發芽小麥的研究利用進展

齊笑笑，郭嘉，溫紀平*

河南工業大學糧油食品學院（鄭州 450001）

小麥是三大傳統谷物之一，是世界人民主要種植的糧食作物，小麥產業的發展與國家的糧食安全和社會穩定息息相關。近年來，小麥發芽成為全球性問題[1-2]，嚴重影響小麥的產品質量和農民的收入情況，給經濟造成較大損失，亟待解決。小麥發芽的原因主要有2個：一是在小麥成熟季節天氣潮濕，未能及時收獲的小麥易遭受雨水侵害，從而發生發芽；二是小麥在儲藏時沒有徹底干燥或未能及時干燥，造成糧堆發熱，從而發生發芽。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：發芽小麥和萌動小麥。發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物質，對人體多有益處，但小麥發芽后品質會發生變化，如內部酶活性升高，總淀粉、粗脂肪和蛋白質含量減少，且出粉率、千粒重和容重都會降低。隨著小麥發芽程度的加深，面筋越來越弱，面團易流變，不易生產操作，加工品質變差。發芽小麥與未發芽小麥相比，GABA和葉酸含量隨發芽時間增加而上升[6]，抗營養因子植酸含量顯著下降[7]，總酚含量更高，酚類物質更加多樣[8]。有研究表明食用發芽谷物對人體有益[9]，小麥發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，可以作為強化谷物產品的潛在原料[10]；在發芽過程中，多種酶活力增強，小麥芽可作為一種很好的酶源用于食品行業中[11]。但研究中用到的發芽小麥大都經人工氣候培養箱培養，不是真正意義上的發芽小麥[12]。因此，對發芽小麥最好是從源頭上進行控制，減少發芽小麥產生，對發芽小麥要通過技術手段改善其加工品質，增加其利用途徑。對發芽小麥的品質改善方法和加工利用新途徑進行總結和研究，以期提高發芽小麥的綜合利用水平，減少不必要的經濟損失。

1 改善發芽小麥品質的方法

圍繞發芽小麥品質劣變的問題，國內外學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，通過育種的方法培育抗穗發芽的種子[13]；另一方面是從發芽小麥角度出發，對芽麥進行不同方法的處理，改善發芽小麥品質。對發芽小麥品質進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、方便控制等優點[14]。在糧食加工中，微波常用于稻谷、玉米、小麥的干燥。發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，會導致淀粉、蛋白質和脂肪等營養物質被水解。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芽小麥食用品質，并通過后續研究發現隨著輻照時間延長，發芽小麥粉的α-淀粉酶活性和破損淀粉含量都降低，且發現輻照時間在120～180 s，能最大程度改善發芽小麥的品質，但輻照時間過長會破壞面筋蛋白，導致面筋變弱；發現微波輻照可以明顯改善發芽時間短的小麥品質，其降落數值明顯增加，面團的攪拌穩定性增強[16]。這些研究結果證實微波輻照對改善發芽小麥品質的可行性，對減少糧食產后損失有重要意義，但還需要進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、蛋白質的水解作用，從而提高發芽小麥粉的品質[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]對發芽小麥粉采用不同條件的處理，發現濕熱處理能有效降低發芽小麥的α-淀粉酶活性和破損淀粉含量，改善糊化特性，但可能會導致發芽小麥粉色澤變差，蛋白質變性。董召榮等[24]試驗發現，適當高溫處理能降低發芽時間短的小麥的α-淀粉酶活性，但也會導致面筋質量受損，蛋白質發生變性；而且對小麥種子活力而言，發芽小麥對熱處理溫度反應更為敏感，高溫高濕帶來的傷害遠大于發芽時間[25]。因此，在今后研究濕熱處理改善發芽小麥品質中首要解決的問題是盡量避免蛋白質發生變性。

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。小麥發芽時α-淀粉酶活性升高，各種水解酶水解淀粉、蛋白質、脂肪等營養物質使其品質變差。因此，可以通過添加酶抑制劑的方法來改善發芽小麥價值。早在20世紀60年代就有用植酸以提升發芽小麥品質的報道[26]，植酸可作為一種酶抑制劑可與淀粉酶形成“抑制劑-酶”復合物，抑制發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]研究發現去皮、加熱和添加植酸能降低發芽小麥粉的α-淀粉酶活性、提高面粉黏度，且植酸能顯著改善發芽小麥的食用價值；還發現經過植酸處理的發芽小麥粉的烘焙品質會得到改善。但由于植酸是液體，具有一定的腐蝕性，在生產中難以實現，因此尋找一種應用方便的酶抑制劑植酸鈉進行研究，植酸鈉遇水會水解為植酸，與植酸有相似的抑制作用，可明顯提高發芽小麥粉的降落數值，改善其流變學特性，且黏度隨植酸鈉添加量增加而增加。李建雅[28]在發芽小麥粉中加入植酸鈉處理后，芽麥面粉黏度值達到300～400 BU，降落數值達到200～400 s，烘焙品質和流變學特性得到改善。添加植酸鈉可能存在化學殘留風險，因此在后續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。小麥在發芽時會吸水膨脹，胚分泌赤霉素向糊粉層輸送，誘導糊粉層合成α-淀粉酶[17]，淀粉酶主要存在于胚部，且以胚部為中心，隨著發芽過程逐漸向其他部位擴散，尤其皮層活性最高，因此可以根據這一特性，發芽小麥在制粉時可以先進行剝皮操作，然后進行磨粉操作，從而解決發芽小麥粉容易發黏這一問題[12]。經過對發芽小麥進行剝皮制粉，研究證明發芽率在40%以下的發芽小麥可經此操作，基本達到國家標準要求，制成饅頭的筋力增加，黏性降低，彈性明顯提高[29]。王初陽[30]經過實驗室制粉試驗及生產試驗，證實可將發芽率在35%以下的小麥加工生產出不黏的面粉。但剝皮制粉面臨的問題是出粉率大幅降低，工藝較復雜。

1.5 配粉配麥

配粉是將發芽小麥粉與正常面粉進行搭配混合，生產出符合國家質量標準的面粉；配麥是將發芽小麥與正常小麥進行混合搭配后再進行制粉，來改善發芽小麥的質量。白雪蓮等[31]經過配麥操作，發現經過搭配的小麥的品質會隨發芽小麥添加比例的增加而下降，但添加量小于10%時，各項品質指標與正常小麥相比均無顯著差異。王麗娜等[32]經過配粉操作，發現添加量10%以下時，其流變學特性與正常面粉無顯著差異。Marti等[33]研究發現，少量的發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地。龍杰等[34]通過將發芽小麥粉以碎回添的方式制備混合小麥粉，證明發芽小麥可以用作全麥面包的制作。周延杰等[35]通過試驗發現發芽小麥添加不超過5%時，與正常小麥相比，制品的食用品質無明顯差異。張劍等[36]證明在面條中添加不超過6%小麥芽粉，面條的質量不會產生明顯差異，而且還原糖、膳食纖維等營養成分會得到強化。這些方法都可以改善發芽小麥的品質及利用，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，將粗粒沉降細粒帶走，從而對不同粒徑的顆粒實現分級[37]，具有應用范圍廣、分級效率高、精度高、操作簡單、對組分無破壞、對環境無污染等特點。馮春露[38]通過氣流分級技術將萌動粉分為（F1＞45 μm、F2為20～45 μm、F3＜20 μm）3種粉，結果表明，F1的酶活性、淀粉、蛋白、流變學及制品大部分與正常中筋粉無顯著差異，F2整體指標基本符合低筋粉特征，F3整體指標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及提高利用率。氣流分級對改善發芽小麥品質的研究還很少，后續可以進行更深層次研究。

2 發芽小麥的應用現狀

小麥發芽后部分營養成分減少，加工品質變差，但其功能因子GABA、葉酸和多酚類物質含量增加，抗營養因子植酸含量下降，且價格大幅度下降，因此探討芽麥在食品加工中的應用具有很好的發展前景和研究價值。

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。從經濟效益方面考慮，發芽小麥價格降低，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]發現發芽小麥中植酸酶活性升高，植酸含量下降。植酸有很強的螯合能力，能夠與礦物質結合，降低動物對植物性飼料中磷的利用，是小麥中的抗營養因子。而在飼料中添加發芽小麥則可以提高磷的利用率，同時還可以提高蛋白質、淀粉的消化率，并能減少環境污染，有一定的社會效益。因此，發芽小麥可以用于飼料生產。

2.2 面制品

對發芽小麥的加工利用研究中，面制品中的研究較多。將發芽小麥與正常小麥按不同比例配粉后，通過制作饅頭、面條、面包等產品制作特性試驗說明，發芽小麥添加量在10%～15%以下時對食用品質無明顯影響[32,35]。Tian等[41]發現小麥初發芽時，發芽粉的烘焙特性與正常粉相當，確定發芽小麥粉在烘焙行業中的潛在應用。龍杰等[34]通過發芽粉與谷朊粉復配，發現面包的最佳生產工藝是添加15%露白階段發芽小麥粉，制作的面包比容和彈性增大、口感得到改善。Urszula等[42]發現用10%發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]用發芽粉替代部分正常粉后，發現制作的面包中酚類成分含量增加，蛋白質含量略有增加，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]通過試驗發現，正常粉中添加10%芽麥粉時生產出的黃堿面條色澤淡黃、風味清香、富有彈性。

2.3 飲料

除了在面制品中有廣泛應用外，發芽小麥還有很多應用，如用于牛奶、飲料的生產，可以增加其營養價值，開發新品種。將發芽的谷物先粉碎后乳酸菌發酵，制成的酸奶飲營養風味具佳[9]。在啤酒生產原料中添加不超過20%小麥芽，能使啤酒泡沫潔白細膩，具有麥芽香氣[11]。在豆漿生產中添加小麥芽粉，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，可以對大豆進行脫腥處理[45]。在類咖啡飲料加工中添加小麥芽，可使其風味好，色澤佳[46]。

2.4 功能性食品

功能性食品是指具有特定營養保健功能，適宜于特定人群食用，具有機體調節作用的食品。葉酸是對孕婦和嬰幼兒十分重要的營養物質，研究發現發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]研究發現小麥發芽后GABA含量和多酚類物質含量都升高，GABA是一種抑制性神經遞質，具有降血壓、舒緩疼痛、鎮定神經的作用，還是一種胰島素，有預防糖尿病的作用；多酚類物質有很強的抗氧化能力，具有消炎、提高葡萄糖代謝的作用，還能減少心臟病、癌癥的患病風險[48]。Szwajgier等[49]研究發現小麥發芽后酚酸含量增加，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]研究發現發芽小麥可以增強功能性面包的生物活性，金舟等[8]發現發芽能夠促進酚類物質形成，增強其抗氧化活性，可作為一種天然抗氧化劑的來源。國外認為將發芽小麥制成全麥粉，將有助于功能性食品的生產[51]，如用發芽全麥粉制作早餐麥片，可以提高礦物質利用率并能增強麥片的甜味[52]。發芽小麥粉還可以作為傳統面粉改良劑的替代品[53]，還可以通過美拉德反應制成具有面包烘烤氣味的風味成分[54]。因此可以根據這些特征尋求加工利用新途徑，提高發芽小麥利用率。

3 結語與展望

綜上所述，改善發芽小麥品質的研究日趨完善，有多種方法可以用于改善其品質，氣流分級就是一種對組分無破壞并能有效分離出品質更好小麥粉的物理方法。雖然小麥發芽后加工品質變差，但是葉酸、GABA和多酚類物質含量會增加，植酸含量會減少，這為發芽小麥的加工利用提供新途徑。在保證產品品質的前提下適當添加發芽小麥是需要大力發展的方向，如將芽麥粉應用于營養強化的食品中，作為酶源、抗氧化劑來源等，不僅可以避免資源浪費，還可以減少經濟損失，具有很好的發展前景。發芽小麥的加工利用研究具有巨大發展空間，將會是研究重點。