浸泡及催芽对藜麦籽粒主要营养成分含量的影响

郭谋子,胡　静,李志龙,沈宝云,*,陈霞珍,马绍丽,李朝周

(1.甘肃条山农林科学研究所,甘肃白银 730400;2.甘肃农业大学,甘肃兰州 730070)



浸泡及催芽对藜麦籽粒主要营养成分含量的影响

郭谋子1,胡静1,李志龙1,沈宝云1,*,陈霞珍1,马绍丽1,李朝周2

(1.甘肃条山农林科学研究所,甘肃白银 730400;2.甘肃农业大学,甘肃兰州 730070)

以甘肃条山农林科研所培育的藜麦种子为研究材料,通过45 ℃热水浸种30 min,再用25 ℃温水浸泡25 min,滤干水分后放置于25 ℃培养箱内培养30 min的催芽处理,检测分析处理前后藜麦种子中蛋白质、粗脂肪、总淀粉、碳水化合物、氨基酸、维生素、黄酮、膳食纤维、超氧化物岐化酶(SOD)等营养成分的变化。研究表明,经催芽处理后,藜麦种子中脂肪、淀粉和碳水化合物的含量由于发生水解反应含量降低,部分维生素(VC、VE和叶酸)由于含水量的增加相对含量也有所降低;而游离态的氨基酸、VB1、VB2、膳食纤维和黄酮类化合物活性成分含量均有升高,藜麦营养更加均衡合理,营养品质得以提高。

藜麦,营养成分,浸泡催芽,营养价值评价

藜麦(Chenopodiumquinoawilld)又名昆诺阿藜、南美藜等,是一种原产于南美洲安第斯山地区的一年生藜科草本植物,已有5000多年的种植历史[1-2]。藜麦含有丰富的蛋白质、脂肪、矿质元素等营养素并富含植物化学物质,具有很高的食用价值,被古印加人称为“粮食之母”[3]。藜麦种子较小,直径1.8～2.6 mm,形状为圆柱形、圆锥形或椭圆形,切面显示种胚在外围形成平或压陷的“赤道带”(胚芽),胚乳位于珠孔之中,由1～2层细胞组织构成,围绕在下胚轴处,内部为外胚乳[5]。种子中蛋白质含量高于传统谷物,必需和非必需氨基酸组成合理,还有较高的维生素、矿物质、异黄酮及脂类化合物含量[2-4]。其中碳水化合物主要分布于外胚乳,蛋白质、矿质营养元素主要存在于胚乳及胚[6]。

研究证实,谷类种子,如大米、大麦、玉米、高粱、小米、燕麦、荞麦、薏米等,通过催芽处理可以改善它们的口感,提高营养成分的含量和利用率以及降低抗营养成分的含量[7-10]。浸泡和催芽过程是谷物一个生理活性化的过程。在适宜的温度和水分条件下,许多处于休眠状态的酶被激活,由结合态转变成游离态,发生酶解作用。从而使得谷物营养状态及食用品质得以改善[8]。藜麦被称为“假谷物”[11-12],有关藜麦进行浸泡和催芽处理使其胚萌动,其营养物质含量发生变化的相关报道很少,Gross等[13]曾报道,用水洗后的藜麦表现出较高的消化率和蛋白质功效比值。国内有报道称[14],藜麦通过用水浸泡催芽处理2 h后可以提高营养成分的含量和利用率。本研究以甘肃条山农林科研所培育的藜麦为对象,研究了催芽处理对藜麦种子中蛋白质、淀粉、氨基酸、维生素等营养成分变化的影响,旨在探索藜麦作为新型食品如何提高并发挥其更高的营养价值,为催芽藜麦的工业化生产提供理论依据。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

藜麦甘肃条山农林科研所;直链淀粉、支链淀粉标准对照品美国Sigma公司;混合氨基酸标准液日立公司;硫胺素(VB1)标准品、核黄素(VB2)标准品、维生素C标准品、维生素E标准品、叶酸标准品国家标准物质研究中心;其它化学试剂均为分析纯。

Agilent1100高效液相色谱仪美国安捷伦公司;日立L-8900全自动氨基酸分析仪日立公司;PIC-10A离子色谱仪青岛普仁仪器有限公司;UV-3200PCS型紫外可见分光光度计上海美普达公司;KDN-1000全自动凯氏定氮仪上海新佳电子;YP402电子天平上海精密科学仪器有限公司;SX-5-12型箱式电阻炉北京科伟永兴仪器有限公司。

1.2实验方法

1.2.1藜麦样品催芽处理参考豆类种子催芽的方法[15],将藜麦种子放入烧杯中,加入45 ℃蒸馏水,边加水边用玻璃棒搅拌,直至水完全浸没藜麦籽粒;用玻璃棒持续搅拌5 min后再静止浸泡30 min,冷却至25 ℃恒温,沥去浸泡液;再用25 ℃蒸馏水冲洗藜麦籽粒两遍,后加25 ℃蒸馏水浸泡25 min,沥去浸泡液。将浸泡后的藜麦籽粒平铺于一个大盘子上,种子上面覆盖湿纱布,放置25 ℃恒温培养箱黑暗培养30 min后,取样1000 g,作为检测样品备用。

1.2.2藜麦基本营养成分测定灰分、碳水化合物分别采用GB5009.4-2010灼烧重量法和GB28050-2011的方法检测样品,蛋白质用GB5009.5-2010凯氏定氮法处理样品,粗脂肪采用GB/T5009.6-2003酸水解法进行测定,淀粉采用GB/T15683-2008进行测定。

1.2.3氨基酸的测定及营养价值评价氨基酸检测标准参照GB/T5009.124-2003方法。藜麦中的蛋白质经盐酸水解成为游离氨基酸,经氨基酸分析仪的离子交换柱分离后,与茚三酮溶液产生颜色反应,再通过分光光度计比色测定氨基酸含量。

营养价值评价:以FAO/WHO模式联合推荐的人体必需氨基酸模式[15-16]和鸡蛋氨基酸模式做参比,计算出氨基酸评分(AAS)和化学评分(CS)。

AAS(%)=克被测样品蛋白质中必需氨基酸量/FAO/WHO评分模式中相应的必需氨基酸量×100

CS(%)=每克被测样品蛋白质中必须氨基酸量/鸡蛋评分模式中相应的必需氨基酸量×100

1.2.4维生素测定硫胺素(VB1)按照GB/T5009.84-2003,采用荧光分光光度法。核黄素(VB2)按照GB/T5009.85-2003荧光法。维生素C和维生素E分别按照GB/T5009.159-2003分光光度法和GB/T5009.82-2003高效液相色谱法检测。叶酸按照GB/T5009.211-2014食品中叶酸的测定方法检测。

1.2.5其他营养成分总黄酮含量参考《保健食品检验与评价技术规范》中的方法进行检测;总膳食纤维采用GB/T 5009.88-2014食品中膳食纤维的测定方法检测;超氧化物岐化酶(SOD)按照GB/T5009.171-2003保健食品中超氧化物岐化酶(SOD)活性的测定。

1.3数据处理

所有实验处理重复3次,实验结果采用Excel 2007软件进行统计,采用SPSS for Windows 19.0软件进行数据处理,各组间的差异比较采用独立样本t检验,p<0.05表示差异显著,p<0.01表示差异极显著。

2　结果与分析

2.1主要营养成分变化

如表1所示,催芽处理后,藜麦蛋白质含量增加,而粗脂肪、总淀粉和碳水化合物含量显著降低。藜麦在催芽处理后,粗脂肪、总淀粉和碳水化合物的降低是由于储能物质发生酶促反应而降解,使其逐步分解为葡萄糖等小分子糖类或合成其它化合物,为藜麦籽粒萌动生长提供能量。而藜麦粗蛋白质含量有上升的趋势,这与郑艺梅[17]、陈志刚[18]和Moongngarm A[19]等人研究的糙米在催芽过程中水溶性蛋白质含量的变化情况相似,这可能与干物质的损失有关。

表1　藜麦催芽后主要营养成分变化(干基)

注:在同一列数据后,标注相同小写字母表示差异不显著,不同小写字母表示差异显著(p<0.05);表4、表5同。

2.2氨基酸的变化及营养价值评价

2.2.1藜麦氨基酸含量的变化藜麦是唯一含有完全蛋白质的植物性食物,必需氨基酸与非必需氨基酸比例适当且易于吸收,尤其富含和高于其它谷物中缺乏的氨基酸的赖氨酸[20],而且有报道称藜麦的必需氨基酸含量可满足FAO推荐的10～12岁儿童所需氨基酸摄入量[16]。

藜麦催芽处理后的氨基酸含量变化如表2所示,经浸泡催芽处理的藜麦18种氨基酸含量均有增加,人体所需的必需氨基酸赖氨酸和苏氨酸含量增加较明显,均增加了约52.9%和48.5%。总氨基酸(TAA)和总必需氨基酸(TEAA)含量较催芽前提高了49.7%和49.1%,说明催芽处理的藜麦比未处理的具有更优的生理功能。

表3　不同处理的藜麦籽粒必需氨基酸组成模式及评分

表4　催芽处理后藜麦的维生素含量变化

表2　藜麦催芽处理后氨基酸含量变化(g/100 g干基)

2.2.2氨基酸营养价值评价表3所示,与FAO/WHO模式比较,催芽处理的藜麦游离氨基酸(EAA)含量增加,其籽粒中赖氨酸、蛋氨酸+胱氨酸、色氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸含量均高于FAO/WHO模式中的氨基酸含量。说明催芽处理的藜麦EAA组成模式符合FAO/WHO提出的模式,部分氨基酸含量指标更优于FAO/WHO模式,这与AAS中的评价指标是一致的。与鸡蛋中EAA量进行比较,催芽处理的藜麦籽粒中蛋氨酸+胱氨酸、苯丙氨酸+络氨酸含量高于鸡蛋中该项氨基酸含量,其它必需氨基酸含量均低于鸡蛋中氨基酸的含量,这与CS中的评价指标是一致的。

2.3维生素含量的变化

藜麦富含维生素B1和维生素B2,叶酸含量也较高,籽粒中γ-生育酚约是α-生育酚的两倍,使藜麦具有较高的抗氧化活性[21-22]。如表4所示,本实验中藜麦浸泡催芽处理对维生素B族影响较大,VB1、VB2的含量显著增加,维生素E和叶酸与催芽处理前基本一致,而VC(抗坏血酸)含量明显降低,这可能是样品检测前处理进行烘干对VC造成的影响。

2.4其它营养成分

有研究指出藜麦膳食纤维的持水性强,可明显增强饱腹感,非常适合减肥人群食用,是目前国际市场上流行的减肥食品之一[23-25]。黄酮类化合物是天然的植物雌激素,具有促进健康的作用,藜麦籽实是黄酮类化合物的良好来源,然而常见谷物如小麦、大麦、燕麦等都不含有黄酮类化合物[26]。表5所示,未处理的藜麦籽粒膳食纤维含量约为10.20%,高于许多全谷物食品总膳食纤维含量[27];藜麦经催芽处理后总黄酮含量有所升高,总膳食纤维含量显著降低,超氧化物岐化酶(SOD)活性在藜麦催芽处理后几乎被消耗殆尽,这可能是催芽过程中发生酶促反应,大分子降解成游离态的小分子物质以满足藜麦发芽的需求,营养品质得到提高。

表5　藜麦催芽处理后其它营养成分含量变化

3　结论

以催芽前后的藜麦种子为实验材料,对其主要营养、氨基酸(必需氨基酸、半必需氨基酸和非必需氨基酸)、维生素(VC、VE、VB1、VB2)和其它营养成分含量进行测定对比,结果表明,催芽处理的藜麦籽粒中脂肪、淀粉、碳水化合物含量降低,粗蛋白含量有所升高。游离态的小分子物质18种氨基酸含量有所增加;通过氨基酸营养价值评价,其籽粒中赖氨酸、蛋氨酸+胱氨酸、色氨酸、苯丙氨酸+络氨酸含量均高于FAO/WHO模式中的氨基酸含量。与鸡蛋中EAA量进行比较,藜麦籽粒中蛋氨酸+胱氨酸、苯丙氨酸+络氨酸含量高于鸡蛋中该项氨基酸含量,其它必须氨基酸含量均低于鸡蛋中氨基酸的含量。催芽后维生素含量也有所变化,具有抗氧化能力的维生素C和维生素E含量有所降低;而硫胺素(VB1)和核黄素(VB2)含量升高。其它营养成分中总膳食纤维含量和超氧化物岐化酶(SOD)活性降低,总黄酮含量略有升高。

藜麦种子通过催芽处理,各营养成分发生了一定的变化。大分子物质由于大量的酶在适宜的温度和水分条件下被激活发生酶促反应而被消耗,增加了氨基酸的含量,使藜麦营养状态及食用品质得以改善,人体更易吸收。应当进一步对藜麦矿质营养成分、化学物质的变化进行分析,确定提高藜麦营养的加工技术,为藜麦的加工食用、食品的开发与生产提供参考,从而为藜麦资源的深层次综合开发利用提供科学理论依据。

[1]Oshodi A,Ogungbenle H,Oladi M. Chemical Composition,Nutritionally Valuable Minerals and Functional Properties of Benniseed(Sesamumradiatum),Pearl Millet(Pennisetumtyphoides)and Quinoa(Chenopodiumquinoa)Flours[J]. International Journal of Food Sciences and Nutrition,1999,50(5):325-331.

[2]Vega G A,Miranda M,Vergara J,et al. Nutrition facts and functional potential of quinoa(ChenopodiumquinoaWilld),an ancient Andean grain:a review[J]. Journal of the Scicnce of Food and Agriculture,2010,90(15):2541-2547.

[3]Repo carrasco R,Espinoza C,Jacobsen S. Nutritional Value and Use of the Andean Crops Quinoa(Chenopodiumquinoa)and Kaniwa(Chenopodiumpallidicaule)[J]. Food Reviews International,2003,19(1):179-189.

[4]FAO,Quinoa:An Ancient crop to Contribute to World Security[R]. Food and Agriculture Organization,Rome,Italy:2011.

[5]Ignacio Q J,Fernanadez C A,Cortes G J. Contribucion al studio morfologico del grano de quinoa[D]. Potosi,Bolivia,Universidad Boliviana Tomas Frias,1976.

[6]Prego I,Maldonado S,Otegui M. Seed Structure and Localization of Reserves in Chenopodium Quinoa[J]. Annals of Botany,1998,82(4):481-488.

[7]吴凤凤. 发芽对糙米主要营养成分、生理功效和加工特性的影响[D].无锡:江南大学,2013.

[8]Chavan J K,Kadam S S,Beuchat L R. Nutritional Improvement of Cereals By Sprouting[J]. Critical Reviews in Food Science and Nutrition,1989,28(5):401-437.

[9]Yang F,Basu T,Ocraikul B. Studies on Germination Conditions and Antioxidant Contents of Wheat Grain[J]. International Journal of Food Sciences and Nutrition,2001,52(4):319-330.

[10]Traoré T,Mouquet C,Icard-vernière C,et al. Changes in Nutrient Composition,Phytate and Cyanide Contents andα-amylase Activity During Cereal Malting in Small Production Units in Ouagadougou(burkina Faso)[J]. Food Chemistry,2004,88(1):105-114.

[11]Valencia-Chamorro S A. Quinoa,In:Caballero B.(ed.)Encyclopedia of Food Science and Nutrition[M]. Amsterdam:the Netherlands:Academic Press,2003:4895-4902.

[12]Maughan P J,Bonifacio A,Coleman C E,et al. Quinoa(Chenopodiumquinoa)Genome Mapping and Breeding in Plants[M]. Berlin,Germany:National Academy Press,2007:147-158.

[13]Gross R,Roch F,Malaga F,et al. Chemical composition and protein quality of some Andean food sources[J]. Food Chemistry,1989,30:25-34.

[14]Report of a joint FAO/WHO UNU meeting. Protein and amino acid requirements in human nutrition[M].Geneva:Food and Agriculture Organization of the United Nations,1985.

[15]李淑艳. 萌发过程大豆蛋白质动态变化及营养价值的研究[D].北京:北京林业大学,2009

[16]Abugoch L E. Quinoa(ChenopodiumquinoaWilld.):Composition,Chemistry,Nutritional,and functional Properties[J]. Advances in Food and Nutrition Research,2009,58:1-31.

[17]郑艺梅,李群,华平. 发芽对糙米蛋白质及氨基酸组成特性的影响[J]. 中国粮油学报,2007,27(5):7-11.

[18]陈志刚,顾振新,汪志君,等. 糙米的营养成分及其在发芽过程中的变化[J]. 南京农业大学学报,2003,26(3):84-87.

[19]Moongngarm A,Saetung N. Comparison of Chemical Compositions and Bioactive Compounds of Germinated Rough Rice and Brown Rice[J]. Food Chemistry,2010,122(3):782-788.

[20]Comai S,Bertazzo A,Bailoni L,et al. The Content of Proteic and nonproteic(free and protein-bound)tryptophan in quinoa and cereal Flours[J]. Food Chemistry,2005,100(4):1350-1355.

[21]Jancurova M,Minarovicova L,Dandar A. Quinoa a review[J]. Czech Journal of Food Science,2009,27:71-79.

[22]USDA(U.S. Department of Agriculture). USDA National Nutrient Database for Standard Reference[J]. Nutrition Data Laboratory,2005:24-25.[23]B Alan. Quinoa an ancient crop to contribute to world food security[R]. 37th FAO Conference,2011.

[24]周海涛,刘浩,么杨,等. 藜麦在张家口地区试种的表现与评价[J]. 植物遗传资源学报,2014,15(1):222-227.

[25]王黎明,马宁,李颂,等. 藜麦的营养价值及其应用前景[J]. 食品工业科技,2014,35(1):381-384,389.

[26]阿图尔·博汗格瓦,希尔皮斯里·瓦斯塔瓦.藜麦生产与应用[M].北京:科学出版社,2014:195-196.

[27]陈文麟. 常见谷物及其加工品的膳食纤维含量[J]. 粮食与饲料工业,1994,20(2):34-35.

The influences of soaking and sprouting on primary nutrient contents of quinoa seed

GUO Mou-zi1,HU Jing1,LI Zhi-long1,SHEN Bao-yun1,*,CHEN Xia-zhen1,MA Shao-li1,LI Chao-zhou2

(1.Gansu Tiaoshan Institute of Agricultural and Forestry Sciences,Baiyin 730400,China;2.Gansu Agriculture University,Lanzhou 730070,China)

The quinoa seed was as thematerial which was cultivate by Tiaoshan of Gansu agriculture and forestry research institute. Through 45 ℃ hot water soaked for 30 min,25 ℃ warm water soak 25 min,drain water placed in 25 ℃ after cultivation in the 30 min of the emergence,protein,crude fat,starch,carbohydrates,amino acids,vitamins,flavonoids,dietary fiber,SOD etc of quinoa seeds before and after the testing were analysised. The change of the nutrient. Research showed that after the emergence,macromolecular material such as fat and starch content were decreased in quinoa seed due to the hydrolysis reaction,some vitamin(VC,VEand folic acid)was reduced with the increase of water content relative content. And free amino acids,VB1,VB2,dietary fiber and flavonoid compounds were higher,the active ingredient contents of the quinoa were more balanced and reasonable nutrition,nutritional quality was improved.

quinoa;nutrient contents;soaking and sprouting;nutritional value assessment

2015-12-28

郭谋子(1978-)，男，大学本科，工程师，研究方向：藜麦栽培及农产品质量检测，E-mail：13884202966@163.com。

沈宝云(1965-)，男，博士，高级工程师，研究方向：作物遗传育种与藜麦栽培研究，E-mail：13909432261@126.com。

白银市科技计划示范项目(2014-2-56N)。

TS201.4

A

1002-0306(2016)18-0165-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.18.023