粒用玉米发芽制备高营养玉米粉的营养成分变化及工艺条件选择

李香勇，陈利容，盛　涛，龚魁杰，刘开昌

（1.山东省农业科学院作物研究所，山东济南　250100；2.山东省农业科学院，山东济南　250100）



粒用玉米发芽制备高营养玉米粉的营养成分变化及工艺条件选择

李香勇1，*陈利容1，盛涛1，龚魁杰1，*刘开昌2

（1.山东省农业科学院作物研究所，山东济南250100；2.山东省农业科学院，山东济南250100）

摘要：发芽谷物的开发利用正在引起国内外的广泛关注，成为研究热点。通过检测发芽玉米淀粉、还原糖、蛋白质、赖氨酸、膳食纤维的含量，研究玉米在发芽过程中营养物质的变化。试验结果表明，玉米经过发芽处理后，淀粉含量迅速下降，发芽144 h时降低了22.7%±1.3%；同时还原糖含量增加6.5%±0.1%。发芽也会造成蛋白质含量的缓慢下降，144 h时从10.2%±0.2%下降至8.5%±0.3%；而赖氨酸含量则有显著增长（p＜0.05），从0.45%±0.01%增加到0.73%±0.03%。总膳食纤维含量下降，而可溶性膳食纤维含量增加，不可溶性膳食纤维含量降低。以玉米发芽过程中的参数变化为依据，试验确定了发芽72 h可作为制备高营养玉米粉的有效工艺参数。

关键词：玉米；发芽；营养物质；赖氨酸；可溶性膳食纤维

0　引言

玉米是世界上产量最大的粮食作物之一，我国是世界第二玉米生产大国，玉米产量占世界总产量的20.68%[1]。玉米作为一种传统的农作物，在我国是仅次于水稻的粮食作物[2]，也被广泛应用于轻工业、食品、医药、造纸等行业的生产中。玉米籽粒中含有丰富的营养物质，据报道，干玉米籽粒中含有蛋白质5.8%～9.0%，脂肪3.9%～4.6%（其中人体必需的亚油酸占19%～71%），淀粉70.6%～76.5%，还含有丰富的膳食纤维、VC和VE，以及人体所必需的微量元素[3]。随着食品行业发展和人民生活水平的提高，玉米食品的开发和利用正在受到越来越多的关注。

谷物在萌发的过程中，其营养成分和理化性质会发生重大的变化[4]。研究发现，发芽处理过程中淀粉酶活性激增，淀粉等多糖迅速分解，生成大量还原糖；蛋白质含量下降，可溶性蛋白含量增加，人体必需氨基酸含量增加，膳食纤维含量增加；其他营养成分也有不同程度的改变[5]。萌发有助于提高谷物的营养价值，降低和消除有害物质与抗营养物质。谷物种子萌发技术在食品中应用已经成为研究热点，但是在我国关于发芽玉米食品的研发鲜有报道。本试验研究了玉米在发芽过程中营养物质的变化，并以此为基础确定了发芽制备高营养玉米粉的发芽条件，为发芽玉米新型食品的开发利用提供了理论依据。

1　材料与方法

1.1材料与主要试剂

市售玉米，3,5 -二硝基水杨酸、茚三酮、亮氨酸、淀粉葡萄苷酶、蛋白酶、MES试剂、TRIS试剂，所需化学试剂均为分析纯。

1.2仪器设备

电子天平、紫外可见分光光度计、消化仪、凯氏定氮仪、水浴恒温箱、膳食纤维测定仪、烘箱、马福炉、恒温培养箱等。

1.3试验方法

1.3.1样品预处理

精选玉米籽粒（除去发霉、破碎的），用0.5%次氯酸钠溶液浸泡30 min，对其进行表面杀菌，然后用蒸馏水清洗数次。再加入纯水，在30℃条件下浸泡8 h后，将玉米均匀铺在已消毒、底部铺有滤纸的发芽盘中，置于25℃恒温培养箱中进行发芽培养，每隔1 d取样1次，共取6次。取样后，迅速将发芽玉米放入装有100℃热水的烧杯中浸泡5 min，进行灭酶处理（部分淀粉α化），避免胚芽过度生长，沥干水后将样品放在45℃鼓风干燥箱内热风干燥。将干燥好的物料迅速冷却至室温，粉碎后在- 20℃冰箱内冷冻保存备用，测定其各营养成分含量。

1.3.2发芽玉米营养成分含量测定方法

淀粉含量与还原糖含量测定采用DNS比色法[6]；蛋白质含量测定采用凯氏定氮法[7]；赖氨酸含量测定采用茚三酮法[8]；膳食纤维（Total dietary fiber，TDF）、可溶性膳食纤维（Soluble dietary fiber，SDF）、不可溶性膳食纤维（Insoluble dietary fiber，IDF）含量测定采用GB/T 5009.88—2008酶质量法。

2　结果与分析

2.1发芽对玉米中水分含量的影响

玉米发芽过程中水分含量的变化见图1。

图1　玉米发芽过程中水分含量的变化

谷物发芽过程中淀粉、蛋白质等大分子物质不断的分解，产生了大量水分，因此水分含量会随着谷物的萌发而增加。由图1可以看出，随着发芽时间的增加，玉米籽粒中水分也不断增加，从0 h的14.5%±0.05%增加到144 h时的17.3%±0.15%。由此可以看出，发芽期间玉米籽粒内生化反应活跃。

2.2发芽对玉米中淀粉含量的影响

谷物发芽会导致淀粉酶活性激增，淀粉等多糖快速分解，从而生成大量还原糖等小分子糖供给发芽过程利用[8]。因此，谷物发芽都会伴随淀粉的快速降解和还原糖的含量升高，但不同谷物淀粉和还原糖的变化并不一致。

玉米发芽过程中淀粉含量的变化见图2。

图2　玉米发芽过程中淀粉含量的变化

由图2可知，随着发芽时间的增加，玉米籽粒中淀粉含量迅速减少，基本呈现直线下降趋势。到第144小时，玉米淀粉含量仅为46.0%±0.6%，下降了22.7%±1.3%，表明玉米淀粉降解过程快速进行。

玉米发芽过程中还原糖含量的变化见图3。

图3　玉米发芽过程中还原糖含量的变化

与淀粉含量快速下降相对应，发芽玉米中还原糖含量则快速上升，发芽144 h还原糖含量增加了6.5%±0.1%（图3），表明淀粉水解直接促进了还原糖含量的增加。还原糖可以直接为谷物萌发提供能量，参与淀粉、蛋白质等大分子物质的合成[9]。因此，还原糖含量的升高也直接促进了玉米的萌动、发芽等发育进程。还原糖可应用于功能保健食品，可改善食品的风味，故玉米发芽中还原糖含量的适当增加具有重要的应用价值。

2.3发芽对玉米中蛋白质及赖氨酸含量的影响

玉米发芽过程中蛋白质含量的变化见图4。

图4　玉米发芽过程中蛋白质含量的变化

相对于淀粉作为谷物发芽过程中的供能物质，蛋白质在谷物发芽过程中主要起到为幼芽、幼根生长提供氨基酸的作用[10]。从图4可以看出，随着发芽时间的增加，玉米中蛋白质含量降低，从发芽0 h的10.2%±0.2%降低到发芽144 h时的8.5%±0.3%。值得注意的是蛋白质含量在发芽0～48 h快速下降，48 h后则变化缓慢，下降幅度变化不大。这可能是由于发芽前期，玉米中的含氮物质部分受蛋白酶的作用而分解为低分子肽类和氨基酸，这些分解产物分泌到胚部，合成幼根、幼芽中的蛋白质，导致发芽后期蛋白质含量变化比较平缓[11]。但总体来说，蛋白质的分解仍然占据主导地位，导致蛋白质含量持续下降。

玉米发芽过程中赖氨酸含量的变化见图5。

发芽导致蛋白质含量的下降，通常伴随着氨基酸含量的升高。试验分析了玉米中的第一限制氨基酸——赖氨酸的含量变化，可以发现随着发芽时间的增加，赖氨酸含量不断增加。通过发芽处理后，赖氨酸的含量从0.45%±0.01%增加到0.73%±0.03%，这可能是发芽过程中蛋白质分解生成了赖氨酸。赖氨酸是人体必需氨基酸之一，能促进人体发育、增强免疫功能，并有提高中枢神经组织功能的作用[12]。因此赖氨酸含量的升高，对于提高发芽玉米的营养效价具有重要意义。从图5可以发现，赖氨酸发芽前48 h升高最快，72 h后变化平缓，这为确定合适的发芽时间、避免过度发芽造成品质劣化提供了很好的选择。

图5　玉米发芽过程中赖氨酸含量的变化

2.4发芽对玉米膳食纤维含量的影响

玉米发芽过程中膳食纤维含量的变化指标见表1。

膳食纤维具有降低血胆固醇，预防胆结石、高脂血症和心血管疾病以及促进排便、预防肠癌和乳腺癌等作用。其中，可溶性纤维能促进肠道中有益菌大量繁殖，创造肠道的健康生态；可溶性膳食纤维还具有明显的降血糖功能。由表1可知，随着发芽时间的增加，总膳食纤维（TDF）含量降低，可溶性膳食纤维（SDF）含量增加，不可溶性膳食纤维（IDF）含量降低，120 h时可溶性膳食纤维含量超过不可溶性膳食纤维含量。SDF和IDF的变化表明，SDF含量的提高，可能更多的得益于IDF的下降。玉米发芽导致纤维素酶等相关酶活性增强，因此纤维素的降解成为可能，从而使得原不可溶性膳食纤维转变为可溶性膳食纤维。

表1　玉米发芽过程中膳食纤维含量的变化指标　/ %

2.5制备高营养玉米粉的发芽工艺参数选择

发芽24～120 h的玉米籽粒见图6。

玉米发芽过程中不同营养组分的变化，表明玉米发芽降解代谢占主导地位，同时伴随有蛋白质合成。因此控制合理的发芽工艺参数，可以适当提高赖氨酸、SDF等益生性健康组分的含量，较大幅度降低淀粉等高热量物质，保持蛋白质含量适度变化。发芽72 h时淀粉含量为56.4%±1.3%（图2），还原糖含量为8.2%±0.2%（图3）；蛋白质含量为8.9% ±0.3%（图4），赖氨酸含量为0.62%±0.02%（图5）；SDF含量为6.24%±0.03%（表1），均达到更为合理的组成，因此发芽72 h显然更适于制备高营养玉米粉。从玉米芽的生长来判断，也可以发现72 h时芽长为0.3 cm（图6），不会对玉米粉制备产生较大影响。因此，发芽72 h对于制备高营养玉米粉为

图6　发芽24～120 h的玉米籽粒

合理的工艺参数。

3　结论

玉米籽粒含有丰富的营养物质，经过发芽处理后，其营养物质发生了不同程度的变化。发芽后，玉米籽粒中淀粉含量降低，还原糖含量增加；蛋白质含量降低，赖氨酸含量增加；可溶性膳食纤维含量增加，不可溶性膳食纤维含量降低。因此，玉米发芽后能够提高其营养价值和改善其口感。以玉米发芽过程中营养物质的改善为基础，确定发芽72 h为制备高营养玉米粉的合理工艺参数。

参考文献

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Nutritional Component Changes of Grain Corn during Germination

LI Xiangyong1，*CHEN Lirong1，SHENG Tao1，GONG Kuijie1，*LIU Kaichang2
（1. Crop Research Institute，Shandong Academy of Agricultural Sciences，Ji'nan，Shandong 250100，China；2. Shandong Academy of Agricultural Sciences，Ji'nan，Shandong 250100，China）

Abstract：Grain germination now appeals great interest all around the world and becomes the focus in cereal processing fields. Changes of nutrient substance during germination are discussed by determing the contents of starch，reduced sugar，protein，lysine and dietary fiber. The results show that starch contents changed sharply where the contents decreased by 22.7%±1.3% at 144 h compared with 0 h，while reducing sugar increased by 6.5%±0.1%. Germination also lead to the decrease of protein contents from 10.2%±0.2% to 8.5%±0.3% for the 0 h and 144 h，respectively. The contents of lysine have significantly difference（p＜0.05）with the contents of 0.45%±0.01% and 0.73%±0.03% for 0 h and 144 h，respectively. On the other hand，total and insoluble dietary fiber decreased while soluble dietary fiber increased during germination. Germinating treatment of 72 h can be used as the parameter for the preparation of high nutritional corn flour according to the above results. Key words：corn；germination；nutrient substance；lysine；soluble dietary fiber

*通讯作者：陈利容（1978—），女，硕士，助理研究员，研究方向为谷物品质与加工。刘开昌（1971—），男，博士，研究员，研究方向为作物栽培与加工。

作者简介：李香勇（1989—），男，硕士，助理研究员，研究方向为粮食品质与加工。

基金项目：山东省现代农业产业技术体系玉米创新团队项目（SDAIT- 01- 021- 11）；济南市科技发展计划项目（201401270）。

收稿日期：2016- 01- 22

文章编号：1671- 9646（2016）03b- 0027- 03

中图分类号：TS213.4

文献标志码：A

doi：10.16693/j.cnki.1671- 9646（X）.2016.03.034