不同发芽程度小麦品质变化及应用研究进展

张玉荣，陈 红

（河南工业大学 粮油食品学院，粮食储藏与安全教育部工程研究中心，粮食储运国家工程实验室，河南 郑州 450001）

不同发芽程度小麦品质变化及应用研究进展

张玉荣，陈 红

（河南工业大学 粮油食品学院，粮食储藏与安全教育部工程研究中心，粮食储运国家工程实验室，河南 郑州 450001）

小麦在收获季节若遇到连续的阴雨天气或储藏不当就会发生萌动或者发芽,不仅导致外观发生改变，其内在品质也产生了巨大变化。综述了萌动小麦和发芽小麦的质量指标（容重、千粒重）、营养品质指标（淀粉、脂类、蛋白质、灰分）、食用品质（馒头、面条、面包）以及种用品质的变化规律，并探讨了利用萌动小麦和发芽小麦的新思路。

萌动小麦；发芽小麦；内在品质；应用

0 前言

小麦是世界上种植面积最广、产量最高的粮食作物之一，也是我国重要的商品粮和战略性粮食储备品种。小麦的安全生产和产量高低直接关系到国民的生活稳定以及农民的农业增收。但在小麦收获季节，我国多地却频频遭受阴雨天气，导致小麦在田间就开始萌动或者发芽，如2016年国家粮食局关于我国夏收小麦质量调查报告显示，由于小麦收获期受降雨的影响，使多地不完善粒严重超标，其中安徽达到49%、江苏达到31.5%、陕西达到26%、河南达到23.9%。此外，若小麦收获后储藏不当，粮堆内湿热散发不出去也会使小麦萌动或者发芽。

目前判断小麦是否生芽主要是依据国家标准（GB1351—2008），标准规定生芽粒为芽或幼根突破种皮但不超过本颗粒长度的小麦籽粒以及芽或幼根未突破种皮但胚部种皮已破裂或明显隆起且与胚分离的小麦籽粒。发芽小麦可由肉眼直接分辨出来，而萌动小麦是胚芽萌动但未突破种皮，晒干后与正常小麦外表相似的小麦，是无法通过肉眼直观进行判断的。对于萌动小麦，检测其是否发生萌动最有效、最标准的方法是降落数值法。降落数值是反映小麦粉中α－淀粉酶活性的指标，通过所测值与正常值的对比，就可以准确判别出小麦是否已经发生萌动。此外，Skerritt等[1]运用免疫层析法，使用特殊抗体显色法来检验α－淀粉酶。Neethirajan等[2]用X射线法，根据发芽小麦经过X射线照射就会有白色斑点来判定小麦是否发芽。Krishnan等[3]则用核磁共振光谱测定出发芽小麦与萌动小麦的不同特征。但在实际的粮食检验和收购工作中，发芽小麦和萌动小麦都被笼统地定为不完善粒中的生芽粒，当不完善粒超过6%时，则无法达到企业的收购标准。为此，本文将发芽粒和萌动粒进行对比，分析两者的品质区别，为提高萌动小麦和发芽小麦的利用率，减少农民不必要的经济损失提供理论依据。

1 发芽小麦与萌动小麦质量指标的的变化与分析

小麦在发芽和萌动时，随着水分含量的上升，各类酶的活性也陡然提高，小麦中的各种营养物质淀粉、脂肪、蛋白质等都被分解来满足芽萌动和生长的需要。结果导致小麦籽粒发生皱缩，硬度和饱满度下降，千粒重、容重、出粉率等也都降低[4]。在白雪莲等[5]对小堰6号正常小麦的研究中发现，小麦的容重随所含芽麦百分比的增加而降低，同时小麦的等级下降的情况也十分明显。在董召荣等[6]对小麦进行发芽处理的实验中发现，发芽处理18 h时，千粒重下降0.3%～2.2%，处理41 h时，千粒重下降0.5%～4.2%，处理61 h时，千粒重下降 1.3%～4.4%，该结果表明，随着发芽程度的加深，小麦籽粒内部的营养物质被消耗越多，因此小麦的质量及千粒重下降也就越快。此外，在张佳灵[7]的研究中可以看出，萌动小麦和发芽小麦的千粒重、容重、出粉率都下降，但萌动小麦的下降程度低于发芽小麦，这可能是由于发芽程度的不同而导致其消耗胚乳中营养物质的量也不同。

2 发芽小麦与萌动小麦营养品质的变化与分析

2.1 发芽小麦与萌动小麦淀粉含量及品质的变化

萌动小麦和发芽小麦中的淀粉颗粒不仅外观发生了改变，自身也被水解，且水解程度受外界温度、湿度、培养媒介以及发芽时间长短的影响[8]。在张钟等[9]用扫描电镜观察发芽小麦淀粉颗粒微观结构的实验中发现，随着小麦发芽程度的加深，B型淀粉颗粒增多，A型淀粉颗粒的表面有明显沟状“赤道”槽。且Takahiro等[10]研究发现发芽只影响部分淀粉颗粒，其中大于95%的淀粉颗粒表面是没有小孔。正常小麦和不同程度的芽麦中均含有α－淀粉酶，但正常小麦中α－淀粉酶活性较低，α－淀粉酶的活性与发芽率是成正比的。在张佳灵[7]对小麦破损淀粉含量的测定中可以看出，发芽小麦的淀粉破损量要大于萌动小麦。这是因为随着发芽程度的加深，α－淀粉酶的活性也逐渐增强，它所分解的淀粉的量以及淀粉的破损量都增多。目前，测定α－淀粉酶活性最广泛也最有效的方法就是降落数值法。降落数值越小，α－淀粉酶活性越强，小麦的发芽率也越高。反之，降落数值越大，α－淀粉酶活性越低，小麦发芽率也越低。正常小麦粉的降落数值为200～300，萌动小麦粉和发芽小麦粉的降落数值都会降低[11]，张佳灵[7]的研究表明，发芽小麦面粉的降落数值要低于萌动小麦面粉的降落数值，这说明在小麦萌动和发芽两个不同的生理阶段中，α－淀粉酶的活性是不同的，相应地分解消耗的淀粉量、降落数值也不同。此外，在对发芽小麦淀粉特性的研究中发现，小麦一经萌动或发芽，淀粉酶的活性就开始上升，其各项RVA黏度指标都会受到影响。在孙辉等[12]的研究中发现，由于萌动小麦和发芽小麦中α－淀粉酶对淀粉粒的分解，使得峰值时间缩短，各项黏度值都降低，研究还发现了萌动小麦的各项RVA黏度指标下降的程度均小于发芽小麦。此外，发芽和萌动均不会对糊化温度产生影响。且发芽小麦中淀粉的消化率是升高的，因此发芽小麦的淀粉黏度和透明度均略有下降，而水分、吸水率、溶解率、膨胀势和冻融稳定性均高于未发芽小麦[13－14]。

淀粉是小麦中含量最多也最重要的营养物质，但小麦一经萌动或者发芽，淀粉的外部结构和内在品质都会发生巨大的变化。萌动小麦和发芽小麦加工出来的小麦粉不仅出粉率降低，小麦粉的品质也大大下降，这也是导致芽麦食用品质、加工品质、烘焙品质下降的原因之一。针对此问题，我们可以通过配比的方法将发芽小麦含量控制在一定范围内以达到合理利用发芽小麦的目的，也可以继续深入研究发芽小麦内部淀粉品质的变化情况，并以实验结果为依据为正确利用发芽小麦寻求途径。

2.2 发芽小麦与萌动小麦蛋白含量及品质的变化

小麦从萌动开始，其所含各种酶的活性都随之上升。其中小麦籽粒中的蛋白质在蛋白酶的作用下被水解成小分子物质氨基酸或酰胺来满足小麦生长的需要。在金玉红等[15]的研究中发现，发芽小麦中水溶性蛋白质和盐溶性蛋白质的含量有所增加但醇溶性蛋白和碱性蛋白的含量却减少，说明蛋白质是处于不断地合成与分解的动态之中的，且在李毅念等[16]和董召荣等[17]的研究中发现，蛋白质总体含量是随发芽程度的增加而不断降低的。此外，在张钟等[18]的研究中发现，发芽初期小麦中蛋白质的含量和绝大多数氨基酸的含量都会上升，蛋白质的品质也得到了改善。在李兴军等[19]对不同品种小麦进行的萌动实验中发现，萌动小麦经内源蛋白酶水解会产生大量的氨基酸，使得游离氨基酸的含量上升，但氨基酸总量基本保持不变。用快速定氮仪测定的结果显示，萌动小麦的蛋白质含量也增加，用Mixolab仪对萌动小麦进行测定所得的Mixolab曲线显示萌动小麦的蛋白质网络弱化程度（C1—C2）加大，这就证明了小麦的萌动是一个合成与降解同时存在的过程。另外，小麦中干、湿面筋的含量与其蛋白质含量之间呈正相关关系，这是由面筋的构成决定的。在万慕麟等[20]的研究中发现，随着小麦发芽时间的延长，干、湿面筋的含量逐渐降低，面筋品质也发生了较大的变化，手洗面筋时，面筋不易成型、易散架、难以成团且缺乏黏性。

总的来说，不管是萌动小麦还是发芽小麦，由于蛋白酶活性的增加以及对蛋白质的分解，导致蛋白质品质下降，面筋品质也发生了劣变，如手洗时能明显感觉到面团的黏性降低，不易成团易散落等[21]。蛋白质是食品工业中重要的生物大分子，尤其是能与多糖通过美拉德反应使产物具有良好的功能特性。对萌动小麦和发芽小麦来说，蛋白质品质的改善不失为一个提高其利用率的办法。目前，对蛋白质品质进行改性的方法有物理改性、化学改性、酶法改性以及基因工程改性等。我们接下来可以着重研究萌动小麦和发芽小麦中改性后蛋白质的品质变化，进而提高萌动小麦、发芽小麦的利用率[22]。

2.3 发芽小麦与萌动小麦脂肪含量及品质的变化

脂类是小麦三大营养物质之一，脂肪的含量虽然没有淀粉、蛋白质多，但它与小麦的品质有着密切的联系，与面包、糕点、南方馒头等食品的加工品质也有着密切的联系[23]。脂肪酸值是反映粮食储藏品质和烘焙品质的一个灵敏指标，这是因为脂肪酸值与小麦含水量成正相关关系，水分活度增大，小麦脂肪酶和脂肪氧化酶的活性就升高，胚的活动和微生物的酶解作用加强，脂肪的分解作用也加强。且脂肪酸在氧气充足时自身也会发生过氧化分解产生酮、醛等小分子物质，与此同时，小麦的储藏品质发生劣变[24]，当水分上升到一定程度达到平衡后，脂肪酸值的上升就变得非常缓慢[25]。

小麦萌动或者发芽后，籽粒中的脂类主要发生两方面的变化。第一种是脂类发生氧化，氧化后产生过氧化物和不饱和脂肪酸[26]，第二种是由于糊粉层内脂肪酶活性的增强，使脂肪在脂肪酶的作用下被水解为甘油和脂肪酸，从而导致脂肪含量下降，脂肪酸值由于游离脂肪酸含量的升高而增加[11]。在吴玮[27]对正常麦、芽未突破种皮麦、发芽麦3种状态的亲核3号小麦品质的研究中发现，萌动小麦和发芽小麦的脂肪酸值是正常小麦脂肪酸值的1.5～2倍，萌动小麦的脂肪酸值要比发芽小麦的脂肪酸值小。这说明相比正常小麦，萌动小麦的品质已经有了较大的变化，但比发芽小麦的品质要好，说明萌动小麦和发芽小麦还是有一定差别的。

2.4 发芽小麦与萌动小麦中灰分的变化

灰分是指小麦燃烧后剩下的无机物质，占小麦籽粒总质量的1.5%～2.2%。灰分中含近60余种的矿物质， 包含的元素有 Ca、Mg、K、Na、Si、P、S、Fe、Al等。灰分主要包括内源灰分和外源灰分两部分。外源灰分，即小麦籽粒表面所含的灰分，经清理工艺就会减少。内源灰分是小麦内部固有的灰分，内源灰分在小麦籽粒中的分布是非常不平衡的。其中，皮层中灰分含量约为1.5%～3.0%，糊粉层中约含 2.5%～3.0%，胚含 4.0%，胚乳含 0.35%～0.45%[28]。但在萌动麦和芽麦中，小麦籽粒的外部结构发生了变化，小麦的表皮面积也发生变化，致使小麦灰分的含量也相应地发生了改变。

在张钟等[18]的研究中发现，随小麦发芽程度的加深，小麦中灰分含量是逐渐降低的。在孙辉等[12]对芽麦磨粉的实验中发现，萌动率越高的小麦，磨制的小麦粉色泽越好。这可能是因为萌动麦和芽麦胚部的表皮更易和胚发生分离，从而在制粉时也更易脱离。在白雪莲等[5]的研究中发现，对发芽率不同的小麦进行灰分测定，发现结果变化不大。即发芽小麦能在一定程度上降低灰分，但总体来说，其对灰分的影响并不大。

3 发芽小麦与萌动小麦的食用品质及差异

小麦是需要被磨制成粉方可被人们利用的粮食作物。人们常将小麦粉制成馒头、面条、面包或糕点等食品，这些食品的品质就取决于小麦粉的品质。小麦粉中粗蛋白的含量和质量是评价其品质的主要指标之一。相关研究已表明，蛋白质的含量和质量决定着小麦粉的食用品质[29－32]。其中最重要的蛋白为小麦面筋蛋白，面筋的质量与含量也决定着小麦粉的食用品质。如影响馒头品质最主要的因素就是蛋白质，加工馒头时蛋白质含量要保持在10%～13%[33]。对面条来说，面筋蛋白质对面条的加工和食用品质有着重要的影响[34]，若蛋白质含量高，面团强度大，加工出来的面条煮的时间偏长；蛋白质含量低，面筋含量也低，此时不易形成网络结构，加工出来的面条易断、混汤且咀嚼性能差。总之，蛋白质含量要控制在合理的范围内。

对萌动小麦和发芽小麦来说，它们蛋白质的含量都降低，品质也都发生了劣变，对小麦粉的加工及食用品质造成了很大的影响。孙辉等[12]研究表明，小麦的萌动率、发芽率与面条评分相关性不大，但发芽率与馒头和面包的评分则呈显著负相关。降落数值与馒头评分、面条评分和面包评分是呈极显著正相关的。总体来说，若小麦发芽率过高，则馒头、面条和面包的品质都会受到影响。其中，发芽率对面包和馒头品质的影响要大于对面条品质的影响，而萌动小麦对三者的影响都较小[12]。在董召荣等[35]的研究中发现，随着小麦发芽程度的加深，面包的体积和比容都降低。Lukow等[36]在用加拿大的强面筋小麦作为材料进行研究时发现，浅度发芽的小麦烘焙品质有所提高，发芽程度过深，烘焙品质就会变差。总之，发芽越严重的小麦，其蛋白质含量降低且品质下降，食用品质势必会下降。无论是萌动小麦还是发芽小麦，它们的蛋白质的含量都降低，品质也都发生了变化，但变化的程度不同，因此推测萌动小麦的烘焙品质要好于发芽小麦。

4 发芽小麦与萌动小麦的种用品质

根据国家标准，作为种用的小麦种子分为原种和良种两个等级。原种要求小麦的纯度不低于99.9%，净度不低于98.0%，发芽率不低于85%，水分不高于13.0%；良种要求小麦的纯度不低于99.0%，净度不低于98.0%，发芽率不低于85%，水分不高于13.0%。此外，高质量的小麦种子，籽粒应纯净、大小均匀、颗粒饱满、千粒重大且生活力强，还要防止掺入杂质、病菌、霉菌、虫卵等以保持极高的纯度。而小麦一旦受潮，其呼吸作用就会变得异常旺盛，呼吸强度较干燥状态下增加了近10倍，内部各种水解酶也都被活化，这种小麦即使再被干燥，其呼吸强度仍会维持在很高的水平。萌动种子中处于露白阶段的小麦活力下降不大，仍能作为种用[11]，但在对种子进行40℃的干燥处理时，会对种子产生很大的损坏。总体而言，种用品质随萌动率和发芽率的增加明显降低，即使是浅度发芽（露白）阶段的小麦也不建议作为种用。

5 发芽小麦和萌动小麦的利用新思路

小麦萌动和发芽后，籽粒内部各种酶的活性都随之上升，淀粉、蛋白质等物质也开始被酶水解，小麦的内在品质发生了劣变，食用品质大大下降，如制作的面片易断裂、馒头的口感发粘、面包难以成型或者切片等[37－38]。且发芽小麦易吸水导致其不耐储藏，因此，如何预防发芽小麦的产生一直备受科研人员的关注，也是我国农业发展中一个尚未解决的难题。但也有研究发现，发芽小麦中含有一些独特的营养成分。如发芽小麦中叶酸的含量会大幅度上升。Hefni等[39]研究表明，芽麦中叶酸含量较正常小麦上升了4～6倍。Koehler等[8]和Hefni等[40]也发现发芽小麦中叶酸含量更高，主要原因是合成叶酸的原料甲基原子数量的增加。叶酸是人体重要营养物质之一，对孕妇和婴幼儿尤为重要。国外研究已经发现，在婴幼儿奶粉中添加叶酸会促进脑部的发育。因此，我们可以根据芽麦的这一特点来寻求利用芽麦的新途径，如加工孕妇专用食品就是一个新思路。Van Hung等[41]和Donkor等[42]研究发现，发芽谷物中γ—氨基（GABA）的含量比正常小麦中的要高。GABA是一种重要的抑制性神经递质，可参与体内多种生理代谢活动，有降血压、镇定神经、抗焦虑以及延缓疼痛的作用，还可作为一种胰岛素来预防糖尿病[43]。除此之外，谷物中还含有多酚类物质，且Donkor等[42]发现发芽小麦中多酚类物质含量比正常小麦中的要高。多酚类物质具有较强的抗氧化能力，不仅能消炎、提高葡萄糖的代谢还能缓解氧化应激[44]。Oak等[45]发现多酚类物质还能减少患心脏病、癌症以及糖尿病的风险。在Bolívar等[46]对13中不同种类的小麦研究中发现，发芽小麦中多酚的含量和抗氧化能力都增加，因此发芽小麦可作为酚类物质的提取来源，这也是利用发芽小麦的一个方法。Bohn等[47]研究发现，发芽小麦中植酸酶的活性增强，植酸的含量比正常小麦的低。植酸是存在于小麦籽粒糊粉层和外壳的B族类维生素物质，是一种抗营养因子，具有很强的螯合能力，可以与籽粒中的矿物质和微量元素结合[48－49]，从而减少动物对矿物质和微量元素的吸收利用使得土壤富营养化，因此芽麦可以作为饲料使用，不仅能降低饲料成本，还能减少对环境的污染。西方国家还将芽麦制成全麦粉并发现了其独特的营养价值，且将它视为一种健康食品来食用。针对芽麦的不耐储性，我们可以在它的品质劣变前就制成食品、药品或者饲料等物质来加以利用，但具体的方式与途径仍需要我们继续探究。

萌动小麦作为发芽小麦的起始阶段，内在品质也已经发生了很大的变化。在吴玮[27]对正常、芽未突破种皮、发芽的京核3号小麦降落数值的测定中可以看出，芽未突破种皮的小麦和发芽小麦的降落数值都是降低的，未突破种皮的小麦降落数值的下降幅度虽然小于发芽小麦，但已经远高于正常小麦，即萌动小麦的降落数值也发生了很大的改变。如果将萌动麦和发芽麦直接制成面粉，会严重影响它的食用品质，如口感发粘、不能拉条、发黑等，这主要是由蛋白质品质的劣变导致的。但如果将发芽小麦与正常小麦混合且比例不超过10%，经实验测定其物化品质均无明显的变化[5]。对于萌动小麦，将萌动小麦与正常小麦以小于35%的比例混合即可加工出不粘的面粉[50－51]。由于萌动小麦的内在品质更接近于发芽麦，可以猜想萌动小麦也含有类似于发芽小麦的营养物质，但目前对萌动小麦的特殊营养物质的研究还较少，仍有待发现。

在目前的粮食检验工作中，常常笼统地将萌动小麦和发芽小麦归结为一类，这样就使得萌动小麦的价格也降低20%至50%，这是不合理的。多年来，我们只过多关注其品质劣变，而忽略了它的潜在价值。现有研究已经证明，萌动小麦和发芽小麦都具备有独特营养价值。如发芽小麦可以制成全麦粉，利用它所含有的独特营养物质来制备新型健康食品[52]，还可加工成富含叶酸的食物来满足孕妇孕期对叶酸的需求。萌动小麦的氨基酸总量是显著增加的，我们也可以根据这一规律来进行萌动食品的研制。这样，既能物尽其用、减少浪费，也能减少农民不必要的经济损失。但目前对萌动小麦的研究还十分有限，我们有必要在未来继续完善对萌动小麦理化品质的研究。

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PROGRESS ON QUALITY CHANGE AND APPLICATION OF WHEAT WITH DIFFERENT GERMINATION DEGREES

ZHANG Yurong，CHEN Hong
（School of Food Science and Technology，Engineering Research Center of Grain Storage and Security of Ministry of Education，Grain Storage and Logistics National Engineering Laboratory，Henan University of Technology，Zhengzhou 450001，China）

In the wheat harvest season，wheat will protrude or germinate if in continuous cloudy or rainy days or due to inappropriate storage，resulting in changes in wheat appearance and great changes in intrinsic quality.The paper reviewed the change rules of quality indexes （volume weight and thousand seed weight），nutritional index（starch content，lipid content，protein content，and ash content），editable quality （steamed bread，noodles，and bread） and quality for seeds of protruded wheat and germinated wheat，and discussed a new idea of using the protruded and germinated wheat.

protruded wheat；germinated wheat；intrinsic quality；application

TS201.2

：A

1673－2383(2017)04－0113－06

http://kns.cnki.net/kcms/detail/41.1378.N.20170828.0857.042.html

网络出版时间：2017－8－28 8:57:29

2016－09－09

张玉荣（1967－），女，新疆阜康人，教授，硕士生导师，主要从事农产品储藏与品质分析。