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我国西南三省杂粮深加工技术研究及应用现状

2021-12-24钟雪婷张星灿周泽林任元元

粮食与食品工业 2021年2期
关键词:薏苡薏仁苦荞

钟雪婷,刘 建,吴 淼,张星灿,2,周泽林,2,任元元,2

1.四川东方主食产业技术研究院 (成都 611130) 2.四川食品发酵工业研究设计院 (成都 611130)

杂粮统称为小宗粮豆作物,其育种期短,种植占地小、地域性强,抗旱耐瘠薄,且其营养价值高,富含β-葡聚糖、黄酮、植物多酚等多种功能因子,在世界饮食文化中占有一席之地[1]。由于杂粮可药食同源,营养丰富,并且适应性强,一直以来在我国西南地区农业生产中扮演不可或缺的角色[2]。我国西南地区主要包括云南、贵州、四川、重庆和西藏5个省市自治区。本文主要讨论云南、贵州、四川3个地区的杂粮加工现状。

1 西南地区杂粮品种及生长情况

云南特色杂粮分布广、面积大、种类多、品种资源丰富。云南特色杂粮产区和品种分布相对集中,其中滇东北以荞麦为主;滇西北以青稞为主;南部以薏仁米和豆类为主;大麦以滇西南的临沧、大理及中东部的昆明、楚雄、曲靖种植最为集中。云南是中国大麦资源多样性中心,常年种植22~23万hm2,居全国首位,总产约60万t[3]。目前,云南大麦产业以形成了大麦烟草产业、啤酒大麦与啤酒麦芽产业、饲料大麦与畜牧业、功能性大麦食品四大产业快速发展的新格局。

贵州地处低纬度、高海拔山区,属亚热带季风性湿润气候,常年气候凉爽,旱地约占耕地的70%,是特色杂粮的种植适宜区域。贵州杂粮种植遍布全省82个县、市、区,集中分布在黔西北、黔东、黔北的高山、半山地区。杂粮种类多达10余种,主要包括杂豆类以及荞麦、燕麦、薏苡、谷子等。贵州是我国薏苡的主要产区之一,贵州薏苡的种植面积和产量居全国之首,其中兴仁县是东南亚地区的薏苡加工销售集散地[4]。

四川杂粮种植历史悠久,种资资源丰富,其主要品种有蚕豆、绿豆等杂豆以及大麦、荞麦、青稞、燕麦等,在满足人民生活需要和促进地方经济发展方面具有重要作用。四川杂粮种植面积达51.3×104hm2,总产量有130×104t[5]。四川是全国荞麦的重要产区,常年种植面积占全国的1/3,主要分布在凉山州和盆地边缘山区。荞麦又分苦荞和甜荞,其中苦荞占全省荞麦的70%[6]。凉山彝族地区作为我国苦荞主产区,苦荞有着悠久的栽培历史,是当地农民经济收入的来源之一。

2 西南地区杂粮加工现状

近年来,随着农业部政策的推进和经济的发展,各地杂粮加工业发展迅速。下文将以云南、贵州、四川的特色杂粮大麦、薏苡和苦荞为例,来进一步说明该地区的杂粮加工现状。

2.1 云南

云南大麦主要用于啤酒和饲料,每年饲料大麦产量超过200万t,啤酒大麦总产量为10万t左右[7]。云南省是农业部最近纳入规划的啤酒大麦种植生产基地之一。省内有澜沧江啤酒、大理啤酒等多家啤酒生产企业,年产啤酒能力大约为56万t。针对当地大麦皮壳较厚、干粒重低、成熟度不匀、萌发不齐以及各种蛋白酶和淀粉酶形成量不足且活力较低、淀粉蛋白质溶解不良等问题,澜沧江啤酒于2001年引进浙江大学的催芽灵与长断水频通风的新工艺在麦芽制造中应用生产约2万t麦芽,有效地提升了麦芽中的α-氨基氮含量,生产的麦芽质量较好,优级品率高达70%以上。按每吨优级比一级品售价高350元计,优级麦芽比一级麦芽多增值490万元;带动云南100万亩啤酒大麦种植产业的发展,数万农户从中受益。昆明华狮啤酒有限公司采用ZAU110酵母并调整发酵工艺生产大麦啤酒,生产啤酒2万t,节约生产成本80万元,按每吨啤酒增加收益200元计,年产3.6万t啤酒共计增加720万元[8]。

2.2 贵州

贵州作为中国薏苡种植面积第一的省份,薏苡生产、加工企业众多。“十二五”期间黔西南州境内有各种薏苡加工厂家、作坊共计200余家,年加工量在6万t左右,其中年加工能力在5 000 t以上的有6家;年加工100~500 t的有46家;其余均在100 t以下,从业人员5000余人,企业加工产值达3亿多元[9]。2013年底,为延长产业链,提高薏苡产品附加值,贵州薏苡集团在3条精加工生产线基础上,引进10余套木糖醇薏仁粥片、木糖醇薏苡多糖、无糖薏苡蛋白粉、无糖薏仁膳食纤维素等现代化全自动生产设备。兴仁县林丰食品有限责任公司研发出木糖醇薏仁烤芙、黑薏仁条、薏仁软糖等系列产品,并实现批量生产。每年薏仁烤芙和华芙的生产销售能力均达42 t,薏仁冲剂和糖果的生产销售能力均达80 t,薏仁精油生产销售能力达25 t。

2.3 四川

凉山州具有较好的苦荞产业基础,早在1984年,凉山州苦荞粉厂和凉山州昭觉县的“格罗蒙”荞粉厂就开始生产苦荞营养粉和疗效粉了。1995年至今,苦荞加工品种不断增加,生产加工已初具规模。目前,凉山州在荞麦产品的生产、加工、存储、运输、销售等环节上已形成了一定规模,经过20多年的发展,本州苦荞系列产品的研发取得了长足进步,目前已有米、面、羹、茶、酒、糕点、调味品等几百个品种。全州苦荞麦年加工量已达近3万t,拉动原料价格由过去1.0~1.5元/kg,提高到3.5~3.6元,优质黑苦荞达到6元/kg,累计带动增收5元左右。全州从事苦荞麦生产加工的注册企业达40家,加上小作坊,从事苦荞麦生产加工的业主有上百家[10]。

3 常用的杂粮深加工技术和功能因子的研究

杂粮工业上常用的加工手段分为物理加工法、化学加工法和生物加工法,实验室多着重于对杂粮功能因子的开发。

3.1 物理加工法

超微粉碎和挤压膨化是食品工业中应用较为广泛的两种物理加工法。超微粉碎是一种通过对物料碾磨、冲击、剪切等作用,打破物料的细胞壁结构,将直径3 mm以上的物料颗粒粉碎至10~25 μm超微颗粒的操作技术。通过对杂粮粉的超微处理,能够明显降低杂粮高纤食品的粗糙度,并改善其消化率和口感,不仅更有利于人体吸收,还能最大程度地保留杂粮本身丰富的营养成分。研究表明[11],选择PM100型行星式球磨仪对大麦苗粉进行超微粉碎的效果最好,大麦苗微粉粒度在80~90 μm左右综合品质较好,适合进一步生产和应用。与大麦苗细粉相比,大麦苗微粉体的粒度分布窄,均匀性高,质量易控,加工性能较好。

挤压膨化是集混合、搅拌、破碎、加热、蒸煮、杀菌、膨化及成型为一体,能够实现物料膨化并连续操作的新型加工技术。研究发现[12]:采用挤压膨化加工薏米,可以使其组织结构变得疏松,淀粉降解、糊化、蛋白质变性,而且能大幅提高薏米的熟化度,有利于酶的水解,提高了薏米中营养物质的吸收率。

3.2 化学加工法

淀粉变性的生产方式主要有物理、酶和化学三种方法,其中化学法在工业上应用最为广泛[13]。酸法改性是杂粮淀粉化学改性的一种方法,磷酸和乙酰基团的引入可以使淀粉的水溶性、持水性增强。除了酸法,通过氧化反应、酯化反应、交联反应等化学反应也可使淀粉改性。乙酰化、氧化和磷酸化的改性方式会极大地影响淀粉的理化性质;对燕麦淀粉的研究发现,通过乙酰基团的引入制得的乙酰化燕麦淀粉在20 ℃时,可以形成强凝胶[14]。

在荞麦淀粉的加工中,通过酯化反应以及羧甲基反应可分别制得荞麦淀粉醋酸酯和荞麦羧甲基淀粉。研究发现[15],这两种荞麦变性淀粉在特性上有很大改变,淀粉糊液稳定性好,不易老化,透明度高,冻融稳定性强,其中荞麦羧甲基淀粉质量较好,复水性强,适用于制作方便汤。

3.3 生物加工法

生物加工法指为了适应生产需要,通过现代生物技术手段,对杂粮原料进行改性,以改善其理化特性。天然淀粉经酶法处理后,其性质发生改变,改性淀粉更符合生产要求。美国生产的Oatrim是一种将燕麦淀粉用酶处理后,含5%β-葡聚糖的产品。它能够产生类似于油脂的外观和滋味,并可提高食品的黏度[16]。目前,糖浆的生产多以玉米淀粉和木薯淀粉为主,张伟丽等[17]以小米淀粉为原料,通过添加高温α-淀粉酶制得低DE值糖浆,该糖浆液化得率为81.27%,可用于制备麦芽糊精。

3.4 功能因子的提取和开发

研究发现,甜荞有保肝肾、降血糖及增强免疫功能,我国已利用新工艺开发出可降血糖、降血脂的复发苦荞双降粉[18]。荞麦特有的黄酮类复合物——芦丁,具有多方面的生理活性。董晓宁等采用乙醇回流法提取苦荞中的芦丁,用95%乙醇和少量碳酸氢钠溶液作为提取溶剂,取得了良好效果[19]。燕麦中的β-葡聚糖、蛋白及多肽一直是研究热点,林伟静等对燕麦全粉中β-葡聚糖提取工艺进行优化,β-葡聚糖提取率高达91.83%[20]。薏米含有多种多糖,日本的友田正司[21]通过对薏米成分的筛选,得到3种具有降血糖作用的活性多糖。

4 西南地区特色杂粮产品

云南的食品企业通过挤压膨化技术开发出了大麦休闲食品和早餐食品大麦片,另一些企业和科研院所合作,提取了大麦的功能因子,开发了大麦保健茶。四川的荞麦加工食品主要有荞麦米、荞麦粥、荞麦面条、荞麦营养粉、荞花糖、苦荞酥、苦荞茶、苦荞酒、苦荞酸奶等。贵州薏苡资源丰富,抗癌中药康莱特是以薏苡仁为主要原料提取研制的,目前已广泛用于癌症的治疗[22]。除此之外,在福建、贵州等薏苡生产区也有薏苡精、薏米粉、薏米糕点、薏米保健酒等产品问世。

5 结论

综上所述,西南地区杂粮品种繁多,资源丰富,但杂粮加工技术及加工设备发展落后,且加工方式多停留在初级阶段,精、深加工较少,杂粮产品同质化严重,杂粮的营养价值没有得到最大化的利用。现如今,虽然科研人员针对杂粮的功能特性做了诸多研究,但是大部分研究仍处于实验室阶段,与企业生产脱节较为严重,企业缺乏技术支持又急于盈利,一味跟风模仿,导致市场上杂粮食品商品化形式单一,缺乏规模化的品牌效应,阻碍了行业的良性发展。

鉴于杂粮未来的良好发展趋势,相关企业应加大杂粮食品开发力度,实现杂粮加工增值;加强行业联合,提高核心竞争力;依靠科技创新,促进杂粮产业发展。除了前文所述加工技术外,研究者应采用其他现代食品技术,如酶促反应工程技术、超临界萃取等现代食品分离技术、挤压膨化技术、纳米技术、微胶囊造粒技术,充分利用西南地区杂粮资源,带动当地农民脱贫致富,联合企业和科研院所,充分发挥“产学研”一体的连锁效应,加强对杂粮的基础性研究,开发更多以杂粮为原料的功能性食品。

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