中蛋白質(zhì)含量降低，從發(fā)芽0 h的10.2%±0.2%降低到發(fā)芽144 h時的8.5%±0.3%。值得注意的是蛋白質(zhì)含量在發(fā)芽0～48 h快速下降，48 h后則變化緩慢，下降幅度變化不大。這可能是由于發(fā)芽前期，玉米中的含氮物質(zhì)部分受蛋白酶的作用而分解為低分子肽類和氨基酸，這些分解產(chǎn)物分泌到胚部，合成幼根、幼芽中的蛋白質(zhì)，導(dǎo)致發(fā)芽后期蛋白質(zhì)含量變化比較平緩[11]。但總體來說，蛋白質(zhì)的分解仍然占據(jù)主導(dǎo)地位，導(dǎo)致蛋白質(zhì)含量持續(xù)下降。

玉米發(fā)芽過程中賴氨酸含量的變化見圖5。

發(fā)芽導(dǎo)致蛋白質(zhì)含量的下降，通常伴隨著氨基酸含量的升高。試驗(yàn)分析了玉米中的第一限制氨基酸——賴氨酸的含量變化，可以發(fā)現(xiàn)隨著發(fā)芽時間的增加，賴氨酸含量不斷增加。通過發(fā)芽處理后，賴氨酸的含量從0.45%±0.01%增加到0.73%±0.03%，這可能是發(fā)芽過程中蛋白質(zhì)分解生成了賴氨酸。賴氨酸是人體必需氨基酸之一，能促進(jìn)人體發(fā)育、增強(qiáng)免疫功能，并有提高中樞神經(jīng)組織功能的作用[12]。因此賴氨酸含量的升高，對于提高發(fā)芽玉米的營養(yǎng)效價具有重要意義。從圖5可以發(fā)現(xiàn)，賴氨酸發(fā)芽前48 h升高最快，72 h后變化平緩，這為確定合適的發(fā)芽時間、避免過度發(fā)芽造成品質(zhì)劣化提供了很好的選擇。

圖5　玉米發(fā)芽過程中賴氨酸含量的變化

2.4發(fā)芽對玉米膳食纖維含量的影響

玉米發(fā)芽過程中膳食纖維含量的變化指標(biāo)見表1。

膳食纖維具有降低血膽固醇，預(yù)防膽結(jié)石、高脂血癥和心血管疾病以及促進(jìn)排便、預(yù)防腸癌和乳腺癌等作用。其中，可溶性纖維能促進(jìn)腸道中有益菌大量繁殖，創(chuàng)造腸道的健康生態(tài)；可溶性膳食纖維還具有明顯的降血糖功能。由表1可知，隨著發(fā)芽時間的增加，總膳食纖維（TDF）含量降低，可溶性膳食纖維（SDF）含量增加，不可溶性膳食纖維（IDF）含量降低，120 h時可溶性膳食纖維含量超過不可溶性膳食纖維含量。SDF和IDF的變化表明，SDF含量的提高，可能更多的得益于IDF的下降。玉米發(fā)芽導(dǎo)致纖維素酶等相關(guān)酶活性增強(qiáng)，因此纖維素的降解成為可能，從而使得原不可溶性膳食纖維轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄陨攀忱w維。

表1　玉米發(fā)芽過程中膳食纖維含量的變化指標(biāo)　/ %

2.5制備高營養(yǎng)玉米粉的發(fā)芽工藝參數(shù)選擇

發(fā)芽24～120 h的玉米籽粒見圖6。

玉米發(fā)芽過程中不同營養(yǎng)組分的變化，表明玉米發(fā)芽降解代謝占主導(dǎo)地位，同時伴隨有蛋白質(zhì)合成。因此控制合理的發(fā)芽工藝參數(shù)，可以適當(dāng)提高賴氨酸、SDF等益生性健康組分的含量，較大幅度降低淀粉等高熱量物質(zhì)，保持蛋白質(zhì)含量適度變化。發(fā)芽72 h時淀粉含量為56.4%±1.3%（圖2），還原糖含量為8.2%±0.2%（圖3）；蛋白質(zhì)含量為8.9% ±0.3%（圖4），賴氨酸含量為0.62%±0.02%（圖5）；SDF含量為6.24%±0.03%（表1），均達(dá)到更為合理的組成，因此發(fā)芽72 h顯然更適于制備高營養(yǎng)玉米粉。從玉米芽的生長來判斷，也可以發(fā)現(xiàn)72 h時芽長為0.3 cm（圖6），不會對玉米粉制備產(chǎn)生較大影響。因此，發(fā)芽72 h對于制備高營養(yǎng)玉米粉為

圖6　發(fā)芽24～120 h的玉米籽粒

合理的工藝參數(shù)。

3　結(jié)論

玉米籽粒含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)過發(fā)芽處理后，其營養(yǎng)物質(zhì)發(fā)生了不同程度的變化。發(fā)芽后，玉米籽粒中淀粉含量降低，還原糖含量增加；蛋白質(zhì)含量降低，賴氨酸含量增加；可溶性膳食纖維含量增加，不可溶性膳食纖維含量降低。因此，玉米發(fā)芽后能夠提高其營養(yǎng)價值和改善其口感。以玉米發(fā)芽過程中營養(yǎng)物質(zhì)的改善為基礎(chǔ)，確定發(fā)芽72 h為制備高營養(yǎng)玉米粉的合理工藝參數(shù)。

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Nutritional Component Changes of Grain Corn during Germination

LI Xiangyong1，*CHEN Lirong1，SHENG Tao1，GONG Kuijie1，*LIU Kaichang2
（1. Crop Research Institute，Shandong Academy of Agricultural Sciences，Ji'nan，Shandong 250100，China；2. Shandong Academy of Agricultural Sciences，Ji'nan，Shandong 250100，China）

Abstract：Grain germination now appeals great interest all around the world and becomes the focus in cereal processing fields. Changes of nutrient substance during germination are discussed by determing the contents of starch，reduced sugar，protein，lysine and dietary fiber. The results show that starch contents changed sharply where the contents decreased by 22.7%±1.3% at 144 h compared with 0 h，while reducing sugar increased by 6.5%±0.1%. Germination also lead to the decrease of protein contents from 10.2%±0.2% to 8.5%±0.3% for the 0 h and 144 h，respectively. The contents of lysine have significantly difference（p＜0.05）with the contents of 0.45%±0.01% and 0.73%±0.03% for 0 h and 144 h，respectively. On the other hand，total and insoluble dietary fiber decreased while soluble dietary fiber increased during germination. Germinating treatment of 72 h can be used as the parameter for the preparation of high nutritional corn flour according to the above results. Key words：corn；germination；nutrient substance；lysine；soluble dietary fiber

*通訊作者：陳利容（1978—），女，碩士，助理研究員，研究方向?yàn)楣任锲焚|(zhì)與加工。劉開昌（1971—），男，博士，研究員，研究方向?yàn)樽魑镌耘嗯c加工。

作者簡介：李香勇（1989—），男，碩士，助理研究員，研究方向?yàn)榧Z食品質(zhì)與加工。

基金項(xiàng)目：山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系玉米創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（SDAIT- 01- 021- 11）；濟(jì)南市科技發(fā)展計劃項(xiàng)目（201401270）。

收稿日期：2016- 01- 22

文章編號：1671- 9646（2016）03b- 0027- 03

中圖分類號：TS213.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi：10.16693/j.cnki.1671- 9646（X）.2016.03.034