高粱和小米在新型食品和非食品方面应用

1、高粱和小米在新型食品和非食品方面的应用摘要在食品和饮料中高粱和小米具有很大的潜力。 当它们不含面筋时， 它们就能够在腹腔内消化。 高粱也是一种潜在保健营养品的重要来源， 如其含有抗氧化的酚酸和降低胆固醇的蜡类。 高粱和特殊情况下的小米已成功的应用于蛋糕、 饼干、意大利面，类似于蒸谷米样的产品和快餐食品的生产加工过程中。 土黄色的高梁、小米面包的制作仍然具有很大的挑战。 一些添加剂如原淀粉和预糊化淀粉、 凝胶、脂肪，鸡蛋和黑麦戊聚糖的加入能够改善面包品质。 但是，这种面包的体积比小麦面包或以纯淀粉为基础的面筋面包小，而且在许多情况下其老化速度也较快。商业上用高粱酿造啤酒和烈性黑啤酒。由于高粱的高

2、淀粉糊化温度和低 - 淀粉酶活性从而使高粱芽完全替换成大麦芽成为问题。 目前研究的焦点是限制性提取高粱胚乳基质蛋白和细胞壁成分。 小米的酿造仍处于试验阶段。 高粱对生物乙醇和其生物工业产品来说是非常重要的。 生物研究主要集中于通过品种选择提高经济实用性，其研究方法的发展方向主要是为质量差的粮食和前处理过程来回收有价值的副产品。那些具有潜力的副产品， 如在制作生物塑料薄膜和涂层的食品时，高梁醇溶蛋白和果皮蜡具有很大的潜力，这主要是由于它们的疏水性。关键词：高粱 小米 食品 面包 麦芽 酿造 生物乙醇 无面筋 高粱醇溶蛋白蜡目录1介 绍.12高粱和小米的营养和健康 .13新型的和非传统的高粱食品

3、.23.1不含面筋的发酵面包 .33.1.1淀粉面包和添加剂 .33.1.2面粉面包和添加剂 .43.1.3品种的影响 .63.1.4在无面筋面包制作中高粱功能特性的理论依据 .83.3玉米圆饼、休闲食品、半熟高粱和面条 .104麦芽酿酒 .124.1高粱 .124.1.1高粱丹宁酸的利用 .124.1.2淀粉的糊化 .124.1.3含大量淀粉的胚乳细胞壁 .144.1.4- 淀粉酶 .154.2小米 .175生物工业应用 .185.1生物乙醇 .185.2淀粉湿法碾磨 .195.3生物高分子薄膜和涂层 .216结 论.241 介 绍高粱和小米是最耐旱的谷类粮食作物并且在其生长过程中需要的投入

4、很少，但是，与其他作物相比， 其产量与耕作条件成正比例关系。 随着世界人口的增长和可供水量的减少， 它们是未来人类使用极具代表性的农作物。 对于部分处于非洲和亚洲数以万计的人口来说， 高粱和小米是非常重要的农作物， 然而相对大多数发达国家来说， 它们并未得到充分的利用， 高粱主要是用作动物饲料并且小米的种植量很小。 而高粱和小米在人类食品和餐饮方面具有相当大的潜力。 在发展中国家，商业处理这些当地种植的谷物， 并加入到食品和饮料中， 这一类产品在驱动经济发展方面起了极其重要的作用。 高粱和小米的利用不仅仅能够为种植这些作物的农民提供市场， 而且还能够节省外汇， 否则的话就必须从国外进口谷物。尤

5、其是在发达国家， 对于那些患有麸质过敏症的人和其它不食用小麦、 大麦或黑麦产品的人来说，其对不含面筋食品和饮料的需求日益增加。特别是高粱，在生产乙醇和其他生物工业产品如生物塑料， 尤其在那些缺水地区其他作物不容易种植的情况下，其发挥了重要的作用。在一些先前的评论当中， 已经对作为传统食品的高粱和小米的发展进行了更深一步讨论，例如 McDonough、Murty 、Kumar、Rooney和 Serna-Saldivar 等人。本次评论阐述了用于食品和饮料产品的加工过程中先进的高粱和小米科学和技术，包括烘焙食品、啤酒和烈性黑啤酒，以及利用高粱得到的生物加工产品，如乙醇、淀粉和塑料工业。 重点主要

6、是基于高粱和小米颗粒的具体结构和化学成分特征如何影响其潜在的应用价值和加工技术需要。 该评论总结了将来研究所需要的注释。2 高粱和小米的营养和健康麸质过敏症是一种综合症， 其特点是通过吸收小麦蛋白质与黑麦和大麦的某些相关蛋白从而破坏小肠粘膜。 小麦面筋蛋白中的醇溶蛋白和谷蛋白已被证明含有蛋白质序列， 其不能够被麸质过敏症患者所接受。 现代调查研究表明， 麸质过敏症比过去更加流行和普遍了。据估计该病在世界各地流行的平均概率高达1：266。而在美国大约有3 百万人口患麸质过敏症。治疗麸质过敏症的最基本的方法就是终身避免食用含有面筋成分的食品。这就意味着必须避免食用小麦、 黑麦、大麦、包括硬粒小麦、

7、二粒小麦、小麦草、单粒小麦和小黑麦。高粱对麸质过敏症患者来说就是安全食品， 由于其与小麦族谷物小麦、 黑麦以及大麦相关性很小，其属于成员黍亚科， 其中也包括玉米和大多数小米。 因此，高粱能够为制作成不含面筋面包和其他烘焙产品， 如烤蛋糕和饼干， 快餐和面食提供了一个良好的基础。虽然小米在以上食品使用过程中很少被利用到，但是它们也很有潜力。高粱和小米颗粒包含大量的酚类化合物。 它们具有促进健康的性能， 尤其是其抗氧化剂活性， 并且它们可用于营养保健品和功能食品中。 高粱和小米酚类除了有利于健康以外， 高粱蜡同样也具有其唯一的保健性能。 高粱蜡，主要位于谷物果品表面，由脂肪醛类（ 46 ）、不饱和

8、脂肪酸（ 7.5 ）、脂肪醇（ 41 ）、碳氢化合物（ 0.7 ）、蜡、甾醇酯（ 1.4 ）和甘油三酯（ 1 ）组成。该高粱蜡中的脂肪醇可以作为多甘醇来进行分类，并且其主要是长链醇。由于高粱蜡中只包含了少量的蜡酯，有人认为，该术语“长链血脂”可能比“蜡”更合适。后来的研究报告表明来源不同种类高粱的长链脂肪中多甘醇的变化范围在 37-44 ，醛为 44（48）-55 和氨基酸为 4-5 ，高粱仁中长链脂肪构成占 0.2-0.3 。因此，高粱仁中多甘醇大约为 800ppm。经蒸馏干燥的高粱（ DDG）其非淀粉组成大约为 2500ppm。这些数值与来源于高粱仁和其他的谷物的数值相似，如糙米、米糠、大

9、米胚芽和小麦胚芽。在高粱仁和 DDG中二十八烷醇（28:0 ）和三十烷醇（ 30:0 ）包含了多于 80的多甘醇。有人建议，混合C24- C34 醇中，包含二十八烷醇和三十烷醇和含量低的低密度脂蛋白（ LDL）胆固醇和含量较多的高密度脂蛋白 （HDL）胆固醇，因此其能提高低密度脂蛋白 / 高密度脂蛋白比率。 作者还指出这一长链脂肪酸醇、 醛和酸在细胞代谢过程中可以相互转化，因此这三种化合物能够降低胆固醇。 Varady 等人得出结论，多甘醇在预防和治疗心血管疾病等方面具有很大的应用前景。 Carr 等人发现，从高粱仁中提取的毛油， 其包含大量的脂质物质， 包括植物固醇和多甘醇， 其能降低仓鼠胆

10、固醇的吸收和血浆中高密度脂蛋白胆固醇含量。3 新型的和非传统的高粱食品随着白色、揉面团植物的发展，所谓的食品等级，高粱线，是从高粱仁中得到的白色、乏味面粉。该面粉在食品产品中是有用的，因为它不会增加一些不寻常的颜色或强烈的味道， 由于这些因素它的需求量超过玉米粉。然而，红色或黑色果皮的品种和包含单宁酸物质（有时称为“褐色”）的品种可能都有它们自己的特性。黑色或含单宁的高粱品种中的黑色素在保健食品的市场中或者在那些普遍食用黑麦面包的国家（如德国或东欧）可能是有利的。在这些团体中，通常是“黑”与“健康” 有着密切的联系。 在巧克力蛋糕、 饼干和松饼或带糖蜜的饼干，褐色的颜色也可以被接受。 例如，令

11、人有趣的是红色果皮的高粱可以生产出红褐色面包，其可以推广为特色面包。 Brannan 等人发现，消费者能够接受这种颜色和外观颜色稍微轻点的高粱松饼， 类似淡松饼或玉米松饼以及那种深褐色的， 类似巧克力、裸麦粗面包或暗麸皮松饼。 产生这种颜色的高粱产品其不能光靠整个谷物颜色来预测。 这取决于果皮和胚乳的颜色， 色素沉着或无色素的种皮， 具有一定加工程度和 pH值的食品。3.1不含面筋的发酵面包经 Murty 和 Kumar描述，如果由高粱和小米制作的传统小面包干可以象薄面饼（埃塞俄比亚）或薄煎饼 / 烤肉（印度）一样发酵，那么它们可被视为发酵食品 。另外发酵焙烤食品中高粱主要是用于生产小麦高粱复

12、合面包。虽然许多研究都涉及到上述产品， 只有少数有限的问题是关于类似于装模烤的小麦面包的那种只含高粱而无小麦的面包。 与复合面包不同的是， 无小麦高粱面包其更适合麸质过敏症患者， 在发展中国家其可能取代小麦面包， 并且能够减少昂贵小麦的进口量。Taylor 和 Dewar 对大部分关于高粱面包的过去的研究进行了讨论。然而，为了更好的理解最新的研究，这些过去的研究将会在本文中再次讨论。淀粉面包和添加剂不含小麦的面包其主要是由纯淀粉、酵母、糖、盐、水还有添加剂，如大豆粉、树胶、酥油，这些在几十年的文献中都有所描述。 Jongh 用小麦淀粉、相对淀粉量的 60 的水、盐（氯化钠）、糖（蔗糖）和酵母来

13、生产得到面包。当加入超过 0.05 （GMS）甘油酯时，面包质量可以得到明显改善。作者认为，GMS有助于淀粉颗粒之间形成连接点。在淀粉面包面团中， 颗粒凝集，并且浓缩悬浮，通过整个系统形成了连贯的网络结构。在同一研究中，加入5 GMS和 85的水也可以成功得到淀粉面包。Ranhotra 等人曾制做过在小麦淀粉的基础上增加了大豆分离蛋白（ 0-40 以淀粉为基础）的面包，并且加入黄原胶和起酥油。大豆分离蛋白改善面包体积， 面包颗粒和质构。 随着大豆蛋白含量的增加，所需水含量也随之增加，并一般来说加入水量很高（120-139 以淀粉 +大豆蛋白为基础）。并且作者强调对于面糊来说加水量必须严格控制。

14、 Acs 等人发现，黄原胶能够提高提高玉米面包的质量。 这种胶的改善作用明显强于瓜尔豆胶、 刺槐豆胶和黄茋胶。另外有一个重要发现是， 把人造黄油和黄原胶都加入到玉米淀粉面包中，其反而会有负面影响例如面包粗糙和改变脆度。淀粉面包最明显的缺点就是缺乏膳食纤维、 蛋白质和微量营养素。 由于分离淀粉容易消化， 由此可以预想到其相对全麦谷物的面包， 甚至白麦面包来说更易导致明显的高血糖反应。然而淀粉面包可以达到比较高的体积，例如Ranhotra等人的研究发现，其体积可达到8.03 in 3/oz 4.6 cm 3/g 。与此相反，大多数研究都是关于使用全麦面粉或部分谷物脱皮高粱面粉来制作不含面筋面包，但

15、研究发现其面包体积相对前一种来说面包体积要小，加入米糠、玉米淀粉、糙米粉、大豆粉和荞麦粉混合物的大米面包以及高粱面包其体积变化在原因将在中讨论。面粉面包和添加剂1.8-2.5cm3/g ，其一些研究人员已经专门针对用高粱面粉来生产不含面筋的模烤面包。 Har 等人对来自于高粱和大麦面粉的非小麦面包进行研究。 在初步的研究中他们专门制定了一个关于高粱的基本食谱， 通过加入不同的树胶， 淀粉酶，乳化剂和起酥油以及酸进行发酵，然后再进行测试。他们发现，软面糊（以面团重量为基础其含水量是 50-60 ，即面粉重量的 100 - 150），即其相对于硬面团来说具有充分的拉伸性。 硬面团缺乏弹性并很脆，

16、在面糊体系中， 甲基纤维素可以改善面包品质，其能增加持气能力增并且防止面包崩塌， 2甲基纤维素（粘度 4000CP）能够产生最佳效果。当淀粉结合甲基纤维素后其能够提高烘烤醒发和面包结构。不同淀粉（高粱，变性和糯高粱，玉米，木薯，葛藤，马铃薯）都能产生类似的结果。 淀粉酶，蛋白酶和乳化剂 / 起酥油能够弱化面包结构，但是起酥油能够结合甲基纤维素软化面包。 除了增加一些新的口味以外， 酵母也不能够改善面包品质。黑麦戊聚糖可以作为无小麦面包的另外一种添加剂， 其中也包括由高粱、 小米和木薯，单独或者混合而制作的面包。 在以上所有情况下， 加入戊聚糖能够产生积极的影响。 这些作者报告称， 得到的高粱面

17、包其体积大小能够接受， 并且其老化速度能够推迟一周。 纯小米面粉也可以得到类似结论。 小米品种并没有指明，但很可能是珍珠粟。 众所周知这些调查结果都一致， 在黑麦面包， 戊聚糖能够形成其面包结构， 面筋的形成受到抑制。 已经有报道陈戊聚糖能降低小麦面包和延缓淀粉凝胶的老化。 在发展中国家， 含有黑麦戊聚糖的高粱面包可替代小麦面包似乎不太可能， 这种面包可能并不适用于麸质过敏症患者， 主要是因为黑麦精相对他们是有毒的。 通过一分离工艺， 在任何时候可以得到完全不含黑麦精的戊聚糖。Satin 调查发现在发展中国家，高粱等廉价农作物可以替代小麦。他建议对这个口香糖可以在当地生产的发展中国家来说可以把

18、黄原胶作为一种添加剂。 虽然添加黄原胶可以制作大众都接受的面包， 但必须运用恰当的技术因为其添加量是很重要的。 相对干的黄原胶来说， 先将黄原胶用水浸湿， 然后再将其添加到面团中其能更好的改善面包品质。木薯面粉制作面包时， Satin 也发现预糊化淀粉有助于持气，而蛋清则有助于面包烘烤过程中的成型。 其他研究人员在生产高粱产品的时候也用预糊化淀粉和鸡蛋。 Olatunji 和 Hugo等人也曾制作过含预糊化木薯淀粉的高粱面包。 Keregero 和 Mtebe 在小麦高粱复合面包和深油炸的奶油小面包中加入鸡蛋。这些实验还测试了 100 高粱的面包。纯高粱面包并无多大吸引力，但相反奶油小面包则更

19、具风味，受好评。Cauvain 提出了高粱面包的几种配方。然而，它们却相对比较复杂。它们既包含了脱脂奶粉、羧甲基钠纤维素、发粉和大豆粉或50玉米淀粉、脱脂奶粉、羧甲基钠纤维素和干燥的鸡蛋蛋白，将其加入到高粱面粉中， 再加上酵母、 盐和水（相当于面粉 +淀粉的 80-100 ）。相比之下， Olatunj等人则用了一个简单的食谱，其包括高梁或者小米珍珠粉（70），木薯淀粉（ 30）、酵母、盐、糖和水（相当于面粉 +淀粉的80-100 ），再加入少量的脂肪和真菌淀粉酶作为附加3成分。软面糊的生产和其可接受的体积(2.2 2.3 cm/g) ，并且其质量大概可以维持大约 3 天左右。作者报告称， 除

20、了小米品种颜色为灰白色的小米面包外，珍珠小米面包略优于高粱面包。在另一项研究中，Olatunji等人研究了用预糊化木薯淀粉做面包并在配方中加入乳化剂（甘油单脂棕榈酸酯）。总过程需水量为100-110 （在面粉 +淀粉的基础上）。最好的结果是70/20/10 的面粉脱皮高粱 /预糊化木薯淀粉 / 原料木薯淀粉。通过感官评价，可以发现这种面包优于其他配方的面包，并且其体积达到 2.4 cm 3 /g 。作者假设该原淀粉和预糊化淀粉两者之间可以相互弥补， 由于预糊化木薯淀粉的黏着性和粘性， 其可以在面糊中诱捕气泡，当原淀粉在焙烤过程开始糊化时， 其能增加系统的弹性强度。 在 Jongh 的研究过程中

21、乳化剂的影响并假定它减少了面糊淀粉颗粒之间逐渐减弱的力并且使它们之间相互粘结。与 Oatunji等人的研究类似， Hugo 等人研发出一种以高粱面粉和木薯淀粉为基础的简单配方。预糊化木薯淀粉是一个重要因素。Olatunji等人使用同样的面粉 / 淀粉混合物得到最好的结果。比体积高达 3.3cm3/ g。此外，对起酥油和乳化剂（琥珀单甘油酯）的添加也进行了研究。虽然二者的结合会产生异味，但这些已有改善作用。 起酥油会降低储存超过2 天的面包硬度， 同时作者表明， 脂肪 - 直链淀粉复合物会延缓老化。一般来说，存放到第二天，面包的可接受性降低。品种的影响Hugo等人（ 1997 年）研究了具有不同

22、胚乳类型（普通型，杂种蜡质型，和蜡质型）的三种高粱的差别。用普通高粱生产做的面包最好，而蜡质型（淀粉基本上 100为支链淀粉）的面包不可接受，它带有大洞和像碎屑一样的布丁。作者得出结论认为， 直链淀粉发挥了至关重要的作用， 同时经冷却后的老化可能对面包瓤结构的稳定性起重要作用。 Schober 等人（ 2005 年）用 9 个选定的高粱杂交种和一种商业高粱面粉研究了品种对面包的影响。 类似小麦面团， 粉质仪可用适合的水量以达到标准化的面团稠度， 它用挤压细胞来使面糊稠度标准化以达到一个恒定值。 实验证明是高度， 而不是常数时间， 是这个研究中的另一个重要特征。这是因为采用恒定时间难以实现无面筋

23、面包的重现校对， 即使是在标准化面粉和水温的环境条件下， 以及预先激活酵母的条件下也很难实现。 用一个类似于 Olatunji 等人（ 1992 年）所用的简单的配方：高粱和玉米淀粉（ 70/30 ），加上水（ 95-120 ，在面粉 +淀粉的基础上），盐，糖和酵母制做面包。虽然面包的体积和高度并不受这些物质混合使用的影响， 但却发现面包心瓤细粒和质构方面有相当大的差别（图 1 ）。面粉中机械破损的淀粉量是可以解释这些差异的一个关键因素， 较高的淀粉破损造成较粗的面包瓤状结构。 较高的淀粉破损是由硬度较高的内核造成的。最有可能的是，破损淀粉更容易被内源淀粉酶降解，从而导致更高的可发酵糖量，同时

24、产生较弱的淀粉凝胶。在第二部分的研究中，图 1 高粱 / 玉米（ 70/30 ）淀粉面包，高粱为两种不同的杂交种高。杂交系列3（左）27（右）为细为细胞区（ 1.3mm），淀粉破损（ 13.5 db）SKCS核仁硬度 87.3 。杂交系列（3.3mm2），淀粉破损 （ 16.0 db）SKCS核仁硬度 95.1 。所有的值都有显著差别（ P 0.05 ）。图 2 高粱 / 玉米（ 70/30 ）淀粉面包，以面粉- 淀粉为基础，高粱杂交系列3 为 0（左）和 6（右）脱脂粉。对两种面包来说水量（107.5 ）和黄原胶（0.75 ）含量一样。这些研究者选择了2 种面包瓤细粒差别最大的杂交种另外添加

25、黄原胶，脱脂奶粉和不同的水量，使用响应面方法进行分析。然而，除了能改善面包皮外观外，前两种成分对面包品质只有副作用，因此，不建议将其使用于这种无麦面包中，而黄原胶使面包体积减小， 特别是脱脂奶粉降低了面包高度， 造成面包心的崩溃（图2）。发现增加加水量和减少黄原胶含量，在低粘度的面糊体系中可以增加面包体积。在无面筋面包制作中高粱功能特性的理论依据这些研究者选择了 2 种面包瓤细粒差别最大的杂交种的面粉，再添加黄原胶，脱脂奶粉和不同的水量，使用响应面方法进行分析。然而，结果除了能改善面包皮外观外， 前两种成分对面包品质只有副作用， 因此，不建议将其使用于这种无麦面包中， 而黄原胶使面包体积减小，

26、 特别是脱脂奶粉降低了面包高度， 造成面包瓤的崩溃（图 2）。发现增加加水量和减少黄原胶含量，在低粘度的面糊体系中可以增加面包体积。综合分析无面筋面包的优良配方， 发现其似乎与下列因素有关。 与普通面团相比，一般情况下无面筋面包水分添加量更高。 水分添加量较高时， 会产生液态的面糊样体系。 水分添加量较低时， 形成的高粱面团会较硬， 而且这种面团缺乏弹性、较脆且延伸性不够大。这表明，在面糊体系中，对所有悬浮颗粒（如麸，硬胚乳中的粗胚乳颗粒） 进行高度稀释是必要的。 鉴于对这些添加有其它成分或未添加其它成分的高粱面包的研究发现， 在纯淀粉面包的成功生产中均添加有某些添加剂（如乳化剂、胶体、大豆分

27、离蛋白）。而有关高粱面包的研究含有或没有这种额外的成分。虽然对可接受的高粱面包来说这些不是必要的，但水胶体，特别是甲基纤维素， 还有黄原胶和黑麦戊聚糖能提高其质量。 尽管事实上在无面筋面糊中没有凝聚蛋白网络存在， 而高粱面糊的这些发现与 Gan等人（ 1995）所描述的小麦面团相一致。 在发酵面糊中的气泡细胞被液体薄膜包围， 它有稳定的表面活性物质，包括极性脂，可溶性蛋白和可溶性戊聚糖。因此，淀粉面包添加剂包括乳化剂， 水胶体或大豆分离蛋白可稳定气体细胞周围的液膜。不含添加剂的高粱面包也可生产，因为可溶性蛋白（清蛋白和球蛋白），极性脂和可溶性戊聚糖这些物质在高粱中本来就存在，虽然目前极性脂的含

28、量相当低。关于淀粉的作用，除添加纯淀粉外， 以原淀粉或预糊化淀粉的形式添加到高粱面粉中对面包质量也有积极影响。这可能是一种简单的稀释效应， 即高粱面粉中的胚乳和麸皮颗粒被添加的淀粉所稀释。 任何麸皮或胚乳颗粒将会干扰淀粉凝胶的统一性并干扰气体细胞周围的液膜。 可能是出于同样的原因，无面筋全麦面包比淀粉面包体积低。此外，在高粱面粉中似乎有几个因素限制淀粉的糊化，包括高淀粉糊化温度、 嵌入疏水性基质蛋白的淀粉，以及伸展的形成、 加热后高粱蛋白质的网络或表格状结构，它们均伴有淀粉嵌入。因此， 添加纯淀粉将会更容易凝胶且凝胶更彻底。此外， 由于预糊化淀粉的水胶体特性，高粱面包中可能会有空气充气。 作为

29、杂交蜡质型特别是蜡质高粱品种产生劣质高粱面包，看来， 直链淀粉老化对面包心的稳定性发挥了关键作用。机械的淀粉破损也很关键，破损过量将会因淀粉水解降解的增加而导致粗面包心的产生，因此，强调强淀粉凝胶的重要性。3.2蛋糕和饼干本节的重点是研究不使用小麦的情况以及处理一些成分的功能特性。 由于与蛋糕的相似性，故还将讨论含有鸡蛋的无面筋面包。鸡蛋成分的重要功能是蛋清与蛋黄的表面活性和乳化性能， 而且蛋清的热凝固性帮助面包或蛋糕结构的成型。 Moore 等人利用聚焦激光扫描显微镜描述了类似含鸡蛋面筋的连续膜样蛋白质结构， 用大米粉、玉米淀粉和马铃薯淀粉制成无面筋面包。这种面包还比无鸡蛋无面筋面包老化的慢

30、。这些因素影响的结果是，鸡蛋成分可能参与界面上液体膜的形成和稳定性，如 Cauvain（1998）和 Keregero和 Mtebe（ 1994）以及 Satin （1988）的木薯面包描述的含鸡蛋的高粱面包烘烤之前和之后半液体基质的稳定性一样。然而，鸡蛋蛋白，众所周知，有过敏的潜力，特别是对儿童。因此，其在主食食品如面包中的使用可能有一定问题。然而，在许多类型的蛋糕中，鸡蛋是消费者期望的普通成分。高梁或小米/木薯淀粉混合物 （ 70/30 ）的蛋糕食谱已被 Olatunji等人研发出来。 虽然配方对蛋糕组合来说相对贫乏（例如对每个糖，脂肪和鸡蛋来说只有5），作者将这些与无麦面包相比描述了作为

31、不重要成分遇到的问题。因此，即使小量的这些额外成分似乎也有益于结构的形成和稳定。同样，Oyidi （1976）报道说，与面包不同，蛋糕和饼干可以成功地由双突变高粱小穗种子的面粉制成。这并不惊奇，因为蛋糕和饼干中既不需要也不希望面筋的形成。然而，Oyidi （ 1976）发现，小麦面粉制成的蛋糕和饼干更大，高粱面粉没有持水性， 很容易干燥和崩溃并且有一种异味。 因此没有要处理的问题， 无论是蛋糕和饼干可以由高粱制定，但高粱生产的产品质量低劣的原因还不清楚。Glover等人（ 1986 年）系统地研究了为什么添加高比率高粱的小麦粉制品中蛋糕的体积减小，并造成了脆屑结构和劣质面包皮外观。用分离- 重

32、组技术，他们发现高粱的脂和淀粉是主要组成部分。与小麦脂不同，高粱脂没有功能特性，小麦脂蛋糕面包相比，其造成产品体积减小及劣质面包皮结构产生。他们表明，高粱中糖和磷脂的缺乏可能是主要原因。此外，用高粱淀粉代替小麦淀粉导致体积明显降低和劣质的质构。 经过烘烤，在蛋糕中心发现高比例的未糊化淀粉颗粒。高粱淀粉的高糊化温度假定可以解释这些影响。 这一假设得到证实， 通过用葡萄糖代替蔗糖， 这导致淀粉糊化更完全， 并且改善了蛋糕体积和面包心性能。 这两者，即高糊化温度及糖和磷脂的缺乏在高粱的理化分析中是一致的。Badi 和 Hoseney（1976 年）研究了含 100的高粱或珍珠粟饼干的制作。 这些饼干

33、可以生产， 但被作者描述为 “艰韧， 艰硬，粗粒以及质地和味道也不好” 。他们还没有扩散和顶面裂缝， 而这两个性状被作者视为是这种产品所期望的。 他们认为脂质组成部分是其质量低劣的原因。 向脱脂高粱面粉中添加小麦面粉脂能改善顶端表面质构和饼干延伸，尽管由软质小麦制成的饼干的品质仍然明显低劣。高粱和小米的饼干也可能通过精炼的大豆卵磷脂或精炼的卵磷脂加单甘油酯使其品质得到改善。 还可以通过用麦芽糖浆或水保湿高梁或小米面粉几个小时然后风干来进一步改善其品质， 并用钠碳酸盐而不是碳酸氢钠通过提高饼干面团的pH值来改善。虽然作者旨在通过麦芽糖浆处理消除破损淀粉，它还可以只是简单浸泡和干燥，以及较高的 p

34、H 值，由于碳酸盐的使用有助于打破胚乳颗粒的基质蛋白。用所描述方法处理， 由此生产的高梁或小米饼干令人满意。 在高粱和软质小麦混合物所做的饼干的感官试验中， 只有含 100高粱的饼干的粗造度比软小麦饼干的明显较差，而外观，口感，质地，和异味无显着性差异。结果Badi和 Hoseney 支持该假说， 他们认为，相对于小麦而言， 高粱中极性脂的缺乏是品质低劣的高粱蛋糕和饼干产品的部分原因， Glover 等人（ 1986 年）同意这一观点。高粱饼干面团中的 Grittiness 最有可能是由于坚硬，胚乳颗粒或麸皮的锋利边缘。经过烘烤， 也可能是高粱淀粉高糊化温度的一种后果， 剩余淀粉颗粒未糊化。这

35、与从高粱面包方面考虑相一致。与 Badi 和 Hoseney （ 1976 年）不同， MOrad 等人（ 1984 年）发现，一般来说， 相对商业小麦饼干粉和高粱饼干混合粉而言， 100的高粱粉制作的糖饼干 有最高的延展性（宽度到厚度） 。他们根据提取率和高粱面粉粒度及配方的不同的解释了这种明显矛盾。3.3玉米圆饼、休闲食品、半熟高粱和面条高粱的传统用途是制作玉米圆饼。 虽然制作玉米圆饼的主要原料是玉米， 但在一些美洲国家也常常使用高粱， 高粱有比较好的耐旱性， 近十年来，高粱的重要性越来越来越受到重视。 在玉米圆饼的制作中， 高粱经过适当的处理后可以部分或全部取代黄玉米， 剥去外面的皮层，

36、 蒸煮和浸泡的时间比玉米的短， 复合剥皮玉米和高粱（ 75/25 ）玉米圆饼的营养价值没有受到影响，加入大豆还以提高赖氨酸的含量和蛋白质的质量。对于休闲食品， 玉米片可以用白色食品级高粱制作， 和玉米相比， 只需减少石灰水的浓度和高粱的蒸煮时间。 高粱玉米片的口味比较柔和， 可以减少玉米片较强的玉米味。 在这个背景下， 近来，用美国杂交白玉米制作的挤压高粱点心食品在日本非常成功，这些高粱味道较淡、颜色较轻和膨胀特性较好。Jowar crunch ，一种质地较轻易碎的点心食品， 由整粒的高粱里用碱处理后，深油炸制得。这种产品与一种由玉米制作的印度尼西亚食品的制作过程相同。 处理高粱的最好的方法是

37、将高粱在 120条件下高压蒸汽灭菌 60 分钟，干燥至 9% 的水分含量（室温，然后升至 50），再在 220条件下油炸。实验者解释说，在油炸过程中， 谷粒中的水分有增塑剂的作用， 水分可以让多聚物移动， 颗粒膨胀。谷粒中的水分经过过热处理，增长的压力使谷粒破裂，产品膨胀，这个过程与爆米花的过程类似。 不同品种的高粱比较显示， 胚乳较软的高粱比胚乳较硬的高粱更易膨胀。另外，糯性高粱在油炸后会有不期望的粘糊的口感。以剥皮高粱为原料经过过热处理后可以制作类似米的产品。 过热处理可以增加剥皮谷物的出率、减少谷粒的破裂、增加产品的硬度、减少产品的粘性。经过过热处理的谷粒在干燥过程中硬度增加可以使剥皮率

38、增加， 剥皮率的增加在胚乳较软的高粱品种中更明显。半熟过程包括煮沸，浸泡 12 小时，再煮沸，脱水，干燥，在室温下浸泡 12 小时然后再煮沸、干燥。在后面的进程中，剥皮率的增加和谷物颗粒的破碎不是很明显。 微观检测表明浸泡和煮沸过程不能提供足够的水合作用时谷物颗粒完全糊化， 大多数谷物颗粒内部没有糊化。 由于蛋白质基质的疏水作用，硬质高粱胚乳阻止了水的渗透。高粱面条是由剥皮高粱粉、水和盐制得。制作过程包括混合、预热、挤压和干燥。这个产品是由意大利面的模具制得，从外形上看很像意大利面， 但是它是由面粉和盐而不是粗粒面粉制作的，因此按定义它应该是面条。 糯性高粱生产的面条的质量比普通高粱面条质量差

39、。这样的面条比较粘、 软，在蒸煮过程中干物质的损失也比较多。 糯性高粱中支链淀粉含量较多直连淀粉含量较少可以减少老化。与高粱面包相似， 直链淀粉在蒸煮过程中糊化然后老化对面条质构的稳定性有重要作用。 进一步的研究指出， 直链淀粉溶解的时间、 面条的组成和直连淀粉的老化都是非常重要的。面粉颗粒的大小对加工质量较好的面条也是非常重要的。加工过程最优化和适当的蒸煮条件才能制作出质量较好的高粱面条。4 麦芽酿酒以高粱为原料生产的啤酒和烈性黑啤酒与传统的非洲不透明啤酒相比比较透明，在尼日利亚，从二十世纪 80 年代后期，这种啤酒就被大规模工业生产，每年生产量超过 9 亿升，大部分啤酒都是至少有一些是用高

40、粱酿造的。 用高粱酿造啤酒在东非、 南非和美国也在逐渐流行。 目前在高粱麦芽和酿酒技术方面有很多优秀的研究成果和刊物。 这篇文章根据高粱谷粒和高粱麦芽的特性研究了高粱酿酒的一些突出的问题。主要包括高粱丹宁酸在麦芽酿酒中的使用、淀粉糊化、胚乳细胞壁的作用和 - 淀粉酶在麦芽中的活性。相比之下，小米酿造透明啤酒目前还处于实验室阶段， 这个研究还有待进一步扩大。 下面是最近一些比较重要的研究成果。4.1高粱高粱丹宁酸的利用适当比例的高粱品种， 型和型， 种皮中含有丹宁酸。 高粱中的丹宁酸可以抵抗害虫、 鸟类和天气对高粱的破坏。 但是，丹宁酸可以使萃取的麦芽中的淀粉酶的活性下降，特别是在发酵过程中减少

41、淀粉的破裂和糖的产生。 在南非地区，制造商们常使用很稀的甲醛溶液使丹宁酸活性丧失。 甲醛可以和酚类化合物丹宁酸聚合形成苯酚 - 甲醛树脂。因为甲醛应有在食品中应用会有毒性，因此人们研究出了在食品中可以应用的使丹宁酸失活的方法。 最实用的方法就是把高粱用稀释的 NaOH溶液（ 0.3%(w/v) ）浸泡处理。研究发现，把两种不同的高粱用稀释的NaOH溶液处理后，与用 0.05%（ v/v ）的甲醛处理的相比， 78-88%的麦芽淀粉酶的活性被保留。用水浸泡只能保留 14-41%的淀粉酶活性。 NaOH可以使丹宁酸发生氧化聚合反应。在尼日利亚，制造商们使用 NaOH稀溶液浸泡高粱，不仅可去除丹宁酸

42、的活性还可以减少真菌的污染。 可以通过提高淀粉酶的活性来提高麦芽的品质。淀粉的糊化高粱和大麦最大的不同可能就是高粱淀粉糊化温度较高，高粱麦芽中 - 淀粉酶的活性较低。 因此，大麦麦芽中淀粉糊化和水解可以同时发生， 但高粱麦芽却不行。因此，淀粉的分解和糖的发酵作用受到很大的限制， 但是生产过程不同也会使其受到很大的影响。 目前，工业高粱透明啤酒的发酵工艺中高粱只作为淀粉辅助剂使用。高粱或高粱麦芽首先经过蒸煮使淀粉糊化然后再利用大麦麦芽、商业酶试剂或二者的共同作用将其水解。南非地区的高粱淀粉的糊化温度在67-73 ，而印度的高粱淀粉的糊化温度在 71-81 ，这比大麦淀粉的糊化温度 51-60 高

43、很多。这些原因说明低糊化温度的高粱淀粉会更有价值。 淀粉的糊化温度受很多因素的影响， 特别是受支链淀粉分子长度的影响，淀粉链越长糊化温度越高。在对30 个高粱品种的研究中发现，有一些品种的糊化温度较低接近于大麦淀粉。近来，研究者们发现一种传统的南非高粱品种 Barnard Red 糊化温度较低只有 59.4，淀粉糊的粘度很高，麦芽特性和生产不透明啤酒特性较好。这种高粱直连-支链淀粉比例比较正常，这种低糊化温度高粱淀粉是否符合透明啤酒生产特性目前还不是很清楚。关于直连 - 支链淀粉的比例的影响，已经有很多关于糯性高粱酿造特性的研究，通过对 20 种胚乳结构与大麦麦芽不同的的高粱淀粉的研究表明，糯

44、性高粱糊化很快，胚乳中蛋白网络较弱， 与普通的高粱胚乳相比更易受到淀粉酶和蛋白酶的水解作用， 因此更适宜酿酒。 研究发现糯性和超糯性淀粉转化时间 （淀粉碘黄色消失的时间） 比普通的淀粉短。 他们认为这与淀粉较低的糊化温度有关， 糯性淀粉糊化温度 69.6 、超糯性为 71.1 、普通品种为 71.1-73.3 。有趣的是糯性或超糯性高粱不像是普通品种那样， 麦芽汁含有葡萄糖或果糖。 另一个不同是白糯性高粱粉生产的麦芽汁有很高的筛分比。 但糯性高粱麦芽汁发酵比较正常，能生产出普通的浓缩酒精和燃料油。在用高粱酿造时淀粉颗粒特性并不是限制凝胶作用和增溶作用的唯一因素， Chandrashekar 和

45、 Kirleis 说明硬质胚乳高粱中淀粉凝胶的程度比软质胚乳高粱中淀粉凝胶程度低，而且还原剂 2- 巯基乙醇的加入增加了凝胶程度。这些发现表明包裹淀粉颗粒的胚乳蛋白基质限制了淀粉成胶性。 这反过来好像相反的影响了淀粉的消化性。 Zhang 和 Hamaker发现蒸煮高粱面粉的 - 淀粉酶的消化性比玉米淀粉低 15-25%。然而这些面粉的淀粉的可消化性是一样。鉴于酿造的重要性，这些作者进一步表明含有还原剂亚硫酸氢钠的蒸煮面粉能够显著的提高高粱面粉的淀粉消化性但是并不能影响玉米淀粉的消化性。 还原剂提高高粱淀粉消化性的事实说明包含高粱醇溶蛋白的胚乳蛋白基质内的二硫键交联作用对高粱中凝胶作用的降低起

46、的主要原因。 这种机制和高粱中蛋白消化性的降低机制是一样的。这种解释得到了 Ezeogu 等的支持， Ezeogu等找到了在高粱和玉米面粉蒸煮时通过醇溶谷蛋白二硫键聚合的证据， 有高分子重量的聚合物的形成。 鉴于与酿造特定的相关性，这些作者发现加压蒸煮面粉能改善玉米和高粱硬质和软质胚乳面粉尤其是高粱硬质胚乳面粉的淀粉消化性。 他们说明加压蒸煮能够扰乱蛋白基质。有趣的是， Ortega Villica-na 和 Serna-Saldivar 发现当酿造糯性高粱时，如果在首先在 80下加热之后加压蒸煮可以获得最高的乙醇含量和最低的残糖含量。高粱蛋白与胚乳细胞壁的必然性与以上发现是相关性的。 这种机

47、制还不明白，酚酸和阿魏酸起了作用。含大量淀粉的胚乳细胞壁高粱的淀粉胚乳细胞壁在组成上与大麦和小麦是根本不同的，但是与玉米没什么不同。在高粱和玉米中占支配地位的成份好像是水不溶性的 GAX，与大麦相比，大麦中的主要成分是（ 1 3，1 4）- - 葡聚糖。高粱和玉米的 GAX比大麦和小麦的阿拉伯糖基木聚糖更复杂，取代度更高（图 3），小麦和大麦不能被葡糖醛酸取代。高粱和大麦与小麦胚乳细胞之间的相似性是高粱的GAX好像可以被阿魏酸和羟基肉桂酸酯化，就像小麦和大麦阿拉伯糖基木聚糖一样。正如在图 3 高粱和大麦的阿拉伯糖基木聚糖结构部分中所提到的，阿魏酸可能就是通过蛋白质基质附属到细胞壁上。高粱GAX

48、的聚合度大约是 1500-9300. 摩尔阿拉伯：在高粱和玉米 GAX中木糖比率分别是 1.12 和 0.80 ，葡糖醛酸的取代程度分别是 8.3 和 9.8%。奇怪的是， 鉴于高粱GAX中树胶醛糖的高含量，那是很明显的与玉米GAX（87%）相比取代度较低（70%），按照黏附在木糖残留上的分支的数量与总的残留物的数量之比来计算。这种现象最终通过侧链中的木聚糖残留物和低聚树胶醛糖侧链的存在而得到解释。Verbruggen 发现高粱 GAX通过木聚糖内切酶仅仅水解到一定程度。这好像是因为树胶醛糖的高取代度和大量葡糖醛酸的出现。 GAX尤其是有 4M KOH的浓缩物会按照一种隐藏酶活性的严格模式用树

49、胶醛糖和葡萄糖醛酸取代。 使用附属的酶除去树胶醛糖的侧链来改善 GAX的退化。当用补充有细胞壁降解酶的高粱麦芽酿造时， Verbruggen 关于 GAX对麦汁过滤的影响得到一个不确定的结果，结论是在麦汁中 GAX在捣碎的过程中是部分可溶的， 但是仅仅部分被降解。 从对高粱麦芽和大麦麦芽的相对研究中得出高粱与大麦不同，高粱不包含 - 木糖苷酶活动但是有阿拉伯糖苷酶活动， 而且在高粱麦汁中水溶性的戊聚糖是阿拉伯树胶糖。高粱胚乳细胞壁包含一些（1 3，14）- - 葡聚糖。 EtokAkpan 研究表明高粱（ 13，14）- - 葡聚糖在麦粒发芽过程中被小量降解，高粱有非常少的 - 葡聚糖内切酶活

50、性。明显地，因为在麦粒发芽中 - 葡聚糖的少量降解，EtokAkpan发现用高粱麦芽制备的麦芽汁比大麦麦芽汁包含五到七倍的- 葡聚糖。然而， Ogbonna和 Egunwu以及 Ogu等反驳说在麦粒发芽中有大量的- 葡聚糖降解。非常大的可能性是高粱（ 13，14）- - 葡聚糖（ 1 4）对（ 13）连接比例较低，大概是 2：3 相比大麦的 7：3。基于化学和酶学研究，提出有两种基本的高粱（ 13，14）- - 葡聚糖链，一种是较短且有 - （16）分支点的高度分支链，另一种是较长且含少量 - （16）分支。这两种链分散在结晶区，这能减少麦粒发芽中易受酶降解的影响。提到高粱胚乳细胞壁成分，可能

51、是在萌芽的过程中它们不能被充分的降解，与大麦中不一样。 木聚糖可能会酶增强萌芽过程中细胞壁对酶的抵抗性。水解酶进入细胞和胚乳水解产品出入好像是通过细胞壁的开口，这好像是因为萌芽中细胞壁的部分降解而形成的。 - 淀粉酶未发芽的高粱并不像未发芽的大麦，它不显示 - 淀粉酶活性。热带谷物比如珍珠粟，高粱和玉米仅仅含有 - 淀粉酶的最常见的形式，例如酶的异构就是在萌芽的过程中合成的。 温和的小麦属谷物比如大麦， 小麦和黑麦在种子成熟期也含有胚乳形式，而且需要使用木瓜蛋白酶或者还原剂比如半胱氨酸来完成挤压。因此，高粱麦芽 - 淀粉酶活性总是比大麦麦芽低。在一份 30 种高粱和 47 种大麦品种的调查中， Dufour 等发现 60%的高粱麦芽有非常低的 - 淀粉酶活性，当 - 淀粉酶活性以总酶活性与 - 淀粉酶活性的差别来计算时高粱 - 淀粉酶活性比任何品种的大麦麦芽的 - 淀粉酶活性低 25%。采用硝基苯 - 麦芽糖作为酶作用物，使用 MegazymeBetamyl - 淀粉酶化验分析， Taylor 和 Robbins 在 80U/g 高粱麦芽与 400U/g 比较时，甚至在使用高粱品种给麦芽较高的总酶活性时，发现了相似的比例。 Beta 等