甜玉米的营养功能成分、生物活性及保鲜与加工研究进展

甜玉米的营养功能成分、生物活性及保鲜与加工研究进展

甜玉米，又称玉瓜科，来自美国大陆。在欧洲人进入美洲大陆以后,甜玉米发展为庭院植物,之后逐渐扩展为大田作物。全球甜玉米的种植规模不断扩大,2008年种植面积113.2万hm现阶段甜玉米以鲜销为主,但随着产量的增加,对保鲜和加工技术的需要也越来越迫切。近年来,广大科技工作者对甜玉米的营养功能成分、生物活性以及保鲜和加工技术进行了较多的研究,并取得了一些进展,本文对这些方面的研究进展进行总结分析,并探讨今后的重点发展方向。1甜玉米的营养功能组成1.1甜玉米鲜穗籽粒化学成分测定鲜食甜玉米是玉米中的甜质类型,具有抑制糖分向淀粉转化的遗传特性。与普通玉米相比,甜玉米的主要成分淀粉、糖、蛋白质、脂肪、维生素等含量有明显差异。甜玉米鲜穗籽粒蛋白质含量在13%以上,糖含量在10%以上,粗脂肪含量约9.9%;每100g鲜玉米含维生素C0.7mg、烟酸(维生素B王世恒等1.2玉米多糖的类型和测定甜玉米籽粒中糖类的组成和含量是决定其品质的重要指标之一。乳熟期甜玉米籽粒中的主要成分为可溶性糖和淀粉等,主要的糖是蔗糖乐素菊等乳熟期甜玉米籽粒中的可溶性糖、蔗糖的积累动态基本呈“S”型曲线变化,而还原糖的含量在籽粒发育初期较高,之后随籽粒灌浆的进行而逐渐下降。水溶性多糖的积累动态在不同类型玉米间差异较大,普通甜玉米经缓慢增长期后,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,变化也很小,但淀粉含量增加迅速。甜玉米在授粉后20~25d含糖量最高,鲜重含糖量为10%~12%,干重含糖量25%~30%。环境条件影响甜玉米籽粒中还原糖和蔗糖的含量,温暖年份还原糖含量低,蔗糖含量较高;而冷凉年份则导致较高的还原糖含量和较低的蔗糖含量,但总糖含量并不受影响。当灌水量不低于最大灌水量的50%时,甜玉米便可获得较高的产量和较好的品质,甜玉米籽粒中糖分的积累不受干旱胁迫的影响。1.3蛋白质在甜玉米不同干产品中的累积规律甜玉米籽粒中蛋白质含量也较高,一般在13%以上,比普通玉米高3%~4%,其中主要是水溶性蛋白,此外还有少量碱溶性蛋白、醇溶性蛋白和盐溶性蛋白。刘勋甲等甜玉米籽粒中氨基酸总含量较高,分别比普通玉米和糯玉米高出23.20%和12.70%。8种人体必需氨基酸总量也分别比普通玉米和糯玉米高出23.50%和6.60%,其中赖氨酸含量是普通玉米的2倍,而色氨酸含量分别比普通玉米和糯玉米下降16.30%和26.60%。甜玉米籽粒干样中谷氨酸含量最高,其次为亮氨酸和丙氨酸,但赖氨酸含量较低,而在籽粒湿样中丙氨酸含量最高,其次为谷氨酸和苏氨酸。蛋白质在甜玉米籽粒中的积累动态呈“高-低-高”的变化趋势。籽粒灌浆初期蛋白质含量最高,随着籽粒的发育,贮藏物质(主要是可溶性糖)逐渐增加,蛋白质含量相对降低。之后随着籽粒成熟度的提高,一些低分子化合物转化为大分子化合物,蛋白质含量又有所增加。甜玉米籽粒中氨基酸的积累动态与蛋白质的变化基本一致,在灌浆初期达到高峰(约14%),之后急剧下降,乳熟中期降至9.5%,之后又逐渐上升。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。刘勋甲等1.5玉米的一般含量每100g甜玉米籽粒中维生素C的含量一般为0.7mg,比普通玉米高出1倍左右;每100g含烟酸(维生素BKurilich等陈骁熠1.6其他甜玉米原料甜玉米籽粒中含有多种挥发性物质,其中已鉴定出的重要芳香物包括2-乙酸基-1-吡咯啉和2-乙酰基-2-噻唑啉,还有二甲基硫醚、1-羟基-2-丙酮、2-羟基-3-丁酮及2,3-丁二醇等。此外,甜玉米还含有多种矿物质以及膳食纤维、谷维素、甾醇等成分。加工对甜玉米的化学成分有一定的影响。Aman等研究表明,甜玉米籽粒营养品质的优劣主要是品质遗传特性与环境条件综合作用的结果,因此掌握甜玉米籽粒营养品质特征,有利于甜玉米栽培、加工和育种。2生物活性研究由于甜玉米为一类普通食品,科技工作者对其营养成分和风味成分的研究比较重视,对其生物活性研究仅有少量报道。美国学者Dewanto等日本学者Tokuji等3目前，甜玉米生产区技术3.1气调和冷储存气调保鲜和冷藏保鲜是两种最重要的果蔬保鲜方式,常联合使用。Aharoni等Alfonzo等3.2玉米冰液的解冻冻藏速冻技术很好地解决了人们对鲜食甜玉米的需求。利用先进的方法,将经预处理的原料放在-30~-40℃的装置中,使细胞中的水分快速冻结,其所形成的冰晶直径小于100μm,并且均匀地分布在整个组织中,因而不会破坏原有细胞组织,解冻后组织中的汁液流失很少,较大程度地保持了新鲜玉米原有的色泽、风味、维生素。其工艺流程是:将采收的果穗按长度和重量分级,去除苞叶及花丝,蒸15min,然后用8℃的水冷却,捡出风干表面水分,在-35℃条件下存放8~10h后入冷库保存。黄绍力等陈骁熠等邓红生等3.3保险装置傅俊杰等4采用甜味玉米加工技术4.1加工性能陈智毅等4.2抗病剂粒速冻甜玉米(粒)是将新鲜或煮熟的甜玉米(粒)置于-30℃的低温下快速冷冻后,保存在-18℃的低温下。由于冻结快速,对细胞造成的损伤较小,可以较好地保持其营养成分和风味口感。目前,美国年产速冻甜玉米(粒)45万t,占其国内甜玉米制品产量的25%~30%。随着我国速冻食品产量的扩大和速冻品种的增加,速冻甜玉米的产量也不断增大,出口量增加,已经成为出口创汇主要渠道之一。其工艺技术见3.2。4.3甜充料:以香甜子粉、甜树2002年全世界甜玉米罐头年生产量超过了380万t,美国年产甜玉米罐头约70多万t,占世界甜玉米加工能力的30%左右甜玉米罐头是一种常见的甜玉米加工产品。由于其营养丰富,鲜嫩香甜、适口性好,风味极佳,在国际市场上深受消费者的欢迎。甜玉米罐头主要有甜玉米粒、甜玉米羹、甜玉米笋等。其主要加工程序是:去苞叶-清洗-剥粒-预煮-漂洗-装罐-注液-杀菌-冷却-检验-打码-装箱-成品。选择籽粒含水量为70%~73%的甜玉米,经前处理在100~120℃条件下蒸煮6~15min,冷却至50℃,在真空度为0.080~0.095MPa下抽真空,106~120℃杀菌,经冷却、烘干、检验、包装即可得到即食真空软包装甜玉米Ortiz等4.4适合自己的饮料由于甜玉米胚乳中含有较多的水溶性多糖,使得甜玉米口感嫩滑、柔软、香味浓郁,非常适合饮料的开发。关于甜玉米饮料的研究较多,涉及配方优化、工艺研究等内容,主要的饮料产品有甜玉米汁、甜玉米乳饮料、甜玉米乳酸菌饮料等。邓开野等杜鹏等张彧等4.5其他加工产品甜玉米的加工制品除罐头、速冻产品外,还有脱水甜玉米、甜玉米面包5针对甜玉米加工行业的发展现状和对策5.1甜玉米深加工产品加工技术有待完善,影响原料加工原料质量甜玉米采收时期正处于生命活动的旺盛期,采收后如不及时处理,则很不耐贮运,温度较高时易失水并因可溶性糖转化成淀粉而降低甜度,大大降低其商品价值。因此,随着我国甜玉米产量的继续上升,甜玉米的加工越来越重要。目前我国甜玉米加工产业还存在以下一些主要问题:(1)缺乏采后快速处理技术和设备,采后处理时间较长,影响加工原料质量。(2)加工产品单一,不能适应市场需求。目前,甜玉米加工产品以速冻甜玉米粒和甜玉米粒罐头为主,甜玉米饮料等深加工产品所占比例极小。(3)甜玉米原料及加工产品的标准体系不健全。目前我国与甜玉米产品有关的标准有国家标准《甜玉米罐头》(GB/T22369—2008)、农业行业标准《甜玉米》(NY/T523—2002)和《罐装甜玉米加工技术规范》(NY/T980—2006)、广东省地方标准《甜玉米鲜苞》(DB44T279—2005)以及浙江省地方标准《无公害鲜食甜玉米》(DB33602.3—2006),速冻甜玉米和甜玉米饮料等重要加工产品均缺乏相应标准。(4)对甜玉米副产物的综合利用研究较少。甜玉米鲜苞采收时甜玉米秸秆还处于青绿阶段,甜玉米加工过程中产生大量的玉米芯,这些都是重要的生物资源,具有较高的利益价值,但目前研究还较少。5.2开发甜玉米深加工产品为了促进甜玉米加工尤其是深加工产业的发展,应加强以下几个方面的研究:(1)甜玉米理化特性研究。尽管目前已经有一些关于甜玉米化学成分的研究,但还比较分散,研究的品种单一,应对生产中主栽品种的主要营养成分、风味成分、功能成分和特异性成分进行分析,建立甜玉米化学成分数据库,指导甜玉米深加工产品的开发。(2)甜玉米生物活性研究。尽管目前甜玉米还仅作为一种普通食品,但未来也有必要采用整体动物实验和现代药理学新方法对其生物活性进行深入研究,发现其保健和药理作用,并阐明其作用机制和物质基础。(3)重视新型甜玉米加工产品开发研究。目前甜玉米加工业存在产品单一、技