发芽小麦的研究利用进展

齐笑笑，郭嘉，温纪平*

河南工业大学粮油食品学院（郑州 450001）

小麦是三大传统谷物之一，是世界人民主要种植的粮食作物，小麦产业的发展与国家的粮食安全和社会稳定息息相关。近年来，小麦发芽成为全球性问题[1-2]，严重影响小麦的产品质量和农民的收入情况，给经济造成较大损失，亟待解决。小麦发芽的原因主要有2个：一是在小麦成熟季节天气潮湿，未能及时收获的小麦易遭受雨水侵害，从而发生发芽；二是小麦在储藏时没有彻底干燥或未能及时干燥，造成粮堆发热，从而发生发芽。GB 1351—2008《小麦》中对生芽粒有明确定义，按照芽是否突破籽粒种皮，将生芽粒分为2类：发芽小麦和萌动小麦。发芽小麦可以用肉眼直接观察到，而萌动小麦不能直接观察到，可以用降落数值法检测，还可以用免疫层析法[3]、X射线法[4]、核磁共振光谱法[5]检测。

小麦中富含各种营养物质，对人体多有益处，但小麦发芽后品质会发生变化，如内部酶活性升高，总淀粉、粗脂肪和蛋白质含量减少，且出粉率、千粒重和容重都会降低。随着小麦发芽程度的加深，面筋越来越弱，面团易流变，不易生产操作，加工品质变差。发芽小麦与未发芽小麦相比，GABA和叶酸含量随发芽时间增加而上升[6]，抗营养因子植酸含量显著下降[7]，总酚含量更高，酚类物质更加多样[8]。有研究表明食用发芽谷物对人体有益[9]，小麦发芽后铁蛋白含量上升、膳食纤维、还原糖、维生素等含量也有提高，可以作为强化谷物产品的潜在原料[10]；在发芽过程中，多种酶活力增强，小麦芽可作为一种很好的酶源用于食品行业中[11]。但研究中用到的发芽小麦大都经人工气候培养箱培养，不是真正意义上的发芽小麦[12]。因此，对发芽小麦最好是从源头上进行控制，减少发芽小麦产生，对发芽小麦要通过技术手段改善其加工品质，增加其利用途径。对发芽小麦的品质改善方法和加工利用新途径进行总结和研究，以期提高发芽小麦的综合利用水平，减少不必要的经济损失。

1 改善发芽小麦品质的方法

围绕发芽小麦品质劣变的问题，国内外学者做了大量卓有成效的工作，一方面是从小麦育种角度出发，通过育种的方法培育抗穗发芽的种子[13]；另一方面是从发芽小麦角度出发，对芽麦进行不同方法的处理，改善发芽小麦品质。对发芽小麦品质进行改善的方法主要包括以下几个方面。

1.1 微波辐照

微波是指波长在1 m以下，频率在300 MHz～300 kMHz的电磁波，具有选择性加热、加热速度快、方便控制等优点[14]。在粮食加工中，微波常用于稻谷、玉米、小麦的干燥。发芽小麦的外层胚乳中含有较多的水解酶，为满足芽麦的自身生长需要，会导致淀粉、蛋白质和脂肪等营养物质被水解。任国宝等[15]通过钝化芽麦的外层胚乳，探讨微波辐照是否可以提高发芽小麦食用品质，并通过后续研究发现随着辐照时间延长，发芽小麦粉的α-淀粉酶活性和破损淀粉含量都降低，且发现辐照时间在120～180 s，能最大程度改善发芽小麦的品质，但辐照时间过长会破坏面筋蛋白，导致面筋变弱；发现微波辐照可以明显改善发芽时间短的小麦品质，其降落数值明显增加，面团的搅拌稳定性增强[16]。这些研究结果证实微波辐照对改善发芽小麦品质的可行性，对减少粮食产后损失有重要意义，但还需要进一步确定微波辐照功率和辐照时间。

1.2 加热处理

加热处理一般是通过高温抑制酶活性或使酶失活，从而抑制各种水解酶对淀粉、脂肪、蛋白质的水解作用，从而提高发芽小麦粉的品质[17]。热处理有湿热处理[18]、干热处理[19]、挤压膨化[20]等，相比微波处理，处理产量更大。湿热处理是一种简单有效的物理改性方法，可不引起淀粉明显糊化，不破坏淀粉颗粒[21-22]。Liu等[18,23]对发芽小麦粉采用不同条件的处理，发现湿热处理能有效降低发芽小麦的α-淀粉酶活性和破损淀粉含量，改善糊化特性，但可能会导致发芽小麦粉色泽变差，蛋白质变性。董召荣等[24]试验发现，适当高温处理能降低发芽时间短的小麦的α-淀粉酶活性，但也会导致面筋质量受损，蛋白质发生变性；而且对小麦种子活力而言，发芽小麦对热处理温度反应更为敏感，高温高湿带来的伤害远大于发芽时间[25]。因此，在今后研究湿热处理改善发芽小麦品质中首要解决的问题是尽量避免蛋白质发生变性。

1.3 添加酶抑制剂

酶抑制剂是指特异性作用于酶，能降低酶活或使酶失活的物质。小麦发芽时α-淀粉酶活性升高，各种水解酶水解淀粉、蛋白质、脂肪等营养物质使其品质变差。因此，可以通过添加酶抑制剂的方法来改善发芽小麦价值。早在20世纪60年代就有用植酸以提升发芽小麦品质的报道[26]，植酸可作为一种酶抑制剂可与淀粉酶形成“抑制剂-酶”复合物，抑制发芽小麦中水解酶的活性，从而抑制淀粉的水解[17]。李伟莉等[27]研究发现去皮、加热和添加植酸能降低发芽小麦粉的α-淀粉酶活性、提高面粉黏度，且植酸能显著改善发芽小麦的食用价值；还发现经过植酸处理的发芽小麦粉的烘焙品质会得到改善。但由于植酸是液体，具有一定的腐蚀性，在生产中难以实现，因此寻找一种应用方便的酶抑制剂植酸钠进行研究，植酸钠遇水会水解为植酸，与植酸有相似的抑制作用，可明显提高发芽小麦粉的降落数值，改善其流变学特性，且黏度随植酸钠添加量增加而增加。李建雅[28]在发芽小麦粉中加入植酸钠处理后，芽麦面粉黏度值达到300～400 BU，降落数值达到200～400 s，烘焙品质和流变学特性得到改善。添加植酸钠可能存在化学残留风险，因此在后续研究中寻找更安全的方法尤为重要。

1.4 剥皮制粉

小麦籽粒主要由3部分组成，皮层、胚和胚乳。小麦在发芽时会吸水膨胀，胚分泌赤霉素向糊粉层输送，诱导糊粉层合成α-淀粉酶[17]，淀粉酶主要存在于胚部，且以胚部为中心，随着发芽过程逐渐向其他部位扩散，尤其皮层活性最高，因此可以根据这一特性，发芽小麦在制粉时可以先进行剥皮操作，然后进行磨粉操作，从而解决发芽小麦粉容易发黏这一问题[12]。经过对发芽小麦进行剥皮制粉，研究证明发芽率在40%以下的发芽小麦可经此操作，基本达到国家标准要求，制成馒头的筋力增加，黏性降低，弹性明显提高[29]。王初阳[30]经过实验室制粉试验及生产试验，证实可将发芽率在35%以下的小麦加工生产出不黏的面粉。但剥皮制粉面临的问题是出粉率大幅降低，工艺较复杂。

1.5 配粉配麦

配粉是将发芽小麦粉与正常面粉进行搭配混合，生产出符合国家质量标准的面粉；配麦是将发芽小麦与正常小麦进行混合搭配后再进行制粉，来改善发芽小麦的质量。白雪莲等[31]经过配麦操作，发现经过搭配的小麦的品质会随发芽小麦添加比例的增加而下降，但添加量小于10%时，各项品质指标与正常小麦相比均无显著差异。王丽娜等[32]经过配粉操作，发现添加量10%以下时，其流变学特性与正常面粉无显著差异。Marti等[33]研究发现，少量的发芽小麦粉添加到全麦粉中，可在一定程度上改善全麦面包的体积及质地。龙杰等[34]通过将发芽小麦粉以碎回添的方式制备混合小麦粉，证明发芽小麦可以用作全麦面包的制作。周延杰等[35]通过试验发现发芽小麦添加不超过5%时，与正常小麦相比，制品的食用品质无明显差异。张剑等[36]证明在面条中添加不超过6%小麦芽粉，面条的质量不会产生明显差异，而且还原糖、膳食纤维等营养成分会得到强化。这些方法都可以改善发芽小麦的品质及利用，但需要注意的是通过配粉配麦会降低正常小麦的利用。

1.6 气流分级

气流分级是利用颗粒径不同在空气中受到的气体曳力、自身重力和离心力的综合作用不同，将粗粒沉降细粒带走，从而对不同粒径的颗粒实现分级[37]，具有应用范围广、分级效率高、精度高、操作简单、对组分无破坏、对环境无污染等特点。冯春露[38]通过气流分级技术将萌动粉分为（F1＞45 μm、F2为20～45 μm、F3＜20 μm）3种粉，结果表明，F1的酶活性、淀粉、蛋白、流变学及制品大部分与正常中筋粉无显著差异，F2整体指标基本符合低筋粉特征，F3整体指标基本符合油条粉特征，证实气流分级可以有效改善萌动粉的品质及提高利用率。气流分级对改善发芽小麦品质的研究还很少，后续可以进行更深层次研究。

2 发芽小麦的应用现状

小麦发芽后部分营养成分减少，加工品质变差，但其功能因子GABA、叶酸和多酚类物质含量增加，抗营养因子植酸含量下降，且价格大幅度下降，因此探讨芽麦在食品加工中的应用具有很好的发展前景和研究价值。

2.1 饲料

植物性饲料主要以玉米、高粱、大麦、麦麸、豆粕等为原材料。从经济效益方面考虑，发芽小麦价格降低，因此可以将其作为饲料原材料，既能提高发芽小麦的利用率，又能减少其他谷物的用量，饲料成本得到有效降低[39]。Bohn等[40]发现发芽小麦中植酸酶活性升高，植酸含量下降。植酸有很强的螯合能力，能够与矿物质结合，降低动物对植物性饲料中磷的利用，是小麦中的抗营养因子。而在饲料中添加发芽小麦则可以提高磷的利用率，同时还可以提高蛋白质、淀粉的消化率，并能减少环境污染，有一定的社会效益。因此，发芽小麦可以用于饲料生产。

2.2 面制品

对发芽小麦的加工利用研究中，面制品中的研究较多。将发芽小麦与正常小麦按不同比例配粉后，通过制作馒头、面条、面包等产品制作特性试验说明，发芽小麦添加量在10%～15%以下时对食用品质无明显影响[32,35]。Tian等[41]发现小麦初发芽时，发芽粉的烘焙特性与正常粉相当，确定发芽小麦粉在烘焙行业中的潜在应用。龙杰等[34]通过发芽粉与谷朊粉复配，发现面包的最佳生产工艺是添加15%露白阶段发芽小麦粉，制作的面包比容和弹性增大、口感得到改善。Urszula等[42]发现用10%发芽粉代替正常粉制作面包，对面包的整体可接受性影响不大。Michal等[43]用发芽粉替代部分正常粉后，发现制作的面包中酚类成分含量增加，蛋白质含量略有增加，淀粉消化率显著降低，这种面包可用于肥胖和糖尿病等特殊人群。乔艳秋等[44]通过试验发现，正常粉中添加10%芽麦粉时生产出的黄碱面条色泽淡黄、风味清香、富有弹性。

2.3 饮料

除了在面制品中有广泛应用外，发芽小麦还有很多应用，如用于牛奶、饮料的生产，可以增加其营养价值，开发新品种。将发芽的谷物先粉碎后乳酸菌发酵，制成的酸奶饮营养风味具佳[9]。在啤酒生产原料中添加不超过20%小麦芽，能使啤酒泡沫洁白细腻，具有麦芽香气[11]。在豆浆生产中添加小麦芽粉，可使其口感变好，脱除豆腥味，这是因为小麦芽粉中含有醛脱氢酶，可以对大豆进行脱腥处理[45]。在类咖啡饮料加工中添加小麦芽，可使其风味好，色泽佳[46]。

2.4 功能性食品

功能性食品是指具有特定营养保健功能，适宜于特定人群食用，具有机体调节作用的食品。叶酸是对孕妇和婴幼儿十分重要的营养物质，研究发现发芽小麦中叶酸含量丰富[47]，因此可以将芽麦用于孕婴专用食品的加工，如在婴幼儿奶粉中添加。Donkor等[6]研究发现小麦发芽后GABA含量和多酚类物质含量都升高，GABA是一种抑制性神经递质，具有降血压、舒缓疼痛、镇定神经的作用，还是一种胰岛素，有预防糖尿病的作用；多酚类物质有很强的抗氧化能力，具有消炎、提高葡萄糖代谢的作用，还能减少心脏病、癌症的患病风险[48]。Szwajgier等[49]研究发现小麦发芽后酚酸含量增加，可将小麦芽作为一种有效的抗氧化剂添加在牛奶甜点中，Amoah等[50]研究发现发芽小麦可以增强功能性面包的生物活性，金舟等[8]发现发芽能够促进酚类物质形成，增强其抗氧化活性，可作为一种天然抗氧化剂的来源。国外认为将发芽小麦制成全麦粉，将有助于功能性食品的生产[51]，如用发芽全麦粉制作早餐麦片，可以提高矿物质利用率并能增强麦片的甜味[52]。发芽小麦粉还可以作为传统面粉改良剂的替代品[53]，还可以通过美拉德反应制成具有面包烘烤气味的风味成分[54]。因此可以根据这些特征寻求加工利用新途径，提高发芽小麦利用率。

3 结语与展望

综上所述，改善发芽小麦品质的研究日趋完善，有多种方法可以用于改善其品质，气流分级就是一种对组分无破坏并能有效分离出品质更好小麦粉的物理方法。虽然小麦发芽后加工品质变差，但是叶酸、GABA和多酚类物质含量会增加，植酸含量会减少，这为发芽小麦的加工利用提供新途径。在保证产品品质的前提下适当添加发芽小麦是需要大力发展的方向，如将芽麦粉应用于营养强化的食品中，作为酶源、抗氧化剂来源等，不仅可以避免资源浪费，还可以减少经济损失，具有很好的发展前景。发芽小麦的加工利用研究具有巨大发展空间，将会是研究重点。