陳曉靜 顏 偉 陳 和 陳 健 沈會(huì)權(quán) 周汝琴 陶 紅 喬海龍 臧 慧

(1.江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 鹽城 224002;2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧作所，江蘇 南京 210014)

大麥分為稃殼與穎果相粘連的皮大麥，和種子成熟后與穎殼自然脫離，脫粒后種子不帶殼的裸大麥，在我國(guó)東部沿海地區(qū)，目前種植的主要是皮大麥。裸大麥，青藏高原稱青稞，長(zhǎng)江流域稱元麥，人們食用裸大麥具有很長(zhǎng)的歷史，但由于其食口性差等原因，近年來(lái)食用的裸大麥比較少，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的食用習(xí)慣，裸大麥(青稞)現(xiàn)在仍是藏區(qū)人民的主糧。

普通大麥淀粉中含有17%～24%的直鏈淀粉和76% ～83%的支鏈淀粉，糯大麥胚乳直鏈淀粉含量很低或不含直鏈淀粉。裸大麥中，胚乳直鏈淀粉含量在0～10%的，稱為糯性裸大麥(waxy hulless barley)。

大麥胚乳占據(jù)了種子的大部分，主要含淀粉和蛋白質(zhì)，其中淀粉重量又占據(jù)胚乳組織的85%以上，因此，淀粉的組成對(duì)大麥的食用、飼用及加工品質(zhì)有很大影響。作為一個(gè)真正的全麥，糯性裸大麥含有相對(duì)一般大麥品種更豐富的可溶性膳食纖維、總的β-葡聚糖和可溶性的β-葡聚糖、蛋白質(zhì)、淀粉和母育酚(見表1)［1］，并且具有獨(dú)特的食品加工特性。糯性裸大麥因其在營(yíng)養(yǎng)保健和食品加工等方面表現(xiàn)出的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)而受到了國(guó)內(nèi)外科學(xué)家更多的關(guān)注，日漸成為食用大麥的研究重點(diǎn)。

1 糯性裸大麥的鑒定方法

大麥皮裸性直接通過(guò)肉眼觀察籽粒外形就能分辨。大麥籽粒表現(xiàn)糯性與否，并非肉眼能夠分辨，隨機(jī)取100粒成熟裸大麥籽粒，對(duì)每粒種子分別攔腰截?cái)啵煤?.1%、碘化鉀1%的碘化鉀溶液對(duì)籽粒胚乳(遠(yuǎn)胚端)染色，保存另一半帶胚的種子種植。普通和高直鏈淀粉大麥胚乳顯示藍(lán)黑色，糯性胚乳顯示深紅色或棕色。顯示深紅色或棕色的裸大麥即為糯性裸大麥。

表1 糯大麥和非糯大麥碳水化合物含量比較 %

2 糯性裸大麥的基因研究

大麥中存在著多種淀粉合成酶GBSS的同工型，其中胚乳直鏈淀粉主要由GBSSI負(fù)責(zé)合成。由于GBSSI表達(dá)與否控制著籽粒的糯性和非糯性性狀，因此也稱這種酶蛋白為Waxy蛋白，并將編碼Waxy蛋白的基因命名為Waxy基因。糯大麥品種的形成是由于胚乳中的顆粒結(jié)合型淀粉合成酶基因Waxy發(fā)生自然突變后，隱性突變基因waxy在群體內(nèi)不斷積累，頻率逐漸增加，糯性基因型個(gè)體所占比例不斷提高的結(jié)果。waxy基因決定了高水平支鏈淀粉，大麥中的waxy基因已被克隆和測(cè)序。Waxy基因位于大麥1號(hào)染色體(7H)上，控制著支鏈淀粉與直鏈淀粉的性狀表達(dá)。糯大麥的淀粉含量比相近的非糯大麥少5% ～8%，淀粉減少通常通過(guò)果聚糖、葡萄糖和蔗糖等單糖和β-葡聚糖等纖維組份少量增加得到補(bǔ)償［2］。大麥的皮裸性是由單基因控制的，皮粒為顯性，裸粒為隱性。

3 糯性裸大麥的功能與加工優(yōu)勢(shì)

人類至少已經(jīng)安全食用大麥8 000年，然而在我國(guó)，除了高原山地居民以青稞作為日常主食外，大麥主要被用作畜牧業(yè)飼料和啤酒工業(yè)的重要原料。近年來(lái)，隨著大麥籽粒中含有特殊的化學(xué)成分及其保健作用的發(fā)現(xiàn)，特別是β-葡聚糖和母育酚含量高而廣受健康專家的關(guān)注，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和加工品質(zhì)日益受到人們的重視。糯性裸大麥作為營(yíng)養(yǎng)和保健品的潛在供應(yīng)源以及改變口感的配料產(chǎn)品，具有無(wú)與倫比的優(yōu)勢(shì)。

3.1 功能優(yōu)勢(shì)

國(guó)外科學(xué)家很早就開始關(guān)注大麥β-葡聚糖和母育酚的營(yíng)養(yǎng)保健功效。1989年美國(guó)蒙大拿州大學(xué)的NewmanRK等人在發(fā)現(xiàn)大麥籽粒中的β-葡聚糖能降低實(shí)驗(yàn)動(dòng)物血液中的血漿膽固醇的含量。在大麥與小麥和大麥與燕麥的兩個(gè)比較試驗(yàn)中，大麥在4個(gè)星期或更短的時(shí)間內(nèi)都明顯地降低了人體血漿中膽固醇的水平。目前生物醫(yī)學(xué)界普遍認(rèn)為β-葡聚糖具有清腸、調(diào)節(jié)血糖、降低膽固醇、提高免疫力等四大生理作用。母育酚抑制膽固醇的作用最早是在1986年報(bào)道的，隨后科學(xué)家們進(jìn)行了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，患有高膽固醇癥的豬用補(bǔ)充了母育酚的飼料喂養(yǎng)后，總膽固醇降低了44%，低密度脂蛋白膽固醇降低了60%，脫脂蛋白B降低了26%，血栓素B2降低了41%，血小板降低了29%。在讓人食用了富含母育酚和棕櫚油的食品的實(shí)驗(yàn)中也觀察到了同樣的效果。相比較其它谷物，大麥含有較高水平含量的β-葡聚糖和母育酚，而糯基因往往趨向于高水平的β-D葡聚糖和母育酚。Ullrich等最早報(bào)道了糯大麥的β-葡聚糖含量升高。MacGregor和Fincher提到通過(guò)導(dǎo)入waxy基因改變支鏈淀粉和直鏈淀粉的比例，大麥 β-葡聚糖含量水平顯著增加［3］。Stahl認(rèn)為，β-葡聚糖和糯性基因的連鎖效應(yīng)不可能被打破［4］。Fastnaught綜述提供了16個(gè)獨(dú)立研究的結(jié)果:糯大麥的β-葡聚糖含量比非糯大麥高32% ～41%［5］。維生素E由8個(gè)同分異構(gòu)體組成:4個(gè)生育酚和4個(gè)生育三烯酚，統(tǒng)稱為母育酚。試驗(yàn)表明母育酚在抗氧化、降低膽固醇、抑制癌癥等方面具有獨(dú)特的生理功能［6］，加工增值潛力很大。在所有谷物中，大麥的總母育酚含量最高［7］。Cavallero等認(rèn)為，基因型和環(huán)境對(duì)總母育酚含量都有顯著影響［8］。Ehrenbergeroua等研究表明，裸大麥和糯大麥的總母育酚含量更高［9］。

3.2 食品加工優(yōu)勢(shì)

1)裸的優(yōu)勢(shì)。皮大麥有殼，食品加工過(guò)程中要進(jìn)行剝殼處理，籽粒腹溝處皮殼不易剝凈，往往要浪費(fèi)較多的糊粉層及胚乳養(yǎng)分。而裸大麥因?yàn)橥鈿し浅捤桑虼怂鼈兪斋@后需要的清洗加工的工序減少，得到的籽粒也最完整，不容易被細(xì)菌污染，要加工成全麥?zhǔn)称坊蛘吣肽コ煞?，除特定目?biāo)市場(chǎng)，省去了碾皮加工的工序。裸大麥外殼脫落了，但真正具有價(jià)值的是它的果皮和種皮，它讓糯性裸大麥具有良好的保質(zhì)期和非常高的β-葡聚糖含量。裸大麥品種色澤也好于皮大麥。

2)糯的優(yōu)勢(shì)。糯的特性能夠使人們的味蕾感覺食物中含有脂肪，味蕾最喜歡脂肪、鹽和糖的味道，所以，糯性裸大麥相比一般大麥，口感顯著改善了。糯的特性使加工的食品口感更脆，有利于開發(fā)休閑食品。糯性也對(duì)大麥生產(chǎn)高麥芽糖糖漿有利。糯大麥淀粉膠凝溫度低，因此烹調(diào)中可以減少養(yǎng)分的流失。糯性淀粉持水能力強(qiáng)，凝沉和老化速度慢，具有天然的抗老化性能和較強(qiáng)的凍融穩(wěn)定性，因此大大增加了大麥制品的保鮮能力，適宜制作冷藏及速凍食品，在商業(yè)銷售過(guò)程中延長(zhǎng)食品的貨架壽命。

4 研究現(xiàn)狀與展望

糯性裸大麥作為食用大麥中的重要成員，在我國(guó)少有研究。目前大麥主要用于飼料制作和麥芽制作，用作人類食物的很少。在中國(guó)，除了高原山地居民以青稞作為日常主食外，大麥主要被用作畜牧業(yè)優(yōu)質(zhì)的飼料和啤酒工業(yè)的重要原料。江蘇省一直是我國(guó)大麥主產(chǎn)區(qū)之一，是全國(guó)大麥種植面積最大的省份之一，歷史上雖有種植和食用裸大麥的傳統(tǒng)，也有過(guò)一些關(guān)于裸大麥的研究，但現(xiàn)在裸大麥生產(chǎn)非常少，糯性裸大麥種質(zhì)資源方面的研究和報(bào)道近乎為零。長(zhǎng)期以來(lái)，大麥育種家們更注重啤用和飼用品質(zhì)優(yōu)良的大麥種質(zhì)資源的收集、整理和創(chuàng)新利用，食用型大麥被嚴(yán)重忽視，食用品質(zhì)優(yōu)良的大麥材料被遺忘甚至丟棄，更沒有得到很好地利用與創(chuàng)新，其資源嚴(yán)重貧乏。并且許多高產(chǎn)抗病的創(chuàng)新材料由于功能型選擇不同，在一些特殊成分上和食用大麥甚至有相反的含量要求，因此食用糯性裸大麥的挖掘和創(chuàng)新工作就更加困難。

隨著大麥多樣性、獨(dú)特性及其健康功效被越來(lái)越多的營(yíng)養(yǎng)學(xué)家們所關(guān)注，糯性裸大麥品種漸漸走入人們的視野，各國(guó)科學(xué)家圍繞其品種選育及加工工藝展開了大量的研究。加拿大［10］和瑞士［11］利用傳統(tǒng)雜交育種技術(shù)已經(jīng)選育到支鏈淀粉含量為100%的糯大麥，日本學(xué)者運(yùn)用疊氮化鈉誘變的方法得到了糯性突變體［12］。我國(guó)甘肅省農(nóng)墾農(nóng)業(yè)研究院引進(jìn)國(guó)外高代材料定向選育成了黑糯大麥品種墾啤黑糯1號(hào)［13］，2010年通過(guò)甘肅省非主要農(nóng)作物品種認(rèn)定，該品種支鏈淀粉含量高達(dá)98.94%，是目前國(guó)內(nèi)選育的唯一的高糯性黑色裸大麥品種。

為了了解糯性裸大麥的加工工藝和基因型的影響，一些國(guó)家和地區(qū)正在研究β-葡聚糖、母育酚的富集、分離和純化技術(shù)，及如何在保持其有益屬性的同時(shí)改變其理化特性，以將其加入到更多制品中。Izydorczyk等研究了一些加拿大糯大麥粉經(jīng)熱、物理和酶解處理后β-葡聚糖總量和可溶性β-葡聚糖含量的差異。Irakli從6種希臘栽培大麥中分離得到水溶性β-葡聚糖，進(jìn)而研究其結(jié)構(gòu)特征和流變性能。Brennan和Cleary研究用作保健品的β-葡聚糖需注重提取的步驟、相對(duì)分子質(zhì)量和流變學(xué)特性。Symons和Brennan從糯性裸大麥品種Sunrise中提取到含量達(dá)70%的β-葡聚糖組分，以2.5%和5%的比例混合加至生面團(tuán)，然后對(duì)加工后的面包進(jìn)行正常質(zhì)量因子評(píng)價(jià)。Cleary等研究了商品制備、純化的相對(duì)分子質(zhì)量不同的β-葡聚糖對(duì)面包焙烤的影響。

現(xiàn)代社會(huì)人們生活水平不斷提高，而心血管疾病、神經(jīng)性疾病、糖尿病和其他代謝綜合癥的病人卻在日益增加，因此，人們對(duì)食品的健康要求越來(lái)越高。糯性裸大麥被國(guó)外許多學(xué)者認(rèn)為是近乎完美的谷物糧食。近十幾年來(lái)糯大麥已經(jīng)受到日本、澳大利亞等國(guó)大麥育種專家的廣泛關(guān)注，利用糯性裸大麥可規(guī)模化生產(chǎn)相對(duì)純化的高β-葡聚糖產(chǎn)品，可用于制作多種食品，淀粉被廣泛應(yīng)用于食品和非食品工業(yè)。最近，亞洲市場(chǎng)從美國(guó)和加拿大進(jìn)口食用大麥，尤其是糯大麥。2009年4月，日本進(jìn)口了1 100 t糯大麥，餐飲連鎖企業(yè)將糯大麥加上其傳統(tǒng)的日式料理做成大麥湯，深受歡迎，餐飲連鎖企業(yè)正計(jì)劃利用糯性裸大麥制作新的食品。韓國(guó)慶州糯大麥餅，香糯可口，是慶州的地方特產(chǎn)。

Ishikawa等研究認(rèn)為，世界上其它地區(qū)的糯大麥如果不是全部，也應(yīng)是絕大部分來(lái)自亞洲，而亞洲糯大麥的故鄉(xiāng)在中國(guó)。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所朱彩梅、張京等采用I2-KI染色方法，對(duì)7 713份中國(guó)栽培大麥種質(zhì)資源進(jìn)行糯性鑒定及地理分布研究，共鑒定出252份糯大麥品種［14］，主要分布在黃河中下游、長(zhǎng)江中下游和云貴、青藏高原，其中長(zhǎng)江中下游分布區(qū)以江蘇為中心。豐富的大麥種質(zhì)資源為優(yōu)良糯性裸大麥品種的選育和研究提供了最基本最重要的原始材料。大麥新品種、新淀粉類型和新裸大麥基因型的出現(xiàn)，使選育生產(chǎn)更多對(duì)健康有益的大麥產(chǎn)品成為可能，也給食品加工業(yè)提供了廣闊的前景。

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