麥芽根營養(yǎng)成分分析及其應(yīng)用前景

李 靜，佟恩杰，李 慧，強婉麗，楊海鶯，宮 雪，張連慧，顏國政

（1.中糧營養(yǎng)健康研究院，營養(yǎng)健康與食品安全北京市重點實驗室，老年營養(yǎng)食品研究北京市工程實驗室，北京 102209；2.中糧麥芽（大連）有限公司，遼寧 116200）

麥芽根是發(fā)芽大麥或大麥芽清理過程中的副產(chǎn)品，主要由大麥芽根、大麥細(xì)粉、外皮和碎麥芽組成。麥芽根作為啤酒生產(chǎn)的主要副產(chǎn)物，占總投料量的 3%～4%左右[1]。我國在 2017年的啤酒總產(chǎn)量約4 000萬噸，可產(chǎn)生10萬噸以上麥芽根副產(chǎn)物[2]。研究表明，麥芽根中蛋白質(zhì)含量大于30%，營養(yǎng)價值豐富，但目前國內(nèi)對麥芽根尚無成熟的應(yīng)用方案，僅作為廉價的畜禽飼料（1 500元/噸左右）直接利用[3-4]。同時，麥芽根本身的咸鮮味、苦澀味限制了麥芽根的深加工，長期以來我國的麥芽根只有少量作為飼料使用，其余當(dāng)作垃圾處理[2]。本文對麥芽根的營養(yǎng)成分及活性物質(zhì)等進行了測定及全面分析，并從飼料、食品、化妝品三個領(lǐng)域分析其應(yīng)用前景，為麥芽根副產(chǎn)物的高值化利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 主要原材料及儀器設(shè)備

麥芽根干品：中糧麥芽（大連）有限公司提供；硫酸銅、硫酸、氫氧化鈉、乙醇、丙酮等均為分析純。

CS101-2型電熱鼓風(fēng)干燥箱：重慶試驗儀器設(shè)備廠；ZJ-1A型電子天平：上海精天電子儀器有限公司；JJ-2B型高速組織搗碎機：江蘇金壇榮華儀器制造有限公司；HW SY11-K1型電熱恒溫水浴鍋：北京長風(fēng)儀器儀表公司；PHS-3C型雷磁pH計：上海精密科學(xué)儀器有限公司；ICE3500型原子吸收分光光度計：美國Thermo Fisher公司；TU1901型紫外可見分光光度計：北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；AFS-2202E型原子熒光光度計：北京海光儀器有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 基本營養(yǎng)成分分析

蛋白質(zhì)：GB 5009.5—2010凱氏定氮法；脂肪：GB/T 5009.6—2003；碳水化合物：GB/Z 21922—2008；膳食纖維：GB/T 5009.88—2008；水分：GB 5009.3—2010 直接干燥法；灰分：GB 5009.4—2016。

1.2.2 氨基酸含量的測定

采用氨基酸自動分析儀測定。

1.2.3 維生素含量的測定

維生素 B1：GB/T 5009.84—2016；維生素 B2：GB/T 5009.85—2016；煙酸：GB 5009.89—2016；維生素B6：GB 5009.154—2016；葉酸：GB 5009.211—2014；維生素 B12：GB/T 5009.217—2008；維生素A、E：GB 5009.82—2016；維生素C：GB 5009.86—2016；維生素 K1：GB 5009.158—2016。

1.2.4 礦物質(zhì)含量的測定

鐵：GB/T 5009.90—2016；鈉和鉀：GB/T 5009.91—2017；鈣：GB/T 5009.92—2016；鋅：GB/T 5009.14—2017；銅：GB/T 5009.13—2017；磷：GB/T 5009.87—2016；鎂：GB/T 5009.241—2017。

以上每個指標(biāo)重復(fù)檢測3次，取平均值。

1.2.5 麥芽根活性成分測定

多酚：T/AHFIA 005—2018；多糖：SNT4260—2015。

1.2.6 麥芽根仿生消化率測定

根據(jù)《單胃動物仿生消化系統(tǒng)操作手冊》（第二版）進行操作，測定麥芽根和麩皮樣品豬仿生消化干物質(zhì)消化率、能量消化率和粗蛋白消化率。

2 結(jié)果與分析

2.1 基本營養(yǎng)成分含量

如表1所示，麥芽根中的蛋白質(zhì)含量較高，高達 34.3%，其蛋白質(zhì)含量與大豆（35%）中的相近，遠高于小麥麥麩中的蛋白質(zhì)含量，作為飼料時可彌補麥麩中的蛋白質(zhì)含量不足[5]。麥芽根中的水分含量比較低，為 3.79%，遠低于麥麩（12.2%）。同時，麥芽根中含有豐富的膳食纖維，為39.4%，其中不可溶性膳食纖維占比38.3%。

表1 麥芽根中基本營養(yǎng)成分含量（n=3）Table 1 The nutrition components of malt root (n=3)

2.2 氨基酸含量

麥芽根中氨基酸種類及含量的測定結(jié)果見表2。麥芽根中的必需氨基酸的含量為8.37%，非必需氨基酸含量為12.75%，其中必需氨基酸量占氨基酸總量的39.63%。與麥麩相比，麥芽根中的賴氨酸、蘇氨酸、纈氨酸的含量較高，其必需氨基酸含量為麥麩的2倍，更接近FAO/WHO推薦的蛋白模式必需氨基酸總量達40%左右的標(biāo)準(zhǔn)。

表2 麥芽根的氨基酸組成（g/100 g，n=3）Table 2 The kinds and contents of amino acids of malt root (g/100 g, n=3)

食物蛋白質(zhì)氨基酸模式與人體蛋白質(zhì)氨基酸模式越接近，必需氨基酸被機體利用的程度就越高，食物蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值也相對較高，其中雞蛋蛋白中氨基酸模式與人體氨基酸模式最接近，通常作為參考蛋白[8]。由表3可知，麥芽根蛋白質(zhì)氨基酸模式與雞蛋相比，其賴氨酸、蘇氨酸、色氨酸、亮氨酸和異亮氨酸含量與參考蛋白氨基酸含量非常接近。因此從營養(yǎng)學(xué)的角度來看，麥芽根蛋白質(zhì)可以彌補植物蛋白中相對缺乏的賴氨酸、蘇氨酸和色氨酸，是一種營養(yǎng)價值較高的蛋白質(zhì)。

表3 麥芽根蛋白質(zhì)氨基酸模式（g/100 g蛋白質(zhì)，n=3）Table 3 Amino acid pattern of malt root (g/100 g protein, n=3)

2.3 維生素種類及含量

麥芽根中維生素種類及含量的測定結(jié)果見表4。麥芽根中幾乎包含所有B族中的維生素單體，其中維生素B2含量較高，是藜麥（0.39 mg/100 g）的1.5倍，麥麩（0.33 mg/100 g）的1.8倍，且含有一般谷物中缺乏的葉酸和維生素B12[9]。同時，麥芽根中還含有植物類原料中含量較少的維生素E，且主要形式為活性最高的 α-生育酚，此外，還含有4.35 mg/100 g維生素C，而麥麩中不含維生素C。

表4 麥芽根維生素含量（n=3）Table 4 The kinds and contents of vitamins of malt root (n=3)

2.4 礦物質(zhì)種類及含量

麥芽根中礦物質(zhì)種類及含量的測定結(jié)果見表5。結(jié)果表明，麥芽根中鉀含量是麥麩的2.4倍、大豆(15 030 mg/kg)的近 1.6倍。麥芽根中鈣含量較高，是麥麩的1.9倍、牛奶(1 040 mg/kg)的約1.7倍、雞蛋(500 mg/kg)的約3.5倍。除此之外，麥芽根中的鐵、鎂和鋅含量也相對較高，其中鐵是牛肉(33 mg/kg)中的 2.1倍，鎂是小米(1 070 mg/kg)中的2.1倍，鋅是豬肝(57.8 mg/kg)中的約1.4倍[5]。

表5 麥芽根的礦物質(zhì)組成（mg/kg，n=3）Table 5 The kinds and contents of mineral of malt root (n=3)

2.5 麥芽根中活性成分含量

麥芽根中總多糖含量較低，為0.001 3%，總多酚含量相對較高，為 1.09%，其中，植物多酚主要是縮合單寧類物質(zhì)，單寧類物質(zhì)是天然的抗氧化劑，可幫助清除體內(nèi)自由基[10]。

2.6 麥芽根仿生消化率測定

根據(jù)麥芽根營養(yǎng)成分測定結(jié)果，可知麥芽根蛋白質(zhì)含量是麥麩的 2.4倍，且必需氨基酸組成模式優(yōu)于麥麩。但在飼料領(lǐng)域，麥芽根的價格低于麥麩，按照麥芽根的蛋白質(zhì)含量可作為高蛋白飼料售賣，但其消化利用率尚不明確。檢測結(jié)果顯示，麥芽根的干物質(zhì)含量及粗蛋白消化率均高于麥麩，而干物質(zhì)消化率、酶水解物能值、能量消化率低于麥麩。

表6 麥芽根消化率測定（樣品仿生豬消化結(jié)果，干物質(zhì)為基礎(chǔ)，n=3）Table 6 Digestibility of malt root (Digestion results of sample by bionic pig, based on dry matter, n=3)

3 麥芽根的應(yīng)用前景

麥芽根中營養(yǎng)素含量豐富，水分含量較低，不易腐敗變質(zhì)，便于運輸及保藏。麥芽根中蛋白質(zhì)（34.3%）、膳食纖維（39.4%）含量高于麥麩，必需氨基酸（8.37%）為麥麩的2倍，賴氨酸、蘇氨酸、纈氨酸含量相對較高，粗蛋白消化率為80.04%，高于麥麩（74.08%）。麥芽根中維生素B2、B6、葉酸、B12、維生素C含量高于麥麩，分別為 0.6 mg/100g、0.46 mg/100g、0.17 mg/100g、0.11 μg/100g、和4.35 mg/100g，并含有維生素E（3.14 mg/100g）。鈉、鉀、鈣、鋅、銅、磷、鐵、鎂含量豐富，并具有較高含量的總多酚（1.09%）及少量多糖。基于麥芽根營養(yǎng)豐富的特點，以大麥芽根為原料進行深加工，有望開發(fā)出具有高附加值的功能性食品；同時，從營養(yǎng)學(xué)的角度來看，大麥芽根具有食品營養(yǎng)特性和作為食品原料的應(yīng)用潛力。因此，本文結(jié)合麥芽根營養(yǎng)特性、目前國內(nèi)外法律法規(guī)及應(yīng)用現(xiàn)狀，對麥芽根的應(yīng)用前景進行深度分析，以期拓展麥芽根的應(yīng)用領(lǐng)域，提高其附加值。

3.1 麥芽根作為飼料使用

根據(jù)中國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部2012年發(fā)布的《飼料原料目錄》（中華人民共和國農(nóng)業(yè)部公告第 1773號）[11]的要求，大麥芽根屬于谷物及其加工產(chǎn)品，可以作為飼料原料使用，其相關(guān)定義如下：

原料編號原料名稱 特征描述 強制性標(biāo)識要求1.1.13 大麥芽根發(fā)芽大麥或大麥芽清理過程中的副產(chǎn)品，主要由大麥芽根、大麥細(xì)粉、外皮和碎麥芽組成。粗蛋白質(zhì)粗纖維

根據(jù)歐盟公布的飼料原料目錄法規(guī)（(EU) No 68/2013）[12]要求，大麥芽根（Malt rootlets）可以作為飼料原料使用，其相關(guān)定義和要求與中國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部《飼料原料目錄》目錄的內(nèi)容基本一致。美國農(nóng)業(yè)部官方網(wǎng)站（USDA）的相關(guān)資料顯示，大麥芽根（Malt sprouts）是大麥萌芽后的根，是麥芽制造過程的主要副產(chǎn)物，干大麥芽根常與啤酒糟混合后作為奶牛的飼料，大麥芽根的粗蛋白含量 24.6%，粗纖維含量 13.9%。根據(jù)加拿大農(nóng)業(yè)部官方網(wǎng)站的資料顯示，脫水大麥芽根（Barley malt sprouts dehydrated (or Malt sprouts)）可以作為飼料原料使用。

目前，麥芽根和麩皮均作為能量飼料售賣，原料附加值較低。根據(jù)國際飼料分類法，干物質(zhì)中粗纖維含量在18%以下、粗蛋白質(zhì)含量在20%以上的一類飼料可作為蛋白補充飼料，其售價高于能量飼料。而根據(jù)麥芽根營養(yǎng)豐富的特點，可進一步進行以麥芽根為原料的深加工，開發(fā)成具有高營養(yǎng)價值的飼料原料。

3.2 麥芽根作為食品原料使用

麥芽根具有類似麥芽的特殊風(fēng)味，近年來，已有少量的研究對麥芽根在食品領(lǐng)域進行了探索及應(yīng)用，如用于制造醬油、食品增鮮劑、乳酸等[13-15]。但美國、日本、加拿大、歐盟、澳大利亞等國均未有批準(zhǔn)大麥芽根作為食品原料和新食品原料在食品中使用的食品法規(guī)文件。查詢目前中國的食品法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)資料，沒有批準(zhǔn)大麥芽根或大麥芽根提取物作為普通食品原料的依據(jù)，而且大麥芽根在我國沒有傳統(tǒng)食用習(xí)慣（注：根據(jù)《新食品原料安全性審查管理辦法》[16]的規(guī)定：“傳統(tǒng)食用習(xí)慣”是指在省轄區(qū)域內(nèi)有30年以上作為定型或者非定型包裝食品生產(chǎn)經(jīng)營的歷史，并且未載入《中華人民共和國藥典》）。因此，無論是大麥芽根還是大麥芽根提取物如果作為普通食品原料使用，都存在著原料合規(guī)風(fēng)險，需要向國家衛(wèi)生健康委員會（以下簡稱“國家衛(wèi)健委”）提交大麥芽根作為新食品原料申請獲批準(zhǔn)后，才能作為食品配料使用。

根據(jù)《中華人民共和國食品安全法》的要求，食品生產(chǎn)經(jīng)營應(yīng)當(dāng)符合食品安全標(biāo)準(zhǔn)，禁止用非食品原料生產(chǎn)食品，利用新的食品原料生產(chǎn)食品，應(yīng)當(dāng)向國務(wù)院衛(wèi)生行政部門提交相關(guān)產(chǎn)品的安全性評估材料。如果申請大麥芽根為新食品原料，需依據(jù)《新食品原料安全性審查管理辦法》[16]《新食品原料申報與受理規(guī)定》[17]《新食品原料安全性審查規(guī)程》[18]等文件的要求，向國家衛(wèi)健委提出大麥芽根作為新食品原料使用申請。提交文件包括申請表、新食品原料研制報告、安全性評估報告、生產(chǎn)工藝、執(zhí)行的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（包括安全要求、質(zhì)量規(guī)格、檢驗方法等）、標(biāo)簽及說明等，申請平均周期為2～3年。

國外對于新食品原料的審批時間相對中國的要短一些，建議在國外申報為新食品原料后出口，比如 FDA（美國食品藥品監(jiān)督管理局）提出的“GRAS（Generally Recognized As Safe）備案制度”（GRAS類似中國新食品原料）。根據(jù)該制度，當(dāng)食品生產(chǎn)者要把一種新食品成分用于食品中，并不需要經(jīng)過FDA審查其安全性。申請者自己組織專家，根據(jù)已有的科學(xué)文獻和生產(chǎn)者自己的實驗結(jié)果，評估其所采用的生產(chǎn)流程、使用方式以及使用量下的安全性。如果評估結(jié)果符合 GRAS要求，就向 FDA備案。FDA不進行研究，只對申請材料是否可靠進行評估。在“備案制”流程下，GRAS資格審核從申請到FDA批復(fù)的時間大大縮短，平均不到6個月。

3.3 麥芽根作為化妝品原料使用

根據(jù)目前國內(nèi)外的化妝品法規(guī)體系，大麥芽根提取物(HORDEUM VULGARE ROOT EXTRACT)在歐盟已經(jīng)批準(zhǔn)列為化妝品原料，在《國際化妝品原料標(biāo)準(zhǔn)中文名稱目錄》[19]中有記載，且在國外高端品牌護膚品中已有應(yīng)用案例，但在國內(nèi)化妝品中沒有應(yīng)用案例，若將大麥芽根提取物應(yīng)用于化妝品中，需要符合國家有關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的相關(guān)要求，并對原料進行安全性風(fēng)險評估，并由企業(yè)承擔(dān)產(chǎn)品質(zhì)量安全責(zé)任。因此大麥芽根在深度加工后，可以出口至國外作為化妝品原料使用，但需按不同國家的相關(guān)進口法規(guī)和流程執(zhí)行。