小米的营养价值及在面制品中的应用

杨统帅 ，张文占，马 森*

（1.河南工业大学粮油食品学院，郑州 450001；2.安徽正宇面粉有限公司，安徽 亳州 236100）

随着人们生活水平的提高，温饱已经不是问题，在这个食物充足的年代，一些“富贵病”（主要是高血压、高血糖、高血脂俗称“三高”，一般患者还会伴随有肥胖症）已经成为危害人们健康的重要疾病[1-2]。不良的饮食结构是导致人们这类疾病产生的主要原因[3]，通过饮食结构的调节，来改善这一状况显得尤为重要。近些年来，人们发现提高杂粮在饮食结构中的占比有利于降低“三高”的患病风险，提高人们的健康水平[4]。

杂粮主要包含谷子、高粱、绿豆等[5]。历来就有“五谷杂粮,谷子为首”美称，谷子去壳后称为小米（Foxtail Millet），它起源于我国黄河流域，至今已有7 300多年的历史，目前在世界各地多有栽培[6-7]。小米的生长期短且抗逆性强，籽粒易于储藏，干旱贫瘠、对粮食需求量较大的非洲中部、东南亚、中亚等地是小米的主要种植区，我国小米产量居世界第一，占总产量的4/5[8]。小米是一种无麸质、营养丰富的全谷物食品。与我们目前的主食大米和小麦相比，小米含有多种维生素、矿物质和高水平的蛋白质[9]。它除了营养丰富外，还比大米和面粉制成的主食具有更低的血糖指数[10]。此外，小米中的一些多酚具有辅助治疗糖尿病、癌症和心血管疾病的作用[11]。因此，任何以小米为基础的食品都具有成为功能性食品的潜力。目前小米主要的加工食用方式还局限于传统的初级加工（蒸煮类加工），市面上也已经出现了以小米为基础的速食产品、发酵饮品和复配产品等。然而，由于小米的面筋含量极低，以至于小米面团很难像小麦面团一样具有良好的加工品质，这极大限制了小米产品的生产与开发。将小米添加到面制品中，能够改善其食品加工品质，也能让小米的营养和保健价值得以体现。本文综述了小米的营养和保健价值，讨论了小米在面制品中的应用。

1 小米的营养和保健价值

1.1 小米的营养价值

一般选取碳水化合物、蛋白质、维生素、锌、镁、铁和钙等营养物质进行谷物的营养评价[12]，单从小米营养成分的含量来看（表1[13]），小米的碳水化合物含量低于小麦和大米，其中较低的碳水化合物含量更有利于人体血糖的控制。其中膳食纤维约占总碳水化合物含量的5%[14]。小米的蛋白质含量与小麦持平并高于大米，而且小米的蛋白质 （主要是醇蛋白、球蛋白、清蛋白和谷蛋白）是一种低过敏性复合蛋白[15]，且小米蛋白质消化性好[16]，非常适合身体较为虚弱的人群食用。其蛋白质中氨基酸的含量，特别是必须氨基酸能否满足人体需要，也是评价其营养价值的重要指标，小米中的氨基酸种类齐全，其中8种人体必需氨基酸含量丰富，色氨酸和蛋氨酸含量较多[17]，和其它谷物一样，赖氨酸是其限制性氨基，除此以外，小米其他氨基酸的比例达到了世界卫生组织推荐的标准[18]，适合人体氨基酸配比，是良好的氨基酸来源[19]。小米中的脂肪含量几乎是大米和小麦的两倍，其中包含大量的不饱和脂肪酸[20]、亚油酸和油酸含量最高[19]。亚油酸是身体合成花生四烯酸的前体物质，花生四烯酸是大多数前列腺素的前体，前列腺素在调节细胞功能中起到重要的作用。小米中含有丰富的钙、铁、锌、镁、磷等微量元素，这些微量元素在人体生长发育和免疫调节中起着不可或缺的作用[21]。维生素是一类具有生物活性的低分子微量有机物，人体生长代谢的众多生理过程都需要维生素的参与，而大多数维生素不能在体内合成，必须从食物中获得。小米的中的维生素种类丰富，其中维生素B2的含量是小麦和大米的两倍之多。维生素B2又叫核黄素，当其缺乏时，会影响机体的生物氧化，使代谢发生障碍。综合来看小米的营养成分的含量几乎与小麦持平，并远高于大米。

表1 小米与主粮主要营养成分对比

1.2 小米的保健功效

小米中含有多种具有保健功效的成分其中包括膳食纤维、氨基酸、多肽、不饱和脂肪酸等，不同的成分功效也有所不同。表2列出了小米各种成分的主要保健功效。

表2 小米活性物质保健功效的研究

小米中优质膳食纤维的含量约为大米的2.5倍，特别是谷子的麸皮中富含大量优质膳食纤维，通过结合多酚恢复小鼠肠道菌群稳态，有抑制癌症的效果[23]。小米蛋白质经过水解后会生成一类无毒副作用多肽。不同的水解方法，其性质也会有所不同，研究表明以碱性蛋白酶水解小米蛋白生成的小米多肽具有较好的抗氧化性，能够缓解疲劳，增强机体免疫力[35]。用胰蛋白酶水解小米蛋白得到的多肽对自由基能够起到很强的清除能力。小米中的多酚含量丰富，生物活性高。小米的多酚提取物具有较强的抗氧化能力，能够有效清除ABTS自由基、DPPH自由基和超氧阴离子自由基[36]。小米的多酚提取物还能有效地抑制癌细胞的增殖[33]。

近年来对小米保健功能的研究已有许多，其中主要的保健功能集中在抗癌、抗氧化、抗炎、降血压及降血糖等方面，研究大多停留在体外实验、细胞模

拟以及动物实验，关于临床实验以及其保健效果机理的研究有限。实验中大多是直接利用提取物来测试其保健作用。然而在实际应用中，无疑是要将小米制作成相应的产品。在小米保健产品的制作过程中，不仅需要让产品满足人们对产品感官的要求，还要求小米的各种保健功效得以保存，但是关于食品制作过程中小米各种保健成分活性研究依然有限[37]。

小米诸多保健功能，使得小米的保健产品不仅可以面向“三高”等有需要的人群，完全可以开发出成熟的工业产品，让小米的保健产品进入到人们的日常生活中去，达到调整人们饮食结构的目的，提高人们的健康水平。

2 小米在面制品中的应用

面制品几乎涉及到了人们日常饮食的各个领域，将小米添加到面制品中，可以从极大的范围推广小米产品，从根本上改变人们的饮食结构，将小米的保健功能极大的发挥出来。由此可以开发出具有保健功能的小米馒头、面包、面条、饼干等。但是在面制品中添加小米不仅会对面制品本身的制作和感官方面产生一定的影响，而且面制品的制作过程也会对小米营养产生影响[38]。

2.1 小米在馒头中的应用

馒头制作简单、食用方便是我国的传统面食之一，也是我国北方人的日常主食。白面馒头具有较高的血糖指数，这给高血糖的患者带来极大的困扰。小米馒头不仅具有比白面馒头更低的血糖指数，更适合高血糖人群的食用，而且还能够有效改善人们的膳食结构[39]。

小米添加到馒头中会对馒头的质构造成较大影响。从宏观品质上看，小米全粉的添加量（<20%）对馒头的品质有较大的影响，随着小米全粉的添加，馒头的硬度、弹性、咀嚼性随之增加，内聚性和回复性随之降低；这主要是因为小米面筋蛋白含量极少，而小米全粉的添加稀释了馒头中的面筋蛋白，破坏了馒头面团中的面筋网络[40]。目前大量的研究证实了小米全粉的添加会增加馒头的硬度[41]。当小米粉添加量超过20%时，随着小米粉的添加量的增加，馒头的弹性是呈现先增加后下降的趋势，而咀嚼性则是呈先下降后增加的趋势；当小米粉添加量为25%时，馒头有最小的咀嚼性和最大的比容。也就是说25%的添加量能够改善馒头的感官特性，使馒头更有弹性、易于咀嚼。除此之外，小米粉粒度的大小也是影响小米馒头质构的主要原因，在不同粒度小米的添加对馒头的影响研究中发现，随着小米粒度的减小，馒头的硬度随之增加，弹性也相应减小；粒度小于125 μm的小米粉制作的馒头口感更加细腻，而且馒头的色泽均匀，有谷子特有的香气[42]。对于馒头的品质而言，小粒径的小米粉制作的馒头具有更好的口感，且小米粉的添加量不宜过多，过多则会使馒头变硬，口感粗糙，但是小米的添加量太少，可能会极大降低小米馒头应有的保健功效。我们可以使用合适的食品添加剂（如偶氮二甲酰胺）等增筋剂，在保证小米馒头较高添加量的前提下，来改善小米馒头的品质。

2.2 小米在面包中的应用

面包是西方传统食物。传入我国后，由于其质地松软、品类繁多，非常受人们的喜爱。将小米粉添加到面包中能够进一步增加面包的营养，丰富面包的花色品种。研究证明面包中添加小米粉是可行的，实验指出，面包中添加5%的小米粉能够显著改善面包的质地和比容，同时，色泽与未添加小米粉的面包相比，几乎没有区别[43]。在小米面包的制作中，不仅有面粉和小米粉，还有奶粉、糖、盐、发酵粉、鸡蛋、奶油等原料，不同的配比同样会对面包的品质产生影响，利用单因素实验和正交实验可以对小米面包配方进行最大限度的优化，从而找出合适的配比[44]。目前有学者用正交实验对小米面包配方进行了优化，优化后面包中小米粉的添加量可以达到20%，而且小米面包的体积大，柔软细腻，富有弹性，表皮色泽均匀呈现棕黄色，内部呈现淡黄色，除了具有面包烘焙香气，还有小米特有的清香；而且在未添加任何防腐剂的情况下能够在夏季常温储存7 d[45]。小米的添加虽然可以改善面包的品质，但是也有上限，当小米粉的添加量≤30%时，能够在保证面包的感官品质的同时，显著的提升面包中铁、锌、铜、磷等微量元素的含量，提高面包的营养价值；小米粉添加量超过30%将会对面包的比容产生不利的影响[46]。综上可知，面包中添加小米粉，不会对面包的质构、风味造成较大影响，而且能够使面包具有更高的营养价值。但是添加量过大时，小米粉在面团中产生的空间位阻会阻碍面筋网络之间的连接，使面包塌陷，严重影响面包的比容，可以考虑使用面包改良剂（面包改良剂一般是由乳化剂、氧化剂、酶制剂、无机盐和填充剂等组成的复配型食品添加剂）来改善小米面包的品质。

2.3 小米在面条中的应用

面条是我国的传统主食，一般由精细的小麦面粉制作而成，加入小米粉不仅能够丰富面条的营养，还能起到降低血糖的作用[47]，满足人们对健康饮食的追求。

由于小米黄色素的存在，小米的添加会使小米挂面具有小米的淡黄色。蒸煮损失率是评价面条好坏的一个重要的指标。随着小米粉添加量的增加，挂面的颜色会逐渐变深，蒸煮损失率也不断提高，添加量在0%～50%时，制作出的面条品质良好，不断条、不混汤、口感好，而且风味独特；当添加量超过60%时，挂面品质下降严重，面条中干物质吸水率变小，干物质损失急剧增加，煮制过程中混汤严重，面条口感变差，面条的蒸煮损失超过了15%[48]。这可能是由于小米粉本身缺乏面筋蛋白，还会与面条中的面筋蛋白竞争吸水，导致面筋网络难以充分形成，其中包裹的淀粉及其它可溶性组分大量渗漏，使蒸煮损失率、断条率增加。提高小米的添加量对面条的营养会有一定的改善，面条中黄酮和多酚的含量会随着小米粉的添加不断升高，黄酮和多酚的增加能够显著提升面条的抗氧化能力[49]。除了将小米粉添加到面条中去，还有一种制作小米面条的方法，靳志强等[50]利用润米水分质量分数26%的半干法磨制小米粉按照17：3与谷朊粉复配，制作小米面条，这种面条的小米粉含量更高（＞80%），而且面条在质构上富有弹性、低黏性，蒸煮损失率极低，具有良好的口感。目前有学者用0.2%氢氧化钙作为改良剂，制作出了纯小米制成的面条[51]。这可能是因为氢氧化钙的添加可以促进小米面团中蛋白质的交联，从而起到与面筋网络相似的作用[52]。这种方法为小米直接制作面条提供了一个可行的思路。由以上可以看出小米粉是制作面条的良好原料，一般小米粉的添加量不宜超过50%，或许通过改变小米粉的制粉方法（超微粉、挤压膨化粉[53]）、添加改良剂（氢氧化钙、谷氨转氨酶[54]）等能够促进面筋的形成或者能够促使形成具有与面筋网络相似作用的方式，都可以有效地改善小米粉的加工品质，提高小米粉在面条制作中的添加量。

2.4 小米在饼干中的应用

饼干是一种非常常见的方便食品，小米饼干不仅能够丰富饼干的种类，还能具有一定的保健作用。

研究证明小米具有制作膨化饼干的潜力，利用米饼机制作的小米膨化饼干，其质构和感官与市售的旺旺雪饼非常接近[55]。还可以将膨化后的小米粉作为薄脆饼干的制作原料，其中硬度和脆度是评价薄脆饼干品质的重要指标，小米膨化粉的添加会增加饼干的硬度，脆度呈现先增加、后减小的趋势，在小米膨化粉添加量为30%时脆度最大，同时添加30%的小米膨化粉也更易成型[55]。在小米曲奇饼干的研究中，随着小米粉添加量的增加，曲奇饼干的硬度呈现先减小、后增大的U型曲线图；当小米粉添加50%时，饼干硬度最小，酥松易碎；当小米粉添加量为80%时，曲奇饼干硬度最大，此时曲奇饼干质地较硬，而硬度的增加不利于曲奇饼干的适口性，所以小米粉在曲奇饼干中的添加量在50%左右比较适宜[56]。除了添加到其它饼干的原料中，我们还可以利用小米制作无麸质饼干，从而满足特殊人群的需要，有学者用小米粉和乳清蛋白按照9：1的比例进行复配，制作出了与小麦粉松饼品质相当的无麸质小米粉松饼，并进行了免疫学验证，安全可靠，面筋含量在允许范围内，可用于乳糜泻患者的饮食[57]。用小米与其它具有保健功能的食品原料进行复配，可以提高饼干的功能特性，如用小米和胡萝卜渣纤维进行复配制作饼干，制作的小米胡萝卜渣纤维饼干不仅膳食纤维含量高、营养丰富，长期食用还具有降低高血压、冠心病、中风、Ⅱ型糖尿病、肥胖和各种代谢综合症等保健作用[58]。可见，小米饼干营养丰富、质地良好，符合人们的需求。但小米粉的添加对饼干的硬度具有较大的影响，这也是影响小米饼干品质的主要因素，而且制作的饼干与市售饼干还有一定差距。

3 小米在实际应用中存在的问题及解决方案

3.1 缺乏面筋蛋白

面粉中面筋蛋白含量的多少，决定了面团的加工品质。小米本身不含面筋蛋白，这也成为了小米在面制品中发展最大的阻碍。如何在提高面制品中小米粉含量的同时，又能保证面制品的品质，是促进小米在面制品领域发展的关键。对小米粉进行改性加工，对提高其可加工性具有一定的帮助。研究证明对小米粉进行挤压改性能够提高其在面条中的添加量，小米粉虽然不含面筋，但是经过挤压改性后的小米粉具有了较好的成型性，在面条中的添加量可以达到80%[58]。超微粉碎也是食品中常用的改性方法，研究发现小米经过超微粉碎后的，颗粒的粒径变小，表面积增大；随着粒径的减少，小米粉的流动性有了明显的改善；超微小米粉的溶解度升高，糊化温度降低；冻融稳定性、酶解性质、沉降性能也能得到显著改善[59]。也有学者探究了发酵对小米淀粉性质的影响，研究中用乳酸菌和酵母菌发酵对小米淀粉进行改性探索，发现两种菌发酵都不会改变小米淀粉的结晶结构，但是淀粉的最终粘度与未发酵相比会有所增加[60]。另外用淀粉酶对小米淀粉进行改性也是一种可行的方法，用α-淀粉酶改性过的小米粉，能够改善小米面包的产品的质构特性，使面包的硬度降低[61]。而且α-淀粉酶的添加还能够缩短面团的发酵时间，增大面包体积及高度[62]。除了对小米进行改性，添加改良剂也能够起到改善小米加工特性的效果，研究指出0.2%氢氧化钙有利于小米粉面团中蛋白质的交联，从而能够增加面团的可塑性[51]。

3.2 赖氨酸含量低

赖氨酸是人体维持正常生长代谢的必需氨基酸之一，机体不能自身合成，必须从食物中获取。小米食品中的赖氨酸含量极低,且在加工过程中易被破坏而损失,是其第一限制性氨基酸。目前，针对赖氨酸缺乏的解决方案主要分为添加营养强化剂和与其它赖氨酸含量高的原料进行复配两种。相比添加营养强化剂，复配这种方法更能受到人们的喜欢。毛军伟[63]把大豆、玉米、小米进行复配，大豆和玉米中丰富的赖氨酸，使产品中的赖氨酸得到了补充，强化了产品的营养特性。侯涛[64]利用苦荞和燕麦麸皮，与小米进行复配，利用苦荞丰富的赖氨酸含量与小米进行互补，同时燕麦麸皮含有丰富的膳食纤维，能够进一步使产品的营养得到完善。

4 展望

近年来对小米保健功能的研究非常丰富，小米功能成分(如多肽、多酚、黄色素等)的提取、纯化、加工已具备成熟的技术，在抗癌、抗氧化、抗炎、降血压、降血糖等方面的研究已经初具成效。小米在面制品的应用研究主要集中在优化工艺，提高添加量上。大部分研究也证明了通过一些添加剂和改性能够改善小米食品的加工品质。而目前对于食品中常用的改性方法如挤压膨化、低温挤压、湿热处理、超微粉碎以及微生物发酵在小米中的应用研究不多，不够深入。而这些改性方式如何对小米中主要的保健成分产生影响；我们能不能通过不同的改性方式生产出像小麦那样面向不同产品的专用小米粉；不同的改性方式会不会对最终产品的保健效果产生影响；针对改性后小米的不同的保健功效，能不能划分出具有不同保健作用的小米原料，从而面对不同的人群制作不同的产品，这些问题都还有待深入研究。另外，针对小米可加工性不高这一点，探寻新型有效的改良剂或许是一种新的突破口。

小米的营养成分丰富，保健价值极高。小米产品的开发与应用倍受人们的关注。科研工作者对小米在面制品的应用研究成果较多，但目前市场上小米食品种类却很少，小米成分含量低、感官品质不高，并不能满足人们的需求。我们应该更多地使研究成果向产品进行转化，这样不仅能够满足人们对健康饮食的追求，使保健食品种类得到补充，改善国民饮食结构，还能提高农民的收入。