糜黍品种营养品质与淀粉糊化特性研究

孟婷婷，路 欣，周柏玲，王旭成

(1.山西农业大学山西功能食品研究院/特色农产品加工山西省重点实验室，山西太原 030031；2.山西农业大学食品科学与工程学院，山西太谷 0308021)

糜黍起源于我国，是人类最早的栽培谷物之一，籽粒富含淀粉，供食用或酿酒，秆叶可作为牲畜饲料。糜黍品种繁多，大体上分为黏和不黏2种，其中山西中东部地区以米粒糯性的黍子为主(脱壳后称为黄米)，而晋西北特别是黄河流域地区以米粒粳性的糜子为主。糜黍生育期短、耐瘠薄，具有很强的抗逆性和适应性，是最抗旱的禾谷类作物之一，在干旱半干旱地区粮食生产中占举足轻重的地位[1]。

糜黍是我国传统的药食同源作物之一[2]。近年已有多项研究证明，糜黍不仅富含蛋白质、淀粉、B族维生素等营养成分，还含有多酚、黄酮等功能成分，在抗氧化、降血糖、降血脂、预防肝损伤等方面有着积极的饮食干预治疗作用。Schoenlechner等[3]将糜黍粉与小麦粉混合复配制成主食面包；Nishizawa等[4-5]用糜黍粉与大米粉混合加工后制成防过敏食品，同时也应用于婴幼儿方便食品的研发；然而，糜黍无面筋蛋白，在加工中不易成型，口感粗糙等问题导致了精深加工的技术瓶颈，因此急需将糜黍加工的传统技术与现代食品加工高新技术进行有机结合，通过大众化、主食化、特色化产品开发与综合利用，解决改性加工等共性关键技术，从根本上改变传统消费人群与地域局限，全面进入百姓餐桌等主流消费。笔者分别从糯性和粳性黄米的营养品质、食用感官品质和淀粉、蛋白等加工特性研究与加工品质评价入手，研究适应于传统食品与新型食品加工技术研发的评价指标及评价方法，同时研究营养均衡与强化技术，提高黄米加工产品色、香、味、形等品质，开发烘焙产品等新型食品，通过主食化、特色化加工改变传统食用方法，进一步满足人们“营养、保健、安全、方便”的要求，有效扩大消费群体。

1 材料与方法

1.1 糜黍基本营养分析

1.1.1试验材料。2018年从山西中北部主产区收集糜子样品6个和黍子样品10个，均为不同产地推广面积较大的骨干品种(表1)。样品籽粒饱满、大小均匀，经清洗、除杂、干燥、脱壳后分别用高速万能粉碎机粉碎成细粉，过60目筛，收集筛下物密封于自封袋中，备用[6]。

表1 糜黍样品来源Table 1 Source of millet samples

1.1.2检测方法。粗蛋白含量，参照GB 5009.5—2010测定；粗脂肪含量，参照GB/T 5009.6—2003测定；粗淀粉含量，参照GB 5009.9—2016测定。采用S-433D全自动氨基酸分析仪测定氨基酸的种类和含量，氨基酸测定结果以样品百分含量表示，粗蛋白质、粗脂肪、粗淀粉测定结果以样品干基百分含量表示。

1.2 糜黍淀粉黏度特性研究

1.2.1试验材料。试验材料同“1.1.1”。

1.2.2试验方法。糜黍淀粉黏度采用国标法(GB/T 22427.7—2008)，测试仪器为布拉班德Viscograph-E型黏度仪，德国Bra-bender仪器公司生产。

2 结果与分析

2.1 粗蛋白、粗脂肪、粗淀粉含量表2显示，糜子样品粗蛋白、粗脂肪、粗淀粉的平均含量分别为18.22%、3.70%和64.54%。就不同样品而言，粗蛋白最小含量与最大含量相差1.41%。其中宁糜16号最高，达到18.22%，品糜3号最低为16.81%，粗蛋白含量的变异系数为4.39%。粗脂肪含量以宁糜13号最高，达到4.21%，显著高于其他品种，且品种间差异显著，变异系数为8.97%。粗淀粉含量相差3.30%，变异系数为1.71%，说明样品之间差异相对不大。

表2 糜子样品主要品质状况Table 2 Main quality conditions of corn millet samples %

黍子子粒中所含蛋白质营养价值较高，含量高于小麦等作物，为10.4%～17.4%[7]。表3显示，粗蛋白、粗脂肪、粗淀粉的平均含量分别为17.43%、3.64%和65.75%。就不同样品而言，粗蛋白最小含量与最大含量相差3.68%，其中来源于山西朔州的晋黍9号最高，达到19.19%，来源于山西吕梁同为晋黍9号的样品为16.28%，来源于山西忻州的雁黍11号粗蛋白最低，仅15.51%，粗蛋白含量的变异系数为6.44%。黍子脂肪含量高于小麦粉和大米的含量[8]。其粗脂肪含量以晋黍1号最高，达到4.14%，显著高于其他品种，且品种之间差异显著，变异系数为9.53%。粗淀粉含量相差4.59%，变异系数为2.35%，说明样品之间差异较小但大于糜子样品。

表3 黍子样品主要品质状况Table 3 Main quality of glutinous broom corn samples %

2.2 蛋白质中必需氨基酸含量表4显示，必需氨基酸中蛋氨酸+胱氨酸含量变异最大，达到6.94%，其次依次为赖氨酸6.67%、亮氨酸5.85%、异亮氨酸5.16%，其他氨基酸含量变异系数均小于5.00%。必需氨基酸总和最小与最大相差0.84%，其中宁糜10号最高，达5.95%，品糜3号最低，仅5.11%。氨基酸总量最小与最大相差2.25%，宁糜10号最高，达15.44%，品糜3号最低，仅13.19%。

表4 糜子样品蛋白质中必需氨基酸含量Table 4 Contents of essential amino acids in protein of corn millet sample

表5显示，8种氨基酸中赖氨酸含量变异系数最大，达到8.70%，其次依次为蛋氨酸+胱氨酸6.22%、苯丙氨酸+酪氨酸6.16%、异亮氨酸6.13%、亮氨酸6.01%；其他氨基酸含量变异系数为5.00%～6.00%。必需氨基酸总和最小与最大相差0.97%，其中晋黍1号最高，达5.97%，雁黍11号(忻州)最低，仅5.00%；氨基酸总量最小与最大相差2.58%，晋黍1号最高，达15.51%，雁黍11号最低，仅12.93%。

表5 黍子样品蛋白质中必需氨基酸含量Table 5 Contents of essential amino acids in glutinous broom corn protein

有报道表明，糜黍籽粒中含有18种氨基酸，但由于赖氨酸、含硫氨基酸含量较低，使得其蛋白生物效价不高。进一步将糜黍样品蛋白质中必需氨基酸含量与谷子(小米)进行比较[7]，结果显示，谷子必需氨基酸总和(5.30%)、氨基酸总量(12.71%)均略低于糜子和黍子，必需氨基酸/总氨基酸为39.22～42.31，超过糜子与黍子约2.0百分点，但赖氨酸、蛋氨酸+胱氨酸、苏氨酸含量分别高于糜黍均值37.36%、78.08%、5.39%，可以在一定程度上说明其蛋白质品质差异。由此可知，当生物体不能合成或者合成某种必需氨基酸较少时，可以通过食用糜黍来进行补充，满足生物体营养需求[9]。

2.3 黏度特性曲线从图1～3可以看出，不同品种的糜子、黍子黏度特性曲线表现出较大差异。

图1 糜子样品黏度特性曲线Fig.1 Viscosity characteristic curve of corn millet sample

图2 黍子样品黏度特性曲线Fig.2 Viscosity characteristic curve of glutinous broom corn sample

图3 糜子和黍子黏度特性曲线Fig.3 Viscosity characteristic curve of corn millet and glutinous broom corn

2.4 初始糊化时间和糊化温度糊化时间和糊化温度反映样品糊化的难易程度，糊化时间越短，糊化温度越低，水分子越容易进入淀粉分子间，形成无定形状态，即糊化[10]。糜子初始糊化时间和糊化温度分析结果见表6。表6显示，初始糊化时间、糊化温度变异系数分别为3.70%、1.51%，其中，品糜3号初始糊化时间最长，达10.44 min，糊化温度最高，达到81.70 ℃，宁糜16号较易糊化，初始糊化时间最短，仅9.32 min，糊化温度最低，为78.20 ℃。

黍子初始糊化时间和糊化温度分析结果见表7。表7显示，初始糊化时间、糊化温度变异系数分别为9.38%、3.25%，其中，晋黍7号初始糊化时间最长，达10.20 min，糊化温度最高，达80.50 ℃，来源于山西朔州的晋黍9号较易糊化，初始糊化时间最短，仅7.50 min，糊化温度最低，为72.00 ℃。

糜子样品和黍子样品初始糊化温度变幅小于糊化时间变幅，且二者成正相关。其中，黍子样品的初始糊化温度较低(70 ℃+)，糜子样品为±80 ℃，糊化时间相差约2 min，差异明显，表明黍子相对易于糊化。

2.5 热黏度及其稳定性通过测定样品的破损值反映样品的热黏度稳定性。糜子样品峰值黏度和破损值分析结果见表8。表8显示，峰值黏度(BU值)变异系数达到20.55%，其中赤糜1号最小，为109.00 BU，最大为品糜3号，达218.00 BU；破损值变异系数为30.07%，其中赤糜1号最小，为18.00 BU，最大为品糜3号，达56.00 BU。

表6 糜子淀粉初始糊化时间和糊化温度Table 6 Initial gelatinization time and temperature of corn millet starch

表7 黍子淀粉初始糊化时间和糊化温度Table 7 Initial gelatinization time and temperature of glutinous broom corn starch

表8 糜子样品峰值黏度和破损值Table 8 Peak viscosity and damage value of corn millet sample

黍子样品峰值黏度和破损值分析结果见表9。表9显示，峰值黏度(BU值)变异系数达到28.51%，其中来源于山西忻州的晋黍9号最小，为116.00 BU，最大为来源于山西朔州的晋黍9号，达329.00 BU；破损值变异为46.24%，其中来源于山西忻州的晋黍9号最小，为30.00 BU，最大为来源于山西朔州的晋黍9号，达到198.00 BU。

表9 黍子样品峰值黏度和破损值Table 9 Peak viscosity and breakage value of glutinous broom corn sample

黍子样品的峰值黏度(BU值)普遍高于糜子样品，分别对应80 ℃+和±90 ℃，黍子样品破损值高于糜子样品约100 BU，表明其黏度大，热稳定性差。

2.6 冷黏度及其稳定性通过测定样品的回生值反映样品的冷黏度，冷黏度高，易于凝沉；计算△值可反映冷黏度的稳定性，△值越高，表示随着时间的延长，冷黏度增大。糜子样品回生值及△值分析结果见表10。表10显示，回生值(BU值)变异系数达到23.16%，其中赤糜1号最小，为182.00 BU，最大为品糜3号，达到400.00 BU；全部样品的△值均为正值，表示随着时间的延长，样品的冷黏度呈增加的趋势，△值数值反映冷黏度增加的幅度。

表10 糜子样品回生值及△值分析Table 10 Recovery value and △ value of corn millet sample

黍子样品回生值及△值分析结果见表11。表11显示，回生值(BU值)变异系数达到41.64%，其中来源于山西忻州的晋黍9号最小，为72.00 BU，最大为晋黍7号，达354.00 BU；6个样品的△值为负值，表示随着时间的延长，样品的冷黏度呈降低的趋势，△值的绝对值越大，表示降低的幅度越大；3个样品△值为正值，表示随着时间的延长，样品的冷黏度呈增加的趋势，△值的绝对值越大，表示增加的幅度越大；来源于山西忻州的雁黍11号△值为0，冷黏度不随时间延长而变化。

表11 黍子样品回生值及△值分析Table 11 Recovery value and △ value of glutinous broom corn samples

黍子样品的回生值普遍低于糜子样品，约低160 BU，通过计算△值考察其稳定性，结果表明多数黍子样品△值均为负值，表示随着时间的延长，样品的冷黏度呈降低的趋势；而糜子样品的△值均为正值，表示随着时间的延长，样品的冷黏度呈增加的趋势，△值的绝对值越大，增加的幅度越大，体现在加工过程中则是黍子有一定的抗老化能力，糜子更易于老化。

3 结论与讨论

糜黍中营养组分的含量、必需氨基酸总和、氨基酸总量由于品种的不同而存在差异，必需氨基酸/总氨基酸范围分别为糜子38.07～38.91，黍子38.51～39.24，高于FAO 推荐值。

不同谷物淀粉由于其淀粉结构、性质不同，因而有着不同的糊化特性。不同品种的糜子和黍子淀粉由于品质不同、贮藏时间不同以及其中α-淀粉酶活性不同等，其糊化特性也不同。因此，评价淀粉品质的主要指标是峰值黏度、破损值和回生值。食品加工时通常需要一定的温度条件，糜黍淀粉理化性质特殊，不适合用于发酵食品和冷冻食品，但适合用作增稠剂和稳定剂，若破损值大，在加热条件下其黏度会急剧降低，这对产品质量十分不利。淀粉作为稳定剂和增稠剂使用时，不仅要考虑淀粉的峰值黏度，还要考虑破损值的影响，应选择峰值黏度高、破损值较低的品种[11]。