发芽小麦的营养加工特性与饲用注意事项.pdf
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1、SILIAO GONGYE2023年第44卷第17期 总第686期编者按在2023年的小麦收获季节,我国遭遇了连续阴雨天气,导致大面积的小麦出现了发芽现象。小麦发芽是指在田间由于连续雨水导致穗上的小麦籽实发芽的情况。此外,在小麦储存过程中,适宜的水分和温度条件也会导致小麦的发芽。小麦的发芽过程会消耗其中的营养成分,改变原有的营养物质组成,降低其饲用价值。发芽小麦会降低蛋白质、脂肪、总淀粉含量,增加游离氨基酸、脂肪酸、还原糖、可溶性膳食纤维等含量,同时还会增加某些机体抗氧化物质的含量,减少植酸盐的含量。如果发芽程度较深,将会显著损失小麦的能值和干物质,并降低麦粒的pH。因此,本期邀请到了河南工业
2、大学的王卫国教授,就“发芽小麦的营养加工特性与饲用注意事项”进行综述。介绍关于如何合理利用发芽小麦资源的方法,并提供科学的使用决策流程,以帮助行业相关人员了解发芽小麦的检测、分级使用、储存、加工以及酶制剂添加等方面的关键注意事项,为从业人员提供重要参考。发 芽 小 麦 的 营 养 加 工 特 性 与 饲 用 注 意 事 项 王卫国(河南工业大学生物工程学院,河南郑州 450001)摘 要:小麦在收获季节因阴雨环境而发芽会造成营养成分、营养价值、加工特性、储藏特性等的改变,也有发生霉菌、细菌污染而产生霉菌毒素以及霉菌毒素超标的风险。实验室的许多小麦发芽试验研究表明,发芽会降低小麦的蛋白质、脂肪、
3、总淀粉含量,增加游离氨基酸、脂肪酸、还原糖、可溶性膳食纤维等含量,还会增加某些机体抗氧化物质含量,也可减少植酸盐含量。深度发芽会造成小麦能值、干物质的显著损失,降低pH。小麦发芽会降低小麦的容重和流动性,影响储料筒仓的出料效率,同时影响小麦粉的吸水性、吸油性等。为合理利用发芽小麦资源,应遵循科学的使用决策流程。此外应知晓发芽小麦检测、分级使用、储存、加工、酶制剂添加等方面的关键注意事项。关键词:发芽小麦;营养特性;加工特性;霉菌毒素限量;饲用注意事项doi:10.13302/ki.fi.2023.17.001中图分类号:S816.11 文献标识码:A 文章编号:1001-991X(2023)1
4、7-0001-07Nutritional and Processing Properties of Germinated Wheat and Precautions for Use in FeedsWANG Weiguo(College of Bio-Engineering,Henan University of Technology,Henan Zhengzhou 450001,China)Abstract:Wheat germinating in the continuous rainy weather during the harvest days may causes changes
5、in nutrition composition and nutrition values,processing properties,storage properties of wheat,also may causes contamination of mold and bacteria,leads to the production or exceeding standard limits of mycotoxins.Laboratory studies had proved that germinating could reduce the contents of protein,fa
6、t,total starch,increase free amino acids,free fatty acids,reducing sugars,soluble dietary fiber and some antioxidant substances,reduce phytates.Deep germination will obviously reduce the available energy value,dry matter content,reduce pH value.It can reduce the bulk weight and flowability of wheat,
7、affect the design of discharge hopper of the storage silo.It can also influence the water absorb capacity,oil absorb ability etc.In order to reasonably utilize germinated wheat resource in animal feeds,the scientific decision-making process need to be followed.Besides,the key precautions such as the
8、 quality testing,graded use,storage,processing,enzyme addition should be known.Key words:germinated wheat;nutrition property;processing property;mycotoxin limits;precautions for use作者简介:王卫国,教授,研究方向为饲料加工新技术与饲料安全。收稿日期:2023-08-0101专家论坛2023年第44卷第17期 总第686期小麦和稻谷是我国最重要的口粮。对于我国的粮食安全具有重要的保障作用。从1978年至2022年,我
9、国小麦的播种面积因工业化和城镇化从4.4亿亩减少到 3.53亿亩;小麦平均单产则从每亩 131 kg增长到390 kg,高产小麦亩产达到500 kg或更高;全国小麦总产量从0.54亿吨增长到1.37亿吨。近几年,我国小麦总产量稳定在1.3亿吨以上1。其中,小麦制作面粉每年消耗约占59%,工业消费约占7%,种子粮约占4%,饲料用小麦约占30%。由于我国人口增长减速、人们膳食结构改变,人均口粮消费稳定并略有下降,小麦的工业消费和种子用量不会有显著变化,因而每年约有4 000多万吨的小麦需要进入饲料工业2。小麦是良好的能量饲料原料。当玉米的价格高涨且小麦价格适宜时,小麦就成为玉米的替代品。由于小麦含
10、有较高的粗蛋白水平,通常在11%15%3,而玉米的蛋白含量通常在8%10%4,当在饲料中用小麦替代玉米时,也可减少豆粕用量。小麦在收获季节遭遇连阴雨时,容易发生芽麦。2023年小麦收获季节,湖北北部、河南、山东西南部、河北南部等地发生连阴雨,造成较大面积的芽麦发生。小麦的发芽过程会消耗小麦中的营养成分,改变原有的营养物质组成,降低小麦的饲用价值。然而,有关发芽小麦的饲用品质评价及在畜禽和水产动物饲料中应用的研究文献报道较少,如何正确评价和使用发芽小麦就成为饲料行业和企业非常关注的问题。文章就发芽小麦的营养与加工特性与饲用中的注意事项进行综述,供行业相关人员参考。1 发芽小麦与发芽过程1.1 发
11、芽小麦的定义发芽小麦(germinated wheat,sprouted wheat)是指在适宜的水分和温度条件下胚根和胚芽生长致使胚部种皮破裂但未突破种皮的麦粒,或是芽或幼根已突破种皮但不超过本颗粒长度的麦粒5。小麦籽实在成熟收获季节遭遇连雨天于田间在穗上发芽的状况叫穗发芽。而小麦在储存过程中因水分、温度适合也会导致发芽。发芽后的小麦也简称芽麦。1.2 小麦发芽(萌发)过程小麦的发芽过程包括吸水膨胀、萌动、发芽。前者是指小麦籽粒在水分含量较高的状态下会吸水膨胀,籽粒肿大;萌动是指随时间延长、水分饱和的麦胚生长活性迅速增强而发生胚根伸长至种皮表面,致种皮破裂且有部分芽微露(露白);发芽是指生长
12、的胚根逐渐从种脐处伸出种皮外,而随发芽时间的延长,麦芽长度也不断加长。由于小麦的萌发与发芽过程是小麦种子的强烈生理生化反应过程,其中的淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等多种酶的活力迅速上升,将小麦籽粒中的储藏性淀粉、蛋白质、脂肪、纤维、植酸盐等分解,用于麦芽的形成与生长,导致发芽小麦与未发芽小麦相比,化学与营养成分含量发生显著变化,小麦原籽粒的总营养含量降低。若伴随有小麦霉变发生,则会大大降低小麦的饲用价值。因此,了解不同发芽程度小麦的饲用营养特性对于在动物饲料中正确、合理使用发芽小麦具有重要意义。2 发芽小麦的营养成分变化发芽小麦的营养特性因小麦的品种、生长环境、发芽程度、受霉菌污染程度及收获后的不同
13、干燥方式、储存条件等而不同。其中不同小麦品种的抗穗发芽的能力也不同。2.1 不同发芽程度小麦的常规营养成分含量Harpreet等6研究了不同发芽时间对小麦营养成分含量的影响(表1)。表1 不同发芽时间小麦营养成分含量(%)发芽时间(h)0244872粗蛋白13.700.14a13.200.10b12.400.08c11.500.12d粗脂肪1.700.05a1.400.02b1.100.03bc0.900.01c灰分1.320.07a1.250.08b1.220.05bc1.200.09c总淀粉69.701.23a62.401.15b55.101.20c51.201.28d 注:同列数据肩标不
14、含有相同小写字母表示差异显著(P0.05);下表同。由表1可以看出,随发芽时间增加,小麦的粗蛋白和总淀粉含量呈显著下降;粗脂肪、灰分在发芽13 d均显著下降,但第2天与第1天之间,第3天与第2 天之间差异不显著。张玉荣等7的研究结果表明,随着小麦萌动和发芽程度的加深,小麦中还原糖含量从皮裂开始有显著升高,这意味着部分淀粉被淀粉酶降解成还原糖;对发芽小麦进行高温干燥对还原糖含量的上升有一定的抑制作用,原因是高温干燥会使淀粉酶失活,阻止淀粉酶的进一步降解作用。同时高温干燥也会降低其他降解酶的活性;粗脂肪、直链淀粉、支链淀粉、总淀粉含量随发芽程度加深逐渐下降(见图1)。张玉荣等7还分析了周麦27小麦
15、、矮抗58小麦的发芽试验数据,得到相同的趋势。这与Harpreet等6的研究结果相似。不同小麦品种的抗发芽能力不同,进而导致发芽后不同小麦的常规营养成分含量降低的程度也不同。因此,在采购芽麦时应分品种进行检测,分别入库单独储存。02SILIAO GONGYE2023年第44卷第17期 总第686期2.2 不同发芽程度小麦的氨基酸含量Pham等8研究了发芽高直链淀粉小麦中游离氨基酸含量的变化结果见表2。由表2可以看出,发芽小麦中的游离必需氨基酸和半必需氨基酸含量随着发芽时间加长而增加,特别是发芽时间达到2448 h时,含量显著增加。也即在此期间,发芽小麦中的蛋白酶活力快速增加,使蛋白质降解的速度
16、快速增加,游离氨基酸含量提高。而不同的游离必需氨基酸和游离半必需氨基酸含量的增加速度和增加量的差距较大。这与小麦蛋白质的氨基酸组成以及蛋白酶的种类与多少相关。但此试验的发芽时间仅为48 h,还不足以说明出芽达到麦粒长度1/2和更长时游离氨基酸的变化,因为此阶段的变化会更加剧烈和显著。2.3 不同发芽程度小麦的膳食纤维含量变化小麦的皮层中具有多种活性物质,其中包含约50%的膳食纤维。麦麸膳食纤维主要由纤维素、半纤维素、木质素组成,分为可溶性膳食纤维和不可溶性膳食纤维。研究结果显示,发芽可使小麦的总膳食纤维含量呈总体上升趋势。Pham等8研究了48 h小麦发芽试验的膳食纤维含量变化结果见表3。从表
17、3可以看出,随着发芽时间的延长,小麦中的可溶性膳食纤维含量在36 h显著提高,发芽48 h与36 h的可溶性膳食纤维含量无显著差异。不可溶性膳食纤维含量在不同发芽时间内的变化不显著。总膳食纤维含量从发芽36 h开始显著增加。膳食纤维含量增加的原因可能是:在小麦出芽后,随着麦芽的生长,小麦在生理代谢与合成中会消耗许多的能量物质,释放出二氧化碳和水,与未发芽小麦相比,干物质有明显损失,导致膳食纤维相对含量提高;部分不溶性膳食纤维被降解改性为可溶性膳食纤维。而发芽本身是否会合成新的可溶性膳食纤维,未见研究报道。可溶性膳食纤维多是可发酵纤维。此纤维的增加可以增加动物后肠道发酵供能物质。但同时会增加食糜
18、在前肠道的吸水能力,导致食糜黏稠,可能会影响营养物质的充分吸收。2.4 不同发芽程度小麦的抗氧化活性、还原力、总酚量及黄酮含量Harpreet等6研究了不同发芽时间对小麦的抗氧化活性、还原力、总酚量及黄酮含量的影响(见图2)。从图2可以看出,小麦的抗氧化活性、还原能力、总酚量及类黄酮总量随发芽时间的延长而增加。经72 h发芽,抗氧化活性虽有增加,但各组间差异不显著;还原力显著提高,但发芽24 h与48 h组间差异不显著;总酚量显著提高,但48 h及以下各组间差异不注:1.图1中发芽4表示芽长为小麦籽粒长度一半的小麦;发芽5表示芽长等于小麦籽粒长度的小麦;2.柱顶不含有相同小写字母表示差异显著(
19、P0.05);图2同。图1 百农207小麦中还原糖、粗脂肪、直链淀粉、支链淀粉含量随发芽程度的变化小麦粗脂肪含量(%)鼓泡露白发芽4发芽5原始4.54.03.53.02.52.01.51.00.50皮裂a a aabcdflbcghijkmn田间模拟自然晾晒田间模拟高温干燥实验室培养高温干燥还原糖含量(%)鼓泡露白发芽4发芽5原始121086420田间模拟自然晾晒田间模拟高温干燥实验室培养高温干燥皮裂a a aa abcd def fghhijj支链淀粉含量(%)鼓泡露白发芽4发芽5原始6050403020100皮裂a a aabcdfhbedefdgij田间模拟自然晾晒田间模拟高温干燥实验室
20、培养高温干燥直链淀粉含量(%)鼓泡露白发芽4发芽5原始181614121086420皮裂a a aabcdeef gghiljkb田间模拟自然晾晒田间模拟高温干燥实验室培养高温干燥(c)(d)(a)(b)03专家论坛2023年第44卷第17期 总第686期显著;类黄酮含量增加显著,但2472 h各组间差异不显著。总体而言,发芽72 h可以改善小麦的抗氧化活性、还原能力、总酚量及类黄酮总量。Arashdeep等9的研究表明,在25、30、35 经48 h发芽,小麦的总酚含量、抗氧化活性、还原力均显著提高,且培养温度越高,提高越显著。在35、48 h发芽的小麦的总酚含量、抗氧化活性比 25、48
21、h 发芽小麦的均提高约15.4%,还原力提高18%。与未发芽小麦相比,35、48 h发芽的小麦的总酚含量、抗氧化活性及还原力分别提高了59.2%、58.9%和80.4%。表2 发芽高直链淀粉小麦中游离氨基酸含量变化(mg/100 g干基)氨基酸必需氨基酸异亮氨酸亮氨酸赖氨酸蛋氨酸苯丙氨酸苏氨酸缬氨酸半必需氨基酸精氨酸甘氨酸组氨酸酪氨酸发芽时间(h)03.23.91.92.22.92.03.322.04.22.43.463.34.02.22.93.22.63.727.72.72.33.6124.45.08.82.83.93.115.636.35.42.74.1246.19.33.53.36.24
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