藜麥碾磨加工與營(yíng)養(yǎng)分布研究進(jìn)展

吳立根，王岸娜，申瑞凌，屈凌波，3

（1.河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，河南鄭州450001；2.鄭州輕工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，河南鄭州450001；3.鄭州大學(xué)，河南鄭州450001）

藜麥?zhǔn)锹?lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織（Food and Agriculture Organization of the United Nations，F(xiàn)AO） 認(rèn)定唯一一種單作物即可滿足人類(lèi)所需全部營(yíng)養(yǎng)的擬谷物，被稱為“糧食之母”[1]，是全球十大健康營(yíng)養(yǎng)食品之一。藜麥中賴氨酸水平為小麥、玉米的兩倍[2]，蛋白質(zhì)消化率[3]高達(dá)91.6%，熱處理（烹飪）后提高到95.3%。藜麥除了豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外[4]，還含有大量的植物化學(xué)素如多酚、甾醇、黃酮和皂苷，藜麥也因其營(yíng)養(yǎng)的獨(dú)特性和功能成分的豐富受到世界各國(guó)科研人員的關(guān)注，成為研究熱點(diǎn)。藜麥皂苷有強(qiáng)烈的苦味，因此，食用前藜谷需要經(jīng)過(guò)水洗或去皂處理以降低皂苷的含量水平[5]。現(xiàn)有的去皂方式有干法去皂、水洗去皂、干法水洗結(jié)合，部分研究報(bào)道利用熱處理降低藜麥皂苷，這些處理對(duì)藜麥的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)有較大的影響。研究合適的藜麥分離加工對(duì)充分利用其營(yíng)養(yǎng)具有意義，不同加工處理的藜麥制品營(yíng)養(yǎng)組成與含量并不相同，要實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的營(yíng)養(yǎng)供給，就必須精準(zhǔn)了解各種加工處理對(duì)藜麥各營(yíng)養(yǎng)素的影響及其影響程度有多大。基于此，本文綜述藜麥的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和加工方式對(duì)藜麥營(yíng)養(yǎng)組成的影響，以期對(duì)藜麥研究和加工有所幫助。

1 藜麥的形態(tài)結(jié)構(gòu)與營(yíng)養(yǎng)組成

帶殼藜谷、藜谷和藜麥米外觀見(jiàn)圖1。

圖1 帶殼藜谷、藜谷和藜麥米外觀圖Fig.1 The appearance of the unhusked quinoa in the husk，quinoa and quinoa rice

藜麥（Chenopodium quinoa）植株呈掃帚狀，株高60 cm～300 cm，自花授粉，從成熟后藜麥莖稈上收獲的果實(shí)稱帶殼藜谷（圖1 A），主要由穎殼和藜谷組成，外部為穎殼，穎殼內(nèi)部分稱藜谷，藜谷的外觀（圖1B）呈圓形、扁平、橢圓形，顏色從黃色到粉紅色不等，藜谷顏色可能與成熟階段有關(guān)[3]，直徑1 mm～2.6 mm，藜麥大小和谷子（Setariaitalica）差不多，但比小米輕，千粒重為 1.4 g～3.5 g[6]。

1.1 藜麥籽粒的形態(tài)結(jié)構(gòu)

藜麥谷縱切面光學(xué)照片見(jiàn)圖2。

圖2 藜麥谷縱切面光學(xué)照片F(xiàn)ig.2 Light microscopy of a median longitudinal section of the Chenopodium quinoa fruit

藜麥為單種子胞果（瘦果），果皮（pericarp）緊貼外種皮（testa），藜麥果皮厚度為 1.25 μm～3.75 μm[7-8]，藜谷果皮由兩層結(jié)構(gòu)，外層果皮細(xì)胞大呈乳突狀，內(nèi)層珠被絨氈層為不連續(xù)層且切向拉伸的細(xì)胞組成[9]（圖2），外種皮和珠被絨氈層，均為無(wú)細(xì)胞含量的干細(xì)胞[10]，成熟藜麥果實(shí)的胚具有兩層雙子葉細(xì)胞（圖2），且成月牙形環(huán)繞著胚乳。藜谷脫除果皮則為藜麥米[11]（圖1 C），藜麥加工中的糠（或麩皮）主要由種皮和部分碾碎的胚芽組成。

1.2 藜麥籽粒的營(yíng)養(yǎng)組成

藜麥的總蛋白質(zhì)含量為12.9%～16.5%，碳水化合物以淀粉為主，含量占種子干重的8.1%～64.2%[12]，且支鏈淀粉含量大于直鏈淀粉，藜麥脂肪酸含量在2%～10%之間，平均5%～7%之間，比玉米的脂肪酸含量（3%～4%）高，脂肪酸含量中多不飽和脂肪酸達(dá)54.2%～58.3%[13]，主要以亞油酸和亞麻酸為主，脂肪酸含量比例比其他谷類(lèi)更適合人類(lèi)健康的要求。脂肪和蛋白質(zhì)主要存在于胚（embryo）中[14-15]，淀粉存在于外胚乳中[16]，外胚乳占藜麥谷的40%的體積，淀粉細(xì)胞形態(tài)上類(lèi)似禾谷類(lèi)淀粉[9]，淀粉顆粒高度堆積成聚集體[17]，與小麥和谷物淀粉顆粒相比藜麥淀粉顆粒很小。

藜麥膳食纖維含量占10%～14%[18-19]，其中22%膳食纖維是由葡萄糖、果膠糖和半乳糖醛酸的合成單元組成的可溶性纖維[20]；78%是不可溶膳食纖維，其單糖組成包括半乳糖醛酸、阿拉伯糖、半乳糖、木糖和葡萄糖，其結(jié)構(gòu)中包含有半乳糖醛酸聚糖、鼠李半乳糖醛酸聚糖、阿拉伯聚糖的側(cè)鏈以及高度分支的木葡聚糖和纖維素的單元。

藜麥除了豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外[4]，還含有大量的植物化學(xué)素如多酚、甾醇、黃酮和皂苷。藜麥含有約3%～8%的皂苷[21-22]，主要存在于種皮，少量存在于胚乳中。黃酮中槲皮素和山奈酚及其糖苷的含量達(dá)839μg/gDW[23]。藜麥中甜菜色素（betalains）含量 5.1 mg/kg～9.7 mg/kg[24]，甜菜色素具有比花青素更優(yōu)良的抗氧化作用[2]，不同品種含量差異大，它賦予藜麥籽粒紅、橙、黃、褐、白、黑等豐富的色彩。此外，藜麥也含有1.7%的單寧[25]，單寧可以結(jié)合籽粒中的蛋白質(zhì)使其失去活性，致使蛋白質(zhì)的利用效率和消化酶的活性下降，從而降低種子的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[26]。

2 藜麥米的加工與營(yíng)養(yǎng)

藜麥米加工目的是去除含有皂苷的果皮和種皮，目前國(guó)內(nèi)外的工藝主要有兩種，濕法：原糧、清理、水洗去皮、甩干、烘干、色選、篩選、計(jì)量打包，濕法加工最大的弊端還在于會(huì)產(chǎn)生大量污水[27]；干法即機(jī)械方式碾去果皮種皮[28]：原糧、清理、機(jī)械碾皮、色選、篩選、計(jì)量打包。這兩種加工方法沒(méi)有針對(duì)藜麥的籽實(shí)結(jié)構(gòu)和物理特性來(lái)進(jìn)行加工，存在胚芽脫落、碎米率高，質(zhì)量難以控制，營(yíng)養(yǎng)損失率高的問(wèn)題。

國(guó)內(nèi)藜麥米的加工基本上都是小規(guī)模加工，加工技術(shù)水平不高，研磨是常用的去皮處理方式[29]。為了獲得良好的藜麥米適口性和營(yíng)養(yǎng)功能性，藜麥在加工成藜麥米的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生約20%～35%的麩皮[30]，據(jù)筆者的研究結(jié)果：輕度碾磨加工過(guò)程中，與原糧相比，得率95.7%和91.4%的藜麥米中蛋白質(zhì)損失了6.64%和11.72%、脂肪損失了0和7.57%、淀粉損失了4.3%和4.72%、總膳食纖維和可溶性膳食纖維分別損失了9.2%和28.9%，9.6%和45.5%；得率為70%～80%的藜麥米營(yíng)養(yǎng)損失會(huì)更大。此外，粗放的碾磨加工將造成麩皮中約3%～8%的藜麥皂苷[31]和活性物質(zhì)-烷基間苯二酚[32]損失80%乃至全部，為提高藜麥營(yíng)養(yǎng)利用率，降低資源的浪費(fèi)，藜麥加工中的去皮處理需要進(jìn)一步的研究。

3 碾磨方式與藜麥組分營(yíng)養(yǎng)

藜麥營(yíng)養(yǎng)在籽粒不同的部位是不均勻分布的[33]，藜麥籽粒、藜麥種皮和藜麥殼的蛋白質(zhì)、脂肪和灰分等含量如表1所示[22]，不同的碾磨方式取得的組分營(yíng)養(yǎng)不同，同一種碾磨方式隨著碾磨的時(shí)間不同其營(yíng)養(yǎng)也不同。

表1 藜麥籽粒、種皮和殼的營(yíng)養(yǎng)成分差異Table 1 Differences in nutrient components of quinoa grain，seed coat and hull

3.1 一次性碾磨與藜麥組分營(yíng)養(yǎng)

不同形態(tài)的藜麥需要不同的去皮加工方式，所去除部位和營(yíng)養(yǎng)不一定相同。Chauhan等[34]利用輥式或針磨兩種方式研磨藜麥得到皮糠和藜麥米兩部分，其中皮糠占藜麥全重的40%，皮渣含有大量的脂肪和蛋白質(zhì)，藜麥米中絕大部分是淀粉，藜麥米中的蛋白質(zhì)（3.55%）含量遠(yuǎn)低于全藜麥的蛋白質(zhì)（12.50%）含量。Caperuto等[35]和Ruiz等[36]利用圓盤(pán)磨處理藜麥得到粗細(xì)兩個(gè)等量組分，細(xì)組分中蛋白質(zhì)和淀粉的含量分別為23.9%和24.9%；粗組分的蛋白質(zhì)和淀粉的含量分別為6.65%和70.6%，淀粉含量占藜麥籽粒淀粉總量的大部分。Reichert等[37]利用砂輪磨研磨去藜麥的外層果皮，在皮層去除量達(dá)到8.5%～9.5%時(shí)藜麥米組分的化學(xué)成分開(kāi)始變化，去除量達(dá)到18%時(shí)藜麥的成分出現(xiàn)顯著變化。Ando等[14]利用研磨方式去掉8.2%的皮層和30.1%的胚，得到了58.8%的外胚乳，且各個(gè)組分的化學(xué)成分顯著差異。Hemalatha等[38]研磨處理藜麥得到4個(gè)組分：外皮占藜麥的10%～12%、去皮谷粒、糠皮占藜麥的12%～15%、磨碎的谷物（主要成分是外胚乳可以磨成粉），比重占到整粒藜麥的75%～77%。Ruiz等[36]利用沖擊磨得到藜麥的兩個(gè)組分：粗的富含外胚乳組分和細(xì)的胚芽組分，且兩者的蛋白質(zhì)含量差異顯著。F?ste等[39]利用輥磨處理調(diào)理過(guò)水分含量12%～16%的藜麥得到了麩皮/糠和藜麥粉兩組分，其中麩皮/糠占到總量35.97%，蛋白質(zhì)含量為23.97%～27.78%、灰分含量4.7%～5.44%，藜麥粉中蛋白質(zhì)含量為5.86%～6.33%、灰分含量0.63%～0.91%。

不同碾磨設(shè)備/方式處理藜麥得到不同的重量比例的組分，其營(yíng)養(yǎng)組成分差異很大，通過(guò)這些研究可以大致了解到皮層、胚和胚乳占到藜麥籽粒比例約為8.2%、30%和58.8%，脂肪和蛋白質(zhì)主要存在胚中，淀粉主要存在于胚乳，更為精準(zhǔn)的占比以及各部位的氨基酸、脂肪酸、維生素、礦物元素、多酚、皂苷等營(yíng)養(yǎng)或化學(xué)成分含量仍未可知。

3.2 逐層碾磨與藜麥組分營(yíng)養(yǎng)

現(xiàn)有的營(yíng)養(yǎng)數(shù)據(jù)是關(guān)于藜麥整體的，要充分利用藜麥籽粒各個(gè)部位的營(yíng)養(yǎng)，必須了解藜麥營(yíng)養(yǎng)在籽粒中分布及特點(diǎn)。逐層研磨與藜麥米形態(tài)見(jiàn)圖3[5]。

圖3 逐層研磨與藜麥米形態(tài)Fig.3 Pictures of selected abrasive polished kernerls

通過(guò)對(duì)藜麥分次逐層剝離，獲得不同的藜麥組分并分析其營(yíng)養(yǎng)組成可以了解藜麥籽粒各層的營(yíng)養(yǎng)分布。利用砂輪磨分8次（1 min/次）碾磨藜麥籽粒并分析所得組分營(yíng)養(yǎng)組成，D′Amicoa得到藜麥營(yíng)養(yǎng)的大體分布結(jié)果：從外緣到內(nèi)核碾磨后藜麥米中淀粉含量增加、灰分含量降低，研磨最后一次所得的藜麥米中蛋白質(zhì)、脂肪和灰分含量遠(yuǎn)低于藜麥籽粒中的含量；第3次到第5次研磨部位是藜麥的胚部，胚碎片能收集到21%[40]，第5次碾磨部分是外胚乳，第8次研磨去除了57.8%的重量，所得籽粒中含蛋白質(zhì)3.35%、脂肪1.37%、灰分0.33%；碳水化合物的含量高達(dá)94.95%，其中葡萄糖的含量高達(dá)82%，幾乎可以認(rèn)為是純的胚乳[5]。碾磨過(guò)程籽粒直徑的減少幅度（1.2 mm/2.1 mm）遠(yuǎn)小于質(zhì)量的減少幅度，藜麥胚的密度大于外胚乳的密度。

4 展望

現(xiàn)有的研究揭示了藜麥蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉和礦物質(zhì)的大致分布情況，不同的去皂處理所去除的藜麥組分占藜谷整體重量的比例不相同，營(yíng)養(yǎng)成分差異非常大。采用不同的加工處理所生產(chǎn)的藜麥米或藜麥粉的營(yíng)養(yǎng)成分差別大，因而消費(fèi)者攝取等量不同生產(chǎn)方式生產(chǎn)的藜麥所獲取的營(yíng)養(yǎng)存在較大差別。

利用研磨相同時(shí)間從外往內(nèi)逐層分離藜麥組分很好地揭示了碾磨后藜麥籽粒的蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉含量的分布狀態(tài)，這種碾磨方式對(duì)指導(dǎo)去皂處理和充分利用藜麥宏觀營(yíng)養(yǎng)素有指導(dǎo)性意義，然而，這種碾磨方式在處理不同藜麥品質(zhì)、不同產(chǎn)地、不同種植技術(shù)生產(chǎn)的藜麥籽粒所得到組分營(yíng)養(yǎng)成分依然差異很大。開(kāi)展有效的分離處理方式研究對(duì)于藜麥營(yíng)養(yǎng)的充分利用和實(shí)施精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)供給有意義。