高粱和小米在新型食品和非食品方面的應用

1、高粱和小米在新型食品和非食品方面的應用摘 要在食品和飲料中高粱和小米具有很大的潛力。當它們不含面筋時，它們就能夠在腹腔內(nèi)消化。高粱也是一種潛在保健營養(yǎng)品的重要來源，如其含有抗氧化的酚酸和降低膽固醇的蠟類。高粱和特殊情況下的小米已成功的應用于蛋糕、餅干、意大利面，類似于蒸谷米樣的產(chǎn)品和快餐食品的生產(chǎn)加工過程中。土黃色的高梁、小米面包的制作仍然具有很大的挑戰(zhàn)。一些添加劑如原淀粉和預糊化淀粉、凝膠、脂肪，雞蛋和黑麥戊聚糖的加入能夠改善面包品質(zhì)。但是，這種面包的體積比小麥面包或以純淀粉為基礎(chǔ)的面筋面包小，而且在許多情況下其老化速度也較快。商業(yè)上用高粱釀造啤酒和烈性黑啤酒。由于高粱的高淀粉糊化溫度和低-

2、淀粉酶活性從而使高粱芽完全替換成大麥芽成為問題。目前研究的焦點是限制性提取高粱胚乳基質(zhì)蛋白和細胞壁成分。小米的釀造仍處于試驗階段。高粱對生物乙醇和其生物工業(yè)產(chǎn)品來說是非常重要的。生物研究主要集中于通過品種選擇提高經(jīng)濟實用性，其研究方法的發(fā)展方向主要是為質(zhì)量差的糧食和前處理過程來回收有價值的副產(chǎn)品。那些具有潛力的副產(chǎn)品，如在制作生物塑料薄膜和涂層的食品時，高梁醇溶蛋白和果皮蠟具有很大的潛力，這主要是由于它們的疏水性。關(guān)鍵詞：高粱 小米 食品 面包 麥芽 釀造 生物乙醇 無面筋 高粱醇溶蛋白 蠟目 錄1 介 紹12 高粱和小米的營養(yǎng)和健康13 新型的和非傳統(tǒng)的高粱食品23.1 不含面筋的發(fā)酵面包3

3、3.1.1 淀粉面包和添加劑33.1.2 面粉面包和添加劑43.1.3 品種的影響63.1.4在無面筋面包制作中高粱功能特性的理論依據(jù)83.3 玉米圓餅、休閑食品、半熟高粱和面條104 麥芽釀酒124.1 高粱124.1.1 高粱丹寧酸的利用124.1.2 淀粉的糊化124.1.3 含大量淀粉的胚乳細胞壁144.1.4 -淀粉酶154.2 小米175 生物工業(yè)應用185.1 生物乙醇185.2 淀粉濕法碾磨195.3 生物高分子薄膜和涂層216 結(jié) 論24251 介 紹高粱和小米是最耐旱的谷類糧食作物并且在其生長過程中需要的投入很少，但是，與其他作物相比，其產(chǎn)量與耕作條件成正比例關(guān)系。隨著世界

4、人口的增長和可供水量的減少，它們是未來人類使用極具代表性的農(nóng)作物。對于部分處于非洲和亞洲數(shù)以萬計的人口來說，高粱和小米是非常重要的農(nóng)作物，然而相對大多數(shù)發(fā)達國家來說，它們并未得到充分的利用，高粱主要是用作動物飼料并且小米的種植量很小。而高粱和小米在人類食品和餐飲方面具有相當大的潛力。在發(fā)展中國家，商業(yè)處理這些當?shù)胤N植的谷物，并加入到食品和飲料中，這一類產(chǎn)品在驅(qū)動經(jīng)濟發(fā)展方面起了極其重要的作用。高粱和小米的利用不僅僅能夠為種植這些作物的農(nóng)民提供市場，而且還能夠節(jié)省外匯，否則的話就必須從國外進口谷物。尤其是在發(fā)達國家，對于那些患有麩質(zhì)過敏癥的人和其它不食用小麥、大麥或黑麥產(chǎn)品的人來說，其對不含面筋

5、食品和飲料的需求日益增加。特別是高粱，在生產(chǎn)乙醇和其他生物工業(yè)產(chǎn)品如生物塑料，尤其在那些缺水地區(qū)其他作物不容易種植的情況下，其發(fā)揮了重要的作用。在一些先前的評論當中，已經(jīng)對作為傳統(tǒng)食品的高粱和小米的發(fā)展進行了更深一步討論，例如McDonough、Murty、Kumar、Rooney和Serna-Saldivar等人。本次評論闡述了用于食品和飲料產(chǎn)品的加工過程中先進的高粱和小米科學和技術(shù)，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產(chǎn)品，如乙醇、淀粉和塑料工業(yè)。重點主要是基于高粱和小米顆粒的具體結(jié)構(gòu)和化學成分特征如何影響其潛在的應用價值和加工技術(shù)需要。該評論總結(jié)了將來研究所需要的注

6、釋。2 高粱和小米的營養(yǎng)和健康麩質(zhì)過敏癥是一種綜合癥，其特點是通過吸收小麥蛋白質(zhì)與黑麥和大麥的某些相關(guān)蛋白從而破壞小腸粘膜。小麥面筋蛋白中的醇溶蛋白和谷蛋白已被證明含有蛋白質(zhì)序列，其不能夠被麩質(zhì)過敏癥患者所接受?，F(xiàn)代調(diào)查研究表明，麩質(zhì)過敏癥比過去更加流行和普遍了。據(jù)估計該病在世界各地流行的平均概率高達1：266。而在美國大約有3百萬人口患麩質(zhì)過敏癥。治療麩質(zhì)過敏癥的最基本的方法就是終身避免食用含有面筋成分的食品。這就意味著必須避免食用小麥、黑麥、大麥、包括硬粒小麥、二粒小麥、小麥草、單粒小麥和小黑麥。高粱對麩質(zhì)過敏癥患者來說就是安全食品，由于其與小麥族谷物小麥、黑麥以及大麥相關(guān)性很小，其屬于成

7、員黍亞科，其中也包括玉米和大多數(shù)小米。因此，高粱能夠為制作成不含面筋面包和其他烘焙產(chǎn)品，如烤蛋糕和餅干，快餐和面食提供了一個良好的基礎(chǔ)。雖然小米在以上食品使用過程中很少被利用到，但是它們也很有潛力。高粱和小米顆粒包含大量的酚類化合物。它們具有促進健康的性能，尤其是其抗氧化劑活性，并且它們可用于營養(yǎng)保健品和功能食品中。高粱和小米酚類除了有利于健康以外，高粱蠟同樣也具有其唯一的保健性能。高粱蠟，主要位于谷物果品表面，由脂肪醛類（46 ）、不飽和脂肪酸（7.5 ）、脂肪醇（41 ）、碳氫化合物（0.7 ）、蠟、甾醇酯（1.4 ）和甘油三酯（1 ）組成。該高粱蠟中的脂肪醇可以作為多甘醇來進行分類，并且

8、其主要是長鏈醇。由于高粱蠟中只包含了少量的蠟酯，有人認為，該術(shù)語“長鏈血脂”可能比“蠟”更合適。后來的研究報告表明來源不同種類高粱的長鏈脂肪中多甘醇的變化范圍在37-44 ，醛為44（48）-55和氨基酸為4-5，高粱仁中長鏈脂肪構(gòu)成占0.2-0.3 。因此，高粱仁中多甘醇大約為800ppm。經(jīng)蒸餾干燥的高粱（DDG）其非淀粉組成大約為2500ppm。這些數(shù)值與來源于高粱仁和其他的谷物的數(shù)值相似，如糙米、米糠、大米胚芽和小麥胚芽。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。有人建議，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

9、蛋白（LDL）膽固醇和含量較多的高密度脂蛋白（HDL）膽固醇，因此其能提高低密度脂蛋白/高密度脂蛋白比率。作者還指出這一長鏈脂肪酸醇、醛和酸在細胞代謝過程中可以相互轉(zhuǎn)化，因此這三種化合物能夠降低膽固醇。Varady等人得出結(jié)論，多甘醇在預防和治療心血管疾病等方面具有很大的應用前景。Carr等人發(fā)現(xiàn)，從高粱仁中提取的毛油，其包含大量的脂質(zhì)物質(zhì)，包括植物固醇和多甘醇，其能降低倉鼠膽固醇的吸收和血漿中高密度脂蛋白膽固醇含量。3 新型的和非傳統(tǒng)的高粱食品隨著白色、揉面團植物的發(fā)展，所謂的食品等級，高粱線，是從高粱仁中得到的白色、乏味面粉。該面粉在食品產(chǎn)品中是有用的，因為它不會增加一些不尋常的顏色或強烈

10、的味道，由于這些因素它的需求量超過玉米粉。然而，紅色或黑色果皮的品種和包含單寧酸物質(zhì)（有時稱為“褐色”）的品種可能都有它們自己的特性。黑色或含單寧的高粱品種中的黑色素在保健食品的市場中或者在那些普遍食用黑麥面包的國家（如德國或東歐）可能是有利的。在這些團體中，通常是“黑”與“健康”有著密切的聯(lián)系。在巧克力蛋糕、餅干和松餅或帶糖蜜的餅干，褐色的顏色也可以被接受。例如，令人有趣的是紅色果皮的高粱可以生產(chǎn)出紅褐色面包，其可以推廣為特色面包。Brannan等人發(fā)現(xiàn)，消費者能夠接受這種顏色和外觀顏色稍微輕點的高粱松餅，類似淡松餅或玉米松餅以及那種深褐色的，類似巧克力、裸麥粗面包或暗麩皮松餅。產(chǎn)生這種顏色

11、的高粱產(chǎn)品其不能光靠整個谷物顏色來預測。這取決于果皮和胚乳的顏色，色素沉著或無色素的種皮，具有一定加工程度和pH值的食品。3.1 不含面筋的發(fā)酵面包經(jīng)Murty和Kumar描述，如果由高粱和小米制作的傳統(tǒng)小面包干可以象薄面餅（埃塞俄比亞）或薄煎餅/烤肉（印度）一樣發(fā)酵，那么它們可被視為發(fā)酵食品 。另外發(fā)酵焙烤食品中高粱主要是用于生產(chǎn)小麥高粱復合面包。雖然許多研究都涉及到上述產(chǎn)品，只有少數(shù)有限的問題是關(guān)于類似于裝模烤的小麥面包的那種只含高粱而無小麥的面包。與復合面包不同的是，無小麥高粱面包其更適合麩質(zhì)過敏癥患者，在發(fā)展中國家其可能取代小麥面包，并且能夠減少昂貴小麥的進口量。Taylor和 Dew

12、ar對大部分關(guān)于高粱面包的過去的研究進行了討論。然而，為了更好的理解最新的研究，這些過去的研究將會在本文中再次討論。3.1.1 淀粉面包和添加劑 不含小麥的面包其主要是由純淀粉、酵母、糖、鹽、水還有添加劑，如大豆粉、樹膠、酥油，這些在幾十年的文獻中都有所描述。Jongh用小麥淀粉、相對淀粉量的60 的水、鹽（氯化鈉）、糖（蔗糖）和酵母來生產(chǎn)得到面包。當加入超過0.05 （GMS）甘油酯時，面包質(zhì)量可以得到明顯改善。作者認為，GMS有助于淀粉顆粒之間形成連接點。在淀粉面包面團中，顆粒凝集，并且濃縮懸浮，通過整個系統(tǒng)形成了連貫的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。在同一研究中，加入5GMS和85的水也可以成功得到淀粉面包。

13、Ranhotra等人曾制做過在小麥淀粉的基礎(chǔ)上增加了大豆分離蛋白（0-40 以淀粉為基礎(chǔ)）的面包，并且加入黃原膠和起酥油。大豆分離蛋白改善面包體積，面包顆粒和質(zhì)構(gòu)。隨著大豆蛋白含量的增加，所需水含量也隨之增加，并一般來說加入水量很高（120-139以淀粉+大豆蛋白為基礎(chǔ)）。并且作者強調(diào)對于面糊來說加水量必須嚴格控制。Acs等人發(fā)現(xiàn)，黃原膠能夠提高提高玉米面包的質(zhì)量。這種膠的改善作用明顯強于瓜爾豆膠、刺槐豆膠和黃茋膠。另外有一個重要發(fā)現(xiàn)是，把人造黃油和黃原膠都加入到玉米淀粉面包中，其反而會有負面影響例如面包粗糙和改變脆度。 淀粉面包最明顯的缺點就是缺乏膳食纖維、蛋白質(zhì)和微量營養(yǎng)素。由于分離淀粉容

14、易消化，由此可以預想到其相對全麥谷物的面包，甚至白麥面包來說更易導致明顯的高血糖反應。然而淀粉面包可以達到比較高的體積，例如Ranhotra等人的研究發(fā)現(xiàn)，其體積可達到8.03 in3/oz4.6 cm3/g。與此相反，大多數(shù)研究都是關(guān)于使用全麥面粉或部分谷物脫皮高粱面粉來制作不含面筋面包，但研究發(fā)現(xiàn)其面包體積相對前一種來說面包體積要小，加入米糠、玉米淀粉、糙米粉、大豆粉和蕎麥粉混合物的大米面包以及高粱面包其體積變化在1.8-2.5cm3/g，其原因?qū)⒃?.1.2中討論。3.1.2 面粉面包和添加劑一些研究人員已經(jīng)專門針對用高粱面粉來生產(chǎn)不含面筋的?？久姘?。Har等人對來自于高粱和大麥面粉的非

15、小麥面包進行研究。在初步的研究中他們專門制定了一個關(guān)于高粱的基本食譜，通過加入不同的樹膠，淀粉酶，乳化劑和起酥油以及酸進行發(fā)酵，然后再進行測試。他們發(fā)現(xiàn)，軟面糊（以面團重量為基礎(chǔ)其含水量是50-60，即面粉重量的100 - 150），即其相對于硬面團來說具有充分的拉伸性。硬面團缺乏彈性并很脆，在面糊體系中，甲基纖維素可以改善面包品質(zhì)，其能增加持氣能力增并且防止面包崩塌，2甲基纖維素（粘度4000CP）能夠產(chǎn)生最佳效果。當?shù)矸劢Y(jié)合甲基纖維素后其能夠提高烘烤醒發(fā)和面包結(jié)構(gòu)。不同淀粉（高粱，變性和糯高粱，玉米，木薯，葛藤，馬鈴薯）都能產(chǎn)生類似的結(jié)果。淀粉酶，蛋白酶和乳化劑/起酥油能夠弱化面包結(jié)構(gòu)，但

16、是起酥油能夠結(jié)合甲基纖維素軟化面包。除了增加一些新的口味以外，酵母也不能夠改善面包品質(zhì)。黑麥戊聚糖可以作為無小麥面包的另外一種添加劑，其中也包括由高粱、小米和木薯，單獨或者混合而制作的面包。在以上所有情況下，加入戊聚糖能夠產(chǎn)生積極的影響。這些作者報告稱，得到的高粱面包其體積大小能夠接受，并且其老化速度能夠推遲一周。純小米面粉也可以得到類似結(jié)論。小米品種并沒有指明，但很可能是珍珠粟。眾所周知這些調(diào)查結(jié)果都一致，在黑麥面包，戊聚糖能夠形成其面包結(jié)構(gòu)，面筋的形成受到抑制。已經(jīng)有報道陳戊聚糖能降低小麥面包和延緩淀粉凝膠的老化。在發(fā)展中國家，含有黑麥戊聚糖的高粱面包可替代小麥面包似乎不太可能，這種面包可

17、能并不適用于麩質(zhì)過敏癥患者，主要是因為黑麥精相對他們是有毒的。通過一分離工藝，在任何時候可以得到完全不含黑麥精的戊聚糖。Satin調(diào)查發(fā)現(xiàn)在發(fā)展中國家，高粱等廉價農(nóng)作物可以替代小麥。他建議對這個口香糖可以在當?shù)厣a(chǎn)的發(fā)展中國家來說可以把黃原膠作為一種添加劑。雖然添加黃原膠可以制作大眾都接受的面包，但必須運用恰當?shù)募夹g(shù)因為其添加量是很重要的。相對干的黃原膠來說，先將黃原膠用水浸濕，然后再將其添加到面團中其能更好的改善面包品質(zhì)。木薯面粉制作面包時，Satin也發(fā)現(xiàn)預糊化淀粉有助于持氣，而蛋清則有助于面包烘烤過程中的成型。其他研究人員在生產(chǎn)高粱產(chǎn)品的時候也用預糊化淀粉和雞蛋。Olatunji和Hug

18、o等人也曾制作過含預糊化木薯淀粉的高粱面包。Keregero和Mtebe在小麥高粱復合面包和深油炸的奶油小面包中加入雞蛋。這些實驗還測試了100 高粱的面包。純高粱面包并無多大吸引力，但相反奶油小面包則更具風味，受好評。Cauvain提出了高粱面包的幾種配方。然而，它們卻相對比較復雜。它們既包含了脫脂奶粉、羧甲基鈉纖維素、發(fā)粉和大豆粉或50玉米淀粉、脫脂奶粉、羧甲基鈉纖維素和干燥的雞蛋蛋白，將其加入到高粱面粉中，再加上酵母、鹽和水（相當于面粉+淀粉的80-100）。相比之下，Olatunj等人則用了一個簡單的食譜，其包括高梁或者小米珍珠粉（70），木薯淀粉（30）、酵母、鹽、糖和水（相當于面粉

19、+淀粉的80-100），再加入少量的脂肪和真菌淀粉酶作為附加成分。軟面糊的生產(chǎn)和其可接受的體積(2.22.3 cm3/g)，并且其質(zhì)量大概可以維持大約3天左右。作者報告稱，除了小米品種顏色為灰白色的小米面包外，珍珠小米面包略優(yōu)于高粱面包。在另一項研究中，Olatunji等人研究了用預糊化木薯淀粉做面包并在配方中加入乳化劑（甘油單脂棕櫚酸酯）。總過程需水量為100-110（在面粉+淀粉的基礎(chǔ)上）。最好的結(jié)果是70/20/10的面粉脫皮高粱/預糊化木薯淀粉/原料木薯淀粉。通過感官評價，可以發(fā)現(xiàn)這種面包優(yōu)于其他配方的面包，并且其體積達到2.4 cm3/g。作者假設該原淀粉和預糊化淀粉兩者之間可以相互

20、彌補，由于預糊化木薯淀粉的黏著性和粘性，其可以在面糊中誘捕氣泡，當原淀粉在焙烤過程開始糊化時，其能增加系統(tǒng)的彈性強度。在Jongh的研究過程中乳化劑的影響并假定它減少了面糊淀粉顆粒之間逐漸減弱的力并且使它們之間相互粘結(jié)。 與Oatunji等人的研究類似，Hugo等人研發(fā)出一種以高粱面粉和木薯淀粉為基礎(chǔ)的簡單配方。預糊化木薯淀粉是一個重要因素。Olatunji等人使用同樣的面粉/淀粉混合物得到最好的結(jié)果。比體積高達3.3cm3/ g。此外，對起酥油和乳化劑（琥珀單甘油酯）的添加也進行了研究。雖然二者的結(jié)合會產(chǎn)生異味，但這些已有改善作用。起酥油會降低儲存超過2天的面包硬度，同時作者表明，脂肪-直鏈

21、淀粉復合物會延緩老化。一般來說，存放到第二天，面包的可接受性降低。3.1.3 品種的影響 Hugo等人（1997年）研究了具有不同胚乳類型（普通型， 雜種蠟質(zhì)型 ，和蠟質(zhì)型）的三種高粱的差別。用普通高粱生產(chǎn)做的面包最好，而蠟質(zhì)型（淀粉基本上100為支鏈淀粉）的面包不可接受，它帶有大洞和像碎屑一樣的布丁。作者得出結(jié)論認為，直鏈淀粉發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，同時經(jīng)冷卻后的老化可能對面包瓤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性起重要作用。Schober等人（2005年）用9個選定的高粱雜交種和一種商業(yè)高粱面粉研究了品種對面包的影響。類似小麥面團，粉質(zhì)儀可用適合的水量以達到標準化的面團稠度，它用擠壓細胞來使面糊稠度標準化以達到一個

22、恒定值。實驗證明是高度，而不是常數(shù)時間，是這個研究中的另一個重要特征。這是因為采用恒定時間難以實現(xiàn)無面筋面包的重現(xiàn)校對，即使是在標準化面粉和水溫的環(huán)境條件下，以及預先激活酵母的條件下也很難實現(xiàn)。用一個類似于Olatunji等人（1992年）所用的簡單的配方：高粱和玉米淀粉（70/30），加上水（95-120，在面粉+淀粉的基礎(chǔ)上），鹽，糖和酵母制做面包。雖然面包的體積和高度并不受這些物質(zhì)混合使用的影響，但卻發(fā)現(xiàn)面包心瓤細粒和質(zhì)構(gòu)方面有相當大的差別（圖1 ）。面粉中機械破損的淀粉量是可以解釋這些差異的一個關(guān)鍵因素，較高的淀粉破損造成較粗的面包瓤狀結(jié)構(gòu)。較高的淀粉破損是由硬度較高的內(nèi)核造成的。最有

23、可能的是，破損淀粉更容易被內(nèi)源淀粉酶降解，從而導致更高的可發(fā)酵糖量，同時產(chǎn)生較弱的淀粉凝膠。在第二部分的研究中， 圖1高粱/玉米（70/30）淀粉面包，高粱為兩種不同的雜交種高。雜交系列3（左）為細胞區(qū)（1.3mm2），淀粉破損（13.5db）SKCS核仁硬度87.3。雜交系列7（右）為細（3.3mm2），淀粉破損（16.0db）SKCS核仁硬度95.1。所有的值都有顯著差別（P0.05）。 圖2高粱/玉米（70/30）淀粉面包，以面粉-淀粉為基礎(chǔ)，高粱雜交系列3為0（左）和6（右）脫脂粉。對兩種面包來說水量（107.5）和黃原膠（0.75）含量一樣。這些研究者選擇了2種面包瓤細粒差別最大的雜

24、交種另外添加黃原膠，脫脂奶粉和不同的水量，使用響應面方法進行分析。然而，除了能改善面包皮外觀外，前兩種成分對面包品質(zhì)只有副作用，因此，不建議將其使用于這種無麥面包中，而黃原膠使面包體積減小，特別是脫脂奶粉降低了面包高度，造成面包心的崩潰（圖2）。發(fā)現(xiàn)增加加水量和減少黃原膠含量，在低粘度的面糊體系中可以增加面包體積。3.1.4 在無面筋面包制作中高粱功能特性的理論依據(jù) 這些研究者選擇了2種面包瓤細粒差別最大的雜交種的面粉，再添加黃原膠，脫脂奶粉和不同的水量，使用響應面方法進行分析。然而，結(jié)果除了能改善面包皮外觀外，前兩種成分對面包品質(zhì)只有副作用，因此，不建議將其使用于這種無麥面包中，而黃原膠使面

25、包體積減小，特別是脫脂奶粉降低了面包高度，造成面包瓤的崩潰（圖2）。發(fā)現(xiàn)增加加水量和減少黃原膠含量，在低粘度的面糊體系中可以增加面包體積。綜合分析無面筋面包的優(yōu)良配方，發(fā)現(xiàn)其似乎與下列因素有關(guān)。與普通面團相比，一般情況下無面筋面包水分添加量更高。水分添加量較高時，會產(chǎn)生液態(tài)的面糊樣體系。水分添加量較低時，形成的高粱面團會較硬，而且這種面團缺乏彈性、較脆且延伸性不夠大。這表明，在面糊體系中，對所有懸浮顆粒（如麩，硬胚乳中的粗胚乳顆粒）進行高度稀釋是必要的。鑒于對這些添加有其它成分或未添加其它成分的高粱面包的研究發(fā)現(xiàn)，在純淀粉面包的成功生產(chǎn)中均添加有某些添加劑（如乳化劑、膠體、大豆分離蛋白）。而有

26、關(guān)高粱面包的研究含有或沒有這種額外的成分。雖然對可接受的高粱面包來說這些不是必要的，但水膠體，特別是甲基纖維素，還有黃原膠和黑麥戊聚糖能提高其質(zhì)量。盡管事實上在無面筋面糊中沒有凝聚蛋白網(wǎng)絡存在，而高粱面糊的這些發(fā)現(xiàn)與Gan等人（1995）所描述的小麥面團相一致。在發(fā)酵面糊中的氣泡細胞被液體薄膜包圍，它有穩(wěn)定的表面活性物質(zhì)，包括極性脂，可溶性蛋白和可溶性戊聚糖。因此，淀粉面包添加劑包括乳化劑， 水膠體或大豆分離蛋白可穩(wěn)定氣體細胞周圍的液膜。不含添加劑的高粱面包也可生產(chǎn)，因為可溶性蛋白（清蛋白和球蛋白），極性脂和可溶性戊聚糖這些物質(zhì)在高粱中本來就存在，雖然目前極性脂的含量相當?shù)?。關(guān)于淀粉的作用，除

27、添加純淀粉外，以原淀粉或預糊化淀粉的形式添加到高粱面粉中對面包質(zhì)量也有積極影響。這可能是一種簡單的稀釋效應，即高粱面粉中的胚乳和麩皮顆粒被添加的淀粉所稀釋。任何麩皮或胚乳顆粒將會干擾淀粉凝膠的統(tǒng)一性并干擾氣體細胞周圍的液膜?？赡苁浅鲇谕瑯拥脑?，無面筋全麥面包比淀粉面包體積低。此外，在高粱面粉中似乎有幾個因素限制淀粉的糊化，包括高淀粉糊化溫度、嵌入疏水性基質(zhì)蛋白的淀粉，以及伸展的形成、加熱后高粱蛋白質(zhì)的網(wǎng)絡或表格狀結(jié)構(gòu)，它們均伴有淀粉嵌入。因此，添加純淀粉將會更容易凝膠且凝膠更徹底。此外，由于預糊化淀粉的水膠體特性，高粱面包中可能會有空氣充氣。作為雜交蠟質(zhì)型特別是蠟質(zhì)高粱品種產(chǎn)生劣質(zhì)高粱面包，

28、看來，直鏈淀粉老化對面包心的穩(wěn)定性發(fā)揮了關(guān)鍵作用。機械的淀粉破損也很關(guān)鍵，破損過量將會因淀粉水解降解的增加而導致粗面包心的產(chǎn)生，因此，強調(diào)強淀粉凝膠的重要性。 3.2 蛋糕和餅干 本節(jié)的重點是研究不使用小麥的情況以及處理一些成分的功能特性。由于與蛋糕的相似性，故還將討論含有雞蛋的無面筋面包。雞蛋成分的重要功能是蛋清與蛋黃的表面活性和乳化性能，而且蛋清的熱凝固性幫助面包或蛋糕結(jié)構(gòu)的成型。Moore等人利用聚焦激光掃描顯微鏡描述了類似含雞蛋面筋的連續(xù)膜樣蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，用大米粉、玉米淀粉和馬鈴薯淀粉制成無面筋面包。這種面包還比無雞蛋無面筋面包老化的慢。這些因素影響的結(jié)果是，雞蛋成分可能參與界面上液體膜

29、的形成和穩(wěn)定性，如Cauvain（1998）和Keregero和Mtebe（1994）以及Satin（1988）的木薯面包描述的含雞蛋的高粱面包烘烤之前和之后半液體基質(zhì)的穩(wěn)定性一樣。然而，雞蛋蛋白，眾所周知，有過敏的潛力，特別是對兒童。因此，其在主食食品如面包中的使用可能有一定問題。然而，在許多類型的蛋糕中，雞蛋是消費者期望的普通成分。高梁或小米/木薯淀粉混合物（70/30）的蛋糕食譜已被Olatunji等人研發(fā)出來。雖然配方對蛋糕組合來說相對貧乏（例如對每個糖，脂肪和雞蛋來說只有5），作者將這些與無麥面包相比描述了作為不重要成分遇到的問題。因此，即使小量的這些額外成分似乎也有益于結(jié)構(gòu)的形成和

30、穩(wěn)定。同樣，Oyidi（1976）報道說，與面包不同，蛋糕和餅干可以成功地由雙突變高粱小穗種子的面粉制成。這并不驚奇，因為蛋糕和餅干中既不需要也不希望面筋的形成。然而，Oyidi（1976）發(fā)現(xiàn)，小麥面粉制成的蛋糕和餅干更大，高粱面粉沒有持水性，很容易干燥和崩潰并且有一種異味。因此沒有要處理的問題，無論是蛋糕和餅干可以由高粱制定，但高粱生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量低劣的原因還不清楚。 Glover等人（1986年）系統(tǒng)地研究了為什么添加高比率高粱的小麥粉制品中蛋糕的體積減小，并造成了脆屑結(jié)構(gòu)和劣質(zhì)面包皮外觀。用分離-重組技術(shù)，他們發(fā)現(xiàn)高粱的脂和淀粉是主要組成部分。與小麥脂不同，高粱脂沒有功能特性，小麥脂蛋糕

31、面包相比，其造成產(chǎn)品體積減小及劣質(zhì)面包皮結(jié)構(gòu)產(chǎn)生。他們表明，高粱中糖和磷脂的缺乏可能是主要原因。此外，用高粱淀粉代替小麥淀粉導致體積明顯降低和劣質(zhì)的質(zhì)構(gòu)。經(jīng)過烘烤，在蛋糕中心發(fā)現(xiàn)高比例的未糊化淀粉顆粒。高粱淀粉的高糊化溫度假定可以解釋這些影響。這一假設得到證實，通過用葡萄糖代替蔗糖，這導致淀粉糊化更完全，并且改善了蛋糕體積和面包心性能。這兩者，即高糊化溫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的高粱或珍珠粟餅干的制作。這些餅干可以生產(chǎn)，但被作者描述為“艱韌，艱硬，粗粒以及質(zhì)地和味道也不好”。他們還沒有擴散和頂面裂縫，而這兩個性狀被作者

32、視為是這種產(chǎn)品所期望的。他們認為脂質(zhì)組成部分是其質(zhì)量低劣的原因。向脫脂高粱面粉中添加小麥面粉脂能改善頂端表面質(zhì)構(gòu)和餅干延伸，盡管由軟質(zhì)小麥制成的餅干的品質(zhì)仍然明顯低劣。高粱和小米的餅干也可能通過精煉的大豆卵磷脂或精煉的卵磷脂加單甘油酯使其品質(zhì)得到改善。還可以通過用麥芽糖漿或水保濕高梁或小米面粉幾個小時然后風干來進一步改善其品質(zhì)，并用鈉碳酸鹽而不是碳酸氫鈉通過提高餅干面團的pH值來改善。雖然作者旨在通過麥芽糖漿處理消除破損淀粉，它還可以只是簡單浸泡和干燥，以及較高的pH值，由于碳酸鹽的使用有助于打破胚乳顆粒的基質(zhì)蛋白。用所描述方法處理，由此生產(chǎn)的高梁或小米餅干令人滿意。在高粱和軟質(zhì)小麥混合物所做

33、的餅干的感官試驗中，只有含100高粱的餅干的粗造度比軟小麥餅干的明顯較差，而外觀，口感，質(zhì)地，和異味無顯著性差異。結(jié)果Badi和Hoseney支持該假說，他們認為，相對于小麥而言，高粱中極性脂的缺乏是品質(zhì)低劣的高粱蛋糕和餅干產(chǎn)品的部分原因，Glover等人（1986年）同意這一觀點。高粱餅干面團中的Grittiness最有可能是由于堅硬，胚乳顆?；螓熎さ匿h利邊緣。經(jīng)過烘烤，也可能是高粱淀粉高糊化溫度的一種后果，剩余淀粉顆粒未糊化。這與從高粱面包方面考慮相一致。與Badi和Hoseney （1976年）不同，MOrad等人（1984年）發(fā)現(xiàn)，一般來說，相對商業(yè)小麥餅干粉和高粱餅干混合粉而言，10

34、0的高粱粉制作的糖餅干有最高的延展性（寬度到厚度）。他們根據(jù)提取率和高粱面粉粒度及配方的不同的解釋了這種明顯矛盾。3.3 玉米圓餅、休閑食品、半熟高粱和面條高粱的傳統(tǒng)用途是制作玉米圓餅。雖然制作玉米圓餅的主要原料是玉米，但在一些美洲國家也常常使用高粱，高粱有比較好的耐旱性，近十年來，高粱的重要性越來越來越受到重視。在玉米圓餅的制作中，高粱經(jīng)過適當?shù)奶幚砗罂梢圆糠只蛉咳〈S玉米，剝?nèi)ネ饷娴钠?，蒸煮和浸泡的時間比玉米的短，復合剝皮玉米和高粱（75/25）玉米圓餅的營養(yǎng)價值沒有受到影響，加入大豆還以提高賴氨酸的含量和蛋白質(zhì)的質(zhì)量。對于休閑食品，玉米片可以用白色食品級高粱制作，和玉米相比，只需減少

35、石灰水的濃度和高粱的蒸煮時間。高粱玉米片的口味比較柔和，可以減少玉米片較強的玉米味。在這個背景下，近來，用美國雜交白玉米制作的擠壓高粱點心食品在日本非常成功，這些高粱味道較淡、顏色較輕和膨脹特性較好。Jowar crunch，一種質(zhì)地較輕易碎的點心食品，由整粒的高粱里用堿處理后，深油炸制得。這種產(chǎn)品與一種由玉米制作的印度尼西亞食品的制作過程相同。處理高粱的最好的方法是將高粱在120條件下高壓蒸汽滅菌60分鐘，干燥至9%的水分含量（室溫，然后升至50），再在220條件下油炸。實驗者解釋說，在油炸過程中，谷粒中的水分有增塑劑的作用，水分可以讓多聚物移動，顆粒膨脹。谷粒中的水分經(jīng)過過熱處理，增長的壓

36、力使谷粒破裂，產(chǎn)品膨脹，這個過程與爆米花的過程類似。不同品種的高粱比較顯示，胚乳較軟的高粱比胚乳較硬的高粱更易膨脹。另外，糯性高粱在油炸后會有不期望的粘糊的口感。以剝皮高粱為原料經(jīng)過過熱處理后可以制作類似米的產(chǎn)品。過熱處理可以增加剝皮谷物的出率、減少谷粒的破裂、增加產(chǎn)品的硬度、減少產(chǎn)品的粘性。經(jīng)過過熱處理的谷粒在干燥過程中硬度增加可以使剝皮率增加，剝皮率的增加在胚乳較軟的高粱品種中更明顯。半熟過程包括煮沸，浸泡12小時，再煮沸，脫水，干燥，在室溫下浸泡12小時然后再煮沸、干燥。在后面的進程中，剝皮率的增加和谷物顆粒的破碎不是很明顯。微觀檢測表明浸泡和煮沸過程不能提供足夠的水合作用時谷物顆粒完全

37、糊化，大多數(shù)谷物顆粒內(nèi)部沒有糊化。由于蛋白質(zhì)基質(zhì)的疏水作用，硬質(zhì)高粱胚乳阻止了水的滲透。高粱面條是由剝皮高粱粉、水和鹽制得。制作過程包括混合、預熱、擠壓和干燥。這個產(chǎn)品是由意大利面的模具制得，從外形上看很像意大利面，但是它是由面粉和鹽而不是粗粒面粉制作的，因此按定義它應該是面條。糯性高粱生產(chǎn)的面條的質(zhì)量比普通高粱面條質(zhì)量差。這樣的面條比較粘、軟，在蒸煮過程中干物質(zhì)的損失也比較多。糯性高粱中支鏈淀粉含量較多直連淀粉含量較少可以減少老化。與高粱面包相似，直鏈淀粉在蒸煮過程中糊化然后老化對面條質(zhì)構(gòu)的穩(wěn)定性有重要作用。進一步的研究指出，直鏈淀粉溶解的時間、面條的組成和直連淀粉的老化都是非常重要的。面粉

38、顆粒的大小對加工質(zhì)量較好的面條也是非常重要的。加工過程最優(yōu)化和適當?shù)恼糁髼l件才能制作出質(zhì)量較好的高粱面條。4 麥芽釀酒以高粱為原料生產(chǎn)的啤酒和烈性黑啤酒與傳統(tǒng)的非洲不透明啤酒相比比較透明，在尼日利亞，從二十世紀80年代后期，這種啤酒就被大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，每年生產(chǎn)量超過9億升，大部分啤酒都是至少有一些是用高粱釀造的。用高粱釀造啤酒在東非、南非和美國也在逐漸流行。目前在高粱麥芽和釀酒技術(shù)方面有很多優(yōu)秀的研究成果和刊物。這篇文章根據(jù)高粱谷粒和高粱麥芽的特性研究了高粱釀酒的一些突出的問題。主要包括高粱丹寧酸在麥芽釀酒中的使用、淀粉糊化、胚乳細胞壁的作用和-淀粉酶在麥芽中的活性。相比之下，小米釀造透明啤酒

39、目前還處于實驗室階段，這個研究還有待進一步擴大。下面是最近一些比較重要的研究成果。4.1 高粱4.1.1 高粱丹寧酸的利用適當比例的高粱品種，型和型，種皮中含有丹寧酸。高粱中的丹寧酸可以抵抗害蟲、鳥類和天氣對高粱的破壞。但是，丹寧酸可以使萃取的麥芽中的淀粉酶的活性下降，特別是在發(fā)酵過程中減少淀粉的破裂和糖的產(chǎn)生。在南非地區(qū)，制造商們常使用很稀的甲醛溶液使丹寧酸活性喪失。甲醛可以和酚類化合物丹寧酸聚合形成苯酚-甲醛樹脂。因為甲醛應有在食品中應用會有毒性，因此人們研究出了在食品中可以應用的使丹寧酸失活的方法。最實用的方法就是把高粱用稀釋的NaOH溶液（0.3%(w/v)）浸泡處理。研究發(fā)現(xiàn)，把兩種

40、不同的高粱用稀釋的NaOH溶液處理后，與用0.05%（v/v）的甲醛處理的相比，78-88%的麥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可以使丹寧酸發(fā)生氧化聚合反應。在尼日利亞，制造商們使用NaOH稀溶液浸泡高粱，不僅可去除丹寧酸的活性還可以減少真菌的污染。可以通過提高淀粉酶的活性來提高麥芽的品質(zhì)。4.1.2 淀粉的糊化高粱和大麥最大的不同可能就是高粱淀粉糊化溫度較高，高粱麥芽中-淀粉酶的活性較低。因此，大麥麥芽中淀粉糊化和水解可以同時發(fā)生，但高粱麥芽卻不行。因此，淀粉的分解和糖的發(fā)酵作用受到很大的限制，但是生產(chǎn)過程不同也會使其受到很大的影響。目前，工業(yè)高粱透明

41、啤酒的發(fā)酵工藝中高粱只作為淀粉輔助劑使用。高粱或高粱麥芽首先經(jīng)過蒸煮使淀粉糊化然后再利用大麥麥芽、商業(yè)酶試劑或二者的共同作用將其水解。南非地區(qū)的高粱淀粉的糊化溫度在67-73，而印度的高粱淀粉的糊化溫度在71-81，這比大麥淀粉的糊化溫度51-60高很多。這些原因說明低糊化溫度的高粱淀粉會更有價值。淀粉的糊化溫度受很多因素的影響，特別是受支鏈淀粉分子長度的影響，淀粉鏈越長糊化溫度越高。在對30個高粱品種的研究中發(fā)現(xiàn)，有一些品種的糊化溫度較低接近于大麥淀粉。近來，研究者們發(fā)現(xiàn)一種傳統(tǒng)的南非高粱品種Barnard Red 糊化溫度較低只有59.4，淀粉糊的粘度很高，麥芽特性和生產(chǎn)不透明啤酒特性較好

42、。這種高粱直連-支鏈淀粉比例比較正常，這種低糊化溫度高粱淀粉是否符合透明啤酒生產(chǎn)特性目前還不是很清楚。關(guān)于直連-支鏈淀粉的比例的影響，已經(jīng)有很多關(guān)于糯性高粱釀造特性的研究，通過對20種胚乳結(jié)構(gòu)與大麥麥芽不同的的高粱淀粉的研究表明，糯性高粱糊化很快，胚乳中蛋白網(wǎng)絡較弱，與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，因此更適宜釀酒。研究發(fā)現(xiàn)糯性和超糯性淀粉轉(zhuǎn)化時間（淀粉碘黃色消失的時間）比普通的淀粉短。他們認為這與淀粉較低的糊化溫度有關(guān)，糯性淀粉糊化溫度69.6、超糯性為71.1、普通品種為71.1-73.3。有趣的是糯性或超糯性高粱不像是普通品種那樣，麥芽汁含有葡萄糖或果糖。另一個不同是

43、白糯性高粱粉生產(chǎn)的麥芽汁有很高的篩分比。但糯性高粱麥芽汁發(fā)酵比較正常，能生產(chǎn)出普通的濃縮酒精和燃料油。 在用高粱釀造時淀粉顆粒特性并不是限制凝膠作用和增溶作用的唯一因素，Chandrashekar和Kirleis說明硬質(zhì)胚乳高粱中淀粉凝膠的程度比軟質(zhì)胚乳高粱中淀粉凝膠程度低，而且還原劑2-巰基乙醇的加入增加了凝膠程度。這些發(fā)現(xiàn)表明包裹淀粉顆粒的胚乳蛋白基質(zhì)限制了淀粉成膠性。這反過來好像相反的影響了淀粉的消化性。Zhang和Hamaker發(fā)現(xiàn)蒸煮高粱面粉的-淀粉酶的消化性比玉米淀粉低15-25%。然而這些面粉的淀粉的可消化性是一樣。鑒于釀造的重要性，這些作者進一步表明含有還原劑亞硫酸氫鈉的蒸煮面

44、粉能夠顯著的提高高粱面粉的淀粉消化性但是并不能影響玉米淀粉的消化性。還原劑提高高粱淀粉消化性的事實說明包含高粱醇溶蛋白的胚乳蛋白基質(zhì)內(nèi)的二硫鍵交聯(lián)作用對高粱中凝膠作用的降低起的主要原因。這種機制和高粱中蛋白消化性的降低機制是一樣的。這種解釋得到了Ezeogu 等的支持，Ezeogu等找到了在高粱和玉米面粉蒸煮時通過醇溶谷蛋白二硫鍵聚合的證據(jù)，有高分子重量的聚合物的形成。鑒于與釀造特定的相關(guān)性，這些作者發(fā)現(xiàn)加壓蒸煮面粉能改善玉米和高粱硬質(zhì)和軟質(zhì)胚乳面粉尤其是高粱硬質(zhì)胚乳面粉的淀粉消化性。他們說明加壓蒸煮能夠擾亂蛋白基質(zhì)。有趣的是，Ortega Villica-na 和Serna-Saldivar

45、發(fā)現(xiàn)當釀造糯性高粱時，如果在首先在80下加熱之后加壓蒸煮可以獲得最高的乙醇含量和最低的殘?zhí)呛?。高粱蛋白與胚乳細胞壁的必然性與以上發(fā)現(xiàn)是相關(guān)性的。這種機制還不明白，酚酸和阿魏酸起了作用。4.1.3 含大量淀粉的胚乳細胞壁高粱的淀粉胚乳細胞壁在組成上與大麥和小麥是根本不同的，但是與玉米沒什么不同。在高粱和玉米中占支配地位的成份好像是水不溶性的GAX，與大麥相比，大麥中的主要成分是（13，14）-葡聚糖。高粱和玉米的GAX比大麥和小麥的阿拉伯糖基木聚糖更復雜，取代度更高（圖3），小麥和大麥不能被葡糖醛酸取代。高粱和大麥與小麥胚乳細胞之間的相似性是高粱的GAX好像可以被阿魏酸和羥基肉桂酸酯化，就像小

46、麥和大麥阿拉伯糖基木聚糖一樣。正如在圖3高粱和大麥的阿拉伯糖基木聚糖結(jié)構(gòu)4.1.2部分中所提到的，阿魏酸可能就是通過蛋白質(zhì)基質(zhì)附屬到細胞壁上。高粱GAX的聚合度大約是1500-9300.摩爾阿拉伯：在高粱和玉米GAX中木糖比率分別是1.12和0.80，葡糖醛酸的取代程度分別是8.3和9.8%。奇怪的是，鑒于高粱GAX中樹膠醛糖的高含量，那是很明顯的與玉米GAX（87%）相比取代度較低（70%），按照黏附在木糖殘留上的分支的數(shù)量與總的殘留物的數(shù)量之比來計算。這種現(xiàn)象最終通過側(cè)鏈中的木聚糖殘留物和低聚樹膠醛糖側(cè)鏈的存在而得到解釋。Verbruggen發(fā)現(xiàn)高粱GAX通過木聚糖內(nèi)切酶僅僅水解到一定程度

47、。這好像是因為樹膠醛糖的高取代度和大量葡糖醛酸的出現(xiàn)。GAX尤其是有4M KOH 的濃縮物會按照一種隱藏酶活性的嚴格模式用樹膠醛糖和葡萄糖醛酸取代。使用附屬的酶除去樹膠醛糖的側(cè)鏈來改善GAX的退化。當用補充有細胞壁降解酶的高粱麥芽釀造時，Verbruggen關(guān)于GAX對麥汁過濾的影響得到一個不確定的結(jié)果，結(jié)論是在麥汁中GAX在搗碎的過程中是部分可溶的，但是僅僅部分被降解。從對高粱麥芽和大麥麥芽的相對研究中得出高粱與大麥不同，高粱不包含-木糖苷酶活動但是有阿拉伯糖苷酶活動，而且在高粱麥汁中水溶性的戊聚糖是阿拉伯樹膠糖。高粱胚乳細胞壁包含一些（13，14）-葡聚糖。EtokAkpan研究表明高粱（

48、13，14）-葡聚糖在麥粒發(fā)芽過程中被小量降解，高粱有非常少的-葡聚糖內(nèi)切酶活性。明顯地，因為在麥粒發(fā)芽中-葡聚糖的少量降解，EtokAkpan發(fā)現(xiàn)用高粱麥芽制備的麥芽汁比大麥麥芽汁包含五到七倍的-葡聚糖。然而，Ogbonna和Egunwu以及Ogu等反駁說在麥粒發(fā)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（14）對（13）連接比例較低，大概是2：3相比大麥的7：3。基于化學和酶學研究，提出有兩種基本的高粱（13，14）-葡聚糖鏈，一種是較短且有-（16）分支點的高度分支鏈，另一種是較長且含少量-（16）分支。這兩種鏈分散在結(jié)晶區(qū)，這能減少麥粒發(fā)芽中易受酶降解的影響。

49、提到高粱胚乳細胞壁成分，可能是在萌芽的過程中它們不能被充分的降解，與大麥中不一樣。木聚糖可能會酶增強萌芽過程中細胞壁對酶的抵抗性。水解酶進入細胞和胚乳水解產(chǎn)品出入好像是通過細胞壁的開口，這好像是因為萌芽中細胞壁的部分降解而形成的。4.1.4 -淀粉酶未發(fā)芽的高粱并不像未發(fā)芽的大麥，它不顯示-淀粉酶活性。熱帶谷物比如珍珠粟，高粱和玉米僅僅含有-淀粉酶的最常見的形式，例如酶的異構(gòu)就是在萌芽的過程中合成的。溫和的小麥屬谷物比如大麥，小麥和黑麥在種子成熟期也含有胚乳形式，而且需要使用木瓜蛋白酶或者還原劑比如半胱氨酸來完成擠壓。因此，高粱麥芽-淀粉酶活性總是比大麥麥芽低。在一份30種高粱和47種大麥品種

50、的調(diào)查中，Dufour等發(fā)現(xiàn)60%的高粱麥芽有非常低的-淀粉酶活性，當-淀粉酶活性以總酶活性與-淀粉酶活性的差別來計算時高粱-淀粉酶活性比任何品種的大麥麥芽的-淀粉酶活性低25%。采用硝基苯-麥芽糖作為酶作用物，使用Megazyme Betamyl-淀粉酶化驗分析，Taylor和Robbins在 80U/g高粱麥芽與400U/g比較時，甚至在使用高粱品種給麥芽較高的總酶活性時，發(fā)現(xiàn)了相似的比例。Beta等也使用Betamyl化驗，甚至發(fā)現(xiàn)-淀粉酶活性更低，16種高粱麥芽中11-41U/g。為了增加高粱麥芽-淀粉酶和總酶活性，已經(jīng)廣泛調(diào)查了麥粒發(fā)芽條件的影響。Ezeogu和Okolo發(fā)現(xiàn)浸泡過程

51、尤其是空氣潤麥器的使用和最終溫水浸泡過程提高了高粱麥芽的質(zhì)量包括-淀粉酶活性。后來的工作確認了空氣潤麥器對高粱麥芽-淀粉酶活性的重要性。可能是使用空氣潤麥器能提供更多的氧氣，因此更快速的增加幼苗的新陳代謝活動。Dewar等發(fā)現(xiàn)高粱麥芽總酶活性隨浸泡時間的增加而增加并與浸出水分直接相關(guān)。在稀堿中浸泡高粱能很大的提高高粱麥芽總酶活性。這是因為谷物攝入水量增加了。關(guān)于麥芽-淀粉酶活性，Okolo和Ezeogu發(fā)現(xiàn)在0.1%NaOH中浸泡可提高其活性，Okungbowa等發(fā)現(xiàn)在0.1%Ca(OH)2中浸泡通常提高酶活性，然而令人吃驚的是在相同濃度的KOH中浸泡卻得到相反的結(jié)果。這個明顯的矛盾還沒有得到

52、解釋。發(fā)芽條件也影響高粱麥芽-淀粉酶活性。Taylor和Robbins說明高發(fā)芽水分和相對低的發(fā)芽溫度（24）能得到最高的麥芽-淀粉酶活性。相對低的發(fā)芽溫度可能與-淀粉酶比-淀粉酶更不易耐熱的事實相關(guān)。為了普遍的保護-淀粉酶和淀粉酶的活性，從而最大限度地提高淀粉水解和發(fā)酵糖的產(chǎn)量，已經(jīng)對高粱麥芽進行釀造的糖化條件進行了廣泛研究。泰勒和Daiber表明，濃度為200ppm的鈣離子最大程度的降低還原糖生產(chǎn)和麥芽汁的產(chǎn)量，并增加了提取率。糖化過程中麥芽的-淀粉酶活性與鈣離子濃度直接相關(guān)，從而得出的結(jié)論是，這些效應是源于阻止了 -淀粉酶的熱鈍化。在這方面的重要性，很可能是最近的發(fā)現(xiàn)：高粱麥芽的 -淀粉

53、酶具有比大麥芽的更高熱穩(wěn)定性，其熱鈍化的中點是70，而后者的是57。各種糖化溫度時間控制效應也被研究。在試驗條件下，通過高粱麥芽的糖化移注和煎煮，已經(jīng)獲得了高水平合理比例發(fā)酵糖的提取。移注包括麥芽的酶提取物，蒸煮淀粉顆粒到完全糊化，冷卻到糖化溫度（如65），然后加入酶提取物水解淀粉。煎煮包括-糊化過程中不時的移走部分糊狀物（如三分之一），蒸煮移走的部分是淀粉糊化，然后把蒸煮的淀粉加回到糖化中。然而，或許是各個過程的復雜性，在實際中這兩個過程沒有一個得到廣泛的采用。相反，更多的研究集中在用工業(yè)的淀粉酶來補充高粱麥芽淀粉酶的活性。例如考慮到-淀粉酶活性的缺失，Del Pozo-Insfran等發(fā)現(xiàn)

54、用高粱麥芽和玉米或輔助的糯性高粱進行糖化時，加入淀粉葡萄糖苷酶可顯著提高生產(chǎn)葡萄糖時的麥汁發(fā)酵糖的水平。4.2 小米像高粱一樣，小米有著高的淀粉糊化溫度，珍珠黍61-68，指形小米65-69。因此，它們在釀制過程中面臨著保存酶活性的限制。和高粱一樣，阿糖基木聚糖似乎是珍珠黍和指形小米細胞壁的主要成分。正如高粱，珍珠黍的阿糖基木聚糖也由糖醛酸替代。然而，在分析指形小米的非淀粉多糖時糖醛酸并未得到報道。有一些跡象表明了指形小米在糖化過程中細胞壁的降解。珍珠黍的最佳糖化條件似乎和高粱的基本一致。Muoria和Bechtel提出發(fā)芽溫度高于22，Pelembe等發(fā)現(xiàn)25-30 下發(fā)芽3-5天最佳。不過

55、他們建議，如果發(fā)芽時間短（1-3天），可使用較高的溫度30-35。Pelembe等（2002年）也報告了用珍珠黍糖化時具有同高粱糖化相似程度的糖化力，游離氨基氮，-淀粉酶，-淀粉酶，以及麥芽汁的損失。然而，用特定的萬立升試驗測定發(fā)現(xiàn)，珍珠黍麥芽的 -淀粉酶活力大大高于高粱麥芽的。與此明顯不同，Muoria和Bechtel（1998）發(fā)現(xiàn)珍珠黍具有比高粱麥芽更高的糖化力和-淀粉酶活性。不幸的是，這些作者沒有測定麥芽的-淀粉酶活性。小米的釀制加工還沒有得到廣泛研究。使用溫度升高的糖化程序，從45到70，Nzelibe和Nwasike用珍珠黍和fonio麥芽獲得比高粱麥芽大大提高的提取物，而Pele

56、mbe等用珍珠黍在60恒溫下糖化得到與高粱麥芽的相同水平提取物。更有趣的是，Eneje等發(fā)現(xiàn)使用珍珠黍麥芽，或許是淀粉更加完全糊化的結(jié)果，移注糖化法比煎煮或者常溫，浸出糖化法有更高的提取物。可溶性氮和FAN的水平是低于用移注和煎煮糖化法的，很可能是由于在較高溫度下蛋白質(zhì)的降解。然而，一般的觀察結(jié)果是麥汁的可溶性氮和FAN是高的。這個結(jié)果與報道的和高粱麥芽相比，珍珠黍麥芽具有高的FAN水平相一致，很可能是種了早熟種子的結(jié)果。5 生物工業(yè)應用5.1 生物乙醇高梁具有生產(chǎn)包括生物乙醇在內(nèi)的生物工業(yè)品的潛力。高粱富含淀粉，組成與玉米相似，和所以谷物一樣，組成因基因和環(huán)境的不同而明顯的不同。已有報道高粱

57、和玉米中各自含淀粉在60-77%和64-78%的范圍。因此，高粱適合應用于發(fā)酵中，在其中的應用同玉米生產(chǎn)生物乙醇類似。或許在降雨量有限并且玉米生長的不太好的國家，對高粱的利用尤其的有益。對于美國，在玉米的主要產(chǎn)地，目前近95%的生物乙醇由發(fā)酵玉米淀粉得到。2004年美國高粱的產(chǎn)量為11.6百萬公噸，相當于近457百萬普式耳，其中的10-20%是用來生產(chǎn)乙醇。同年在美國，34億加侖的乙醇由12.2億普式耳的谷物生產(chǎn)。從這里可以計算出有1.2到2.3百萬公噸的高粱用來生產(chǎn)乙醇，生產(chǎn)乙醇的谷物中有3.7-7.5%是高粱，1.3-2.5億加侖的乙醇是由高粱生產(chǎn)的。已經(jīng)進行了玉米生產(chǎn)乙醇的重要研究，相比

58、較高粱轉(zhuǎn)化為生物乙醇的研究較少。這篇綜述將主要的集中在高粱的應用來生產(chǎn)乙醇，而不是它的產(chǎn)量。用甜高粱來生產(chǎn)生物乙醇的研究在別的地方已有報道。Suresh等開發(fā)了一種同步糖化和發(fā)酵的系統(tǒng)來從破損高梁和大米中生產(chǎn)乙醇。燒后，這些作者用一種類似的方法比較破損和高質(zhì)量高梁來生產(chǎn)乙醇。值得注意的是，后一種方法不含蒸煮的步驟。原面粉的淀粉用枯草桿菌糖化并用釀酒酵母發(fā)酵。這些破損谷物樣品含一半的破損顆粒，破損的部分包括完全破損的谷粒，有裂縫的，被蟲子咬過的，弄臟了的或者褪色的。部分地得到了高質(zhì)量的高梁面粉。他們發(fā)現(xiàn)，濃度25%的破損谷物樣品的底物可以得到3.5%的乙醇。相比之下，高質(zhì)量的高梁粉可以得到5%的乙醇。破損的谷物樣品被報道比高質(zhì)量的谷物便宜10倍，因此盡管產(chǎn)率低些，或許還是生產(chǎn)乙醇的一種較經(jīng)濟方式。作者們進一步強調(diào)了對原淀粉的利用可以節(jié)省能源。Zhan等調(diào)查了基因類型和生長環(huán)境對高梁發(fā)酵品質(zhì)的影響。生長在兩個不同的地點的8種高粱雜交種用來生產(chǎn)乙醇，這個過程包括含耐熱性-淀粉酶的發(fā)酵液在95下加熱，然后在80下液化，60下用淀粉葡萄