小米的营养成分及保健功能研究进展

2017-07-05李暮男兰凤英

河北北方学院学报（自然科学版） 2017年7期

关键词：赖氨酸小米氨基酸

李暮男，兰凤英

(河北北方学院农林科技学院食品科学系，河北张家口 075000)

小米的营养成分及保健功能研究进展

李暮男，兰凤英*

(河北北方学院农林科技学院食品科学系，河北张家口 075000)

小米是中国传统的谷物，营养价值很高，含有蛋白质、脂肪、糖类、多种维生素，及钙、磷、铁等人体所必需的营养物质，各种营养素比例适宜且消化率高，是良好的营养源。小米中的膳食纤维具有许多保健功能。例如：助消化、软化血管、降血压、提高免疫力、滋补、抗脂肪肝、安眠、抑菌等功效。评价小米中蛋白质的营养品质，采用联合国粮农组织(FAO)、世界卫生组织(WHO)提出的氨基酸评分法，并且把小米与鸡蛋作为对比，得出结论：小米是一种优质蛋白质来源食品。为了弥补缺乏赖氨酸这一特点，目前主要有3项措施：培育新品种，强化赖氨酸，与其他杂粮搭配。小米中主要脂肪酸是：亚油酸、油酸、亚麻酸、棕榈酸、硬脂酸、花生四烯酸。小米维生素含量多且种类丰富，主要种类有：维生素A、维生素D、维生素C、维生素B12和维生素E。小米中的矿物质含量相对较低，低于玉米等作物。小米中矿物质的含量变化很大，与品种和产地有关。小米中的膳食纤维不能被人体消化吸收，但是可以促进肠道的蠕动，对消化道疾病有预防作用。小米有降低血脂、血压的作用。小米中的蛋白质可以维持血浆胶体渗透压的恒定，有运输血浆人血白蛋白的功能，同时可以增强机体抵抗力。小米中的亚油酸可以降低低密度脂蛋白胆固醇，从而降低高血压等疾病的发病可能性。小米蛋白是一种低过敏性蛋白，特别适宜于孕产妇和婴幼儿食用。中医学者认为，小米粥表面上的黏稠物，俗称“米油”,营养成分特别丰富，有“代参汤”之美誉。小米中的色氨酸，有一定的预防脂肪肝的作用。小米具有抗菌活性，能减少口中的细菌滋生，还能治脚气病。

小米；营养成分；保健功能

谷子是世界上最古老的农作物之一，主要分布在亚欧大陆的温带和热带地区，中国黄河中上游为主要栽培区。小米是谷子去皮后的产物，又称粟。小米的营养价值很高，含有蛋白质、脂肪、糖类、多种维生素，及钙、磷、铁等人体所必需的营养物质，各种营养素比例适宜且消化率高，是良好的营养源[1]。小米也有很好的保健功效，唐代的《食疗本草》中记载，小米有健胃功能，使人睡眠安静，产妇食小米可促使乳汁分泌旺盛；“治反胃热痢，煮粥食，益丹田，补虚损，开肠胃。”明代李时珍《本草纲目》记载“粟米气味咸，微寒无毒，主养肾气，去脾胃中热。益气，陈者苦寒，治胃热消渴，利小便”。传统的中医理论对小米的保健功能仅体现在文字的总结概述，基本没有试验验证，而现代科学研究对小米的营养组成及其营养保健的实证研究逐渐深入，主要体现在以下几方面。

1 小米的营养成分

1.1 碳水化合物

小米是人们经常食用的杂粮之一。D.B.Wankhede等人[2]检测了小米中的碳水化合物的含量，以黑龙江龙谷25品种为例，小米中碳水化合物占到总重的63%～70%，其中还原糖0.46%～0.69%，淀粉56.0%～61.0%，纤维素0.70%～1.80%，戊糖5.5%～7.2%。用70%乙醇从小米中提取得到的糖分中，木糖占1.5%～4.3%，果糖8.6%～15%，葡萄糖9.9%～15%，蔗糖31%～35%，棉子糖10%，麦芽糖5%～6.1%，低聚糖5%～9%，还有一些不明成分，占3%～10%。小米中含有的水溶性多糖，主要成分是阿拉伯糖、木糖，剩余一些是甘露糖、半乳糖和少量的葡萄糖。

小米淀粉中主要成分是直链淀粉和支链淀粉。小米的直链淀粉含量会影响米饭的蒸煮品质，直链淀粉比例低，分子结构中的亲水基比例较高，容易和水结合，米饭黏性大、黏性高。马力等人[3]对小米淀粉的性质进行详细研究，发现小米直链淀粉含量为27%时，凝胶稳定性高、膨胀力大、糊化温度高。

1.2 蛋白质

杨春、栗红瑜等人[4]研究证明不同小米品种间蛋白质的含量有很大差异。古世禄、刘厦[5]检测出，416份中国小米品种,大部分品种中蛋白质含量是10%～13.99%,平均的蛋白质含量为(11.73±1.40)%,小米品种的粳糯性和适口性与蛋白质没有直接联系。Yamasaki等人[6]通过硫酸铵盐析、柱层析的方法，从发芽的小米种子中分离出β-淀粉酶，SDS-PAGE鉴定其相对分子质量是58 kD，有一个亚基，等电点是4.62，此类酶更适宜水解聚合度大的麦芽低聚糖，直链淀粉、支链淀粉和水溶性淀粉是这种酶的底物。Yamasaki等人[7]在小米种子中纯化和表征了一种α-葡萄糖苷酶，通过SDS-PAGE测定它的相对分子质量86 kD，其等电点8.3，可以水解支链淀粉、含α-1、3-糖苷键的淀粉、麦芽糖、麦芽低聚糖、α-1和4-葡聚糖，水解多聚糖的速度比水解麦芽糖的速度快，为小米开发功能性食品提供了理论依据。

从营养角度来看，评价食物蛋白质品质的优劣，要看其必需氨基酸比例是否适宜。评价蛋白质营养品质的方法众多，最直接的方法是联合国粮农组织(FAO)、世界卫生组织(WHO)提出的氨基酸评分法，如果得分比标准模式低，说明含量少，没有达到标准，相反，则达到标准。氨基酸评分法其中包括色氨酸含量，但是，在酸解条件下色氨酸全部被破坏，需要另外的检测方法测出。测定蛋白质时，将氨基酸指数法和鸡蛋的蛋白质结合，进行小米的蛋白质评价，组氨酸是婴幼儿的必需氨基酸，小米又是婴幼儿的重要食物，因此，也把组氨酸列入评价之中。鸡蛋是所有的天然食物中最好的优质蛋白来源，其氨基酸的组成结构与人体氨基酸的组成结构最为相似，容易被人体利用。所以把小米与鸡蛋作为对比。小米和鸡蛋中的必需氨基酸量与FAO/WHO模式和氨基酸评分见表1[4]。

表1 小米和鸡蛋必需氨基酸量与FAO/WHO模式和氨基酸评分(单位：每1 g蛋白质中的mg数)

注：1.小米和鸡蛋必需氨基酸量数据来自于文献[4]。2.*色氨酸数据来自于文献[8]。

除色氨酸之外，小米包含的必需氨基酸占蛋白质总量的42.03%[4]。从表1看出，大部分必需氨基酸的评分比FAO/WHO模式标准值要高，缺乏的仅是赖氨酸和苏氨酸，赖氨酸为小米的第一限制氨基酸。和鸡蛋中的蛋白质对比，除去色氨酸，必需氨基酸指数EAAI是76.22。由此可见，小米是一种优质蛋白质来源食品。许洁[8]检测了小米中的色氨酸含量为13.96 mg·g-1。

小米的营养成分丰富，受到人们的欢迎。因为小米中的赖氨酸含量少，影响了小米蛋白质的质量，为了弥补缺乏赖氨酸的这一特点，目前报道的主要有以下3次措施。

(1)培育新品种

弥补小米营养缺陷的最根本方法是培育出高赖氨酸的优良品种，解决小米中缺乏赖氨酸的情况。何继红、杨天育等人[9]调查发现，育种成功的品种有：东乡白沙粘、会宁竹叶青、华池绳头紧、景泰竹叶青、会宁大黑谷、兰州白草红谷、定西荞面谷、会宁小金谷等多个品种，都有蛋白质、脂肪、赖氨酸含量较高的特点。

(2)强化赖氨酸小米

小米中的第一限制性氨基酸为赖氨酸，因此需要对赖氨酸进行强化，强化的标准根据FAO/WHO的氨基酸构成比例模式，使强化后的赖氨酸水平达到或接近FAO/WHO模式规定的数值。并且参考中国修订和颁布的谷类及制品可以强化的营养素和剂量标准，把小米蛋白质中赖氨酸的强化标准规定为1.5 g·kg-1[5]。古世禄、刘厦测得数据，小米在强化之后，利用率得到很大提高，经常食用强化小米，可以对人们的营养健康状况有很好的改善[5]。毛丽萍对小米进行了赖氨酸强化，使用强化剂，强化小米中的赖氨酸,弥补了小米中缺少赖氨酸的特点[10]。

(3)小米与其它杂粮的搭配

小米中赖氨酸较少，大豆中赖氨酸较多，利用蛋白质互补作用，把小米和大豆按一定比例配合，提高小米的营养价值。河北省谷子研究所，制作了米豆冰淇淋、米豆营养乳等米豆一系列食品[5]。

1.3 脂肪

小米中的脂肪主要是脂肪酸甘油酯[11]。

刘俊英等[12]通过超临界萃取方法从小米中获得萃取物2.01%，经GC-MS(气相色谱-质谱联用仪)分析，共鉴定出26种化合物，其中不饱和脂肪酸7种、饱和脂肪酸7种、酯类7种、醇类3种、其他化合物2种，主要成分脂肪酸含量为87.46%。

小米中主要的脂肪酸是：亚油酸、油酸、亚麻酸、棕榈酸、硬脂酸、花生四烯酸，不饱和脂肪酸占脂肪酸总量的85.54%[12]。

酸值是指中和1 g脂肪中的游离脂肪酸所需的氢氧化钾的mg数。它是脂肪中游离脂肪酸含量的标志。脂肪在长期保藏过程中，由于微生物、酶和热的作用发生缓慢水解，产生游离脂肪酸。而脂肪的质量与其中游离脂肪酸的含量有关。一般常用酸值作为衡量标准之一。在脂肪生产的条件下，酸值可作为水解程度的指标。酸值越小，说明油脂质量越好，新鲜度和精炼程度越好。李红、司俊玲等人对小米的基本组成和小米油的理化性质及脂肪酸组成进行了分析检测：小米油的酸值为11.9 mg·g-1，高于常见植物油脂的酸值[13]。小米油的碘值较高，说明小米油中不饱和脂肪酸含量偏高，放置时应该防止氧化，氧化后小米油的过氧化值变高，为30.9 mmol·kg-1。小米油的皂化值是194.4 mg·g-1，对比常见食用油脂的皂化值(200 mg·g-1)稍微偏小。

1.4 维生素

维生素是生物生长和代谢必需的具有生物活性的一类低分子微量有机物,维生素参与很多生理过程,所以，维生素与人类的生长发育有很大关系。大多数维生素不能在体内合成,必须从食物中获得。小米中维生素含量多且种类丰富，主要的种类有：维生素A、维生素D、维生素C、维生素B12和维生素E。维生素E可以帮助身体预防多种疾病，保护细胞不受损害。熊凤麒、袁吕江等人[14]用高效液相色谱法测得小米中维生素E的含量为43.48 μg·g-1。冯发强,王国华等人[15]利用高效液相色谱法，测定了47份玉米自交系籽粒乳熟期的维生素E各组分的含量，含量均值为23.98 μg·g-1。修妤、赵善仓等人[16]应用超高效液相色谱串联质谱法测定24个不同有色小麦品种(系)籽粒中平均维生素E含量34.23 μg·g-1。张娟等人[17]采用吸附富集与示差脉冲法，测出小米中维生素B9的含量是1.0 μg·g-1。文杰研究认为，小米维生素B1、B12等含量较高，可以帮助消化。

1.5 矿物质及微量元素

小米中的矿物质含量相对较低，低于玉米等作物。见于报道的小米中矿物质含量差异较大。薛月圆、李鹏等人[1]采用火焰原子吸收光谱法来测定，小米中含硒(1.2±0.4) μg·g-1、镁231 μg·g-1、锌172 μg·g-1、钾2 490 μg·g-1，重金属铅的含量大约31.3 μg·g-1。赵闪闪、张一凡等人[19]采集辽宁省朝阳市柳城镇小米(朝谷13号)、七道泉子小米(朝谷13号)和辽宁省阜新市蒙古族自治县红帽子乡小米(辽宁1号)4个小米品种为样品，采用电感耦合等离子原子发射光谱法(ICP-AES)测定样品中的平均矿物元素的含量，锌23.58 μg·g-1、铁100.45 μg·g-1、镁1485.80 μg·g-1、钙1 033.16 μg·g-1、铜3.52 μg·g-1。张勇、王德森等人[20]研究小麦中的平均矿物质含量，将来自北京、河北、河南、山东、山西和陕西等6省区的240个小米品种和高代品系于1997—1998年度种植在中国农业科学院作物科学研究所农场试验田，分析籽粒中包括铁、锌、锰、铜等微量元素和钙、钾等常量元素在内的主要矿物质元素含量，研究得出结论，微量元素中，铁平均含量最高，为41.9 μg·g-1；铜含量最低，为5.54 μg·g-1；锌和锰含量居中，分别为29.3 μg·g-1和36.3 μg·g-1。铁和锌元素含量的最高值分别为65.6 μg·g-1和43.9 μg·g-1。常量元素中，钾平均含量最高，达到了4 747 μg·g-1；钙含量最低，为465 μg·g-1。刘正理、孙世贤等人[21]育成了富铁营养保健型超早熟2号，这种小米有超早熟、富铁、粗脂肪含量高等几个特性。超早熟2号小米铁的含量是54.10 mg·kg-1。由此可见，小米中矿物质的含量变化很大，与品种和产地有关。

2 小米的保健功能

2.1 助消化功效

小米中的膳食纤维具有许多保健功能。张鑫、薛毅等人研究认为[22]，小米中膳食纤维含量是大米的2.5倍。膳食纤维不能被人体消化吸收，但是可以促进肠道的蠕动，加快消化腺的分泌，减少肠黏膜与粪便接触的时间，降低某些致癌物质的产生，对消化道疾病有一定的预防作用。范冬雪,李静洁等人研究认为，小米可以帮助消化食物[23]。

2.2 软化血管，降血压，提高免疫力

赵陈勇、王常青等人试验证明，小米有降低血脂、降低血压的作用[24]。

蛋白质有增强机体免疫力的作用。蛋白质的含量和比例是食物营养品质评价的关键，小米中的蛋白质主要有:清蛋白、球蛋白、醇蛋白和谷蛋白[25]。其中，清蛋白的作用有：维持血浆胶体渗透压的恒定；血浆人血白蛋白的运输功能；血浆白蛋白的其它生理作用。球蛋白的作用有：增强机体抵抗力。

李红、司俊玲等人的试验结果表明，小米中的亚油酸可以降低低密度脂蛋白胆固醇，从而降低高血压等疾病的发病可能性，亚油酸对心血管疾病有很好的防治效果[13]。

2.3 滋补功效

宋东晓、高德成研究证明，小米蛋白是一种低过敏性蛋白，特别适宜于孕产妇和婴幼儿食用[26]。中医学者认为，小米粥表面上的黏稠物，俗称“米油”,营养成分特别丰富，甚至可以和参汤媲美，有“代参汤”之美誉，可以用于生产后的妇女调理身体，缓解产后体力不支，调养产妇的体质，对于促进产妇分泌乳汁也有作用。在中国北方，妇女生产后，多用小米和红糖调养身体，恢复体力。

2.4 抗脂肪肝

小米中除赖氨酸含量较低外，人体必需的7种氨基酸含量都高于小麦和大米。林金剑、朱克瑞研究证明，小米中的色氨酸，有一定的预防脂肪肝的作用，小米是一种没有任何副作用的优质谷物[27]。

2.5 安眠功效

林金剑、朱克瑞研究证明[27[27]。小米有安眠的功效，睡眠和困倦程度与食物中色氨酸含量有一定的联系，色氨酸能促使大脑中的神经细胞分泌出“血清素”，血清素会使人感到困倦，有促进睡眠的作用。在许多谷物食物里，小米蛋白富含色氨酸，可以治疗失眠，失眠患者以小米粥适量加入少许糖食疗，效果极佳。

2.6 抑菌功效

I.Amadou研究认为，小米具有抗菌活性，小米能解除口臭，减少口中的细菌滋生，还能治脚气病、神经炎、癞皮病、失眠、头疼、精神倦怠、皮肤“出油”、头皮屑增多等症状[28]。

2.7 小米的其它营养保健功效

文杰研究认为，小米有清热、消渴的功效，可以缓解脾胃气弱、食不消化等症状。食用小米可防止幼儿贫血，对孕妇有安胎助产之效[18]。小米具有健脾、和胃功效，能治脾胃不和、脾虚久泻、消化不良和积食腹痛等症。原敏研究认为，小米具有减轻皱纹、色斑、色素沉着的美容功效[29]。L.B.Mohamed研究认为，小米在壮阳方面有一定作用[30]。

3 结论

终上所述，小米是营养丰富、利于人体吸收的一类优质谷物。但是，到目前为止，对小米保健功能的研究和产品开发并不深入。随着人民生活水平的提高，对小米的要求和期许已经不止停留在饱腹阶段，而是更加注重健康、营养均衡，甚至为突出小米的某一种保健功能，或者针对特殊人群，开始研究小米中营养成分具体的保健功效。随着科学技术的不断发展，为今后小米在保健功能方面的研究打下基础。

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