甜玉米的營養(yǎng)功能成分、生物活性及保鮮與加工研究進展

甜玉米的營養(yǎng)功能成分、生物活性及保鮮與加工研究進展

甜玉米，又稱玉瓜科，來自美國大陸。在歐洲人進入美洲大陸以后,甜玉米發(fā)展為庭院植物,之后逐漸擴展為大田作物。全球甜玉米的種植規(guī)模不斷擴大,2008年種植面積113.2萬hm現階段甜玉米以鮮銷為主,但隨著產量的增加,對保鮮和加工技術的需要也越來越迫切。近年來,廣大科技工作者對甜玉米的營養(yǎng)功能成分、生物活性以及保鮮和加工技術進行了較多的研究,并取得了一些進展,本文對這些方面的研究進展進行總結分析,并探討今后的重點發(fā)展方向。1甜玉米的營養(yǎng)功能組成1.1甜玉米鮮穗籽?；瘜W成分測定鮮食甜玉米是玉米中的甜質類型,具有抑制糖分向淀粉轉化的遺傳特性。與普通玉米相比,甜玉米的主要成分淀粉、糖、蛋白質、脂肪、維生素等含量有明顯差異。甜玉米鮮穗籽粒蛋白質含量在13%以上,糖含量在10%以上,粗脂肪含量約9.9%;每100g鮮玉米含維生素C0.7mg、煙酸(維生素B王世恒等1.2玉米多糖的類型和測定甜玉米籽粒中糖類的組成和含量是決定其品質的重要指標之一。乳熟期甜玉米籽粒中的主要成分為可溶性糖和淀粉等,主要的糖是蔗糖樂素菊等乳熟期甜玉米籽粒中的可溶性糖、蔗糖的積累動態(tài)基本呈“S”型曲線變化,而還原糖的含量在籽粒發(fā)育初期較高,之后隨籽粒灌漿的進行而逐漸下降。水溶性多糖的積累動態(tài)在不同類型玉米間差異較大,普通甜玉米經緩慢增長期后,水溶性多糖含量迅速增加;超甜玉米籽粒中水溶性多糖含量甚微,變化也很小,但淀粉含量增加迅速。甜玉米在授粉后20~25d含糖量最高,鮮重含糖量為10%~12%,干重含糖量25%~30%。環(huán)境條件影響甜玉米籽粒中還原糖和蔗糖的含量,溫暖年份還原糖含量低,蔗糖含量較高;而冷涼年份則導致較高的還原糖含量和較低的蔗糖含量,但總糖含量并不受影響。當灌水量不低于最大灌水量的50%時,甜玉米便可獲得較高的產量和較好的品質,甜玉米籽粒中糖分的積累不受干旱脅迫的影響。1.3蛋白質在甜玉米不同干產品中的累積規(guī)律甜玉米籽粒中蛋白質含量也較高,一般在13%以上,比普通玉米高3%~4%,其中主要是水溶性蛋白,此外還有少量堿溶性蛋白、醇溶性蛋白和鹽溶性蛋白。劉勛甲等甜玉米籽粒中氨基酸總含量較高,分別比普通玉米和糯玉米高出23.20%和12.70%。8種人體必需氨基酸總量也分別比普通玉米和糯玉米高出23.50%和6.60%,其中賴氨酸含量是普通玉米的2倍,而色氨酸含量分別比普通玉米和糯玉米下降16.30%和26.60%。甜玉米籽粒干樣中谷氨酸含量最高,其次為亮氨酸和丙氨酸,但賴氨酸含量較低,而在籽粒濕樣中丙氨酸含量最高,其次為谷氨酸和蘇氨酸。蛋白質在甜玉米籽粒中的積累動態(tài)呈“高-低-高”的變化趨勢。籽粒灌漿初期蛋白質含量最高,隨著籽粒的發(fā)育,貯藏物質(主要是可溶性糖)逐漸增加,蛋白質含量相對降低。之后隨著籽粒成熟度的提高,一些低分子化合物轉化為大分子化合物,蛋白質含量又有所增加。甜玉米籽粒中氨基酸的積累動態(tài)與蛋白質的變化基本一致,在灌漿初期達到高峰(約14%),之后急劇下降,乳熟中期降至9.5%,之后又逐漸上升。1.4脂肪甜玉米籽粒中的粗脂肪含量在10%左右,比普通玉米和糯玉米高出1倍左右。劉勛甲等1.5玉米的一般含量每100g甜玉米籽粒中維生素C的含量一般為0.7mg,比普通玉米高出1倍左右;每100g含煙酸(維生素BKurilich等陳驍熠1.6其他甜玉米原料甜玉米籽粒中含有多種揮發(fā)性物質,其中已鑒定出的重要芳香物包括2-乙酸基-1-吡咯啉和2-乙?；?2-噻唑啉,還有二甲基硫醚、1-羥基-2-丙酮、2-羥基-3-丁酮及2,3-丁二醇等。此外,甜玉米還含有多種礦物質以及膳食纖維、谷維素、甾醇等成分。加工對甜玉米的化學成分有一定的影響。Aman等研究表明,甜玉米籽粒營養(yǎng)品質的優(yōu)劣主要是品質遺傳特性與環(huán)境條件綜合作用的結果,因此掌握甜玉米籽粒營養(yǎng)品質特征,有利于甜玉米栽培、加工和育種。2生物活性研究由于甜玉米為一類普通食品,科技工作者對其營養(yǎng)成分和風味成分的研究比較重視,對其生物活性研究僅有少量報道。美國學者Dewanto等日本學者Tokuji等3目前，甜玉米生產區(qū)技術3.1氣調和冷儲存氣調保鮮和冷藏保鮮是兩種最重要的果蔬保鮮方式,常聯合使用。Aharoni等Alfonzo等3.2玉米冰液的解凍凍藏速凍技術很好地解決了人們對鮮食甜玉米的需求。利用先進的方法,將經預處理的原料放在-30~-40℃的裝置中,使細胞中的水分快速凍結,其所形成的冰晶直徑小于100μm,并且均勻地分布在整個組織中,因而不會破壞原有細胞組織,解凍后組織中的汁液流失很少,較大程度地保持了新鮮玉米原有的色澤、風味、維生素。其工藝流程是:將采收的果穗按長度和重量分級,去除苞葉及花絲,蒸15min,然后用8℃的水冷卻,撿出風干表面水分,在-35℃條件下存放8~10h后入冷庫保存。黃紹力等陳驍熠等鄧紅生等3.3保險裝置傅俊杰等4采用甜味玉米加工技術4.1加工性能陳智毅等4.2抗病劑粒速凍甜玉米(粒)是將新鮮或煮熟的甜玉米(粒)置于-30℃的低溫下快速冷凍后,保存在-18℃的低溫下。由于凍結快速,對細胞造成的損傷較小,可以較好地保持其營養(yǎng)成分和風味口感。目前,美國年產速凍甜玉米(粒)45萬t,占其國內甜玉米制品產量的25%~30%。隨著我國速凍食品產量的擴大和速凍品種的增加,速凍甜玉米的產量也不斷增大,出口量增加,已經成為出口創(chuàng)匯主要渠道之一。其工藝技術見3.2。4.3甜充料:以香甜子粉、甜樹2002年全世界甜玉米罐頭年生產量超過了380萬t,美國年產甜玉米罐頭約70多萬t,占世界甜玉米加工能力的30%左右甜玉米罐頭是一種常見的甜玉米加工產品。由于其營養(yǎng)豐富,鮮嫩香甜、適口性好,風味極佳,在國際市場上深受消費者的歡迎。甜玉米罐頭主要有甜玉米粒、甜玉米羹、甜玉米筍等。其主要加工程序是:去苞葉-清洗-剝粒-預煮-漂洗-裝罐-注液-殺菌-冷卻-檢驗-打碼-裝箱-成品。選擇籽粒含水量為70%~73%的甜玉米,經前處理在100~120℃條件下蒸煮6~15min,冷卻至50℃,在真空度為0.080~0.095MPa下抽真空,106~120℃殺菌,經冷卻、烘干、檢驗、包裝即可得到即食真空軟包裝甜玉米Ortiz等4.4適合自己的飲料由于甜玉米胚乳中含有較多的水溶性多糖,使得甜玉米口感嫩滑、柔軟、香味濃郁,非常適合飲料的開發(fā)。關于甜玉米飲料的研究較多,涉及配方優(yōu)化、工藝研究等內容,主要的飲料產品有甜玉米汁、甜玉米乳飲料、甜玉米乳酸菌飲料等。鄧開野等杜鵬等張彧等4.5其他加工產品甜玉米的加工制品除罐頭、速凍產品外,還有脫水甜玉米、甜玉米面包5針對甜玉米加工行業(yè)的發(fā)展現狀和對策5.1甜玉米深加工產品加工技術有待完善,影響原料加工原料質量甜玉米采收時期正處于生命活動的旺盛期,采收后如不及時處理,則很不耐貯運,溫度較高時易失水并因可溶性糖轉化成淀粉而降低甜度,大大降低其商品價值。因此,隨著我國甜玉米產量的繼續(xù)上升,甜玉米的加工越來越重要。目前我國甜玉米加工產業(yè)還存在以下一些主要問題:(1)缺乏采后快速處理技術和設備,采后處理時間較長,影響加工原料質量。(2)加工產品單一,不能適應市場需求。目前,甜玉米加工產品以速凍甜玉米粒和甜玉米粒罐頭為主,甜玉米飲料等深加工產品所占比例極小。(3)甜玉米原料及加工產品的標準體系不健全。目前我國與甜玉米產品有關的標準有國家標準《甜玉米罐頭》(GB/T22369—2008)、農業(yè)行業(yè)標準《甜玉米》(NY/T523—2002)和《罐裝甜玉米加工技術規(guī)范》(NY/T980—2006)、廣東省地方標準《甜玉米鮮苞》(DB44T279—2005)以及浙江省地方標準《無公害鮮食甜玉米》(DB33602.3—2006),速凍甜玉米和甜玉米飲料等重要加工產品均缺乏相應標準。(4)對甜玉米副產物的綜合利用研究較少。甜玉米鮮苞采收時甜玉米秸稈還處于青綠階段,甜玉米加工過程中產生大量的玉米芯,這些都是重要的生物資源,具有較高的利益價值,但目前研究還較少。5.2開發(fā)甜玉米深加工產品為了促進甜玉米加工尤其是深加工產業(yè)的發(fā)展,應加強以下幾個方面的研究:(1)甜玉米理化特性研究。盡管目前已經有一些關于甜玉米化學成分的研究,但還比較分散,研究的品種單一,應對生產中主栽品種的主要營養(yǎng)成分、風味成分、功能成分和特異性成分進行分析,建立甜玉米化學成分數據庫,指導甜玉米深加工產品的開發(fā)。(2)甜玉米生物活性研究。盡管目前甜玉米還僅作為一種普通食品,但未來也有必要采用整體動物實驗和現代藥理學新方法對其生物活性進行深入研究,發(fā)現其保健和藥理作用,并闡明其作用機制和物質基礎。(3)重視新型甜玉米加工產品開發(fā)研究。目前甜玉米加工業(yè)存在產品單一、技