黑小麥及其芽類制品研究進展

于章龍，宋 昱，謝颯英，蔡 岳

（山西農業大學棉花研究所，山西運城 044000）

0 引言

近年來，中央一號文件對功能農業和功能食品發展有較多關注。2017 年中央一號文件明確指出：“加強新食品原料，藥食同源食品開發和應用。加強現代生物和營養強化技術研究，挖掘開發具有保健功能的食品。”優質特色黑小麥是禾本科一年栽培的農作谷物，屬于優質特色專用小麥谷物資源。黑小麥籽粒顏色呈現深黑色、紫色、深藍色等，不但具有普通小麥的一般特征，還具有獨特的營養和保健功能，屬于重要的黑色谷物資源。黑小麥的加工與選育與近10 年來國際小麥品質研究主題“營養與健康”十分相符。目前，黑小麥主要作為標記性狀在小麥遺傳育種研究中被廣泛應用，在食品、醫藥等方面的應用較少。當代人的飲食結構正在由溫飽型向功能型和保健型轉變，黑小麥以其獨特性質及其可作為主糧食用的巨大優越性，隱藏在籽粒中，促進人體健康的天然生理活性物質將逐漸被挖掘而得到最大利用。

1 黑小麥研究利用現狀

1.1 黑小麥起源發展史

自19 世紀起，科研工作者開始對四倍體黑小麥選育進行研究，選育出系列紫粒小麥。20 世紀30 年代育種工作者發現六倍體紫粒小麥。長穗偃麥草的4E 染色體攜帶的藍色糊粉層基因是藍粒性狀的主要來源。國內外許多著名學者，如Knott、Sharman、李振聲等人均從長穗偃麥草與普通雜交后代中獲得了藍粒小麥異代換系、異附加系和易位系等。20 世紀80 年初，我國育種專家開始深入研究黑小麥，并培育出許多優良品種，如黑小麥76 號、河東烏麥526、運黑28、運黑161、漯珍1 號、黑寶石1 號等。黑小麥具有抗逆性強、子粒大、產量高、品質好等優點，大多數品種的千粒質量都在40 g 以上。據測定，黑小麥籽粒中蛋白質的含量占14%～20%，18 種氨基酸的總含量為15.2%，高于普通小麥80%～90%，且8 種人體必需氨基酸平衡。黑小麥特殊的營養品質使其具有抗氧化、抗突變等功能。有研究證明，黑小麥在保健方面也有一定效果[1]。

1.2 黑小麥加工利用現狀

目前，市場上已出現黑小麥初級產品，如黑小麥饅頭、黑小麥片、黑小麥面條等，利用部分黑小麥及其副產品研發的發酵食品如高級醬油、富硒醋等黑色系列保健食品備受人們關注。通過配粉加工的面條耐煮、抗泡、有彈性、爽口、透明性較好、營養價值高。強筋類型黑小麥的面包加工品質較好，面包品質均達到或超過了白小麥的水平。然而，對黑小麥功能性成分理論研究還處在起步階段，高建偉等人[2]研究了藍粒小麥色素的形成機制；孫群等人[3]研究了籽粒色素含量在黑粒小麥籽粒發育過程中動態變化；楊兆艷等人[4]以黑小麥麩皮為原料，通過大孔吸附樹脂純化浸提液，采用光譜分析對黑小麥色素進行初步鑒定，認為黑小麥中的色素屬于花色苷類化合物，光穩定性不高、抗氧化、較耐熱。李文多對黑小麥麩皮非淀粉多糖進行了研究，為黑小麥麩皮的結構和功能性研究奠定了一定的基礎。

1.3 小麥活性物質研究進展

酚酸和黃酮、葉酸、植物固醇、生育酚、γ - 氨基丁酸（GABA） 等是小麥籽粒中常見的生物活性物質[5]。酚酸和黃酮是小麥粒中含量最多的酚類化合物，主要存在于種皮和糊粉層，抗氧化能力強，可維持人體內氧化劑和抗氧化劑平衡，二者在谷物中均主要以結合態存在，通過酯鍵或糖苷鍵與細胞壁結構物質纖維素、木質素和蛋白質等連接，在小腸中經微生物發酵后被消化吸收[6-8]。生育酚在動物的生殖、抗老化、神經及免疫等系統中必不可少[9]。GABA 是一種胰島素，能夠有效預防糖尿病，參與多種代謝活動，具有很高的生理活性。

2 小麥芽研究利用現狀

2.1 黑小麥芽利用現狀

黑小麥經發芽制成小麥芽。目前，黑小麥芽主要應用于生產小麥啤酒[10]。小麥籽粒中蛋白質含量及蛋白質組分對制麥、糖化、發酵及啤酒的泡沫、風味和非生物穩定性具有重要的影響。而黑小麥中賴氨酸、纈氨酸含量較高，可以減少啤酒酵母在合成纈氨酸代謝途徑中生成雙乙酰的量，從而有利于啤酒后發酵。20 世紀70 年代美國大麥研究所開始研制黑小麥啤酒，加拿大Alley Kat 啤酒公司已實現黑小麥啤酒的商品化，Glattrar J 等人[11]研究了將黑小麥作為啤酒輔料的可行性，并嘗試對其糖化工藝優化，而且在中試條件下研究了所釀啤酒特性。我國黑小麥啤酒的研究起步較晚，1998 年黑龍江省齊齊哈爾啤酒廠利用黑小麥釀制啤酒，劉慧等人報道了黑小麥生產啤酒的發酵工藝。而小麥芽作為功能性食品原料研究較少，基本上處在對其特殊成分的理論研究階段。

2.2 小麥芽活性物質研究進展

小麥發芽過程中多種酶活力激增，還原糖、維生素、膳食纖維等含量均大有提高[12]。國內外對發芽小麥中酶的研究主要有淀粉酶、蛋白酶、植酸酶和脂肪酶等。小麥芽酶類中，淀粉水解酶在食品行業應用方面的研究較多，如面制品加工等[13]。Bohn L等人[14]研究發現小麥發芽過程中植酸酶活性增強，植酸被分解，因而發芽能夠提高小麥中礦物質元素的生物有效性。小麥芽含有豐富的葉綠素和葉酸，Hefni M 等人[12]用不同品種的小麥做試驗，得出發芽可以使小麥的葉酸含量增加4～6 倍，即使隨后對發芽小麥進行烘干（50 ℃） 磨粉也不會影響葉酸的含量。張鐘等人[15]的研究結果表明，發芽小麥籽粒中多酚含量呈增加的趨勢，因而發芽提高了小麥的抗氧化性。Szwajgier D 等人[16]研究結果表明，小麥發芽后酚酸含量，特別是阿魏酸含量增加。此外，研究發現，通過發芽可以提高谷物中GABA 的含量。小麥芽是一種對健康較好的天然食材。開發小麥芽類食品特別是黑小麥芽類食品，可獲得具有更高營養價值和更高保健功效的食品，完全與目前中國乃至世界食品行業發展趨勢（健康、美味、方便、實惠）吻合。將黑小麥芽用于食品行業作為酶源、功能性食品原料，或進行小麥芽類食品開發的前景廣闊。

3 結語

我國自古以來就有以黑色食品做滋補用的習俗，在“健康中國”戰略的大背景下，營養豐富且具有特殊保健功能的黑小麥及其芽類制品研究意義深遠。近年來，在黑小麥品種選育方面取得了較大進展，在生產上也得到了一定的應用，且對黑小麥的理論研究也逐漸成為研究熱點，但僅僅局限于對營養成分、色素和遺傳、加工等少數方面進行了一些初步研究，而關于黑小麥特別是黑麥芽中的抗氧化成分的研究鮮有報道。因此，加強對黑小麥原料及黑小麥芽功能成分開發，并利用現代加工技術及分析技術對其功能成分變化深入研究，有利于促進我國黑小麥及其芽類制品功能性食品天然化，有利于加快黑小麥深加工業的發展，從而促進黑小麥產業化開發。