河北省主要雜糧營養(yǎng)成分分析及評價

閆晨靜,周 茜,董小涵,韓 雪,蔡東偉,白冰瑤,趙 文

(河北農(nóng)業(yè)大學食品科技學院,河北省農(nóng)產(chǎn)品加工工程技術(shù)中心,河北保定 071000)

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河北省主要雜糧營養(yǎng)成分分析及評價

閆晨靜,周 茜,董小涵,韓 雪,蔡東偉,白冰瑤,趙 文*

(河北農(nóng)業(yè)大學食品科技學院,河北省農(nóng)產(chǎn)品加工工程技術(shù)中心,河北保定 071000)

以河北省產(chǎn)裸燕麥、甜蕎、谷、黍等主要雜糧為研究對象,采用現(xiàn)代儀器分析方法對其主要營養(yǎng)成分進行分析和評價。結(jié)果表明:小米、裸燕麥中蛋白質(zhì)含量較高,分別為12.63 g/100 g和12.52 g/100 g,最低的是玉米,僅為7.94 g/100 g;小黃米和大黃米中VB1含量較高,分別為0.34 g/100 g和0.39 mg/100 g,玉米中含量最低,為0.09 g/100 g;甜蕎中VE(0.83 mg/100 g)與鈣、磷、鉀、鎂、鋅等微量元素含量均高于其他種類雜糧;糜子米中VB2含量較為突出(0.18 mg/100 g);裸燕麥中Fe(14.36 mg/100 g)含量豐富;玉米中Se(3.54 μg/100 g)含量較高,并含有大量葉黃素(349.56 μg/100 g)和玉米黃素(270.90 μg/100 g)。營養(yǎng)價值評價結(jié)果表明,河北省主要雜糧的蛋白質(zhì)、VB1、VB2和Ca等重要營養(yǎng)素的營養(yǎng)質(zhì)量指數(shù)(Index of nutrition quality,INQ)均明顯高于大米,且糜子米中蛋白質(zhì)、VB1、VB2均為營養(yǎng)質(zhì)量合格;甜蕎、裸燕麥氨基酸評分較高,其氨基酸含量與FAO推薦值最為接近。因此,河北省產(chǎn)糜子米、甜蕎和裸燕麥營養(yǎng)價值較高,具有較大的開發(fā)與應用前景。

河北省,雜糧,營養(yǎng)成分分析,營養(yǎng)評價

谷物一直是多數(shù)人的主食,是人體能量、蛋白質(zhì)、B族維生素與礦物質(zhì)的主要來源。近年來,人們?yōu)榱俗非罂诟?糧食消費基本以精白米面為主[1-3]。2002年全國營養(yǎng)與健康調(diào)查的結(jié)果表明,我國公眾主食消費不合理主要表現(xiàn)在精白米面之外的其他谷類和薯類消費比例偏低,并呈較快下降趨勢,因此主食消費比例失調(diào)已經(jīng)成為影響大眾健康的重要因素。國家相繼實施一系列政策促進雜糧開發(fā),改善人們的膳食結(jié)構(gòu),推行“主食多樣化”、“雜糧主食化”,越來越多的人開始關(guān)注雜糧[4-6]。

我國雜糧資源豐富,品種繁多,被廣泛用于生產(chǎn)面包、餅干、蛋糕、意大利面、大餅、粥、啤酒和飲料等[7-9]。河北省作為中國糧食主產(chǎn)省之一,有著悠久的雜糧栽培歷史,種植區(qū)分布廣泛,在長期的栽培過程中,形成了適于不同地區(qū)生態(tài)特點的各種各樣的雜糧品種類型。河北省種植的雜糧主要包括小米、小黃米、大黃米、糜子米、甜蕎、裸燕麥和玉米,其中,小米、甜蕎種植范圍廣,在河北各地區(qū)均有種植;小黃米、大黃米在張家口、承德地區(qū)種植較多,邢臺地區(qū)也有少量種植;糜子米、裸燕麥是張家口、承德地區(qū)的特色谷黍類雜糧。

目前,對于單一雜糧營養(yǎng)成分研究較多,但缺乏全面的比較分析及營養(yǎng)價值評價。河北省作為我國的雜糧主產(chǎn)區(qū)之一,該地區(qū)各種雜糧營養(yǎng)價值的系統(tǒng)研究尚未見報道。本研究旨在對河北省產(chǎn)常見雜糧的主要營養(yǎng)成分進行全面分析,并對其營養(yǎng)價值進行評價,為明確河北省不同雜糧的營養(yǎng)價值、進而針對性的開發(fā)相關(guān)雜糧加工產(chǎn)品,促進雜糧主食化進程提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

實驗材料 選取河北省具有代表性的、種植范圍較廣的7種雜糧品種作為實驗材料,樣品均脫殼后粉碎過篩待測;小米(大白谷)、小黃米(冀谷30)、大黃米(雁黍8號)、糜子米(黃糜九58)、甜蕎(北早)、裸燕麥(品五) 河北省農(nóng)林科學院谷子研究所;玉米(鄭單958) 河北農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院;Ca、VB1、VB2、VE、葉黃素、玉米黃素、氨基酸標準品 上海源葉生物科技有限公司,純度均在99.9%以上;甲醇、乙腈 均為色譜純;乙醇、石油醚、鹽酸、硫酸、硝酸、氫氧化鈉、鐵氰化鉀、正己烷、MES、TRIS、α-淀粉酶、蛋白酶、葡萄糖苷酶 均為分析純。

SR526石墨消解儀、1100全自動凱氏定氮儀、TANK微波消解儀 濟南海能儀器股份有限公司;TAS-990-SUPER原子吸收光譜儀 北京普系通用有限責任公司;FP-750熒光分光光譜儀 日本JASCO公司;Waters-1525-2998高效液相色譜儀 美國Waters公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 營養(yǎng)成分測定

1.2.1.1 水分及宏量營養(yǎng)素 水分:直接干燥法[10];蛋白質(zhì):凱氏定氮法[11];脂肪:索氏抽提法[12];碳水化合物:減差法計算。碳水化合物=100-(水分+蛋白質(zhì)+脂肪+灰分)[13];粗纖維測定:酶水解法[14]。

1.2.1.2 礦物質(zhì) 總灰分:馬弗爐灼燒法[15];Fe、Zn、Ca、Mg、K、Se:原子吸收光譜法[16-17];P:分光光度計法[18]。

1.2.1.3 維生素 VB1、VB2:熒光分光光度法[19-20];VE:高效液相色譜法[21];葉黃素、玉米黃素:高效液相色譜法,參照李寧等[22]推薦的方法略作改動。

1.2.1.4 氨基酸 酸水解氨基酸參照李娜等[23]推薦的方法進行測定。堿水解氨基酸采用高效液相色譜堿水解氨基酸法[24-25]。

1.2.2 營養(yǎng)價值評價

1.2.2.1 營養(yǎng)質(zhì)量指數(shù)(Index of nutrition quality,INQ)法

INQ=(一定食物中某營養(yǎng)素含量/該營養(yǎng)素推薦攝入量RNI)/(一定食物提供的能量/能量推薦攝入量)[26]

INQ=1 該食物提供營養(yǎng)素能力與提供能量能力相當,為“營養(yǎng)質(zhì)量合格產(chǎn)品”;

INQ>1 該食物提供營養(yǎng)素能力大于提供能量能力,為“營養(yǎng)質(zhì)量合格食物”,并特別適合超重和肥胖者;

INQ<1 該食物提供營養(yǎng)素能力小于提供能量能力,為“營養(yǎng)質(zhì)量不合格食物”。

1.2.2.2 氨基酸評分法 根據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織(Food and Agriculture Organization,FAO)/世界衛(wèi)生組織(World Health Organization,WHO)(1973年)建議的必需氨基酸評分標準模式和雞蛋蛋白質(zhì)的氨基酸評價標準模式[27],按以下公式計算氨基酸評分(Amino Acid Score,AAS)和化學評分(Chemical Sore,CS)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 河北省主要雜糧的營養(yǎng)成分分析

2.1.1 水分及宏量營養(yǎng)素 由表1可知,各種雜糧水分含量均在9%左右,小米略高。但不同種類雜糧之間宏量營養(yǎng)素存在一定差異。小米、裸燕麥中蛋白質(zhì)含量為12.63、12.52 g/100 g,明顯高于其他雜糧。大黃米、甜蕎中含有較多的粗纖維,含量分別為6.95、6.90 g/100 g,是大米粗纖維含量的9.93、9.86倍。玉米中碳水化合物含量較高,為79.76 g/100 g。因此,與大米相比,雜糧具有較高的營養(yǎng)價值。

2.1.2 礦物質(zhì) 由表2可知,雜糧中富含豐富的礦質(zhì)元素,其中P、K、Mg含量較高,平均水平在200 mg/100 g以上,有助于補充人體所需的微量元素。各種類雜糧對比可知,甜蕎中Ca、P、K、Mg、Zn的含量明顯高于其他雜糧,分別是大米的3.35、2.37、3.61、8.35、1.92倍。裸燕麥中Fe含量豐富,高達14.36 mg/100 g,是大米的6.24倍。Fe作為血紅蛋白的重要組成部分,可提高機體免疫力,能促進β-胡蘿卜素轉(zhuǎn)化為維生素A。玉米和小黃米中Se的含量較高,分別為3.54、3.48 μg/100 g。Se作為一種重要的營養(yǎng)元素,具有較強的抗氧化能力。因此,雜糧是很好的礦物質(zhì)來源,對維持人體健康起很大的作用。

表1 河北省主要雜糧水分及宏量營養(yǎng)素含量(g/100 g)Table 1 Major nutritional components of minor cereals in Hebei province(g/100 g)

表3 河北省主要雜糧維生素含量分析Table 3 Vitamin components of minor cereals in Hebei province

注:“-”表示未檢出;表4同。

2.1.3 維生素 由表3可知,雜糧中B族維生素含量十分豐富。其中大黃米中VB1含量最高,為0.39 mg/100 g,是大米的3.55倍。糜子米中VB2含量最高,為0.18 mg/100 g,是大米的3.6倍。B族維生素是人體不可缺少的物質(zhì),可促進體內(nèi)代謝,多余的B族維生素會完全排出體外,所以,保證每天足夠的攝入量非常重要。甜蕎中VE含量為0.83 mg/100 g,是大米的1.8倍,明顯高于其他雜糧。玉米中含有大量葉黃素、玉米黃素,其中,葉黃素屬于類胡蘿卜素,是一種性能優(yōu)異的抗氧化劑,玉米黃素是β-胡蘿卜素衍生物,也具有較好的抗氧化功效,這兩種色素對保護視力都有獨特的功效。由此表明,河北省產(chǎn)小米、小黃米、大黃米、糜子米、玉米等雜糧B族維生素含量均遠高于大米。

2.1.4 氨基酸 由表4可知,雜糧中含有常見的18種氨基酸,且不同種類雜糧中氨基酸含量有一定差異。色氨酸含量普遍較低,亮氨酸、谷氨酸、丙氨酸含量較高。其中谷氨酸在生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)代謝過程中占重要地位,亮氨酸具有控制血糖、修復肌肉的功效。從氨基酸總量來看,甜蕎、裸燕麥的氨基酸總含量最高,分別為10527、10358 mg/100 g,約是大米的1.6倍。玉米中氨基酸含量較低,僅為5571 mg/100 g。從氨基酸結(jié)構(gòu)來看,大黃米、糜子米中八種必需氨基酸含量均占氨基酸總量的40%以上,符合FAO/WHO標準。

表4 河北省主要雜糧氨基酸含量分析(mg/100 g)Table 4 Compositions of amino acids of minor cereals in Hebei province(mg/100 g)

2.2 河北省主要雜糧的營養(yǎng)評價

2.2.1 營養(yǎng)質(zhì)量指數(shù) 由表5可知,除大黃米、玉米外,其他雜糧蛋白質(zhì)INQ均大于1,是大米的1.45～1.66倍,說明多數(shù)雜糧蛋白質(zhì)營養(yǎng)質(zhì)量均高于大米。除玉米外所有雜糧VB1INQ都大于1,為1.11～2.07,是大米的1.88～3.51倍。VB2INQ為0.37～1.07,是大米的1.32～3.82倍,也遠高于大米。七種雜糧中Ca INQ在0.28～0.42之間,相當于大米的2.33～3.5倍,說明雜糧Ca的營養(yǎng)價值雖然略低,但相對大米仍有較大優(yōu)勢。因此,河北省主要雜糧的蛋白質(zhì)、VB1、VB2和Ca等重要營養(yǎng)素的營養(yǎng)價值均明顯高于大米,而糜子米中蛋白質(zhì)、VB1、VB2均為營養(yǎng)質(zhì)量合格。

表5 河北省主要雜糧的營養(yǎng)質(zhì)量指數(shù)Table 5 Index of nutrition quality of minor cereals in Hebei province

2.2.2 氨基酸評分 由表6可看出,除裸燕麥、甜蕎外,其它五種雜糧中賴氨酸的氨基酸評分和化學評分均較低,是第一限制性氨基酸。此外，小米、小黃米、甜蕎、裸燕麥中異亮氨酸評分較低，小米、小黃米、大黃米、糜子米中纈氨酸評分較低，這兩種氨基酸亦屬于限制性氨基酸。小米、小黃米中蘇氨酸評分較低，裸燕麥、玉米中色氨酸評分較低。七種雜糧中亮氨酸、蛋氨酸和胱氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸評分均較高，且含量均高于FAO推薦值。

表6 河北省主要雜糧的氨基酸評分Table 6 Amino acid evaluation scores of minor cereals in Hebei province

3 結(jié)論

河北省主要雜糧各營養(yǎng)成分含量明顯高于大米。其中,蛋白質(zhì)、維生素和礦物質(zhì)作為重要營養(yǎng)素,具有十分明顯的的優(yōu)勢。除玉米以外,蛋白質(zhì)含量是大米的1.34～1.71倍,且必需氨基酸種類齊全,品質(zhì)較好。特別是甜蕎和裸燕麥,氨基酸評分基本達到FAO推薦標準。除玉米外,其它雜糧VB1含量約為大米的2～3.55倍,VB2含量約為大米的1.4～3.6倍,可見相較于精白米面,雜糧能更好的為人體提供所必需的B族維生素,是B族維生素的良好來源。大米中Ca含量僅為13 mg/100 g,而本研究雜糧樣品Ca含量遠遠高于大米,是大米的2.33～3.35倍。此外,雜糧中粗纖維含量豐富,是大米的2.43～9.93倍。河北省七種主要雜糧中,特別是糜子米、甜蕎和裸燕麥,蛋白質(zhì)、B族維生素和礦物質(zhì)含量與大米對比具有明顯優(yōu)勢,營養(yǎng)價值較高,可開發(fā)相關(guān)加工產(chǎn)品,以加快雜糧主食化、主食多樣化進程。

[1]吳朝霞,丁霞. 雜糧的營養(yǎng)價值及雜糧保健食品的開發(fā)和應用[J]. 園藝與種苗,2001,21(5):48-50.

[2]葛可佑,楊曉光,程義勇. 平衡膳食合理營養(yǎng)促進健康—解讀《中國居民膳食指南(2007)》[J]. 中國食物與營養(yǎng),2008,2008(5):58-61.

[3]Morris C F. Cereals:Over view of Uses:Accent on Wheat Grain[M]. Reference Module in Food Science,2016:1-7.

[4]孫桂華,崔天鳴,付雪嬌,等. 特色雜糧營養(yǎng)成分及保健功能[J]. 園藝與種苗,2005,25(6):399-402.

[5]陸紅梅. 我國雜糧加工制品的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J]. 中國食物與營養(yǎng),2012,18(1):20-21.

[6]周昇昇,趙玉生. 淺析我國雜糧生產(chǎn)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 糧食流通技術(shù),2005(2):35-36.

[7]Taylor J R N,Schober T J,Bean S R. Novel food and non-food uses for sorghum and millets[J]. Journal of Cereal Science,2006,44(3):252-271.

[8]Schakel S F,Heel N V,Harnack J. Nutrient-Composition Tables for Grains and for Grain-Based Products[M]. Reference Module in Food Science,2016:433-449.

[9]周昇昇,趙玉生. 我國雜糧深加工初探[J]. 糧食與食品工業(yè),2005,12(5):6-8.

[10]中華人民共和國衛(wèi)生部. GB5009.3-2010 食品中水分的測定[S].北京:中國標準出版社,2010.

[11]中華人民共和國衛(wèi)生部. GB5009.5-2010 食品中蛋白質(zhì)的測定[S]. 北京:中國標準出版社,2010.

[12]中華人民共和國衛(wèi)生部. GB/T5009.6-2003 食品中脂肪的測定[S]. 北京:中國標準出版社,2003.

[13]楊月欣. 中國食物成分表2002[M]. 北京大學醫(yī)學出版社,2002.

[14]中華人民共和國衛(wèi)生部. GB/T5009.88-2008 食品中膳食纖維的測定[S]. 北京:中國標準出版社,2008.

[15]中華人民共和國衛(wèi)生部. GB5009.4-2010 食品中灰分的測定[S]. 北京:中國標準出版社,2010.

[16]中華人民共和國衛(wèi)生部. GB/T14609-2008 糧油檢驗 谷物及其制品中銅、鐵、錳、鋅、鈣、鎂的測定 火焰原子吸收光譜法[S]. 北京:中國標準出版社,2008.

[17]中華人民共和國衛(wèi)生部. GB/T5009.91-2003 食品中鉀、鈉的測定[S]. 北京:中國標準出版社,2003.

[18]中華人民共和國衛(wèi)生部. GB/T5009.87-2003 食品中磷的測定[S]. 北京:中國標準出版社,2003.

[19]中國國家標準化管理委員會. GB/T7628-2008 谷物中維生素B1測定[S]. 北京:中國標準出版社,2008.

[20]中國國家標準化管理委員會. GB/T7629-2008 谷物中維生素B2測定[S]. 北京:中國標準出版社,2008.

[21]中國國家標準化管理委員會. GB/T5009.82-2003 食品中維生素A和維生素E的測定[S]. 北京:中國標準出版社,2003.

[22]李寧,張雪霞,崔彥,等. HPLC同時測定萬壽菊花中葉黃素及玉米黃素的含量[J]. 中國新藥雜志,2006,15(16):1381-1382.

[23]李娜. 貝類中氨基酸、脂肪酸和重金屬的含量分析及其產(chǎn)品質(zhì)量評價[D].保定:河北農(nóng)業(yè)大學,2011.

[24]?evikkalp S A,L?ker G B,Yaman M,et al. A simplified HPLC method for determination of tryptophan in some cereals and legumes[J]. Food Chemistry,2015,193:26-29.

[25]中國國家標準化管理委員會. GB/T5009.124-2003食品中氨基酸的測定[S]. 北京:中國標準出版社,2003.

[26]張娜,修琳,閔偉紅,等. 多谷物全營養(yǎng)玉米粉的營養(yǎng)復配及其評價[J]. 食品工業(yè),2014(6):98-101.

[27]Cannas A. Energy and protein requirements[M]. Energy and protein requirements:World Health Organization,1973:481-486.

Analysis and evaluation of nutritional components of minor cereals in Hebei province

YAN Chen-jing,ZHOU Qian,DONG Xiao-han,HAN Xue,CAI Dong-wei,BAI Bing-yao,ZHAO Wen*

(College of Food Science and Technology,Agricultural University of Hebei, Engineering Technology Research Center for Agricultral Product Processing of Hebei,Baoding 071000,China)

The nutritional components of the main crops in Hebei province,including avena nuda,common buckwheat,cereal,millet were analyzed and evaluated using modern instrumental analysis methods. The results indicated that higher contents of proteins were determined in millet and avena nuda,which were up to 12.63 g/100 g and 12.52 g/100 g,respectively,whereas the corn was the lowest with only 7.94 g/100 g. Higher content of VB1was determined in the small glutinous millet and rhubarb rice,which were up to 0.34 g/100 g and 0.39 mg/100 g,respectively,whereas the content of corn was 0.09 g/100 g. Common buckwheat had the higher content of VEand trace elements such as calcium,phosphorus,potassium,magnesium,zinc than others crops. Panicum miliaceum had the higher content of VB2(0.18 mg/100 g). Avena nuda contained rich iron(14.36 mg/100 g). Corn contained rich selenium(3.54 μg/100 g),and contained lots of lutein(349.56 μg/100 g),zeaxanthin(270.90 μg/100 g). The results of nutritional value evaluation showed that the main crops of Hebei province had higher index of nutrition quality than rice in protein,VB1,VB2and calcium,and protein,VB1,VB2were qualified for nutritional quality in panicum miliaceum. Commen buckwheat and avena nuda had high amino acid score,which were closest to the FAO recommended value. Therefore,panicum miliaceum,commen buckwheat and avena nuda have great potential for development and application due to theri high nutritional values.

Hebei province;minor cereals;nutrition analysis;evaluation

2016-11-28

閆晨靜(1993-)，女，在讀碩士研究生，研究方向：食品營養(yǎng)，E-mail：yancj1009@163.com。

*通訊作者:趙文(1964-)，女，碩士，教授，研究方向：食品營養(yǎng)，E-mail：zwgyf1964@163.com。

國家科技支撐計劃課題(2014BAD04B10)。

TS201.4

A

1002-0306(2017)10-0351-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.10.059