荞麦发芽过程中植酸含量变化的研究

高 芬，王宇婷，石 磊

（山西省农业科学院 农产品加工研究所/特色农产品加工山西省重点实验室，山西 太原 030031）

0 引言

荞麦是自然界中甚少的药食两用作物，荞麦中含有植酸，影响荞麦营养效价的发挥[1]。植酸是一种抗营养物质，可与食物中的钙、镁、锌、铁等物质螯合形成不溶性的复合物，降低钙、镁、锌、铁等的生理利用率；植酸可与蛋白质等形成不溶性复合物，降低氨基酸的吸收率；一些消化酶的作用也受到植酸的抑制，影响到蛋白质、淀粉、脂肪的利用率。因此，植酸的抗营养作用是以谷物食品为主食的人群多种营养素利用率下降的重要原因之一。

许多作物种子发芽萌动后，消除或降低了谷物、豆类等作物中抗营养物质的含量和蛋白质、淀粉的消化率，某些谷物中限制性氨基酸、维生素等含量提高[2]。发芽萌动技术目前在制备糙米和荞麦等谷物上得到了广泛的研究[3-4]。对荞麦萌发过程中活性成分的变化及保健功能的研究较多[5-7]，但有关其萌发后抗营养物质植酸含量的变化研究报道较少。

试验将荞麦进行萌动发芽后，对荞麦全谷物粉、荞麦麸皮及荞麦芽芯粉中植酸含量变化规律进行研究，对荞麦精深加工具有指导作用，可为杂粮的主食化提供技术参考。

1 材料与仪器

1.1 试验材料

苦荞（晋荞2号）、甜荞（左云甜荞），山西省农业科学院提供。苦荞和甜荞均为2017年秋季收获，种子贮藏于0～4℃。

1.2 仪器和试剂

721型分光光度仪、DHG-9240A型鼓风干燥箱，上海第三分析仪器厂产品；LRH-150B型生化培养箱，广东省医疗机械厂产品；SPX-300IC型人工气候箱；FW-200A型倾斜式高速万能粉碎机，北京中兴伟业产品；LD5-10型离心机，北京医用离心机厂产品；THZ-82型恒温振荡器，上海跃进医疗器械四厂产品。

离子交换柱：Ф0.8 cm×10 cm，离子交换树脂：100～200目氯化物型，AG1-X4型阴离子交换树脂。

植酸、植酸钠（纯度98%）、磺基水杨酸、氢氧化钠、氯化钠、氯化铁、无水硫酸钠、盐酸等，均为分析纯。

2 试验方法

2.1 荞麦的发芽

（1） 选种。用20目筛网筛理荞麦籽粒，将杂物及筛孔间的石子剔除掉，然后去掉异色、瘪粒、霉变和未成熟籽粒，挑选出饱满、无污染的籽粒。

（2） 清洗。精选出的荞麦籽粒用自来水冲洗，直到洗去表面尘土。然后用18%～20%的食盐水淘洗，并静置食盐水中5～10 min，随后采用去离子水清洗籽粒，最后以2%次氯酸钠浸泡杀菌1～2 h，去离子水反复清洗。

（3） 浸种。用蒸馏水浸泡种子，水量为种子体积的2～3倍，置于恒温培养箱30℃下8～10 h，取出后于室温下用蒸馏水浸泡，期间不时搅拌种子，以便浸润均匀。

（4） 发芽培养。准备铺有多层纱布的白瓷盘，将浸泡后的荞麦籽粒均匀摊于纱布上，分别置于20，25，30℃3个温度的恒温培养箱中，不时在白瓷盘中加入适量的水，并盖上干净的纱布。发芽培养前，白瓷盘、纱布和培养箱均用2%次氯酸钠溶液浸泡杀菌5～10 min或冲洗喷洒次氯酸钠杀菌。

（5） 定时采样。随机抽取每天萌动发芽的荞麦籽粒，从1～7 d，共7次。

2.2 荞麦芽粉的制备

将去壳的荞麦芽在100℃恒温干燥箱中处理20 min，随后在40℃下烘干8 h，经Brabende试验磨制2遍，筛下物为萌动荞麦芯粉，筛上物全部粉碎后作为萌动荞麦麸粉。荞麦芽脱去皮壳后的整个籽粒完全磨制后，作为萌动荞麦全粉。

2.3 荞麦中植酸含量的测定

2.3.1 提取

称取1 g粉碎的谷物试样（过60目筛） 于具塞三角瓶中，加入硫酸钠-盐酸溶液50 mL，于45℃下振荡提取2 h，过滤收集滤液备用。

2.3.2 分离

离子交换柱中放置5 g阴离子交换树脂，用浓度为0.7 mol/L NaCl溶液洗脱，再用去离子水持续洗涤至洗脱液不含氯离子。将质量分数3%NaOH溶液1 mL加入5～10 mL提取液中，再加入去离子水至30 mL，充分混匀后加入离子交换柱中，分别用15 mL水和15 mL，浓度0.05 mol/L NaCl溶液洗涤，控制流速为1 mL/min，弃去洗涤液。最后用浓度0.7 mol/L NaCl溶液洗脱样品植酸溶液，将洗脱液于25 mL容量瓶中去离子水定容待用。

2.3.3 显色剂配制

反应剂：称取1.5 g FeCI3·6H2O和15 g磺基水杨酸溶解于去离子水中，定容至500 mL，使用前用水稀释10倍。

2.3.4 植酸标准溶液

称取植酸钠1.734 g溶于水中，并定容至100 mL，制成1.0%植酸标准液待用，使用前用水稀释至所需浓度。

2.3.5 植酸标准曲线的绘制

吸取0.1 mg/mL的植酸标准溶液0，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0 mL于6支10 mL比色管中，加入反应剂4 mL，用水稀释至刻度，摇匀。放置10 min以上，以0 mL样品溶液为参比，在波长500 nm处测定各溶液吸光度。以植酸含量（mg） 为横坐标、吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。

2.3.6 试液测定

取2.3.2中洗脱液2.5 mL，于10 mL比色管中，加入显色液4 mL，摇匀，其余步骤同2.3.5，测其吸光度，并计算试液中植酸含量。

2.3.7 结果计算

样品中植酸含量计算公式：

式中：X——样品中植酸含量，mg；

C——样液中植酸含量，mg；

m——样品的质量，g；

V1——提取液定容后的体积，mL；

V2——分离后取提取液的体积，mL；

V3——分离液定容后的体积，mL；

V4——试液测定时，取分离液的体积，mL。

3 结果与分析

3.1 植酸含量测定的标准曲线及回归方程

Fe3+对植酸具有强螯合性，植酸与三氯化铁-磺基水杨酸混合液（紫色） 可以发生褪色反应，利用反应中的褪色程度和植酸浓度成正比的特性，可以得到植酸的含量。植酸标准工作曲线，呈现很好的线性关系，相关系数为0.998 2。

Y=-1.143 2X+0.800 5，R2=0.998 2.

植酸标准工作曲线见图1。

图1 植酸标准工作曲线

3.2 发芽温度与荞麦中植酸含量的关系

发芽温度对荞麦中植酸含量的影响见图2。

图2 发芽温度对荞麦中植酸含量的影响

植酸含量与荞麦籽粒发芽温度相关度很高，由图2可知，在20，25，30℃3个发芽温度下植酸含量都呈现出了下降趋势，其中植酸浓度在25℃下，发芽2 d即迅速下降，在3～5 d，植酸浓度下降趋于平缓，至发芽5 d达到最低值。而在20℃和30℃下，0～3 d内植酸浓度降低缓慢，从3 d以后，植酸浓度下降明显，其中在4～5 d内迅速下降。到发芽末期，植酸含量达到最低值。在同一温度下，植酸含量随发芽时间延长而降低是非线性的，某一时间段呈现降低放缓现象，分析原因可能是迅速升高的植酸酶活力，使得植酸大量分解，分解产物磷离子却没有得到及时消耗，磷离子浓度过高会对植酸分解起抑制效应，从而产生植酸含量的动态平衡。

3.3 发芽时间对荞麦植酸含量的影响

发芽时间对荞麦中植酸含量的影响见图3。

图3 发芽时间对荞麦中植酸含量的影响

发芽时间也是影响植酸含量的重要因素，由图3可知，在25℃的发芽温度下，苦荞、甜荞种子植酸含量随着发芽时间的延长，均呈现下降趋势。苦荞种子在发芽前期，植酸含量下降平缓，在发芽至4 d时，植酸含量有一个迅速下降过程，发芽至5 d，植酸含量降至最低后并开始趋于稳定。而甜荞种子在发芽至2 d时，植酸含量即迅速降低，发芽至3 d时，降至最低。

3.4 发芽过程中荞麦全粉、麸皮及芯粉植酸含量变化

荞麦全粉、麸皮及芯粉在发芽过程中植酸含量见图4。

图4 荞麦全粉、麸皮及芯粉在发芽过程中植酸含量

植物积蓄营养物质是为了繁衍，孕穗、结籽时会从土壤中吸收无机磷，这些无机磷以植酸的形式贮存起来，种子发芽、出苗时植酸会进行分解，以提供营养物质。荞麦中植酸主要贮藏于荞麦的糊粉层中，荞麦芯粉中植酸含量较低。在25℃的发芽温度下，随着发芽时间的延长，荞麦全谷物籽粒、荞麦麸皮粉及芯粉中植酸含量，均呈现下降趋势。有研究表明，荞麦中的类黄酮、γ-氨基丁酸等活性物质也分布于荞麦的糊粉层中，在制作加工荞麦全谷物食品时，荞麦麸皮中的植酸、谷物及大豆等植物的天然组分包含荞麦植酸，从这种意义上讲，植酸就是重要的生理功能内源物质。

不同温度及萌发时间下不论甜荞还是苦荞，不论荞麦全粉、麸皮还是芯粉中，植酸的含量都随着萌发时间的增加而降低，植酸含量最高的荞麦麸皮中植酸降低幅度最大。

4 结论

荞麦保健药用功能突出，引起了其产品开发的热潮，以苦荞芽为原料经过澄清等风味调配可制成饮料[8]；荞麦芽通过匀质调配还可制作成口感、风味俱佳的荞麦芽保健奶[9]；凌孟硕等人[10]以卡拉胶、黄原胶、蔗糖和维C为原料制作出苦荞芽饮料；萌发处理的荞麦，胰蛋白酶抑制剂、淀粉酶抑制剂、黄酮类降解酶含量显著降低，致使黄酮、芦丁的含量显著提高，氨基酸及蛋白质比例更合理，提高了荞麦综合利用率[11-12]。值得注意的是，以植酸、单宁、蛋白类酶抑制剂等多酚类荞麦抗营养因子，使得荞麦的降低血液胆固醇、改善便秘和抑制脂肪过快积累的生理功能得以发挥，所以抗营养素的存在也有着积极的作用，通过荞麦发芽过程中植酸含量的变化研究，对荞麦加工产品的深加工及保健品开发方向给予一定理论指导。