范國(guó)華 郭瑞峰

[摘要]高粱是全球第五大谷類作物，具有抗旱、耐鹽堿、耐瘠薄等特點(diǎn)，是重要的糧食和飼料作物。本文從高粱食品、釀造原料、畜禽及養(yǎng)殖飼料、生物燃料四個(gè)方面詳細(xì)闡述了高粱深加工產(chǎn)品的應(yīng)用現(xiàn)狀，通過(guò)對(duì)高粱深加工產(chǎn)品、技術(shù)的研究，能夠進(jìn)一步拓寬高粱的應(yīng)用途徑，對(duì)于干旱貧瘠地區(qū)發(fā)展高粱產(chǎn)業(yè)具有促進(jìn)作用。

[關(guān)鍵詞]高粱;產(chǎn)品;深加工

中圖分類號(hào)：TS261文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202003

高粱是全球農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中重要的糧食和飼料作物，是世界第五大谷類作物，僅次于玉米、小麥、水稻和大麥[1]。高粱因具有抗逆性強(qiáng)、光合效率高、耐鹽堿、耐瘠薄等特點(diǎn)，被視為干旱貧瘠地區(qū)保障糧食生產(chǎn)、發(fā)展畜牧業(yè)的一種重要的糧食和飼草作物。隨著對(duì)邊際農(nóng)田利用的增多以及全球氣候變暖，耐干旱、耐鹽堿的作物——高粱的重要性越來(lái)越凸顯。高粱不僅是重要的糧食作物，還是中國(guó)著名白酒和山西老陳醋生產(chǎn)中不可或缺的重要原料。高粱除了作為糧食和釀造原料，在飼料加工、生物燃料制備、功能食品開發(fā)中也是極具潛力的原料。

1 高粱食品

改革開放前，高粱一直是我國(guó)許多地區(qū)的主糧，為解決我國(guó)人民的溫飽問(wèn)題立下了汗馬功勞。改革開放后，隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，以及水稻、小麥單產(chǎn)水平的提高和種植面積的擴(kuò)大，高粱不再是人們餐桌上的主食，主要用作傳統(tǒng)釀造業(yè)原料。但在一些非洲國(guó)家，由于小麥、玉米產(chǎn)量不足，目前仍然以高粱為主食。在我國(guó)，高粱基本作為人們改善營(yíng)養(yǎng)健康的輔助食物，而在美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，高粱則全部用作飼料。

高粱作為一種重要的谷類作物，富含多種人體所需的營(yíng)養(yǎng)成分，其中膳食纖維含量居于谷物之首。膳食纖維不但可以促進(jìn)腸道蠕動(dòng)而且可以降低膽固醇的含量，適當(dāng)進(jìn)食含有豐富膳食纖維的高粱食品可以有效緩解便秘、降低心血管疾病發(fā)生的概率。

1.1 傳統(tǒng)食品

傳統(tǒng)的高粱食品通常是將高粱籽粒磨成面粉，再由面粉加工成各種面食，通常的做法是將高粱面粉與玉米粉、小麥粉、馬鈴薯粉、木薯粉等按一定比例混合，然后通過(guò)不同的工藝制作成各種高粱食品，如紅面饅頭、蒸餃、擦尖、面條等?；蛘咧苯訉⒏吡蛔蚜Ｃ摎ず笈c紅棗、桂圓、薏米、花生一起熬煮后制成稠粥。

隨著富貴病的出現(xiàn)，人們?cè)絹?lái)越重視飲食結(jié)構(gòu)的調(diào)整，越來(lái)越重視雜糧在營(yíng)養(yǎng)健康中的重要作用。高粱由于具有較高的膳食纖維，在面點(diǎn)類食品加工中，作為部分小麥粉和玉米粉的替代品，逐漸出現(xiàn)在人們的飲食中。但由于高粱蛋白中醇溶蛋白含量低，在加工過(guò)程中不易形成面筋，限制了高粱在面點(diǎn)食品加工中的大量應(yīng)用。

冷鮮面是一種經(jīng)過(guò)高溫滅菌，可以在適度低溫下長(zhǎng)期保存的新鮮濕面，具有水分含量高、新鮮爽口等特點(diǎn)，被譽(yù)為“第四代方便面”，而高粱冷鮮面則是將高粱面粉、小麥粉、增稠劑、食鹽和水按特定比例經(jīng)過(guò)混合、熟化、壓片、切條等工藝制成的一種新鮮濕面。寇興凱等[2]在研究高粱冷鮮面的制作工藝時(shí)表明，高粱面粉含量的增加會(huì)導(dǎo)致面條的品質(zhì)逐漸變差，容易發(fā)生斷條，蒸煮容易糊湯，而添加海藻酸鈉一定程度上可以改變面條蒸煮效果，當(dāng)高粱粉的添加量為10%、海藻酸鈉添加量為0.4%時(shí)，可制得品質(zhì)俱佳的高粱冷鮮面條。李莉峰等[3]也通過(guò)添加0.3%海藻酸鈉和3%的高粱烏米粉與小麥粉混合制得了具有保健功效的高粱烏米掛面。高粱蛋白由于具有較低的消化率，被用作低蛋白食品開發(fā)的原料，用來(lái)滿足腎病、糖尿病患者對(duì)主食多元化的需求?？芘d凱等[4]通過(guò)傳統(tǒng)工藝，開發(fā)了含有20%高粱粉、25%小麥粉、20%預(yù)糊化淀粉、35%小麥淀粉和35%飲用水的低蛋白面條。

高粱米方便粥的開發(fā)也是高粱食用的一種新方式，高粱米、大黃米、松子仁、山核桃仁、紅棗經(jīng)過(guò)粉碎、膨化、烘干等工藝流程后，加工成即沖即食型方便粥，受到了消費(fèi)者的青睞。

1.2 休閑食品

休閑食品[5]是通過(guò)特定的生產(chǎn)工藝將果蔬、谷物、肉、魚等食材制作成零食小吃或糕餅點(diǎn)心。隨著人們對(duì)營(yíng)養(yǎng)健康的重視和消費(fèi)觀念的升級(jí)，促使休閑食品向著營(yíng)養(yǎng)健康型、功能型方向發(fā)展[6]。為了取代含高碳水化合物的小麥制休閑食品，更多健康休閑食品逐漸在市場(chǎng)上出現(xiàn)，而高粱成為加工健康休閑食品的首選谷物原料。目前出現(xiàn)在市場(chǎng)上的高粱休閑食品有高粱脆餅、高粱爆米花、香辣高粱豆、高粱明茶等。

Sattu是一種由谷物和豆類加工而成的烘焙食品，是流行于印度大部分地區(qū)的休閑食品，它營(yíng)養(yǎng)均衡、保質(zhì)期長(zhǎng)、口感好。Sumedha Deshpande P B等[7]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)大豆含量在10%～40%，高粱含量在10%～35%，鷹嘴豆含量在40%～70%時(shí)，由大豆、高粱、鷹嘴豆三者混合加工成的Sattu比單用鷹嘴豆加工的Sattu營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更高，保質(zhì)期更長(zhǎng)。

高粱面包是由高粱粉與小麥粉按一定比例混合，經(jīng)過(guò)發(fā)酵、成型、醒發(fā)、烘焙等工藝加工后形成的一種質(zhì)地松軟、風(fēng)味獨(dú)特的食品，其中尤以糯質(zhì)高粱粉制得的面包質(zhì)構(gòu)、口感為佳。Adam K M等[8]研究表明，當(dāng)高粱粉對(duì)小麥粉的取代率低于20%時(shí)，面包的質(zhì)構(gòu)參數(shù)無(wú)顯著差異。何歡等[9]研究糯性和粳性高粱粉對(duì)面包品質(zhì)影響的結(jié)果表明，糯質(zhì)高粱粉更接近小麥粉質(zhì)特性和拉伸性的參數(shù)，添加量在20%～30%時(shí)，效果最佳。馬濤等[10]進(jìn)一步研究表明，經(jīng)過(guò)擠壓膨化后的高粱粉，由于高粱蛋白發(fā)生部分變性，制得的面包與小麥面包在質(zhì)構(gòu)參數(shù)和口感上無(wú)顯著差異。高粱粉的深加工進(jìn)一步拓寬了高粱的應(yīng)用領(lǐng)域。

2 釀造食品

高粱是釀造白酒和老陳醋的重要原料，貴州茅臺(tái)、山西杏花村汾酒、瀘州老窖等國(guó)家著名白酒，以及水塔、東湖、紫林、寧化府等山西著名品牌老陳醋，無(wú)一不是以高粱為主料釀造而成的。由于獨(dú)特的地理位置、人文環(huán)境和傳統(tǒng)工藝，以高粱為主料的釀造業(yè)成為我國(guó)區(qū)域國(guó)民經(jīng)濟(jì)的一大支柱產(chǎn)業(yè)。

2.1 白酒

高粱是制作白酒的主要原料，正如古語(yǔ)所說(shuō)“好酒離不開紅糧”，我國(guó)貴州茅臺(tái)、山西杏花村汾酒、瀘州老窖等著名白酒無(wú)一不是以高粱為主料釀造而成的。由于高粱籽粒中含有特有的多酚化合物——單寧，因此經(jīng)由高粱為原料釀造的白酒具有獨(dú)特的風(fēng)味。適量的單寧不但可以提高出酒率，而且可以產(chǎn)生丁香酸和丁香醛等香味物質(zhì)，增加白酒的芳香風(fēng)味。不同的高粱品種、生產(chǎn)工藝及發(fā)酵劑所生產(chǎn)的白酒風(fēng)味截然不同。按照白酒的香氣可分為濃香型、醬香型、清香型、兼香型、米香型、鳳香型、特香型、藥香型、老白干香型等[11]。

曲是釀造白酒必不可少的發(fā)酵劑，不同的曲種，經(jīng)不同的發(fā)酵方式釀造的白酒風(fēng)味不同。相關(guān)研究表明，大小曲、發(fā)酵方式會(huì)對(duì)清香型白酒的風(fēng)味產(chǎn)生影響，發(fā)酵方式對(duì)風(fēng)味的影響大于大小曲。液態(tài)發(fā)酵法釀造的白酒中醇類物質(zhì)的數(shù)量明顯高于固態(tài)發(fā)酵法，大曲釀造的白酒中醇類物質(zhì)的數(shù)量高于小曲釀造白酒，小曲在釀造過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生更多的具有玫瑰花香的β-苯乙醇物質(zhì)，而大曲在釀造過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生正丙醇、異丁醇等醇香類的高級(jí)醇類物質(zhì)[12]。同樣釀造原料也是白酒生產(chǎn)中最重要的一環(huán)，好糧出好酒，不同的高粱品種所釀造的白酒品質(zhì)不同。對(duì)于清香型汾酒生產(chǎn)工藝而言，晉雜22#高粱品種一級(jí)酒出酒率為30.5%，更適宜釀造高端酒[13]。對(duì)于醬香型白酒生產(chǎn)工藝而言，紅纓子高粱更有利于釀酒酵母的生長(zhǎng)，代謝產(chǎn)乙醇，更適宜醬香型白酒的生產(chǎn)工藝[14]。清香型白酒和醬香型白酒均為單一高粱原料釀造。為了滿足消費(fèi)者的多元化消費(fèi)，通過(guò)對(duì)白酒風(fēng)味、口感上加以改進(jìn)，采用多糧型原料釀造具有不同風(fēng)味的白酒，以高粱和大米取代原本單一的高粱作為釀酒原料，采用小曲和米曲取代單一的小曲作為糖化發(fā)酵劑，生產(chǎn)的白酒具有口感舒適、綿柔，刺激性小，香味協(xié)調(diào)等特點(diǎn)，受到了年輕消費(fèi)者的青睞[15]。

根據(jù)中國(guó)白酒網(wǎng)報(bào)道，2017年1月至11月，中國(guó)白酒累計(jì)產(chǎn)量1.115×1010L。白酒的生產(chǎn)和消費(fèi)極大地帶動(dòng)了我國(guó)高粱的生產(chǎn)，在我國(guó)高粱仍主要用于釀造白酒。

2.2 高粱啤酒

高粱因其籽粒中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，不光是釀造白酒的優(yōu)質(zhì)原料，也是釀造啤酒的上好佳料。在20世紀(jì)80年代，山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所曾開展過(guò)高粱啤酒的釀造工作，目前國(guó)內(nèi)尚未見規(guī)模化生產(chǎn)高粱啤酒的報(bào)道[16]。而在非洲國(guó)家，高粱啤酒則是一種重要的傳統(tǒng)飲料，由于釀造工藝不同，高粱啤酒的外觀、風(fēng)味迥異。其主要生產(chǎn)工藝為第一步先制高粱芽，然后將高粱芽干燥;第二步進(jìn)行乳酸發(fā)酵、啤酒發(fā)酵。目前針對(duì)高粱啤酒的研究主要集中在以高粱或高粱芽為原料，通過(guò)特殊工藝釀造高粱啤酒[17]。以高粱芽為原料，利用上面發(fā)酵釀造的高粱啤酒澄清透明、色澤鮮亮、口感獨(dú)特[18]，與傳統(tǒng)高粱啤酒相比具有較大優(yōu)勢(shì)。

2.3 老陳醋

山西老陳醋是以高粱、麩皮為主要原料，以稻殼或谷殼為輔料，以及以大麥、豌豆為原料制作的大曲作為糖化發(fā)酵劑，經(jīng)酒精發(fā)酵后采用固態(tài)醋酸發(fā)酵，再經(jīng)熏醅、陳釀等工藝釀造而成的食醋[19]。著名的山西老陳醋品牌有東湖、水塔、紫林、寧化府。特殊的原料和工藝鑄就了山西老陳醋酯香醇厚、酸甜適度、微鮮帶香的特點(diǎn)。市場(chǎng)上的醋按照原料來(lái)源可以分為高粱醋、玉米醋、果醋、小米醋等，各種醋風(fēng)味各異，但尤以山西老陳醋風(fēng)味為最佳。目前針對(duì)老陳醋的研究主要集中在老陳醋原料高粱品種的優(yōu)質(zhì)化[20]、老陳醋生產(chǎn)工藝的改良[21-22]以及老陳醋功能保健食品的開發(fā)。山西老陳醋集團(tuán)開發(fā)的東湖牌保健醋具有調(diào)節(jié)血脂（降低甘油三酯）的保健作用，深受消費(fèi)者的青睞。同時(shí)由老陳醋衍生出的老醋花生、老醋黃豆等產(chǎn)品也備受人們喜愛。張國(guó)華等[23]研究表明，通過(guò)噴霧干燥技術(shù)也可以將液態(tài)老陳醋加工成醋粉，這為老陳醋新產(chǎn)品的開發(fā)拓寬了途徑。

3 畜禽及養(yǎng)殖飼料

高粱作為畜禽飼料加工的重要原料，在許多國(guó)家的畜牧業(yè)生產(chǎn)中占有重要的地位。粒用高粱、飼草高粱、甜高粱等都是畜禽及養(yǎng)殖飼料加工的優(yōu)質(zhì)原料。但我國(guó)高粱育種受傳統(tǒng)白酒產(chǎn)業(yè)影響，所育高粱品種傾向于釀造高粱，單寧含量普遍較高，導(dǎo)致高粱作為飼料的適口性比較差，且受養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)成本的影響，高粱作為畜禽飼料的應(yīng)用十分有限。而美國(guó)、澳大利亞等國(guó)家生產(chǎn)的粒用高粱單寧含量普遍較低，且生產(chǎn)成本低廉，被廣泛用作畜禽飼料加工的原料。飼草高粱具有抗旱、耐鹽堿、抗逆性強(qiáng)、產(chǎn)量高、再生性好等優(yōu)點(diǎn)，是一種旱作農(nóng)業(yè)地區(qū)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)動(dòng)物蛋白的飼料作物，在美國(guó)、澳大利亞、俄羅斯等國(guó)家普遍種植。在中國(guó)旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，飼草高粱是發(fā)展旱作草畜牧業(yè)生產(chǎn)體系首選的飼料作物。而甜高粱是粒用高粱的一個(gè)變種，具有生物產(chǎn)量高、抗逆性強(qiáng)等特點(diǎn)，其莖葉作為鮮草飼料具有較好的適口性，是優(yōu)良的飼料作物、糖料作物和可再生能源作物，近年來(lái)國(guó)家在甘肅武威等地區(qū)實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；N植，取得了良好效果[24]。

3.1 高粱籽粒

高粱作為一種飼料，其使用價(jià)值與玉米相當(dāng)，然而在飼料工業(yè)中的研究應(yīng)用仍然比較薄弱。由于其籽粒中存在單寧、醇溶蛋白、植酸3種抗?fàn)I養(yǎng)因子[25]，影響了蛋白質(zhì)的消化吸收，抑制了家禽的生長(zhǎng)速度和豬的采食量[26]，目前在飼料投喂中僅作為輔料添加，并未主糧化。為了提高家禽和豬對(duì)飼料中高粱的利用率，研究人員一方面通過(guò)育種改變其化學(xué)成分來(lái)適應(yīng)動(dòng)物飼喂，如低單寧高粱品種的選育;另一方面則通過(guò)物理化學(xué)方法（研磨、蒸汽破碎、擠壓、膨化等）對(duì)高粱進(jìn)行深度加工，提高高粱的飼喂效果。高粱顆粒大小、顆粒的完整性以及不同的加工方式都會(huì)不同程度地影響高粱飼料的利用率[27]。Mahasukhonthachat K等[28]研究表明，減小高粱顆粒可以使高粱顆粒結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，有助于提高淀粉的消化率。Selle P H等[29]研究表明，蒸汽制粒提高了高粱型日糧中二硫鍵的水平，從而降低了蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)化利用。Fapojuwo O O等[30]研究表明，通過(guò)干式擠壓可以改變高粱籽粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而提高高粱蛋白質(zhì)的消化率。

3.2 飼草（甜）高粱

飼草高粱是牛、羊、鵝、兔、魚等動(dòng)物的優(yōu)良飼料，用其飼喂可有效提高肉、蛋、奶的產(chǎn)量和質(zhì)量[31]。從20世紀(jì)90年代開始，我國(guó)科研人員開始了飼草高粱的育種工作，陸續(xù)育成了皖草2號(hào)、晉草1號(hào)～晉草5號(hào)、遼草1號(hào)～遼草3號(hào)以及隴草2號(hào)[32]。由于高粱育種周期長(zhǎng)、科研力量不足，導(dǎo)致我國(guó)飼草高粱的研究仍然很薄弱。而國(guó)外畜牧業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家十分重視飼草高粱的培育和引種，并先后育成了先鋒、標(biāo)兵、海牛、長(zhǎng)青、大力士、大卡、雅津4148、雅津4571、BJ0602、美國(guó)怕卡、美國(guó)101550、美國(guó)101507、美國(guó)101537、美國(guó)101656等飼草高粱品種。目前國(guó)內(nèi)飼草高粱的種植面積很小，據(jù)報(bào)道，慶陽(yáng)農(nóng)科院通過(guò)對(duì)國(guó)外飼草高粱引種試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，大卡、BJ0602兩個(gè)品種更適宜在甘肅慶陽(yáng)地區(qū)示范推廣[33]。晉草5號(hào)具有生長(zhǎng)速度快、生物產(chǎn)量高、可多次刈割等特點(diǎn)，更適合在山西雁門關(guān)農(nóng)牧生態(tài)交錯(cuò)區(qū)推廣應(yīng)用。

4 生物燃料

生物燃料是以植物為原料，通過(guò)特定工藝生產(chǎn)的固體、液體或氣體燃料，具有清潔、可再生的特點(diǎn)。開發(fā)生物燃料不僅有助于解決由傳統(tǒng)石化產(chǎn)品使用帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題，還可以應(yīng)對(duì)能源危機(jī)。巴西、美國(guó)經(jīng)歷了兩次石油危機(jī)后率先推行生物燃料乙醇發(fā)展計(jì)劃，目前世界上很多國(guó)家都出臺(tái)了相關(guān)的政策措施以促進(jìn)生物燃料計(jì)劃的實(shí)施[34]。

生物燃料的原材料來(lái)源豐富，其中甜高粱是一種具有開發(fā)生物燃料潛力的能源作物。甜高粱以其獨(dú)有的高含糖量、高生物產(chǎn)量、高乙醇轉(zhuǎn)化率和高抗逆性[35]成為我國(guó)發(fā)展生物燃料乙醇的理想作物。通過(guò)科技項(xiàng)目的實(shí)施，我國(guó)在甜高粱育種、甜高粱莖稈生產(chǎn)乙醇方面已取得較好的成效。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)種植的甜高粱主要用于制作動(dòng)物飼料。

高粱深加工產(chǎn)品除了以上所述，還有利用高粱莖稈加工成的高粱掃帚及各種工藝品，釀造過(guò)程中產(chǎn)生的酒糟以及由醋糟加工而成的飼料和肥料，很好地實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)再利用。

5 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)高粱深加工產(chǎn)品應(yīng)用現(xiàn)狀的分析，筆者認(rèn)為高粱深加工應(yīng)重點(diǎn)深耕釀造原料、畜禽飼料這兩大市場(chǎng)，結(jié)合現(xiàn)代生物技術(shù)、信息技術(shù)和現(xiàn)代分析技術(shù)，不斷推出能夠滿足消費(fèi)者多元消費(fèi)需求的新產(chǎn)品，加大對(duì)飼草高粱、甜高粱新品種的選育力度。在飼草高粱開發(fā)方面，重點(diǎn)開發(fā)青儲(chǔ)飼草高粱。

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