王 波

(西藏農(nóng)牧科學院農(nóng)業(yè)研究所，西藏拉薩 850032)

大麥芽的主要成分及其在食品工業(yè)中的應用

王 波

(西藏農(nóng)牧科學院農(nóng)業(yè)研究所，西藏拉薩 850032)

大麥在發(fā)芽過程中能激活自身的合成和代謝系統(tǒng)，產(chǎn)生或激活一些酶，可以降低某些抗營養(yǎng)物質(zhì)的含量，提高蛋白質(zhì)和淀粉的可消化吸收率及必需氨基酸等物質(zhì)的含量，故大麥芽具有很高的營養(yǎng)價值。本文綜述了大麥芽的主要營養(yǎng)物質(zhì)及其在食品加工中的應用和研究現(xiàn)狀，以期為未來大麥芽產(chǎn)品的加工和應用提供借鑒和幫助。

大麥芽；主要成分；食品工業(yè)；應用

Abstract: During germination, the synthesis and metabolism system are activated and some enzymes can be activated. The content of some anti-nutrients can be reduced, and the digestion and absorption rate of starch and protein can be improved, as well as the content of essential amino acid, which enable barley malt with high nutritional value in food production. In this paper, the main components of barley malt and its international research on food processing were summarized, in order to provide some references for the processing and application of barley malt in the future.

Keywords: Barley malt; Main components; Food industry; Application

大麥屬禾本科一年生草本植物，是世界上最主要、最古老的栽培作物之一[1]，中國大麥種植面積和總產(chǎn)量居水稻、小麥、玉米和粟之后，列第五位[2]。大麥作為一種重要的糧食作物，也是釀造啤酒的主要原料，大麥芽更是一味良藥。研究發(fā)現(xiàn)，大麥在發(fā)芽過程中，可分解一些抗營養(yǎng)物質(zhì)，產(chǎn)生新物質(zhì)或增加已有營養(yǎng)物質(zhì)的含量[1]，有助于大麥營養(yǎng)物質(zhì)的富集，并且可以極大地提高各種酶的活性，使其保健功效發(fā)揮更充分[3]。Kanauchi等[4-6]研究表明，發(fā)芽大麥具有改善通便、防治腹瀉功效，還對結腸炎有較好的預防和治療作用。研究大麥芽不僅可有效拓寬大麥的應用范圍，還可以增加大麥的產(chǎn)后附加值。本文對近年來國內(nèi)外大麥芽的研究進展及其在食品工業(yè)中的應用進行了綜述。

1 大麥芽的主要成分

大麥種子的水分含量較低時，生理活動很弱，其所含成分較為穩(wěn)定。經(jīng)過浸泡的大麥，其水分含量迅速上升，細胞代謝活動加速，產(chǎn)生植物激素，并激活一些水解酶，種子的新陳代謝逐漸旺盛，不僅導致功效成分及其含量發(fā)生變化，籽?；緺I養(yǎng)成分的含量也發(fā)生顯著變化[7-8]。

1.1 蛋白質(zhì)和氨基酸

發(fā)芽過程中，大麥中的總蛋白質(zhì)含量基本保持不變，但球蛋白、谷蛋白和醇溶蛋白含量下降，清蛋白含量增加；部分高分子儲藏類蛋白分解為肽和氨基酸，作為營養(yǎng)物質(zhì)進入胚中，部分用于合成新的根芽和葉芽細胞[9]。白 盼等[10]發(fā)現(xiàn)，發(fā)芽前后大麥的總蛋白質(zhì)含量基本保持不變，但是不同蛋白組分的占比發(fā)生了較大變化。劉寶祥等[11]研究發(fā)現(xiàn)，大麥發(fā)芽過程中，蛋白質(zhì)以降解為主，水溶蛋白質(zhì)含量呈增加趨勢。在大麥發(fā)芽過程中，熱穩(wěn)定蛋白含量呈減少趨勢[12]。Perrocheau等[13]研究發(fā)現(xiàn)，大麥中熱穩(wěn)定蛋白大多是富含二硫鍵的蛋白，且參與植物對生物入侵者的防御。

大麥在發(fā)芽過程中，部分蛋白質(zhì)因為受到蛋白酶的分解作用，形成低分子肽類和氨基酸，并在萌發(fā)過程中合成新的蛋白質(zhì)；與未發(fā)芽的大麥相比，發(fā)芽大麥的總氨基酸含量顯著增加[14]。Yun等[15]研究發(fā)現(xiàn)，急性缺氧后，麥芽中的蛋白質(zhì)含量降低，氨基酸含量增加，其中，丙氨酸含量增加了2倍。

1.2 酶 類

干燥大麥籽粒中的酶含量很少，且大多以無活性的酶原存在；發(fā)芽后，一些水解酶、蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶等的活性被激活，從而引起大麥種子的成分發(fā)生變化[16]。

Kristian等[17]利用質(zhì)譜鑒定大麥發(fā)芽過程中α-淀粉酶的變化，發(fā)現(xiàn)α-淀粉酶主要集中在大麥芽的胚乳中，糊粉層中較少存在，胚芽中沒有檢測到α-淀粉酶；在發(fā)芽期間，α-淀粉酶豐度和片段數(shù)都有所增加。大麥在低溫(16.5℃)下發(fā)芽，α-淀粉酶的活性較高[18]。大麥籽粒中含有活化和未活化的β-淀粉酶[19]，發(fā)芽期間，在蛋白酶作用下，未活化的β-淀粉酶得以活化，蛋白酶活力的增長先于β-淀粉酶[20]。程 賀等[21]的研究結果表明，在大麥萌發(fā)過程中，蛋白酶活力呈波動上升的趨勢，蛋白酶除了分解蛋白質(zhì)，還會影響其他酶的活性。白 盼等[10]的研究結果也表明，大麥萌發(fā)后各種水解酶活力增加，β-淀粉酶和蛋白酶活力增加尤其明顯，且酶活力的變化和蛋白質(zhì)含量的變化緊密相關，其中，α-淀粉酶活力與清蛋白含量呈負相關，β-淀粉酶和蛋白酶活力與清蛋白含量顯著正相關。

孫麗華等[22]研究表明，多酚氧化酶在大麥中的活力較低，主要是在大麥發(fā)芽過程中形成的，而且多酚氧化酶活力變化不穩(wěn)定。Paul等[23]和趙 寧等[24]的研究均發(fā)現(xiàn)，發(fā)芽大麥中的超氧化物酶和過氧化物酶的比活均顯著高于未發(fā)芽大麥。

大麥本身的β-葡聚糖酶活性很低，但在發(fā)芽過程中會顯著提高[25]。鐘正升[26]研究發(fā)現(xiàn)，浸麥水為中性或偏酸性、低溫發(fā)芽均有利于大麥芽中β-葡聚糖酶的生成；在浸麥水中增加鎂、鋅、鉀和鈉離子可促進β-葡聚糖酶的生成，而銅離子會抑制β-葡聚糖酶的活性。

1.3 抗氧化物質(zhì)

大麥芽中含有天然的抗氧化劑，能夠清除氧自由基和防止氧化反應，可保持啤酒氧化性的穩(wěn)定[27]。另外，大麥芽中的抗氧化物質(zhì)對人體具有很好的保健功效，可以有效預防和消除與許多疾病相關的ROS[28]。大麥芽中的抗氧化物質(zhì)主要為酚類、多糖和黃酮類等。

Franks等[29]研究發(fā)現(xiàn)，酚類物質(zhì)含量在大麥不同生長時期變化較大；麥芽中的多酚含量及其對應的抗氧化活性顯著高于大麥籽粒。多酚含量的變化被認為主要來自酚類化合物的改性或釋放，但也有報道認為，多酚類物質(zhì)含量的增加可能是來自新抗氧化劑的形成[30]。Yang等[2]的研究表明，大麥和大麥芽的提取物不僅在體外有顯著清除自由基的作用，對生物大分子的氧化損傷同樣有很好的保護作用，大麥芽提取物的作用比大麥提取物偏弱。朱麗麗等[31]研究表明，大麥的多酚含量與抗氧化能力高度相關。維生素E的水解產(chǎn)物為生育酚，是存在于大麥和麥芽中的單酚化合物[32]，可以消滅自由基，其抗氧化活性主要基于生育酚 - 生育酚醌氧化還原系統(tǒng)[33]。與大麥籽粒相比，大麥芽中的維生素E含量增加了38%，主要來自發(fā)芽過程中維生素E的合成[30]。

目前，關于大麥多糖的研究主要集中在分子層面，包括多糖分子的來源和變化。Holtekjolen等[34]研究發(fā)現(xiàn)，大麥中多糖的含量和組份變化主要與穎殼的有無和淀粉類型有關。Lazaridou等[35]的研究結果表明，不同大麥品種細胞壁組份的組成和分子結構間的差異關乎其溶解度和酶消化率。 Jamar等[36]發(fā)現(xiàn)，(1-3,1-4)-β-葡聚糖和阿拉伯木聚糖是細胞壁的主要成分；(1-3,1-4)-β-葡聚糖是具有β-(1-3)鍵和β-(1-4)鍵的無支鏈的β-D-吡喃葡萄糖殘基；(1-3,1-4)-β-葡聚糖的降解由(1-3,1-4)-β-葡聚糖酶、β-葡糖苷酶和β-葡聚糖外水解酶共同作用，可能也涉及(1-3)-β-葡聚糖酶；阿拉伯木聚糖主要被(1-4)-β-木聚糖內(nèi)水解酶、阿拉伯呋喃糖苷酶和β-木糖苷酶分解。Izydorczyk等[37]的研究結果顯示，浸提溫度不同，則大麥芽提取物的成分及其含量有所差異，65 ℃時的提取物富含高分子物質(zhì)，具有更高極限粘度值和更高含量的β-(1-4)鍵的β-葡聚糖群體。β-葡聚糖是多糖的一種，屬結構性非淀粉多糖，主要存在于大麥胚乳和糊粉層細胞壁中，少量存在于谷皮中[26]。大麥β-葡聚糖有降低血漿膽固醇、血糖指數(shù)和結腸癌風險的功效[38]。大麥發(fā)芽時，受到胚上皮層細胞分泌的赤霉酸的刺激，胚乳糊粉層細胞逐步合成β-葡聚糖酶，導致β-葡聚糖的水解[26]。張端莉等[14]研究發(fā)現(xiàn)，大麥中的β-葡聚糖在發(fā)芽第1、2天下降最快。麥芽中β-葡聚糖含量更多取決于麥芽β-葡聚糖酶的活性，而不是大麥中β-葡聚糖的最初含量；麥芽中β-葡聚糖含量與糖化力、粘度等麥芽質(zhì)量參數(shù)顯著相關，而干燥籽粒中β-葡聚糖含量和這些質(zhì)量參數(shù)關系相對較弱[39]。陳錦新等[25]報道，在發(fā)芽期間外施一定量的氮肥對β-葡聚糖的活性具有一定影響，活性高低與施氮時間和大麥品種有關。與β-葡聚糖相同，阿拉伯木聚糖也是大麥籽粒中重要的非淀粉多糖，其在麥芽中的含量主要與可溶性阿拉伯木聚糖有關[40]，阿拉伯木聚糖同時具備可溶和不溶性纖維的營養(yǎng)功效，與麥芽汁的粘度密切相關[38]。也有研究指出，較高的阿拉伯木聚糖含量不會增加麥芽汁和啤酒的粘度[41]，其具體關系仍需進一步探索。

趙春燕等[42]研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)芽大麥的總黃酮含量高于未發(fā)芽大麥；發(fā)芽大麥中，二棱大麥的總黃酮含量高于多棱大麥；裸大麥的總黃酮含量高于皮大麥；未發(fā)芽籽粒中，黃色和紫色大麥的總黃酮含量高于其他淺色大麥。但曾亞文等[43]發(fā)現(xiàn)，大麥籽粒發(fā)芽前總黃酮含量較高，發(fā)芽后反而相對較低，此結果與Líková等[44]的研究結果相似。大麥發(fā)芽過程中總黃酮含量的變化趨勢、機理有待更多探索與研究。

1.4 內(nèi)源激素和有機酸

作為在植物體內(nèi)執(zhí)行細胞通訊功能的化學信息，植物激素在植物生長、代謝、形態(tài)構成等生理活動的各個方面均起著十分重要的作用[45]。植物通過多種植物激素相互協(xié)調(diào)、相互促進或相互抑制的作用方式促進自身生長。張 笑等[45]研究發(fā)現(xiàn)，在大麥發(fā)芽過程中，赤霉素、生長素和脫落酸的含量均隨發(fā)芽時間的推移呈上下波動的變化趨勢；赤霉素對生長素和脫落酸的產(chǎn)生具有誘導作用，這與孫麗華[46]的研究結果一致。另外，孫麗華[46]還發(fā)現(xiàn)，在大麥發(fā)芽過程中，琥珀酸、檸檬酸和蘋果酸的含量呈動態(tài)變化，且含量變化相對較高；蘋果酸在大麥中含量較高，發(fā)芽過程中變化劇烈，對大麥芽的pH影響更大 。

1.5 其他成分

Kihara等[47]研究發(fā)現(xiàn)，γ-氨基丁酸從大麥種子開始吸水便迅速增加；曾亞文等[43]卻發(fā)現(xiàn)，大麥發(fā)芽初期γ-氨基丁酸的含量有所降低，隨后快速增加；但二者均發(fā)現(xiàn)，大麥發(fā)芽后γ-氨基丁酸的平均含量顯著高于發(fā)芽前。

生物堿是一類含氮的堿性有機化合物，有顯著的生物活性，是中草藥重要的有效成分之一。曾亞文等[43]研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)芽前后(0～9 d)大麥籽粒的生物堿含量變輻較大，發(fā)芽前生物堿含量高于發(fā)芽1～2 d，但明顯低于發(fā)芽3～9 d的含量及發(fā)芽1～9 d的平均含量。

Kanauchi等[48]的研究結果表明，大麥芽可以明顯改善結腸炎癥狀，可以用作抗生素治療結腸炎的輔助藥物，這可能與大麥芽中的谷膠酚胺和半纖維素等營養(yǎng)成分有關。

反式-2-壬烯醛是一種食用香料，可用于配制肉類和禽類香精。Svoboda等[49]發(fā)現(xiàn)，在大麥、麥芽和啤酒中均含有反式-2-壬烯醛，使用SPME和 SPDE方法在60 ℃下，加入1.5 g NaCl，提取20 min，再加入1.5 g NaCl，萃取15次，是從大麥、麥芽和啤酒中提取反式-2-壬烯醛的最佳提取條件。

2 大麥芽在食品工業(yè)中的應用

發(fā)芽處理能促使大麥的化學成分發(fā)生改變，營養(yǎng)價值和生理活性物含量提高，且能分解部分抗營養(yǎng)物質(zhì)[1]，這極大拓展了大麥用途。目前，國內(nèi)外有關大麥芽在食品工業(yè)中的應用已有較多研究。

2.1 大麥芽在啤酒釀造中的應用

啤酒是一種以大麥芽為主要原料，添加啤酒花、用啤酒酵母進行發(fā)酵而生產(chǎn)的一種低酒精度飲料。啤酒的生產(chǎn)主要包括麥芽制造、麥汁制備、啤酒發(fā)酵、啤酒包裝與成品啤酒等環(huán)節(jié)[50]。

啤酒質(zhì)量主要受生產(chǎn)工藝及麥芽質(zhì)量的影響，研究發(fā)現(xiàn)，麥芽為啤酒直接或者間接地提供了豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，包括糖類、氨基酸、礦物質(zhì)、維生素和膳食纖維等物質(zhì)[51]。麥芽中的蛋白質(zhì)對啤酒的渾濁度和泡沫有很大的影響[52]。較低蛋白質(zhì)含量、富含多酚的大麥更適宜釀造良好風味的優(yōu)質(zhì)啤酒；選用生麥芽進行發(fā)酵，啤酒風味的穩(wěn)定性可以得到明顯的改善[53]。

相比于傳統(tǒng)的麥芽釀造，使用100%的大麥釀造啤酒，生產(chǎn)效率良好，且最終產(chǎn)品呈淺色，具有輕微的稠度和口感、良好的泡沫穩(wěn)定性，以及類似傳統(tǒng)麥芽啤酒的感官品質(zhì)[54]。

在啤酒的釀造過程中，鐮孢-3-葡萄糖苷和鐮孢毒素會通過大麥、麥芽進入啤酒[55-57]。其中，在原始大麥中含量并不多的鐮孢毒素和鐮孢-3-葡萄糖苷在麥芽中顯著增加[55-56]，且在啤酒釀造過程中，二者含量會進一步增加[55]。Zachariasova等[57]研究發(fā)現(xiàn)，除最常見的脫氧雪腐鐮刀菌酮-3-葡萄糖苷外，還在麥芽、啤酒中發(fā)現(xiàn)了具有高達四個結合己糖單元的寡糖基化脫氧雪腐鐮刀菌烯醇，并首次記錄了以工業(yè)糖苷為基礎的酶制劑激活脫氧雪腐鐮刀菌烯醇偶聯(lián)物的變化過程，此研究的繼續(xù)開展，將來會對麥芽和啤酒行業(yè)產(chǎn)生巨大的影響。

啤酒糟作為啤酒的副產(chǎn)品，具備很高的利用價值。啤酒糟主要由麥芽的皮殼、葉芽、不溶性蛋白質(zhì)、半纖維素、脂肪、灰分及少量未分解的淀粉和未洗出的可溶性浸出物組成，富含蛋白質(zhì)和膳食纖維[58-59], 可代替米糠用于魚飼料的生產(chǎn)，與僅飼喂米糠的魚相比，用含有米糠和30%BSG(啤酒糟)的飼料喂養(yǎng)魚，其體重顯著增加[60]。目前，針對啤酒糟的應用研究已涉及飼料[61-62]、休閑食品[63-64]、纖維素酶[65-66]、食品添加劑[67-68]、膳食纖維[59, 69]、工業(yè)[70]等多個方面，其研究的深入，可為麥芽在食品和工業(yè)等更多方面的應用和研究提供借鑒。

2.2 大麥芽在飲料生產(chǎn)中的應用

麥芽經(jīng)糖化制得的麥芽汁中， 除了含豐富的糖類、氨基酸和核酸等物質(zhì)外，還含有豐富的人體所需的微量元素，被廣泛用于開發(fā)除啤酒以外的其他麥芽汁發(fā)酵飲料[71]。

目前，市場上的麥芽汁發(fā)酵飲料主要有乳酸菌發(fā)酵飲料、酵母菌發(fā)酵飲料及乳酸菌和酵母菌共發(fā)酵飲料三種。肖連東等[72]利用全麥芽汁進行乳酸菌發(fā)酵，得到富含多種氨基酸、維生素等營養(yǎng)成分的澄清乳酸飲料； Zannini 等[73]在研究乳酸菌發(fā)酵麥芽汁的過程中，發(fā)現(xiàn)在麥芽汁發(fā)酵過程中添加蔗糖，Weissella cibaria MG1(食竇魏斯氏菌MG1)能夠產(chǎn)生胞外多糖和低聚糖，具有很好的營養(yǎng)價值。李 麗等[74]用葡萄酒酵母制作了紅棗麥芽汁發(fā)酵飲料，不僅色澤呈透亮棗紅色，組織均勻細膩，而且具有麥芽和紅棗的復合香味。莊仲蔭等[75]則開創(chuàng)性的以啤酒麥芽汁制造技術為基礎，研發(fā)了啤酒風味麥芽汁飲料，具有啤酒風味但不含酒精，是啤酒的理想替代產(chǎn)品。

除此之外，也有開展單一乳酸菌發(fā)酵、多種谷物復合作為底物的發(fā)酵研究。Rathore等[76]通過使用大麥、麥芽以及大麥麥芽混合物料進行乳酸菌的發(fā)酵試驗，發(fā)現(xiàn)底物的改變，可以顯著影響發(fā)酵汁的功能和感官性狀。

目前，復合麥芽汁發(fā)酵飲料的研究也較多，如岳 春等[77]采用大麥芽為原料，加入豆?jié){，以藏靈菇菌作發(fā)酵劑，發(fā)酵生產(chǎn)出了麥芽汁藏靈菇菌發(fā)酵飲料，具有借鑒意義。張新華等[78]以花卉汁和麥芽汁為原料，研究了麥芽最佳糖化條件以及花卉浸提液與麥芽汁最佳配比，為花卉麥芽汁飲料的開發(fā)提供了參考依據(jù)。還有白靈菇麥芽汁乳酸菌發(fā)酵飲料[79]、草莓麥芽汁復合發(fā)酵飲料[80]，產(chǎn)品各具特色。以其他原料和麥芽汁復合生產(chǎn)發(fā)酵飲料也是未來發(fā)展的趨勢之一。

2.3 大麥芽在其他食品工業(yè)中的應用

為進一步開發(fā)利用大麥資源，陳海華等[81]利用大麥芽粉和面粉研制了大麥芽營養(yǎng)原麥片，并對加工工藝進行了研究。董海洲等[82]以大麥芽粉為主要生產(chǎn)原料，添加活力鈣，制作的活力鈣大麥芽片營養(yǎng)豐富，氨基酸含量種類齊全，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等營養(yǎng)保健功能。祁妤琳[83]分別采用干燥箱干燥和微波爐加熱進行大麥芽茶的加工，制作出的大麥芽茶不僅具有其本身的麥香、焙烤時的焦香、并夾雜著類似咖啡的焦糖香，且香味濃郁持久，其湯色金黃明亮，久放仍能保持清亮不變。為更好地利用大麥資源，更多有關的大麥營養(yǎng)功能的研究及相關保健食品的開發(fā)、研制還有待加強。

3 展 望

綜上所述，大麥芽的營養(yǎng)功能較原有大麥有所增加，是一種很具潛力的天然食材。發(fā)展大麥芽類食品，不僅符合未來人類對食品營養(yǎng)價值和保健效能的需求，而且可以獲取更高的經(jīng)濟附加值，屬于高潛力發(fā)展食材。目前，大麥芽產(chǎn)品相對比較單一，主要集中在啤酒和飲料等方面，將大麥芽用于其他食品如面制品、奶制品、速食產(chǎn)品等的前景非常廣闊，要與實際生產(chǎn)中相接軌，還需更多相關研究工作。

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MainComponentsofBarleyMaltandItsApplicationinFoodIndustry

WANGBo
(Institute of Agriculture Research, Tibet Academy of Agriculture and Animal Husbandry Sciences, Lhasa, Tibet 850032, China)

時間：2017-09-13

網(wǎng)絡出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20170913.1139.026.html

S512.3；S38

A

1009-1041(2017)09-1224-08

2016-12-02

2017-01-15

國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)(大麥、青稞)產(chǎn)業(yè)技術體系建設經(jīng)費項目(CARS-05)；西藏自治區(qū)自然科學基金項目(2016ZR-NK-02)；西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學院農(nóng)業(yè)研究所青年基金項目(2017NYS-QNJJ)

E-mail：windygo@126.com