不同荞麦品种种壳营养成分研究

张 晋，刘思辰，曹晓宁

（1山西农业大学农业基因资源研究中心，太原 030031；2农业部黄土高原作物基因资源与种质创制重点实验室，太原 030031；3种质资源发掘与遗传改良山西省重点实验室，太原 030031）

0 引言

荞麦作为一种重要的药食同源植物，具有重要的营养保健价值，富含芦丁、槲皮素、山奈酚等黄酮类化合物，赖氨酸、色氨酸、精氨酸、球蛋白等多种人体必需氨基酸和蛋白质，淀粉、膳食纤维、维生素、矿物质等，此外还含较高的甾体类化合物[1]。因此，研究荞麦的营养功能活性成份对荞麦相关功能制品的开发利用和促进产业的健康快速发展具有重要的现实意义[2]。

荞麦全身是宝，荞麦壳是荞麦加工的副产品，具有广泛的应用价值[3]。在荞麦壳的营养成份研究中，张超等发现壳中膳食纤维含量达40%，木质素为8.7%，黄酮类化合物为1.6%～1.7%[4]，其中芦丁占黄酮类化合物的85%以上[5]。荞麦壳中还含多糖，包括大部分木糖、葡萄糖等[6]，壳中的蛋白质也富含赖氨酸、苯丙氨酸等多种必需氨基酸，是一种营养均衡的蛋白质[4]。在功效作用研究中，林春红等[7]发现荞麦壳有抗氧化活性，且抗氧化活性与黄酮类化合物含量呈正相关，但荞麦壳中除黄酮类化合物外还有其他抗氧化物质，如荞麦壳的原花青素也具有良好的生理活性[8-9]，对DPPH自由基清除率可达92%[10]，苦荞壳中的原花青素对于引起龋齿的变形链球菌的有较好抑菌作用，能达到预防龋齿的效果[11]，壳中的半纤维素还具有一定的免疫活性[12]。此外，在荞麦壳的利用上，目前大多被研发成各式各样的荞麦壳枕头[4]，有活血通络、镇静安神、益智醒脑功效，可预防毛细管脆弱所诱发的出血症[13]，对糖尿病、高血压、偏头痛、失眠多梦有预防作用等[14-15]。这些研究极大地促进了荞麦副产物的加工和综合利用，带动了整个荞麦产业的发展。

目前对荞麦的研究主要集中在种植技术[16-17]、荞麦产品研发[18-19]及营养功效评价[20-21]等方面，对荞麦壳的研究主要集中在营养成份和功效作用，以及相关产品的研发方面，对荞麦壳特别是对不同荞麦类别及品种的荞麦壳中营养功能成分研究较少。为此本试验以荞麦壳的营养功能成分为切入点，系统分析了不同荞麦品种中壳的营养功能成分差异，以及木质素和纤维素的含量，为筛选营养保健价值高、优质耐用的荞麦壳相关制品提供理论依据及技术参考，对荞麦的综合开发利用具有重要意义。

1 材料和方法

1.1 试验材料

本研究选取了生产上常用的20个荞麦品种作为试验材料，见表1。

表1 试验材料来源

1.2 试验样品制备

根据表1中的荞麦品种，选用籽粒饱满，大小均匀的成熟荞麦种子作为实验材料。荞麦壳通过将荞麦果实置于打粉机中打粉，过20目筛除粉，快速水洗2～3 min以除去果皮上的淀粉等物质，立即于60℃恒温干燥箱中烘干至恒重。取适量荞麦壳，置于研钵中，加入液氮研磨成细粉，过60目药典筛，粉末于60℃恒温干燥箱中烘干至恒重，样品装于样品袋中，储存于干燥器中备用。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 可溶性糖、总蛋白含量测定 分别称取荞麦果皮粉末样品，可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定[22]，苦荞种壳蛋白质含量采用凯氏定氮法测定[23]。

1.3.2 木质素、纤维素含量测定 采用1.2中准备好的荞麦果皮样品，参考王忠[24]的浓酸水解法测定荞麦果皮中的纤维素和木质素含量。

1.3.3 总黄酮、芦丁含量测定 不同品种荞麦果皮中的总黄酮含量采用AlCl3显色法进行测定[25]。芦丁含量参考王静波等[26]的高效液相色谱法进行测定。

1.4 数据分析

试验数据运用Excel进行整理，采用DPS14.5软件进行显著性分析(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 不同荞麦品种种壳可溶性总糖含量

由图1可知，各荞麦品种种壳中可溶性总糖含量存在显著差异(P<0.05)。分析各甜荞品种发现，各甜荞品种种壳中可溶性糖含量存在显著差异，‘宣威甜荞’中含量最高，为63.5 mg/g，显著高于其他品种，‘定甜2号’、‘通渭红花’含量次之，分别为44.3 mg/g，44.0 mg/g，而‘信农1号’中含量最低，仅为26.6 mg/g。苦荞品种中，‘九江苦荞’含量最高，为53.8 mg/g，显著高于其他苦荞麦品种，‘沽源苦荞’含量次之，为47.9 mg/g。‘西荞1号’、‘黑丰1号’、‘云南旱苦’品种间含量没有显著差异，在37 mg/g左右。‘川荞1号’含量最低，仅为25.5 mg/g。苦荞含量总体在27～37 mg/g之间。

图1 不同荞麦品种种壳可溶性糖含量

2.2 不同荞麦品种种壳蛋白质含量

由图2可知，不同荞麦品种种壳蛋白质含量差异显著(P<0.05)，其中甜荞含量总体大于苦荞，甜荞种壳蛋白质平均含量为4.2 mg/g，苦荞种壳蛋白质平均含量为3.3 mg/g，苦荞含量明显低于甜荞含量。甜荞中，‘北旱生’含量显著高于其他品种，为5.8 mg/g，‘内蒙古温莎’、‘正宁红花’、‘丰甜1号’含量次之，在5.2 mg/g左右，且三者含量没有显著差异，‘信农1号’、‘通渭红花’含量最低，在2.7 mg/g左右，甜荞种壳蛋白含量主要在3.0～5.0 mg/g之间。苦荞中‘川荞1号’含量最高，为3.7 mg/g，‘苦刺荞’含量最低为2.1 mg/g。苦荞含量范围大致为2.5～3.5 mg/g。

图2 不同荞麦品种种壳蛋白质含量

2.3 不同荞麦品种种壳黄酮含量

由图3可知，不同荞麦品种种壳黄酮含量差异显著(P<0.05)，甜荞平均含量与苦荞平均含量差别不大，含量范围在8.0～10.0 mg/g。甜荞种壳中黄酮含量‘正宁红花’和‘宣威甜荞’显著高于其他品种，约12.8 mg/g，‘定甜2号’含量最低，为7.7 mg/g，其余品种均在8.0～10.0 mg/g之间。苦荞中‘米荞1号’含量最高，为10.6 mg/g。‘九江苦荞’含量最低，为7.5 mg/g。余者含量均在8.0～9.5 mg/g之间。

图3 不同荞麦品种种壳黄酮含量

2.4 不同荞麦品种种壳芦丁含量分析

由图4可知，除‘正宁红花’、‘宣威甜荞’以及‘米荞1号’外，其他品种荞麦种壳芦丁含量少且没有显著差异。‘米荞1号’含量最高为3.66 mg/g，‘宣威甜荞’含量其次为1.35 mg/g，‘正宁红花’含量为0.83 mg/g，余下品种荞麦种壳芦丁含量没有显著差异，均在0.023～0.316 mg/g之间。

图4 不同荞麦品种种壳芦丁含量

2.5 不同荞麦品种种壳木质素含量分析

由图5可知，各荞麦品种种壳木质素含量存在显著差异，含量在21%～35%范围内。甜荞含量均值比苦荞含量均值高，甜荞含量均值为30.55%，苦荞含量均值为27.90%。其中甜荞品种中‘通渭红花’含量最高，为33.59%，‘宁荞1号’含量最低，为27.74%。苦荞品种中，‘米荞1号’含量最高，为34.59%，‘苦刺荞’含量最低为21.88%。

图5 不同荞麦品种种壳木质素含量

2.6 不同荞麦品种种壳纤维素含量分析

由图6可知，个别荞麦品种种壳纤维素含量差异显著(P<0.05)，大部分品种含量差异不显著。苦荞含量均值大于甜荞含量均值，苦荞均值为47.96%，甜荞含量均值为44.59%。甜荞品种中‘信农1号’、‘定甜2号’、‘北旱生’等前6个品种含量没有显著性差异，甜荞中‘宣威甜荞’含量最低为38.48%。苦荞品种中，‘苦刺荞’含量最高，为52.59%，‘米荞1号’含量最低为38.61%。

图6 不同荞麦品种种壳纤维素含量

3 讨论

3.1 不同品种对荞麦壳黄酮类化合物的影响

近年来，随着荞麦食用药用价值的彰显，关于荞麦壳的研究日益增多，由于荞麦壳中含有多种生物活性物质，市场上针对荞麦壳开发了形式多样的壳制品[27]，极大地促进了荞麦产业的发展。研究表明，荞麦壳中含有多种营养功能成分，朴春红等[28]认为荞麦壳中含有黄酮类化合物，具有抗氧化活性，且抗氧化活性与黄酮类化合物含量呈正相关[29]。邵宏等[30]也通过超声波双频法从荞麦壳中提取到活性物质芦丁等黄酮类化合物，说明荞麦壳中富含多种功能活性成分，将荞麦壳提取物经大孔树脂分离纯化后各组分的体外活性也发现，荞麦壳黄酮是荞麦壳抗糖尿病活性的主要组成成分[31]。本研究也发现，不同荞麦品种壳中均含有黄酮，含量范围在8.0～10.0 mg/g，甜荞中以‘正宁红花’和‘宣威甜荞’最高，苦荞以‘米荞1号’最高，说明不同品种荞麦壳中黄酮含量存在差异，这可能与荞麦品种本身的遗传特性和种植条件有关[32]。张广峰等[33]分析31个荞麦品种也发现，不同品种中黄酮含量存在明显差异，且与品种的遗传特性和种植条件密切相关。在糜子上，臧盛等[34]研究也发现15个糜子壳中黄酮含量明显不同，不同品种壳黄酮含量差异显著。

3.2 不同品种对荞麦壳可溶性糖和蛋白质的影响

本研究发现，不同品种荞麦种壳中可溶性糖和蛋白质在品种间存在显著差异，甜荞苦荞间无明显的变化规律。张超等[4]研究也认为，不同品种的蛋白质含量不同，苦荞甜荞不同品种间差异不同，荞麦壳中的蛋白质富含赖氨酸、苯丙氨酸等多种必需氨基酸，是一种营养均衡的对人体健康有利的蛋白质。荞麦壳中含有多种糖类、膳食纤维等成分，水溶性膳食纤维有调整脂类、糖类代谢功能的作用，同时在对预防心血管疾病及降低胆固醇方面有不错的效果[35]。有研究认为荞麦蛋白质有较强的降血脂和抗癌等作用[36]，这些研究多集中在成份的功能活性方面。在具体含量方面，李月等[37]发现不同品种蛋白质含量变异与生态因子之间的关系不同，说明不同荞麦品种对生态因子的敏感性不同，从而造成其含量的差异。张以忠等[38]也分析了贵州省26种苦荞的品质性状，发现不同荞麦品种间的可溶性糖和蛋白质含量也存在明显差异[33]，并含量的多少均与水分含量呈极显著的相关性。综合来看，针对荞麦壳蛋白质和可溶性糖含量的研究甚少，其造成不同品种荞麦壳含量存在差异的原因也需要进一步的深入研究和探讨。

3.3 不同品种对荞麦壳木质素和纤维素含量的影响

木质素和纤维素是荞麦壳的重要组分，在荞麦壳制品中具有重要的作用，木质素和纤维素的含量是荞麦壳制品机械柔韧性的重要参考[4]。有临床研究表明“自制荞麦壳床垫”有防止骨科患者发生压疮的作用[39]。荞麦壳垫对骨科长期卧床患者舒筋活络，改善皮肤、血管微循环有一定作用[15]，木质素和纤维素含量是影响这些产品效果的重要因素。侯鹏霞等[40]通过分析荞麦各部位营养成分发现，荞麦壳纤维素含量丰富，通过化学法和酶法等方法可提取出壳中的纤维[3,41]，从而可提升壳的利用率。且不同品种间荞麦壳的木质素和纤维素含量会存在显著差异，其含量的高低是影响荞麦脱壳和后续加工的关键因素[42]。本文研究发现，‘正宁红花’、‘宣威甜荞’、‘米荞1号’的果壳具有较高的营养成分，特别是苦荞品种‘米荞1号’，木质素含量较高，由于果壳较薄，具有较好的柔韧性，脆性低，是开发荞麦壳制品的优秀原料，值得在产品加工方面进行深度的开发。

4 结论

不同荞麦品种种壳的黄酮、芦丁、可溶性糖、蛋白质、木质素和纤维素含量存在显著差异。甜荞品种以‘正宁红花’和‘宣威甜荞’的黄酮含量最高，苦荞以‘米荞1号’含量最高。综合来看，在荞麦壳的综合利用中可根据开发相关制品目的不同选择适宜的荞麦品种以满足需要。‘米荞1号’品种种壳具有较高的营养价值，在荞麦壳制品开发中值得进一步推广应用。