花生芽菜发芽过程中营养物质变化规律研究

王 娜李 娜余秋颖宁灿灿王路瑶李正邦任红涛*

(1.河南农业大学食品科学技术学院,河南 郑州 450003;2.郑州市营养与健康食品重点实验室,河南 郑州 450003;3.农业农村部大宗粮食加工重点实验室,河南 郑州 450003;4.正阳新地花生集团有限公司,河南 正阳 463600)

花生是一种营养价值丰富的油料和原料作物[1-2]。 全球花生总产最大的国家是中国,2018年产量高达1 810万t,是全球产量的40%,目前我国有50%的花生用来榨油,花生产业的深加工相对发达国家有很大差距[3]。 花生芽菜是种子在较短时间内发芽成长为可食用的一种芽类蔬菜[4],此时大分子得到分解,利于人体对花生营养的吸收[5],属于高营养价值低热量食品。 研究发现,经常食用发芽谷物具有减少慢性疾病的风险,包括抗高脂血症,抗高血压,癌症,心血管疾病,糖尿病,阿尔茨海默氏病[6]。 所以许多芽菜类已成为现代人们所追求的高档蔬菜,而花生芽作为新型芽菜,鲜少出售和食用[7]。

近年,全球一些学者热衷于花生芽的探究。 研究表明花生芽经超声处理可有效地富集白藜芦醇,并降低其致敏性,是一种高质量的天然食材[8]。 于梅等[9]发现花生芽粗提物加入香肠中具有明显的抑菌作用。 李淑莹等[10]研究了0～7 d花生芽,发现发芽提高了花生中主要脂溶性营养物质的含量。目前,发芽花生的研究主要集中在发芽工艺、体外实验中的蛋白质、白藜芦醇和功能特性上。 对于花生芽菜发芽期(0～9 d)的营养物质、口感及食用性变化规律的研究很少。 本试验探究了花生萌芽期间基本营养物质和活性成分的变化规律,以及发芽期间的食用性,为进一步加强花生芽菜的充分开发利用以及探究深度研发产品提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

花生品种为正阳小白沙,正阳新地食品工业有限公司(干燥阴凉处储存);标准品(没食子酸、异亮氨酸、白藜芦醇、儿茶素)购于北京索莱宝科技有限公司;硫酸铜、硫酸钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、硼酸、分析纯葡萄糖、蒽酮、茚三酮、甲基红、次甲基蓝、石油醚、氯化亚锡、甲醇、香草醛、福林酚等均为分析纯。

1.2 仪器与设备

SCIENTZ-IID超声波细胞粉碎机(宁波新芝生物科技股份有限公司);HYP-314消化炉、SZC101全自动脂肪测定仪(上海纤检仪器有限公司);K1301半自动定氮仪(晟声有限公司);UV-2000紫外可见分光光度计(优尼柯(上海)仪器有限公司);LGJ-10D 冷冻干燥机(北京四环科技仪器厂有限公司);MS-Pro型质构仪(FTC公司)。

1.3 试验方法

1.3.1 花生的发芽培养

挑选饱满、无霉变花生种子浸泡于25～30℃温水8～12 h,充分吸水膨胀后[11],移至恒温恒湿箱(温度26℃、湿度50%～70%),避光催芽,淋水2～3次/d,每次淋透为宜,芽长0.3～1.0 cm 时,移至育苗盆恒温恒湿避光培养,按发芽时间逐天取样100 g,冻干磨粉备用。

1.3.2 活性物质的提取

取5 g样品加入70%乙醇溶液,料液比1∶20,利用超声法[12]提取,抽滤浓缩至100 m L,待测。

1.3.3 测定项目与方法

水分含量的测定采用直接干燥法(GB/T 5832.2-2008);粗蛋白含量测定采用凯氏定氮法(GB/T 5009.5-2016);粗脂肪含量测定采用索氏抽提法(GB/T 5009.6-2016);可溶性糖含量的测定采用蒽酮比色法[13];游离氨基酸含量的测定采用茚三酮比色法;总酚含量的测定采用福林酚法,以没食子酸为标准品,参考林樱等[14]方法;白藜芦醇含量的测定采用紫外分光光度计法[15],选用白藜芦醇标准品制作标准曲线。 原花色素含量的测定采用香草醛甲醇—盐酸法[16],以儿茶素为标准品制作标准曲线。

1.3.4 硬度的测定

运用质构仪测定花生芽菜3～9 d的硬度变化。 参考李博等[17]操作方法。

1.4 数据处理

运用软件Excel 2010和SPSS 16.0 对数据处理分析,结果以三次平行实验均值表示。

2 结果与分析

2.1 发芽期花生芽菜中水分含量的变化

由图1可看出,花生原样中水分含量最低,仅3.57%,发芽9 d时芽菜水分含量最高,为83.94%,此时水分增加量为80.37个百分点。 从浸种到发芽第6 d时,花生在发芽期间持续吸水,水分含量增长迅速,酶活力增强,物质分解、转换和运输速率加快,有利于芽体细胞的生长,此时质地较脆[18]。 花生芽菜10 d时水分含量稍有下降,是因为花生芽菜快速萌发阶段完成,物质代谢减缓,水的吸收利用度开始下降。

图1 发芽期花生芽菜中水分含量的变化Fig.1 Changes of water content in peanut sprouts during germination

2.2 发芽期花生芽菜中蛋白质含量的变化

由图2可看出,花生发芽阶段蛋白质含量在22.2 g/100 g上下波动,芽菜4 d时蛋白质含量降至最低19.94 g/100 g,后期又逐渐回升。 花生发芽期所需能量多数由其自身营养成分供应,此时蛋白质被分解为氨基酸,生产的氨基酸在发芽时继续组成新细胞的蛋白质等,由此,发芽期间粗蛋白含量波动不大[19]。 有研究发现,花生早期发芽过程中,子叶中蛋白质种类减少,胚轴中蛋白质种类增加[20]。 张雅君等[21]研究发现,蛋白质中色氨酸和缬氨酸等限制性氨基酸的含量随着发芽时间的延长而增加,必需氨基酸和含硫氨基酸比例增加,表明发芽是一种简单有效的改良蛋白质品质的技术手段。

图2 发芽期花生芽菜中蛋白质含量的变化Fig.2 Changes of protein content in peanut sprouts during germination

2.3 发芽期花生芽菜中脂肪含量的变化

图3可知,发芽期花生脂肪含量在0～9 d呈持续下降状态,芽菜9 d时脂肪含量下降为27.1 g/100 g,与原样相比脂肪含量降低近50%,具有极显著性差异(p＜0.01)。 发芽期间粗脂肪含量明显下降[22],花生种子需利用自身物质为萌发提供物质能量,储存脂肪被脂肪酶水解,水解产物在种子内部发生转化,并通过乙醛酸循环进一步转化为糖类物质进而供胚利用。 这与其他芽菜结果研究一致,如大豆[23]、芝麻[24]发芽过程中脂肪含量也具有逐渐降低的变化规律。

图3 发芽期花生芽菜中脂肪含量的变化Fig.3 Changes of fat content in peanut sprouts during germination

2.4 发芽期花生芽菜中可溶性糖含量的变化

图4可知,花生发芽期间可溶性糖的含量呈先降低后增加的趋势。 种子发芽96 h时,可溶性糖含量降至最低0.15 mg/g,发芽9 d时可溶性糖含量为0.97 mg/g,较原样增加了70%。 原因可能是在发芽初始阶段,种子中的小分子糖被利用导致含量迅速降低;随着发芽时间延长,大分子的碳水化合物随着水解酶的不断作用被分解为小分子糖;同时脂肪不断被降解并转化为糖类物质;这两种生理变化使得可溶性糖的转化率大于其利用率,使花生芽中可溶性糖不断积累[19]。

图4 发芽期花生芽菜中可溶性糖含量的变化Fig.4 Changes of soluble sugar content in peanut sprouts during germination

2.5 发芽期花生芽菜中游离氨基酸含量的变化

图5所示,发芽花生中游离氨基酸的含量随时间延长而增加,发芽4 d后增长迅速,第9 d时含量达408.9μg/g,较未发芽花生增加了212%。 发芽过程是一种复杂的生理生化变化过程,为保证发芽过程所需的物质和能量,发芽期间花生中的内源蛋白酶和淀粉酶不断被激活并释放,导致花生贮存蛋白被逐渐水解,游离氨基酸含量不断上升[25]。

图5 发芽期花生芽菜中游离氨基酸含量的变化Fig.5 Changes of free amino acids in peanut sprouts during germination

2.6 发芽期花生芽菜中总酚含量的变化

图6所示,花生芽菜生长期间总酚含量不断增长,第9 d时含量最高为10.16 mg/g,较原样增加了34%。 酚类化合物是植物中的次生代谢产物,在植物的生长繁殖中起到抵御病原体、寄生虫和捕食者的防御机制作用[26]。 花生萌芽期间酚酸对细胞壁的生成有很大作用,需要大量酚酸参与细胞壁的生成[27]。 花生芽菜中酚类化合物的含量变化表明,发芽处理是一种改善花生营养价值和功能性的有效方法。

图6 发芽期花生芽菜中总酚含量的变化Fig.6 Changes of total phenolic content in peanut sprouts during germination

2.7 发芽期花生芽菜中白藜芦醇含量的变化

图7所示,花生芽菜生长期间白藜芦醇含量呈显著上升趋势,在第7 d增加量最大,达7.37 mg/g,较原样花生增加了45%。 研究表明, 植物可在一系列酶的作用下,通过苯丙烷途径合成白藜芦醇[28]。苯丙氨酸解氨酶是白藜芦醇的底物酶,其活性在萌发过程中被激活;也可能是白藜芦醇合酶基因的表达在萌发过程中增加[29]。

图7 发芽期花生芽菜中白藜芦醇含量的变化Fig.7 Changes of resveratrol content in peanut sprouts during germination

2.8 发芽期花生芽菜中原花色素含量的变化

由图8知,原花色素含量较原样有所降低,但从发芽过程看,在发芽1～9 d时整体仍呈上升趋势。 主要是因为原花色素水溶性较好,但对温度敏感[30],故浸泡后可能损失较为严重,但根据发芽期(1～9 d)的变化可知,发芽在一定程度上可提高花生中原花色素的含量。

图8 发芽期花生芽菜中原花色素含量的变化Fig.8 Changes of proanthocyanidins content in peanut sprouts during germination

2.9 硬度分析结果

由图9知,花生萌发生长期间芽体硬度呈上升趋势。 结合图1知发芽3～6 d时水分含量增长迅速,硬度呈上升趋势,质感较脆。 发芽6 d后的芽菜会出现虚根,可能带来食用口感降低。 综合考虑3～6 d的芽菜最宜食用,水分含量充足,质感脆嫩,长短适宜,洁白无异味,且功能性营养成分较高。

图9 发芽期花生芽菜硬度的变化Fig.9 Changes in hardness of peanut sprouts during germination

3 结论

目前,关于人工培育可食用芽类蔬菜的营养及生长变化的研究,一般多为常见的黄豆芽和绿豆芽,对于花生芽的研究相对较少。 如汪旭等[31]通过对发芽不同天数绿豆芽营养成分的测定,发现发芽可促进绿豆营养价值的提高。 鲍会梅[32]发现大豆在发芽过程中,其营养成分含量出现消长变化,使大豆中的生物活性物质含量显著增加,从而更多地被人体加以利用。 安广杰等[33]研究大豆发芽过程中抗原蛋白降解、抗原活性和营养成分的变化规律,发现发芽后大豆的食用安全性和营养价值较为理想。 这些研究均表明萌发是提高原料食品营养价值的有效措施。

本研究发现0～9 d花生芽苗期基础营养物质多为下调,但活性成分含量多为上调,多数大分子物质被降解,变成易于机体消化利用的小分子:花生含水量持续增加,蛋白质基本维持在原有水平,脂肪含量减少44%,可溶性糖类含量增加70%,游离氨基酸含量增加212%,多酚类含量增加34%,白藜芦醇含量增加45%,原花青素含量略微下降。进一步证明萌发是提高花生营养品质的良好方法,并且生长至3～6 d的芽菜形态、口感和营养含量优于其他时间段的芽菜,拥有很高的食用价值,符合现代人们对低脂高营养、绿色无污染食品的追求,特别适用于规模化生产或者开发新型功能类食品、饮料等,拥有广阔的市场前景。