富硒麥芽粉的制備工藝及應(yīng)用

南占東，楊麗麗，趙 靜，*王魯峰，王世強(qiáng)，余愛農(nóng)

（1.恩施圣希源生物科技有限公司，湖北 恩施 445000；2.恩施徠福硒業(yè)有限公司，湖北 恩施 445000；3.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，湖北 武漢 430070；4.湖北民族大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 恩施 445000）

富硒麥芽（Selenium enriched malt） 是以小麥或大麥種粒為載體，使其在發(fā)芽過程中不斷吸收無機(jī)硒或有機(jī)硒營養(yǎng)物質(zhì)并轉(zhuǎn)化、富集形成硒蛋白或硒代氨基酸等分子結(jié)構(gòu)，從而獲得的一種富含有機(jī)硒的植物源生物產(chǎn)品。大麥芽在2002 年即被批準(zhǔn)為藥食同源品種，在我國擁有悠久的種植、食用及藥用歷史，營養(yǎng)保健和藥用價(jià)值高[1]。硒是人體必需的微量元素和營養(yǎng)素，具有重要的營養(yǎng)價(jià)值和保健作用，有抗氧化明星、抗癌之王、抗輻射專家、重金屬的天然解毒劑、心臟的守護(hù)神、護(hù)肝衛(wèi)士、明亮使者、男性的體內(nèi)黃金、人體免疫力加油站、長壽元素等美譽(yù)[2-3]。鑒于硒與人體健康的重要關(guān)系，近年來國內(nèi)外對富硒麥芽的研究逐漸成為熱點(diǎn)問題之一[4]。Rodrigo Sara 等人[5]證明了硒生物強(qiáng)化大麥在啤酒生產(chǎn)中是可行的。張歡歡等人[6]研究發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充適量的富硒麥芽可以提高小鼠不同組織中的抗氧化能力。Zhang Hongxing 等人[7]通過ICP-MS MT 檢測方法研究發(fā)現(xiàn)富硒麥芽粉含有較高的微量元素硒。與無機(jī)硒相比，麥芽硒具有食用安全、無毒副作用、吸收利用率高、富含維生素和蛋白質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)[8]。

富硒麥芽作為一種可供開發(fā)的新型硒營養(yǎng)強(qiáng)化劑產(chǎn)品，更多的是關(guān)注其加工適應(yīng)性和營養(yǎng)效價(jià)比及其應(yīng)用開發(fā)。目前，富硒麥芽傳統(tǒng)加工工藝（50～90 ℃熱風(fēng)干燥或微波干燥、普通粉碎機(jī)常溫粉碎，60～120 目） 存在纖維含量高、溶解性不佳、易產(chǎn)生沉淀、食用口感粗糙、應(yīng)用范圍窄等問題，如何提高其溶解性、改善口感提升品質(zhì)成為當(dāng)前亟待解決的問題。

旨在探究磨漿、酶處理、均質(zhì)等加工工藝對富硒麥芽可溶性熱敏成分、粒徑、口感、溶解度、穩(wěn)定性等方面的影響及富硒麥芽功能產(chǎn)品開發(fā)潛力，為富硒麥芽產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

富硒大麥芽，富硒營養(yǎng)液（無土避光栽培、新鮮采收），恩施圣希源生物科技有限公司富硒麥芽生產(chǎn)基地提供；無水氯化鈣、檸檬酸，均為分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供；纖維素酶（阿拉丁試劑），上海源葉生物科技有限公司提供。

1.2 儀器與設(shè)備

HH-WO 型智能數(shù)顯多功能油水浴鍋，上海勒頓實(shí)業(yè)有限公司產(chǎn)品；AR522CN 型電子天平，上海奧豪斯儀器有限公司產(chǎn)品；AX124ZH 型分析天平，常州奧豪斯儀器有限公司產(chǎn)品；JSM-6390LV 型掃描電鏡，日本NTC 產(chǎn)品；LGJ-18S 型冷凍干燥機(jī)，北京松源華興科技發(fā)展有限公司產(chǎn)品；ORW1.0S-5H 型超微粉碎機(jī)，南京澳潤微波科技有限公司產(chǎn)品；NH310 型色度儀，深圳市三恩馳科技有限公司產(chǎn)品；NMI20-015V-1 型核磁共振成像分析儀，上海紐邁電子科技有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 富硒麥芽粉制備

（1） 富硒麥芽準(zhǔn)備。將生長到收獲期的富硒麥芽收集整理，去除雜物，放入2～5 倍體積清水槽中浸泡漂洗0.5～2.0 h。

（2） 磨漿。將浸泡完畢的富硒麥芽撈出轉(zhuǎn)入普通磨漿機(jī)中，加入2～5 倍體積的水常溫磨漿，得到富硒麥芽漿體。

（3） 過濾。將富硒麥芽漿體通過板框式過濾機(jī)，分別得到清液A1 和濾渣B1。

（4） 干燥與酶處理。將清液A1 經(jīng)真空濃縮后使用噴霧干燥機(jī)制得粉狀物料A2，在濾渣B1 中加入適量纖維素酶溶液，于60 ℃下保溫2 h 后得到混合液B2。

（5） 均質(zhì)。加水調(diào)整B2 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%～5%，使用20 MPa 均質(zhì)循環(huán)1～3 次，使用碟式離心機(jī)（分離因數(shù)大于3 000） 或其他設(shè)備去除多余的自由水，得到物料B3。

（6） 干燥。將B3 置于熱風(fēng)干燥或低溫真空干燥設(shè)備中干燥至含水率低于15%，得到B4。

（7） 混合包裝。將A2 與B4 混合，即得到溶解性較好的富硒麥芽粉。

1.3.2 低場核磁共振測試

取不同處理階段的樣品用特殊的膠帶包裹，將核磁管置于NMR 探頭中，選擇NMR 成像分析儀軟件中的CPMG 模式測定麥芽粉樣品的橫向弛豫時(shí)間T2，對干燥的麥芽粉片進(jìn)行T2 采集，每組樣品重復(fù)采集3 次，取平均值。參數(shù)設(shè)置如下：主頻SF1=21 MHz，采樣點(diǎn)數(shù)TD=14 416，累加次數(shù)32 次，偏移頻率O1=255 233.13 kHz，回波時(shí)間TE=0.180 ms，90°脈沖時(shí)間P90=12.48 μs，回波數(shù)= 400。對得到的圖像進(jìn)行反演，得到弛豫時(shí)間T2，弛豫時(shí)間T2 顯示水分的流動性大小。

1.3.3 粒徑測定

采用馬爾文激光粒度分析儀測定不同樣品粒徑的大小，以確定最佳均質(zhì)次數(shù)。將樣品分散液稀釋至無色透明狀態(tài)，在測量前進(jìn)行超聲20 min。測量條件：纖維素分散在水中的懸浮液，折射率1.468，溫度20 ℃，平衡時(shí)間2 min，每個(gè)樣品掃描12 次，取平均值。

1.3.4 溶解性分析

稱取不同質(zhì)量的干制麥芽粉，投入裝有100 g 水50 ℃恒溫?zé)?，攪拌至無法繼續(xù)溶解，讀取最大溶解量。 結(jié)果以g/100 g 計(jì)。

1.3.5 色度值

選擇不同階段和傳統(tǒng)麥芽粉樣品，放置于色差測定儀鏡頭下進(jìn)行測定，測定完成后讀數(shù)。色度信息分別有3 個(gè)值，L、a、b，其中L 值為亮度或暗度，a 值為紅度或綠度，b 值為黃度或藍(lán)度。每個(gè)樣品重復(fù)3 次。另外，色度的整體差值用ΔE 表示。

式中：下標(biāo)“0”表示空白樣品，僅與其他樣品一同凍干處理后的麥芽粉的色度值，以空白樣品作為參照，ΔE 的值越大，表明與空白樣品顏色差別越大。

1.3.6 體積密度

因不同麥芽粉的粒徑不同，比表面積不同，體積密度也不同。采用小米置換法測定干制麥芽粉的體積密度，干燥物料的體積密度ρ 用公式（2） 表示：

式中：m——干制品的質(zhì)量，g；

V——干燥鐵棍麥芽粉片的總體積，mL。

1.3.7 感官鑒評

富硒麥芽粉感官檢驗(yàn)的評分項(xiàng)目與標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 富硒麥芽粉感官檢驗(yàn)的評分項(xiàng)目與標(biāo)準(zhǔn)

總分100 分，各評分項(xiàng)目由10 人品評打分，各項(xiàng)目得分的平均值為其感官評定分值。

2 結(jié)果與分析

2.1 溶解性變化

不同處理時(shí)富硒麥芽粉溶解度的變化見圖1。

圖1 不同處理時(shí)富硒麥芽粉溶解度的變化

與傳統(tǒng)麥芽粉對比，富硒麥芽粉3 組不同處理樣品的溶解度。結(jié)果顯示，經(jīng)改進(jìn)后的工藝能使富硒麥芽溶解度快速提高。

2.2 低場核磁共振結(jié)果分析

利用低場核磁多脈沖回波序列（CPMG） 來測定樣品的橫向弛豫時(shí)間T2 值，利用脈沖序列激發(fā)質(zhì)子的原子核在磁場中產(chǎn)生核磁共振現(xiàn)象，以得到曲線圖，用軟件擬合出T2。

由低場核磁共振的原理可知，由于質(zhì)子所處的環(huán)境不同，橫向弛豫時(shí)間T2 越長，質(zhì)子自由度越大；橫向弛豫時(shí)間越短，質(zhì)子的自由度就越小。橫向弛豫時(shí)間T2 的大小顯示出樣品中水分自由度的大小，反映出水分的流動性，可以由此了解麥芽粉干燥過程中水分的遷移過程。

干燥富硒麥芽粉的橫向弛豫時(shí)間和峰信息見表2。

表2 干燥富硒麥芽粉的橫向弛豫時(shí)間和峰信息

由表2 可知，反演后的T2 譜上有3 個(gè)峰，分別代表樣品中水分的不同存在狀態(tài)：T2 值的分布范圍為T21（0.01～0.5 ms）、T22（0.5～5.0 ms）、T23（10～100 ms）。其中，弛豫時(shí)間T21 和T22 部分的為結(jié)合水，這部分為與麥芽粉內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)合最緊密的水分，可能分別是存在于液泡、原生質(zhì)中的水和吸附在淀粉顆粒外面的薄層水；弛豫時(shí)間在T23 部分的為介于結(jié)合水和自由水之間的水分，也稱不易流動水，流動性僅次于自由水，可在磁場中轉(zhuǎn)動，容易發(fā)生轉(zhuǎn)化。在干燥過程中，最先脫去的是自由水。隨著干燥的進(jìn)行，反演曲線的峰值逐漸減小，并且整體表現(xiàn)出向左移動的趨勢。上述變化說明富硒麥芽粉在干燥過程中，其內(nèi)半結(jié)合水的總量逐漸下降，且半結(jié)合水的含量相比結(jié)合水下降速度更快，在總體水分含量的比例逐漸減少。

2.3 粒徑變化

該設(shè)計(jì)方案可以顯著改變富硒麥芽粉粉末的粒徑分布。傳統(tǒng)干燥粉碎方法產(chǎn)品多在100 μm以上，顆粒較大。而經(jīng)處理后，粒徑分布主要集中在30～70 μm。

不同處理時(shí)富硒麥芽粉粒徑變化見圖2。

圖2 不同處理時(shí)富硒麥芽粉粒徑變化

2.4 色度結(jié)果

富硒麥芽粉色澤是其品質(zhì)的重要特征指標(biāo)。

不同處理?xiàng)l件下富硒麥芽粉的色度值見表3。

表3 不同處理?xiàng)l件下富硒麥芽粉的色度值

色度值中，L 值代表亮度和暗度，a 值代表紅度和綠度，b 值代表黃度或藍(lán)度。真空冷凍干燥對麥芽粉色度的影響較低，ΔE 基本為零，因?yàn)樵谡婵盏母稍锃h(huán)境中，樣品不易發(fā)生氧化、褐變等化學(xué)反應(yīng)。由表3 可知，處理3 的L 值最大，亮度最高，最接近原樣，品質(zhì)最好。傳統(tǒng)干燥粉碎樣品顏色更暗，同時(shí)a 值為正且比原樣的值大，說明產(chǎn)生了一定程度的褐變，黃度值b 也顯著增加，說明提出的新粉碎方法效果更好。

2.5 體積密度和活性組分保留率結(jié)果分析

干燥脫水會大大降低原料的體積密度，一般來說體積密度越小，說明樣品收縮越小、品質(zhì)越好。

不同干燥條件下富硒麥芽粉的體積密度見表4。

表4 不同干燥條件下富硒麥芽粉的體積密度

由圖4 可知，處理3 的體積密度最大，不同處理?xiàng)l件下會不同程度的提高其體積密度，因?yàn)榱降臏p小大大減少了孔隙率，使顆粒間更加緊致，體積密度提高。

2.6 感官鑒評和穩(wěn)定性結(jié)果分析

按照前文的感官評價(jià)方法對不同處理的麥芽粉干制品及復(fù)水后的樣品進(jìn)行評價(jià)，結(jié)果取平均值。

不同干燥條件下富硒麥芽粉干制品的感官評分見表5。

表5 不同干燥條件下富硒麥芽粉干制品的感官評分

根據(jù)感官評分，處理3 感官得分最高，結(jié)合色度值和體積密度的測定，感官鑒評結(jié)果與前2 項(xiàng)的測定結(jié)果相符合。

2.7 掃描電鏡結(jié)果分析

不同處理?xiàng)l件下富硒麥芽粉樣品的掃描電鏡圖見圖3。

圖3 不同處理?xiàng)l件下富硒麥芽粉樣品的掃描電鏡圖

由圖3 可知，對照處理樣品結(jié)構(gòu)緊密，未見明顯顆粒。而處理1 和處理3 明顯出現(xiàn)幾十微米的顆粒，說明粉碎效果更好。

2.8 應(yīng)用結(jié)果分析

富硒大麥芽粉質(zhì)量指標(biāo)見表6。

表6 富硒大麥芽粉質(zhì)量指標(biāo)

由表6 可知，富硒大麥芽粉為微黃色粉末、麥香味，總硒含量為320 mg/kg，有機(jī)硒含量為308 mg/kg，有機(jī)硒含量占總硒含量的96.25%。由此可見，富硒大麥芽粉有機(jī)硒含量較高，且發(fā)現(xiàn)含硒氨基酸（硒代半胱氨酸、硒甲基硒代半氨酸、硒蛋氨酸）[9]，是一種比較理想的植物硒硒營養(yǎng)強(qiáng)化劑。張榮泉等人[10]以富硒麥芽粉為原料研究制備了具有補(bǔ)充有機(jī)硒、增強(qiáng)免疫力功能的保健食品硒麥芽顆粒。肖繼椿等人[11]以富硒麥芽粉為原料，選取淀粉、糊精、乳糖等輔料混合、制粒、壓片等工序得到的硒麥芽咀嚼片外觀完整，口感適宜且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。蘭向東等人[12]選用麥芽硒營養(yǎng)素開發(fā)了富硒營養(yǎng)強(qiáng)化面粉生產(chǎn)技術(shù)。Stabnikova Olena 等人[13]在酵素中添加富硒大麥芽強(qiáng)化了酵母菌和乳酸菌的活性，開發(fā)出了質(zhì)地柔軟色香味俱佳的富硒大豆麥芽面包?？梢灶A(yù)見，富硒麥芽粉可廣泛應(yīng)用于開發(fā)富硒掛面、面包、糕點(diǎn)、壓片糖果及固體飲料（營養(yǎng)代餐粉） 等科學(xué)補(bǔ)硒、定量補(bǔ)硒的食品，以滿足消費(fèi)者尤其是青少年及中老年人群補(bǔ)充硒營養(yǎng)、提高免疫力的健康需求。

3 結(jié)論

（1） 采用磨漿過濾法將富硒麥芽分成了可溶和不可溶2 個(gè)部分，再分別處理。這種分離操作可以有效避免可溶性部分中的熱敏成分在傳統(tǒng)干燥過程中受到損失。

（2） 設(shè)計(jì)不可溶性部分單獨(dú)均質(zhì)處理再與可溶部分混合的方法，可以有效破碎傳統(tǒng)粉碎方法難以處理的富硒麥芽纖維，使產(chǎn)品粒徑更小、口感更細(xì)膩，與其他物料混合后穩(wěn)定性更強(qiáng)。

（3） 富硒大麥芽通過磨漿、過濾、干燥、酶處理、均質(zhì)、干燥等加工工藝，較好地避免了可溶性部分中的熱敏成分在傳統(tǒng)干燥過程中受到損失，使得富硒麥芽纖維破碎更為精細(xì)，使產(chǎn)品粒徑更小，口感更細(xì)膩，與其他物料混合后溶解性更高、穩(wěn)定性更強(qiáng)。采用該工藝制備的富硒大麥芽粉的總硒含量高達(dá)320 mg/kg，有機(jī)硒含量占總硒的95%以上，水溶性提高了2～3 倍，活性組分保留率大于60%。

（4） 以富硒大麥芽粉為原料，可按照中國膳食營養(yǎng)素參考量標(biāo)準(zhǔn)要求和不同人群設(shè)計(jì)開發(fā)硒產(chǎn)品，以滿足不同特定人群科學(xué)補(bǔ)硒的需要，以提高青少年及中老年人群免疫力的健康目標(biāo)。

（5） 該研究提出的方案工藝較傳統(tǒng)方法流程更長，對設(shè)備的要求更高，還需進(jìn)一步研究和優(yōu)化，以滿足實(shí)際生產(chǎn)的綜合需要。