大麥芽營養成分分析及食品應用前景討論

佟恩杰，張春強，杜以俊，劉磊，陸家輝，陳霞

1. 中糧糧谷啤麥管理部 研發技術中心（大連 116200）；2. 中糧麥芽（大連）有限公司（大連 116200）

啤酒被稱為“液態面包”，在德國是臨床患者的膳食選擇之一，并在1972年世界第九次營養食品會議上被正式列為營養食品[1]。大麥芽作為啤酒主要生產原料，在啤酒中具有極其重要的作用，不僅為酵母生長和代謝提供充足的糖類、酶類及營養物質，還影響啤酒質量和產酒率。啤酒工業往往從浸出物、庫值、氨基氮、糖化力等經濟指標考量大麥芽品質，很少關注其營養價值。

大麥芽是禾本科植物大麥的成熟果實經發芽干燥制成的發芽谷物產品，在大麥發芽過程中形成許多營養物質[2]，同時更具有藥用和保健價值[3]。中醫介紹麥芽性味甘、平，歸脾、胃經，功能主治行氣消食、健脾開胃、回乳、消脹，用于食積不消、脘腹脹痛、脾虛食少、乳汁郁積、乳房脹痛、婦女斷乳等癥。西醫也將其用于治療結腸炎、肝炎等。

大麥芽按在啤酒中的用途，可簡單分為基礎麥芽和特種麥芽。基礎麥芽用于啤酒發酵的基本的麥汁制備，而特種麥芽是在基本的麥汁的基礎上，提供更為豐富的風味和顏色，使啤酒具有更為顯著的風味、口味或顏色特點。大麥芽還作為特色原料用于其他食品行業中，展現出顏色、風味及營養健康的價值。針對大麥芽的研究較少，尤其是化學成分方面，主要從產品和營養成分特點方面，討論大麥芽在食品行業應用潛力，為大麥芽食品應用拓寬方向，同時為其高值化應用提供依據。

1 材料與方法

1.1 主要原料和設備

基礎大麥芽、咖啡麥芽[一種特種麥芽，中糧麥芽（大連）有限公司]。

硫酸銅、硫酸、乙醇、丙酮和氫氧化鈉等（均為分析純）。

ZJ-1A型電子天平（上海精天電子儀器有限公司）；CS101-2型電熱鼓風干燥箱（重慶試驗儀器設備廠）；HW SY11-K1型電熱恒溫水浴鍋（北京長風儀器儀表公司）；PHS-3C型pH計（上海精密科學儀器有限公司）；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任公司）。

1.2 分析方法

1.2.1 基本營養成分分析

蛋白質：GB 5009.5—2016食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定 第一法；脂肪：GB/T 5009.6—2016食品安全國家標準 食品中脂肪的測定 第二法；碳水化合物：GB/Z 21922—2008食品營養成分基本術語 2.2.8；膳食纖維：GB/T 5009.88—2014食品安全國家標準 食品中膳食纖維的測定。

1.2.2 氨基酸含量的測定

參照GB 5009.124—2016測定。

1.2.3 維生素含量的測定

維生素D：GB/T 5009.82—2016食品安全國家標準 食品中維生素A、D、E的測定 第四法；維生素A、E：GB 5009.82—2016食品安全國家標準 食品中維生素A、D、E的測定 第一法；維生素B1：GB/T 5009.84—2016食品安全國家標準 食品中維生素B1的測定 第一法；維生素B2：GB/T 5009.85—2016食品安全國家標準 食品中維生素B2的測定 第一法；維生素B6：GB 5009.154—2016食品安全國家標準 食品中維生素B6的測定 第一法；維生素C（以L（+）-抗壞血酸總量計）：GB 5009.86—2016食品安全國家標準 食品中抗壞血酸的測定 第一法；煙酸：GB 5009.89—2016食品安全國家標準 食品中煙酸和煙酰胺的測定 第二法；葉酸：GB 5009.211—2014食品安全國家標準 食品中葉酸的測定。

1.2.4 礦物質含量的測定

鎂（以Mg計）：GB/T 5009.241—2016第一法；硒（以Se計）：GB/T 5009.268—2016第一法；鋅（以Zn計）：GB/T 5009.268—2016第一法；鐵（以Fe計）：GB/T 5009.90—2016第二法；鈣（以Ga計）：GB/T 5009.92—2016第一法。

2 大麥芽產品

隨著多樣化啤酒的發展，原料大麥芽產品不斷豐富和發展。大麥在加工制成大麥芽的工藝過程中，經歷不同的生化反應途徑，產生不同的顏色和風味特征，成為各類具有典型特點的大麥芽。

2.1 大麥芽產品

大麥芽在原料和工藝的控制下，產生很多特征風味物質，如吡嗪、類黑素、焦糖、氨基酸和一些揮發性物質等，同時在水分、溫度和時間等條件的作用下，這些大麥芽也具備了多樣的顏色和口感，這些典型特征物質的調和，使得大麥芽具有了各自色、香、味方面的特色。

2.2 大麥芽種類

大麥芽是帶有皮殼的發芽谷物產品，皮殼顏色范圍較大，可以簡單分為淺色麥芽和深色麥芽，基礎麥芽為淺色麥芽，其皮殼和內部都為淡黃色。很多麥粒的皮殼顏色極為相似，內部結構卻完全不同。如圖1所示，有的呈粉質狀，有的呈晶體狀，有的緊致，有的松散，有的顏色淡，有的顏色深，這樣的大麥芽產品需要更為精細的區分，大麥芽產品一般可分為基礎類麥芽、焦糖類麥芽、結晶類麥芽和烘烤類麥芽等，其產品種類超過30種。

圖1 大麥芽麥粒內部情況

2.3 大麥芽顏色

大麥芽麥汁顏色范圍比較廣（如圖2所示），從黃色到紅色，再到棕色和黑色，色度2.0~1 500 EBC。不僅產品制成的麥汁顏色不同，而且特種麥芽混合使用制成的麥芽汁效果也不同（如圖3所示）。在此，更應該注意到這些顏色的變化完全靠原料和工藝實現，具有自然的谷物“色素”，是食品生產理想的增色物質。

圖2 不同特種麥芽浸泡顏色對比

圖3 結晶麥芽140 EBC與基礎麥芽不同配比制備的麥汁色度

2.4 大麥芽風味

大麥芽在焙烤過程中主要發生的美拉德反應、熱解反應和焦糖化反應，從而使大麥芽生成活性風味物質，且特點明顯。韓永紅[4]研究發現醛類、吡嗪類和雜環化合物類為特種麥芽重點風味化合物。大麥芽產品具有共同的特征風味物質，如焙烤味、紅棗水味和蜂蜜味，也具有各自不同的風味特點，如咖啡麥芽、巧克力麥芽和黑麥芽具有不同程度的咖啡味、焦味、炭烤味和巧克力味。研究發現，這些風味特點會隨著大麥芽色度增加而發生改變，果香和甜香逐漸減少，炭烤味和焦糊味增強。

于淼等[5]從6款特種麥芽中共檢測出41種揮發性風味化合物。6款特種麥芽中共檢測出41種揮發性風味物質，其中醛類20種、吡嗪類7種、醇類4種、酚類1種、雜環化合物類9種。采用感官評價方法對特種麥芽的感官特性強度進行打分，結果隨著特種麥芽顏色的加深[5]，其甜香果香逐漸降低[6]，咖啡味和煙熏味逐漸增強。研究還繪制6種特種麥芽感官評價雷達圖，以更清晰、直觀地反映特種麥芽風味特點。

美拉德反應產生風味，制麥產生非常豐富的糖組分及含量，經糖化制備的麥汁具有非常濃郁麥香和甜味，并在口感方面具有突出的醇厚優勢。此外，大麥芽還具有不同程度的類似蜂蜜、太妃糖、焦糖的甜味，同時還略帶少許酸味和類似水果般的酸甜口味，這種酸味在食品生產中可用于調節pH，中和食品加工中甜膩感，使食品口味柔和；另外高溫焙焦的大麥芽帶有一些苦味和炭烤味，類似咖啡和黑巧克力，與其棕色、甚至黑色相呼應，使大麥芽的味道豐富，極具層次感。

3 營養成分檢測

3.1 營養成分分析

如表1所示，基礎大麥芽基本營養成分含量中，碳水化合物含量較高，達65.8%，位居谷物碳水化合物含量前十名，與糯米中的含量一樣，略低于大米。蛋白質含量略低于小麥粉，為9.65%，膳食纖維為15.4%，與玉米面和藜麥中的含量相當。咖啡麥芽與基礎麥芽整體保持一致，在蛋白質、膳食纖維和碳水化合物方面都有不錯表現。

表1 大麥芽基本營養成分含量 單位：%

3.2 氨基酸含量

依據國標要求，檢測基礎大麥芽和咖啡麥芽中氨基酸情況見表2。基礎大麥芽和咖啡麥芽中含16種氨基酸總量分別為9.3%和9.19%。基礎大麥芽必需氨基酸含量約3.37%，非必需氨基酸含量為5.93%，咖啡麥芽必需氨基酸含量約2.99%，非必需氨基酸含量約6.2%，2種大麥芽在氨基酸種類和含量上極為相似。但基礎大麥芽必需氨基酸約占氮基總量的36.2%，更接近FAO/WHO推薦蛋白質模式必需氨基酸的標準，總量為40%。

表2 大麥芽的氨基酸組成 單位：g/100 g

基礎大麥芽必需氨基酸中纈氨酸含量接近水面筋（0.91 g/100 g）；蘇氨酸含量接近全麥面粉（0.367 g/100 g）；亮氨酸含量接近小麥面粉（0.721 g/100 g），纈氨酸含量接近燕麥（0.937 g/100 g）且高于薏米（0.781 g/100 g），氨基酸方面基本具備作為谷物全麥原料的條件。

3.3 維生素種類及含量

大麥芽中維生素的檢測情況見表3。基礎大麥芽中幾乎不含維生素A、維生素C及維生素D，卻含有種類較為全面的B族維生素，其中維生素B1含量較高，接近小米（0.33 mg/100 g），是大米的2倍（0.163 mg/100 g），同時還有植物源原料中含量較少的維生素E。但特種麥芽因生產過程的高溫，使得維生素遭到嚴重的破壞，僅有少量維生素被保留，其中煙酸含量反而很高，這與咖啡麥芽中的一些氨基酸合成有關。

表3 大麥芽維生素含量 單位：mg/100 g

3.4 礦物質種類及含量

大麥芽中部分礦物質種類及含量的測定結果見表4。從數據結果來看，基礎大麥芽和咖啡麥芽在礦物質組成和含量方面的差別很小，鈣含量與雞蛋（500 mg/kg）相當，分別為1 120和1 310 mg/kg。2種麥芽的鎂含量非常相似，與小米（1 070 mg/kg）相當。鐵含量更是接近牛肉（33 mg/kg），是非常理想的礦物質來源的食物原料。

3.5 糖的種類及含量

如表5所示，大麥芽中的糖類主要包括果糖、β-葡聚糖、麥芽三糖、麥芽糖和葡萄糖。其中基礎大麥芽的麥芽糖含量最高，占6.6%，麥芽糖具有耐高溫，保溫及熱穩定性好，抗結晶，清亮透明等優良性能，主要是由淀粉水解轉化而成。咖啡麥芽同樣因加工時的劇烈反應，糖組成幾乎都遭到破壞，只保留很少的糖，甜度低，卻具有烘烤產生的咖啡風味和麥香味。而與咖啡麥芽不同的是，特種麥芽中的結晶麥芽因采用不同生產工藝，將大麥芽中的幾乎全部的糖分被保留，具有豐富的糖分和焦糖味。

表5 大麥芽糖類組成 單位：g/100 g

4 食品行業應用討論

經過發芽和焙烤處理后的大麥芽，內容物質發生改變，營養價值和活性物質提高，并且含有天然的抗氧化劑，對維護人體健康具有很好的保健功功效，預防和消除許多疾病相關的活性氧ROS[7]典型特征明顯，應用于啤酒、飲料、特色烘焙食品和調味品工業領域。

4.1 啤酒

大麥芽主要應用于啤酒生產，為啤酒直接或者間接地提供豐富的營養物質。隨著啤酒行業增長動力和競爭主線的轉變，高端化啤酒市場對原料多樣化和高質量提出新需求，這包括威士忌酒的需求。這些都將帶動特種麥芽和高端麥芽的需求快速增長，麥芽產業的高端化趨勢逐漸顯現，除了大麥芽產品多樣性外，將更多注重產品質量穩定性和專用性的發展。譚詠等[8]總結精釀啤酒專用的主要麥芽種類和特點，對精釀啤酒風格的麥芽原料選擇提供了建議；黃琳等[9]強調麥芽風味物質和麥芽主要成分對啤酒品質的影響，提出專用麥芽對精釀啤酒制造的重要意義。

4.2 飲料

大麥芽制備成的麥汁營養物質豐富，除了糖類、蛋白質和氨基酸等物質外，還含有多種微量元素和礦物質，是人體的營養佳品，也利于微生物生長發酵。近年來隨著大眾口味的轉變和健康的重視，麥芽飲料受到關注。大麥芽被用于生產麥芽汁飲料和麥芽汁發酵飲料，并且國內外都有此類產品。

麥芽汁飲料可分為液體飲料和固體飲料。液體飲料包括不發酵型和發酵型飲料，不發酵型飲料主要是大麥芽制備成的麥芽汁，如國內生產的“麥子姐”，其各項指標優于國家標準，獲得有機認證的產品，具有良好的保健性；發酵型飲料，市場上主要包括乳酸菌發酵飲料、酵母菌發酵飲料及乳酸菌和酵母菌共發酵飲料3種，麥汁經發酵會產生獨特風味，市場典型產品如格瓦斯、黑麥汁和奶啤，大麥芽確實增強、軟化和圓潤乳制品飲料的維生素，真正改善口感。固體飲料是歐洲國家非常著名的飲料，通常作為健康和運動的營養飲料。由大麥芽提取物制成，固體飲料含麥芽提取物的比例一般≥42%，在中國也由來已久，如二十世紀六、七十年代的麥乳精。

4.3 大麥芽茶

大麥芽含有包括α-淀粉酶及β-淀粉酶、催化酶等豐富酶系，以及豐富的大麥芽堿，大麥芽茶氨基酸種類齊全，色、香、味俱佳，并具有一定的消積散瘀，提神消胃和增強人體活力、治療便秘、高血壓、糖尿病和暑熱等保健功效。大麥芽茶不僅具有豐富的麥香、太妃糖的奶香、還帶有類似咖啡的焦糖香，茶香濃郁，湯色金黃明亮。祁妤琳[10]用干燥箱和微波爐制作出的大麥芽茶具有麥香、焙烤的焦香。歐麥（保定）麥芽有限公司研究一款結晶麥芽的麥芽茶[11]，該麥芽茶含有多種消化酶、氨基酸和維生素，可以更好促進營養物質的代謝和吸收。

4.4 糖果及冰淇淋

眾所周知，大麥芽可用于制作成麥芽糖，并且歷史久遠，還被用于許多其他類型的糖果制作，除了為糖果貢獻獨特的風味外，還增加顏色、改善口感或增強風味。大麥芽和巧克力、牛奶的相容性非常好，且歷史悠久，制成的巧克力和冰淇淋效果尤其出色。

大麥芽用于冰淇淋制作的方法很多，如麥芽提取物預先經過巴氏殺菌以代替一些糖和脫脂奶粉，或者將麥芽提取物作為冰淇淋表面的醬汁，也可以用特種麥芽粉末替代可可粉裝飾冰淇淋或者蛋糕，也可以將大麥芽制作成顆粒狀松脆配料的粉末形式，總之一點麥芽就會使食物產生很大的不同。

4.5 烘焙食品

2000年后，國內人均消費水平增長明顯，消費結構和生活節奏發生變化，營養、快捷、健康的烘焙食品快速增長。經過多年發展，用于烘焙的原料不斷豐富，大麥芽也應用其中，主要以大麥芽提取物和大麥芽粉制作烘焙預拌粉和谷物粉。國外，很多麥芽被制成麥芽提取物或麥芽粉，不僅應用于啤酒行業，更被廣泛應用到食品烘焙行業中，包括面包、餅干、糖果及其他加工食品。國內，已將特種麥芽應用在烘焙食品中，將其制成烘焙專用的麥芽粉，用于各類烘焙食品的制作，為食品提供更為豐富的烘烤風味和顏色，自然香氣及絲滑的口感，同時加強谷物搭配，均衡膳食營養結構。

4.6 調味品

大麥芽還被制作成調味品，如醬油和醋。麥芽醋，或稱阿列加醋，它是用大麥芽或麥芽糖漿發酵成的醋，味道非常獨特，強烈、濃郁的風味極適用于海鮮，常用于搭配炸魚和薯條。這種醋還常用于制作酸辣醬，添加到腌制混合物中。

4.7 藥品/保健品

大麥芽中除了含有豐富的酶之外，還含豐富的大麥芽堿，這使得人們逐漸意識到大麥芽的保健功效，將其加工成食療保健用品，治療便秘、高血壓、糖尿病和暑熱，具有較好的保健功效。據了解藥品方面，德國進口的異麥芽片和四川生產的一種麥芽片已獲批上市。保健品方面，多數麥芽保健品常與山楂和山藥等成分復配，制作成藥片和口服液（占麥芽保健品比分別為32%、和29%），用于調節腸道菌群、促進消化和增強免疫力。

4.8 寵物和動物食品

大麥芽還被用于高端動物食品的生產，如寵物餅干、磨牙棒、谷物麥片等，大麥芽中含有豐富的營養物質和酶系，有助于寵物貓狗的營養攝取并促進消化，同時濃郁的麥芽香味更容易吸引寵物。

5 結語與展望

除啤酒外，大麥芽在食品方面的應用還很局限，產品以基礎大麥芽為主。未來，大麥芽營養研究和應用研究開發會越來越多，多樣化的大麥芽將作為營養、健康的潛力原料將受到食品工業的更多領域的關注，此外特種麥芽的顏色、風味和味道也將發揮不同應用效果，實現食品自然外觀和風味特征，促進營養、健康、自然的食品發展。由此大麥芽將是食品行業的高潛力原料，以健康、特色連接食品工業的其他方面，為食品行業創造更為豐富的多元化產品。