孫雅男,趙文華,李書國

(1.河北科技大學(xué)食品與生物學(xué)院,河北 石家莊 050018;2.河北黑馬面粉有限責(zé)任公司,河北 辛集 052300)

谷子是禾本科的一種小粒谷類作物,是亞非半干旱溫?zé)釒У貐^(qū)的重要農(nóng)作物,品種有珍珠谷、指谷子、谷子、小米、椰子谷子等,其中小米和珍珠谷占全球谷子產(chǎn)量的近50%。谷子生產(chǎn)主要分布在中國和印度,中國占全球谷子產(chǎn)量的80%,據(jù)統(tǒng)計(jì),2020年中國谷子種植面積約150萬hm2[1],現(xiàn)主要種植于華北、西北、東北等地。中國谷子品種眾多,歷史上四大名品有沁州黃、桃花米、龍山小米和金谷米[2],其品種優(yōu)異、營養(yǎng)豐富,深受人們喜愛。谷子脫殼后剩余部分為糙小米,糙小米再精制為小米,目前我國小米的年產(chǎn)量約為500萬t,產(chǎn)生的小米糠約為40萬t[3],谷子加工主要以小米粥為主,對(duì)于副產(chǎn)物小米糠的加工利用尚處于初級(jí)階段,除少部分用于小米糠油的制取,大部分則作為廢棄物或生產(chǎn)飼料,而糙小米作為一種全谷物食品資源,未得到充分利用,造成了資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。小米糠中富含蛋白質(zhì)、膳食纖維、維生素、礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分,還含有多酚、類黃酮、甾醇、谷維素、維生素E、黃色素等多種生物活性成分,對(duì)人體健康有重要作用,研究表明這些功能性成分具有抗氧化、防止衰老、調(diào)節(jié)糖脂代謝以及抑菌等多種功效。本文對(duì)糙小米中營養(yǎng)成分及生物活性物質(zhì)的保健功效及在食品和其他領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行綜述,以期提高我國谷物加工副產(chǎn)物的附加值。

1 糙小米的結(jié)構(gòu)及營養(yǎng)成分

1.1 糙小米的結(jié)構(gòu)

糙小米是谷子脫去谷殼后剩余的全籽粒,由糠層、胚和胚乳三部分組成;糙小米的糠層又稱小米糠,是谷子脫殼加工中產(chǎn)生的副產(chǎn)物,由果皮層、糊粉層和珠心層組成,其質(zhì)量約占糙小米質(zhì)量的6%～10%[4],常用于生產(chǎn)飼料或作為廢棄物;小米又稱精米是由糙小米脫去糠層和胚后的剩余胚乳部分,直徑約1 mm,其質(zhì)量占糙小米質(zhì)量的90%左右,是未得到充分利用的次要谷類作物,常以粥和其他傳統(tǒng)食品的形式食用。圖1為小米切面結(jié)構(gòu)圖[5]。

圖1 糙小米的結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 糙小米的營養(yǎng)成分

1.2.1碳水化合物

植物性食物是人體獲得碳水化合物的主要來源,小米中碳水化合物含量為50%～55%,小米糠中碳水化合物含量為18%～23%,主要成分為淀粉,其血糖指數(shù)(GI)低于小麥和大米,是糖尿病患者的理想食物。小米淀粉通常含有約20%～30%的直鏈淀粉和70%～80%的支鏈淀粉且含有較多抗性淀粉,抗性淀粉在滿足飽腹感的同時(shí),可以避開消化過程,直接到達(dá)結(jié)腸發(fā)酵,并作為有益于消化過程的益生菌。Qi等[6]通過分析我國8種小米的淀粉成分,結(jié)果表明抗性淀粉的含量約為2.9%,適合作為高血糖患者的食品原料。

1.2.2蛋白質(zhì)和氨基酸

小米蛋白質(zhì)含量為7%～9%,小米糠中蛋白質(zhì)含量為16%～20%,高于小米蛋白質(zhì)含量。小米蛋白質(zhì)中包含清蛋白、球蛋白、醇蛋白和谷蛋白等多種蛋白,其中醇溶蛋白為主要成分。小米蛋白質(zhì)中還含有亮氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸等人體必需氨基酸,谷氨酸、脯氨酸、丙氨酸等主要的非必需氨基酸,谷氨酸和亮氨酸含量最多,其中必需氨基酸占氨基酸總量的44.70%[7],高于小麥和大米,與糧農(nóng)組織參考蛋白(33.9%)相比相當(dāng)高。

1.2.3脂類

小米中粗脂肪含量為5%～7%,脂肪含量較低,但其中不飽和脂肪酸含量可達(dá)82%以上[8-9],小米糠中脂肪含量較高,其粗脂肪含量為16%～18%,與大豆的含油率相接近,不飽和脂肪酸的含量可達(dá)70%以上,其中主要有油酸和亞油酸兩種,而亞油酸含量較高。李艷福等[10]通過分析不同產(chǎn)地的小米細(xì)糠油中脂肪酸組分,結(jié)果表明小米細(xì)糠油中亞油酸的含量可高達(dá)60%以上。此外,小米糠油中的α-亞麻酸與亞油酸的比例為1∶6.5,與WHO推薦的1∶5～1∶10的比例標(biāo)準(zhǔn)相符[11]。小米糠油含有的谷甾醇、維生素E、谷維素等多種生物活性成分,具有較好的抗氧化作用,可作為一種天然的美容原料。

1.2.4維生素

小米糠中含有多種維生素,包括維生素B、維生素C、維生素D、維生素E以及葉酸等,其含量都明顯高于小米。糙小米中B族維生素含量豐富,維生素B1、B2含量明顯高于大米,且維生素B2的含量高于一般谷物,還含有一般糧食作物中缺少的胡蘿卜素[12]。維生素E屬于脂溶性維生素,一般存在于小米糠油中,劉玉蘭等[13]采用壓榨法和溶劑浸出法提取細(xì)糠、拋光粉和混合糠中的油脂,結(jié)果顯示小米糠油中8種維生素E組分齊全,α-生育酚和γ-生育酚含量較高,維生素E總含量可達(dá)789～1 287 mg/kg。

1.2.5礦物質(zhì)

人體所需的礦物質(zhì)需從食物中獲取,小米中含有鈣、鐵、鎂、鋅、硒、磷等多種微量元素,此外珍珠小米在印度曾被列為鐵生物強(qiáng)化的首選作物。閆晨靜等[14]對(duì)11種冀產(chǎn)小米的營養(yǎng)成分進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)河北省小米P、K、Mg含量較高,其中K最高。小米較其他糧食作物相比,硒含量豐富,小米中硒含量可達(dá)3.04 mg/100 g左右,高于大米、小麥中硒含量。這些微量元素的存在使小米具有補(bǔ)血益氣、強(qiáng)身壯體、防治克山病等功效,對(duì)人體健康具有重要作用。

2 糙小米的功能活性物質(zhì)

2.1 膳食纖維和多糖

糙小米中的多糖可分為水溶性多糖和水不溶性多糖,水溶性多糖主要是阿拉伯糖、木糖以及少量的甘露糖、半乳糖和葡萄糖組成,水不溶性多糖主要包括膳食纖維,小米糠含有大量的優(yōu)質(zhì)纖維,其含有50%～60%的膳食纖維,水溶性膳食纖維約占5%,包括果膠、β-葡聚糖、低聚糖等;不溶性膳食纖維約為95%,包括纖維素、半纖維素、抗性淀粉等[15-16],小米糠是膳食纖維的重要來源之一,其膳食纖維含量比大米、小麥和玉米等主糧高出好幾倍。膳食纖維作為一種健康的功能食品原料,具有抗癌、降低膽固醇含量、調(diào)節(jié)糖脂代謝以及預(yù)防肥胖的功效,可用于醫(yī)藥、保健品等領(lǐng)域。

2.2 多酚類物質(zhì)

多酚類物質(zhì)通常以游離態(tài)或結(jié)合態(tài)存在于麩皮富含纖維素、蛋白質(zhì)和脂肪的層中,它可以通過共價(jià)鍵、疏水相互作用、氫鍵與谷物中的蛋白質(zhì)、脂類、纖維素等基質(zhì)結(jié)合[17-21],多酚與膳食纖維還可通過酯鍵、醚鍵或碳-碳鍵等結(jié)合形成共價(jià)化合物,通常不溶性膳食纖維中酚類物質(zhì)含量要明顯高于可溶性膳食纖維含量。研究表明不同米色小米多酚含量有明顯差異,延莎等[22]通過實(shí)驗(yàn)研究了6種不同米色多酚含量,結(jié)果表明除黑小米和黃金米多酚含量差異不顯著,白小米、沁州黃、晉谷21、綠小米多酚含量有明顯差異,其中晉谷21多酚含量最多,為52.12 mg/100 g。小米糠中的多酚含量較多,李曉君等[23]以晉谷21號(hào)小米糠為原料,比較超聲法、微波法、冷浸法、熱回流以及閃式法對(duì)小米糠多酚得率的影響,結(jié)果表明,超聲提取多酚的得率最高,在優(yōu)化最佳提取工藝條件下小米糠多酚得率為1.726%。

2.3 谷維素

谷維素又稱γ-谷維素,它是植物甾醇或三萜醇的阿魏酸酯的混合物[24],具有脂溶性,是存在于小米糠中不皂化部分的生物活性物質(zhì),常伴隨小米糠油的制取而被提取出來,是一種極富有價(jià)值的副產(chǎn)物。劉玉蘭等[13]提取了小米細(xì)糠、拋光粉和混合糠中的油脂,結(jié)果顯示小米糠毛油中谷維素含量為0.40%～0.59%。原敏等[25]通過對(duì)小米谷糠油中活性成分的分析,測(cè)得小米谷糠油中谷維素含量為1.95%。

2.4 植物甾醇

植物甾醇主要是由β-谷甾醇、菜油甾醇和菜籽甾醇以及豆甾醇等組成,β-谷甾醇的含量最高,占甾醇總量的60%～90%[26]。甾醇存在于小米糠油的不皂化物中,在皂腳和脫臭餾出物中富集,從皂腳中提取谷維素時(shí)通過甲醇?jí)A液皂化,會(huì)使甾醇濃集在析出的皂渣中,皂渣就成為提取甾醇的好原料。劉玉蘭等[13]研究了小米糠細(xì)糠和拋光粉和混合糠油脂,結(jié)果顯示甾醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.68%～2.08%,其中谷甾醇含量最高為779～932 mg/100 g,其次是谷甾烷醇。

2.5 黃色素

黃色素是小米呈黃色的主要原因,黃色素主要存在于胚乳中,因此小米糠中的含量較少,黃色素主要成分為天然類胡蘿卜素,主要含有葉黃素、玉米黃質(zhì)素以及少量的隱黃質(zhì)素、β-胡蘿卜素等[27-28]?？刹捎靡掖肌⒁宜嵋阴?、正丁醇等不同溶劑提取黃色素,朱洪梅等[29]通過研究料液比、乙醇體積分?jǐn)?shù)和提取時(shí)間對(duì)提取液中小米黃色素含量的影響,建立了二次回歸方程,結(jié)果表明當(dāng)料液比為1∶3.4,提取時(shí)間為2.7 h,乙醇體積分?jǐn)?shù)為96%時(shí),提取液中小米黃色素含量達(dá)到理論極大值0.336 mg/100 g。

2.6 植酸

植酸又稱肌醇六磷酸,一般與鈣、鎂、鉀結(jié)合以復(fù)鹽的形式存在于植物中,其在胚層和谷皮中的含量較高[30]。陳蓓穎等[31]通過實(shí)驗(yàn)優(yōu)化小米麩皮植酸提取條件:料液比1∶14,提取時(shí)間68 min,提取溫度34℃,在此工藝條件下提取了38個(gè)小米品種麩皮的植酸,結(jié)果表明38個(gè)小米品種麩皮植酸的含量范圍為3.13～8.75 mg/g,且小米麩皮中植酸含量受不同品種、不同品系的影響。

3 糙小米中功能性物質(zhì)的保健功效

研究表明,糙小米中含有的多種生物活性成分具有重要的藥理功效,它們可以清除人體自由基,調(diào)節(jié)血糖血脂代謝以及預(yù)防心血管相關(guān)疾病,對(duì)人體健康有積極的影響。

3.1 抗氧化作用

許多疾病的發(fā)生都與人體中的氧自由基有關(guān),它可以攻擊神經(jīng)細(xì)胞中的線粒體,使細(xì)胞遭受損傷,造成神經(jīng)性疾病[32],羥基自由基較其他自由基反應(yīng)活性高,易與其他分子反應(yīng),從而對(duì)DNA分子造成損傷[33]。糙小米中γ-谷維素、甾醇、黃色素、多酚類物質(zhì)、維生素E等成分都具有抗氧化作用,對(duì)DPPH·自由基、·OH自由基、超氧陰離子自由基(·O2-)、ABTS自由基有較強(qiáng)的清除能力。

多酚類物質(zhì)含有酚羥基,可以直接斷裂氫原子與自由基結(jié)合,達(dá)到清除自由基的目的;類胡蘿卜素中含有-OH和多個(gè)不飽和鍵,可以直接斷裂氫原子或者不飽和鍵斷裂后會(huì)釋放大量自由基,可以與氧自由基結(jié)合達(dá)到清除自由基的目的[34]。維生素E除了通過氫原子轉(zhuǎn)移外,還可通過順序質(zhì)子損失電子轉(zhuǎn)移與自由基結(jié)合從而清除自由基[35]。此外多酚類物質(zhì)還可以協(xié)同其他抗氧化劑如VC、VE產(chǎn)生協(xié)同增效的作用。

3.2 調(diào)節(jié)血糖作用

近年來糖尿病患病率在全球呈上升趨勢(shì),研究表明餐后血糖濃度高與患2型糖尿病和代謝綜合征的風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)。因此,控制餐后血糖水平被認(rèn)為是減輕和預(yù)防高血糖和糖尿病的重要而有效的方法。其降血糖機(jī)理可分為:(1)抑制非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化為葡萄糖糖或糖原,減少葡萄糖的生成;(2)促進(jìn)胰島細(xì)胞分泌胰島素;(3)具有吸收葡萄糖的功效,調(diào)節(jié)糖代謝。

α-淀粉酶是消化系統(tǒng)中的一種關(guān)鍵酶,可將淀粉催化分解為低聚糖,α-葡萄糖苷酶位于空腸細(xì)胞刷狀緣,它可以催化未被吸收的低聚糖和雙糖的α-1,4鍵的水解,并將其轉(zhuǎn)化為單糖,這些單糖被空腸上部吸收,會(huì)導(dǎo)致高血糖[36-37]。二肽基肽酶IV可參與滅活腸促胰素,胰高血糖素樣肽-1作為一種重要的腸促胰素,可以抑制胰島α細(xì)胞分泌胰高血糖素,促進(jìn)胰島β細(xì)胞分泌胰島素[38],因此抑制二肽基肽酶IV的活性,可減緩胰高血糖素樣肽-1的降解從而降低血糖。王瑾[39]采用酶-抑制劑模型實(shí)驗(yàn),表明了谷糠結(jié)合態(tài)多酚對(duì)α-葡萄糖苷酶有明顯的抑制作用,并闡明了谷糠結(jié)合態(tài)多酚改善血糖的分子機(jī)制:谷糠結(jié)合態(tài)多酚可通過上調(diào)HepG2細(xì)胞中的miR-1-3P表達(dá)抑制糖異生關(guān)鍵限速酶蛋白絡(luò)氨酸磷酸酶PTP1B的表達(dá),從而調(diào)節(jié)糖代謝紊亂。

3.3 調(diào)節(jié)血脂作用

糙小米中的多酚、黃酮、小米糠油、膳食纖維都具有調(diào)節(jié)血脂的作用,其調(diào)節(jié)血脂機(jī)制可從調(diào)節(jié)脂質(zhì)的合成與分解進(jìn)行研究:(1)抑制脂質(zhì)的合成:脂質(zhì)合成相關(guān)的酶有脂肪酸合酶、葡萄糖-6-磷酸脫氫酶、蘋果酸酶、乙酰輔酶A羧化酶、甘油-3-磷酸脫氫酶等。(2)促進(jìn)脂質(zhì)的分解:脂肪分解相關(guān)酶有甘油三酯脂肪酶、脂肪酶、脂蛋白脂酶、肉堿酯酰轉(zhuǎn)移酶等。(3)促進(jìn)脂質(zhì)排除體外。

Ikeda等[40]研究表明,茶兒茶素沒食子酸酯可以降低大鼠內(nèi)臟脂肪、肝臟三酰甘油沉積及與脂肪酸合成相關(guān)的肝酶活性。有研究表明小米谷糠油可通過改變脂蛋白脂酶活性使血液中甘油三酯降解為甘油和脂肪酸從而調(diào)節(jié)血脂水平[41]。此外,多酚類物質(zhì)、多糖、膳食纖維對(duì)脂肪酶都有明顯的抑制作用。膳食纖維還可包裹膽汁酸排除體外,減少其在體內(nèi)的重吸收,使膽固醇更多的轉(zhuǎn)化為膽汁酸從而降低膽固醇含量。

3.4 調(diào)節(jié)神經(jīng)、安眠的作用

近年來越來越多的人患有慢性疲勞綜合癥,主要表現(xiàn)是四肢酸痛、疲勞乏力、食欲不振并伴有失眠、情緒低落等精神問題[42]。研究表明,慢性疲勞綜合癥與色氨酸的代謝水平有密切關(guān)系,色氨酸在色氨酸羥化酶2的作用下可促進(jìn)大腦神經(jīng)細(xì)胞分泌5-羥色胺,5-羥色胺能促進(jìn)人體產(chǎn)生鎮(zhèn)定、放松、自信等情緒并具有催眠、延長(zhǎng)睡眠時(shí)間的效果[43],此外5-羥色胺可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為具有鎮(zhèn)靜誘發(fā)睡眠功效的褪黑素。

小米中的色氨酸含量在所有谷物中首屈一指,含量約為202 mg/100 g,明顯高于FAO/WHO推薦量和大米、小麥、玉米中含量,在晚餐中加入小米有利于提高腦內(nèi)色氨酸的含量。另外,小米中含有的碳水化合物能促進(jìn)胰島素分泌,胰島素能進(jìn)一步促進(jìn)色氨酸轉(zhuǎn)化為具有安眠作用的5-羥色胺[44],其富含的胡蘿卜素和維生素B也能提高腦內(nèi)色氨酸的含量。

4 糙小米食品的開發(fā)及應(yīng)用

目前我國糙小米的主要利用途徑是直接食用(小米)、用于生產(chǎn)飼料或者作為廢棄物處理(小米糠),對(duì)于小米糠的開發(fā)利用大部分還僅停留在初級(jí)階段,這些副產(chǎn)品的處理已經(jīng)成為一個(gè)嚴(yán)重的問題,未使用的副產(chǎn)品一般在野外焚燒,造成經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)以及空氣污染、霧霾等環(huán)境問題。而國外一些國家對(duì)于農(nóng)副產(chǎn)品尤其是米糠的利用已能達(dá)到深加工水平,若將小米糠應(yīng)用到食品及其他領(lǐng)域的開發(fā),定能大大提高農(nóng)副產(chǎn)品的附加值。

4.1 小米的開發(fā)及應(yīng)用

對(duì)于小米的食用最原始的做法是熬制小米粥,其對(duì)脾胃都具有很好的保健作用,而小米中還含有多種功能性成分對(duì)人體健康十分有益,一些研究人員已經(jīng)開始探索在各種各樣的食品中添加小米粉來補(bǔ)充主要谷物,如烘焙產(chǎn)品、擠壓膨化產(chǎn)品、酒精及非酒精性飲料、發(fā)酵食品等。

Shimray等[45]研究了添加不同水平(30%～50%)的天然小米粉和發(fā)芽小米粉餅干的理化特性,感官分析表明,用天然小米粉和發(fā)芽小米粉替代小麥粉的可接受性高達(dá)40%。Shukla[46]研究了以30%～50%的糙小米粉替代部分精制小麥粉對(duì)面條品質(zhì)的影響,感官分析表明,30%的糙小米粉摻入量改善了面條品質(zhì),與對(duì)照組相比,調(diào)和面的血糖指數(shù)為45.13,表明其在糖尿病和肥胖癥方面的治療應(yīng)用。谷子也常被用來生產(chǎn)飲料,指谷子在撒哈拉以南非洲的郊區(qū)被廣泛使用,用于制備一種民族糖化飲料“Togwa”,通常使用發(fā)芽的谷子、玉米、紅薯、高粱和香蕉制成[47],此飲料富含蛋白質(zhì)、碳水化合物、粗纖維和礦物質(zhì)(鈣、鐵、鋅和磷)。此外小米中的黃色素是一種極具潛力的植物色素化合物,主要為類胡蘿卜素類物質(zhì),可用于各類食品、飲料、糖果的著色劑,其作為食品添加劑添加到食品中,可以改善食品的口感和品質(zhì),延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期。

4.2 小米糠的開發(fā)及應(yīng)用

在我國關(guān)于小米糠的產(chǎn)品并不多,最常見的是小米糠油,其營養(yǎng)價(jià)值豐富,小米糠中富含多種功能性成分,可開發(fā)將其應(yīng)用到食品及其他領(lǐng)域。糙小米中含有天然的酚酸、類黃酮、維生素E、γ-谷維素能有效抑制脂質(zhì)的氧化,若將其替代一些合成的抗氧化劑,能防止食品變質(zhì)并減少化學(xué)合成防腐劑的使用[48],這些天然化合物還可作為營養(yǎng)強(qiáng)化劑添加到食品中,滿足人們對(duì)營養(yǎng)健康飲食的需求。

將小米糠應(yīng)用到化妝品當(dāng)中也是一個(gè)新的研究方向,國外一些發(fā)達(dá)國家已將稻米加工產(chǎn)生的副產(chǎn)物應(yīng)用到化妝品行業(yè),在日本的市場(chǎng)上已能見到一些米糠化妝品,如洗面奶、潤(rùn)唇膏、粉底液等[49]。小米糠中含有的活性成分與米糠中較為相似,可將小米糠中的γ-谷維素和維生素E應(yīng)用到防曬、抗氧化抗衰老以及美白祛斑的化妝品中,如植酸可用于治療痤瘡粉刺、改善膚色、促進(jìn)毛發(fā)生長(zhǎng);植物甾醇可用于調(diào)理皮膚、抗炎和愈合傷口等[50]。此外,小米糠中富含的植酸、γ-谷維素、植物甾醇、多酚類物質(zhì)具有抗癌活性、抗炎性、抑制膽固醇生成以及調(diào)節(jié)糖脂代謝的功效,可將其考慮應(yīng)用在醫(yī)藥等領(lǐng)域。將含有促進(jìn)人體健康和預(yù)防疾病所需的藥用成分食品替代合成的化學(xué)藥品可以減少藥物對(duì)人體的傷害,同時(shí)也可保持對(duì)癌細(xì)胞的效力[51]。

5 結(jié)束語及建議

綜上,作為五谷之首的谷子營養(yǎng)豐富,具有較高的滋補(bǔ)功效和保健功能,《本草綱目》記載:“養(yǎng)腎氣,去脾胃中熱,益氣,治胃熱消渴,利小便”,常吃小米還能降血壓、防治消化不良、補(bǔ)血健腦、安眠等功效。與大宗主糧小麥、水稻、玉米等相比,谷子的育種、品質(zhì)改良、加工工藝技術(shù)、設(shè)備、產(chǎn)品開發(fā)及營養(yǎng)保健功效等的研究明顯不足,阻礙了谷子深加工及應(yīng)用推廣,因此需要從以下方面加強(qiáng)研究。

(1)充分發(fā)揮我國谷子種質(zhì)資源豐富的優(yōu)勢(shì),利用現(xiàn)代全基因組選擇育種技術(shù)與傳統(tǒng)雜交育種技術(shù)相結(jié)合培育高產(chǎn)、品優(yōu)、抗蟲、抗病的新型谷子品種,提高谷子的育種效率,尤其是適合不同食品品質(zhì)特征要求的專用化谷子新品種,為高品質(zhì)營養(yǎng)健康谷子食品提供資源支撐,以實(shí)現(xiàn)我國谷子產(chǎn)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展。

(2)利用現(xiàn)代分析技術(shù)、品質(zhì)分析技術(shù)研究不同區(qū)域、不同品種谷子的營養(yǎng)成分、功能性活性物質(zhì)含量水平、物理、化學(xué)特性、品質(zhì)特征等,構(gòu)建我國谷子品質(zhì)特征數(shù)據(jù)庫;利用發(fā)芽、發(fā)酵、酶工程等生物富集技術(shù)或改性技術(shù)提高發(fā)芽糙小米或小米的營養(yǎng)物質(zhì)和生物活性物質(zhì)如多酚類抗氧化物質(zhì)、黃酮類物質(zhì)、γ-氨基丁酸、植酸、蛋白活性肽等的含量,同時(shí)也可以改進(jìn)其口感和風(fēng)味,以促進(jìn)新型谷子食品的開發(fā)。

(3)基于谷子的籽粒特征、物理特征尤其是力學(xué)特征,研究開發(fā)谷子加工專用設(shè)備和品質(zhì)調(diào)控技術(shù),以提高小米、糙小米及其他小米產(chǎn)品的出品率和食用品質(zhì)、營養(yǎng)物質(zhì)及功能活性物質(zhì)的保留率,同時(shí)研究其副產(chǎn)物如小米糠、胚、谷殼等深加工和綜合利用,延長(zhǎng)其產(chǎn)業(yè)鏈,提高其附加值,促進(jìn)加工企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高。

(4)深入研究谷子的功能性活性物質(zhì)(多酚、黃酮、多糖、谷維素、活性蛋白肽等)的保健功效及其量效關(guān)系,如多酚物質(zhì)在調(diào)節(jié)糖脂代謝、抑制黃嘌呤氧化酶活性、抗氧化、蛋白活性肽調(diào)節(jié)睡眠等方面的效果及量效關(guān)系,為新型谷子食品如低GI指數(shù)谷子食品、調(diào)節(jié)血糖、血脂、改善睡眠等功能性谷子食品的開發(fā)提供技術(shù)基礎(chǔ)。