食用糯性裸大麥研究進展

陳曉靜 顏 偉 陳 和 陳 健 沈會權 周汝琴 陶 紅 喬海龍 臧 慧

(1.江蘇沿海地區(qū)農業(yè)科學研究所，江蘇 鹽城 224002;2.江蘇省農業(yè)科學院糧作所，江蘇 南京 210014)

大麥分為稃殼與穎果相粘連的皮大麥，和種子成熟后與穎殼自然脫離，脫粒后種子不帶殼的裸大麥，在我國東部沿海地區(qū)，目前種植的主要是皮大麥。裸大麥，青藏高原稱青稞，長江流域稱元麥，人們食用裸大麥具有很長的歷史，但由于其食口性差等原因，近年來食用的裸大麥比較少，因為傳統(tǒng)的食用習慣，裸大麥(青稞)現(xiàn)在仍是藏區(qū)人民的主糧。

普通大麥淀粉中含有17%～24%的直鏈淀粉和76% ～83%的支鏈淀粉，糯大麥胚乳直鏈淀粉含量很低或不含直鏈淀粉。裸大麥中，胚乳直鏈淀粉含量在0～10%的，稱為糯性裸大麥(waxy hulless barley)。

大麥胚乳占據(jù)了種子的大部分，主要含淀粉和蛋白質，其中淀粉重量又占據(jù)胚乳組織的85%以上，因此，淀粉的組成對大麥的食用、飼用及加工品質有很大影響。作為一個真正的全麥，糯性裸大麥含有相對一般大麥品種更豐富的可溶性膳食纖維、總的β-葡聚糖和可溶性的β-葡聚糖、蛋白質、淀粉和母育酚(見表1)［1］，并且具有獨特的食品加工特性。糯性裸大麥因其在營養(yǎng)保健和食品加工等方面表現(xiàn)出的獨特優(yōu)勢而受到了國內外科學家更多的關注，日漸成為食用大麥的研究重點。

1 糯性裸大麥的鑒定方法

大麥皮裸性直接通過肉眼觀察籽粒外形就能分辨。大麥籽粒表現(xiàn)糯性與否，并非肉眼能夠分辨，隨機取100粒成熟裸大麥籽粒，對每粒種子分別攔腰截斷，用含碘0.1%、碘化鉀1%的碘化鉀溶液對籽粒胚乳(遠胚端)染色，保存另一半帶胚的種子種植。普通和高直鏈淀粉大麥胚乳顯示藍黑色，糯性胚乳顯示深紅色或棕色。顯示深紅色或棕色的裸大麥即為糯性裸大麥。

表1 糯大麥和非糯大麥碳水化合物含量比較 %

2 糯性裸大麥的基因研究

大麥中存在著多種淀粉合成酶GBSS的同工型，其中胚乳直鏈淀粉主要由GBSSI負責合成。由于GBSSI表達與否控制著籽粒的糯性和非糯性性狀，因此也稱這種酶蛋白為Waxy蛋白，并將編碼Waxy蛋白的基因命名為Waxy基因。糯大麥品種的形成是由于胚乳中的顆粒結合型淀粉合成酶基因Waxy發(fā)生自然突變后，隱性突變基因waxy在群體內不斷積累，頻率逐漸增加，糯性基因型個體所占比例不斷提高的結果。waxy基因決定了高水平支鏈淀粉，大麥中的waxy基因已被克隆和測序。Waxy基因位于大麥1號染色體(7H)上，控制著支鏈淀粉與直鏈淀粉的性狀表達。糯大麥的淀粉含量比相近的非糯大麥少5% ～8%，淀粉減少通常通過果聚糖、葡萄糖和蔗糖等單糖和β-葡聚糖等纖維組份少量增加得到補償［2］。大麥的皮裸性是由單基因控制的，皮粒為顯性，裸粒為隱性。

3 糯性裸大麥的功能與加工優(yōu)勢

人類至少已經安全食用大麥8 000年，然而在我國，除了高原山地居民以青稞作為日常主食外，大麥主要被用作畜牧業(yè)飼料和啤酒工業(yè)的重要原料。近年來，隨著大麥籽粒中含有特殊的化學成分及其保健作用的發(fā)現(xiàn)，特別是β-葡聚糖和母育酚含量高而廣受健康專家的關注，其營養(yǎng)價值和加工品質日益受到人們的重視。糯性裸大麥作為營養(yǎng)和保健品的潛在供應源以及改變口感的配料產品，具有無與倫比的優(yōu)勢。

3.1 功能優(yōu)勢

國外科學家很早就開始關注大麥β-葡聚糖和母育酚的營養(yǎng)保健功效。1989年美國蒙大拿州大學的NewmanRK等人在發(fā)現(xiàn)大麥籽粒中的β-葡聚糖能降低實驗動物血液中的血漿膽固醇的含量。在大麥與小麥和大麥與燕麥的兩個比較試驗中，大麥在4個星期或更短的時間內都明顯地降低了人體血漿中膽固醇的水平。目前生物醫(yī)學界普遍認為β-葡聚糖具有清腸、調節(jié)血糖、降低膽固醇、提高免疫力等四大生理作用。母育酚抑制膽固醇的作用最早是在1986年報道的，隨后科學家們進行了動物實驗，患有高膽固醇癥的豬用補充了母育酚的飼料喂養(yǎng)后，總膽固醇降低了44%，低密度脂蛋白膽固醇降低了60%，脫脂蛋白B降低了26%，血栓素B2降低了41%，血小板降低了29%。在讓人食用了富含母育酚和棕櫚油的食品的實驗中也觀察到了同樣的效果。相比較其它谷物，大麥含有較高水平含量的β-葡聚糖和母育酚，而糯基因往往趨向于高水平的β-D葡聚糖和母育酚。Ullrich等最早報道了糯大麥的β-葡聚糖含量升高。MacGregor和Fincher提到通過導入waxy基因改變支鏈淀粉和直鏈淀粉的比例，大麥 β-葡聚糖含量水平顯著增加［3］。Stahl認為，β-葡聚糖和糯性基因的連鎖效應不可能被打破［4］。Fastnaught綜述提供了16個獨立研究的結果:糯大麥的β-葡聚糖含量比非糯大麥高32% ～41%［5］。維生素E由8個同分異構體組成:4個生育酚和4個生育三烯酚，統(tǒng)稱為母育酚。試驗表明母育酚在抗氧化、降低膽固醇、抑制癌癥等方面具有獨特的生理功能［6］，加工增值潛力很大。在所有谷物中，大麥的總母育酚含量最高［7］。Cavallero等認為，基因型和環(huán)境對總母育酚含量都有顯著影響［8］。Ehrenbergeroua等研究表明，裸大麥和糯大麥的總母育酚含量更高［9］。

3.2 食品加工優(yōu)勢

1)裸的優(yōu)勢。皮大麥有殼，食品加工過程中要進行剝殼處理，籽粒腹溝處皮殼不易剝凈，往往要浪費較多的糊粉層及胚乳養(yǎng)分。而裸大麥因為外殼非常寬松，因此它們收獲后需要的清洗加工的工序減少，得到的籽粒也最完整，不容易被細菌污染，要加工成全麥食品或者碾磨成粉，除特定目標市場，省去了碾皮加工的工序。裸大麥外殼脫落了，但真正具有價值的是它的果皮和種皮，它讓糯性裸大麥具有良好的保質期和非常高的β-葡聚糖含量。裸大麥品種色澤也好于皮大麥。

2)糯的優(yōu)勢。糯的特性能夠使人們的味蕾感覺食物中含有脂肪，味蕾最喜歡脂肪、鹽和糖的味道，所以，糯性裸大麥相比一般大麥，口感顯著改善了。糯的特性使加工的食品口感更脆，有利于開發(fā)休閑食品。糯性也對大麥生產高麥芽糖糖漿有利。糯大麥淀粉膠凝溫度低，因此烹調中可以減少養(yǎng)分的流失。糯性淀粉持水能力強，凝沉和老化速度慢，具有天然的抗老化性能和較強的凍融穩(wěn)定性，因此大大增加了大麥制品的保鮮能力，適宜制作冷藏及速凍食品，在商業(yè)銷售過程中延長食品的貨架壽命。

4 研究現(xiàn)狀與展望

糯性裸大麥作為食用大麥中的重要成員，在我國少有研究。目前大麥主要用于飼料制作和麥芽制作，用作人類食物的很少。在中國，除了高原山地居民以青稞作為日常主食外，大麥主要被用作畜牧業(yè)優(yōu)質的飼料和啤酒工業(yè)的重要原料。江蘇省一直是我國大麥主產區(qū)之一，是全國大麥種植面積最大的省份之一，歷史上雖有種植和食用裸大麥的傳統(tǒng)，也有過一些關于裸大麥的研究，但現(xiàn)在裸大麥生產非常少，糯性裸大麥種質資源方面的研究和報道近乎為零。長期以來，大麥育種家們更注重啤用和飼用品質優(yōu)良的大麥種質資源的收集、整理和創(chuàng)新利用，食用型大麥被嚴重忽視，食用品質優(yōu)良的大麥材料被遺忘甚至丟棄，更沒有得到很好地利用與創(chuàng)新，其資源嚴重貧乏。并且許多高產抗病的創(chuàng)新材料由于功能型選擇不同，在一些特殊成分上和食用大麥甚至有相反的含量要求，因此食用糯性裸大麥的挖掘和創(chuàng)新工作就更加困難。

隨著大麥多樣性、獨特性及其健康功效被越來越多的營養(yǎng)學家們所關注，糯性裸大麥品種漸漸走入人們的視野，各國科學家圍繞其品種選育及加工工藝展開了大量的研究。加拿大［10］和瑞士［11］利用傳統(tǒng)雜交育種技術已經選育到支鏈淀粉含量為100%的糯大麥，日本學者運用疊氮化鈉誘變的方法得到了糯性突變體［12］。我國甘肅省農墾農業(yè)研究院引進國外高代材料定向選育成了黑糯大麥品種墾啤黑糯1號［13］，2010年通過甘肅省非主要農作物品種認定，該品種支鏈淀粉含量高達98.94%，是目前國內選育的唯一的高糯性黑色裸大麥品種。

為了了解糯性裸大麥的加工工藝和基因型的影響，一些國家和地區(qū)正在研究β-葡聚糖、母育酚的富集、分離和純化技術，及如何在保持其有益屬性的同時改變其理化特性，以將其加入到更多制品中。Izydorczyk等研究了一些加拿大糯大麥粉經熱、物理和酶解處理后β-葡聚糖總量和可溶性β-葡聚糖含量的差異。Irakli從6種希臘栽培大麥中分離得到水溶性β-葡聚糖，進而研究其結構特征和流變性能。Brennan和Cleary研究用作保健品的β-葡聚糖需注重提取的步驟、相對分子質量和流變學特性。Symons和Brennan從糯性裸大麥品種Sunrise中提取到含量達70%的β-葡聚糖組分，以2.5%和5%的比例混合加至生面團，然后對加工后的面包進行正常質量因子評價。Cleary等研究了商品制備、純化的相對分子質量不同的β-葡聚糖對面包焙烤的影響。

現(xiàn)代社會人們生活水平不斷提高，而心血管疾病、神經性疾病、糖尿病和其他代謝綜合癥的病人卻在日益增加，因此，人們對食品的健康要求越來越高。糯性裸大麥被國外許多學者認為是近乎完美的谷物糧食。近十幾年來糯大麥已經受到日本、澳大利亞等國大麥育種專家的廣泛關注，利用糯性裸大麥可規(guī)模化生產相對純化的高β-葡聚糖產品，可用于制作多種食品，淀粉被廣泛應用于食品和非食品工業(yè)。最近，亞洲市場從美國和加拿大進口食用大麥，尤其是糯大麥。2009年4月，日本進口了1 100 t糯大麥，餐飲連鎖企業(yè)將糯大麥加上其傳統(tǒng)的日式料理做成大麥湯，深受歡迎，餐飲連鎖企業(yè)正計劃利用糯性裸大麥制作新的食品。韓國慶州糯大麥餅，香糯可口，是慶州的地方特產。

Ishikawa等研究認為，世界上其它地區(qū)的糯大麥如果不是全部，也應是絕大部分來自亞洲，而亞洲糯大麥的故鄉(xiāng)在中國。中國農業(yè)科學院作物科學研究所朱彩梅、張京等采用I2-KI染色方法，對7 713份中國栽培大麥種質資源進行糯性鑒定及地理分布研究，共鑒定出252份糯大麥品種［14］，主要分布在黃河中下游、長江中下游和云貴、青藏高原，其中長江中下游分布區(qū)以江蘇為中心。豐富的大麥種質資源為優(yōu)良糯性裸大麥品種的選育和研究提供了最基本最重要的原始材料。大麥新品種、新淀粉類型和新裸大麥基因型的出現(xiàn)，使選育生產更多對健康有益的大麥產品成為可能，也給食品加工業(yè)提供了廣闊的前景。

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