發(fā)芽粟米研究進(jìn)展

胡 帥 高金燕 武 涌,3 袁娟麗 陳紅兵

(南昌大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室1，南昌 330047)(南昌大學(xué)食品學(xué)院2，南昌 330047)(南昌大學(xué)中德聯(lián)合研究院3，南昌 330047)(南昌大學(xué)藥學(xué)院4，南昌 330006)

近年來(lái)，隨著人們對(duì)飲食要求的不斷提高及高新食品加工技術(shù)的不斷發(fā)展，發(fā)芽作為一種重要的加工技術(shù)，因其純天然，損失小，營(yíng)養(yǎng)高等特點(diǎn)受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。當(dāng)干燥的谷物吸水溶脹后，休眠的酶被活化導(dǎo)致代謝活性增加，產(chǎn)生初級(jí)和次級(jí)代謝產(chǎn)物，使谷物發(fā)生復(fù)雜的物理、化學(xué)和結(jié)構(gòu)變化，從而改善谷物的營(yíng)養(yǎng)和功能特性。發(fā)芽能夠改變谷物的外觀(guān)、風(fēng)味及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。谷物發(fā)芽產(chǎn)物可以以芽菜的形式食用或進(jìn)一步加工后食用，如蒸煮、炒制等，也可以配料添加的方式使用，可以提高產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

我國(guó)是粟類(lèi)作物(粟米)生產(chǎn)大國(guó)，擁有豐富的粟類(lèi)資源。2016年粟米產(chǎn)量為兩百萬(wàn)噸，位居世界第三，其中谷子占世界總產(chǎn)量的80%以上[1]，而且以谷子為主的粟類(lèi)作物曾是我國(guó)餐桌上的主糧。粟芽作為粟米發(fā)芽后的產(chǎn)物越來(lái)越受到青睞。然而，與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)對(duì)粟芽在食品中的應(yīng)用研究相對(duì)較少，很大程度上是受制于傳統(tǒng)思想束縛及法規(guī)的限制。粟芽在我國(guó)為一種傳統(tǒng)藥材，但并未在藥食同源中批準(zhǔn)使用，導(dǎo)致對(duì)粟芽食品研發(fā)較為滯后。我國(guó)對(duì)糙米及小麥等谷物發(fā)芽研究與應(yīng)用已經(jīng)起步，但粟米發(fā)芽研究鮮有涉及，對(duì)粟米資源的開(kāi)發(fā)與利用極為不利。本文詳細(xì)介紹發(fā)芽粟米的操作條件、加工性質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)特性及其在食品中的應(yīng)用，可為發(fā)芽粟米的產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供參考。

1 粟米與粟芽的概述

1.1 粟米與粟芽的定義

關(guān)于粟米的定義存在較多的爭(zhēng)議，目前主要有廣義和狹義兩種。廣義的粟米是指粟類(lèi)作物，粟類(lèi)作物不是植物學(xué)分類(lèi)術(shù)語(yǔ)，而是一些籽粒較小的禾谷類(lèi)作物和草本植物的總稱(chēng)。常見(jiàn)的主要有珍珠粟(Pearl millet,Pennisetumglaucum)、谷子(Foxtail millet,Setariaitalic)、龍爪稷(Finger millet,Eleusinecoracana)、糜子(Proso millet,Panicummiliaceum)、圓果雀稗(Kodo millet,Paspalumscrobiculatum)、稗子(Barnyard millet,Echinochloafrumentaceae)和細(xì)柄黍(Little millet,Panicumsumatrense)等。其中珍珠粟產(chǎn)量最高，約占世界粟類(lèi)總產(chǎn)量的46%[2]。粟米脫殼后為較小的米粒，稱(chēng)為小米，英文millets涵蓋了粟米與小米的含義，若要明確區(qū)分粟米與小米，則小米可稱(chēng)為dehusked millets。而狹義的粟米則特指谷子(Foxtail millet,Setariaitalic)，谷子只是粟類(lèi)作物的一小部分，小米則為谷子脫殼后的米粒，谷子發(fā)芽后即為粟芽(SetariaeFructusGerminatus)，是我國(guó)一種傳統(tǒng)的中藥材?！侗静菥V目》中記載粟芽具有消積食、開(kāi)胃、除煩、除熱功效?！吨袊?guó)藥典》中則稱(chēng)粟芽具有消食和中，健脾開(kāi)胃的功能，主要用于治療食積不消，腹脹口臭，脾胃虛弱，不饑食少。本文就廣義的發(fā)芽粟米研究進(jìn)行相關(guān)闡述。

1.2 粟米發(fā)芽條件工藝的優(yōu)化

粟米發(fā)芽操作與其他谷物基本相同，主要過(guò)程為粟粒篩選清洗→滅菌消毒→浸泡→瀝干→發(fā)芽→干燥保存，篩選清洗的目的是為了除去不完整顆粒及粟粒表面的污染物，而滅菌消毒一般采用1%次氯酸鈉溶液或1.5%甲醛溶液，粟米在水中浸泡瀝干后，在人工氣候箱或其他受控條件下發(fā)芽，最后通過(guò)熱空氣干燥終止發(fā)芽。為了提高粟芽的品質(zhì)，使發(fā)芽朝著最優(yōu)的方向進(jìn)行，常對(duì)發(fā)芽條件進(jìn)行優(yōu)化(表1、表2)，浸泡時(shí)間、發(fā)芽溫度與發(fā)芽時(shí)間是常見(jiàn)的三個(gè)發(fā)芽參數(shù)。浸泡不僅是種子吸脹的過(guò)程，還可以引起種子中一些抗?fàn)I養(yǎng)成分及礦物質(zhì)含量的變化，對(duì)代謝過(guò)程有很大影響。Sihag[3]將珍珠粟在25 ℃下浸泡0～12 h，發(fā)現(xiàn)其抗氧化成份、β-胡蘿卜素、鐵元素及灰分都隨著浸泡的時(shí)間延長(zhǎng)而下降。Bello等[4]在室溫下將珍珠粟浸泡24～72 h后，發(fā)現(xiàn)其植酸及多酚物質(zhì)隨著浸泡時(shí)間而減少。發(fā)芽時(shí)間和溫度范圍不僅決定了粟芽中酶活性及代謝活性，還決定了色素和風(fēng)味化合物的形成。如Hiremath等[5]將龍爪稷發(fā)芽24～72 h，結(jié)果表明植酸與鐵的含量都隨時(shí)間減少。Obadina等[6]將珍珠粟發(fā)芽12～96 h，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其蛋白質(zhì)和纖維隨時(shí)間有所提高，而酚類(lèi)、脂肪和碳水化合物都有所下降。實(shí)際上，據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，糜子[7]發(fā)芽過(guò)程中也有相似的規(guī)律。此外，發(fā)芽時(shí)間的延長(zhǎng)和溫度的升高會(huì)使珍珠粟[8]和龍爪稷[9]中淀粉酶，脂肪酶的活性增強(qiáng)，但在最適時(shí)間和溫度后發(fā)生下降。浸泡后種子的水分含量有時(shí)會(huì)替代浸泡時(shí)間來(lái)研究條件對(duì)種子發(fā)芽的影響，如Swami等[10]探究龍爪稷的吸水動(dòng)力學(xué)時(shí)發(fā)現(xiàn)，浸泡3 h之后龍爪稷吸水達(dá)到飽和，溫度能夠使浸泡時(shí)間縮短，并提高吸水率，在30、40、50、60 ℃的飽和吸水率分別為45.72%、51.05%、56.39%和60.34%，符合Peleg吸水模型[11]。另外，即使是同一品種粟米，不同性狀的發(fā)芽結(jié)果也不一樣。如Shukla等[12]發(fā)現(xiàn)棕色谷子發(fā)芽后淀粉酶活性高于白色品種，而發(fā)芽后紫色谷子的脂肪降低率(59.77%)大于黃色谷子(53.49%)[13]。

表1 粟米浸泡發(fā)芽條件優(yōu)化

表2 粟米培養(yǎng)基發(fā)芽條件優(yōu)化

注：AoxA：抗氧化活性；TPC：總酚含量；TFC：總黃酮含量；GABA：γ-氨基丁酸；GAD：谷氨酸脫羧酶。

粟芽中的淀粉酶活性不僅與發(fā)芽溫度及時(shí)間有關(guān)，也會(huì)受到粟米中赤霉酸濃度的影響。赤霉酸是一種由種子發(fā)芽產(chǎn)生能夠介導(dǎo)酶合成的植物激素，在發(fā)芽時(shí)撒上不同濃度的赤霉酸溶液可以影響淀粉酶等多種酶的活性。因此為獲得更高的淀粉酶活性，常對(duì)赤霉酸濃度進(jìn)行條件優(yōu)化。另外，針對(duì)以培養(yǎng)基為基質(zhì)的發(fā)芽，則以培養(yǎng)基成份及培養(yǎng)環(huán)境為參數(shù)進(jìn)行條件優(yōu)化，為了得到含量較高的γ-氨基丁酸(GABA)時(shí)，常對(duì)培養(yǎng)基中的谷氨酸、磷酸吡哆醛及鈣離子進(jìn)行優(yōu)化，谷氨酸脫羧酶(GAD)作用于谷氨酸產(chǎn)生GABA，而磷酸吡哆醛與鈣離子則能夠改變GAD的活性從而間接影響GABA的生成，結(jié)果如表2所示。此外，光照輻射[22]，浸泡溫度[23]，超聲處理[24]等條件對(duì)粟米發(fā)芽也有一定影響。如，γ射線(xiàn)會(huì)使發(fā)芽率降低，浸泡溫度則會(huì)影響粟米的吸水率，超聲波處理后可溶性蛋白質(zhì)、γ-氨基丁酸和游離氨基酸含量會(huì)有所增加。

粟米品質(zhì)受到發(fā)芽條件及發(fā)芽基質(zhì)的影響，適當(dāng)?shù)鼐C合考慮這些條件參數(shù)就可以顯著提高粟米的植物化學(xué)性質(zhì)。因此，為獲得更穩(wěn)定的高品質(zhì)粟芽，發(fā)芽條件的優(yōu)化值得進(jìn)一步研究。

2 發(fā)芽對(duì)粟米營(yíng)養(yǎng)成分及加工性質(zhì)的影響

粟米發(fā)芽是一種簡(jiǎn)單的能夠提高粟米營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的傳統(tǒng)食品加工操作，通過(guò)體內(nèi)生物轉(zhuǎn)化過(guò)程，粟米中各種酶被激活，從而改變蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物等主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及酚類(lèi)、黃酮類(lèi)等植物化合物的含量以及加工性質(zhì)。

2.1 蛋白質(zhì)與氨基酸

大部分研究表明，發(fā)芽后粟米蛋白質(zhì)含量有所提高(表3)。如，Swami等[10]發(fā)現(xiàn)，龍爪稷發(fā)芽24 h后，蛋白質(zhì)含量從14%增加到17.5%，糜子蛋白質(zhì)含量在發(fā)芽7 d后從12.32%增加到14.30%[25]，這可能是由于發(fā)芽期間發(fā)生的干物質(zhì)損失所致。一方面，呼吸過(guò)程二氧化碳和水從種子中逸出產(chǎn)生糖的損失，水溶性物質(zhì)的浸出和碳水化合物在發(fā)芽過(guò)程中的代謝也導(dǎo)致種子的干物質(zhì)損失。如，糜子在發(fā)芽7 d后，干物質(zhì)損失達(dá)到16.5%[25]。另一方面，在發(fā)芽過(guò)程中，蛋白酶和轉(zhuǎn)氨酶在吸漲后被激活，進(jìn)行蛋白水解和轉(zhuǎn)氨作用，轉(zhuǎn)化的可溶性肽和氨基酸可以在胚芽?jī)?nèi)合成蛋白質(zhì)。然而，一些研究卻表明，發(fā)芽過(guò)程可導(dǎo)致蛋白質(zhì)總含量降低，可歸因于低分子質(zhì)量含氮化合物在粟米的浸泡和漂洗中有所損失[13]。發(fā)芽不僅改變粟米蛋白質(zhì)的含量，也會(huì)影響蛋白質(zhì)的組成。如，糜子在發(fā)芽7 d后白蛋白和球蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)從20.3%增加到55.9%，醇溶蛋白從57.8%減少到21.5%，而谷蛋白組分變化較小，可溶性蛋白含量也隨著發(fā)芽時(shí)間的延長(zhǎng)而提高[25]。雖然關(guān)于發(fā)芽粟米蛋白質(zhì)的研究較多，但主要集中在含量及組成方面，發(fā)芽對(duì)粟米蛋白質(zhì)微觀(guān)結(jié)構(gòu)的影響需要進(jìn)一步探究。

另外，蛋白質(zhì)水解后產(chǎn)生大量的氨基酸，從而使粟米氨基酸組成得到改善。已發(fā)現(xiàn)在發(fā)芽7 d后的糜子中總游離氨基酸從0.086%增加至2.64%，賴(lài)氨酸和甲硫氨酸則分別從1.64%，2.0%提高至4.40%和2.12%[25]。如，龍瓜稷發(fā)牙4 d后，除谷氨酸，脯氨酸，半胱氨酸，蛋氨酸有明顯下降外，其他氨基酸含量都有所提高，其中賴(lài)氨酸從3.11%提高至4.17%，在珍珠栗發(fā)芽中氨基酸變化也基本相同，其中賴(lài)氨酸從2.88%提高至2.96%[26]。Mbithi-Mwikya等[27]也報(bào)道，發(fā)芽后的龍爪稷氨基酸含量為8.56%，與未發(fā)芽(8.58%)的變化不大，但賴(lài)氨酸含量從2.58%提高到2.75%。賴(lài)氨酸是粟類(lèi)作物中限制性必需氨基酸，發(fā)芽已被用作提高賴(lài)氨酸含量，改善粟米氨基酸組成的加工方式。

此外，GABA是一種非蛋白質(zhì)氨基酸，是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中主要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)之一，且與食物中一些生理營(yíng)養(yǎng)功能有關(guān)。Kanehira等[28]報(bào)道，攝入50 mg含有GABA的飲料可有助于減輕身心疲勞。目前普遍認(rèn)為，發(fā)芽能顯著提高粟米中GABA含量。如，Sharma等[29]發(fā)現(xiàn)谷子發(fā)芽之后GABA含量從0.007 15 g增加到0.038 5 g/100 g，稗子中GABA含量則由0.006 36 g提高至0.035 7 g/100 g。這可能是由于發(fā)芽活化的谷氨酸脫羧酶使谷子中的L-谷氨酸發(fā)生γ-脫羧作用而導(dǎo)致。Choi[30]報(bào)道，在發(fā)芽過(guò)程中，氨基轉(zhuǎn)移酶在發(fā)芽期間變得活躍，導(dǎo)致谷氨酸生成并轉(zhuǎn)化為GABA。粟米儲(chǔ)存物質(zhì)的分解以及蛋白質(zhì)和其他成分的合成也會(huì)導(dǎo)致GABA含量的變化。 發(fā)芽谷物能夠富集GABA已被廣泛證實(shí)，但要發(fā)揮發(fā)芽粟米在其中的優(yōu)勢(shì)，還需進(jìn)一步對(duì)條件進(jìn)行優(yōu)化。

2.2 脂肪

粟米中存儲(chǔ)的脂肪主要存在于胚、糊粉層及果皮中，在發(fā)芽過(guò)程中脂肪酶可能會(huì)降解脂肪以產(chǎn)生游離脂肪酸和甘油，為β-氧化和糖異生以及用于幼苗發(fā)育提供底物。如，Hejazi等[31]研究了龍爪稷發(fā)芽過(guò)程中脂肪及脂肪酸的變化，發(fā)現(xiàn)發(fā)芽后其脂肪含量有所下降，且在26 ℃下降至最低。其中，油酸(C18∶1N9C)略有下降，在30 ℃發(fā)芽48 h后達(dá)到最小值43.59%，棕櫚酸(C16∶0)和亞油酸(C18∶2N6C)略有增加，亞油酸能夠轉(zhuǎn)化為花生四烯酸(ARA)。另外，大部分研究表明，在發(fā)芽過(guò)程中，脂肪含量會(huì)有所下降(表3)，這可能是因?yàn)樵诎l(fā)芽期間脂肪酶的活性和脂肪利用率增加，脂質(zhì)的水解和脂肪酸在發(fā)芽過(guò)程中的氧化期間會(huì)使脂肪產(chǎn)生損失。也有一些報(bào)道顯示，發(fā)芽期間脂肪含量有所提高，但并未對(duì)其原因進(jìn)行解釋?zhuān)赡転榘l(fā)芽過(guò)程中干物質(zhì)減少所導(dǎo)致。與其他主要成分相比，發(fā)芽對(duì)粟米脂肪的影響并未得到廣泛關(guān)注。事實(shí)上，粟米糠油富含多種營(yíng)養(yǎng)成分和生物活性因子，如植物甾醇、維生素E等。對(duì)發(fā)芽粟米中油脂的深入研究能促進(jìn)粟米資源的合理應(yīng)用。

2.3 碳水化合物

粟米中的碳水化合物主要是淀粉，淀粉以直鏈淀粉和支鏈淀粉形式儲(chǔ)存在胚乳中，發(fā)芽過(guò)程中淀粉酶活性增強(qiáng)從而水解淀粉以產(chǎn)生六碳糖，導(dǎo)致淀粉含量下降，游離糖含量提高。Sharma[32]發(fā)現(xiàn)谷子淀粉酶活性隨著發(fā)芽時(shí)間而提高，并在25 ℃發(fā)芽72 h達(dá)到最大。龍爪稷在20 ℃下發(fā)芽6 d具有最高的α-淀粉酶活性，而在30 ℃下發(fā)芽5 d則具有最高的β-淀粉酶活性[9]。Nirmala等[33]發(fā)現(xiàn)龍爪稷在發(fā)芽四天后，游離糖總量從1.5%提高至16.0%，而淀粉含量則從65%降至43%。在發(fā)芽過(guò)程中，α-淀粉酶由赤霉酸合成，可從淀粉內(nèi)部隨機(jī)水解直鏈淀粉和支鏈淀粉的α-1,4鍵以釋放單糖和多糖，葡萄糖和麥芽糖是主要的分解產(chǎn)物。發(fā)芽還會(huì)改變粟米中淀粉的組成，龍爪稷在30 ℃下發(fā)芽48 h后抗性淀粉含量減少了約70%，但可消化淀粉含量基本不變[31]。發(fā)芽糜子也有相同趨勢(shì)，且糜子中的直鏈淀粉隨發(fā)芽時(shí)間先略有升高，隨后迅速減小，在發(fā)芽2 d后直鏈淀粉含量達(dá)到最大[25]。但也有少量研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)芽后粟米淀粉含量略有增加，這可能與發(fā)芽溫度和發(fā)芽時(shí)間有關(guān)。溫度過(guò)高或過(guò)低及發(fā)芽時(shí)間較短可能使淀粉酶未能充分活化，淀粉分解速率較慢導(dǎo)致含量略微升高。

淀粉是粟米中的主要成分，目前，對(duì)發(fā)芽粟米中淀粉的研究較為完善。但淀粉并不以單一的組分形式存在于粟米中，進(jìn)一步探究發(fā)芽對(duì)粟米淀粉與其他組分(如蛋白質(zhì)、脂肪、酚類(lèi)物質(zhì)等)結(jié)合的影響，對(duì)深入了解發(fā)芽粟米性質(zhì)變化具有重大意義。

2.4 酚類(lèi)與黃酮類(lèi)物質(zhì)

粟米中酚類(lèi)與黃酮類(lèi)物質(zhì)主要存在于粟米的胚乳及果皮中，且與食品的抗氧化功能密切相關(guān)。大多數(shù)研究表明，發(fā)芽能提高粟米中酚類(lèi)物質(zhì)含量，從而提高抗氧化能力。如，Sharma等研究了谷子[29]、稗子[16]、圓果雀稗[14]在發(fā)芽過(guò)程中總酚及總黃酮含量的變化，發(fā)現(xiàn)發(fā)芽能提高其含量。這是由于內(nèi)源酶在發(fā)芽過(guò)程中被激活并增強(qiáng)了多酚化合物釋放，如羥基肉桂酸酯(如阿魏酸和對(duì)香豆酸)的多酚化合物通過(guò)酯鍵和醚鍵等締合作用與非淀粉多糖結(jié)合，而細(xì)胞壁降解酶(主要是酯酶)對(duì)這些鍵的作用有助于結(jié)合的多酚化合物的釋放。然而也有一些研究表明，粟米發(fā)芽后酚類(lèi)物質(zhì)會(huì)有所下降。如，Abdelrahaman等[34]報(bào)道發(fā)芽6 d的谷子多酚含量下降35%～42%。Subba研究發(fā)現(xiàn)粟米在發(fā)芽4 d后，原兒茶酸降低了3倍，咖啡酸降低了4倍，而香豆酸，沒(méi)食子酸和阿魏酸的游離酚酸含量卻顯著增加，但咖啡酸、香豆酸和阿魏酸的結(jié)合酚酸含量下降了2倍[35]。由于粟米中的多酚以游離形式和結(jié)合形式存在，由此推測(cè)，發(fā)芽過(guò)程中酚類(lèi)物質(zhì)減少可能是由于浸泡水解期間導(dǎo)致多酚物質(zhì)的損失。除了抗氧化特性外，酚類(lèi)物質(zhì)與粟米的感官特性相關(guān)，過(guò)高的酚類(lèi)含量可能導(dǎo)致苦味和澀味等不良的口感。

2.5 抗?fàn)I養(yǎng)因子與礦物質(zhì)

粟米發(fā)芽過(guò)程中，抗?fàn)I養(yǎng)因子如單寧酸和植酸的減少(表4)能夠提高礦物質(zhì)的生物利用度?？?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)會(huì)結(jié)合礦物質(zhì)，從而影響其生物利用度，隨著其濃度降低，其結(jié)合能力下降，礦物質(zhì)變得更容易被利用。Platel等[36]比較了發(fā)芽后棕色和白色龍爪稷的礦物質(zhì)含量，結(jié)果表明兩個(gè)品種的礦物質(zhì)總量略有下降，但是鈣、鐵、銅和錳的生物可利用性增加，其中鐵的生物利用度增加了4倍。Srinivasan[37]則發(fā)現(xiàn)龍爪稷發(fā)芽2 d后，隨著單寧和植酸含量水平的下降，鐵的生物利用度增加了20%。

微量營(yíng)養(yǎng)素缺乏在發(fā)展中國(guó)家普遍存在，特別在鐵、鋅和鈣中，發(fā)芽已被作為提高植物食品中營(yíng)養(yǎng)素生物利用度的方法廣泛使用。如，Coulibaly等[38]利用發(fā)芽3 d后的谷子制備高濃度礦物質(zhì)面粉。另外，植酸和單寧酸等抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)還是影響淀粉及蛋白質(zhì)消化率的主要因素。如，Sehgal[39]發(fā)現(xiàn)發(fā)芽能明顯提高珍珠粟的蛋白質(zhì)(14%～26%)和淀粉(86%～112%)的體外消化率，并且發(fā)芽的改善效果顯著高于漂燙。抗?fàn)I養(yǎng)因子能夠與淀粉酶、蛋白水解酶相互作用，從而抑制酶的活性，導(dǎo)致消化率降低。但在發(fā)芽過(guò)程中，抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)、淀粉酶和蛋白酶抑制劑減少，結(jié)果導(dǎo)致消化率增加。目前對(duì)發(fā)芽粟米中抗?fàn)I養(yǎng)因子的研究主要集中在植酸與單寧酸方面，對(duì)其他抗?fàn)I養(yǎng)因子還有待深入。如，對(duì)非淀粉多糖等進(jìn)一步研究有利于提高發(fā)芽粟米的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

表3 粟米發(fā)芽過(guò)程中主要成分變化

注：T：發(fā)芽溫度/℃；t：發(fā)芽時(shí)間/h；含量變化/%；*含量均以干基表示(g/100 g)。

表4 粟米發(fā)芽過(guò)程中主要功能性成分變化

注：T：發(fā)芽溫度/℃；t：發(fā)芽時(shí)間/h；TPC：總酚含量(mg視黃醇/100 g)；TFC：總黃酮含量(mg蘆丁/100 g)；GABA：γ-氨基丁酸(mg/100 g)；植酸(mg/100 g)；單寧(mol/kg)；a：?jiǎn)螌?mg/100 g)；*含量均以干基表示。

2.6 發(fā)芽對(duì)粟米加工性質(zhì)的影響

物料功能性質(zhì)與糊化性質(zhì)是影響粟米加工的主要因素，與最終產(chǎn)品的品質(zhì)密切相關(guān)。Hejazi等[46]研究了龍爪稷發(fā)芽之后顏色的變化，發(fā)現(xiàn)L值提高，a、b值都有所下降，但隨溫度及時(shí)間變化并沒(méi)有明顯規(guī)律。Nazni[41]研究了發(fā)芽對(duì)稗子和谷子糊化性質(zhì)(糊化溫度，峰值黏度，最終黏度，松懈值，削減值)及物料功能特性(容重、膨脹力、溶解度、固體損失、吸水性和吸油性)的影響。結(jié)果表明，除了溶解度和吸油性略有上升之外，其他功能特性指標(biāo)均有所下降，而糊化特性的所有指標(biāo)均明顯降低，其中糊化溫度分別由90.4 ℃和89.6 ℃下降至49.55 ℃和48.60 ℃，其他指標(biāo)均下降2～40倍。Obadina等[6]研究了發(fā)芽對(duì)珍珠粟糊化性質(zhì)及物料功能特性的影響，其結(jié)果與稗子及谷子發(fā)芽結(jié)果一致，且其發(fā)現(xiàn)隨著發(fā)芽時(shí)間的延長(zhǎng)，糊化溫度升高，發(fā)芽96 h后其糊化溫度達(dá)到81 ℃，但仍然小于未發(fā)芽糊化溫度，而且吸油性和水溶性也隨著發(fā)芽時(shí)間延長(zhǎng)而提高。Akinola[47]也證實(shí)了發(fā)芽后珍珠粟的糊化特性均減小，且發(fā)芽后糜子的糊化特性也具有相同的結(jié)果[43]。然而Agrawal在研究谷子、稗子和細(xì)柄黍的功能性質(zhì)時(shí)發(fā)現(xiàn)，發(fā)芽會(huì)使其吸水性增大[48]Abulub[49]的研究也表明，發(fā)芽后粟米的吸水性略有提高，且其起泡性，泡沫穩(wěn)定性和乳化能力均減小。與之相同，泡沫性質(zhì)的降低也在珍珠粟發(fā)芽中被發(fā)現(xiàn)[47]。糊化性質(zhì)的降低可歸因于淀粉分子的連接被發(fā)芽期間激活的酶所破壞，從而導(dǎo)致較低的峰值黏度。泡沫性質(zhì)可能與發(fā)芽過(guò)程中蛋白質(zhì)的性質(zhì)變化有關(guān)，在發(fā)芽過(guò)程中，可溶性蛋白含量增加，結(jié)果改善了起泡性。發(fā)芽可能導(dǎo)致蛋白質(zhì)表面變性，并改變分子的表面張力，從而影響泡沫穩(wěn)定性。吸水性與水溶性也與發(fā)芽過(guò)程中蛋白質(zhì)及多糖的含量變化有關(guān)，吸油性則與疏水性氨基酸有關(guān)。

此外，粟米的加工性質(zhì)也與發(fā)芽過(guò)程中的結(jié)構(gòu)變化有關(guān)。如，Adebiyi[50]利用X射線(xiàn)衍射，傅立葉紅外光譜，掃描電鏡觀(guān)察發(fā)芽后珍珠粟的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)其結(jié)晶度增加，并且面粉的微觀(guān)結(jié)構(gòu)從不規(guī)則的致密顆粒結(jié)構(gòu)變?yōu)橐?guī)則的松散結(jié)構(gòu)。而Li[51]則發(fā)現(xiàn)粟米淀粉的相對(duì)結(jié)晶度在發(fā)芽過(guò)程中顯著降低，發(fā)芽淀粉顆粒表面上出現(xiàn)凹坑和孔洞，而且隨著發(fā)芽時(shí)間增加，顆粒大小分布向小粒徑移動(dòng)，直鏈淀粉含量降低，但發(fā)芽淀粉的分子質(zhì)量沒(méi)有顯著變化。松散的結(jié)構(gòu)及表面的空洞有利于淀粉酶對(duì)淀粉的分解，而較小的顆粒則提高了比表面積，從而提高了分解效率。由于結(jié)晶度會(huì)影響糊化溫度，結(jié)晶度高的淀粉不易水解導(dǎo)致較難膨脹糊化，從而使糊化溫度提高。目前對(duì)發(fā)芽粟米加工性質(zhì)的研究較為粗泛，針對(duì)不同產(chǎn)品的加工性質(zhì)研究尚待進(jìn)一步細(xì)化。

3 發(fā)芽粟米在食品中的應(yīng)用與研發(fā)前景

粟米發(fā)芽是許多發(fā)展中國(guó)家的傳統(tǒng)加工方式，主要用于生產(chǎn)啤酒，我國(guó)傳統(tǒng)的谷芽酒就是用谷子發(fā)芽后進(jìn)行釀造。目前我國(guó)已有少量粟芽食品的研究，如谷芽大棗汁[52]，富集GABA粟芽產(chǎn)品[53]等。而在非洲，粟芽是常用的食品原料，如，Inyang[54]將珍珠粟發(fā)芽2 d后制成了fura(一種尼日利亞傳統(tǒng)食物)，發(fā)現(xiàn)發(fā)芽的產(chǎn)品在質(zhì)地和顏色上的評(píng)分高于未發(fā)芽的產(chǎn)品。Adebiyi等[55]綜述了發(fā)芽粟米在非洲食品中的應(yīng)用。就啤酒釀造潛力而言，與高粱相比，珍珠粟芽更具有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗哂懈叩摩?淀粉酶活性和更高的游離α-氨基氮含量[56]。另外，發(fā)芽龍爪稷可以作為膳食纖維來(lái)源，用于制備各種健康食品，且不會(huì)改變面團(tuán)特性或最終產(chǎn)品的質(zhì)量[57]。此外，發(fā)芽提高了能量和營(yíng)養(yǎng)密度，改善食物的營(yíng)養(yǎng)成分和消化率，提高了礦物質(zhì)的生物利用率，使得粟芽成為了嬰幼兒食品中的首選的原料之一。發(fā)芽也可與其他加工處理(如發(fā)酵，擠壓，酶解等)組合以提高粟米的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，用于制作各種營(yíng)養(yǎng)健康的食品，例如面包[58]、餅干[59]、面條[60]及飲料[61]等。另外，粟芽具有天然不含麩質(zhì)的特性及發(fā)芽后的營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化特點(diǎn)，粟芽在無(wú)麩質(zhì)食品中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。如，無(wú)麩質(zhì)啤酒、飲料以及無(wú)麩質(zhì)面包、餅干[62]等添加粟芽的無(wú)麩質(zhì)食物受到越來(lái)越多人的追捧。

發(fā)芽作為一種天然的加工方式能夠改變粟米的營(yíng)養(yǎng)性質(zhì)及加工性質(zhì)，但受到溫度、時(shí)間等條件的影響，合理地優(yōu)化發(fā)芽條件能夠使粟米發(fā)芽朝著有利的方向進(jìn)行。目前關(guān)于粟米發(fā)芽后營(yíng)養(yǎng)成分的變化相互矛盾，尤其是蛋白質(zhì)、脂肪等主要成分，不同的報(bào)道差異較大，可能與不同的發(fā)芽條件及粟米種類(lèi)有關(guān)，但粟米發(fā)芽能夠富集GABA、減少抗?fàn)I養(yǎng)因子、改善粟米的氨基酸組成已經(jīng)得到廣泛的認(rèn)可。盡管發(fā)芽能夠改變粟米的營(yíng)養(yǎng)性質(zhì)與功能特性，使其能夠適應(yīng)不同的食品加工，然而，工業(yè)規(guī)?；瘧?yīng)用粟芽還存在一定的困難，主要是能夠工業(yè)化生產(chǎn)粟芽，且提供高質(zhì)量粟芽的發(fā)芽設(shè)備缺乏，而且發(fā)芽加工的周期較長(zhǎng)也是限制發(fā)芽工業(yè)化的主要原因之一。因此，開(kāi)發(fā)適應(yīng)粟米發(fā)芽的設(shè)備，提供適宜的粟米發(fā)芽條件，縮短粟米發(fā)芽的周期是未來(lái)發(fā)芽粟米的重要研究方向。此外，我國(guó)雖然有豐富的粟米資源，但目前主要集中在飼料，制粉等初級(jí)加工階段，產(chǎn)品種類(lèi)較單一，粟米的精深加工非常欠缺，粟米發(fā)芽值得進(jìn)一步研究與開(kāi)發(fā)應(yīng)用。