张小燕1，高遒竹2，高向阳1
（1.郑州科技学院食品科学与工程系，河南郑州 450064；2.江南大学食品学院，江苏 无锡 214122）
摘 要：特殊粒色小麦富含蛋白质、氨基酸和对人体有益的微量元素和矿物质，具有较好的加工品质，且籽粒中含有较多的天然色素，应用价值和开发潜力较大。从特殊粒色小麦的种植培育、特性、产品开发利用研究现状及存在问题进行综述，对特殊粒色小麦的应用前景进行了展望，以期为拓宽特殊粒色小麦的开发利用途径提供重要的参考依据。
关键词：特殊粒色小麦；特性；加工利用
近年来，有色食品以其自然性、营养性、功能性和观赏性为特征，愈来愈受到人们的关注，已成为食品科学研究的热点之一［1］。有色食品包括黑米、黑豆、黑芝麻、紫甘薯以及特殊粒色小麦等系列产品，含有比同类食品较多的植物蛋白、膳食纤维、维生素、微量元素和花青素、黄酮、生物碱、植物甾醇等活性物质，具有降血压、防癌等功效［2］。特殊粒色小麦亦称彩色小麦［3］，大部分品种的蛋白质、膳食纤维、矿物质和维生素含量较普通小麦丰富，氨基酸组成齐全，是制作营养保健食品的理想原料，具有一定的开发利用价值，因此受到国内外学者的广泛关注。本文从特殊粒色小麦的培育现状、特性、产品开发利用等方面进行概述，以期为研究者提供科学参考。
特殊粒色小麦研究始于20世纪80年代，在我国小麦育种专家周中普的带领下，采用“化学诱变”、“物理诱变”、“远缘杂交”三结合的方式，经过10多年的艰辛努力，于2000年培育出彩色系列小麦“中普黑麦1号”、“中普绿麦1号”等多个新品种［4］，并逐渐在山西、陕西、山东、河南、河北等地得到种植和推广。2004年河南省南阳市发展计划委员会和南阳市农业局审批通过在卧龙区建立彩色小麦良种繁育基地，标志着我国彩色小麦进入了产业化项目的初步运作。虽然目前个别彩麦品种产量接近普通小麦，但大部分彩麦品种产量较低，严重制约该资源的推广应用。吕强［5］等研究了彩色小麦与普通小麦的产量差异，指出彩麦由于子粒产量形成关键期，其光合生产能力及物质转运能力差，导致彩色小麦的产量低于普通小麦品种。
2.1 物理特性
特殊粒色小麦的种皮或粉层中天然花色苷类化合物含量丰富，籽粒呈现黑色、紫色、蓝色、绿色、红色等［6］。其含水量10%左右，便于贮藏，粗灰分含量较普通小麦高，达2.41%［7］。彩麦籽粒的长度比较大，宽度与普通小麦接近，无明显差异。各品种彩麦和普通小麦的千粒重、容重、比重之间均存在显著性差异，高向阳等［8］指出南阳彩色小麦尤其是灰麦、蓝麦和硬质紫麦籽粒较长，属于瘦长型籽粒品种。千粒重属中等水平；容重除蓝麦外，其余都达不到一等小麦的要求；比重也比普通小麦低。谷玉娟等［9］研究了彩麦的物理特性，指出各品种彩色小麦和普通小麦的千粒重在31～37 g之间，其中黑麦3201、绿麦3104的千粒重低于普通小麦，紫麦3202的千粒重略高于普通小麦，彩色小麦的容重值均低于普通小麦。彩色小麦的粉质及面团拉伸特性与普通小麦存在显著差异，高向阳等［10］对南阳彩色小麦面团拉伸性能及粉质进行了测定，指出彩色小麦面团形成时间为3.3～5.7 min，面团稳定时间为2.0～6.2min，蓝麦的拉伸面积为51 cm2，硬质紫麦的拉伸面积为56 cm2，均明显低于高筋小麦的质量要求。
2.2 营养特性
2.2.1 粗蛋白和氨基酸
大部分彩麦粗蛋白和氨基酸含量均高于普通小麦。其中，灰麦蛋白质含量达16.9%，比皖麦38号高13.4%，与漯珍一号黑麦、普通小麦的氨基酸含量相比较，灰麦氨基酸种类全、含量高，必需氨基酸、半必需氨基酸和非必需氨基酸的含量分别比普通小麦高57.5%、39.9%和48.3%，17种氨基酸总含量比普通小麦高49.1%。灰麦中的亮氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸的含量接近人体需要，营养价值较高，其中漯珍一号黑麦蛋白质含量达17.1%，比普通小麦高23.26%，必需氨基酸与非必需氨基酸含量平均高于普通小麦23%左右［7］。绿麦蛋白质含量17.96%，比普通小麦粉高36%；氨基酸种类齐全，绿麦的单一氨基酸含量均高于宜兴红麦，半胱氨酸含量是红麦的7倍［11］。高向阳等［12］对南阳特殊粒色小麦部分品质指标进行初步分析表明，南阳灰麦、蓝麦的粗蛋白含量为16.4%～17.8%，达到了国家规定的优质强筋小麦相关指标，但南阳彩麦中的赖氨酸含量普遍偏低［13］。
2.2.2 粗脂肪和脂肪酸
彩麦的粗脂肪和脂肪酸含量与普通小麦间存在差异。高向阳等［7］指出南阳彩色小麦的粗脂肪含量为2.0%～2.3%，比高优503高出0.5～0.8个百分点。牛磊等［14］研究了黑小麦的营养特性及其在食品中的应用，指出黑麦中的不饱和脂肪酸多为C20∶4、C20∶5、C20∶6、C18∶1，占到总脂肪的53%。其中，人体必需脂肪酸亚油酸和亚麻酸的含量占总脂肪酸的20%～30%，二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸约占10%。“绿麦”的脂肪含量与标准粉、普通小麦粉、籼米粉和大麦粉的脂肪含量相比差异显著，是所测样品中最高的，干基含量为2.80%［15］。
2.2.3 膳食纤维
膳食纤维具有减肥降脂、控制血糖、预防心脏病和肠癌、补充植物雌激素等多种功能［16］。黑小麦麸皮中膳食纤维固形物含量为64.50%，其中，可溶性膳食纤维得率为20.29%，不溶性膳食纤维得率为37.16%［14］。陈英等［15］研究“绿麦”全麦粉的膳食纤维，其含量高于普通小麦全麦粉和大麦全麦粉，其中不溶性膳食纤维含量为8.4%，可溶性膳食纤维含量为4.1%，因此，“绿色小麦”具有一定潜在的保健价值。
2.2.4 维生素
维生素是重要的活性物质，高向阳等［17］以南阳灰麦、蓝麦、硬质紫麦、小紫麦为材料与普通小麦“兰优906”相对照，用国家颁布的标准方法对上述品种的维生素A、E、B1、B2、C含量进行测定。结果发现：南阳彩麦中维生素A的含量为0.618～2.067 mg/g，维生素E为1.14～1.88 mg/100 g，维生素B1为0.276～0.342 mg/100 g，维生素B2为0.161～0.202 mg/100 g，维生素C为0.289～0.846 mg/100 g（灰麦未检出），南阳彩麦中维生素含量总体上比兰优906普通小麦高，综合其营养价值，南阳彩色小麦在产品开发和利用上有较广阔的前景。白云凤等［18］研究指出，普通小麦“晋春九号”的脂溶性维生素K的含量为7.01 mg/kg，彩色小麦中脂溶性维生素K的含量为11.47 mg/kg，比前者高63.6%。
2.2.5 矿物质
矿物质对人体正常代谢和健康起着重要的作用，彩色小麦的主要营养元素Se、Zn、Fe、Ca与普通小麦比较，“中普黑麦l号”和“中普绿麦l号”锌、铁、钙含量比普通小麦高，而“中普紫麦1号”则偏低。“中普绿麦l号”铁和钙的含量分别高于普通小麦371.80%和102.86%，“中普紫麦l号”硒含量高出普通白小麦533.33%，可称为富硒小麦［19］。高向阳等［20］对南阳彩色小麦矿质元素进行测定发现，硬质紫麦中K、Mg、Zn、Mn的含量相对较高，Pb含量相对较少；蓝麦中Ca、Cr和Fe的含量相对较高，Cu 和Co的含量各品种相差不大。河北培育的黑小麦品种“03Z4-439”的有机铬含量为1.916 mg/ kg，超过普通小麦约4倍，为“富铬黑小麦”［21］。高向阳等［22］研究了南阳彩麦中硒的含量及其分布，结果表明，彩麦硒含量大于普通小麦，表皮硒含量高于麦仁，紫麦硒含量最高，可作为人体日常补硒的膳食来源。并通过浓度直读法测定了南阳彩麦中的氟、钙、硝酸根、镉、铜和铅［23-29］。朱玲［30］的研究指出，南阳彩色小麦中的硒含量为13.37～21.95 mg/kg。
2.2.6 花色苷
研究证实特殊粒色小麦中含有以花青素类为主的天然色素［31-32］，南阳彩麦色素为水溶性花色苷类化合物［33］。黑粒小麦籽粒色素为花色苷类物质，蓝麦和紫麦花色苷含量显著超过普通小麦，山农绿粒小麦和红粒小麦麸皮中色素为黄酮类花色苷类化合物，蓝粒小麦籽粒糊粉层色素含矢车菊素、飞燕草素、芍药素等8种色素成份［34-35］；周桂娟等［6］研究了彩麦色素的光谱特性，指出黑粒、蓝粒、紫粒小麦含有较多的花青苷类物质；王金亭［36］研究指出黑小麦含多种花色苷，主要活性物质为花青素-3-葡萄糖苷。唐晓珍［37］研究指出绿麦麸皮色素含有3种成分，分别是天竺葵色素、芍药色素、锦葵色素。
2.3 其他特性
彩色小麦的一些其他指标与普通小麦也存在差异，彩麦系列品系表现出不同的植物学性状，植株高度在61.2～76.2 cm之间，除“农大3677”表现轻感病毒病外，其它品系表现抗性强，秸秆坚硬，抗倒伏能力强。彩色小麦最大的不足之处是抽穗比对照晚5天，成熟期比对照晚4～5天。高向阳［38-42］详细研究了彩麦中砷、硒、锗、铬、铜等元素与土壤的相关性，并报道了这些元素的生物吸收比，结果表明，生物吸收比与小麦品种、土壤特性密切相关。孙灵霞等［43］研究了南阳灰麦的食用品质，表明南阳灰麦的食用品质明显高于对照品。谢新华等［41，44］研究了添加剂对南阳彩麦面粉的影响指出：碱面和明矾使彩麦淀粉的老化速度减慢，而葡萄糖和食盐易使之老化，脂肪酸与蓝色小麦淀粉形成的复合物可防止淀粉的老化［45］。
彩色小麦比普通小麦含有更丰富的营养成分，能改善人们的营养结构，提高膳食质量，是开发系列营养保健食品和优良面食的理想原料。山西省农科院和河北省馆陶县华野庄园已生产有黑小麦面粉、黑小麦富硒醋、黑小麦富铬面条、黑小麦麦片、黑小麦方便面等产品。
刘树兴等［46］研究指出黑小麦可加工成膨化食品、焙烤食品、发酵食品等。党斌等［47］将超微粉碎后的黑小麦麸皮按一定比例添加到黑小麦粉中，增大了其饼干制品的脆性和硬度，但韧性较差。侯娟等［48］以紫粒小麦为主要原料，添加超微麸皮，采用优化工艺配方制作了高纤维面条，与普通面条相比，蛋白含量和粗纤维含量都有大幅提高。孙元琳等［49］以黑麦全麦粉为原料，通过添加一定比例的小麦特一粉，制作独特风味、色泽和营养的黑小麦全麦粉馒头，为黑小麦特色谷物资源的有效增值和综合利用提供了科学依据。彩色小麦还可加工成保健型酱油、保健型醋、营养型乳酸菌饮料、功能酒、黑五谷精华素冲剂等产品［16］。高向阳［50］研究了南阳灰色小麦色素的变色范围与吸收光谱特性表明：灰麦色素乙醇溶液的最大吸收波长为541 nm，变色范围为pH 4.75-6.58，是较理想、经济的环保型酸碱指示剂，也可作为天然着色剂和抗氧化剂等食品添加剂加以开发利用。
特殊粒色小麦是我国宝贵的种子资源，已有近30年的培育历史，至今尚未进入国家及各级政府的发展战略，没有做成大产业，主要存在以下问题：
产品还未被广大消费者认知和接受，虽然业内对彩色小麦熟而知之，但市场的占有率偏低，产品品种偏少，加之宣传不到位，很多消费者闻所未闻，更谈不上对产品特色的了解，市场消费尚未打开，严重影响相关产业链的健康发展。
产量偏低影响农民种植积极性，彩色小麦的大部分品种亩产偏低，不及普通小麦的高产品种［5］，所以，加强高产品种的培育是彩麦快速发展的重要基础。而且彩麦成熟较晚，影响夏收夏种和土地统一管理。
收购方面存在诸多问题，彩麦产品的加工只在少量企业小规模进行，农民缺乏大量统一的卖粮渠道，另外，由于彩色小麦品种多，彩色杂，会在收购、贮运、保藏、加工等过程中造成相互混杂，收购商不愿收购，或特意压低价格，影响农民种植积极性。
彩麦品质需要进一步改良。南阳彩麦中的湿面筋含量较高，但面团稳定时间、面团拉伸性能等指标不理想，一些指标既不符合优质强筋小麦，也不符合优质弱筋小麦，应加强品种的定向改良和培育［10］。
全国性的高规格学术研讨会较少，同行之间缺乏交流和沟通，加工、种植、研究开发、相关企业品种培育等单位很多，但基本上处于各自单打独斗，交往较少，甚至互不来往，没有形成业内合力。同时，缺乏大型龙头企业的示范和有效引领作用。建议时机成熟时，组织建立全国性的彩色小麦研究和开发联盟，由农业部国家小麦中心牵头，将国内相关领域的研究力量联合起来，形成合力，分工协作，共同攻关，早出成果。
彩麦营养丰富，蛋白质和膳食纤维含量高，维生素和矿物质种类齐全，作为我国新型的谷物资源，有巨大的开发潜力。目前，研究仍处于起始阶段，若对彩麦的遗传机理、产量提高、品质改良和分析、品种培育和试验领域进行系统大合作研究，可在增加彩麦产品附加值及提高产品营养功能性的同时，有效地改善人们的饮食结构。鉴于彩麦独特的营养品质性状，可以开发系列营养食品：一是丰富面粉品种，以不同的包装和等级形式进入市场，改造或替代普通面粉；二是开发新型食品，利用籽粒特殊色泽的特点，增加市场的花色品种，加工彩色麦仁、麦片、挂面、彩麦包子、彩麦饺子等产品，满足人们多彩的生活需求；三是提供农产品深加工原料，可作为酿酒、酿醋和营养保健品等行业的原料，生产新的食品品种。随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，一些具有营养保健功能的安全食品越来越受到消费者的青睐。因此，种植彩色小麦，符合当前的消费潮流，对增加农民和食品企业的收益，满足广大消费者的需求有重要的意义，特殊粒色小麦领域有着广阔的市场发展前景。
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Research progress on special color wheat
ZHANG Xiao-yan1，GAO Qiu - zhu2，GAO Xiang - yang1
（1. Department of Food Science and Engineering，Zhengzhou Institute of Science and Technology，Zhengzhou Henan 450064；2. College of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi Jiangsu 214122）
Abstract：The special color wheat contains rich protein，amino ac，id，microelements and minerals which are beneficial to humans.The wheat has better possession qualityand there is a plenty of natural pigments in， the kernel，which has high applicatio，n value and development potential.Research on plant cultivationcharacteristics of special color wheatits development and utilization in food processing and existing problems were summarized.The development of application of special color wheat was prospected to provide a support for processing of the special color wheat.
Key words：special color wheat；characteristics；processing and utilization
中图分类号：TS 210.2
文献标识码：A
文章编号：1007-7561（2016）04-0007-05
收稿日期：2016 -03 -25
基金项目：郑州市科技局新兴产业研究与开发基金资助（153 - PXXCY186）
作者简介：张小燕，1984 年出生，女，讲师.
通讯作者：高向阳，1949 年出生，男，教授.