河北省主要杂粮营养成分分析及评价

闫晨静,周 茜,董小涵,韩 雪,蔡东伟,白冰瑶,赵 文

(河北农业大学食品科技学院,河北省农产品加工工程技术中心,河北保定 071000)



河北省主要杂粮营养成分分析及评价

闫晨静,周 茜,董小涵,韩 雪,蔡东伟,白冰瑶,赵 文*

(河北农业大学食品科技学院,河北省农产品加工工程技术中心,河北保定 071000)

以河北省产裸燕麦、甜荞、谷、黍等主要杂粮为研究对象,采用现代仪器分析方法对其主要营养成分进行分析和评价。结果表明:小米、裸燕麦中蛋白质含量较高,分别为12.63 g/100 g和12.52 g/100 g,最低的是玉米,仅为7.94 g/100 g;小黄米和大黄米中VB1含量较高,分别为0.34 g/100 g和0.39 mg/100 g,玉米中含量最低,为0.09 g/100 g;甜荞中VE(0.83 mg/100 g)与钙、磷、钾、镁、锌等微量元素含量均高于其他种类杂粮;糜子米中VB2含量较为突出(0.18 mg/100 g);裸燕麦中Fe(14.36 mg/100 g)含量丰富;玉米中Se(3.54 μg/100 g)含量较高,并含有大量叶黄素(349.56 μg/100 g)和玉米黄素(270.90 μg/100 g)。营养价值评价结果表明,河北省主要杂粮的蛋白质、VB1、VB2和Ca等重要营养素的营养质量指数(Index of nutrition quality,INQ)均明显高于大米,且糜子米中蛋白质、VB1、VB2均为营养质量合格;甜荞、裸燕麦氨基酸评分较高,其氨基酸含量与FAO推荐值最为接近。因此,河北省产糜子米、甜荞和裸燕麦营养价值较高,具有较大的开发与应用前景。

河北省,杂粮,营养成分分析,营养评价

谷物一直是多数人的主食,是人体能量、蛋白质、B族维生素与矿物质的主要来源。近年来,人们为了追求口感,粮食消费基本以精白米面为主[1-3]。2002年全国营养与健康调查的结果表明,我国公众主食消费不合理主要表现在精白米面之外的其他谷类和薯类消费比例偏低,并呈较快下降趋势,因此主食消费比例失调已经成为影响大众健康的重要因素。国家相继实施一系列政策促进杂粮开发,改善人们的膳食结构,推行“主食多样化”、“杂粮主食化”,越来越多的人开始关注杂粮[4-6]。

我国杂粮资源丰富,品种繁多,被广泛用于生产面包、饼干、蛋糕、意大利面、大饼、粥、啤酒和饮料等[7-9]。河北省作为中国粮食主产省之一,有着悠久的杂粮栽培历史,种植区分布广泛,在长期的栽培过程中,形成了适于不同地区生态特点的各种各样的杂粮品种类型。河北省种植的杂粮主要包括小米、小黄米、大黄米、糜子米、甜荞、裸燕麦和玉米,其中,小米、甜荞种植范围广,在河北各地区均有种植;小黄米、大黄米在张家口、承德地区种植较多,邢台地区也有少量种植;糜子米、裸燕麦是张家口、承德地区的特色谷黍类杂粮。

目前,对于单一杂粮营养成分研究较多,但缺乏全面的比较分析及营养价值评价。河北省作为我国的杂粮主产区之一,该地区各种杂粮营养价值的系统研究尚未见报道。本研究旨在对河北省产常见杂粮的主要营养成分进行全面分析,并对其营养价值进行评价,为明确河北省不同杂粮的营养价值、进而针对性的开发相关杂粮加工产品,促进杂粮主食化进程提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

实验材料 选取河北省具有代表性的、种植范围较广的7种杂粮品种作为实验材料,样品均脱壳后粉碎过筛待测;小米(大白谷)、小黄米(冀谷30)、大黄米(雁黍8号)、糜子米(黄糜九58)、甜荞(北早)、裸燕麦(品五) 河北省农林科学院谷子研究所;玉米(郑单958) 河北农业大学农学院;Ca、VB1、VB2、VE、叶黄素、玉米黄素、氨基酸标准品 上海源叶生物科技有限公司,纯度均在99.9%以上;甲醇、乙腈 均为色谱纯;乙醇、石油醚、盐酸、硫酸、硝酸、氢氧化钠、铁氰化钾、正己烷、MES、TRIS、α-淀粉酶、蛋白酶、葡萄糖苷酶 均为分析纯。

SR526石墨消解仪、1100全自动凯氏定氮仪、TANK微波消解仪 济南海能仪器股份有限公司;TAS-990-SUPER原子吸收光谱仪 北京普系通用有限责任公司;FP-750荧光分光光谱仪 日本JASCO公司;Waters-1525-2998高效液相色谱仪 美国Waters公司。

1.2 实验方法

1.2.1 营养成分测定

1.2.1.1 水分及宏量营养素 水分:直接干燥法[10];蛋白质:凯氏定氮法[11];脂肪:索氏抽提法[12];碳水化合物:减差法计算。碳水化合物=100-(水分+蛋白质+脂肪+灰分)[13];粗纤维测定:酶水解法[14]。

1.2.1.2 矿物质 总灰分:马弗炉灼烧法[15];Fe、Zn、Ca、Mg、K、Se:原子吸收光谱法[16-17];P:分光光度计法[18]。

1.2.1.3 维生素 VB1、VB2:荧光分光光度法[19-20];VE:高效液相色谱法[21];叶黄素、玉米黄素:高效液相色谱法,参照李宁等[22]推荐的方法略作改动。

1.2.1.4 氨基酸 酸水解氨基酸参照李娜等[23]推荐的方法进行测定。碱水解氨基酸采用高效液相色谱碱水解氨基酸法[24-25]。

1.2.2 营养价值评价

1.2.2.1 营养质量指数(Index of nutrition quality,INQ)法

INQ=(一定食物中某营养素含量/该营养素推荐摄入量RNI)/(一定食物提供的能量/能量推荐摄入量)[26]

INQ=1 该食物提供营养素能力与提供能量能力相当,为“营养质量合格产品”;

INQ>1 该食物提供营养素能力大于提供能量能力,为“营养质量合格食物”,并特别适合超重和肥胖者;

INQ<1 该食物提供营养素能力小于提供能量能力,为“营养质量不合格食物”。

1.2.2.2 氨基酸评分法 根据联合国粮食及农业组织(Food and Agriculture Organization,FAO)/世界卫生组织(World Health Organization,WHO)(1973年)建议的必需氨基酸评分标准模式和鸡蛋蛋白质的氨基酸评价标准模式[27],按以下公式计算氨基酸评分(Amino Acid Score,AAS)和化学评分(Chemical Sore,CS)。

1.3 数据处理

2 结果与分析

2.1 河北省主要杂粮的营养成分分析

2.1.1 水分及宏量营养素 由表1可知,各种杂粮水分含量均在9%左右,小米略高。但不同种类杂粮之间宏量营养素存在一定差异。小米、裸燕麦中蛋白质含量为12.63、12.52 g/100 g,明显高于其他杂粮。大黄米、甜荞中含有较多的粗纤维,含量分别为6.95、6.90 g/100 g,是大米粗纤维含量的9.93、9.86倍。玉米中碳水化合物含量较高,为79.76 g/100 g。因此,与大米相比,杂粮具有较高的营养价值。

2.1.2 矿物质 由表2可知,杂粮中富含丰富的矿质元素,其中P、K、Mg含量较高,平均水平在200 mg/100 g以上,有助于补充人体所需的微量元素。各种类杂粮对比可知,甜荞中Ca、P、K、Mg、Zn的含量明显高于其他杂粮,分别是大米的3.35、2.37、3.61、8.35、1.92倍。裸燕麦中Fe含量丰富,高达14.36 mg/100 g,是大米的6.24倍。Fe作为血红蛋白的重要组成部分,可提高机体免疫力,能促进β-胡萝卜素转化为维生素A。玉米和小黄米中Se的含量较高,分别为3.54、3.48 μg/100 g。Se作为一种重要的营养元素,具有较强的抗氧化能力。因此,杂粮是很好的矿物质来源,对维持人体健康起很大的作用。

表1 河北省主要杂粮水分及宏量营养素含量(g/100 g)Table 1 Major nutritional components of minor cereals in Hebei province(g/100 g)

表3 河北省主要杂粮维生素含量分析Table 3 Vitamin components of minor cereals in Hebei province

注:“-”表示未检出;表4同。

2.1.3 维生素 由表3可知,杂粮中B族维生素含量十分丰富。其中大黄米中VB1含量最高,为0.39 mg/100 g,是大米的3.55倍。糜子米中VB2含量最高,为0.18 mg/100 g,是大米的3.6倍。B族维生素是人体不可缺少的物质,可促进体内代谢,多余的B族维生素会完全排出体外,所以,保证每天足够的摄入量非常重要。甜荞中VE含量为0.83 mg/100 g,是大米的1.8倍,明显高于其他杂粮。玉米中含有大量叶黄素、玉米黄素,其中,叶黄素属于类胡萝卜素,是一种性能优异的抗氧化剂,玉米黄素是β-胡萝卜素衍生物,也具有较好的抗氧化功效,这两种色素对保护视力都有独特的功效。由此表明,河北省产小米、小黄米、大黄米、糜子米、玉米等杂粮B族维生素含量均远高于大米。

2.1.4 氨基酸 由表4可知,杂粮中含有常见的18种氨基酸,且不同种类杂粮中氨基酸含量有一定差异。色氨酸含量普遍较低,亮氨酸、谷氨酸、丙氨酸含量较高。其中谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占重要地位,亮氨酸具有控制血糖、修复肌肉的功效。从氨基酸总量来看,甜荞、裸燕麦的氨基酸总含量最高,分别为10527、10358 mg/100 g,约是大米的1.6倍。玉米中氨基酸含量较低,仅为5571 mg/100 g。从氨基酸结构来看,大黄米、糜子米中八种必需氨基酸含量均占氨基酸总量的40%以上,符合FAO/WHO标准。

表4 河北省主要杂粮氨基酸含量分析(mg/100 g)Table 4 Compositions of amino acids of minor cereals in Hebei province(mg/100 g)

2.2 河北省主要杂粮的营养评价

2.2.1 营养质量指数 由表5可知,除大黄米、玉米外,其他杂粮蛋白质INQ均大于1,是大米的1.45～1.66倍,说明多数杂粮蛋白质营养质量均高于大米。除玉米外所有杂粮VB1INQ都大于1,为1.11～2.07,是大米的1.88～3.51倍。VB2INQ为0.37～1.07,是大米的1.32～3.82倍,也远高于大米。七种杂粮中Ca INQ在0.28～0.42之间,相当于大米的2.33～3.5倍,说明杂粮Ca的营养价值虽然略低,但相对大米仍有较大优势。因此,河北省主要杂粮的蛋白质、VB1、VB2和Ca等重要营养素的营养价值均明显高于大米,而糜子米中蛋白质、VB1、VB2均为营养质量合格。

表5 河北省主要杂粮的营养质量指数Table 5 Index of nutrition quality of minor cereals in Hebei province

2.2.2 氨基酸评分 由表6可看出,除裸燕麦、甜荞外,其它五种杂粮中赖氨酸的氨基酸评分和化学评分均较低,是第一限制性氨基酸。此外，小米、小黄米、甜荞、裸燕麦中异亮氨酸评分较低，小米、小黄米、大黄米、糜子米中缬氨酸评分较低，这两种氨基酸亦属于限制性氨基酸。小米、小黄米中苏氨酸评分较低，裸燕麦、玉米中色氨酸评分较低。七种杂粮中亮氨酸、蛋氨酸和胱氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸评分均较高，且含量均高于FAO推荐值。

表6 河北省主要杂粮的氨基酸评分Table 6 Amino acid evaluation scores of minor cereals in Hebei province

3 结论

河北省主要杂粮各营养成分含量明显高于大米。其中,蛋白质、维生素和矿物质作为重要营养素,具有十分明显的的优势。除玉米以外,蛋白质含量是大米的1.34～1.71倍,且必需氨基酸种类齐全,品质较好。特别是甜荞和裸燕麦,氨基酸评分基本达到FAO推荐标准。除玉米外,其它杂粮VB1含量约为大米的2～3.55倍,VB2含量约为大米的1.4～3.6倍,可见相较于精白米面,杂粮能更好的为人体提供所必需的B族维生素,是B族维生素的良好来源。大米中Ca含量仅为13 mg/100 g,而本研究杂粮样品Ca含量远远高于大米,是大米的2.33～3.35倍。此外,杂粮中粗纤维含量丰富,是大米的2.43～9.93倍。河北省七种主要杂粮中,特别是糜子米、甜荞和裸燕麦,蛋白质、B族维生素和矿物质含量与大米对比具有明显优势,营养价值较高,可开发相关加工产品,以加快杂粮主食化、主食多样化进程。

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Analysis and evaluation of nutritional components of minor cereals in Hebei province

YAN Chen-jing,ZHOU Qian,DONG Xiao-han,HAN Xue,CAI Dong-wei,BAI Bing-yao,ZHAO Wen*

(College of Food Science and Technology,Agricultural University of Hebei, Engineering Technology Research Center for Agricultral Product Processing of Hebei,Baoding 071000,China)

The nutritional components of the main crops in Hebei province,including avena nuda,common buckwheat,cereal,millet were analyzed and evaluated using modern instrumental analysis methods. The results indicated that higher contents of proteins were determined in millet and avena nuda,which were up to 12.63 g/100 g and 12.52 g/100 g,respectively,whereas the corn was the lowest with only 7.94 g/100 g. Higher content of VB1was determined in the small glutinous millet and rhubarb rice,which were up to 0.34 g/100 g and 0.39 mg/100 g,respectively,whereas the content of corn was 0.09 g/100 g. Common buckwheat had the higher content of VEand trace elements such as calcium,phosphorus,potassium,magnesium,zinc than others crops. Panicum miliaceum had the higher content of VB2(0.18 mg/100 g). Avena nuda contained rich iron(14.36 mg/100 g). Corn contained rich selenium(3.54 μg/100 g),and contained lots of lutein(349.56 μg/100 g),zeaxanthin(270.90 μg/100 g). The results of nutritional value evaluation showed that the main crops of Hebei province had higher index of nutrition quality than rice in protein,VB1,VB2and calcium,and protein,VB1,VB2were qualified for nutritional quality in panicum miliaceum. Commen buckwheat and avena nuda had high amino acid score,which were closest to the FAO recommended value. Therefore,panicum miliaceum,commen buckwheat and avena nuda have great potential for development and application due to theri high nutritional values.

Hebei province;minor cereals;nutrition analysis;evaluation

2016-11-28

闫晨静(1993-)，女，在读硕士研究生，研究方向：食品营养，E-mail：yancj1009@163.com。

*通讯作者:赵文(1964-)，女，硕士，教授，研究方向：食品营养，E-mail：zwgyf1964@163.com。

国家科技支撑计划课题(2014BAD04B10)。

TS201.4

A

1002-0306(2017)10-0351-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.10.059