高粱深加工产品的应用现状研究

范国华 郭瑞峰

[摘要]高粱是全球第五大谷类作物，具有抗旱、耐盐碱、耐瘠薄等特点，是重要的粮食和饲料作物。本文从高粱食品、酿造原料、畜禽及养殖饲料、生物燃料四个方面详细阐述了高粱深加工产品的应用现状，通过对高粱深加工产品、技术的研究，能够进一步拓宽高粱的应用途径，对于干旱贫瘠地区发展高粱产业具有促进作用。

[关键词]高粱;产品;深加工

中图分类号：TS261文献标识码：ADOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202003

高粱是全球农业生态系统中重要的粮食和饲料作物，是世界第五大谷类作物，仅次于玉米、小麦、水稻和大麦[1]。高粱因具有抗逆性强、光合效率高、耐盐碱、耐瘠薄等特点，被视为干旱贫瘠地区保障粮食生产、发展畜牧业的一种重要的粮食和饲草作物。随着对边际农田利用的增多以及全球气候变暖，耐干旱、耐盐碱的作物——高粱的重要性越来越凸显。高粱不仅是重要的粮食作物，还是中国著名白酒和山西老陈醋生产中不可或缺的重要原料。高粱除了作为粮食和酿造原料，在饲料加工、生物燃料制备、功能食品开发中也是极具潜力的原料。

1 高粱食品

改革开放前，高粱一直是我国许多地区的主粮，为解决我国人民的温饱问题立下了汗马功劳。改革开放后，随着我国农业生产力的发展和人们生活水平的不断提高，以及水稻、小麦单产水平的提高和种植面积的扩大，高粱不再是人们餐桌上的主食，主要用作传统酿造业原料。但在一些非洲国家，由于小麦、玉米产量不足，目前仍然以高粱为主食。在我国，高粱基本作为人们改善营养健康的辅助食物，而在美国等发达国家，高粱则全部用作饲料。

高粱作为一种重要的谷类作物，富含多种人体所需的营养成分，其中膳食纤维含量居于谷物之首。膳食纤维不但可以促进肠道蠕动而且可以降低胆固醇的含量，适当进食含有丰富膳食纤维的高粱食品可以有效缓解便秘、降低心血管疾病发生的概率。

1.1 传统食品

传统的高粱食品通常是将高粱籽粒磨成面粉，再由面粉加工成各种面食，通常的做法是将高粱面粉与玉米粉、小麦粉、马铃薯粉、木薯粉等按一定比例混合，然后通過不同的工艺制作成各种高粱食品，如红面馒头、蒸饺、擦尖、面条等。或者直接将高粱籽粒脱壳后与红枣、桂圆、薏米、花生一起熬煮后制成稠粥。

随着富贵病的出现，人们越来越重视饮食结构的调整，越来越重视杂粮在营养健康中的重要作用。高粱由于具有较高的膳食纤维，在面点类食品加工中，作为部分小麦粉和玉米粉的替代品，逐渐出现在人们的饮食中。但由于高粱蛋白中醇溶蛋白含量低，在加工过程中不易形成面筋，限制了高粱在面点食品加工中的大量应用。

冷鲜面是一种经过高温灭菌，可以在适度低温下长期保存的新鲜湿面，具有水分含量高、新鲜爽口等特点，被誉为“第四代方便面”，而高粱冷鲜面则是将高粱面粉、小麦粉、增稠剂、食盐和水按特定比例经过混合、熟化、压片、切条等工艺制成的一种新鲜湿面。寇兴凯等[2]在研究高粱冷鲜面的制作工艺时表明，高粱面粉含量的增加会导致面条的品质逐渐变差，容易发生断条，蒸煮容易糊汤，而添加海藻酸钠一定程度上可以改变面条蒸煮效果，当高粱粉的添加量为10%、海藻酸钠添加量为0.4%时，可制得品质俱佳的高粱冷鲜面条。李莉峰等[3]也通过添加0.3%海藻酸钠和3%的高粱乌米粉与小麦粉混合制得了具有保健功效的高粱乌米挂面。高粱蛋白由于具有较低的消化率，被用作低蛋白食品开发的原料，用来满足肾病、糖尿病患者对主食多元化的需求。寇兴凯等[4]通过传统工艺，开发了含有20%高粱粉、25%小麦粉、20%预糊化淀粉、35%小麦淀粉和35%饮用水的低蛋白面条。

高粱米方便粥的开发也是高粱食用的一种新方式，高粱米、大黄米、松子仁、山核桃仁、红枣经过粉碎、膨化、烘干等工艺流程后，加工成即冲即食型方便粥，受到了消费者的青睐。

1.2 休闲食品

休闲食品[5]是通过特定的生产工艺将果蔬、谷物、肉、鱼等食材制作成零食小吃或糕饼点心。随着人们对营养健康的重视和消费观念的升级，促使休闲食品向着营养健康型、功能型方向发展[6]。为了取代含高碳水化合物的小麦制休闲食品，更多健康休闲食品逐渐在市场上出现，而高粱成为加工健康休闲食品的首选谷物原料。目前出现在市场上的高粱休闲食品有高粱脆饼、高粱爆米花、香辣高粱豆、高粱明茶等。

Sattu是一种由谷物和豆类加工而成的烘焙食品，是流行于印度大部分地区的休闲食品，它营养均衡、保质期长、口感好。Sumedha Deshpande P B等[7]研究发现，当大豆含量在10%～40%，高粱含量在10%～35%，鹰嘴豆含量在40%～70%时，由大豆、高粱、鹰嘴豆三者混合加工成的Sattu比单用鹰嘴豆加工的Sattu营养价值更高，保质期更长。

高粱面包是由高粱粉与小麦粉按一定比例混合，经过发酵、成型、醒发、烘焙等工艺加工后形成的一种质地松软、风味独特的食品，其中尤以糯质高粱粉制得的面包质构、口感为佳。Adam K M等[8]研究表明，当高粱粉对小麦粉的取代率低于20%时，面包的质构参数无显著差异。何欢等[9]研究糯性和粳性高粱粉对面包品质影响的结果表明，糯质高粱粉更接近小麦粉质特性和拉伸性的参数，添加量在20%～30%时，效果最佳。马涛等[10]进一步研究表明，经过挤压膨化后的高粱粉，由于高粱蛋白发生部分变性，制得的面包与小麦面包在质构参数和口感上无显著差异。高粱粉的深加工进一步拓宽了高粱的应用领域。

2 酿造食品

高粱是酿造白酒和老陈醋的重要原料，贵州茅台、山西杏花村汾酒、泸州老窖等国家著名白酒，以及水塔、东湖、紫林、宁化府等山西著名品牌老陈醋，无一不是以高粱为主料酿造而成的。由于独特的地理位置、人文环境和传统工艺，以高粱为主料的酿造业成为我国区域国民经济的一大支柱产业。

2.1 白酒

高粱是制作白酒的主要原料，正如古语所说“好酒离不开红粮”，我国贵州茅台、山西杏花村汾酒、泸州老窖等著名白酒无一不是以高粱为主料酿造而成的。由于高粱籽粒中含有特有的多酚化合物——单宁，因此经由高粱为原料酿造的白酒具有独特的风味。适量的单宁不但可以提高出酒率，而且可以产生丁香酸和丁香醛等香味物质，增加白酒的芳香风味。不同的高粱品种、生产工艺及发酵剂所生产的白酒风味截然不同。按照白酒的香气可分为浓香型、酱香型、清香型、兼香型、米香型、凤香型、特香型、药香型、老白干香型等[11]。

曲是酿造白酒必不可少的发酵剂，不同的曲种，经不同的发酵方式酿造的白酒风味不同。相关研究表明，大小曲、发酵方式会对清香型白酒的风味产生影响，发酵方式对风味的影响大于大小曲。液态发酵法酿造的白酒中醇类物质的数量明显高于固态发酵法，大曲酿造的白酒中醇类物质的数量高于小曲酿造白酒，小曲在酿造过程中会产生更多的具有玫瑰花香的β-苯乙醇物质，而大曲在酿造过程中会产生正丙醇、异丁醇等醇香类的高级醇类物质[12]。同样酿造原料也是白酒生产中最重要的一环，好粮出好酒，不同的高粱品种所酿造的白酒品质不同。对于清香型汾酒生产工艺而言，晋杂22#高粱品种一级酒出酒率为30.5%，更适宜酿造高端酒[13]。对于酱香型白酒生产工艺而言，红缨子高粱更有利于酿酒酵母的生长，代谢产乙醇，更适宜酱香型白酒的生产工艺[14]。清香型白酒和酱香型白酒均为单一高粱原料酿造。为了满足消费者的多元化消费，通过对白酒风味、口感上加以改进，采用多粮型原料酿造具有不同风味的白酒，以高粱和大米取代原本单一的高粱作为酿酒原料，采用小曲和米曲取代单一的小曲作为糖化发酵剂，生产的白酒具有口感舒适、绵柔，刺激性小，香味协调等特点，受到了年轻消费者的青睐[15]。

根据中国白酒网报道，2017年1月至11月，中国白酒累计产量1.115×1010L。白酒的生产和消费极大地带动了我国高粱的生产，在我国高粱仍主要用于酿造白酒。

2.2 高粱啤酒

高粱因其籽粒中含有丰富的营养物质，不光是酿造白酒的优质原料，也是酿造啤酒的上好佳料。在20世纪80年代，山西省农业科学院高粱研究所曾开展过高粱啤酒的酿造工作，目前国内尚未见规模化生产高粱啤酒的报道[16]。而在非洲国家，高粱啤酒则是一种重要的传统饮料，由于酿造工艺不同，高粱啤酒的外观、风味迥异。其主要生产工艺为第一步先制高粱芽，然后将高粱芽干燥;第二步进行乳酸发酵、啤酒发酵。目前针对高粱啤酒的研究主要集中在以高粱或高粱芽为原料，通过特殊工艺酿造高粱啤酒[17]。以高粱芽为原料，利用上面发酵酿造的高粱啤酒澄清透明、色泽鲜亮、口感独特[18]，与传统高粱啤酒相比具有较大优势。

2.3 老陈醋

山西老陈醋是以高粱、麸皮为主要原料，以稻壳或谷壳为辅料，以及以大麦、豌豆为原料制作的大曲作为糖化发酵剂，经酒精发酵后采用固态醋酸发酵，再经熏醅、陈酿等工艺酿造而成的食醋[19]。著名的山西老陈醋品牌有东湖、水塔、紫林、宁化府。特殊的原料和工艺铸就了山西老陈醋酯香醇厚、酸甜适度、微鲜带香的特点。市场上的醋按照原料来源可以分为高粱醋、玉米醋、果醋、小米醋等，各种醋风味各异，但尤以山西老陈醋风味为最佳。目前针对老陈醋的研究主要集中在老陈醋原料高粱品种的优质化[20]、老陈醋生产工艺的改良[21-22]以及老陈醋功能保健食品的开发。山西老陈醋集团开发的东湖牌保健醋具有调节血脂（降低甘油三酯）的保健作用，深受消费者的青睐。同时由老陈醋衍生出的老醋花生、老醋黄豆等产品也备受人们喜爱。张国华等[23]研究表明，通过喷雾干燥技术也可以将液态老陈醋加工成醋粉，这为老陈醋新产品的开发拓宽了途径。

3 畜禽及养殖饲料

高粱作为畜禽饲料加工的重要原料，在许多国家的畜牧业生产中占有重要的地位。粒用高粱、饲草高粱、甜高粱等都是畜禽及养殖饲料加工的优质原料。但我国高粱育种受传统白酒产业影响，所育高粱品种倾向于酿造高粱，单宁含量普遍较高，导致高粱作为饲料的适口性比较差，且受养殖业生产成本的影响，高粱作为畜禽饲料的应用十分有限。而美国、澳大利亚等国家生产的粒用高粱单宁含量普遍较低，且生产成本低廉，被广泛用作畜禽饲料加工的原料。飼草高粱具有抗旱、耐盐碱、抗逆性强、产量高、再生性好等优点，是一种旱作农业地区生产优质动物蛋白的饲料作物，在美国、澳大利亚、俄罗斯等国家普遍种植。在中国旱作农业区，饲草高粱是发展旱作草畜牧业生产体系首选的饲料作物。而甜高粱是粒用高粱的一个变种，具有生物产量高、抗逆性强等特点，其茎叶作为鲜草饲料具有较好的适口性，是优良的饲料作物、糖料作物和可再生能源作物，近年来国家在甘肃武威等地区实现了规模化种植，取得了良好效果[24]。

3.1 高粱籽粒

高粱作为一种饲料，其使用价值与玉米相当，然而在饲料工业中的研究应用仍然比较薄弱。由于其籽粒中存在单宁、醇溶蛋白、植酸3种抗营养因子[25]，影响了蛋白质的消化吸收，抑制了家禽的生长速度和猪的采食量[26]，目前在饲料投喂中仅作为辅料添加，并未主粮化。为了提高家禽和猪对饲料中高粱的利用率，研究人员一方面通过育种改变其化学成分来适应动物饲喂，如低单宁高粱品种的选育;另一方面则通过物理化学方法（研磨、蒸汽破碎、挤压、膨化等）对高粱进行深度加工，提高高粱的饲喂效果。高粱颗粒大小、颗粒的完整性以及不同的加工方式都会不同程度地影响高粱饲料的利用率[27]。Mahasukhonthachat K等[28]研究表明，减小高粱颗粒可以使高粱颗粒结构发生变化，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粮中二硫键的水平，从而降低了蛋白质的转化利用。Fapojuwo O O等[30]研究表明，通过干式挤压可以改变高粱籽粒内部结构，从而提高高粱蛋白质的消化率。

3.2 饲草（甜）高粱

饲草高粱是牛、羊、鹅、兔、鱼等动物的优良饲料，用其饲喂可有效提高肉、蛋、奶的产量和质量[31]。从20世纪90年代开始，我国科研人员开始了饲草高粱的育种工作，陆续育成了皖草2号、晋草1号～晋草5号、辽草1号～辽草3号以及陇草2号[32]。由于高粱育种周期长、科研力量不足，导致我国饲草高粱的研究仍然很薄弱。而国外畜牧业发达国家十分重视饲草高粱的培育和引种，并先后育成了先锋、标兵、海牛、长青、大力士、大卡、雅津4148、雅津4571、BJ0602、美国怕卡、美国101550、美国101507、美国101537、美国101656等饲草高粱品种。目前国内饲草高粱的种植面积很小，据报道，庆阳农科院通过对国外饲草高粱引种试验发现，大卡、BJ0602两个品种更适宜在甘肃庆阳地区示范推广[33]。晋草5号具有生长速度快、生物产量高、可多次刈割等特点，更适合在山西雁门关农牧生态交错区推广应用。

4 生物燃料

生物燃料是以植物为原料，通过特定工艺生产的固体、液体或气体燃料，具有清洁、可再生的特点。开发生物燃料不仅有助于解决由传统石化产品使用带来的环境问题，还可以应对能源危机。巴西、美国经历了两次石油危机后率先推行生物燃料乙醇发展计划，目前世界上很多国家都出台了相关的政策措施以促进生物燃料计划的实施[34]。

生物燃料的原材料来源丰富，其中甜高粱是一种具有开发生物燃料潜力的能源作物。甜高粱以其独有的高含糖量、高生物产量、高乙醇转化率和高抗逆性[35]成为我国发展生物燃料乙醇的理想作物。通过科技项目的实施，我国在甜高粱育种、甜高粱茎秆生产乙醇方面已取得较好的成效。目前国内生产种植的甜高粱主要用于制作动物饲料。

高粱深加工产品除了以上所述，还有利用高粱茎秆加工成的高粱扫帚及各种工艺品，酿造过程中产生的酒糟以及由醋糟加工而成的饲料和肥料，很好地实现了资源的循环再利用。

5 结 论

通过对高粱深加工产品应用现状的分析，笔者认为高粱深加工应重点深耕酿造原料、畜禽饲料这两大市场，结合现代生物技术、信息技术和现代分析技术，不断推出能够满足消费者多元消费需求的新产品，加大对饲草高粱、甜高粱新品种的选育力度。在饲草高粱开发方面，重点开发青储饲草高粱。

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