食用糯性裸大麦研究进展

陈晓静 颜 伟 陈 和 陈 健 沈会权 周汝琴 陶 红 乔海龙 臧 慧

(1.江苏沿海地区农业科学研究所，江苏 盐城 224002;2.江苏省农业科学院粮作所，江苏 南京 210014)

大麦分为稃壳与颖果相粘连的皮大麦，和种子成熟后与颖壳自然脱离，脱粒后种子不带壳的裸大麦，在我国东部沿海地区，目前种植的主要是皮大麦。裸大麦，青藏高原称青稞，长江流域称元麦，人们食用裸大麦具有很长的历史，但由于其食口性差等原因，近年来食用的裸大麦比较少，因为传统的食用习惯，裸大麦(青稞)现在仍是藏区人民的主粮。

普通大麦淀粉中含有17%～24%的直链淀粉和76% ～83%的支链淀粉，糯大麦胚乳直链淀粉含量很低或不含直链淀粉。裸大麦中，胚乳直链淀粉含量在0～10%的，称为糯性裸大麦(waxy hulless barley)。

大麦胚乳占据了种子的大部分，主要含淀粉和蛋白质，其中淀粉重量又占据胚乳组织的85%以上，因此，淀粉的组成对大麦的食用、饲用及加工品质有很大影响。作为一个真正的全麦，糯性裸大麦含有相对一般大麦品种更丰富的可溶性膳食纤维、总的β-葡聚糖和可溶性的β-葡聚糖、蛋白质、淀粉和母育酚(见表1)［1］，并且具有独特的食品加工特性。糯性裸大麦因其在营养保健和食品加工等方面表现出的独特优势而受到了国内外科学家更多的关注，日渐成为食用大麦的研究重点。

1 糯性裸大麦的鉴定方法

大麦皮裸性直接通过肉眼观察籽粒外形就能分辨。大麦籽粒表现糯性与否，并非肉眼能够分辨，随机取100粒成熟裸大麦籽粒，对每粒种子分别拦腰截断，用含碘0.1%、碘化钾1%的碘化钾溶液对籽粒胚乳(远胚端)染色，保存另一半带胚的种子种植。普通和高直链淀粉大麦胚乳显示蓝黑色，糯性胚乳显示深红色或棕色。显示深红色或棕色的裸大麦即为糯性裸大麦。

表1 糯大麦和非糯大麦碳水化合物含量比较 %

2 糯性裸大麦的基因研究

大麦中存在着多种淀粉合成酶GBSS的同工型，其中胚乳直链淀粉主要由GBSSI负责合成。由于GBSSI表达与否控制着籽粒的糯性和非糯性性状，因此也称这种酶蛋白为Waxy蛋白，并将编码Waxy蛋白的基因命名为Waxy基因。糯大麦品种的形成是由于胚乳中的颗粒结合型淀粉合成酶基因Waxy发生自然突变后，隐性突变基因waxy在群体内不断积累，频率逐渐增加，糯性基因型个体所占比例不断提高的结果。waxy基因决定了高水平支链淀粉，大麦中的waxy基因已被克隆和测序。Waxy基因位于大麦1号染色体(7H)上，控制着支链淀粉与直链淀粉的性状表达。糯大麦的淀粉含量比相近的非糯大麦少5% ～8%，淀粉减少通常通过果聚糖、葡萄糖和蔗糖等单糖和β-葡聚糖等纤维组份少量增加得到补偿［2］。大麦的皮裸性是由单基因控制的，皮粒为显性，裸粒为隐性。

3 糯性裸大麦的功能与加工优势

人类至少已经安全食用大麦8 000年，然而在我国，除了高原山地居民以青稞作为日常主食外，大麦主要被用作畜牧业饲料和啤酒工业的重要原料。近年来，随着大麦籽粒中含有特殊的化学成分及其保健作用的发现，特别是β-葡聚糖和母育酚含量高而广受健康专家的关注，其营养价值和加工品质日益受到人们的重视。糯性裸大麦作为营养和保健品的潜在供应源以及改变口感的配料产品，具有无与伦比的优势。

3.1 功能优势

国外科学家很早就开始关注大麦β-葡聚糖和母育酚的营养保健功效。1989年美国蒙大拿州大学的NewmanRK等人在发现大麦籽粒中的β-葡聚糖能降低实验动物血液中的血浆胆固醇的含量。在大麦与小麦和大麦与燕麦的两个比较试验中，大麦在4个星期或更短的时间内都明显地降低了人体血浆中胆固醇的水平。目前生物医学界普遍认为β-葡聚糖具有清肠、调节血糖、降低胆固醇、提高免疫力等四大生理作用。母育酚抑制胆固醇的作用最早是在1986年报道的，随后科学家们进行了动物实验，患有高胆固醇症的猪用补充了母育酚的饲料喂养后，总胆固醇降低了44%，低密度脂蛋白胆固醇降低了60%，脱脂蛋白B降低了26%，血栓素B2降低了41%，血小板降低了29%。在让人食用了富含母育酚和棕榈油的食品的实验中也观察到了同样的效果。相比较其它谷物，大麦含有较高水平含量的β-葡聚糖和母育酚，而糯基因往往趋向于高水平的β-D葡聚糖和母育酚。Ullrich等最早报道了糯大麦的β-葡聚糖含量升高。MacGregor和Fincher提到通过导入waxy基因改变支链淀粉和直链淀粉的比例，大麦 β-葡聚糖含量水平显著增加［3］。Stahl认为，β-葡聚糖和糯性基因的连锁效应不可能被打破［4］。Fastnaught综述提供了16个独立研究的结果:糯大麦的β-葡聚糖含量比非糯大麦高32% ～41%［5］。维生素E由8个同分异构体组成:4个生育酚和4个生育三烯酚，统称为母育酚。试验表明母育酚在抗氧化、降低胆固醇、抑制癌症等方面具有独特的生理功能［6］，加工增值潜力很大。在所有谷物中，大麦的总母育酚含量最高［7］。Cavallero等认为，基因型和环境对总母育酚含量都有显著影响［8］。Ehrenbergeroua等研究表明，裸大麦和糯大麦的总母育酚含量更高［9］。

3.2 食品加工优势

1)裸的优势。皮大麦有壳，食品加工过程中要进行剥壳处理，籽粒腹沟处皮壳不易剥净，往往要浪费较多的糊粉层及胚乳养分。而裸大麦因为外壳非常宽松，因此它们收获后需要的清洗加工的工序减少，得到的籽粒也最完整，不容易被细菌污染，要加工成全麦食品或者碾磨成粉，除特定目标市场，省去了碾皮加工的工序。裸大麦外壳脱落了，但真正具有价值的是它的果皮和种皮，它让糯性裸大麦具有良好的保质期和非常高的β-葡聚糖含量。裸大麦品种色泽也好于皮大麦。

2)糯的优势。糯的特性能够使人们的味蕾感觉食物中含有脂肪，味蕾最喜欢脂肪、盐和糖的味道，所以，糯性裸大麦相比一般大麦，口感显著改善了。糯的特性使加工的食品口感更脆，有利于开发休闲食品。糯性也对大麦生产高麦芽糖糖浆有利。糯大麦淀粉胶凝温度低，因此烹调中可以减少养分的流失。糯性淀粉持水能力强，凝沉和老化速度慢，具有天然的抗老化性能和较强的冻融稳定性，因此大大增加了大麦制品的保鲜能力，适宜制作冷藏及速冻食品，在商业销售过程中延长食品的货架寿命。

4 研究现状与展望

糯性裸大麦作为食用大麦中的重要成员，在我国少有研究。目前大麦主要用于饲料制作和麦芽制作，用作人类食物的很少。在中国，除了高原山地居民以青稞作为日常主食外，大麦主要被用作畜牧业优质的饲料和啤酒工业的重要原料。江苏省一直是我国大麦主产区之一，是全国大麦种植面积最大的省份之一，历史上虽有种植和食用裸大麦的传统，也有过一些关于裸大麦的研究，但现在裸大麦生产非常少，糯性裸大麦种质资源方面的研究和报道近乎为零。长期以来，大麦育种家们更注重啤用和饲用品质优良的大麦种质资源的收集、整理和创新利用，食用型大麦被严重忽视，食用品质优良的大麦材料被遗忘甚至丢弃，更没有得到很好地利用与创新，其资源严重贫乏。并且许多高产抗病的创新材料由于功能型选择不同，在一些特殊成分上和食用大麦甚至有相反的含量要求，因此食用糯性裸大麦的挖掘和创新工作就更加困难。

随着大麦多样性、独特性及其健康功效被越来越多的营养学家们所关注，糯性裸大麦品种渐渐走入人们的视野，各国科学家围绕其品种选育及加工工艺展开了大量的研究。加拿大［10］和瑞士［11］利用传统杂交育种技术已经选育到支链淀粉含量为100%的糯大麦，日本学者运用叠氮化钠诱变的方法得到了糯性突变体［12］。我国甘肃省农垦农业研究院引进国外高代材料定向选育成了黑糯大麦品种垦啤黑糯1号［13］，2010年通过甘肃省非主要农作物品种认定，该品种支链淀粉含量高达98.94%，是目前国内选育的唯一的高糯性黑色裸大麦品种。

为了了解糯性裸大麦的加工工艺和基因型的影响，一些国家和地区正在研究β-葡聚糖、母育酚的富集、分离和纯化技术，及如何在保持其有益属性的同时改变其理化特性，以将其加入到更多制品中。Izydorczyk等研究了一些加拿大糯大麦粉经热、物理和酶解处理后β-葡聚糖总量和可溶性β-葡聚糖含量的差异。Irakli从6种希腊栽培大麦中分离得到水溶性β-葡聚糖，进而研究其结构特征和流变性能。Brennan和Cleary研究用作保健品的β-葡聚糖需注重提取的步骤、相对分子质量和流变学特性。Symons和Brennan从糯性裸大麦品种Sunrise中提取到含量达70%的β-葡聚糖组分，以2.5%和5%的比例混合加至生面团，然后对加工后的面包进行正常质量因子评价。Cleary等研究了商品制备、纯化的相对分子质量不同的β-葡聚糖对面包焙烤的影响。

现代社会人们生活水平不断提高，而心血管疾病、神经性疾病、糖尿病和其他代谢综合症的病人却在日益增加，因此，人们对食品的健康要求越来越高。糯性裸大麦被国外许多学者认为是近乎完美的谷物粮食。近十几年来糯大麦已经受到日本、澳大利亚等国大麦育种专家的广泛关注，利用糯性裸大麦可规模化生产相对纯化的高β-葡聚糖产品，可用于制作多种食品，淀粉被广泛应用于食品和非食品工业。最近，亚洲市场从美国和加拿大进口食用大麦，尤其是糯大麦。2009年4月，日本进口了1 100 t糯大麦，餐饮连锁企业将糯大麦加上其传统的日式料理做成大麦汤，深受欢迎，餐饮连锁企业正计划利用糯性裸大麦制作新的食品。韩国庆州糯大麦饼，香糯可口，是庆州的地方特产。

Ishikawa等研究认为，世界上其它地区的糯大麦如果不是全部，也应是绝大部分来自亚洲，而亚洲糯大麦的故乡在中国。中国农业科学院作物科学研究所朱彩梅、张京等采用I2-KI染色方法，对7 713份中国栽培大麦种质资源进行糯性鉴定及地理分布研究，共鉴定出252份糯大麦品种［14］，主要分布在黄河中下游、长江中下游和云贵、青藏高原，其中长江中下游分布区以江苏为中心。丰富的大麦种质资源为优良糯性裸大麦品种的选育和研究提供了最基本最重要的原始材料。大麦新品种、新淀粉类型和新裸大麦基因型的出现，使选育生产更多对健康有益的大麦产品成为可能，也给食品加工业提供了广阔的前景。

［1］张国平等译.食品与保健大麦:科学、技术和产品［M］.浙江:浙江大学出版社，2010:55

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