青海青稞、燕麦、藜麦营养品质及抗氧化活性比较研究

杨 瑞， 党 斌,2， 张 杰,2， 张文刚,2， 杨希娟,2

(青海大学农林科学院1，西宁 810016) (青海省青藏高原农产品加工重点实验室，青海省农林科学院2，西宁 810016)

杂粮突出的营养价值和健康作用逐渐被消费者所认可，以杂粮为原料而加工的功能性食品也越来越多[1]，对优质杂粮原料的营养品质及功能成分进行综合评价至关重要。青海属于高原大陆性气候，太阳辐射强，日照时间长，昼夜温差大，也是我国杂粮杂豆的主产区之一[2]。青稞是青藏高原地区生态环境发展的优势作物，也是藏民族最基本的口粮作物，长期以来在保障藏区农牧民健康方面发挥着重要作用[3]。青稞是麦类作物中β-葡聚糖含量最高的作物，营养丰富，富含多种有效成分，如酚类物质、植物甾醇、阿拉伯木聚糖等[4]。燕麦膳食纤维含量较高，占谷物常量营养素的很大比例[5，6]，具有降糖降脂、减肥和美容等生理活性，被视为营养和保健价值较高的谷类作物之一[7]。藜麦可为人体提供最全面的基本营养需求，被誉为最符合人类食用的“全营养食品”[8]。青海引进藜麦试种成功后，选育出适合青藏高原地区种植的品种，青海藜麦的品质较优，叶酸、类胡萝卜素、维生素B2在藜麦中的含量高于其他谷物[9，10]，其蛋白含量高、热量低、活性物质充足，在辅助免疫、防止肥胖、改善疾病方面有促进作用，开发应用潜力很大[11]。

青海高原生产的青稞、燕麦、藜麦等杂粮营养丰富，关于其基本营养成分及提取技术等相关研究报道较多，而涉及青稞、燕麦、藜麦的营养功能物质含量及抗氧化活性之间的差异性研究鲜有报道，本实验以青海青稞、燕麦、藜麦3种杂粮为研究对象，通过测定其营养成分、多酚(结合酚、游离酚)含量及其抗氧化活性，比较3种杂粮作物营养成分含量和抗氧化能力的差异，旨在筛选出营养物质含量高、抗氧化能力强的杂粮种类，以期为青稞、燕麦及藜麦的开发利用及消费提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

青稞(昆仑15号)、藜麦(青藜2号)：由青海省农林科学院作物所提供；青海燕麦(林纳燕麦)。

甲醇、丙酮、正己烷、乙酸乙酯、三氯化铁、亚硝酸钠、硝酸铝、次氯酸钠等均为分析纯，硝酸为优级纯。DPPH、TPTA、ABTS，没食子酸、芦丁(纯度≥98.0%)，福林-酚试剂(优级纯)，实验中使用的水均为去离子水。

1.2 主要仪器与设备

HK-04A手提式万能粉碎机，DL-5M低速冷冻离心机，KQ-500DE型数控超声波清洗器，S433D 氨基酸分析仪，Retavapor R-215旋转蒸发仪，N4S紫外线可见分光光度计，ETHOS 900微波消解系统。

1.3 方法

1.3.1 营养品质的测定

脂肪含量测定：参照GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的测定》；膳食纤维含量测定：参照GB/T 5009.88—2008《食品中膳食纤维的测定》；灰分含量测定：参照GB 5009.4—2010《食品中灰分的测定》；蛋白质含量测定：参照GB 2905—82《谷类、豆类作物种子粗蛋白质测定法》；β-葡聚糖含量测定：参照AACC32—23方法，采用MIXED-LINKAGE BETA-GLUCAN试剂盒测定；总淀粉含量测定：采用TOTAL STARCH试剂盒测定；直链淀粉含量测定：采用AMYLOSE/AMYLOPECTIN试剂盒测定；抗性淀粉含量测定：采用RESISTANT STARCH试剂盒测定。氨基酸含量测定：采用GB/T 5009.124—2003《食品中氨基酸的测定》；矿物质含量测定：采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES/ICP-OES)进行矿物质含量测定。

1.3.2 氨基酸的评价

氨基酸的评价参照WHO/FAO 1973年建议的理想蛋白质的氨基酸组成模式[12]和中国预防医学科学院、营养与食品卫生研究所提供的鸡蛋蛋白模式[13]，分别计算不同杂粮蛋白质的必需氨基酸含量(EAA)、氨基酸比值(RAA)、氨基酸比值系数(RC)、氨基酸评分(AAS)、必需氨基酸指数(EAAI)、生物价(BV)、氨基酸比值系数分(SRC)、必需氨基酸占氨基酸总量的百分比(E/T)等[14-16]。

1.3.3 多酚的提取

参照蔡亭等[17]的方法并稍作改动进行多酚提取。游离酚提取：称取1 g样品加入80%丙酮溶液，室温下超声30 min，离心收集上清液，将残渣用相同方法再提取2次，将提取的上清液旋转蒸干后定容至10 mL；结合酚提取：向提取过游离酚的残渣中加入正己烷，离心弃去上清液，加入盐酸甲醇溶液，70 ℃下水浴1 h，乙酸乙酯萃取，将萃取相旋转蒸干后定容至10 mL。避光保存备用。

1.3.4 提取物中酚类物质含量的测定

1.3.4.1 总酚含量测定

采用Folin-Ciocalteu测定法，参照Adom等[18]方法并稍作改进。在试管中吸取125 μL原液，加入500 μL蒸馏水及125 μL福林酚，充分摇匀，反应6 min后加入7%碳酸钠溶液，室温下避光放置1.5 h，甲醇作为空白调零，在波长765 nm处测定吸光值，重复测定3次。

1.3.4.2 总黄酮含量测定

参考Adom等[18]方法并稍作改进。在试管中吸取100 μL原液，加入5% 亚硝酸钠溶液200 μL，充分摇匀，反应6 min 后加入10%硝酸铝溶液200 μL，充分摇匀，反应6 min 后再加入4%氢氧化钠溶液2 mL，室温避光放置15 min 后，以甲醇作为空白调零，在波长510 nm 处测定吸光度，重复测定3次。

1.3.5 抗氧化活性测定

1.3.5.1 DPPH·清除能力测定

参考Abu等[19]的方法并稍作改进。在试管中吸取1 mL样品提取液，加入4.5 mL 0.1 mmol /L DPPH甲醇溶液，充分摇匀后避光反应30 min，以甲醇作为空白调零，在波长517 nm处测定吸值，重复测定3次。

1.3.5.2 ABTS+·清除能力测定

参考Benzie等[20]的方法并稍作改进。在试管中吸取50 μL样品提取液，加入4.5 mL FRAP工作液，充分摇匀后避光反应30 min，以甲醇作为空白调零，在波长593 nm处测定吸值，重复测定3次。

1.3.5.3 FRAP铁还原能力测定

参考Re等[21]的方法并稍作改进。在试管中吸取200 μL样品提取液，加入4 mL ABTS工作液，充分摇匀后避光反应30 min，以甲醇作为空白调零，在波长734 nm处测定吸值，重复测定3次。

1.3.6 数据处理

每组实验重复3次，所测数值均以平均值±标准差表示，采用Origin8.5和SPSS19.0软件进行数据统计分析及绘图，显著性差异分析采用LSD多重比较法。

2 结果与分析

2.1 青稞、燕麦、藜麦营养品质分析

2.1.1 基本营养成分分析

由表1可知，参试青稞、燕麦、藜麦的灰分、粗纤维、蛋白质、抗性淀粉、直链淀粉、β-葡聚糖含量均存在显著性差异(P<0.05)。其中青稞的脂肪质量分数最低，平均为2%，燕麦与藜麦的脂肪质量分数并无显著差异性(P>0.05)，均在5%以上；藜麦的灰分质量分数最高，达2.6%，可见藜麦的矿物质元素含量丰富；藜麦的总淀粉含量与青稞、燕麦的差异不显著(P>0.05)；藜麦的直链淀粉和抗性淀粉含量最低，这与韩玲玉等[22]的研究结果一致，燕麦的抗性淀粉质量分数最高，达18.39%，说明燕麦适宜加工慢消化类食品；藜麦的蛋白质质量分数最高(13.04%)，青稞的蛋白质质量分数最低(9.98%)；β-葡聚糖质量分数最高的是青稞(3.61%)，燕麦次之，藜麦最低，青稞中的β-葡聚糖是藜麦的3.3倍。

表1 青稞、燕麦、藜麦的营养成分/%(干基)

2.1.2 矿物质成分分析

由表2可知，参试青稞、燕麦、藜麦中Ca、Fe、K、Mn、Zn的含量均存在显著性差异(P<0.05)，Na含量均无显著性差异(P>0.05)。燕麦中Mn含量高，达34.46 mg/kg；青稞和燕麦中Cu、Mg含量无显著差异(P>0.05)；藜麦中的Ca、Fe、K、Zn、Mg矿物质含量均最高，可见藜麦是富钾高钙食物。龚玉圆等[23]选取吉林省白燕2号燕麦籽粒测定其K、Mg含量分别为628.47、365.44 mg/kg；冯利芳[24]选取内蒙古中西部裸燕麦测定其 Na 元素的含量为19.30 mg/kg，K元素的平均含量为 2 781.70 mg/kg。可见青海种植的燕麦中矿物质含量相对丰富，特别是K、Mg、Na等元素含量相对高于相关研究报道的结果。

表2 青稞、燕麦、藜麦的矿物质含量(干基)/mg/kg

2.2 青稞、燕麦、藜麦氨基酸组成分析与营养评价

以FAO/WHO氨基酸模式为评价标准，对青海青稞、燕麦和藜麦的营养价值进行评价。由表3和表4可知，参试青稞、燕麦、藜麦均含有17种氨基酸，包含除色氨酸以外的7种人体必需氨基酸，均以谷氨酸含量最高。蛋白质的营养价值受氨基酸的种类、含量及所占比例的影响，根据氨基酸平衡理论，RC值最小则表明该氨基酸为第一限制性氨基酸[25]。由表3可知，青稞的第一限制性氨基酸为蛋氨酸+胱氨酸，燕麦的第一限制性氨基酸为苏氨酸，藜麦的第一限制性氨基酸为异亮氨酸。必需氨基酸含量最高的是燕麦(529.3 mg/g)，可见燕麦蛋白中氨基酸含量丰富均衡，是一种优质的营养蛋白质，藜麦必需氨基酸占氨基酸总质量的比例为37.28%，接近FAO/WHO推荐值(36%)。以AAS为评价依据，由高到低依次为燕麦>藜麦>青稞，AAS值均大于100，且燕麦蛋白中必需氨基酸比例最高；以BV、EAAI为评价指标，由高到低依次为燕麦>藜麦>青稞，说明燕麦吸收的蛋白质被机体利用程度最高，参试青稞属于良好蛋白源，燕麦及藜麦属于优质蛋白源；SRC是用各种必需氨基酸偏离氨基酸模式的离散度来评价蛋白质质量，以SRC为评价依据，由高到低依次为燕麦>青稞>藜麦，说明燕麦蛋白的氨基酸组成与FAO/WHO推荐的氨基酸模式最一致。

表3 青稞、燕麦、藜麦必需氨基酸与FAO/WHO模式比较

表4 青稞、燕麦、藜麦必需氨基酸评价

2.3 青稞、燕麦、藜麦酚类物质含量分析

由表5可知，青稞、燕麦、藜麦中酚类物质含量差异显著(P<0.05)。青稞、燕麦、藜麦提取物中总酚含量分别为 414.55、230.99、393.92 mg/100 g，青稞、燕麦、藜麦提取物中游离酚占总酚的质量分数分别为37.73%、26.67%、48.88%，其中藜麦的游离酚含量最高，该结果与韩玲玉等[22]的测定结果相似；结合酚含量最高的是青稞，高达258.14 mg/100 g，表明青稞多酚提取物中主要以结合酚为主；青稞、藜麦的总酚含量没有显著差异(P>0.05)，燕麦总酚含量最少。黄酮含量从高到低的顺序为燕麦>青稞>藜麦，该结果与王鹏等[27]研究结果一致；青稞中结合黄酮含量显著高于其游离黄酮，是游离黄酮的1.92倍，青稞中黄酮类物质主要以结合型为主，燕麦和藜麦中黄酮类物质以游离型为主要形式。

表5 青稞、燕麦、藜麦提取物中多酚物质的含量/mg/100 g

2.4 青稞、燕麦、藜麦提取物中酚类物质抗氧化活性分析

图1结果表明，青海3种杂粮中酚类物质DPPH·清除能力差异显著(P<0.05)。其中青稞游离型提取物的DPPH·清除能力显著高于其他2种杂粮，为109.14 μmol/100 g；燕麦、藜麦结合型提取物的DPPH·清除能力均显著高于青稞(P>0.05)，分别为124.98、126.03 μmol/100 g。可见，燕麦、藜麦提取物中结合酚DPPH·清除能力最强，青稞提取物中游离酚的DPPH·清除能力相对最强。

图1 青稞、燕麦、藜麦的DPPH·清除能力

青海3种杂粮的酚类物质ABTS+·自由基清除能力存在显著差异性(P<0.05)，且游离酚的ABTS+·清除能力显著强于结合酚，见图2。游离酚和结合酚提取物中ABTS+·清除能力与表5青稞、燕麦和藜麦提取物中多酚物质的含量有关，藜麦游离酚含量最高，其游离酚提取物中ABTS+·清除能力最强，青稞、燕麦次之，而结合酚提取物中ABTS+·清除能力最强的是青稞，为399.17 μmol/100 g，青稞提取物中均具有较强的ABTS+·清除能力，此结果与徐元元等[27]研究结果一致。

图2 青稞、燕麦、藜麦的ABTS+·清除能力

青稞、燕麦、藜麦的FRAP铁还原能力与其ABTS+·清除能力结果一致，如图3所示。青海3种杂粮的提取物中游离酚的FRAP铁还原能力均高于结合酚，这与徐菲等[28]研究结果一致。青稞提取物中游离酚和结合酚FRAP铁还原能力均最强，分别为1 328.94、693.24 μmol/100 g，显著强于其他2种(P<0.05)。由此可见，青海青稞的酚类物质具有较强的ABTS+·清除能力以及FRAP铁还原能力，燕麦和藜麦的酚类物质具有较强的DPPH·清除能力。

图3 青稞、燕麦、藜麦的FRAP铁还原能力

3 结论

青海高原特有的生长环境孕育了品质优良的农作物，青稞、燕麦、藜麦是青藏高原地区具有代表性的杂粮。本研究通过分析青海青稞、燕麦、藜麦的营养品质、多酚含量及抗氧化活性，明确了青海3种杂粮的营养功能成分含量及抗氧化活性的显著差异。参试青稞粗纤维、总淀粉、β-葡聚糖含量最高，较适合加工高纤类食品；参试燕麦的必需氨基酸含量最高且氨基酸组成与人体氨基酸模式和 FAO/WHO推荐的氨基酸模式最一致，可作为谷物食品中优质蛋白质的来源；参试藜麦富含矿物质、蛋白质总量最高，可作为开发富钾高钙食品的优质原料。3种杂粮的酚类物质含量和组成之间存在显著差异，总酚含量为230.99～414.55 mg/100 g，总黄酮含量为22.71～71.61 mg/100 g，其中青稞多酚类物质含量最高。抗氧化研究结果表明，青稞、燕麦、藜麦中的酚类物质在不同抗氧化评价指标中的抗氧化能力存在显著差异。燕麦、藜麦提取物中结合酚DPPH·清除能力最强，分别为124.98、126.03 μmol/100 g。青稞提取物中游离酚的DPPH·清除能力相对最强，高达109.14 μmol/100 g。青稞、燕麦、藜麦的FRAP铁还原能力与其ABTS+·清除能力结果一致，藜麦的游离酚提取物中ABTS+·清除能力最强，青稞、燕麦次之，青稞的结合酚提取物中ABTS+·清除能力最强，达399.17 μmol/100 g。青海3种杂粮的提取物中游离酚的FRAP铁还原能力均高于结合酚，青稞提取物中游离酚和结合酚FRAP铁还原能力均最强，分别为1 328.94、693.24 μmol/100 g。此研究结果为青稞、燕麦及藜麦品质评价、优质原料的筛选及其开发利用提供了参考。但本研究收集的样品数量有限，为了更全面掌握青稞、燕麦、藜麦的品质差异，今后的研究中应扩大样品数量。