粒用玉米發芽制備高營養玉米粉的營養成分變化及工藝條件選擇

李香勇，陳利容，盛　濤，龔魁杰，劉開昌

（1.山東省農業科學院作物研究所，山東濟南　250100；2.山東省農業科學院，山東濟南　250100）

?

粒用玉米發芽制備高營養玉米粉的營養成分變化及工藝條件選擇

李香勇1，*陳利容1，盛濤1，龔魁杰1，*劉開昌2

（1.山東省農業科學院作物研究所，山東濟南250100；2.山東省農業科學院，山東濟南250100）

摘要：發芽谷物的開發利用正在引起國內外的廣泛關注，成為研究熱點。通過檢測發芽玉米淀粉、還原糖、蛋白質、賴氨酸、膳食纖維的含量，研究玉米在發芽過程中營養物質的變化。試驗結果表明，玉米經過發芽處理后，淀粉含量迅速下降，發芽144 h時降低了22.7%±1.3%；同時還原糖含量增加6.5%±0.1%。發芽也會造成蛋白質含量的緩慢下降，144 h時從10.2%±0.2%下降至8.5%±0.3%；而賴氨酸含量則有顯著增長（p＜0.05），從0.45%±0.01%增加到0.73%±0.03%?？偵攀忱w維含量下降，而可溶性膳食纖維含量增加，不可溶性膳食纖維含量降低。以玉米發芽過程中的參數變化為依據，試驗確定了發芽72 h可作為制備高營養玉米粉的有效工藝參數。

關鍵詞：玉米；發芽；營養物質；賴氨酸；可溶性膳食纖維

0　引言

玉米是世界上產量最大的糧食作物之一，我國是世界第二玉米生產大國，玉米產量占世界總產量的20.68%[1]。玉米作為一種傳統的農作物，在我國是僅次于水稻的糧食作物[2]，也被廣泛應用于輕工業、食品、醫藥、造紙等行業的生產中。玉米籽粒中含有豐富的營養物質，據報道，干玉米籽粒中含有蛋白質5.8%～9.0%，脂肪3.9%～4.6%（其中人體必需的亞油酸占19%～71%），淀粉70.6%～76.5%，還含有豐富的膳食纖維、VC和VE，以及人體所必需的微量元素[3]。隨著食品行業發展和人民生活水平的提高，玉米食品的開發和利用正在受到越來越多的關注。

谷物在萌發的過程中，其營養成分和理化性質會發生重大的變化[4]。研究發現，發芽處理過程中淀粉酶活性激增，淀粉等多糖迅速分解，生成大量還原糖；蛋白質含量下降，可溶性蛋白含量增加，人體必需氨基酸含量增加，膳食纖維含量增加；其他營養成分也有不同程度的改變[5]。萌發有助于提高谷物的營養價值，降低和消除有害物質與抗營養物質。谷物種子萌發技術在食品中應用已經成為研究熱點，但是在我國關于發芽玉米食品的研發鮮有報道。本試驗研究了玉米在發芽過程中營養物質的變化，并以此為基礎確定了發芽制備高營養玉米粉的發芽條件，為發芽玉米新型食品的開發利用提供了理論依據。

1　材料與方法

1.1材料與主要試劑

市售玉米，3,5 -二硝基水楊酸、茚三酮、亮氨酸、淀粉葡萄苷酶、蛋白酶、MES試劑、TRIS試劑，所需化學試劑均為分析純。

1.2儀器設備

電子天平、紫外可見分光光度計、消化儀、凱氏定氮儀、水浴恒溫箱、膳食纖維測定儀、烘箱、馬福爐、恒溫培養箱等。

1.3試驗方法

1.3.1樣品預處理

精選玉米籽粒（除去發霉、破碎的），用0.5%次氯酸鈉溶液浸泡30 min，對其進行表面殺菌，然后用蒸餾水清洗數次。再加入純水，在30℃條件下浸泡8 h后，將玉米均勻鋪在已消毒、底部鋪有濾紙的發芽盤中，置于25℃恒溫培養箱中進行發芽培養，每隔1 d取樣1次，共取6次。取樣后，迅速將發芽玉米放入裝有100℃熱水的燒杯中浸泡5 min，進行滅酶處理（部分淀粉α化），避免胚芽過度生長，瀝干水后將樣品放在45℃鼓風干燥箱內熱風干燥。將干燥好的物料迅速冷卻至室溫，粉碎后在- 20℃冰箱內冷凍保存備用，測定其各營養成分含量。

1.3.2發芽玉米營養成分含量測定方法

淀粉含量與還原糖含量測定采用DNS比色法[6]；蛋白質含量測定采用凱氏定氮法[7]；賴氨酸含量測定采用茚三酮法[8]；膳食纖維（Total dietary fiber，TDF）、可溶性膳食纖維（Soluble dietary fiber，SDF）、不可溶性膳食纖維（Insoluble dietary fiber，IDF）含量測定采用GB/T 5009.88—2008酶質量法。

2　結果與分析

2.1發芽對玉米中水分含量的影響

玉米發芽過程中水分含量的變化見圖1。

圖1　玉米發芽過程中水分含量的變化

谷物發芽過程中淀粉、蛋白質等大分子物質不斷的分解，產生了大量水分，因此水分含量會隨著谷物的萌發而增加。由圖1可以看出，隨著發芽時間的增加，玉米籽粒中水分也不斷增加，從0 h的14.5%±0.05%增加到144 h時的17.3%±0.15%。由此可以看出，發芽期間玉米籽粒內生化反應活躍。

2.2發芽對玉米中淀粉含量的影響

谷物發芽會導致淀粉酶活性激增，淀粉等多糖快速分解，從而生成大量還原糖等小分子糖供給發芽過程利用[8]。因此，谷物發芽都會伴隨淀粉的快速降解和還原糖的含量升高，但不同谷物淀粉和還原糖的變化并不一致。

玉米發芽過程中淀粉含量的變化見圖2。

圖2　玉米發芽過程中淀粉含量的變化

由圖2可知，隨著發芽時間的增加，玉米籽粒中淀粉含量迅速減少，基本呈現直線下降趨勢。到第144小時，玉米淀粉含量僅為46.0%±0.6%，下降了22.7%±1.3%，表明玉米淀粉降解過程快速進行。

玉米發芽過程中還原糖含量的變化見圖3。

圖3　玉米發芽過程中還原糖含量的變化

與淀粉含量快速下降相對應，發芽玉米中還原糖含量則快速上升，發芽144 h還原糖含量增加了6.5%±0.1%（圖3），表明淀粉水解直接促進了還原糖含量的增加。還原糖可以直接為谷物萌發提供能量，參與淀粉、蛋白質等大分子物質的合成[9]。因此，還原糖含量的升高也直接促進了玉米的萌動、發芽等發育進程。還原糖可應用于功能保健食品，可改善食品的風味，故玉米發芽中還原糖含量的適當增加具有重要的應用價值。

2.3發芽對玉米中蛋白質及賴氨酸含量的影響

玉米發芽過程中蛋白質含量的變化見圖4。

圖4　玉米發芽過程中蛋白質含量的變化

相對于淀粉作為谷物發芽過程中的供能物質，蛋白質在谷物發芽過程中主要起到為幼芽、幼根生長提供氨基酸的作用[10]。從圖4可以看出，隨著發芽時間的增加，玉米中蛋白質含量降低，從發芽0 h的10.2%±0.2%降低到發芽144 h時的8.5%±0.3%。值得注意的是蛋白質含量在發芽0～48 h快速下降，48 h后則變化緩慢，下降幅度變化不大。這可能是由于發芽前期，玉米中的含氮物質部分受蛋白酶的作用而分解為低分子肽類和氨基酸，這些分解產物分泌到胚部，合成幼根、幼芽中的蛋白質，導致發芽后期蛋白質含量變化比較平緩[11]。但總體來說，蛋白質的分解仍然占據主導地位，導致蛋白質含量持續下降。

玉米發芽過程中賴氨酸含量的變化見圖5。

發芽導致蛋白質含量的下降，通常伴隨著氨基酸含量的升高。試驗分析了玉米中的第一限制氨基酸——賴氨酸的含量變化，可以發現隨著發芽時間的增加，賴氨酸含量不斷增加。通過發芽處理后，賴氨酸的含量從0.45%±0.01%增加到0.73%±0.03%，這可能是發芽過程中蛋白質分解生成了賴氨酸。賴氨酸是人體必需氨基酸之一，能促進人體發育、增強免疫功能，并有提高中樞神經組織功能的作用[12]。因此賴氨酸含量的升高，對于提高發芽玉米的營養效價具有重要意義。從圖5可以發現，賴氨酸發芽前48 h升高最快，72 h后變化平緩，這為確定合適的發芽時間、避免過度發芽造成品質劣化提供了很好的選擇。

圖5　玉米發芽過程中賴氨酸含量的變化

2.4發芽對玉米膳食纖維含量的影響

玉米發芽過程中膳食纖維含量的變化指標見表1。

膳食纖維具有降低血膽固醇，預防膽結石、高脂血癥和心血管疾病以及促進排便、預防腸癌和乳腺癌等作用。其中，可溶性纖維能促進腸道中有益菌大量繁殖，創造腸道的健康生態；可溶性膳食纖維還具有明顯的降血糖功能。由表1可知，隨著發芽時間的增加，總膳食纖維（TDF）含量降低，可溶性膳食纖維（SDF）含量增加，不可溶性膳食纖維（IDF）含量降低，120 h時可溶性膳食纖維含量超過不可溶性膳食纖維含量。SDF和IDF的變化表明，SDF含量的提高，可能更多的得益于IDF的下降。玉米發芽導致纖維素酶等相關酶活性增強，因此纖維素的降解成為可能，從而使得原不可溶性膳食纖維轉變為可溶性膳食纖維。

表1　玉米發芽過程中膳食纖維含量的變化指標　/ %

2.5制備高營養玉米粉的發芽工藝參數選擇

發芽24～120 h的玉米籽粒見圖6。

玉米發芽過程中不同營養組分的變化，表明玉米發芽降解代謝占主導地位，同時伴隨有蛋白質合成。因此控制合理的發芽工藝參數，可以適當提高賴氨酸、SDF等益生性健康組分的含量，較大幅度降低淀粉等高熱量物質，保持蛋白質含量適度變化。發芽72 h時淀粉含量為56.4%±1.3%（圖2），還原糖含量為8.2%±0.2%（圖3）；蛋白質含量為8.9% ±0.3%（圖4），賴氨酸含量為0.62%±0.02%（圖5）；SDF含量為6.24%±0.03%（表1），均達到更為合理的組成，因此發芽72 h顯然更適于制備高營養玉米粉。從玉米芽的生長來判斷，也可以發現72 h時芽長為0.3 cm（圖6），不會對玉米粉制備產生較大影響。因此，發芽72 h對于制備高營養玉米粉為

圖6　發芽24～120 h的玉米籽粒

合理的工藝參數。

3　結論

玉米籽粒含有豐富的營養物質，經過發芽處理后，其營養物質發生了不同程度的變化。發芽后，玉米籽粒中淀粉含量降低，還原糖含量增加；蛋白質含量降低，賴氨酸含量增加；可溶性膳食纖維含量增加，不可溶性膳食纖維含量降低。因此，玉米發芽后能夠提高其營養價值和改善其口感。以玉米發芽過程中營養物質的改善為基礎，確定發芽72 h為制備高營養玉米粉的合理工藝參數。

參考文獻

［1］尤新.玉米深加工技術［M］.北京：中國輕工業出版社，1999：211-213.

［2］任軍，才卓，張志軍，等.玉米的營養品質及發展方向［J］.玉米科學，2006（2）：93-95.

［3］張中東，惠國強，張紅梅，等.玉米的營養及藥用價值研究進展［J］.玉米科學，2006（3）：173-176.

［4］黃國平.萌動食品的研制［J］.食品科技，2006（2）：22-25.

［5］呂俊麗，王國澤，游新勇.發芽谷物研究進展［J］.糧食與油脂，2014（2）：5-7.

［6］趙凱，許鵬舉，谷廣燁. 3，5-二硝基水楊酸比色法測定還原糖含量的研究［J］.食品科學，2008（8）：534-536.

［7］李合生.植物生理生化實驗原理和技術［M］.北京：高等教育出版社，2000：186-194.

［8］張新忠.大麥發芽過程中淀粉酶活性變化及其與麥芽品質關系研究［D］.揚州：揚州大學，2010.

［9］程昕昕，周毅，劉正.甜玉米種子萌發過程中糖類物質轉化動態變化分析［J］.種子，2013（3）：10-13.

［10］黃國平.糧食種子萌發過程中營養特性的變化［J］.中國食物與營養，2005（12）：25-27.

［11］韓春然.玉米萌發過程中蛋白酶的活力和蛋白質含量的研究［J］.食品科學，2007（1）：209-212.

［12］黃元新.賴氨酸對機體健康促進作用的研究進展［J］.廣西醫學，2008（7）：1 031-1 033.

Nutritional Component Changes of Grain Corn during Germination

LI Xiangyong1，*CHEN Lirong1，SHENG Tao1，GONG Kuijie1，*LIU Kaichang2
（1. Crop Research Institute，Shandong Academy of Agricultural Sciences，Ji'nan，Shandong 250100，China；2. Shandong Academy of Agricultural Sciences，Ji'nan，Shandong 250100，China）

Abstract：Grain germination now appeals great interest all around the world and becomes the focus in cereal processing fields. Changes of nutrient substance during germination are discussed by determing the contents of starch，reduced sugar，protein，lysine and dietary fiber. The results show that starch contents changed sharply where the contents decreased by 22.7%±1.3% at 144 h compared with 0 h，while reducing sugar increased by 6.5%±0.1%. Germination also lead to the decrease of protein contents from 10.2%±0.2% to 8.5%±0.3% for the 0 h and 144 h，respectively. The contents of lysine have significantly difference（p＜0.05）with the contents of 0.45%±0.01% and 0.73%±0.03% for 0 h and 144 h，respectively. On the other hand，total and insoluble dietary fiber decreased while soluble dietary fiber increased during germination. Germinating treatment of 72 h can be used as the parameter for the preparation of high nutritional corn flour according to the above results. Key words：corn；germination；nutrient substance；lysine；soluble dietary fiber

*通訊作者：陳利容（1978—），女，碩士，助理研究員，研究方向為谷物品質與加工。劉開昌（1971—），男，博士，研究員，研究方向為作物栽培與加工。

作者簡介：李香勇（1989—），男，碩士，助理研究員，研究方向為糧食品質與加工。

基金項目：山東省現代農業產業技術體系玉米創新團隊項目（SDAIT- 01- 021- 11）；濟南市科技發展計劃項目（201401270）。

收稿日期：2016- 01- 22

文章編號：1671- 9646（2016）03b- 0027- 03

中圖分類號：TS213.4

文獻標志碼：A

doi：10.16693/j.cnki.1671- 9646（X）.2016.03.034