小米的營養及其在嬰幼兒食品中應用的研究進展

任彩霞

（陜西學前師范學院，陜西 西安 710100）

小米（北方稱谷子）是禾本科狗尾草屬粟（Setaria itatica Beauv）脫殼制成的糧食，直徑在1 mm 左右。作為雜糧之首，小米種植區域廣泛，我國占世界總種植面積的80%，年產量約為450 萬t，主要分布在黑龍江、遼寧、吉林、內蒙古、河北、陜西、山西、河南等省份[1]。小米是目前公認的全谷物食品原料之一，其營養物質極為豐富，富含蛋白質、碳水化合物、脂肪，還有人體所需的氨基酸、磷、鐵和VA、VB、VC、VD 等，具有多種生理調節功能[2]。

最新研究表明，嬰幼兒攝入全谷物食品與兒童期的骨骼發育密切相關[3]，小米作為一種全谷物食材，可預防與飲食相關的慢性疾病[4-5]，人類在生命早期階段就可形成對食物的偏好，并能持續到兒童乃至成人以后[6]，因此，在生命早期攝入全谷物，對于引導人們形成科學飲食習慣具有重要意義。基于其較高的營養價值和獨特的功能特性，以及對健康的影響作用，小米適宜生產嬰幼兒輔食（如米糊、米粉類等）、幼兒食品（如米餅、面包、蛋糕類）以及作為原料添加到乳制品、面制品等各類食品中。隨著人們生活水平和健康意識的提升，小米特色嬰幼兒食品前景可觀，上述小米食品將是拓寬小米應用渠道的重要途徑。

1 小米的營養成分及其特性

1.1 碳水化合物

碳水化合物是植物最重要的儲能物質，馮耐紅等[7]測定了10 個山西主推小米品種的營養成分，小米的碳水化合物含量為81.30%～84.60%，其中淀粉是最主要的組成部分，所占比例約為60%，戊糖占5.5%～7.2%，纖維素占0.7%～1.8%，還原糖占0.46%～0.69%[8]。淀粉中直鏈淀粉和支鏈淀粉的比例會直接影響谷物的食味品質及蒸煮品質，理想的直鏈淀粉含量范圍為20.0%～25.0%，而小米淀粉中的直鏈含量約為27.2%，其表現為小米淀粉糊的凝膠穩定性好，持水力較強，熱烙變化大，膨脹力和糊化溫度相對高，但是透明度低，凍融穩定性和熱穩定性均相對較差[9]。

由于嬰幼兒的消化能力較弱，容易出現腹瀉、消化不良等問題，通過改性處理，淀粉的消化特性、黏度、黏稠性、透明度、抗老化性等均可以得到改善。近年來，小米淀粉改性處理也成為國內外研究的熱點。Mohammed 等[10]通過使用豬胃蛋白酶（EC 3.4.23.1）和SO2浸泡處理使小米淀粉的黏度提高，體積密度降低，水分吸收能力和脂肪吸收能力降低，淀粉得率得到提升。Sandhu 等[11]采用濕熱處理將小米淀粉含水量調整至25%，在110 ℃下烘烤3 h，結果發現，小米淀粉的熱穩定性和營養價值均得到不同程度的改善。劉振宇等[12]的研究表明，高靜壓處理有助于改善小米的淀粉顆粒結構和糊化特性，600 MPa、20 min 處理后小米淀粉的偏光十字結構完全消失，使小米全粉中淀粉的崩解值、回升值、糊化溫度降低。胡萌萌等[13]則圍繞小米淀粉合成調控方面進行了研究，篩選出含淀粉合成相關基因數目較多的模塊，以及谷子籽粒淀粉合成的主效基因Si4g02980。

1.2 蛋白質、氨基酸

小米中的蛋白質含量為7.25%～17.5%，平均11.42%[14]，其中必需氨基酸種類齊全，含量豐富（表1）[7，15]，可見小米是優良蛋白質的來源。

表1 幾種糧食的8 種必需氨基酸含量比較Table 1 Comparison of eight essential amino acids in several grains 單位：mg/100 g

小米蛋白屬于低過敏性蛋白，主要有醇溶蛋白、谷蛋白、清蛋白、球蛋白和其他不溶性蛋白[16]，非常適合于嬰幼兒食品開發。不同提取方法得到的小米蛋白在種類、提取率、生物活性方面有所不同。張凡等[17]研究發現，酶法提取小米分離蛋白（Millet protein isolate，MPI）比傳統堿法效果更好，采用三酶復合法（α-淀粉酶、糖化酶及復合纖維素酶）所得MPI 提取率及蛋白質含量更高，MPI 蛋白質含量達69.49%±0.23%，且酶法提取對MPI 的分子質量分布及二級結構無影響。以小米蛋白為原料，經蛋白酶酶解或微生物發酵等方法可制得小米蛋白肽，其具有抗氧化、抗菌、調節免疫、降血糖、降血壓、抑制淀粉酶活性等多種生物活性功能[18]。

1.3 脂肪

小米的脂肪含量為3.75%～5.34%，其中不飽和脂肪酸含量豐富，約為82.02%～90.39%，不飽和脂肪酸成分見表2[19-20]。不飽和脂肪酸是嬰幼兒生長發育的重要物質，其中亞油酸和α-亞麻酸對促進嬰幼兒視網膜和大腦發育、預防過敏性反應具有重要作用[21]。

表2 小米脂肪中不飽和脂肪酸的組成Table 2 Composition of unsaturated fatty acids in millet fat

小米中的脂肪成分對小米粥感官品質有重要影響，在一定范圍內，油脂含量越高，小米的膨脹率越小，透光率越大，光澤越好，香味越濃，滋味和適口性等感官品質越佳[22]。郄倩茹等[23]指出，肉豆蔻酸、順-11-十六碳烯酸和2,4-二叔丁基苯酚含量與小米粥感官品質呈顯著正相關，而硬脂酸、α-亞麻酸、花生酸、二十三烷酸含量與小米粥感官品質呈顯著負相關；劉欣等[24]以感官評分、可溶性固形物含量和碘藍值為指標，探索出一條適合吞食困難人群食用的小米粥油生產工藝路線；閆舟等[25]采用加速氧化試驗探究小米及方便小米粥在儲存過程中油脂物化特性的變化，其過氧化值、酸價、硫代巴比妥酸值和皂化值均呈上升趨勢，碘值則呈下降趨勢。以上研究為小米油脂工業化生產提供了重要理論基礎。

1.4 礦物質和維生素

小米富含多種維生素和礦物質，其中B 族維生素含量可觀，VB1含量居糧食之首，平均含量為3.6 μg/g[26]。小米VE 的含量也較高，為12.74～90.97 μg/g，平均含量為52.00 μg/g[27]。礦物質中Mg、P 含量最高，分別為1 098、2 287 mg/kg，其次Fe 含量較高，為67.2 mg/kg[26]。Fe 是人體內含量最多的一種微量元素，膳食中長期攝入不充足會發生缺鐵性貧血，使幼兒智能發育遲緩，小米是Fe 的優良植物來源，經常食用可以改善兒童體內的血紅蛋白水平[28]。小米中的Se 以有機硒的形式存在，含量為0.045 μg/g[26]。由于小米通常以全谷物食用，不需要過分精制，減少了各種維生素及礦物質的流失，非常適合孕婦、兒童、老人和病人食用。

土壤是影響小米礦物質元素積累的主要因素[14]，不同加工方式也會對其營養成分產生不同影響。靳志強等[29]發現濕熱處理可顯著增加小米中鋅元素的生物可給性，降低鐵元素的生物可給性，發酵則可增加鐵、鋅元素的生物可給性。王岸娜等[30]研究了烘焙對小米VE 含量的影響，結果表明：經175 ℃，烘焙5 min，小米中VE 含量平均值為74.50 μg/g，證明小米VE 的穩定性較好。

1.5 小米黃色素

小米黃色素的主要成分為葉黃素、玉米黃質、少量的隱黃質和β-胡蘿卜素等類胡蘿卜素，可作為著色劑應用于各類食品，安全無毒，具有水溶性較好，著色力好，色澤明亮自然，在酸、堿、金屬離子、氧化劑、蔗糖等添加劑中穩定性較好的特點[31]。此外，小米黃色素還具多種生物活性，有保護視力、提高人體免疫力、防治多種癌癥、抑制食用油脂光敏氧化、淬滅與清除機體內產生的自由基、延緩衰老等功能，在作為保健食品的功能性成分方面有著極大的開發價值，其含量的高低也是評判小米品質的重要指標[32]。品種基因型是決定小米黃色素含量的最重要因素。此外，氣候因素及時空分布的差異是小米黃色素含量變化的重要原因，較高的生育期氣溫和灌漿中后期充足的光照有利于小米黃色素的積累[33]。

2 小米在嬰幼兒食品中的應用

2.1 小米米粉

米粉是嬰幼兒生長發育中最常見和重要的輔食，4 月齡嬰兒的胰淀粉酶已基本達到成人水平，母乳不足的嬰兒可以開始嘗試添加米粉類食品。與普通米粉原料大米相比，小米富含蛋白質、膳食纖維、鐵和B族維生素等，且有清熱、清渴、滋陰、補脾腎和腸胃、利小便、治水瀉等功效，適于嬰兒脾胃虛弱和腹瀉時食用，這是其他谷類作物所不及的。據報道，嬰兒谷類食品與全谷類食品和精制谷類食品的可接受性非常相似，未來小米米粉有望成為兒童早期生活中的重要輔食[34]。

目前，常見米粉制備的方法有：擠壓膨化法、滾筒干燥法、噴霧干燥法、焙炒法等。谷物經擠壓膨化可以提高吸水性指數、水溶性指數，但與谷物成分含量相關，應合理控制蛋白質及脂肪含量[35]。李惠荔等[36]通過控制物料水分含量13%～18%，以60%大米粉與40%小米粉進行擠壓膨化，膨化后物料粉碎過40～60 目篩，以膨化物料100 為基準，按植脂末20、奶粉30、白砂糖20 的配方生產小米米粉，實現氨基酸互補，提高谷物營養價值。鄭燕丹等[37]在滾筒干燥筒體溫度（130±5）℃，蒸汽介質0.30～0.35 MPa，料液流速8.6 L/min，轉速2～6 r/min 條件下通過線性規劃法設計主體骨架配方，再進行營養強化，生產出一種添加小米的嬰幼兒谷物輔助食品。趙紅霞等[38]對比研究了不同干燥方法對速食小米粉品質的影響，結果表明，微波熱風干燥法較微波真空干燥、熱風干燥和傳統烤制法能更好地保持產品營養成分，品質最好，可作為制備小米粉的適宜干燥新方法。在此基礎上，采用酶解處理能夠不同程度地改善小米粉的沖調性和消化率[39]。

加工方式不同，小米的營養成分、功能、理化特性方面性質有顯著差異。小米經發芽、烘焙可以改善功能和糊化特性，發芽還可降低抗營養因子水平；經發酵和萌芽，小米粉的膨脹能力和吸油吸水能力可得到提高[40]。Tumwine 等[41]針對6～59 月齡兒童生產以小米為主的兒童補充食品，以添加脫脂奶粉和蔬菜的小米復合粉為原料，常溫發酵48 h，品質達到最佳，大大提高了蛋白質和微量營養素含量。Dong 等[42]以烘焙型和擠壓型藜麥、小米粉為主要原料，添加果寡糖（Fructooligosaccharides，FOS）、低聚半乳糖（Galactooligosaccharides，GOS）混合物，研制出兩種配方斷奶食品，均能提供足夠的能量和礦物質，其消化液可促進益生菌生長，體外淀粉和蛋白質消化率也較市售產品有所提高。這些研究成果是開發嬰兒斷奶輔助食品的重要基礎。

2.2 小米烘焙產品

近年來，以餅干、面包、蛋糕等烘焙糕點為主的小米烘焙產品不斷面市，但存在小米添加量低、市場占有率低等問題。烘焙在一定程度上可以改善小米粉的功能特性，例如水溶性指數和吸油能力[43]。Bi 等[44]研究了谷物粉對餅干感官可接受性和香氣的影響，認為小米粉具有開發符合風味和營養要求餅干的潛力。周占富[45]將小米粉和山藥粉混合替換低筋面粉用來生產桃酥，制得的產品營養豐富，適于不同人群食用。

2.3 乳制品

目前報道的小米乳制品可分為發酵型和非發酵型。非發酵型乳制品是以小米粉添加牛乳或牛乳制品為主料，不經微生物發酵，按照一定配比生產的；發酵型乳制品是以小米粉和乳液為原料，接種乳酸菌等微生物發酵而成的乳酸產品。楊健等[46]以小米漿和牛乳為原料，經調配、均質，接種保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌發酵，研制出適合嬰幼兒及孕婦、老年人食用的小米營養乳，最佳工藝參數為：小米漿與牛乳體積比為1∶2，白砂糖8%，接種量2%，溫度42 ℃，發酵8 h。鄭堅強等[47]以小米和鮮乳為基本原料，開發了一款新型雜糧無糖酸乳制品，最佳配方工藝為：小米原漿30%，鮮乳70%，添加穩定劑卡拉膠0.02%，黃原膠0.04%，復合發酵劑（丁二酮乳酸鏈球菌0.7%，嗜酸乳桿菌1.3%，嗜熱鏈球菌0.6%）接種量3%，發酵溫度41 ℃，發酵時間4.0 h。Sandip 等[48]以脫脂奶和小米為原料，接種了一種從谷類發酵乳制品中分離篩選出的具有較強植酸降解能力和抗菌活性的菌株，與高產酸的兼容性嗜熱鏈球菌復配發酵劑，并考察了產品的脂肪、蛋白質、水分、灰分、酸度和鹽酸可萃取性（作為礦物質生物利用率的指標），成功開發出以小米為主的谷類發酵脫脂乳制品，不僅豐富了產品種類，而且促進了各營養素的吸收，這對快速生長發育的嬰幼兒來說更為重要。

2.4 其他

近年來，以小米粉為原料研制開發的面制品、小米飲料、小米發酵醋[49]、油茶等食品不斷面世，為小米的深加工應用拓寬了渠道。如何提升小米在主食中的比例，使其既能滿足營養需求，又可平衡口感品質，是小米加工應用中亟待解決的重要問題。李嘉欣等[50]成功將小米粉應用到面團生產中，所制小米面條感官品質佳、可接受度高，且面團熱力學特性表現較好。馮明會等[51]用小米全粉生產饅頭，結果表明，小米粉添加量在15%時品質最佳，添加量過高對饅頭的劣變作用顯著。Arora 等[52]用小米代替傳統乳制品作為益生菌的載體培養基，通過發芽、高靜壓滅菌及發酵顯著提高了產品中硫胺素、煙酸、總賴氨酸、蛋白質、糖、可溶性膳食纖維的含量和鈣、鐵、鋅的體外有效性。在提高感官品質的同時，滿足營養需求，這些產品的開發將有助于提高嬰幼兒對小米的接受度，培養成長后期攝入全谷物食品的健康飲食模式。

3 展望與思考

近年來，隨著人們對健康問題越來越重視，膳食結構發生了巨大變化，小米對身體健康的益處日益突出，人們對小米的需求也將越來越大。雖然目前對小米的研究較多，開發應用范圍較廣，但加工技術還不夠成熟，很少形成規模化生產。

小米淀粉中的直鏈淀粉含量約為27.2%，其表現為凝膠穩定性好、持水力較強，蒸煮品質好；小米蛋白主要有醇溶蛋白、谷蛋白、清蛋白、球蛋白和其他不溶性蛋白，屬于低過敏性蛋白；小米的脂肪含量為3.75%～5.34%，其中不飽和脂肪酸含量豐富；小米黃色素穩定性好，著色力較強，具有保護視力、提高人體免疫力等多種功效。且小米常以全谷物食用，各種營養素損失率低，作為生產嬰幼兒食品的原料，具有營養價值和衛生安全方面的突出優勢，其發展前景可觀，今后可從以下方面開展生產研發工作：①以米粉為主的嬰幼兒輔食類食品；②米、面制品類的兒童主食；③兒童健康零食，包括乳制品、飲料、烘焙類初級加工食品等；④提取小米生物活性物質，開發具有增強體質、提高免疫力等功能的兒童保健產品。