小米的碳水化合物組成及水分解構(gòu)的研究進(jìn)展

小米是小米（北方稱谷類）的脫殼糧食。因?yàn)樗牧Ｐ。越兴Ｐ∶资鞘澜缟献罟爬系脑耘噢r(nóng)作物之一,起源于中國(guó)北方黃河流域,是中國(guó)古代的主要糧食作物,所以夏代和商代屬于“粟文化”。粟生長(zhǎng)耐旱,品種繁多,俗稱“粟有五彩”,有白、紅、黃、黑、橙、紫等各種顏色的小米,也有黏性小米。中國(guó)最早的酒也是用小米釀造的。粟適合在干旱而缺乏灌溉的地區(qū)生長(zhǎng)。小米的主產(chǎn)區(qū)在中國(guó),占全世界產(chǎn)量的80%,其次是印度,占全世界小米產(chǎn)量的10%,歐美等國(guó)也有少量種植。國(guó)內(nèi)小米的種植主要分布在華北,是重要的雜糧作物,目前,全國(guó)小米的種植面積約140萬公頃,年產(chǎn)量450萬噸左右,其中以河北、山西及內(nèi)蒙古等省產(chǎn)量最大。小米營(yíng)養(yǎng)豐富,主要含有碳水化合物、蛋白質(zhì)及氨基酸、脂肪及脂肪酸、維生素、礦物質(zhì)等,各種營(yíng)養(yǎng)素比例適宜,是良好的食品營(yíng)養(yǎng)源,中醫(yī)及民間素以小米制作滋補(bǔ)粥食,用來調(diào)養(yǎng)身體;以小米加工的食品也具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。1小米的營(yíng)養(yǎng)成分和化學(xué)成分特點(diǎn)1.1小米多糖組成及結(jié)構(gòu)小米中的碳水化合物含量低于大米、小麥和玉米,約74.62%,主要成分是淀粉,其中直鏈淀粉較多(27.2%),高于玉米淀粉中的直鏈淀粉含量(20.3%)。其中抗性淀粉含量約為2.9%。國(guó)外小米碳水化合物的研究報(bào)道較多,Wankhede等人研究比較了小米和糝米(fingermillet)的碳水化合物組成,發(fā)現(xiàn)碳水化合物占到小米總重的63%~70%,其中還原糖占0.46%~0.69%、淀粉56%~61%、纖維素0.7%~1.8%、戊糖5.5%~7.2%。小米的水溶性多糖組成結(jié)構(gòu)中,主要是阿拉伯糖和木糖,還有少量的甘露糖和半乳糖以及葡萄糖。Malleshi等研究了小米、糝米、珍珠米(pearlmillet)中的還原糖以及非淀粉多糖,并與這些谷物發(fā)芽后的成分組成做了比較,對(duì)比發(fā)現(xiàn),發(fā)芽后的小米中葡萄糖、果糖、麥芽糖和非淀粉多糖的含量明顯升高,半纖維素類多糖含量基本沒有變化。淀粉中直鏈淀粉和支鏈淀粉的比例不同對(duì)小米的食用品質(zhì)及加工性能有直接影響。與玉米淀粉的糊化特性相比,小米淀粉凝膠穩(wěn)定性好、持水力強(qiáng)、膨漲力高、糊化溫度高、熱焓變化大,但透明度低、凍融穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性差。Singh對(duì)小米淀粉微觀結(jié)構(gòu)研究表明,foxtailmillet和barnyardmillet淀粉顆粒直徑一般大于0.25μm,fingermillet淀粉顆粒直徑大于0.125μm。另外小米中膳食纖維含量高,是大米的2.5倍,膳食纖維具有預(yù)防心血管疾病發(fā)生的功效,因此,長(zhǎng)期食用小米有益健康。1.2氨基酸c蛋白質(zhì)在小米中的含量為9.28%,消化率為83.4%,生物價(jià)為57,高于小麥和大米。小米蛋白中氨基酸種類齊全,含有人體必需的8種氨基酸,且含量分別比大米、小麥粉和玉米高出56.4%、80.6%、42.6%,除賴氨酸含量偏低外,其他氨基酸的比例均符合WHO的推薦模式,見表1。以AAS(氨基酸分)和CS(化學(xué)分)評(píng)價(jià)其中的8種必需氨基酸,結(jié)果發(fā)現(xiàn)小米的AAS和CS除賴氨酸小于1外,其他必需氨基酸的AAS和CS均大于1,達(dá)到了全價(jià)蛋白的標(biāo)準(zhǔn),見表1、表2。1.3脂肪酸組成及含量一般脂肪中脂肪酸占95%~96%,故脂肪的性質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)功能主要取決于脂肪酸的性質(zhì)。國(guó)內(nèi)學(xué)者研究發(fā)現(xiàn),小米脂肪含量為2.8%~8%,因品種和產(chǎn)地不同含量略有差異,平均含量約為4%~4.5%,但都是優(yōu)質(zhì)脂肪。小米脂肪6種主要脂肪酸中,亞油酸含量為70.01%、油酸13.39%、亞麻酸1.96%、棕櫚酸8.34%、硬脂酸4.38%、花生四烯酸1.72%,不飽和脂肪酸總含量高達(dá)85.54%。國(guó)外Ibrahima等人比較了突尼斯的6個(gè)小米品種及毛里塔尼亞3個(gè)小米品種中的脂肪酸組成和含量,結(jié)果表明,小米脂肪中主要有亞油酸、油酸、棕櫚酸以及少量的硬脂酸和亞麻酸,不同品種脂肪酸組成不同。Fernandez(2003)等分析了小米中脂肪酸含量,結(jié)果發(fā)現(xiàn),脂肪酸含量為12mg/g,其中油酸42%、棕櫚酸21%、亞油酸25%、α-亞麻酸4%,亞油酸與α-亞麻酸的比例為6.5∶1,符合WHO推薦標(biāo)準(zhǔn)[(5∶1)~(10∶1)]。對(duì)于小米油脂的理化特性,霍權(quán)恭等人(2006)進(jìn)行了研究,結(jié)果表明,小米油脂的皂化值為192~197mgKOH/g,不皂化物含量1.97%~3.98%,顏色為羅維朋黃值70,紅值4.0~12.0,并且利用Q-MS910型氣-質(zhì)聯(lián)用儀從不皂化物中分離鑒定出了豆甾二烯、菜油甾醇、麥角甾烷醇、豆甾醇、β-谷甾醇及3-乙氧基膽甾醇等6種主要的植物甾醇。1.4礦物微量元素ve小米中維生素B1的含量位居所有糧食之首,VA,VD,VC和VB12含量較低,一般糧食中不含有的胡蘿卜素,小米每100g含量達(dá)0.12mg;VE相對(duì)較高,大約為43.48μg/g。與大米相比,小米中礦物微量元素的含量特點(diǎn)是:K、Fe、P含量較高;小米中的Se、Mg、Zn、K的含量分別為1.2、231、172、2490μg/g,其中硒以有機(jī)硒的形式存在。國(guó)外學(xué)者對(duì)小米中多酚類物質(zhì)進(jìn)行了分離、含量測(cè)定及動(dòng)物試驗(yàn),研究發(fā)現(xiàn),小米多酚類物質(zhì)含量約為0.3%~3%,有很強(qiáng)的抗氧化活性,具有降血糖、降膽固醇及預(yù)防潰瘍等生理功效。2小米食品研究2.1小米黃色素穩(wěn)定性及毒性小米中的小米黃色素是一種無毒副作用的天然色素,可以作為食品著色劑在食品加工中進(jìn)行應(yīng)用,目前,國(guó)內(nèi)對(duì)小米黃色素的提取、理化性質(zhì)的研究較為深入。譚國(guó)進(jìn)等人(2004)以乙醇為浸提液從小米中提取黃色素,并對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行了研究,結(jié)果表明,溫度、堿性條件、氧化劑、還原劑、食品添加劑對(duì)小米黃色素的穩(wěn)定性沒有影響,在光照和酸性條件下對(duì)穩(wěn)定性有顯著影響。汪海棠等(2005)以小米為原料,乙醇為提取溶劑,對(duì)提取物通過顯色反應(yīng)、薄層層析和光譜分析,確定了小米黃色素的化學(xué)成分主要為:類胡蘿卜素、玉米黃素(3,3′-二羥基-β-胡蘿卜素)、隱黃素(3-羥基-β-胡蘿卜素)和葉黃素(3,3′-二羥基-α-胡蘿卜素),同時(shí)發(fā)現(xiàn)小米黃色素有一定的耐熱性、耐還原性和耐氧化性,但對(duì)光敏感;對(duì)提取的小米黃色素進(jìn)行急性毒性試驗(yàn),LD50未檢出,證明該色素安全無毒;將小米作為著色劑應(yīng)用到人造奶油、糖果中,試驗(yàn)結(jié)果表明,小米黃色素可用于多種食品、飲料及糖果的著色,且安全無毒、著色效果好,還具有一定的保健作用。2.2小米餅干加工工藝及品質(zhì)變化小米因富含多不飽和脂肪酸、優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)等對(duì)人體有益的功能成分,深受人們青睞,市場(chǎng)需求量與日俱增,隨著人們對(duì)保健功能食品的認(rèn)識(shí)和接受度的逐步提高,近年來,國(guó)內(nèi)外以小米為基料的各種新型主食品、飲料制品應(yīng)運(yùn)而生。Vidyavati(2005)使用小米粉代替50%的黑木豆粉和西米粉制作papad,結(jié)果發(fā)現(xiàn),與黑木豆粉和西米粉制作的papad相比,小米粉對(duì)品質(zhì)沒有顯著影響,且產(chǎn)品富含鈣。Onyango等人(2005)將玉米和小米漿與檸檬酸或乳酸混合進(jìn)行發(fā)酵,然后對(duì)發(fā)酵后的混合物進(jìn)行擠壓膨化,研制出纖維和丹寧含量低的兒童營(yíng)養(yǎng)斷奶食品。盧健鳴等人(2002)利用雙螺桿擠壓膨化機(jī)對(duì)小米進(jìn)行膨化加工營(yíng)養(yǎng)方便粥,產(chǎn)品中的蛋白質(zhì)含量和質(zhì)量大幅提高,維生素及礦物質(zhì)等多種營(yíng)養(yǎng)素豐富,所制產(chǎn)品調(diào)溶性、復(fù)水性及口感好。任建軍(2008)以小米主要原料,對(duì)小米方便米飯的加工工藝進(jìn)行了研究,結(jié)果表明,小米方便米飯的最佳工藝參數(shù)為:浸泡溫度40°C,浸泡時(shí)間40min;蒸制溫度100°C,蒸制時(shí)間20min;烘干溫度100°C,烘干時(shí)間25min。在此工藝條件下研制的產(chǎn)品復(fù)水率高,品質(zhì)優(yōu)良。Rathi(2004)利用脫色小米制作通心粉(PMP),并對(duì)通心粉的感官特性及消化性進(jìn)行了研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn),與未脫色小米通心粉(UPMP)相比,脫色小米通心粉(DPMP)的感官品質(zhì)明顯提高,且DPMP蛋白質(zhì)消化率和淀粉消化率分別比UPMP高6.56%和16.9%。近年來,以小米粉為主原料研制開發(fā)的餅干、面包類食品不斷面世,給小米的深加工利用提供了有效途徑。陳鳳蓮(2009)將小米進(jìn)行預(yù)處理(小米清洗后晾干粉碎,過80目篩),試制小米酥性餅干,試制產(chǎn)品口感疏松、風(fēng)味純正、品質(zhì)優(yōu)良。Naveena(2006)以小米為輔料研制雞肉餅,并對(duì)產(chǎn)品的品質(zhì)及貯藏穩(wěn)定性進(jìn)行了研究,對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分、蒸煮特性、色澤及感官特性加以分析評(píng)價(jià),結(jié)果表明:小米添加量5%時(shí),雞肉餅的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)較好。Anu等人(2007)以復(fù)合粉(精制小麥粉、小米粉、綠豆粉的用量比為50∶40∶10)研制小米風(fēng)味餅干,研究其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和感官品質(zhì),結(jié)果發(fā)現(xiàn),以復(fù)合粉為原料制作的餅干與全小麥粉餅干感官、口感無顯著差異,但其中多酚和植酸含量較多,是較好的營(yíng)養(yǎng)食品。Yashoda等人(2008)將小米粉用作黏結(jié)劑研制雞蛋夾心餅,考察小米粉作為黏結(jié)劑的實(shí)際應(yīng)用效果,同時(shí)對(duì)夾心餅在貯藏期內(nèi)的品質(zhì)變化進(jìn)行了研究,結(jié)果表明,小米粉可以很好地作為黏結(jié)劑應(yīng)用到雞蛋夾心餅中;在(27±2)°C條件下貯藏120d,感官品質(zhì)沒有顯著變化,但游離脂肪酸含量有所上升0.38%~0.55%。小米粉在面包加工中也得到了一定的應(yīng)用,Singh(2006)用小米粉50%替代面粉生產(chǎn)普通蛋糕,發(fā)現(xiàn)所制產(chǎn)品的保水性有較大提高;Hak-Gil(2004)研究不同小米粉添加量對(duì)海綿蛋糕品質(zhì)特性的影響,結(jié)果表明,小米粉添加量10%,海綿蛋糕品質(zhì)較好,但添加量大于20%對(duì)蛋糕品質(zhì)有顯著影響,質(zhì)地變差。鄭堅(jiān)強(qiáng)(2003)將小米浸提液與牛乳相結(jié)合開發(fā)出一種新型的奶飲料。此外,郭紅珍等人(2007)以小米和純牛奶為主要原料,按照添加小米浸提液15%,將保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌1∶1混合作為發(fā)酵劑42°C進(jìn)行發(fā)酵,接種量3%,加糖量8%,發(fā)