11种谷子营养成分及脱壳对酚类物质含量的影响

张玲艳，韩 飞，范柳萍

(1.江南大学食品学院，江苏无锡214122;2.国家粮食局科学研究院，北京100037)

谷子，禾本科狗尾草属植物，学名为 Setaria itatica Beauv，是世界上最古老的农作物之一，谷子脱壳称小米(millet)。谷子起源于我国黄河流域，中国是主产区，占全世界产量的80%，其次是印度，谷子产量占10%。澳大利亚、美国、加拿大、法国、朝鲜、日本、匈牙利等国也有少量种植［1］。谷子具有极强的适应能力，还有耐旱、耐贫瘠、耐酸、耐碱、耐盐等特点，因此谷子是我国干旱地区及推广节水农业地区的理想作物。谷子中的主要营养物质是碳水化合物，其主要成分是直链淀粉和支链淀粉，直链淀粉含量较多，易于消化。谷子中还含有一些抗氧化性物质，包括维生素、矿物质、酚类化合物等［2］。此外，经常食用谷子，不仅有益于人体健康，还可以预防糖尿病［3］。谷子营养丰富、营养成分比例均衡并且消化率很高，达90%以上［4］。谷子的营养成分与品种、产地等密切相关，但目前还缺乏不同地区、品种谷子详细的营养成分分析以及加工对营养成分影响的数据。因此，笔者收集了来自河北、山西、河南、吉林、甘肃和内蒙古等地的11种谷子，检测其蛋白质、灰分、脂肪以及氨基酸、脂肪酸、多酚、黄酮等营养成分，并分析脱壳对谷子多酚、黄酮的影响，为消费者提供更全面的营养成分数据，也可为优良品种的集中栽种提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料 该研究所采用谷子主要来自于河北、山西、河南、吉林、甘肃和内蒙古。豫谷01号和豫谷18号是来自于河南安阳;晋汾02号、晋谷21和晋谷29来自山西汾阳，长农35来自于山西武乡;黄金谷和峰红谷来自内蒙古赤峰;九谷20、冀谷31和陇谷12分别来自于吉林市、河北保定和甘肃兰州。试验中选取的样品没有蛀虫、碎粒，无杂交污染，样品密封于密封袋中并且储藏于4℃冰箱中。

1.2 方法

1.2.1 样品制备。小米是使用功率为2 kW的砻谷机将谷子脱壳3次而成，测定营养成分时将谷子和小米用粉碎机粉碎，过80目筛备用。

1.2.2 谷子基本营养物质检测方法。灰分检测方法依照国标GB/T 22510，2008;脂肪检测方法依照国标GB/T 14772，2008;氨基酸检测方法依照国标GB/T 5009.124，2003;蛋白质检测方法依照国标GB5009.5，2010;脂肪酸的检测方法是根据 Amira Jelassi提及的气相分析方法［5］;铜、铁、镁、锰、锌和钙检测方法根据国标GB/T 14609，2008;钾和钠检测方法根据国标 GB/T5009.91，2003。

1.2.3 总酚提取。

1.2.3.1 没食子酸标准曲线的制作。准确称取0.110 9 g没食子酸，用蒸馏水定容于500 ml的容量瓶中备用。分别移取0.10、0.20、0.30、0.40、0.50、0.60 ml的没食子酸标准溶液于25 ml容量瓶中，加入1 ml蒸馏水，1.0 ml Folin酚试剂，黑暗处放置8 min，加入2 ml 15%的碳酸钠溶液，用蒸馏水定容至25 ml，充分混合后，室温放置2 h后，于波长760 nm下测定吸光值。绘制标准曲线并进行回归处理，得回归标准曲线方程为:y=9.052 9x－0.157 5［其中，x为波长 760 nm 处测定的吸光度值，y为没食子酸标准溶液浓度(mg/L)］，R2=0.999 7，具有很好的线性相关性，见图1。

图1 没食子酸标准曲线

1.2.3.2 游离酚提取。称取15 g样品粉末于500 ml的酶反应器中，使用70%乙醇提取，料液比1∶12 g/ml，45℃，搅拌4 h后，分2次提取，4 500 r/min离心10 min，取上清液。在旋转蒸发仪(50℃)浓缩，定容至100 ml容量瓶，于波长760 nm下测吸光度，多酚含量以干基每1 kg样品中所含没食子酸当量(mg gallic acid equivalents/1 kg dry weight)表示，简写为mgGAE/kg(DW)。

1.2.3.3 结合酚提取。参考文献［6－7］中提到的方式，将提取游离多酚后的残渣真空冷冻干燥，称取样品1.000 0 g，充氮条件下加入18 ml 1.5 mol/L的氢氧化钠水解1 h，用6 mol/L的盐酸中和，使其pH维持2.0左右，正己烷(4×10 ml，30 min)脱脂，离心除去上清液，乙酸乙酯(4 ×10 ml，30 min)提取多酚，浓缩，用甲醇定容至5 ml，于波长760 nm下测吸光度。

1.2.4 黄酮。

1.2.4.1 芦丁标准曲线制作。准确称取11.2 g芦丁标准品，用甲醇定容于50 ml容量瓶中备用。分别移取0.21、0.31、0.42、0.52、0.84 ml的芦丁标准溶液于 10 ml容量瓶中，加入2 ml 0.1 mol/L 的三氯化铝，3 ml 1.0 mol/L 的乙酸钾，用30%的乙醇定容，充分混合后，室温放置90 min后，于波长420 nm下测定吸光值。绘制标准曲线并进行回归处理，得回归标准曲线方程为:y=0.031 4 x+0.000 5［其中，x为波长420 nm处测定的吸光度值，y为芦丁标准溶液浓度(mg/ml)］，R2=0.999 2，具有很好的线性相关性，见图 2。

1.2.4.2 黄酮提取。称取10 g样品粉末于500 ml的酶反应器中，使用80%乙醇提取，料液比1∶30 g/ml，60℃，搅拌3 h后，4 500 r/min离心10 min，取上清液。在旋转蒸发仪(50℃)浓缩，定容至25 ml容量瓶，于波长420 nm下测吸光度，黄酮含量以干基每1 kg样品中所含芦丁当量表示，简写为mgRE/kg(DW)。

图2 芦丁标准曲线

2 结果与分析

2.1 谷子基本营养物质

2.1.1 灰分。表1反映了不同谷子的灰分含量，地域和品种对谷子的灰分含量影响较大。由表1看出，11种谷子的灰分范围为2.05% ～3.25%，吉林市九谷20灰分值最高，达3.25%。Singh等检测了16种手指谷的灰分含量，表明这16种谷子的变化范围为 1.47% ～2.58%，均值为 2.11%［8］，Calvin Onyango检测到的谷子灰分含量2.08%［9］，这11种谷子的灰分含量较高，均值达到2.72%，说明其内矿物质元素含量相对较高。

2.1.2 脂肪含量。Saldivar研究了总脂肪含量，表明谷子和手指谷粗脂肪含量变化范围为5.2% ～11.0%［10］，Fatoumata Hama也报道珍珠谷内脂肪含量达到4.80%［11］，而我国的11种谷子的脂肪含量分布范围为1.81% ～3.35%，均值为2.64%，低于他们测量的最低值，有利于人体健康，更加符合现代人健康饮食要求。由表1可知，豫谷18号的脂肪含量值最小，仅为1.81%，而晋谷21号和赤峰峰红谷的脂肪含量值最高，达到3.35%。

表1 11种谷子基本营养成分 %

2.1.3 脂肪酸。谷子中富含人体所需的不饱和脂肪酸亚油酸、亚麻酸。通过检测11种谷子的脂肪酸种类及含量，由表2可以看出，谷子中脂肪酸含量最为丰富的是亚油酸，其中晋谷21号亚油酸含量达到70.28%，不饱和脂肪酸含量最高为89.25%。11种谷子脂肪酸中不饱和脂肪酸最低含量也达到78.00%，可以充分满足人体对于不饱和脂肪酸的需求，促进人们身体健康。Shaohua Liang检测了谷子中脂肪酸组成，其中不饱和脂肪酸变化范围为80.69% ～89.04%，其中亚油酸含量最高，均值达到67.27%［12］，而这11种谷子的亚油酸均值为66.73%，与其结果相一致。由表2可知，山西省供试谷子脂肪含量平均值为2.91%，相应的不饱和脂肪酸含量为84.69%，内蒙古供试谷子粗脂肪和脂肪酸含量与山西省谷子相接近，不饱和脂肪酸含量达到84.81%，虽然河南省谷子脂肪含量低，但是其不饱和脂肪酸含量也较低，仅为79.69%。因此，山西省的谷子更能补充人体所需脂肪酸。另外，还检测出小米脂肪酸中还含有花生酸。Issoufou Amadou也报道检测出二十碳花生酸［13］。

2.1.4 蛋白质含量。Khouloud BACHAR研究了28种手指谷的蛋白质含量，报道蛋白质含量的变化范围在0.78% ～11.88%［14］，而供试的11种谷子蛋白质含量范围为8.42% ～10.70%，与其基本一致。由表1可以看出，其中晋汾02和晋谷29号的蛋白含量相对较高，达到10.70%和10.61%，内蒙古地区的2种谷子蛋白质平均含量为10.22%，而吉林市的九谷20号蛋白质含量较低，只有8.42%。由此可见，地域对蛋白质含量影响较大。G.EJETA测量了来自南非的3种珍珠粟的蛋白质含量，此3种谷子蛋白质含量均高于我国的谷子蛋白质含量，其中谷子52731蛋白质含量达到14%，其余2种谷子Kordofani和Zongokolo蛋白质含量均已达到12%［15］。此外，S.Chowdhury报道了2种珍珠粟的蛋白质含量均值为11.40%［16］。

表2 11种谷子中脂肪酸含量%

2.1.5 氨基酸。谷子中含有丰富的氨基酸，检测谷子中的16种氨基酸，含量最为丰富的是脯氨酸(Pro)、天冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu)、丙氨酸(Ala)和亮氨酸(Leu)，其中Glu含量最高，必需氨基酸中Leu含量最大，其含量分别为23 509.6 mg/kg、14 620.0 mg/kg 。Issoufou Amadou 检测了4种谷子的18种氨基酸，相对于其他种类，手指谷中氨基酸含量最为丰富，其中报道Glu含量最高，Leu含量其次［13］。Stephen Mbithi-Mwikya等也检测了手指谷18种氨基酸，也表明其中Glu含量最高，Leu在必需氨基酸中含量最高，Glu含量甚至达到Leu的2倍［17］。Calvin Onyango也曾报道说明谷子中Glu含量可以达到Leu含量的2倍［9］。

由表3可以看出，区域和品种不同也导致谷子中氨基酸种类和含量不同，且差别显著的是Glu含量，山西省的晋汾02号氨基酸含量最为丰富，豫谷01号氨基酸含量较少，Glu含量仅有18 112.1 mg/kg，Leu 含量仅有 10 914.3 mg/kg。

2.1.6 矿物质。该研究检测了我国11种谷子中常见的8种矿物质元素，由表4可知，不同品种谷子的矿物质含量相差甚小，其中K、Mg、Ca元素含量最多，K元素变化范围在2 814.5 ～4 377.58 mg/kg，平均含量为3 460.00 mg/kg，Ca 元素含量变化范围在205.34 ～439.89 mg/kg，平均含量 297.00 mg/kg，Cu元素含量最少，平均含量仅为5.82 mg/kg。有报道曾指出，镁有利于制造出消化酵素，提高葡萄糖的新陈代谢，促进钙的吸收。Khouloud BACHAR研究报道了28种手指谷，钾变化范围为112.40 ～2 847.00 mg/kg，钙平均含量为4 168.60 mg/kg［14］，相对而言，这我国的这些谷子 K 含量高于国外的谷子，而Ca的平均值含量却远低于国外的谷子。谷子品种不同，生长地域不同，其矿物质含量差别显著。由于内蒙古地表金属矿产较为丰富，因此赤峰黄金谷中Fe、Zn含量相对较高，可补充人体所需Fe和Zn，综合各种矿物质元素，峰红谷中对人体有益矿物质元素含量较为丰富。这11种谷子中，Fe、Zn 的平均含量为 39.17、28.01 mg/kg，而O.Adeola研究了2种珍珠谷的矿物质含量，其中珍珠粟B中Fe含量高达 51.00 mg/kg，Zn 含量达到 43.00 mg/kg［18］。JohnR.N.Taylor对比研究了大豆、谷子的性质，他们报道Fe含量均值为 67.73 mg/kg，Zn 含量均值为 41.56 mg/kg［19］。

2.2 脱壳前后谷子抗氧化物质含量

2.2.1 脱壳前后谷子酚类物质含量。由图3可知，谷子中结合酚［(2 123.0 ±92.50)～(4 401.0 ±138.6)mg GAE/kg(DW)］含量均高于游离酚［(691.6 ±41.4)～(2 310.0±32.60)mg GAE/kg(DW)］，总酚含量最高是峰红谷 ，达到(6 711.0 ±171.2)mg GAE/kg(DW)，其游离酚和结合酚也分别达到最高值。11种谷子总酚均值为4 118.0 mg GAE/kg(DW)，高于珍珠粟总酚含量 1 387.0 mg GAE/kg(DW)［20］。翟玮玮等通过研究4种谷物酚类物质含量以及抗氧化性也表明，糙米在谷物中总酚含量较高，而这11种谷子总酚含量平均值为4 118.0 mg GAE/kg(DW)，高于糙米中总酚含量［6］。张文昊等报道，糙米中总酚含量仅为 1 695.0 mg GAE/kg(DW)［21］。邵雅芳研究了3种颜色糙米的总酚含量，其中黑米总酚含量最高，仅为1 568.0 mg GAE/kg(DW)［22］。此外，山西省的晋汾 02总酚含量最高，达到(4 282.0± 221.7)mg GAE/kg(DW)，游离酚(934.3 ±11.91)mg GAE/kg(DW)。

表3 11种谷子中氨基酸含量mg/kg

表4 11种谷子矿物质元素含量mg/kg

从11种谷子中选取酚类物质含量较多的6种(峰红谷、晋汾02、晋谷21、陇谷12、冀谷31、豫谷01)研究脱壳对其影响，Kim 等［23］和 Vaher等［24］曾报道，谷子酚类物质主要存在于糠皮层。表5说明，脱壳对于峰红谷总酚含量影响较大，其总酚含量只占脱壳前15%，脱壳对于陇谷12影响相对较小，脱壳后的陇谷12总酚含量为脱壳前的37%。但是，脱壳后冀谷31总酚含量最高，达到(1 205.0±99.50)mg GAE/kg(DW)，豫谷01［(1 172.0 ±106.2)mg GAE/kg(DW)］含量相对较高，差别不是很显著。

对比图3和图4可知，脱壳后结合酚和游离酚差别不显著，脱壳前游离酚与结合酚差值最小的是陇谷12，仅为1 117.0mg GAE/kg(DW)，最大是黄金谷，达到 2 814.0 mg GAE/kg(DW)，然而脱壳后游离酚和结合酚差值范围为225.3 ～495.3 mg GAE/kg(DW)，最小的是晋谷21，最大为冀谷31，由此可说明结合酚较多存在于糠皮层。Ivaniˇsová等也说明，谷物中酚类物质73%存在于糠皮层中［25］。

2.2.2 脱壳前后谷子黄酮含量。黄酮属于多酚，具有一定的抗氧化性［7］。由图5可知，这11种谷子中黄酮含量最少的是冀谷31，仅为(587.0 ±34.0)mgRE/kg(DW)，陇谷 12 黄酮含量最多，达到(3 031.0 ±97.5)mgRE/kg(DW)。其次，山西省的4种谷子(长农35、晋汾02、晋谷21、晋谷29)黄酮平均含量为1 301.2 mgRE/kg(DW)，晋谷21黄酮含量达到最大值(2 974.0±48.2)mgRE/kg(DW)，而内蒙古中峰红谷［(1 876.0±84.4)mgRE/kg(DW)］含量最多。同样选取 6种谷子研究脱壳对其黄酮含量的影响，由表6可知，脱壳后黄酮含量增加，这可能是由于大部分黄酮与糖结合成苷类以配基的形式存在于谷子果实中［26］，糠皮层中含有极少量的黄酮。脱壳前选取的6种谷子黄酮含量从(587.0±34.0)mg/kg(DW)增加到(3 031.0 ±97.5)mgRE/kg(DW)，然而脱壳后小米黄酮含量从(1 465.0±102.4)mgRE/kg(DW)增加到(3 639.0 ±93.5)mgRE/kg(DW)，并且脱壳前陇谷12 黄酮含量最多，脱壳后晋汾02黄酮含量最多。

图4 6种脱壳谷子酚含量

表5 脱壳前后谷子总酚含量 mg GAE/kg(DW)

图5 11种谷子总黄酮含量

3 结论

该试验主要研究了我国不同地方11种谷子的营养组成以及脱壳对酚酸和黄酮含量的影响。山西省的4种谷子中蛋白质和脂肪酸含量较其他省的谷子含量高，分别达到10.21%、84.69%。此外，谷氨酸和亮氨酸也是最为丰富的，均值分别高达23 509.6和14 620.0 mg/kg。由峰红谷和黄金谷可知，内蒙古的谷子不仅其矿物质元素铁、锌和钙含量丰富，而且不饱和脂肪酸也高达84.81%。

峰红谷中游离酚和结合酚含量最多，黄酮含量相对较高。脱壳谷子中酚类物质含量骤减，均值1 120.0 mg GAE/kg(DW)，然而脱壳后晋汾02黄酮含量却从(1 731.0±100.1)mg芦丁/kg(DW)增加到(3 639.0 ±93.5)mg芦丁/kg(DW)。谷子营养物质含量丰富，且消费者倾向健康营养的饮食方式，值得研究不同加工方式以使营养物质在加工中损失最小。

表6 脱壳前后谷子总黄酮含量 mg GAE/kg(DW)

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