缓搏铷 ̄IDUST RY CEREAL&FEEDf饲科工2010,No.6 ■ 大麦食品及其生理活性成分的研究进展 夏岩石,冯海兰 (湖南科技学院,湖南永州425100) 摘 要:大麦是重要的粮食作物和啤酒酿造原料,同时合有大量的生理活性成分,如p一葡聚糖、生育三烯酚和酚类 化合物等。随着人们对健康保健的注重,大麦加工食品得到迅速发展。本研究就大麦加工食品的类型及大麦生 理活性物质的结构特点和生理功能进行了综述。 关键词:大麦;食品;生理性成分 中图分类号:TS210 文献标识码:A 文章编号:1003—6202(2010)06—0027—04 Research progress on barley food and its bioactive components ABSTRACT:Barley is an important cereal crop and brewing raw materia1.There are many kinds of bioactive com— ponents in barley,such as 8一glucan,tocotrienol,penolic compounds and others.As people focus on health care, barley foods have developed rapidly.The kinds of barley foods as well as the structure characteristics and physio— logical function of the bioactive components were reviewed. KEYWORDS:barley;food;bioactive components 大麦属禾本科大麦属一年生草本植物,是世界 上最古老的农作物之一,具有生育期短、早熟、耐贫 瘠等优点。目前,全球种植大麦6100多万公顷,产 定的作用。本文就大麦食品的开发现状及功能性成 分的研究进展进行探讨。 量约1.7亿t,仅次于小麦、大米和玉米,为世界第四 大谷物。近几年,我国大麦的年产量均达到300万t 以上,主要有苏北、东北、西北三个生产区域。大麦 1 大麦的营养特点 大麦营养十分丰富,是谷物食品中全价营养食 品之一。比较大麦、小麦和玉米的营养成分(表1), 是一种多用途的谷物,主要应用于啤酒工业原料、饲 料、医药和食品行业。现代研究表明,大麦含有多 糖、黄酮、多酚类化合物、大麦芽碱等多种活性成分。 随着人们对天然健康时尚的追求,国内外以大麦为 可以看出大麦中蛋白质含量较高,还有丰富的膳食 纤维、维生素及矿物质元素。其营养成分总指标符 合现代营养学所提出的高植物蛋白、高维生素、高纤 维、低脂肪及低糖的“三高两低”新型功能食品的要 原料成功研制了麦芽粉、浓醇味麦茶、麦绿素等多种 保健食品,对防止当今现代病、职业病、富贵病有一 种类 碳水化合物/g蛋白质/g 大麦仁 小麦粉 玉米 大米 求口]。大麦蛋白质组分中醇溶蛋白和麦谷蛋白的含 量低,是其不能形成面筋网络组织的主要原因。 VB2/mg 尼克酸/mg 0.1 0.1 表1 几种粮食营养成分的比较(每100 g中的含量) 脂肪/g 2.2 1.9 4.3 1.3 粗纤维/g 6.5 0.6 1.5 0.3 VBl/mg 0.36 Ca/mg 43.0 43.0 22.0 9.0 P/mg 400 330 210 203 Fe/mg 4.1 5.9 1.6 2.4 66.3 72.9 72.2 76.6 10.5 9.4 8.5 7.8 4.8 4.0 2.3 1.6 0.34 0.]9 0.1 0.06 大麦中赖氨酸含量很高,平均在0.47 ,明显 高于小麦、大米和玉米等作物。赖氨酸是人体正常 肪近总数的80 为不饱和脂肪酸,如亚油酸、油酸 等。大麦中的钙、磷、铁、镁等矿物质元素含量高于 代谢所必需的,人体本身不能合成,只能从食物中摄 取,有明显提高智能、增强记忆、防止脑细胞衰老和 老年痴呆症早发、增强机体抵抗力,促进骨骼发育之 大米和小麦粉,这些有利于幼儿和青少年成长发育。 此外大麦还含有多糖、黄酮、多酚类化合物、大麦芽 碱等多种活性成分l】。]。 2大麦食品的开发现状 功能。色氨酸含量为0.16 ,也高于小麦、大米和 玉米,可预防贫血和毛发脱落等。大麦中所含的脂 收稿Et期:2009—11-1 6;修回日期:201o-Ol一25 作者简介:夏岩石(1976一),男,硕士,讲师,主要从事食品营养与安全的研究。 一 夏岩石等:大麦食品及其生理活性成分的研究进展/201O年囊6期 目前,大麦主要用于饲料和酿造工业,但随着保 健方便食品的兴起,大麦在早餐食品、保健食品及饮 料生产上已崭露头角。 2.1 大麦仁 大麦仁可用珠形大麦仁、糙大麦仁或原料大麦 加工而成。德国生产的珠形大麦仁,有12种大小不 同的品种,主要用于做汤,加入调料可制成膨化食品 和速食早餐食品。在日本和朝鲜,大麦仁常与大米 混在一起使用,用作大米的代用品,可改善蒸煮后大 米的黏稠度。 2.2 大麦粉 将大麦仁经蒸气处理后再磨成的粉。大麦粉可 作为焙烤食品的原料。如英国、韩国,在小麦粉中掺 人15 ~3O 大麦粉做面包,有特殊风味。在瑞 典,将丁香粉、燕麦粉搭配掺和在大麦粉中,用来焙 烤制成薄烤饼。在中东,大麦粗粉被广泛地单独使 用,或同蔬菜、肉配合使用。大麦粉经挤压、膨化、粉 碎后可以加工成即食膨化粉,可作为老年人的保健 食品。大麦粉可以制作高纤维面条,可改善面条煮 后易断、易糊、口感粗糙等缺点。大麦粉与薏米粉等 配合可制成仿咖啡风味的产品。 2.3 大麦片 用大麦仁经蒸烘,再用大直径的辊筒轧片而成。 大麦片可以作为一种即食早餐食品,可用来煮麦片 粥,风味独特。在麦片中添加各种蔬菜汁、叶片、水 果碎粒,可制成营养均衡的即食方便食品;在麦片中 添加钙、锌等成分,可制成营养强化食品。美国用珠 形大麦仁加工成麦片,作为风味添加剂,制成特种面 包。 2.4 大麦芽 大麦芽是一种高淀粉酶添加剂,加入淀粉酶活 性低的面包粉内可改进烘焙性质;也可作为风味添 加剂,制作各种食品。利用麦芽粉可以生产高蛋白 麦芽粉(用于制造高级营养食品)和低蛋白麦芽粉 (酿造啤酒)。也可以生产糖化或非糖化的麦精(用 于糖果、蜜饯,作为制药的合适载体),谷物糖浆等产 品,用于焙烤食品、早餐食品、婴儿食品和康复食品 等。还可以生产各种类型的酒、啤酒和麦芽醋等嗜 好性食品[4]。 2.5 大麦茶 大麦焙烤后制成大麦茶或咖啡的替代品,这种 产品冲泡后呈褐色,有浓郁的香味。日本报道了一 种新型开胃饮料——酒花麦茶,这种麦茶含淀粉酶、 转化酶等成分,可增进食欲、消除疲劳,特别适合炎 夏使用_5]。 2.6大麦嫩叶汁粉 大麦嫩叶经粉碎、榨汁、喷雾干燥制成。大麦嫩 叶汁粉的营养丰富,钾、钙分别是小麦粉和大马哈鱼 的24.6倍和6.5倍,而胡萝卜素和VC,分别为西红 柿的I30和16.4倍,VB 为牛奶的18.3倍,VE和 叶酸分别是小麦粉的19.6倍和18.3倍,还含有能 除去活性氧自由基的超氧化物歧化酶、氮碱氧酶、天 冬氨酸转氨酶等多种酶。 日本医学博士荻原义秀于1969年进行了“禾本 科植物绿叶成分及作为稳定的药品、食品研究”。近 年来美国也进行了大麦嫩叶汁粉作为艾滋病治疗药 物和抗衰老的研究。美国FDA,已批准大麦嫩叶 汁作为食品增补剂。在日本,大麦嫩叶汁制品已获 得日本健康协会认定的健康食品的标志,最近推出 了在大麦嫩叶汁粉中添加糊精、酵母、胡萝卜粉、高 丽参粉的营养滋补品_6]。 3大麦的主要生理活性成分 3.1 一葡聚糖 3.1.1 B一葡聚糖的分布及含量 大麦G一葡聚糖主要存在于大麦胚乳及糊粉层细 胞壁中。大麦胚乳细胞壁中约含75 B一葡聚糖和 20 的阿拉伯木聚糖;糊粉层细胞壁中含26 B一葡聚糖和67 阿拉伯木聚糖。品种差异和环境差 异是影响B一葡聚糖含量的主要因素,而品种因素的 影响被认为要高于环境因素。环境因素中最重要的 因素是在大麦成熟期间水分的供应量,在此期间,水 分的供应量与8一葡聚糖的含量成反比,增加灌溉量 会减少G一葡聚糖在麦粒中的含量,而较干燥的环境 可以增加B一葡聚糖的合成[7]。Skendi等测得大麦 中 B一葡聚糖的含量为 5 ~11 L8]。 M Papageorgiou等测得希腊大麦中8一葡聚糖含量为 2.5 ~5.4 lg]。张国平等对中国164种大麦进行 研究测得B一葡聚糖的含量为2.98 ~8.62 [】 。 3.1.2 J3一葡聚糖的生理活性 目前有关大麦8一葡聚糖生理功能的研究报道主 要集中在降低胆固醇和降血糖两方面。通过对动物 喂食高8一葡聚糖饲料的实验可以发现,实验动物血 浆和肝脏中总胆固醇的含量均显著降低,低密度脂 蛋白胆固醇也显著降低,而血浆甘油三酯含量没有 显著变化。研究认为J3一葡聚糖对心血管疾病的辅助 治疗主要在于能显著降低血浆中的总胆固醇和低密 度脂蛋白胆固醇,但对高密度脂蛋白和血浆甘油三 酯没有明显影响,同时也不影响胆固醇及血浆甘油 三酯在脂蛋白中的比例[1 。用B一葡聚糖强化的大 麦粉加工成含7.7 葡聚糖的意大利面,供5位先 经断食的成人食用,发现可以显著降低餐后血糖的 升高和胰岛素反应。研究还发现富含大麦B一葡聚糖 的饮食可降低机体对糖的吸收速度,这可能是由于 夏岩石等:大麦食品及其生理活性成分的研究进展/2010年第6期 ■ 血浆中胰岛素浓度降低所致 。王希研究发现大 麦多糖能提高小鼠血清中SOD活性,显著抑制组织 中MDA的生成,同时表明大麦多糖对肝癌细胞 细胞的生长,还可以抑制人体乳腺癌细胞MCF一7, MDA—MB一231的生长,并且7一, 一生育三烯酚的 抑制效果最好。生育三烯酚还能有效抑制MDA— MB一235和MCF一7癌细胞的生长及增殖,其抑制 HepG一2和肺癌细胞A549有一定的抑制作用[1引。 此外,8一葡聚糖对动物和人体的免疫机能有促进作 用,能促生长、增强体质、提高抗病能力。B一葡聚糖 还能够与巨噬细胞表面的葡聚糖受体相结合,参与 到细胞信号转道途径,调节细胞因子的表达水平,进 而参与细胞周期,因此J3一葡聚糖也具有一定的 能力高于a一生育酚,并且当生育三烯酚与三苯氧胺 合用时能显著增强抗癌效果,说明二者具有协同作 用,推测生育三烯酚的抗癌机理尚与其具有异戊二 烯结构的侧链有关_】 ]。 3.3 酚类物质 抑制肿瘤功能。 3.2 生育三烯酚 3.2.1生育三烯酚的分布及含量 生育三烯酚是大麦中含有的另一重要生理活性 成分,属于维生素E类化合物。研究发现,大麦的 胚、胚乳和种皮中维生素E的分布为13 、37 和 50%。85 的维生素E为生育三烯酚,且生育三烯 酚均衡的分布在表皮和胚乳中。夏向东对六种 自治区的裸大麦品种进行分析后发现,生育三烯酚 约占其维生素E总量的7O ~80 ,而生育酚仅占 维生素E总量的2O ~30 ll 。生育三烯酚侧链 的3 ,7 ,11 位有3个双键,构成类异戊二烯结构,研 究认为生育三烯酚的生理功能与此不饱和结构有 关。 3.2.2生育三烯酚的生理功能 生育三烯酚具有抗氧化、清除自由基、抑制胆固 醇合成、抗血栓形成、抗癌等功能,因此生育三烯酚 在预防和治疗心血管疾病及预防癌症等医学和保健 食品应用方面具有重要的价值。生育三烯酚可以消 除或淬灭活性氧自由基,阻止脂质过氧化的链式反 应,从而具有抗氧化的功能。研究显示,在大鼠肝脏 微粒体膜脂质过氧化过程中,a一生育三烯酚的抗氧 化活性远强于a一生育酚,保护细胞色素P450的能 力也比a一生育酚强,生育三烯酚还可以保护大鼠心 脏免受氧化损伤。生育三烯酚的抗氧化作用在预防 动脉粥样硬化方面具有重要的意义,生育三烯酚可 以有效阻止氧化低密度脂蛋白的形成,从而抑制粥 样斑块的形成。a一膊生育三烯酚可以有效的抑制 HMG—CoA还原酶的活性。HMG—COA还原酶 是体内胆固醇合成的限速酶,抑制了它的活性也就 抑制了胆固醇的合成。细胞实验和动物实验均证明 生育三烯酚具有抑制胆固醇合成的功能。人体肝脏 细胞实验结果显示a一生育三烯酚可以使胆固醇合 成降低32 。小规模短期人体实验的报道,患高胆 固醇脂血症的病人在坚持服用富含生育三烯酚的食 品4~8周后,血清总胆固醇降低15 ~20 ,主要 是LDL胆固醇下降,而HDI 胆固醇几乎未变。 一系列实验证明生育三烯酚能够抑制老鼠肿瘤 大麦是酚类物质含量较高的作物之一,约占大 麦干物质的0.1 ~0.3 ,主要存在于麦皮、糊粉 层和胚乳中。虽然所有品种的大麦都含有酚类物 质,但是各自的基因型、生长条件和环境因素均能 影响其含量。大麦中主要的酚类物质包括羟基苯甲 酸、羟基肉桂(苯丙烯)酸、类黄酮(黄烷醇、黄烷酮和 花色素)等和聚黄烷(原花色素)等 。 3.3.1 酚酸 大麦中的酚酸类物质主要包括羟基苯甲酸和羟 基肉桂酸衍生物,已发现的酚酸类物质有没食子 酸、原儿茶酸、龙胆酸、p一香豆酸、绿原酸、香草酸、咖 啡酸、丁香酸、芥子酸、阿魏酸、苯乙烯酸等。其中含 量最为丰富的酚酸类物质主要是阿魏酸和p一香豆 酸,它们主要以酯键结合的方式存在于细胞壁物质 中。此外,还含有香豆素,包括7一羟基香豆素、7一羟 基一6一甲氧基香豆素和6,7-二羟基香豆素等,它们多 以游离形式存在,也有以酯或糖苷结合的形式存在, 在谷皮和糊粉层中的含量较高。大麦中主要酚酸类 物质的含量一般在50~120/ ̄g/g左右,但是提取方 法对结果也有较大影响_1 一。 3.3.2类黄酮 类黄酮由一类超过3 000多种结构的酚类化合 物组成,其共同的特点是具有C。~C。一C 碳骨架 结构。大麦中的类黄酮物质主要有黄酮醇、黄烷醇 和花色素等。黄酮醇类化合物带有酚羟基,因此具 有酚类化合物的通性。它还有吡喃酮环和羧基,构 成生色基团。分子中的酚羟基数和连接位置与成色 有关,例如,3 、4 碳位上的羟基或甲氧基呈深黄色。 黄烷一3一醇的羟基取代衍生物为儿茶酸类化合物,是 一类黄烷醇的衍生物,其母核含有2一苯基苯并吡喃 环结构。在大麦中含量最多的是儿茶酸、表儿茶酸、 没食子儿茶酸、表没食子儿茶酸。花色素是类黄酮 中最为重要的一类水溶性植物色素,因为许多色素 都由它们合成。其母核也具有2一苯基苯并吡喃环 结构,主要有花青素和翠雀素。花色素多以糖苷形 式存在,如大麦果皮中含有花青素阿拉伯糖苷。大 麦中花色素的合成很大程度上受环境因素的影响, 如光照和温度,花色素的含量也随植物的不同发育 ■ 夏岩石等:大麦食品及其生理活性成分的研究进展/2010年囊6期 阶段和基因型而各异¨l 。 3.3.3聚黄烷 由2一苯基苯并吡喃环结构单元的聚合体形成 聚黄烷,在此过程中一些一H被一OH取代。大麦 中发现的聚黄烷主要有原花色素,位于谷物的外种 皮层,由(+)一儿茶酸和(+-原儿茶酸的二聚和三 聚体构成。大麦中的原花色素仅在外种皮层中合 成,而且花色素和原花色素的量之间没有相关性。 日本对大麦中多酚物质的功能性质进行了研究,主 要包括对大麦麸皮发酵生成的色素和大麦麸皮多酚 提取物两个方面。利用大麦麸皮发酵可以生成一种 紫色的色素,该色素主要由黄烷酮、无色花色素和原 花青素组成,是一种以花色素为母体核 fi",接有其它 多酚、糖类等基团的一种高分子物质。该色素具有 较好的稳定性,可用于pH4.3至pH7.2的酒类及 饮料中。此外,该色素还有清除自由基、抗突变的功 效,对肝功能也有一定保护作用[1 。 3.3.4多酚的生理功能 多酚中含有的大量活性酚羟基使多酚具有许多 生理功能。多酚可以通过清除自由基和抗脂质过氧 化来预防治疗心脑血管疾病,通过抑制血小板的聚 集粘连、诱导血管舒张和抑制脂新陈代谢中的酶作 用来防止冠心病、动脉粥样硬化和中风等常见心脑 血管疾病的发生。摄入多酚类物质可以加强免疫细 胞的功能,起到消炎作用,从而降低心血管疾病的危 险。大量的流行病学研究以及动物试验都证明多酚 类物质可以阻止和抑制癌症的发病。此外,多酚有 抗衰老、抗腹泻、抗胃溃疡、改善视觉功能、预防老年 性痴呆、治疗运动损伤等功效|2 。 4展望 大麦在我国资源十分丰富,但相对于其他发达 国家,现在我国对大麦的研究还十分的薄弱,大部分 研究工作集中在种植栽培、品种资源等方面,大麦的 用途也局限于生产麦芽及用作饲料,忽视了它在食 品工业上的独特价值,对大麦的精深加工、功能因子 开发及综合利用方面涉及较少。随着经济的发展和 生活水平的不断提高,人们更加注重营养和健康。 利用我国丰富的大麦资源,系统深入研究大麦中的 生理活性物质,探讨其生理功能,为大麦的综合有效 利用和产品增值提供科学理论依据,也将对充分挖 掘大麦科学价值,推动大麦种植业的发展和大麦种 植地区的经济发展有重要作用。 [参考文献] [1] Kalra S I,Jod S.Biological evaluation of protein quality of barley[J].Food Chemistry,1 998,61(2):35~39. 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