小麥是世界上種植最早的重要糧食作物之一。但是小麥在成熟、收獲或儲藏的過程中由于天氣或管理不當造成的小麥發芽,已成為全球性的問題,小麥發芽后酶活性增強,使其籽粒內部的碳水化合物和蛋白質水解,導致面粉品質變劣,營養價值變差,做成的饅頭發黏,面條易斷,面包粗糙發黏[1],因此一般都用來當作飼料,造成資源的浪費。對此人們一直在探索芽麥的成分和品質,以期將其合理利用。近年來有研究發現發芽能夠改善小麥的營養成分、消化率和風味,且發芽小麥含有對人體有益的營養成分,如葉酸、γ-氨基丁酸等,對健康非常有利。隨著經濟的發展,人們對于健康飲食也越來越重視,因此,近年來發芽小麥受到越來越多的關注,對發芽小麥的品質和應用研究也更為深人和廣泛。
1 芽麥的產生
GB1351-2008《小麥》對生芽粒的定義是芽或幼根雖未突破種皮,但胚部種皮已破裂或明顯隆起且與胚分離的顆拉,或芽或幼根突破種皮不超過本顆粒長度的顆粒。由此可知小麥發芽有2種情況:萌動和芽突破種皮,對于芽突破種皮的籽粒可以用肉眼直接判斷;但對于芽萌動的顆粒則必須用試驗方法進行測定。測定小麥發芽的一種標準方法是用降落數值法,另外還有免疫層析法、X-射線檢測法核磁共振光譜檢測法等。
在小麥成熟或收獲期間頻繁發生陰雨天氣或處在潮濕的環境中,會使小麥穗發芽。尤其是我國長江中下游及黃淮的小麥產區,收獲期容易出現多雨天氣,因此發芽情況十分嚴重。另外小麥在收獲時若未能及時干燥,或在儲藏時管理不當導致糧堆發熱,也會使小麥發芽,即使有的籽粒外觀看不出發芽,但內部營養物質已開始轉化,也會影響產量和品質。
2 芽麥的品質變化
小麥發芽時,隨著水分含量的上升,各類酶的活性也相繼提高,小麥中的淀粉、脂肪、蛋白質等被分解來滿足芽生長的需要,導致小麥籽粒發生皺縮,硬度和飽滿度下降,千粒重、容重、出粉率等也都降低。白雪蓮等[2]研究發現,小麥的容重隨芽麥含量的增加而降低,同時小麥的質量等級也明顯下降。董召榮等[3]以試驗發現,發芽程度越深,小麥籽粒內部的營養物質被消耗得越多,因此小麥的質量及千粒重下降也就越快。
2.1 芽麥中成分的變化
2.1.1 淀粉的變化
發芽能使小麥中的碳水化合物發生實質性變化。小麥發芽早期部分淀粉主要被水解成蔗糖,隨后則被逐漸水解成葡萄糖和麥芽糖,芽麥淀粉的黏度和透明度均略有下降,而水分、吸水率、溶解率膨脹勢和凍融穩定性均高于未發芽的小麥;隨著發芽時間的延長,直鏈淀粉含量呈現出升高的趨勢而總淀粉含量則有下降的趨勢。張佳靈[4]研究發現,芽根突破種皮的發芽小麥的淀粉破損量要大于萌動小麥,這是因為隨著發芽時間的延長,a-淀粉酶的活性逐漸增強,分解的淀粉量以及淀粉破損量都增多。
總的來說,發芽會使小麥中的a-淀粉酶的活性增強,淀粉發生水解,隨著發芽程度的加深直鏈淀粉與支鏈淀粉含量發生變化,總淀粉含量下降,破損淀粉含量增加。
2.1.2 蛋白質的變化
小麥發芽時,蛋白質水解酶含量及活性的增大,將大部分的蛋白質水解成小分子氨基酸或者轉化為酰,再轉到胚部用于生長,使胚乳部分的蛋白質分子結構變得越來越疏松,在部分大分子蛋白質轉變成小分子蛋白質的同時疏水基團暴露增多,游離 -NH,數量成倍增加,但-SH 含量逐漸減少[3]。金玉紅等[5]發現,與正常小麥相比芽麥的水溶性蛋白和鹽溶性蛋白的含量均呈現增加趨勢,而醇溶性蛋白和堿溶性蛋白的含量則出現減少,但蛋白質總量基本不變,這說明小麥發芽過程中蛋白質既發生分解又出現合成,且分解和合成相平衡。張鐘等[6]研究發現,發芽初期小麥中蛋白質的含量和絕大多數氨基酸的含量都會上升,蛋白質的品質也得到了改善。江瀟瀟[7]研究發現,蛋白質在發芽過程中水解,但粗蛋白含量基本不變,蛋白質量降低。以上研究結果雖有出人,但均表明發芽對小麥中的蛋白質含量和組成有較大的影響。
另外發芽對蛋白質的溶解性以及功能特性均會產生影響,如可溶性蛋白質含量增加、殘余不溶蛋白含量減少、氨基酸組增加等,使面筋蛋白的持油力和起泡性增大、泡沫穩定性增強、乳化性和乳化穩定性呈上升趨勢。但由于醇溶性蛋白和堿溶性蛋白被水解,S-S數量減少,芽麥粉在形成面筋時面筋網絡結構形成得不好,面筋品質劣化,手洗面筋時,面筋易松散缺乏黏性,難以成團,且由于破壞了面筋蛋白的結構使面團的保氣能力減弱,降低了烘焙品質[1,3]。
2.1.3 γ- 氨基丁酸的變化
γ-氨基丁酸(GABA)是目前研究較為深人的一種重要的抑制性神經遞質,它參與多種代謝活動,具有很高的生理活性。近年來,研究者們發現通過發芽可以增加谷物中GABA的含量,這是因為發芽后谷氨酸脫羧酶活性增加,以谷氨酸為底物將其轉化為 GABA[8]。
2.1.4 葉酸的變化
葉酸是人體的必需物質,對孕婦和嬰幼兒尤為重要,人們攝入的葉酸含量僅達到推薦水平的55%。谷物是重要的葉酸來源,HEFNI等[9]報道稱發芽谷物比正常谷物含有更多的葉酸,主要是因為發芽使合成葉酸所必須的甲基原子團的數量增加。HEFNI等[10]用不同品種的小麥和黑麥做實驗,發現發芽可以使小麥的葉酸含量增高4~6倍,即使在50℃烘干磨粉也不會影響葉酸的含量,因此可以將芽麥作為制作高葉酸含量面包的原料。
2.1.5 植酸的變化
植酸主要存在于小麥籽粒的煳粉層和外殼中,是小麥中主要的抗營養因子之一。研究發現在小麥發芽過程中植酸酶活性增強,植酸含量降低。張鐘等[6]在研究發芽對小麥品質的影響中也發現隨發芽時間增加,植酸的含量顯著下降,這是由于在發芽過程中植酸酶活性提高,將其分解成小分子磷酸鹽和其他能源物質以備萌芽過程中的能量消耗。
2.1.6 毒素的變化
脫氧雪腐鐮刀菌稀醇(DON),又叫嘔吐毒素是引發小麥赤霉病的主要病害之一。研究發現在谷物發芽過程中存在大量“隱性”DON,在發芽的初期容易形成霉菌毒素糖苷化合物,導致霉菌毒素通過發芽食品進入食物鏈。卞科等[11]采用各種方法對赤霉病小麥進行處理,發現近紅外光譜識別、比重分選、60Co-γ射線/電子東輻照、臭氧熏蒸等技術對DON毒素消減去除效果均比較明顯,但效果最好是多種技術的集成優化。
綜上所述,小麥發芽以后,酶活性增強,碳水化合物和蛋白質發生水解,含量和組成發生改變,但是發芽小麥中”氨基丁酸、葉酸含量增加,植酸含量減少,能夠使芽麥食品營養價值更高。
2.2 芽麥的面團特性的變化
2.2.1 粉質特性的變化
粉質試驗結果表明芽麥粉形成的面團穩定時間縮短,且隨著發芽時間的延長,面筋越來越弱,面團更易流變,可操作性能變差,這可能是由于芽麥的麥膠蛋白和麥谷蛋白受到損傷,面筋的延伸性和彈性都大大降低所導致。白雪蓮等[2]將發芽小麥與原小麥以不同比例混和,結果發現,隨發芽小麥比例的增加,面團的形成時間和穩定時間縮短,軟化度上升,評價值降低。董召榮[12]選用不同面筋強度的小麥品種,研究不同發芽狀況對面粉品質的影響時發現,隨著發芽程度的加深,芽麥粉中的a-淀粉酶活性增強且吸水率、穩定時間和評價值均降低;相對強面筋品種小麥而言,發芽處理對弱面筋品種小麥的和面特性的影響更大。
綜上所述,發芽會改變小麥粉面團粉質特性使其吸水率減小、面團的形成時間和穩定時間縮短、評價值降低,特別是弱面筋小麥。
2.2.2 拉伸特性的改變
發芽小麥的拉伸試驗結果顯示,除延伸度隨發芽時間延長而上升外,拉伸能量、延伸度、拉伸阻力、最大拉伸阻力及拉伸比等指標均呈下降趨勢,且隨著發芽程度的加深,發芽小麥粉的彈性指數和黏性指數逐漸降低[7]。喬艷秋[13]等在研究芽麥粉添加量對面團品質的影響時發現,芽麥粉的增加會降低面團的拉伸特性,但是醒發時間的延長會減緩這種變化,在添加量為5%時,拉伸能量和最大阻力等參數還會略有增加。周延杰等4也發現,拉伸特性隨發芽小麥含量增加整體呈逐漸下降趨勢面團筋力減弱,小麥粉結構的穩定性降低,面團的彈性減弱。
根據以上研究可以推斷,發芽會降低小麥面團的拉伸特性,并隨著發芽程度的加深以及芽麥比例的增加,影響逐漸增大。
2.2.3 煳化特性的改變
發芽小麥粉的峰值黏度、最低黏度、衰減值、最終黏度、回生值、峰值時間和煳化溫度等煳化特性參數,隨著發芽時間的延長和芽麥添加量的增加而逐漸降低。喬艷秋等[13]研究發現,芽麥粉的添加會使面團的所有煳化特性參數數值降低,說明芽麥粉的添加使面粉更容易煳化,且能夠延緩面粉煳的回生現象。張佳靈[4]研究發現,隨著發芽時間和芽麥添加量的增加,全麥粉RVA峰值黏度變化顯著降低。
綜上所述,小麥發芽以后,面團面筋的延伸性和彈性都大大降低。發芽小麥與正常小麥混合后,混合小麥的籽粒品質、磨粉品質、小麥粉蛋白質品質和面團流變學特性均呈下降趨勢,但發芽小麥含量小于10%時,其各項品質指標與正常小麥相比均無顯著差異,添加到30%時有顯著性差異[2,15]。
3 芽麥的應用
3.1 芽麥在面條中的應用
張佳靈4在研究芽萌動小麥對面條的影響時發現,隨著發芽狀態小麥含量的增加,面條的彈性和韌性評分顯著降低。但張劍等[16]研究發現,在小麥芽粉的添加量不超過6%的情況下,面條的質量雖有所下降,但彈性與咀嚼性并不是很差。喬艷秋等[17]在研究芽麥堿面時提出,食用堿添加量0.6g、芽麥粉添加量10%、醒發溫度20℃、醒發時間40 min時生產出的芽麥粉堿面色澤淡黃富有彈性,營養豐富,并且具有芽麥粉的清香。綜上所述,芽麥粉添加量在10%以下時,芽麥粉面條是可以被人們接受的一種營養豐富的特色面條。
3.2 芽麥在饅頭中的應用
研究表明,隨著芽麥含量的增加,饅頭的比容和寬高比均先顯著減小后顯著升高,而白度先顯著上升后顯著下降,其內部結構評分與比容呈正相關口,同時韌性減小,黏性增加,感官評分逐漸降低,只有添加30%以上時饅頭才明顯感覺到黏牙,饅頭切片氣孔粗糙,感官評分差[15]。
3.3 芽麥在面包中的應用
趙艷麗[18]研究表明淺度發芽的芽麥粉可以適度提高面包品質,而深度發芽的芽麥粉會導致面包心發黏。張劍等[19]將經過烘烤處理的小麥芽粉添加到面包中,面包的體積和比容增大,內部質構和組織均勻細膩,面包顏色及風味得到改善,但是添加過量會使面包的品質大大下降,其最適宜添加量為 6%~8%。楊艷虹等[20]提出,麥芽粉水分含量低吸油性能高,能有效延長面包制品的油脂氧化周期,有效延長制品貨架期。
除了在主食中的應用外,發芽小麥還可以應用在啤酒、飲料、牛奶等液體中,增加營養價值,改善食品性質。西方國家也有將芽麥制作成全麥粉,當作一種健康食品直接利用其含有的獨特營養。綜上所述,人們對于芽麥可以從多種角度來將其利用,發揮芽麥的潛在價值,使其營養價值充分利用。
4 總結
小麥發芽后其加工品質變差,部分營養物質有所減少,但是其功能因子γ-氨基丁酸和葉酸含量增加,抗營養因子植酸減少。雖然發芽會改變小麥的一些品質,但將發芽小麥與正常小麥以適當比例混合,混合粉的品質指標不會有很大的變化,依然可以制作口感較好的食品,同時還會增加其特殊的營養價值。將芽麥粉用到食品中,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,未來芽麥的直接利用還存在著巨大的發展空間。

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