小米的营养及其在婴幼儿食品中应用的研究进展

任彩霞

（陕西学前师范学院，陕西 西安 710100）

小米（北方称谷子）是禾本科狗尾草属粟（Setaria itatica Beauv）脱壳制成的粮食，直径在1 mm 左右。作为杂粮之首，小米种植区域广泛，我国占世界总种植面积的80%，年产量约为450 万t，主要分布在黑龙江、辽宁、吉林、内蒙古、河北、陕西、山西、河南等省份[1]。小米是目前公认的全谷物食品原料之一，其营养物质极为丰富，富含蛋白质、碳水化合物、脂肪，还有人体所需的氨基酸、磷、铁和VA、VB、VC、VD 等，具有多种生理调节功能[2]。

最新研究表明，婴幼儿摄入全谷物食品与儿童期的骨骼发育密切相关[3]，小米作为一种全谷物食材，可预防与饮食相关的慢性疾病[4-5]，人类在生命早期阶段就可形成对食物的偏好，并能持续到儿童乃至成人以后[6]，因此，在生命早期摄入全谷物，对于引导人们形成科学饮食习惯具有重要意义。基于其较高的营养价值和独特的功能特性，以及对健康的影响作用，小米适宜生产婴幼儿辅食（如米糊、米粉类等）、幼儿食品（如米饼、面包、蛋糕类）以及作为原料添加到乳制品、面制品等各类食品中。随着人们生活水平和健康意识的提升，小米特色婴幼儿食品前景可观，上述小米食品将是拓宽小米应用渠道的重要途径。

1 小米的营养成分及其特性

1.1 碳水化合物

碳水化合物是植物最重要的储能物质，冯耐红等[7]测定了10 个山西主推小米品种的营养成分，小米的碳水化合物含量为81.30%～84.60%，其中淀粉是最主要的组成部分，所占比例约为60%，戊糖占5.5%～7.2%，纤维素占0.7%～1.8%，还原糖占0.46%～0.69%[8]。淀粉中直链淀粉和支链淀粉的比例会直接影响谷物的食味品质及蒸煮品质，理想的直链淀粉含量范围为20.0%～25.0%，而小米淀粉中的直链含量约为27.2%，其表现为小米淀粉糊的凝胶稳定性好，持水力较强，热烙变化大，膨胀力和糊化温度相对高，但是透明度低，冻融稳定性和热稳定性均相对较差[9]。

由于婴幼儿的消化能力较弱，容易出现腹泻、消化不良等问题，通过改性处理，淀粉的消化特性、黏度、黏稠性、透明度、抗老化性等均可以得到改善。近年来，小米淀粉改性处理也成为国内外研究的热点。Mohammed 等[10]通过使用猪胃蛋白酶（EC 3.4.23.1）和SO2浸泡处理使小米淀粉的黏度提高，体积密度降低，水分吸收能力和脂肪吸收能力降低，淀粉得率得到提升。Sandhu 等[11]采用湿热处理将小米淀粉含水量调整至25%，在110 ℃下烘烤3 h，结果发现，小米淀粉的热稳定性和营养价值均得到不同程度的改善。刘振宇等[12]的研究表明，高静压处理有助于改善小米的淀粉颗粒结构和糊化特性，600 MPa、20 min 处理后小米淀粉的偏光十字结构完全消失，使小米全粉中淀粉的崩解值、回升值、糊化温度降低。胡萌萌等[13]则围绕小米淀粉合成调控方面进行了研究，筛选出含淀粉合成相关基因数目较多的模块，以及谷子籽粒淀粉合成的主效基因Si4g02980。

1.2 蛋白质、氨基酸

小米中的蛋白质含量为7.25%～17.5%，平均11.42%[14]，其中必需氨基酸种类齐全，含量丰富（表1）[7，15]，可见小米是优良蛋白质的来源。

表1 几种粮食的8 种必需氨基酸含量比较Table 1 Comparison of eight essential amino acids in several grains 单位：mg/100 g

小米蛋白属于低过敏性蛋白，主要有醇溶蛋白、谷蛋白、清蛋白、球蛋白和其他不溶性蛋白[16]，非常适合于婴幼儿食品开发。不同提取方法得到的小米蛋白在种类、提取率、生物活性方面有所不同。张凡等[17]研究发现，酶法提取小米分离蛋白（Millet protein isolate，MPI）比传统碱法效果更好，采用三酶复合法（α-淀粉酶、糖化酶及复合纤维素酶）所得MPI 提取率及蛋白质含量更高，MPI 蛋白质含量达69.49%±0.23%，且酶法提取对MPI 的分子质量分布及二级结构无影响。以小米蛋白为原料，经蛋白酶酶解或微生物发酵等方法可制得小米蛋白肽，其具有抗氧化、抗菌、调节免疫、降血糖、降血压、抑制淀粉酶活性等多种生物活性功能[18]。

1.3 脂肪

小米的脂肪含量为3.75%～5.34%，其中不饱和脂肪酸含量丰富，约为82.02%～90.39%，不饱和脂肪酸成分见表2[19-20]。不饱和脂肪酸是婴幼儿生长发育的重要物质，其中亚油酸和α-亚麻酸对促进婴幼儿视网膜和大脑发育、预防过敏性反应具有重要作用[21]。

表2 小米脂肪中不饱和脂肪酸的组成Table 2 Composition of unsaturated fatty acids in millet fat

小米中的脂肪成分对小米粥感官品质有重要影响，在一定范围内，油脂含量越高，小米的膨胀率越小，透光率越大，光泽越好，香味越浓，滋味和适口性等感官品质越佳[22]。郄倩茹等[23]指出，肉豆蔻酸、顺-11-十六碳烯酸和2,4-二叔丁基苯酚含量与小米粥感官品质呈显著正相关，而硬脂酸、α-亚麻酸、花生酸、二十三烷酸含量与小米粥感官品质呈显著负相关；刘欣等[24]以感官评分、可溶性固形物含量和碘蓝值为指标，探索出一条适合吞食困难人群食用的小米粥油生产工艺路线；闫舟等[25]采用加速氧化试验探究小米及方便小米粥在储存过程中油脂物化特性的变化，其过氧化值、酸价、硫代巴比妥酸值和皂化值均呈上升趋势，碘值则呈下降趋势。以上研究为小米油脂工业化生产提供了重要理论基础。

1.4 矿物质和维生素

小米富含多种维生素和矿物质，其中B 族维生素含量可观，VB1含量居粮食之首，平均含量为3.6 μg/g[26]。小米VE 的含量也较高，为12.74～90.97 μg/g，平均含量为52.00 μg/g[27]。矿物质中Mg、P 含量最高，分别为1 098、2 287 mg/kg，其次Fe 含量较高，为67.2 mg/kg[26]。Fe 是人体内含量最多的一种微量元素，膳食中长期摄入不充足会发生缺铁性贫血，使幼儿智能发育迟缓，小米是Fe 的优良植物来源，经常食用可以改善儿童体内的血红蛋白水平[28]。小米中的Se 以有机硒的形式存在，含量为0.045 μg/g[26]。由于小米通常以全谷物食用，不需要过分精制，减少了各种维生素及矿物质的流失，非常适合孕妇、儿童、老人和病人食用。

土壤是影响小米矿物质元素积累的主要因素[14]，不同加工方式也会对其营养成分产生不同影响。靳志强等[29]发现湿热处理可显著增加小米中锌元素的生物可给性，降低铁元素的生物可给性，发酵则可增加铁、锌元素的生物可给性。王岸娜等[30]研究了烘焙对小米VE 含量的影响，结果表明：经175 ℃，烘焙5 min，小米中VE 含量平均值为74.50 μg/g，证明小米VE 的稳定性较好。

1.5 小米黄色素

小米黄色素的主要成分为叶黄素、玉米黄质、少量的隐黄质和β-胡萝卜素等类胡萝卜素，可作为着色剂应用于各类食品，安全无毒，具有水溶性较好，着色力好，色泽明亮自然，在酸、碱、金属离子、氧化剂、蔗糖等添加剂中稳定性较好的特点[31]。此外，小米黄色素还具多种生物活性，有保护视力、提高人体免疫力、防治多种癌症、抑制食用油脂光敏氧化、淬灭与清除机体内产生的自由基、延缓衰老等功能，在作为保健食品的功能性成分方面有着极大的开发价值，其含量的高低也是评判小米品质的重要指标[32]。品种基因型是决定小米黄色素含量的最重要因素。此外，气候因素及时空分布的差异是小米黄色素含量变化的重要原因，较高的生育期气温和灌浆中后期充足的光照有利于小米黄色素的积累[33]。

2 小米在婴幼儿食品中的应用

2.1 小米米粉

米粉是婴幼儿生长发育中最常见和重要的辅食，4 月龄婴儿的胰淀粉酶已基本达到成人水平，母乳不足的婴儿可以开始尝试添加米粉类食品。与普通米粉原料大米相比，小米富含蛋白质、膳食纤维、铁和B族维生素等，且有清热、清渴、滋阴、补脾肾和肠胃、利小便、治水泻等功效，适于婴儿脾胃虚弱和腹泻时食用，这是其他谷类作物所不及的。据报道，婴儿谷类食品与全谷类食品和精制谷类食品的可接受性非常相似，未来小米米粉有望成为儿童早期生活中的重要辅食[34]。

目前，常见米粉制备的方法有：挤压膨化法、滚筒干燥法、喷雾干燥法、焙炒法等。谷物经挤压膨化可以提高吸水性指数、水溶性指数，但与谷物成分含量相关，应合理控制蛋白质及脂肪含量[35]。李惠荔等[36]通过控制物料水分含量13%～18%，以60%大米粉与40%小米粉进行挤压膨化，膨化后物料粉碎过40～60 目筛，以膨化物料100 为基准，按植脂末20、奶粉30、白砂糖20 的配方生产小米米粉，实现氨基酸互补，提高谷物营养价值。郑燕丹等[37]在滚筒干燥筒体温度（130±5）℃，蒸汽介质0.30～0.35 MPa，料液流速8.6 L/min，转速2～6 r/min 条件下通过线性规划法设计主体骨架配方，再进行营养强化，生产出一种添加小米的婴幼儿谷物辅助食品。赵红霞等[38]对比研究了不同干燥方法对速食小米粉品质的影响，结果表明，微波热风干燥法较微波真空干燥、热风干燥和传统烤制法能更好地保持产品营养成分，品质最好，可作为制备小米粉的适宜干燥新方法。在此基础上，采用酶解处理能够不同程度地改善小米粉的冲调性和消化率[39]。

加工方式不同，小米的营养成分、功能、理化特性方面性质有显著差异。小米经发芽、烘焙可以改善功能和糊化特性，发芽还可降低抗营养因子水平；经发酵和萌芽，小米粉的膨胀能力和吸油吸水能力可得到提高[40]。Tumwine 等[41]针对6～59 月龄儿童生产以小米为主的儿童补充食品，以添加脱脂奶粉和蔬菜的小米复合粉为原料，常温发酵48 h，品质达到最佳，大大提高了蛋白质和微量营养素含量。Dong 等[42]以烘焙型和挤压型藜麦、小米粉为主要原料，添加果寡糖（Fructooligosaccharides，FOS）、低聚半乳糖（Galactooligosaccharides，GOS）混合物，研制出两种配方断奶食品，均能提供足够的能量和矿物质，其消化液可促进益生菌生长，体外淀粉和蛋白质消化率也较市售产品有所提高。这些研究成果是开发婴儿断奶辅助食品的重要基础。

2.2 小米烘焙产品

近年来，以饼干、面包、蛋糕等烘焙糕点为主的小米烘焙产品不断面市，但存在小米添加量低、市场占有率低等问题。烘焙在一定程度上可以改善小米粉的功能特性，例如水溶性指数和吸油能力[43]。Bi 等[44]研究了谷物粉对饼干感官可接受性和香气的影响，认为小米粉具有开发符合风味和营养要求饼干的潜力。周占富[45]将小米粉和山药粉混合替换低筋面粉用来生产桃酥，制得的产品营养丰富，适于不同人群食用。

2.3 乳制品

目前报道的小米乳制品可分为发酵型和非发酵型。非发酵型乳制品是以小米粉添加牛乳或牛乳制品为主料，不经微生物发酵，按照一定配比生产的；发酵型乳制品是以小米粉和乳液为原料，接种乳酸菌等微生物发酵而成的乳酸产品。杨健等[46]以小米浆和牛乳为原料，经调配、均质，接种保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌发酵，研制出适合婴幼儿及孕妇、老年人食用的小米营养乳，最佳工艺参数为：小米浆与牛乳体积比为1∶2，白砂糖8%，接种量2%，温度42 ℃，发酵8 h。郑坚强等[47]以小米和鲜乳为基本原料，开发了一款新型杂粮无糖酸乳制品，最佳配方工艺为：小米原浆30%，鲜乳70%，添加稳定剂卡拉胶0.02%，黄原胶0.04%，复合发酵剂（丁二酮乳酸链球菌0.7%，嗜酸乳杆菌1.3%，嗜热链球菌0.6%）接种量3%，发酵温度41 ℃，发酵时间4.0 h。Sandip 等[48]以脱脂奶和小米为原料，接种了一种从谷类发酵乳制品中分离筛选出的具有较强植酸降解能力和抗菌活性的菌株，与高产酸的兼容性嗜热链球菌复配发酵剂，并考察了产品的脂肪、蛋白质、水分、灰分、酸度和盐酸可萃取性（作为矿物质生物利用率的指标），成功开发出以小米为主的谷类发酵脱脂乳制品，不仅丰富了产品种类，而且促进了各营养素的吸收，这对快速生长发育的婴幼儿来说更为重要。

2.4 其他

近年来，以小米粉为原料研制开发的面制品、小米饮料、小米发酵醋[49]、油茶等食品不断面世，为小米的深加工应用拓宽了渠道。如何提升小米在主食中的比例，使其既能满足营养需求，又可平衡口感品质，是小米加工应用中亟待解决的重要问题。李嘉欣等[50]成功将小米粉应用到面团生产中，所制小米面条感官品质佳、可接受度高，且面团热力学特性表现较好。冯明会等[51]用小米全粉生产馒头，结果表明，小米粉添加量在15%时品质最佳，添加量过高对馒头的劣变作用显著。Arora 等[52]用小米代替传统乳制品作为益生菌的载体培养基，通过发芽、高静压灭菌及发酵显著提高了产品中硫胺素、烟酸、总赖氨酸、蛋白质、糖、可溶性膳食纤维的含量和钙、铁、锌的体外有效性。在提高感官品质的同时，满足营养需求，这些产品的开发将有助于提高婴幼儿对小米的接受度，培养成长后期摄入全谷物食品的健康饮食模式。

3 展望与思考

近年来，随着人们对健康问题越来越重视，膳食结构发生了巨大变化，小米对身体健康的益处日益突出，人们对小米的需求也将越来越大。虽然目前对小米的研究较多，开发应用范围较广，但加工技术还不够成熟，很少形成规模化生产。

小米淀粉中的直链淀粉含量约为27.2%，其表现为凝胶稳定性好、持水力较强，蒸煮品质好；小米蛋白主要有醇溶蛋白、谷蛋白、清蛋白、球蛋白和其他不溶性蛋白，属于低过敏性蛋白；小米的脂肪含量为3.75%～5.34%，其中不饱和脂肪酸含量丰富；小米黄色素稳定性好，着色力较强，具有保护视力、提高人体免疫力等多种功效。且小米常以全谷物食用，各种营养素损失率低，作为生产婴幼儿食品的原料，具有营养价值和卫生安全方面的突出优势，其发展前景可观，今后可从以下方面开展生产研发工作：①以米粉为主的婴幼儿辅食类食品；②米、面制品类的儿童主食；③儿童健康零食，包括乳制品、饮料、烘焙类初级加工食品等；④提取小米生物活性物质，开发具有增强体质、提高免疫力等功能的儿童保健产品。