小米粥不同组分的成分测定与体外消化研究

张 荣

（新疆第二医学院，新疆 克拉玛依 834000）

谷子（Setaria italica）又称粟，脱壳后为小米，属于“五谷”之一，为中国传统粮食作物，已有4000 多年的栽培史［1］，在中国的“三北”地区广为种植，是主要粮食作物［2］。小米的营养丰富、齐全，包括碳水化合物、蛋白质、氨基酸、脂肪酸、维生素、矿物质等，营养比例适宜，而且消化率高，可作为很好的营养源［3，4］，也可以用于开发安全保健食品。关于小米的保健功效，古人在《别录》《滇南本草》《本草纲目》等都有记载。

用小米加红糖熬煮，具有安身和滋阴养血的功能，被誉为“代参汤”，可用做产妇、幼儿及老人的滋补佳品［5］。小米作为一种高营养价值的天然功能性食品，其开发利用具有先天优势［1］。鲜见关于小米粥组分中营养成分的研究报道，本研究旨在通过常见营养成分的测定，分析小米粥各组分中成分含量及特点，为小米的加工利用及功能研究提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

小米，河北省张家口市农业科学院提供；α-淀粉酶、直链淀粉和支链淀粉标准品，购于美国Sigma公司；葡萄糖、3，5-二硝基水杨酸、酒石酸钾钠、亚硫酸钠、碘、碘化钾、乙醚、盐酸、无水乙醇、浓硫酸、石油醚、氢氧化钠、苯酚等其他试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

Allegra 64r 型台式高速冷冻离心机（美国Beckman 公司）；T6 型紫外可见光光度计（北京普析通用仪器有限公司）；索氏抽提器；PHS-3D 型数字酸度计（上海三信仪表厂）；Kjeltec 8400 型凯氏定氮仪（美国FOSS 公司）；ALPHA 1-2LD Plus 型真空冷冻干燥机（德国Christ 集团）；JJ-1 型精密定时电动搅拌器、高速万能粉碎机（北京市中兴伟业仪器有限公司）；DHG-9030A 型电热恒温鼓风干燥箱（上海精密实验设备有限公司）；RE-52AA 型旋转蒸发器（上海亚荣生化仪器厂）；感量为0.001 g 的电子天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 原料的制备方法 小米经淘洗，加水熬制成小米粥后冷却，自然结成油皮，挑取分离得到米油皮，剩下的部分命名为米汤，并取其中一部分米汤过滤得到米粒和米汁，取新小米重新熬粥，得到全营养小米粥，将5 种原料分别冷冻干燥后粉碎过筛，制成米油皮、米汤、米粒、米汁和米粥5种原料干粉，储存备用。

1.3.2 水分含量的测定 采用直接干燥法［6］。

1.3.3 还原糖和总糖含量的测定 采用苯酚硫酸法［6］。

1）标准曲线的制作。分别取1 mg∕mL 葡萄糖标准溶液0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL 于试管中，分别加去离子水至体积为2 mL，加入DNS 试剂1.5 mL，充分混匀。将各管在沸水浴中加热5 min 后取出，冷却至室温，用去离子水定容至25 mL，混合均匀。以空白为对照，在波长540 nm 处测定吸光度［6］。

2）供试液的制备与样品还原糖含量测定。准确称取3.00 g 米油皮、米汤、米粒、米汁和米粥5 种原料干粉，放入三角瓶，先用少量去离子水调成糊状，然后补足至50 mL，搅匀，置于50 ℃恒温水浴20 min。将浸出液 转 移到50 mL 离 心管，5000 r∕min 离心10 min，沉淀洗一次，再离心，将2 次离心的上清液收集在100 mL 容量瓶，定容、混匀，作为待测液。后续步骤同标准曲线，最后根据标准曲线求出5 种原料还原糖的含量。计算公式如下。

3）供试液的制备与样品总糖含量测定。准确称取5 种原料干粉各1.00 g ，放入三角瓶，加15 mL 去离子水及10 mL 6 mol∕L HCl，沸水浴30 min，冷却，调pH 至中性，过滤，再冲洗烧瓶及滤纸，收集滤液至100 mL 容量瓶，定容，混匀，作为总糖待测液。后续步骤同标准曲线，最后根据标准曲线求出5 种原料总糖的含量。计算公式如下。

1.3.4 淀粉含量的测定 参考文献［7］测定淀粉含量，采用双波长法［8］测定直链淀粉和支链淀粉含量。

式中，X为查双波长直链淀粉（支链淀粉）标准曲线得到的样品液中直（支）链淀粉含量（mg）；V为待测液体积（mL），m为样品质量（g）。

1.3.5 脂肪、蛋白质、粗纤维、灰分含量的测定 脂肪含量测定采用索氏提取法［9］，蛋白质含量的测定采用凯氏定氮法［10］，粗纤维含量的测定采用酸性洗涤剂法［11］，灰分含量的测定采用GB 5009.4—2016食品中灰分的测定方法［12］。

式中，m1为玻璃滤器质量（g）；m2为玻璃滤器加残渣质量（g）。

1.3.6 体外消化法测定小米粥不同组分在胃肠道中的消化率 采用胃蛋白酶-胰酶两步法评定小米粥不同组分的消化率［13］。

1）胃蛋白酶消化阶段，5 种原料干粉分别称取1 g于250 mL锥形瓶，每个样品3个重复。加入25 mL磷酸缓冲液（pH=6.0，0.1 mol∕L），搅拌，加入10 mL 0.2 mol∕L 盐酸，1 mL 新鲜的胃蛋白酶溶液，调pH 至2.0，加入0.5 mL 0.5%的氯霉素溶液，置于40 ℃的恒温水浴摇床中（120 次∕min），计时消化4 h。

2）加入10 mL 磷酸缓冲液（pH=6.8，0.2 mol∕L），再加入5 mL 0.6 mol∕L 的NaOH 溶液，加入1 mL 新鲜胰酶（胰蛋白酶、糜蛋白酶、胰淀粉酶和胰脂肪酶）溶液，调pH 至7.0，置于40 ℃恒温水浴摇床继续消化4 h。

3）消化结束，在锥形瓶中加入5 mL 20%的磺基水杨酸溶液，置于室温30 min，过滤，将残渣同无氮滤纸置于105 ℃烘箱中烘至恒重，测定残渣重量。计算小米粥不同组分的干物质消化率。

4）采用国标法测定消化后干物质中各营养成分含量，从而与消化前物质比较，计算各种营养物质的消化情况。

2 结果与分析

2.1 小米粥各组分水分含量的测定

采用直接干燥法测得小米粥各组分水分含量，结果如表1 所示。从表1 可以看出，几种原料中水分含量值都不高，其中小米中水分含量最高，米粒中水分含量最低，而其他几种组分中水分含量相差不大。由于样品预处理方式全部相同，经过分析，水分含量高低可能与样品自身水分含量、疏松度与吸水性等有关。

表1 小米粥各组分中的水分含量 （单位：%）

2.2 小米粥各组分还原糖和总糖含量的测定

2.2.1 还原糖标准曲线的制作 图1 为葡萄糖标准曲线，回归方程为y=0.6633x-0.0256，R2为0.9972。其中，y为吸光度，x为溶液中葡萄糖含量。

图1 葡萄糖标准曲线

2.2.2 小米粥各组分还原糖和总糖含量的测定 采用苯酚硫酸法测得小米粥各组分还原糖和总糖含量，结果如表2 所示。从表2 可以看出，小米及米粥各组分中还原糖的含量普遍很低，其中米粒中含量最低，几乎检测不出，而米汁中含量最高（除小米外）。可以推知，小米经过熬煮，还原糖大部分溶解到了水中。总糖含量在小米及米粥各组分中普遍较高，其中米汤中含量最高，米汁中最低，分析可能与淀粉和粗纤维的分配有关。

表2 小米粥各组分中的还原糖、总糖含量 （单位：%）

2.3 小米粥各组分淀粉含量的测定

2.3.1 小米粥各组分淀粉含量的测定 采用GB∕T 5514—2008 的方法测定淀粉含量，结果如表3 所示。从表3 可以看出，小米粥各组分中，米皮油中淀粉含量最高，达到62.84%，米汤中则最低。分析可能是在熬煮过程中，淀粉发生糊化，物理性质改变而膨胀上浮，冷却后凝结在表面的油皮中。因此，较大的淀粉含量决定了米皮油较为光滑、细腻的物理特性。

表3 小米粥各组分中的淀粉含量 （单位：%）

2.3.2 直链淀粉和支链淀粉含量测定波长的确定 采用双波长法确定了小米粥各组分中直链淀粉、支链淀粉的测定波长和参比波长，结果如图2 所示，λ1（514 nm）和λ2（565 nm）是用于直链淀粉测定的测定波长和参比波长，λ3（545 nm）和λ4（730 nm）用于支链淀粉含量测定的测定波长和参比波长。

图2 直链淀粉/支链淀粉检测波长

2.3.3 直链淀粉和支链淀粉检测标准曲线的制作分别以直链淀粉、支链淀粉含量为横坐标，ΔA直和ΔA支为纵坐标绘制的直链淀粉和支链淀粉标准曲线（图3、图4），回归方程分别为y=0.2602x+0.0003，R2=0.9965 和y=0.1075x-0.0007，R2=0.9997。

图3 直链淀粉检测标准曲线

图4 支链淀粉检测标准曲线

2.3.4 小米粥各组分中直链淀粉和支链淀粉含量的测定 原料经洗涤干燥脱脂等一系列处理后，采用双波长法测定其中直链淀粉和支链淀粉含量，结果如表4 所示。由表4 可以看出，米皮油中直链淀粉含量最高而支链淀粉含量最低，米粒中直链淀粉含量最低，而支链淀粉含量则较高。米粒中支链淀粉和直链淀粉的比值最大，米皮油中最少。结合各组分中总淀粉的含量分析，导致该结果的原因可能是小米熬煮后，直链淀粉糊化上升形成油皮的比例比支链淀粉大，但总量还是不及支链淀粉多。

表4 小米粥各组分中的直链淀粉和支链淀粉含量

2.4 小米粥各组分粗脂肪含量的测定

采用索氏抽提法测定粗脂肪含量，结果如表5所示。由表5 可知，米粒中所含粗脂肪最多，米汁中含量最低，米皮油中粗脂肪含量也较少。可能是小米经过熬煮后，绝大部分粗脂肪仍停留在米粒内部，没有被较多地提取出来。

表5 小米粥各组分中的脂肪、粗纤维、灰分含量 （单位：%）

2.5 小米粥各组分粗纤维含量的测定

采用酸性洗涤剂法测定小米粥各组分中粗纤维含量，结果如表5 所示。由表5 可知，米皮油中粗纤维含量最高，米汁中粗纤维含量最低。分析可能是纤维溶胀以后上浮，凝结在米粥表皮的油皮中，从而导致米皮油中含量大大高于其他组分。

2.6 小米粥各组分灰分含量的测定

小米粥各组分中灰分含量测定结果如表5 所示。从表5 可以看出，米汁中灰分含量较大，其他组分中灰分含量均较低。灰分是指待测物灼烧后残留的物质，主要内容为矿质元素等，可知小米经过熬煮，其中的无机物、矿物质很多都溶解到水中，成为米汁的成分。

2.7 小米粥各组分蛋白质含量的测定

采用凯氏定氮法测定小米粥各组分中蛋白质含量，结果如表6 所示。由表6 可知，米粒中蛋白质含量最高，米汁中含量最低，米皮油中也较少。推测可能是蛋白质在水中溶解度较低，经过熬煮后在米汤中溶解不多，大部分仍存留在米粒中。

表6 小米粥各组分中的蛋白质含量 （单位：%）

2.8 小米粥中的各组分成分含量分析

通过采取相应方法测定小米粥各组分中主要营养成分，小米中总糖含量最大，其次是淀粉和蛋白质，还原糖和灰分的含量都很少；特别分析米皮油中各物质的比例，总糖、淀粉和粗纤维的含量很高，其余成分都不突出。此外，经计算，所测定各组分中水分、还原糖、淀粉、粗脂肪、粗纤维、蛋白质和灰分的含量总和接近100%，其余物质含量仍待进一步研究测定。

2.9 小米粥不同组分在胃肠道中的消化率测定

小米及小米粥不同组分的体外消化率有一定的差别，小米、米粥、米皮油、米汤、米粒、米汁的消化率分 别 为38.54%±3.01%、50.93%±8.07%、45.73%±3.06%、55.51%±5.02%、53.43%±6.7%、54.23%±6.06%。

除了生小米外，其中消化率最低的为米皮油成分，由此可见，其他物质中含有的蛋白质、粗脂肪和淀粉容易被动物的消化道所利用，而米皮油的利用度比较低，可能是由于其中含有较高的粗纤维，不易被消化道所消化，而是进入大肠，被大肠内微生物所分解，从而促进肠道蠕动，调节肠道菌群，促进肠道吸收。

3 小结

通过对小米粥各组分的主要营养成分进行测定分析，小米在熬煮处理以后，主要成分是碳水化合物类，其他成分含量都不是很高，而其中绝大部分脂肪和蛋白质仍停留在米粒内部，还原糖和无机物大部分溶解到了水中。此外，在熬煮过程中，淀粉发生糊化，物理性质改变而膨胀上浮，冷却后凝结在表面的油皮中，其中直链淀粉糊化上升形成油皮的比例比支链淀粉大，但总量小于支链淀粉。由于纤维溶胀以后上浮，导致米皮油中纤维素含量最高，米汁纤维素含量最低。小米经过熬煮，其中的无机物、矿物质大部分溶解到水中，使得米汁中的灰分含量较高。