發(fā)芽小麥的研究利用進(jìn)展

齊笑笑，郭嘉，溫紀(jì)平*

河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院（鄭州 450001）

小麥?zhǔn)侨髠鹘y(tǒng)谷物之一，是世界人民主要種植的糧食作物，小麥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與國家的糧食安全和社會穩(wěn)定息息相關(guān)。近年來，小麥發(fā)芽成為全球性問題[1-2]，嚴(yán)重影響小麥的產(chǎn)品質(zhì)量和農(nóng)民的收入情況，給經(jīng)濟(jì)造成較大損失，亟待解決。小麥發(fā)芽的原因主要有2個：一是在小麥成熟季節(jié)天氣潮濕，未能及時收獲的小麥易遭受雨水侵害，從而發(fā)生發(fā)芽；二是小麥在儲藏時沒有徹底干燥或未能及時干燥，造成糧堆發(fā)熱，從而發(fā)生發(fā)芽。GB 1351—2008《小麥》中對生芽粒有明確定義，按照芽是否突破籽粒種皮，將生芽粒分為2類：發(fā)芽小麥和萌動小麥。發(fā)芽小麥可以用肉眼直接觀察到，而萌動小麥不能直接觀察到，可以用降落數(shù)值法檢測，還可以用免疫層析法[3]、X射線法[4]、核磁共振光譜法[5]檢測。

小麥中富含各種營養(yǎng)物質(zhì)，對人體多有益處，但小麥發(fā)芽后品質(zhì)會發(fā)生變化，如內(nèi)部酶活性升高，總淀粉、粗脂肪和蛋白質(zhì)含量減少，且出粉率、千粒重和容重都會降低。隨著小麥發(fā)芽程度的加深，面筋越來越弱，面團(tuán)易流變，不易生產(chǎn)操作，加工品質(zhì)變差。發(fā)芽小麥與未發(fā)芽小麥相比，GABA和葉酸含量隨發(fā)芽時間增加而上升[6]，抗?fàn)I養(yǎng)因子植酸含量顯著下降[7]，總酚含量更高，酚類物質(zhì)更加多樣[8]。有研究表明食用發(fā)芽谷物對人體有益[9]，小麥發(fā)芽后鐵蛋白含量上升、膳食纖維、還原糖、維生素等含量也有提高，可以作為強(qiáng)化谷物產(chǎn)品的潛在原料[10]；在發(fā)芽過程中，多種酶活力增強(qiáng)，小麥芽可作為一種很好的酶源用于食品行業(yè)中[11]。但研究中用到的發(fā)芽小麥大都經(jīng)人工氣候培養(yǎng)箱培養(yǎng)，不是真正意義上的發(fā)芽小麥[12]。因此，對發(fā)芽小麥最好是從源頭上進(jìn)行控制，減少發(fā)芽小麥產(chǎn)生，對發(fā)芽小麥要通過技術(shù)手段改善其加工品質(zhì)，增加其利用途徑。對發(fā)芽小麥的品質(zhì)改善方法和加工利用新途徑進(jìn)行總結(jié)和研究，以期提高發(fā)芽小麥的綜合利用水平，減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

1 改善發(fā)芽小麥品質(zhì)的方法

圍繞發(fā)芽小麥品質(zhì)劣變的問題，國內(nèi)外學(xué)者做了大量卓有成效的工作，一方面是從小麥育種角度出發(fā)，通過育種的方法培育抗穗發(fā)芽的種子[13]；另一方面是從發(fā)芽小麥角度出發(fā)，對芽麥進(jìn)行不同方法的處理，改善發(fā)芽小麥品質(zhì)。對發(fā)芽小麥品質(zhì)進(jìn)行改善的方法主要包括以下幾個方面。

1.1 微波輻照

微波是指波長在1 m以下，頻率在300 MHz～300 kMHz的電磁波，具有選擇性加熱、加熱速度快、方便控制等優(yōu)點[14]。在糧食加工中，微波常用于稻谷、玉米、小麥的干燥。發(fā)芽小麥的外層胚乳中含有較多的水解酶，為滿足芽麥的自身生長需要，會導(dǎo)致淀粉、蛋白質(zhì)和脂肪等營養(yǎng)物質(zhì)被水解。任國寶等[15]通過鈍化芽麥的外層胚乳，探討微波輻照是否可以提高發(fā)芽小麥?zhǔn)秤闷焚|(zhì)，并通過后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)隨著輻照時間延長，發(fā)芽小麥粉的α-淀粉酶活性和破損淀粉含量都降低，且發(fā)現(xiàn)輻照時間在120～180 s，能最大程度改善發(fā)芽小麥的品質(zhì)，但輻照時間過長會破壞面筋蛋白，導(dǎo)致面筋變?nèi)酰话l(fā)現(xiàn)微波輻照可以明顯改善發(fā)芽時間短的小麥品質(zhì)，其降落數(shù)值明顯增加，面團(tuán)的攪拌穩(wěn)定性增強(qiáng)[16]。這些研究結(jié)果證實微波輻照對改善發(fā)芽小麥品質(zhì)的可行性，對減少糧食產(chǎn)后損失有重要意義，但還需要進(jìn)一步確定微波輻照功率和輻照時間。

1.2 加熱處理

加熱處理一般是通過高溫抑制酶活性或使酶失活，從而抑制各種水解酶對淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)的水解作用，從而提高發(fā)芽小麥粉的品質(zhì)[17]。熱處理有濕熱處理[18]、干熱處理[19]、擠壓膨化[20]等，相比微波處理，處理產(chǎn)量更大。濕熱處理是一種簡單有效的物理改性方法，可不引起淀粉明顯糊化，不破壞淀粉顆粒[21-22]。Liu等[18,23]對發(fā)芽小麥粉采用不同條件的處理，發(fā)現(xiàn)濕熱處理能有效降低發(fā)芽小麥的α-淀粉酶活性和破損淀粉含量，改善糊化特性，但可能會導(dǎo)致發(fā)芽小麥粉色澤變差，蛋白質(zhì)變性。董召榮等[24]試驗發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)高溫處理能降低發(fā)芽時間短的小麥的α-淀粉酶活性，但也會導(dǎo)致面筋質(zhì)量受損，蛋白質(zhì)發(fā)生變性；而且對小麥種子活力而言，發(fā)芽小麥對熱處理溫度反應(yīng)更為敏感，高溫高濕帶來的傷害遠(yuǎn)大于發(fā)芽時間[25]。因此，在今后研究濕熱處理改善發(fā)芽小麥品質(zhì)中首要解決的問題是盡量避免蛋白質(zhì)發(fā)生變性。

1.3 添加酶抑制劑

酶抑制劑是指特異性作用于酶，能降低酶活或使酶失活的物質(zhì)。小麥發(fā)芽時α-淀粉酶活性升高，各種水解酶水解淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪等營養(yǎng)物質(zhì)使其品質(zhì)變差。因此，可以通過添加酶抑制劑的方法來改善發(fā)芽小麥價值。早在20世紀(jì)60年代就有用植酸以提升發(fā)芽小麥品質(zhì)的報道[26]，植酸可作為一種酶抑制劑可與淀粉酶形成“抑制劑-酶”復(fù)合物，抑制發(fā)芽小麥中水解酶的活性，從而抑制淀粉的水解[17]。李偉莉等[27]研究發(fā)現(xiàn)去皮、加熱和添加植酸能降低發(fā)芽小麥粉的α-淀粉酶活性、提高面粉黏度，且植酸能顯著改善發(fā)芽小麥的食用價值；還發(fā)現(xiàn)經(jīng)過植酸處理的發(fā)芽小麥粉的烘焙品質(zhì)會得到改善。但由于植酸是液體，具有一定的腐蝕性，在生產(chǎn)中難以實現(xiàn)，因此尋找一種應(yīng)用方便的酶抑制劑植酸鈉進(jìn)行研究，植酸鈉遇水會水解為植酸，與植酸有相似的抑制作用，可明顯提高發(fā)芽小麥粉的降落數(shù)值，改善其流變學(xué)特性，且黏度隨植酸鈉添加量增加而增加。李建雅[28]在發(fā)芽小麥粉中加入植酸鈉處理后，芽麥面粉黏度值達(dá)到300～400 BU，降落數(shù)值達(dá)到200～400 s，烘焙品質(zhì)和流變學(xué)特性得到改善。添加植酸鈉可能存在化學(xué)殘留風(fēng)險，因此在后續(xù)研究中尋找更安全的方法尤為重要。

1.4 剝皮制粉

小麥籽粒主要由3部分組成，皮層、胚和胚乳。小麥在發(fā)芽時會吸水膨脹，胚分泌赤霉素向糊粉層輸送，誘導(dǎo)糊粉層合成α-淀粉酶[17]，淀粉酶主要存在于胚部，且以胚部為中心，隨著發(fā)芽過程逐漸向其他部位擴(kuò)散，尤其皮層活性最高，因此可以根據(jù)這一特性，發(fā)芽小麥在制粉時可以先進(jìn)行剝皮操作，然后進(jìn)行磨粉操作，從而解決發(fā)芽小麥粉容易發(fā)黏這一問題[12]。經(jīng)過對發(fā)芽小麥進(jìn)行剝皮制粉，研究證明發(fā)芽率在40%以下的發(fā)芽小麥可經(jīng)此操作，基本達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求，制成饅頭的筋力增加，黏性降低，彈性明顯提高[29]。王初陽[30]經(jīng)過實驗室制粉試驗及生產(chǎn)試驗，證實可將發(fā)芽率在35%以下的小麥加工生產(chǎn)出不黏的面粉。但剝皮制粉面臨的問題是出粉率大幅降低，工藝較復(fù)雜。

1.5 配粉配麥

配粉是將發(fā)芽小麥粉與正常面粉進(jìn)行搭配混合，生產(chǎn)出符合國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的面粉；配麥?zhǔn)菍l(fā)芽小麥與正常小麥進(jìn)行混合搭配后再進(jìn)行制粉，來改善發(fā)芽小麥的質(zhì)量。白雪蓮等[31]經(jīng)過配麥操作，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過搭配的小麥的品質(zhì)會隨發(fā)芽小麥添加比例的增加而下降，但添加量小于10%時，各項品質(zhì)指標(biāo)與正常小麥相比均無顯著差異。王麗娜等[32]經(jīng)過配粉操作，發(fā)現(xiàn)添加量10%以下時，其流變學(xué)特性與正常面粉無顯著差異。Marti等[33]研究發(fā)現(xiàn)，少量的發(fā)芽小麥粉添加到全麥粉中，可在一定程度上改善全麥面包的體積及質(zhì)地。龍杰等[34]通過將發(fā)芽小麥粉以碎回添的方式制備混合小麥粉，證明發(fā)芽小麥可以用作全麥面包的制作。周延杰等[35]通過試驗發(fā)現(xiàn)發(fā)芽小麥添加不超過5%時，與正常小麥相比，制品的食用品質(zhì)無明顯差異。張劍等[36]證明在面條中添加不超過6%小麥芽粉，面條的質(zhì)量不會產(chǎn)生明顯差異，而且還原糖、膳食纖維等營養(yǎng)成分會得到強(qiáng)化。這些方法都可以改善發(fā)芽小麥的品質(zhì)及利用，但需要注意的是通過配粉配麥會降低正常小麥的利用。

1.6 氣流分級

氣流分級是利用顆粒徑不同在空氣中受到的氣體曳力、自身重力和離心力的綜合作用不同，將粗粒沉降細(xì)粒帶走，從而對不同粒徑的顆粒實現(xiàn)分級[37]，具有應(yīng)用范圍廣、分級效率高、精度高、操作簡單、對組分無破壞、對環(huán)境無污染等特點。馮春露[38]通過氣流分級技術(shù)將萌動粉分為（F1＞45 μm、F2為20～45 μm、F3＜20 μm）3種粉，結(jié)果表明，F(xiàn)1的酶活性、淀粉、蛋白、流變學(xué)及制品大部分與正常中筋粉無顯著差異，F(xiàn)2整體指標(biāo)基本符合低筋粉特征，F(xiàn)3整體指標(biāo)基本符合油條粉特征，證實氣流分級可以有效改善萌動粉的品質(zhì)及提高利用率。氣流分級對改善發(fā)芽小麥品質(zhì)的研究還很少，后續(xù)可以進(jìn)行更深層次研究。

2 發(fā)芽小麥的應(yīng)用現(xiàn)狀

小麥發(fā)芽后部分營養(yǎng)成分減少，加工品質(zhì)變差，但其功能因子GABA、葉酸和多酚類物質(zhì)含量增加，抗?fàn)I養(yǎng)因子植酸含量下降，且價格大幅度下降，因此探討芽麥在食品加工中的應(yīng)用具有很好的發(fā)展前景和研究價值。

2.1 飼料

植物性飼料主要以玉米、高粱、大麥、麥麩、豆粕等為原材料。從經(jīng)濟(jì)效益方面考慮，發(fā)芽小麥價格降低，因此可以將其作為飼料原材料，既能提高發(fā)芽小麥的利用率，又能減少其他谷物的用量，飼料成本得到有效降低[39]。Bohn等[40]發(fā)現(xiàn)發(fā)芽小麥中植酸酶活性升高，植酸含量下降。植酸有很強(qiáng)的螯合能力，能夠與礦物質(zhì)結(jié)合，降低動物對植物性飼料中磷的利用，是小麥中的抗?fàn)I養(yǎng)因子。而在飼料中添加發(fā)芽小麥則可以提高磷的利用率，同時還可以提高蛋白質(zhì)、淀粉的消化率，并能減少環(huán)境污染，有一定的社會效益。因此，發(fā)芽小麥可以用于飼料生產(chǎn)。

2.2 面制品

對發(fā)芽小麥的加工利用研究中，面制品中的研究較多。將發(fā)芽小麥與正常小麥按不同比例配粉后，通過制作饅頭、面條、面包等產(chǎn)品制作特性試驗說明，發(fā)芽小麥添加量在10%～15%以下時對食用品質(zhì)無明顯影響[32,35]。Tian等[41]發(fā)現(xiàn)小麥初發(fā)芽時，發(fā)芽粉的烘焙特性與正常粉相當(dāng)，確定發(fā)芽小麥粉在烘焙行業(yè)中的潛在應(yīng)用。龍杰等[34]通過發(fā)芽粉與谷朊粉復(fù)配，發(fā)現(xiàn)面包的最佳生產(chǎn)工藝是添加15%露白階段發(fā)芽小麥粉，制作的面包比容和彈性增大、口感得到改善。Urszula等[42]發(fā)現(xiàn)用10%發(fā)芽粉代替正常粉制作面包，對面包的整體可接受性影響不大。Michal等[43]用發(fā)芽粉替代部分正常粉后，發(fā)現(xiàn)制作的面包中酚類成分含量增加，蛋白質(zhì)含量略有增加，淀粉消化率顯著降低，這種面包可用于肥胖和糖尿病等特殊人群。喬艷秋等[44]通過試驗發(fā)現(xiàn)，正常粉中添加10%芽麥粉時生產(chǎn)出的黃堿面條色澤淡黃、風(fēng)味清香、富有彈性。

2.3 飲料

除了在面制品中有廣泛應(yīng)用外，發(fā)芽小麥還有很多應(yīng)用，如用于牛奶、飲料的生產(chǎn)，可以增加其營養(yǎng)價值，開發(fā)新品種。將發(fā)芽的谷物先粉碎后乳酸菌發(fā)酵，制成的酸奶飲營養(yǎng)風(fēng)味具佳[9]。在啤酒生產(chǎn)原料中添加不超過20%小麥芽，能使啤酒泡沫潔白細(xì)膩，具有麥芽香氣[11]。在豆?jié){生產(chǎn)中添加小麥芽粉，可使其口感變好，脫除豆腥味，這是因為小麥芽粉中含有醛脫氫酶，可以對大豆進(jìn)行脫腥處理[45]。在類咖啡飲料加工中添加小麥芽，可使其風(fēng)味好，色澤佳[46]。

2.4 功能性食品

功能性食品是指具有特定營養(yǎng)保健功能，適宜于特定人群食用，具有機(jī)體調(diào)節(jié)作用的食品。葉酸是對孕婦和嬰幼兒十分重要的營養(yǎng)物質(zhì)，研究發(fā)現(xiàn)發(fā)芽小麥中葉酸含量豐富[47]，因此可以將芽麥用于孕嬰專用食品的加工，如在嬰幼兒奶粉中添加。Donkor等[6]研究發(fā)現(xiàn)小麥發(fā)芽后GABA含量和多酚類物質(zhì)含量都升高，GABA是一種抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，具有降血壓、舒緩疼痛、鎮(zhèn)定神經(jīng)的作用，還是一種胰島素，有預(yù)防糖尿病的作用；多酚類物質(zhì)有很強(qiáng)的抗氧化能力，具有消炎、提高葡萄糖代謝的作用，還能減少心臟病、癌癥的患病風(fēng)險[48]。Szwajgier等[49]研究發(fā)現(xiàn)小麥發(fā)芽后酚酸含量增加，可將小麥芽作為一種有效的抗氧化劑添加在牛奶甜點中，Amoah等[50]研究發(fā)現(xiàn)發(fā)芽小麥可以增強(qiáng)功能性面包的生物活性，金舟等[8]發(fā)現(xiàn)發(fā)芽能夠促進(jìn)酚類物質(zhì)形成，增強(qiáng)其抗氧化活性，可作為一種天然抗氧化劑的來源。國外認(rèn)為將發(fā)芽小麥制成全麥粉，將有助于功能性食品的生產(chǎn)[51]，如用發(fā)芽全麥粉制作早餐麥片，可以提高礦物質(zhì)利用率并能增強(qiáng)麥片的甜味[52]。發(fā)芽小麥粉還可以作為傳統(tǒng)面粉改良劑的替代品[53]，還可以通過美拉德反應(yīng)制成具有面包烘烤氣味的風(fēng)味成分[54]。因此可以根據(jù)這些特征尋求加工利用新途徑，提高發(fā)芽小麥利用率。

3 結(jié)語與展望

綜上所述，改善發(fā)芽小麥品質(zhì)的研究日趨完善，有多種方法可以用于改善其品質(zhì)，氣流分級就是一種對組分無破壞并能有效分離出品質(zhì)更好小麥粉的物理方法。雖然小麥發(fā)芽后加工品質(zhì)變差，但是葉酸、GABA和多酚類物質(zhì)含量會增加，植酸含量會減少，這為發(fā)芽小麥的加工利用提供新途徑。在保證產(chǎn)品品質(zhì)的前提下適當(dāng)添加發(fā)芽小麥?zhǔn)切枰罅Πl(fā)展的方向，如將芽麥粉應(yīng)用于營養(yǎng)強(qiáng)化的食品中，作為酶源、抗氧化劑來源等，不僅可以避免資源浪費(fèi)，還可以減少經(jīng)濟(jì)損失，具有很好的發(fā)展前景。發(fā)芽小麥的加工利用研究具有巨大發(fā)展空間，將會是研究重點。