高粱深加工產(chǎn)品的應(yīng)用現(xiàn)狀研究

范國華 郭瑞峰

[摘要]高粱是全球第五大谷類作物，具有抗旱、耐鹽堿、耐瘠薄等特點(diǎn)，是重要的糧食和飼料作物。本文從高粱食品、釀造原料、畜禽及養(yǎng)殖飼料、生物燃料四個(gè)方面詳細(xì)闡述了高粱深加工產(chǎn)品的應(yīng)用現(xiàn)狀，通過對高粱深加工產(chǎn)品、技術(shù)的研究，能夠進(jìn)一步拓寬高粱的應(yīng)用途徑，對于干旱貧瘠地區(qū)發(fā)展高粱產(chǎn)業(yè)具有促進(jìn)作用。

[關(guān)鍵詞]高粱;產(chǎn)品;深加工

中圖分類號：TS261文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202003

高粱是全球農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中重要的糧食和飼料作物，是世界第五大谷類作物，僅次于玉米、小麥、水稻和大麥[1]。高粱因具有抗逆性強(qiáng)、光合效率高、耐鹽堿、耐瘠薄等特點(diǎn)，被視為干旱貧瘠地區(qū)保障糧食生產(chǎn)、發(fā)展畜牧業(yè)的一種重要的糧食和飼草作物。隨著對邊際農(nóng)田利用的增多以及全球氣候變暖，耐干旱、耐鹽堿的作物——高粱的重要性越來越凸顯。高粱不僅是重要的糧食作物，還是中國著名白酒和山西老陳醋生產(chǎn)中不可或缺的重要原料。高粱除了作為糧食和釀造原料，在飼料加工、生物燃料制備、功能食品開發(fā)中也是極具潛力的原料。

1 高粱食品

改革開放前，高粱一直是我國許多地區(qū)的主糧，為解決我國人民的溫飽問題立下了汗馬功勞。改革開放后，隨著我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，以及水稻、小麥單產(chǎn)水平的提高和種植面積的擴(kuò)大，高粱不再是人們餐桌上的主食，主要用作傳統(tǒng)釀造業(yè)原料。但在一些非洲國家，由于小麥、玉米產(chǎn)量不足，目前仍然以高粱為主食。在我國，高粱基本作為人們改善營養(yǎng)健康的輔助食物，而在美國等發(fā)達(dá)國家，高粱則全部用作飼料。

高粱作為一種重要的谷類作物，富含多種人體所需的營養(yǎng)成分，其中膳食纖維含量居于谷物之首。膳食纖維不但可以促進(jìn)腸道蠕動而且可以降低膽固醇的含量，適當(dāng)進(jìn)食含有豐富膳食纖維的高粱食品可以有效緩解便秘、降低心血管疾病發(fā)生的概率。

1.1 傳統(tǒng)食品

傳統(tǒng)的高粱食品通常是將高粱籽粒磨成面粉，再由面粉加工成各種面食，通常的做法是將高粱面粉與玉米粉、小麥粉、馬鈴薯粉、木薯粉等按一定比例混合，然后通過不同的工藝制作成各種高粱食品，如紅面饅頭、蒸餃、擦尖、面條等?；蛘咧苯訉⒏吡蛔蚜Ｃ摎ず笈c紅棗、桂圓、薏米、花生一起熬煮后制成稠粥。

隨著富貴病的出現(xiàn)，人們越來越重視飲食結(jié)構(gòu)的調(diào)整，越來越重視雜糧在營養(yǎng)健康中的重要作用。高粱由于具有較高的膳食纖維，在面點(diǎn)類食品加工中，作為部分小麥粉和玉米粉的替代品，逐漸出現(xiàn)在人們的飲食中。但由于高粱蛋白中醇溶蛋白含量低，在加工過程中不易形成面筋，限制了高粱在面點(diǎn)食品加工中的大量應(yīng)用。

冷鮮面是一種經(jīng)過高溫滅菌，可以在適度低溫下長期保存的新鮮濕面，具有水分含量高、新鮮爽口等特點(diǎn)，被譽(yù)為“第四代方便面”，而高粱冷鮮面則是將高粱面粉、小麥粉、增稠劑、食鹽和水按特定比例經(jīng)過混合、熟化、壓片、切條等工藝制成的一種新鮮濕面。寇興凱等[2]在研究高粱冷鮮面的制作工藝時(shí)表明，高粱面粉含量的增加會導(dǎo)致面條的品質(zhì)逐漸變差，容易發(fā)生斷條，蒸煮容易糊湯，而添加海藻酸鈉一定程度上可以改變面條蒸煮效果，當(dāng)高粱粉的添加量為10%、海藻酸鈉添加量為0.4%時(shí)，可制得品質(zhì)俱佳的高粱冷鮮面條。李莉峰等[3]也通過添加0.3%海藻酸鈉和3%的高粱烏米粉與小麥粉混合制得了具有保健功效的高粱烏米掛面。高粱蛋白由于具有較低的消化率，被用作低蛋白食品開發(fā)的原料，用來滿足腎病、糖尿病患者對主食多元化的需求?？芘d凱等[4]通過傳統(tǒng)工藝，開發(fā)了含有20%高粱粉、25%小麥粉、20%預(yù)糊化淀粉、35%小麥淀粉和35%飲用水的低蛋白面條。

高粱米方便粥的開發(fā)也是高粱食用的一種新方式，高粱米、大黃米、松子仁、山核桃仁、紅棗經(jīng)過粉碎、膨化、烘干等工藝流程后，加工成即沖即食型方便粥，受到了消費(fèi)者的青睞。

1.2 休閑食品

休閑食品[5]是通過特定的生產(chǎn)工藝將果蔬、谷物、肉、魚等食材制作成零食小吃或糕餅點(diǎn)心。隨著人們對營養(yǎng)健康的重視和消費(fèi)觀念的升級，促使休閑食品向著營養(yǎng)健康型、功能型方向發(fā)展[6]。為了取代含高碳水化合物的小麥制休閑食品，更多健康休閑食品逐漸在市場上出現(xiàn)，而高粱成為加工健康休閑食品的首選谷物原料。目前出現(xiàn)在市場上的高粱休閑食品有高粱脆餅、高粱爆米花、香辣高粱豆、高粱明茶等。

Sattu是一種由谷物和豆類加工而成的烘焙食品，是流行于印度大部分地區(qū)的休閑食品，它營養(yǎng)均衡、保質(zhì)期長、口感好。Sumedha Deshpande P B等[7]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)大豆含量在10%～40%，高粱含量在10%～35%，鷹嘴豆含量在40%～70%時(shí)，由大豆、高粱、鷹嘴豆三者混合加工成的Sattu比單用鷹嘴豆加工的Sattu營養(yǎng)價(jià)值更高，保質(zhì)期更長。

高粱面包是由高粱粉與小麥粉按一定比例混合，經(jīng)過發(fā)酵、成型、醒發(fā)、烘焙等工藝加工后形成的一種質(zhì)地松軟、風(fēng)味獨(dú)特的食品，其中尤以糯質(zhì)高粱粉制得的面包質(zhì)構(gòu)、口感為佳。Adam K M等[8]研究表明，當(dāng)高粱粉對小麥粉的取代率低于20%時(shí)，面包的質(zhì)構(gòu)參數(shù)無顯著差異。何歡等[9]研究糯性和粳性高粱粉對面包品質(zhì)影響的結(jié)果表明，糯質(zhì)高粱粉更接近小麥粉質(zhì)特性和拉伸性的參數(shù)，添加量在20%～30%時(shí)，效果最佳。馬濤等[10]進(jìn)一步研究表明，經(jīng)過擠壓膨化后的高粱粉，由于高粱蛋白發(fā)生部分變性，制得的面包與小麥面包在質(zhì)構(gòu)參數(shù)和口感上無顯著差異。高粱粉的深加工進(jìn)一步拓寬了高粱的應(yīng)用領(lǐng)域。

2 釀造食品

高粱是釀造白酒和老陳醋的重要原料，貴州茅臺、山西杏花村汾酒、瀘州老窖等國家著名白酒，以及水塔、東湖、紫林、寧化府等山西著名品牌老陳醋，無一不是以高粱為主料釀造而成的。由于獨(dú)特的地理位置、人文環(huán)境和傳統(tǒng)工藝，以高粱為主料的釀造業(yè)成為我國區(qū)域國民經(jīng)濟(jì)的一大支柱產(chǎn)業(yè)。

2.1 白酒

高粱是制作白酒的主要原料，正如古語所說“好酒離不開紅糧”，我國貴州茅臺、山西杏花村汾酒、瀘州老窖等著名白酒無一不是以高粱為主料釀造而成的。由于高粱籽粒中含有特有的多酚化合物——單寧，因此經(jīng)由高粱為原料釀造的白酒具有獨(dú)特的風(fēng)味。適量的單寧不但可以提高出酒率，而且可以產(chǎn)生丁香酸和丁香醛等香味物質(zhì)，增加白酒的芳香風(fēng)味。不同的高粱品種、生產(chǎn)工藝及發(fā)酵劑所生產(chǎn)的白酒風(fēng)味截然不同。按照白酒的香氣可分為濃香型、醬香型、清香型、兼香型、米香型、鳳香型、特香型、藥香型、老白干香型等[11]。

曲是釀造白酒必不可少的發(fā)酵劑，不同的曲種，經(jīng)不同的發(fā)酵方式釀造的白酒風(fēng)味不同。相關(guān)研究表明，大小曲、發(fā)酵方式會對清香型白酒的風(fēng)味產(chǎn)生影響，發(fā)酵方式對風(fēng)味的影響大于大小曲。液態(tài)發(fā)酵法釀造的白酒中醇類物質(zhì)的數(shù)量明顯高于固態(tài)發(fā)酵法，大曲釀造的白酒中醇類物質(zhì)的數(shù)量高于小曲釀造白酒，小曲在釀造過程中會產(chǎn)生更多的具有玫瑰花香的β-苯乙醇物質(zhì)，而大曲在釀造過程中會產(chǎn)生正丙醇、異丁醇等醇香類的高級醇類物質(zhì)[12]。同樣釀造原料也是白酒生產(chǎn)中最重要的一環(huán)，好糧出好酒，不同的高粱品種所釀造的白酒品質(zhì)不同。對于清香型汾酒生產(chǎn)工藝而言，晉雜22#高粱品種一級酒出酒率為30.5%，更適宜釀造高端酒[13]。對于醬香型白酒生產(chǎn)工藝而言，紅纓子高粱更有利于釀酒酵母的生長，代謝產(chǎn)乙醇，更適宜醬香型白酒的生產(chǎn)工藝[14]。清香型白酒和醬香型白酒均為單一高粱原料釀造。為了滿足消費(fèi)者的多元化消費(fèi)，通過對白酒風(fēng)味、口感上加以改進(jìn)，采用多糧型原料釀造具有不同風(fēng)味的白酒，以高粱和大米取代原本單一的高粱作為釀酒原料，采用小曲和米曲取代單一的小曲作為糖化發(fā)酵劑，生產(chǎn)的白酒具有口感舒適、綿柔，刺激性小，香味協(xié)調(diào)等特點(diǎn)，受到了年輕消費(fèi)者的青睞[15]。

根據(jù)中國白酒網(wǎng)報(bào)道，2017年1月至11月，中國白酒累計(jì)產(chǎn)量1.115×1010L。白酒的生產(chǎn)和消費(fèi)極大地帶動了我國高粱的生產(chǎn)，在我國高粱仍主要用于釀造白酒。

2.2 高粱啤酒

高粱因其籽粒中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，不光是釀造白酒的優(yōu)質(zhì)原料，也是釀造啤酒的上好佳料。在20世紀(jì)80年代，山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所曾開展過高粱啤酒的釀造工作，目前國內(nèi)尚未見規(guī)?；a(chǎn)高粱啤酒的報(bào)道[16]。而在非洲國家，高粱啤酒則是一種重要的傳統(tǒng)飲料，由于釀造工藝不同，高粱啤酒的外觀、風(fēng)味迥異。其主要生產(chǎn)工藝為第一步先制高粱芽，然后將高粱芽干燥;第二步進(jìn)行乳酸發(fā)酵、啤酒發(fā)酵。目前針對高粱啤酒的研究主要集中在以高粱或高粱芽為原料，通過特殊工藝釀造高粱啤酒[17]。以高粱芽為原料，利用上面發(fā)酵釀造的高粱啤酒澄清透明、色澤鮮亮、口感獨(dú)特[18]，與傳統(tǒng)高粱啤酒相比具有較大優(yōu)勢。

2.3 老陳醋

山西老陳醋是以高粱、麩皮為主要原料，以稻殼或谷殼為輔料，以及以大麥、豌豆為原料制作的大曲作為糖化發(fā)酵劑，經(jīng)酒精發(fā)酵后采用固態(tài)醋酸發(fā)酵，再經(jīng)熏醅、陳釀等工藝釀造而成的食醋[19]。著名的山西老陳醋品牌有東湖、水塔、紫林、寧化府。特殊的原料和工藝鑄就了山西老陳醋酯香醇厚、酸甜適度、微鮮帶香的特點(diǎn)。市場上的醋按照原料來源可以分為高粱醋、玉米醋、果醋、小米醋等，各種醋風(fēng)味各異，但尤以山西老陳醋風(fēng)味為最佳。目前針對老陳醋的研究主要集中在老陳醋原料高粱品種的優(yōu)質(zhì)化[20]、老陳醋生產(chǎn)工藝的改良[21-22]以及老陳醋功能保健食品的開發(fā)。山西老陳醋集團(tuán)開發(fā)的東湖牌保健醋具有調(diào)節(jié)血脂（降低甘油三酯）的保健作用，深受消費(fèi)者的青睞。同時(shí)由老陳醋衍生出的老醋花生、老醋黃豆等產(chǎn)品也備受人們喜愛。張國華等[23]研究表明，通過噴霧干燥技術(shù)也可以將液態(tài)老陳醋加工成醋粉，這為老陳醋新產(chǎn)品的開發(fā)拓寬了途徑。

3 畜禽及養(yǎng)殖飼料

高粱作為畜禽飼料加工的重要原料，在許多國家的畜牧業(yè)生產(chǎn)中占有重要的地位。粒用高粱、飼草高粱、甜高粱等都是畜禽及養(yǎng)殖飼料加工的優(yōu)質(zhì)原料。但我國高粱育種受傳統(tǒng)白酒產(chǎn)業(yè)影響，所育高粱品種傾向于釀造高粱，單寧含量普遍較高，導(dǎo)致高粱作為飼料的適口性比較差，且受養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)成本的影響，高粱作為畜禽飼料的應(yīng)用十分有限。而美國、澳大利亞等國家生產(chǎn)的粒用高粱單寧含量普遍較低，且生產(chǎn)成本低廉，被廣泛用作畜禽飼料加工的原料。飼草高粱具有抗旱、耐鹽堿、抗逆性強(qiáng)、產(chǎn)量高、再生性好等優(yōu)點(diǎn)，是一種旱作農(nóng)業(yè)地區(qū)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)動物蛋白的飼料作物，在美國、澳大利亞、俄羅斯等國家普遍種植。在中國旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，飼草高粱是發(fā)展旱作草畜牧業(yè)生產(chǎn)體系首選的飼料作物。而甜高粱是粒用高粱的一個(gè)變種，具有生物產(chǎn)量高、抗逆性強(qiáng)等特點(diǎn)，其莖葉作為鮮草飼料具有較好的適口性，是優(yōu)良的飼料作物、糖料作物和可再生能源作物，近年來國家在甘肅武威等地區(qū)實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；N植，取得了良好效果[24]。

3.1 高粱籽粒

高粱作為一種飼料，其使用價(jià)值與玉米相當(dāng)，然而在飼料工業(yè)中的研究應(yīng)用仍然比較薄弱。由于其籽粒中存在單寧、醇溶蛋白、植酸3種抗?fàn)I養(yǎng)因子[25]，影響了蛋白質(zhì)的消化吸收，抑制了家禽的生長速度和豬的采食量[26]，目前在飼料投喂中僅作為輔料添加，并未主糧化。為了提高家禽和豬對飼料中高粱的利用率，研究人員一方面通過育種改變其化學(xué)成分來適應(yīng)動物飼喂，如低單寧高粱品種的選育;另一方面則通過物理化學(xué)方法（研磨、蒸汽破碎、擠壓、膨化等）對高粱進(jìn)行深度加工，提高高粱的飼喂效果。高粱顆粒大小、顆粒的完整性以及不同的加工方式都會不同程度地影響高粱飼料的利用率[27]。Mahasukhonthachat K等[28]研究表明，減小高粱顆?？梢允垢吡活w粒結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，有助于提高淀粉的消化率。Selle P H等[29]研究表明，蒸汽制粒提高了高粱型日糧中二硫鍵的水平，從而降低了蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)化利用。Fapojuwo O O等[30]研究表明，通過干式擠壓可以改變高粱籽粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而提高高粱蛋白質(zhì)的消化率。

3.2 飼草（甜）高粱

飼草高粱是牛、羊、鵝、兔、魚等動物的優(yōu)良飼料，用其飼喂可有效提高肉、蛋、奶的產(chǎn)量和質(zhì)量[31]。從20世紀(jì)90年代開始，我國科研人員開始了飼草高粱的育種工作，陸續(xù)育成了皖草2號、晉草1號～晉草5號、遼草1號～遼草3號以及隴草2號[32]。由于高粱育種周期長、科研力量不足，導(dǎo)致我國飼草高粱的研究仍然很薄弱。而國外畜牧業(yè)發(fā)達(dá)國家十分重視飼草高粱的培育和引種，并先后育成了先鋒、標(biāo)兵、海牛、長青、大力士、大卡、雅津4148、雅津4571、BJ0602、美國怕卡、美國101550、美國101507、美國101537、美國101656等飼草高粱品種。目前國內(nèi)飼草高粱的種植面積很小，據(jù)報(bào)道，慶陽農(nóng)科院通過對國外飼草高粱引種試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，大卡、BJ0602兩個(gè)品種更適宜在甘肅慶陽地區(qū)示范推廣[33]。晉草5號具有生長速度快、生物產(chǎn)量高、可多次刈割等特點(diǎn)，更適合在山西雁門關(guān)農(nóng)牧生態(tài)交錯(cuò)區(qū)推廣應(yīng)用。

4 生物燃料

生物燃料是以植物為原料，通過特定工藝生產(chǎn)的固體、液體或氣體燃料，具有清潔、可再生的特點(diǎn)。開發(fā)生物燃料不僅有助于解決由傳統(tǒng)石化產(chǎn)品使用帶來的環(huán)境問題，還可以應(yīng)對能源危機(jī)。巴西、美國經(jīng)歷了兩次石油危機(jī)后率先推行生物燃料乙醇發(fā)展計(jì)劃，目前世界上很多國家都出臺了相關(guān)的政策措施以促進(jìn)生物燃料計(jì)劃的實(shí)施[34]。

生物燃料的原材料來源豐富，其中甜高粱是一種具有開發(fā)生物燃料潛力的能源作物。甜高粱以其獨(dú)有的高含糖量、高生物產(chǎn)量、高乙醇轉(zhuǎn)化率和高抗逆性[35]成為我國發(fā)展生物燃料乙醇的理想作物。通過科技項(xiàng)目的實(shí)施，我國在甜高粱育種、甜高粱莖稈生產(chǎn)乙醇方面已取得較好的成效。目前國內(nèi)生產(chǎn)種植的甜高粱主要用于制作動物飼料。

高粱深加工產(chǎn)品除了以上所述，還有利用高粱莖稈加工成的高粱掃帚及各種工藝品，釀造過程中產(chǎn)生的酒糟以及由醋糟加工而成的飼料和肥料，很好地實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)再利用。

5 結(jié) 論

通過對高粱深加工產(chǎn)品應(yīng)用現(xiàn)狀的分析，筆者認(rèn)為高粱深加工應(yīng)重點(diǎn)深耕釀造原料、畜禽飼料這兩大市場，結(jié)合現(xiàn)代生物技術(shù)、信息技術(shù)和現(xiàn)代分析技術(shù)，不斷推出能夠滿足消費(fèi)者多元消費(fèi)需求的新產(chǎn)品，加大對飼草高粱、甜高粱新品種的選育力度。在飼草高粱開發(fā)方面，重點(diǎn)開發(fā)青儲飼草高粱。

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