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田纪春:小麦籽粒主要营养物质及其品种利用(内附视频)

 阿里大叔 2016-07-21


      由中国粮油学会粮油营销技术分会、中国粮油发展网主办的第二届中国面粉产业发展论坛5月20日在聊城市阿尔卡迪亚国际温泉酒店隆重召开。山东农业大学教授田纪春受邀出席本次会议,并发表主题演讲。

      田教授的演讲题目是——小麦籽粒主要营养物质及其品种利用。田教授从小麦源食品和品质研究内容、小麦籽粒的主要营养物质、我国食品对小麦品质的要求和品种利用、发展优质小麦产销定单的建议四个方面讲解了这一课题。

讲课视频



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讲课内容


一、小麦源食品和研究内容


1
小麦是我国重要的食用作物

        可以加工成烘、蒸、煮、煎、烙、炸等花样繁多的食品,在我国北方地区有一季小麦满足全年口粮之说。因此,小麦食品对我国粮食安全十分重要,小麦品质相对于其它作物更加重要。


2
小麦籽粒主要组成

        小麦籽粒主要由胚乳、种皮、胚芽三部分组成。其中胚乳占种子总量的83%;果皮占种子总量的4-6 %,(含紫红色素)、种皮占种子总量的1-2%,(含红色素)、糊粉层占种子总量的6%,(含兰色素);胚芽占籽粒总重的2.5%。小麦的各组成部分都可以加工成食品,例如面粉、全麦粉、麦胚片、糊粉层粉。


3
麦的营养品质和加工品质的基础

小麦的营养品质和加工品质的基础都来自于小麦籽粒,小麦籽粒各部分都是营养宝库。


4
小麦品质的主要内容——加工、营养和健康

        20世纪国际上主要进行磨粉和食品加工品质改良,这方面取得了很大进展,今天与会的各位同行也很熟悉。 今后10年,小麦营养和健康品质会成为国际研究的主题。即随着社会发展和生活水平的提高,小麦等谷类作物中微量营养元素、膳食纤维、抗性淀粉和植物生物活性物质对人体营养和健康的作用,应该引起育种、面粉加工及食品行业的高度重视。


二、小麦籽粒的主要营养物质


1
有益矿质元素

        (1)有益矿质元素的作用:在自然界存在的92种元素中,人体中已检出81种。其中必需元素在维持人体正常的生理功能、构建人体组织方面起着十分重要的作用。人体的元素含量与人类许多疾病的发生和发展极为相关,尤其与膳食中的各种元素,如Fe、Zn、Cu、Mn、Se等微量元素和Ca、Mg等常量元素含量的多少较为密切。


        (2)小麦面粉中所含的微量元素种类及含量:主要有有锰、锌、铜、镍、钴、钼、硼等。钠在小麦面粉中含量只有80×10-6 克。


        (3)植酸和植酸酶活性——影响矿物质吸收的主要因子


        植酸是存在于谷类和油料作物中六磷酸肌醇,小麦籽粒中铁和锌主要以植酸盐螯合物形式存在,只能通过植酸酶分解为无机磷,才能被人体内缺乏植酸酶的单胃动物加以利用,因此植酸是影响铁和锌生物利用率的主要限制性因子。


        品种间籽粒中植酸含量和植酸酶活性存在显著差异,我国普通小麦品种的植酸含量和植酸酶活性变异范围分别为2.2-13.8 g/kg和10-1759 U/kg。品种、环境及其互作效应均显著影响植酸含量和植酸酶活性,其中品种效应最大,其次为品种和环境互作效应。


        (4)选育富铁、硒、锌和低植酸和高植酸酶活性的品种


        筛选铁、硒含量较高且稳定的优异种质,通过超亲杂交育种,选育出富铁、富硒、富锌的特色小麦品种;选育低植酸和高植酸酶活性的的优异种质,通过超亲杂交育种,选育出低植酸和高植酸酶活性的特色小麦品种。


2
微量活性物质

        小麦籽粒中常见的植物生物活性物质包括黄酮、酚酸、叶酸、植物固醇、生育酚与生育三烯酚等。酚酸是谷物中含量最多的酚类化合物,谷类作物以小麦籽粒中所含酚酸最为丰富,主要存在于种皮和糊粉层;普通小麦品种间叶酸含量差异很大;普通小麦和斯卑尔脱小麦植物固醇含量的变异范围分别为670-960 ug/g和880-1000 ug/g;普通小麦籽粒中生育酚和生育三烯酚含量的变异范围均为20-80 ug/g]。


        黄酮作为一类具有多种生理活性的物质,已成为当前保健食品开发研究中的一个热点。黄铜类物质的生理功能用途:调节毛细管的脆性与渗透性,保护心血管系统、是一种有效的自由基清除剂,其作用仅次于VE、具有金属鳌合的能力,可影响酶与膜的活性、对Vc有增效作用、具有抑制细菌和抗生素的作用、具有抗癌作用。


        小麦籽粒中麦黄酮:麦黄酮是小麦中主要的黄酮类化合物之一,分布于小麦籽粒的各部分,以胚中含量最高,占总量的97%以上。


        富麦黄酮小麦新品种的选育:已培育出黑色、紫色、绿色、咖啡色和兰色等彩色小麦,其总色素和麦黄酮含量都大大优于普通小麦。


3
有害有毒物质污染

        有害有毒物质污染是影响我国小麦粉消费安全、营养、健康的主要因素之一。包括病害污染、土壤污染、农药残留等。


        (1) 通过土壤和工业导致的金属污染型:有害元素——砷、汞、铅、锡、铬、镍、氟、钡等,甲醇、组胺、油脂酸败、亚硝酸、胺盐等。 


        工业污水浇灌的小麦、水稻,其镉、铅、水银等有毒金属残留量高10倍以上;含镉废水尤为严重,一些污染土壤镉含量达2.27 mg/kg,粮食籽粒中达1.41 mg/kg,非镉污染区<0.1 mg/kg。镉在人体中具有高积累性,我国规定食品容量限制在0.03—0.2 mg/kg之间。 


        (2)农药残留 


        通过植物对农药的吸收富积可通过食物链的传递,在动物及人体内残留,长期大量农药使用带来了令人担忧的环境问题。


        据报道显示(2003年9月17日健康报): 50年代使用的六六六、DDT农药至今在土壤中还有残留我国食品中的六六六、滴滴涕两种有机氯农药含量呈下降趋势,但仍可检测到:1992年六六六残留0.005-0.029mg/kg;2002年0.001-0.008mg/kg,每人每天从膳食中摄入量仍达3 .11微克。


        目前应特别注意4种有机磷农药的残留,分别为:甲基对硫磷、对硫磷、地亚农、甲基嘧啶硫磷。韭菜中比国家允许标准含十机倍到百倍。


        (3)菌类污染


        面粉的吸湿比较强,保管期过长(5个月)以上的面粉易发霉,产生很真菌毒素。严重时,会导致不能食用。


        黄曲霉素:黄曲霉毒素是公认的最强的一种自然致癌物质。黄曲霉毒素耐热,100℃,20h也不能将其破坏;赤霉病毒素:赤霉病已成为当前的重要病害,赤霉病毒素热抵抗力较强,用含赤霉病麦面粉制成的各种面食,如果毒素未被破坏,可引起食物中毒。许多国家和地区都制定了谷物和食品中DON的最大允许浓度。


4
膳食纤维

        种类:膳食纤维是在小肠中无法消化吸收,而在大肠中被肠道菌群加以降解的碳水化合物组成,主要包括非淀粉多聚糖和抗性淀粉。


        作用:高膳食纤维食品可以使餐后血糖反应平稳,有助于维持肥胖症和糖尿病患者的正常身体机能。欧洲国家每人每日膳食纤维的摄入量推荐标准为11-33 g。 


三、我国小麦品质改良重点和品种利用


        根据我国小麦的需求及生产上存在问题,现阶段我国小麦品质改良的重点为:改良面筋强度——培育强筋和弱筋小麦品种、改良面粉和食品色素——培育高白度馒头小麦新品种、改良淀粉特性——培育优质面条小麦新品种、改良必须氨基酸、矿质元素和微量活性物质含量——培育功能性小麦新品种。


1
改良面筋强度——培育强筋和弱筋小麦品种

        根据市场调查,中国用于加工面包的专用小麦约占总消费量的4-5%(400-500万吨)。用于配麦配粉的强筋小麦约占小麦消费总量的10%,年需总量可达1500万吨左右。加工饼干、糕点的专用小麦占总消费量的6%左右,年需弱筋小麦600万吨。


        面筋强度的指标参数:面筋数量和质量、面团稳定时间、面团抗延伸阻力、揉混稳定时间和衰落角、面团涨力阻力比数 P/L。


2
改良面粉和食品色素——培育高白度馒头小麦新品种

        面粉及其制品的色泽改良重要性:我国馒头、面条、水饺等蒸煮类食品,对面粉及其食品的外观色泽有更高的要求,一般达80以上才易被认可和接受。但是,目前我国主栽小麦品种的面粉平均白度较低(74.8),特别是缺少白度高的强筋小麦品种。


3
改良淀粉特性——培育优质小麦新品种

        淀粉是籽粒的主要营养物质之一,占种子千重的60-75%。主要分为直链淀粉和支链淀粉两种,比例25:75。


        淀粉改良方向——糯性小麦和高直链小麦品种,糯质小麦的用途:糯小麦淀粉与糯玉米淀粉一样,可广泛地应用于造纸。纺织、工业粘贴剂和医药领域;高直链淀粉品种的作用——抗性淀粉的原料、特殊工业品原料。


四、发展优质小麦产业的建议


1
必须形成 “科研、生产、企业”结合的“定单”产业链


        原因之一是由小麦品质的决定因素所决定;原因之二是经济发展、各自需求、自身效益所决定。需求方:面粉企业确实需要大量和各种优质麦,例如:强筋(面条、水饺粉也强调筋力)、高筋(谷元粉)、高营养(黄酮、富硒)、高加工价值小麦(糯质、抗性淀粉、低植酸,高白度、)等。——但担心“定单种植”品质不达标不敢种植。自己搞“农业公司”困难重重,效果并不好。 生产方:同样的地、同样种粮种优质麦能买好价钱。——但没定单不敢种;产量低不愿种。科研方:培育出的品种确实很多,也希望生产和企业也利用。——但“既考虑企业要求的品质,又考虑种植户的产量”没有十分把握不愿推向社会。——没有大量需求的定单,只能做为“种质”保存;当然也考虑到自身效益,宁可“放着”。


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具体实施方法


        (1)品种专用化


        关键问题是选好品种,满足2个条件,面粉厂需求:品质达标、稳定,有专项用途、有足够数量,价格合适;农民需求:没有大的缺点,产量不低于普通品种,有销路、能加价。


        (2)生产规模化


        现在的种粮大户、家庭农场提供了良好的条件,种子公司特别是育种联合体和优质小麦协会可以 几千亩,甚至几万亩、几十万亩的种植规模。只有这样才能保证商品粮数量充足(1个大面粉厂需要1亿公斤左右的小麦),质量保证(统一肥水和其它措施)、规模效益(1亿公斤,每斤0.1元就是2000万元)。


        (3)栽培标准化


        优质品种如不优质栽培也种不出优质粮食。达标、稳定的品质可通过“定单”的规模化种植和栽培标准化予以保证。


        (4)利益“共享化”


        真正完成一份优质小麦“定单”需要有:科研单位的种子和技术,中介部门的推广和管理,农民的种植和收贮,面粉企业的收购和加工;从大局出发,责任共担,利益共享是“定单”产业链形成的必要前提。以每市斤强筋小麦车板交货加价0.2元的利益“共享”的模式。



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