富硒麥芽粉的制備工藝及應用

南占東，楊麗麗，趙 靜，*王魯峰，王世強，余愛農

（1.恩施圣希源生物科技有限公司，湖北 恩施 445000；2.恩施徠福硒業有限公司，湖北 恩施 445000；3.華中農業大學食品科技學院，湖北 武漢 430070；4.湖北民族大學化學與環境工程學院，湖北 恩施 445000）

富硒麥芽（Selenium enriched malt） 是以小麥或大麥種粒為載體，使其在發芽過程中不斷吸收無機硒或有機硒營養物質并轉化、富集形成硒蛋白或硒代氨基酸等分子結構，從而獲得的一種富含有機硒的植物源生物產品。大麥芽在2002 年即被批準為藥食同源品種，在我國擁有悠久的種植、食用及藥用歷史，營養保健和藥用價值高[1]。硒是人體必需的微量元素和營養素，具有重要的營養價值和保健作用，有抗氧化明星、抗癌之王、抗輻射專家、重金屬的天然解毒劑、心臟的守護神、護肝衛士、明亮使者、男性的體內黃金、人體免疫力加油站、長壽元素等美譽[2-3]。鑒于硒與人體健康的重要關系，近年來國內外對富硒麥芽的研究逐漸成為熱點問題之一[4]。Rodrigo Sara 等人[5]證明了硒生物強化大麥在啤酒生產中是可行的。張歡歡等人[6]研究發現補充適量的富硒麥芽可以提高小鼠不同組織中的抗氧化能力。Zhang Hongxing 等人[7]通過ICP-MS MT 檢測方法研究發現富硒麥芽粉含有較高的微量元素硒。與無機硒相比，麥芽硒具有食用安全、無毒副作用、吸收利用率高、富含維生素和蛋白質等優點[8]。

富硒麥芽作為一種可供開發的新型硒營養強化劑產品，更多的是關注其加工適應性和營養效價比及其應用開發。目前，富硒麥芽傳統加工工藝（50～90 ℃熱風干燥或微波干燥、普通粉碎機常溫粉碎，60～120 目） 存在纖維含量高、溶解性不佳、易產生沉淀、食用口感粗糙、應用范圍窄等問題，如何提高其溶解性、改善口感提升品質成為當前亟待解決的問題。

旨在探究磨漿、酶處理、均質等加工工藝對富硒麥芽可溶性熱敏成分、粒徑、口感、溶解度、穩定性等方面的影響及富硒麥芽功能產品開發潛力，為富硒麥芽產業持續健康發展提供科學的數據支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

富硒大麥芽，富硒營養液（無土避光栽培、新鮮采收），恩施圣希源生物科技有限公司富硒麥芽生產基地提供；無水氯化鈣、檸檬酸，均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司提供；纖維素酶（阿拉丁試劑），上海源葉生物科技有限公司提供。

1.2 儀器與設備

HH-WO 型智能數顯多功能油水浴鍋，上海勒頓實業有限公司產品；AR522CN 型電子天平，上海奧豪斯儀器有限公司產品；AX124ZH 型分析天平，常州奧豪斯儀器有限公司產品；JSM-6390LV 型掃描電鏡，日本NTC 產品；LGJ-18S 型冷凍干燥機，北京松源華興科技發展有限公司產品；ORW1.0S-5H 型超微粉碎機，南京澳潤微波科技有限公司產品；NH310 型色度儀，深圳市三恩馳科技有限公司產品；NMI20-015V-1 型核磁共振成像分析儀，上海紐邁電子科技有限公司產品。

1.3 試驗方法

1.3.1 富硒麥芽粉制備

（1） 富硒麥芽準備。將生長到收獲期的富硒麥芽收集整理，去除雜物，放入2～5 倍體積清水槽中浸泡漂洗0.5～2.0 h。

（2） 磨漿。將浸泡完畢的富硒麥芽撈出轉入普通磨漿機中，加入2～5 倍體積的水常溫磨漿，得到富硒麥芽漿體。

（3） 過濾。將富硒麥芽漿體通過板框式過濾機，分別得到清液A1 和濾渣B1。

（4） 干燥與酶處理。將清液A1 經真空濃縮后使用噴霧干燥機制得粉狀物料A2，在濾渣B1 中加入適量纖維素酶溶液，于60 ℃下保溫2 h 后得到混合液B2。

（5） 均質。加水調整B2 的質量分數為1%～5%，使用20 MPa 均質循環1～3 次，使用碟式離心機（分離因數大于3 000） 或其他設備去除多余的自由水，得到物料B3。

（6） 干燥。將B3 置于熱風干燥或低溫真空干燥設備中干燥至含水率低于15%，得到B4。

（7） 混合包裝。將A2 與B4 混合，即得到溶解性較好的富硒麥芽粉。

1.3.2 低場核磁共振測試

取不同處理階段的樣品用特殊的膠帶包裹，將核磁管置于NMR 探頭中，選擇NMR 成像分析儀軟件中的CPMG 模式測定麥芽粉樣品的橫向弛豫時間T2，對干燥的麥芽粉片進行T2 采集，每組樣品重復采集3 次，取平均值。參數設置如下：主頻SF1=21 MHz，采樣點數TD=14 416，累加次數32 次，偏移頻率O1=255 233.13 kHz，回波時間TE=0.180 ms，90°脈沖時間P90=12.48 μs，回波數= 400。對得到的圖像進行反演，得到弛豫時間T2，弛豫時間T2 顯示水分的流動性大小。

1.3.3 粒徑測定

采用馬爾文激光粒度分析儀測定不同樣品粒徑的大小，以確定最佳均質次數。將樣品分散液稀釋至無色透明狀態，在測量前進行超聲20 min。測量條件：纖維素分散在水中的懸浮液，折射率1.468，溫度20 ℃，平衡時間2 min，每個樣品掃描12 次，取平均值。

1.3.4 溶解性分析

稱取不同質量的干制麥芽粉，投入裝有100 g 水50 ℃恒溫燒杯中，攪拌至無法繼續溶解，讀取最大溶解量。 結果以g/100 g 計。

1.3.5 色度值

選擇不同階段和傳統麥芽粉樣品，放置于色差測定儀鏡頭下進行測定，測定完成后讀數。色度信息分別有3 個值，L、a、b，其中L 值為亮度或暗度，a 值為紅度或綠度，b 值為黃度或藍度。每個樣品重復3 次。另外，色度的整體差值用ΔE 表示。

式中：下標“0”表示空白樣品，僅與其他樣品一同凍干處理后的麥芽粉的色度值，以空白樣品作為參照，ΔE 的值越大，表明與空白樣品顏色差別越大。

1.3.6 體積密度

因不同麥芽粉的粒徑不同，比表面積不同，體積密度也不同。采用小米置換法測定干制麥芽粉的體積密度，干燥物料的體積密度ρ 用公式（2） 表示：

式中：m——干制品的質量，g；

V——干燥鐵棍麥芽粉片的總體積，mL。

1.3.7 感官鑒評

富硒麥芽粉感官檢驗的評分項目與標準見表1。

表1 富硒麥芽粉感官檢驗的評分項目與標準

總分100 分，各評分項目由10 人品評打分，各項目得分的平均值為其感官評定分值。

2 結果與分析

2.1 溶解性變化

不同處理時富硒麥芽粉溶解度的變化見圖1。

圖1 不同處理時富硒麥芽粉溶解度的變化

與傳統麥芽粉對比，富硒麥芽粉3 組不同處理樣品的溶解度。結果顯示，經改進后的工藝能使富硒麥芽溶解度快速提高。

2.2 低場核磁共振結果分析

利用低場核磁多脈沖回波序列（CPMG） 來測定樣品的橫向弛豫時間T2 值，利用脈沖序列激發質子的原子核在磁場中產生核磁共振現象，以得到曲線圖，用軟件擬合出T2。

由低場核磁共振的原理可知，由于質子所處的環境不同，橫向弛豫時間T2 越長，質子自由度越大；橫向弛豫時間越短，質子的自由度就越小。橫向弛豫時間T2 的大小顯示出樣品中水分自由度的大小，反映出水分的流動性，可以由此了解麥芽粉干燥過程中水分的遷移過程。

干燥富硒麥芽粉的橫向弛豫時間和峰信息見表2。

表2 干燥富硒麥芽粉的橫向弛豫時間和峰信息

由表2 可知，反演后的T2 譜上有3 個峰，分別代表樣品中水分的不同存在狀態：T2 值的分布范圍為T21（0.01～0.5 ms）、T22（0.5～5.0 ms）、T23（10～100 ms）。其中，弛豫時間T21 和T22 部分的為結合水，這部分為與麥芽粉內部結構結合最緊密的水分，可能分別是存在于液泡、原生質中的水和吸附在淀粉顆粒外面的薄層水；弛豫時間在T23 部分的為介于結合水和自由水之間的水分，也稱不易流動水，流動性僅次于自由水，可在磁場中轉動，容易發生轉化。在干燥過程中，最先脫去的是自由水。隨著干燥的進行，反演曲線的峰值逐漸減小，并且整體表現出向左移動的趨勢。上述變化說明富硒麥芽粉在干燥過程中，其內半結合水的總量逐漸下降，且半結合水的含量相比結合水下降速度更快，在總體水分含量的比例逐漸減少。

2.3 粒徑變化

該設計方案可以顯著改變富硒麥芽粉粉末的粒徑分布。傳統干燥粉碎方法產品多在100 μm以上，顆粒較大。而經處理后，粒徑分布主要集中在30～70 μm。

不同處理時富硒麥芽粉粒徑變化見圖2。

圖2 不同處理時富硒麥芽粉粒徑變化

2.4 色度結果

富硒麥芽粉色澤是其品質的重要特征指標。

不同處理條件下富硒麥芽粉的色度值見表3。

表3 不同處理條件下富硒麥芽粉的色度值

色度值中，L 值代表亮度和暗度，a 值代表紅度和綠度，b 值代表黃度或藍度。真空冷凍干燥對麥芽粉色度的影響較低，ΔE 基本為零，因為在真空的干燥環境中，樣品不易發生氧化、褐變等化學反應。由表3 可知，處理3 的L 值最大，亮度最高，最接近原樣，品質最好。傳統干燥粉碎樣品顏色更暗，同時a 值為正且比原樣的值大，說明產生了一定程度的褐變，黃度值b 也顯著增加，說明提出的新粉碎方法效果更好。

2.5 體積密度和活性組分保留率結果分析

干燥脫水會大大降低原料的體積密度，一般來說體積密度越小，說明樣品收縮越小、品質越好。

不同干燥條件下富硒麥芽粉的體積密度見表4。

表4 不同干燥條件下富硒麥芽粉的體積密度

由圖4 可知，處理3 的體積密度最大，不同處理條件下會不同程度的提高其體積密度，因為粒徑的減小大大減少了孔隙率，使顆粒間更加緊致，體積密度提高。

2.6 感官鑒評和穩定性結果分析

按照前文的感官評價方法對不同處理的麥芽粉干制品及復水后的樣品進行評價，結果取平均值。

不同干燥條件下富硒麥芽粉干制品的感官評分見表5。

表5 不同干燥條件下富硒麥芽粉干制品的感官評分

根據感官評分，處理3 感官得分最高，結合色度值和體積密度的測定，感官鑒評結果與前2 項的測定結果相符合。

2.7 掃描電鏡結果分析

不同處理條件下富硒麥芽粉樣品的掃描電鏡圖見圖3。

圖3 不同處理條件下富硒麥芽粉樣品的掃描電鏡圖

由圖3 可知，對照處理樣品結構緊密，未見明顯顆粒。而處理1 和處理3 明顯出現幾十微米的顆粒，說明粉碎效果更好。

2.8 應用結果分析

富硒大麥芽粉質量指標見表6。

表6 富硒大麥芽粉質量指標

由表6 可知，富硒大麥芽粉為微黃色粉末、麥香味，總硒含量為320 mg/kg，有機硒含量為308 mg/kg，有機硒含量占總硒含量的96.25%。由此可見，富硒大麥芽粉有機硒含量較高，且發現含硒氨基酸（硒代半胱氨酸、硒甲基硒代半氨酸、硒蛋氨酸）[9]，是一種比較理想的植物硒硒營養強化劑。張榮泉等人[10]以富硒麥芽粉為原料研究制備了具有補充有機硒、增強免疫力功能的保健食品硒麥芽顆粒。肖繼椿等人[11]以富硒麥芽粉為原料，選取淀粉、糊精、乳糖等輔料混合、制粒、壓片等工序得到的硒麥芽咀嚼片外觀完整，口感適宜且產品質量穩定。蘭向東等人[12]選用麥芽硒營養素開發了富硒營養強化面粉生產技術。Stabnikova Olena 等人[13]在酵素中添加富硒大麥芽強化了酵母菌和乳酸菌的活性，開發出了質地柔軟色香味俱佳的富硒大豆麥芽面包。可以預見，富硒麥芽粉可廣泛應用于開發富硒掛面、面包、糕點、壓片糖果及固體飲料（營養代餐粉） 等科學補硒、定量補硒的食品，以滿足消費者尤其是青少年及中老年人群補充硒營養、提高免疫力的健康需求。

3 結論

（1） 采用磨漿過濾法將富硒麥芽分成了可溶和不可溶2 個部分，再分別處理。這種分離操作可以有效避免可溶性部分中的熱敏成分在傳統干燥過程中受到損失。

（2） 設計不可溶性部分單獨均質處理再與可溶部分混合的方法，可以有效破碎傳統粉碎方法難以處理的富硒麥芽纖維，使產品粒徑更小、口感更細膩，與其他物料混合后穩定性更強。

（3） 富硒大麥芽通過磨漿、過濾、干燥、酶處理、均質、干燥等加工工藝，較好地避免了可溶性部分中的熱敏成分在傳統干燥過程中受到損失，使得富硒麥芽纖維破碎更為精細，使產品粒徑更小，口感更細膩，與其他物料混合后溶解性更高、穩定性更強。采用該工藝制備的富硒大麥芽粉的總硒含量高達320 mg/kg，有機硒含量占總硒的95%以上，水溶性提高了2～3 倍，活性組分保留率大于60%。

（4） 以富硒大麥芽粉為原料，可按照中國膳食營養素參考量標準要求和不同人群設計開發硒產品，以滿足不同特定人群科學補硒的需要，以提高青少年及中老年人群免疫力的健康目標。

（5） 該研究提出的方案工藝較傳統方法流程更長，對設備的要求更高，還需進一步研究和優化，以滿足實際生產的綜合需要。