黑小麦及其芽类制品研究进展

于章龙，宋 昱，谢飒英，蔡 岳

（山西农业大学棉花研究所，山西运城 044000）

0 引言

近年来，中央一号文件对功能农业和功能食品发展有较多关注。2017 年中央一号文件明确指出：“加强新食品原料，药食同源食品开发和应用。加强现代生物和营养强化技术研究，挖掘开发具有保健功能的食品。”优质特色黑小麦是禾本科一年栽培的农作谷物，属于优质特色专用小麦谷物资源。黑小麦籽粒颜色呈现深黑色、紫色、深蓝色等，不但具有普通小麦的一般特征，还具有独特的营养和保健功能，属于重要的黑色谷物资源。黑小麦的加工与选育与近10 年来国际小麦品质研究主题“营养与健康”十分相符。目前，黑小麦主要作为标记性状在小麦遗传育种研究中被广泛应用，在食品、医药等方面的应用较少。当代人的饮食结构正在由温饱型向功能型和保健型转变，黑小麦以其独特性质及其可作为主粮食用的巨大优越性，隐藏在籽粒中，促进人体健康的天然生理活性物质将逐渐被挖掘而得到最大利用。

1 黑小麦研究利用现状

1.1 黑小麦起源发展史

自19 世纪起，科研工作者开始对四倍体黑小麦选育进行研究，选育出系列紫粒小麦。20 世纪30 年代育种工作者发现六倍体紫粒小麦。长穗偃麦草的4E 染色体携带的蓝色糊粉层基因是蓝粒性状的主要来源。国内外许多著名学者，如Knott、Sharman、李振声等人均从长穗偃麦草与普通杂交后代中获得了蓝粒小麦异代换系、异附加系和易位系等。20 世纪80 年初，我国育种专家开始深入研究黑小麦，并培育出许多优良品种，如黑小麦76 号、河东乌麦526、运黑28、运黑161、漯珍1 号、黑宝石1 号等。黑小麦具有抗逆性强、子粒大、产量高、品质好等优点，大多数品种的千粒质量都在40 g 以上。据测定，黑小麦籽粒中蛋白质的含量占14%～20%，18 种氨基酸的总含量为15.2%，高于普通小麦80%～90%，且8 种人体必需氨基酸平衡。黑小麦特殊的营养品质使其具有抗氧化、抗突变等功能。有研究证明，黑小麦在保健方面也有一定效果[1]。

1.2 黑小麦加工利用现状

目前，市场上已出现黑小麦初级产品，如黑小麦馒头、黑小麦片、黑小麦面条等，利用部分黑小麦及其副产品研发的发酵食品如高级酱油、富硒醋等黑色系列保健食品备受人们关注。通过配粉加工的面条耐煮、抗泡、有弹性、爽口、透明性较好、营养价值高。强筋类型黑小麦的面包加工品质较好，面包品质均达到或超过了白小麦的水平。然而，对黑小麦功能性成分理论研究还处在起步阶段，高建伟等人[2]研究了蓝粒小麦色素的形成机制；孙群等人[3]研究了籽粒色素含量在黑粒小麦籽粒发育过程中动态变化；杨兆艳等人[4]以黑小麦麸皮为原料，通过大孔吸附树脂纯化浸提液，采用光谱分析对黑小麦色素进行初步鉴定，认为黑小麦中的色素属于花色苷类化合物，光稳定性不高、抗氧化、较耐热。李文多对黑小麦麸皮非淀粉多糖进行了研究，为黑小麦麸皮的结构和功能性研究奠定了一定的基础。

1.3 小麦活性物质研究进展

酚酸和黄酮、叶酸、植物固醇、生育酚、γ - 氨基丁酸（GABA） 等是小麦籽粒中常见的生物活性物质[5]。酚酸和黄酮是小麦粒中含量最多的酚类化合物，主要存在于种皮和糊粉层，抗氧化能力强，可维持人体内氧化剂和抗氧化剂平衡，二者在谷物中均主要以结合态存在，通过酯键或糖苷键与细胞壁结构物质纤维素、木质素和蛋白质等连接，在小肠中经微生物发酵后被消化吸收[6-8]。生育酚在动物的生殖、抗老化、神经及免疫等系统中必不可少[9]。GABA 是一种胰岛素，能够有效预防糖尿病，参与多种代谢活动，具有很高的生理活性。

2 小麦芽研究利用现状

2.1 黑小麦芽利用现状

黑小麦经发芽制成小麦芽。目前，黑小麦芽主要应用于生产小麦啤酒[10]。小麦籽粒中蛋白质含量及蛋白质组分对制麦、糖化、发酵及啤酒的泡沫、风味和非生物稳定性具有重要的影响。而黑小麦中赖氨酸、缬氨酸含量较高，可以减少啤酒酵母在合成缬氨酸代谢途径中生成双乙酰的量，从而有利于啤酒后发酵。20 世纪70 年代美国大麦研究所开始研制黑小麦啤酒，加拿大Alley Kat 啤酒公司已实现黑小麦啤酒的商品化，Glattrar J 等人[11]研究了将黑小麦作为啤酒辅料的可行性，并尝试对其糖化工艺优化，而且在中试条件下研究了所酿啤酒特性。我国黑小麦啤酒的研究起步较晚，1998 年黑龙江省齐齐哈尔啤酒厂利用黑小麦酿制啤酒，刘慧等人报道了黑小麦生产啤酒的发酵工艺。而小麦芽作为功能性食品原料研究较少，基本上处在对其特殊成分的理论研究阶段。

2.2 小麦芽活性物质研究进展

小麦发芽过程中多种酶活力激增，还原糖、维生素、膳食纤维等含量均大有提高[12]。国内外对发芽小麦中酶的研究主要有淀粉酶、蛋白酶、植酸酶和脂肪酶等。小麦芽酶类中，淀粉水解酶在食品行业应用方面的研究较多，如面制品加工等[13]。Bohn L等人[14]研究发现小麦发芽过程中植酸酶活性增强，植酸被分解，因而发芽能够提高小麦中矿物质元素的生物有效性。小麦芽含有丰富的叶绿素和叶酸，Hefni M 等人[12]用不同品种的小麦做试验，得出发芽可以使小麦的叶酸含量增加4～6 倍，即使随后对发芽小麦进行烘干（50 ℃） 磨粉也不会影响叶酸的含量。张钟等人[15]的研究结果表明，发芽小麦籽粒中多酚含量呈增加的趋势，因而发芽提高了小麦的抗氧化性。Szwajgier D 等人[16]研究结果表明，小麦发芽后酚酸含量，特别是阿魏酸含量增加。此外，研究发现，通过发芽可以提高谷物中GABA 的含量。小麦芽是一种对健康较好的天然食材。开发小麦芽类食品特别是黑小麦芽类食品，可获得具有更高营养价值和更高保健功效的食品，完全与目前中国乃至世界食品行业发展趋势（健康、美味、方便、实惠）吻合。将黑小麦芽用于食品行业作为酶源、功能性食品原料，或进行小麦芽类食品开发的前景广阔。

3 结语

我国自古以来就有以黑色食品做滋补用的习俗，在“健康中国”战略的大背景下，营养丰富且具有特殊保健功能的黑小麦及其芽类制品研究意义深远。近年来，在黑小麦品种选育方面取得了较大进展，在生产上也得到了一定的应用，且对黑小麦的理论研究也逐渐成为研究热点，但仅仅局限于对营养成分、色素和遗传、加工等少数方面进行了一些初步研究，而关于黑小麦特别是黑麦芽中的抗氧化成分的研究鲜有报道。因此，加强对黑小麦原料及黑小麦芽功能成分开发，并利用现代加工技术及分析技术对其功能成分变化深入研究，有利于促进我国黑小麦及其芽类制品功能性食品天然化，有利于加快黑小麦深加工业的发展，从而促进黑小麦产业化开发。