富硒麦芽粉的制备工艺及应用

南占东，杨丽丽，赵 静，*王鲁峰，王世强，余爱农

（1.恩施圣希源生物科技有限公司，湖北 恩施 445000；2.恩施徕福硒业有限公司，湖北 恩施 445000；3.华中农业大学食品科技学院，湖北 武汉 430070；4.湖北民族大学化学与环境工程学院，湖北 恩施 445000）

富硒麦芽（Selenium enriched malt） 是以小麦或大麦种粒为载体，使其在发芽过程中不断吸收无机硒或有机硒营养物质并转化、富集形成硒蛋白或硒代氨基酸等分子结构，从而获得的一种富含有机硒的植物源生物产品。大麦芽在2002 年即被批准为药食同源品种，在我国拥有悠久的种植、食用及药用历史，营养保健和药用价值高[1]。硒是人体必需的微量元素和营养素，具有重要的营养价值和保健作用，有抗氧化明星、抗癌之王、抗辐射专家、重金属的天然解毒剂、心脏的守护神、护肝卫士、明亮使者、男性的体内黄金、人体免疫力加油站、长寿元素等美誉[2-3]。鉴于硒与人体健康的重要关系，近年来国内外对富硒麦芽的研究逐渐成为热点问题之一[4]。Rodrigo Sara 等人[5]证明了硒生物强化大麦在啤酒生产中是可行的。张欢欢等人[6]研究发现补充适量的富硒麦芽可以提高小鼠不同组织中的抗氧化能力。Zhang Hongxing 等人[7]通过ICP-MS MT 检测方法研究发现富硒麦芽粉含有较高的微量元素硒。与无机硒相比，麦芽硒具有食用安全、无毒副作用、吸收利用率高、富含维生素和蛋白质等优点[8]。

富硒麦芽作为一种可供开发的新型硒营养强化剂产品，更多的是关注其加工适应性和营养效价比及其应用开发。目前，富硒麦芽传统加工工艺（50～90 ℃热风干燥或微波干燥、普通粉碎机常温粉碎，60～120 目） 存在纤维含量高、溶解性不佳、易产生沉淀、食用口感粗糙、应用范围窄等问题，如何提高其溶解性、改善口感提升品质成为当前亟待解决的问题。

旨在探究磨浆、酶处理、均质等加工工艺对富硒麦芽可溶性热敏成分、粒径、口感、溶解度、稳定性等方面的影响及富硒麦芽功能产品开发潜力，为富硒麦芽产业持续健康发展提供科学的数据支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

富硒大麦芽，富硒营养液（无土避光栽培、新鲜采收），恩施圣希源生物科技有限公司富硒麦芽生产基地提供；无水氯化钙、柠檬酸，均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司提供；纤维素酶（阿拉丁试剂），上海源叶生物科技有限公司提供。

1.2 仪器与设备

HH-WO 型智能数显多功能油水浴锅，上海勒顿实业有限公司产品；AR522CN 型电子天平，上海奥豪斯仪器有限公司产品；AX124ZH 型分析天平，常州奥豪斯仪器有限公司产品；JSM-6390LV 型扫描电镜，日本NTC 产品；LGJ-18S 型冷冻干燥机，北京松源华兴科技发展有限公司产品；ORW1.0S-5H 型超微粉碎机，南京澳润微波科技有限公司产品；NH310 型色度仪，深圳市三恩驰科技有限公司产品；NMI20-015V-1 型核磁共振成像分析仪，上海纽迈电子科技有限公司产品。

1.3 试验方法

1.3.1 富硒麦芽粉制备

（1） 富硒麦芽准备。将生长到收获期的富硒麦芽收集整理，去除杂物，放入2～5 倍体积清水槽中浸泡漂洗0.5～2.0 h。

（2） 磨浆。将浸泡完毕的富硒麦芽捞出转入普通磨浆机中，加入2～5 倍体积的水常温磨浆，得到富硒麦芽浆体。

（3） 过滤。将富硒麦芽浆体通过板框式过滤机，分别得到清液A1 和滤渣B1。

（4） 干燥与酶处理。将清液A1 经真空浓缩后使用喷雾干燥机制得粉状物料A2，在滤渣B1 中加入适量纤维素酶溶液，于60 ℃下保温2 h 后得到混合液B2。

（5） 均质。加水调整B2 的质量分数为1%～5%，使用20 MPa 均质循环1～3 次，使用碟式离心机（分离因数大于3 000） 或其他设备去除多余的自由水，得到物料B3。

（6） 干燥。将B3 置于热风干燥或低温真空干燥设备中干燥至含水率低于15%，得到B4。

（7） 混合包装。将A2 与B4 混合，即得到溶解性较好的富硒麦芽粉。

1.3.2 低场核磁共振测试

取不同处理阶段的样品用特殊的胶带包裹，将核磁管置于NMR 探头中，选择NMR 成像分析仪软件中的CPMG 模式测定麦芽粉样品的横向弛豫时间T2，对干燥的麦芽粉片进行T2 采集，每组样品重复采集3 次，取平均值。参数设置如下：主频SF1=21 MHz，采样点数TD=14 416，累加次数32 次，偏移频率O1=255 233.13 kHz，回波时间TE=0.180 ms，90°脉冲时间P90=12.48 μs，回波数= 400。对得到的图像进行反演，得到弛豫时间T2，弛豫时间T2 显示水分的流动性大小。

1.3.3 粒径测定

采用马尔文激光粒度分析仪测定不同样品粒径的大小，以确定最佳均质次数。将样品分散液稀释至无色透明状态，在测量前进行超声20 min。测量条件：纤维素分散在水中的悬浮液，折射率1.468，温度20 ℃，平衡时间2 min，每个样品扫描12 次，取平均值。

1.3.4 溶解性分析

称取不同质量的干制麦芽粉，投入装有100 g 水50 ℃恒温烧杯中，搅拌至无法继续溶解，读取最大溶解量。 结果以g/100 g 计。

1.3.5 色度值

选择不同阶段和传统麦芽粉样品，放置于色差测定仪镜头下进行测定，测定完成后读数。色度信息分别有3 个值，L、a、b，其中L 值为亮度或暗度，a 值为红度或绿度，b 值为黄度或蓝度。每个样品重复3 次。另外，色度的整体差值用ΔE 表示。

式中：下标“0”表示空白样品，仅与其他样品一同冻干处理后的麦芽粉的色度值，以空白样品作为参照，ΔE 的值越大，表明与空白样品颜色差别越大。

1.3.6 体积密度

因不同麦芽粉的粒径不同，比表面积不同，体积密度也不同。采用小米置换法测定干制麦芽粉的体积密度，干燥物料的体积密度ρ 用公式（2） 表示：

式中：m——干制品的质量，g；

V——干燥铁棍麦芽粉片的总体积，mL。

1.3.7 感官鉴评

富硒麦芽粉感官检验的评分项目与标准见表1。

表1 富硒麦芽粉感官检验的评分项目与标准

总分100 分，各评分项目由10 人品评打分，各项目得分的平均值为其感官评定分值。

2 结果与分析

2.1 溶解性变化

不同处理时富硒麦芽粉溶解度的变化见图1。

图1 不同处理时富硒麦芽粉溶解度的变化

与传统麦芽粉对比，富硒麦芽粉3 组不同处理样品的溶解度。结果显示，经改进后的工艺能使富硒麦芽溶解度快速提高。

2.2 低场核磁共振结果分析

利用低场核磁多脉冲回波序列（CPMG） 来测定样品的横向弛豫时间T2 值，利用脉冲序列激发质子的原子核在磁场中产生核磁共振现象，以得到曲线图，用软件拟合出T2。

由低场核磁共振的原理可知，由于质子所处的环境不同，横向弛豫时间T2 越长，质子自由度越大；横向弛豫时间越短，质子的自由度就越小。横向弛豫时间T2 的大小显示出样品中水分自由度的大小，反映出水分的流动性，可以由此了解麦芽粉干燥过程中水分的迁移过程。

干燥富硒麦芽粉的横向弛豫时间和峰信息见表2。

表2 干燥富硒麦芽粉的横向弛豫时间和峰信息

由表2 可知，反演后的T2 谱上有3 个峰，分别代表样品中水分的不同存在状态：T2 值的分布范围为T21（0.01～0.5 ms）、T22（0.5～5.0 ms）、T23（10～100 ms）。其中，弛豫时间T21 和T22 部分的为结合水，这部分为与麦芽粉内部结构结合最紧密的水分，可能分别是存在于液泡、原生质中的水和吸附在淀粉颗粒外面的薄层水；弛豫时间在T23 部分的为介于结合水和自由水之间的水分，也称不易流动水，流动性仅次于自由水，可在磁场中转动，容易发生转化。在干燥过程中，最先脱去的是自由水。随着干燥的进行，反演曲线的峰值逐渐减小，并且整体表现出向左移动的趋势。上述变化说明富硒麦芽粉在干燥过程中，其内半结合水的总量逐渐下降，且半结合水的含量相比结合水下降速度更快，在总体水分含量的比例逐渐减少。

2.3 粒径变化

该设计方案可以显著改变富硒麦芽粉粉末的粒径分布。传统干燥粉碎方法产品多在100 μm以上，颗粒较大。而经处理后，粒径分布主要集中在30～70 μm。

不同处理时富硒麦芽粉粒径变化见图2。

图2 不同处理时富硒麦芽粉粒径变化

2.4 色度结果

富硒麦芽粉色泽是其品质的重要特征指标。

不同处理条件下富硒麦芽粉的色度值见表3。

表3 不同处理条件下富硒麦芽粉的色度值

色度值中，L 值代表亮度和暗度，a 值代表红度和绿度，b 值代表黄度或蓝度。真空冷冻干燥对麦芽粉色度的影响较低，ΔE 基本为零，因为在真空的干燥环境中，样品不易发生氧化、褐变等化学反应。由表3 可知，处理3 的L 值最大，亮度最高，最接近原样，品质最好。传统干燥粉碎样品颜色更暗，同时a 值为正且比原样的值大，说明产生了一定程度的褐变，黄度值b 也显著增加，说明提出的新粉碎方法效果更好。

2.5 体积密度和活性组分保留率结果分析

干燥脱水会大大降低原料的体积密度，一般来说体积密度越小，说明样品收缩越小、品质越好。

不同干燥条件下富硒麦芽粉的体积密度见表4。

表4 不同干燥条件下富硒麦芽粉的体积密度

由图4 可知，处理3 的体积密度最大，不同处理条件下会不同程度的提高其体积密度，因为粒径的减小大大减少了孔隙率，使颗粒间更加紧致，体积密度提高。

2.6 感官鉴评和稳定性结果分析

按照前文的感官评价方法对不同处理的麦芽粉干制品及复水后的样品进行评价，结果取平均值。

不同干燥条件下富硒麦芽粉干制品的感官评分见表5。

表5 不同干燥条件下富硒麦芽粉干制品的感官评分

根据感官评分，处理3 感官得分最高，结合色度值和体积密度的测定，感官鉴评结果与前2 项的测定结果相符合。

2.7 扫描电镜结果分析

不同处理条件下富硒麦芽粉样品的扫描电镜图见图3。

图3 不同处理条件下富硒麦芽粉样品的扫描电镜图

由图3 可知，对照处理样品结构紧密，未见明显颗粒。而处理1 和处理3 明显出现几十微米的颗粒，说明粉碎效果更好。

2.8 应用结果分析

富硒大麦芽粉质量指标见表6。

表6 富硒大麦芽粉质量指标

由表6 可知，富硒大麦芽粉为微黄色粉末、麦香味，总硒含量为320 mg/kg，有机硒含量为308 mg/kg，有机硒含量占总硒含量的96.25%。由此可见，富硒大麦芽粉有机硒含量较高，且发现含硒氨基酸（硒代半胱氨酸、硒甲基硒代半氨酸、硒蛋氨酸）[9]，是一种比较理想的植物硒硒营养强化剂。张荣泉等人[10]以富硒麦芽粉为原料研究制备了具有补充有机硒、增强免疫力功能的保健食品硒麦芽颗粒。肖继椿等人[11]以富硒麦芽粉为原料，选取淀粉、糊精、乳糖等辅料混合、制粒、压片等工序得到的硒麦芽咀嚼片外观完整，口感适宜且产品质量稳定。兰向东等人[12]选用麦芽硒营养素开发了富硒营养强化面粉生产技术。Stabnikova Olena 等人[13]在酵素中添加富硒大麦芽强化了酵母菌和乳酸菌的活性，开发出了质地柔软色香味俱佳的富硒大豆麦芽面包。可以预见，富硒麦芽粉可广泛应用于开发富硒挂面、面包、糕点、压片糖果及固体饮料（营养代餐粉） 等科学补硒、定量补硒的食品，以满足消费者尤其是青少年及中老年人群补充硒营养、提高免疫力的健康需求。

3 结论

（1） 采用磨浆过滤法将富硒麦芽分成了可溶和不可溶2 个部分，再分别处理。这种分离操作可以有效避免可溶性部分中的热敏成分在传统干燥过程中受到损失。

（2） 设计不可溶性部分单独均质处理再与可溶部分混合的方法，可以有效破碎传统粉碎方法难以处理的富硒麦芽纤维，使产品粒径更小、口感更细腻，与其他物料混合后稳定性更强。

（3） 富硒大麦芽通过磨浆、过滤、干燥、酶处理、均质、干燥等加工工艺，较好地避免了可溶性部分中的热敏成分在传统干燥过程中受到损失，使得富硒麦芽纤维破碎更为精细，使产品粒径更小，口感更细腻，与其他物料混合后溶解性更高、稳定性更强。采用该工艺制备的富硒大麦芽粉的总硒含量高达320 mg/kg，有机硒含量占总硒的95%以上，水溶性提高了2～3 倍，活性组分保留率大于60%。

（4） 以富硒大麦芽粉为原料，可按照中国膳食营养素参考量标准要求和不同人群设计开发硒产品，以满足不同特定人群科学补硒的需要，以提高青少年及中老年人群免疫力的健康目标。

（5） 该研究提出的方案工艺较传统方法流程更长，对设备的要求更高，还需进一步研究和优化，以满足实际生产的综合需要。