萌發(fā)提升亞麻籽營養(yǎng)品質(zhì)的研究

王笑園,莊聰雅,王宇曉,王坤立,倪元穎

(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院,國家果蔬加工工程技術(shù)研究中心,北京 100083)

亞麻籽(flaxseed/linseed)又稱胡麻籽,是亞麻科亞麻屬一年生或多年生草本植物亞麻的種子[1],富含油脂和蛋白質(zhì),是精氨酸、谷氨酰胺和組氨酸的極好來源,有助于提高免疫力。經(jīng)國內(nèi)外專家研究,亞麻籽含有許多對人體有益的功能性成分,比如木酚素,它被證明是類似人體性激素的物質(zhì),具有降低乳腺癌發(fā)生率、減輕婦女絕經(jīng)期癥狀的功效[2-3]。亞麻籽中富含不飽和脂肪酸,尤其是ω-3系列多不飽和脂肪酸,α-亞麻酸是人體必需脂肪酸之一,具有預(yù)防心腦血管疾病、抗炎、抗氧化等功效[4-5]。目前,亞麻籽的開發(fā)利用除了直接添加到產(chǎn)品中(如面包、餅干制品),還有亞麻油、亞麻膠、木酚素的應(yīng)用。亞麻膠作為一種親水膠體,常作為添加劑加到面制品、肉制品、乳制品、冰激凌等改善食品的品質(zhì)和口感。木酚素作為一種活性成分常被高度純化應(yīng)用于膠囊、壓片、谷物早餐和快餐食品中[6-11],且未經(jīng)處理的亞麻籽中含少量氰化物,極大限制了亞麻籽的食用品質(zhì)及開發(fā)應(yīng)用,因此對于亞麻籽的開發(fā)利用亟需開辟新路徑。

芽苗菜,是用各種谷類、豆類、樹類種子培育出可以食用的芽菜,又稱活體蔬菜[12]。國內(nèi)外大量研究表明,種子經(jīng)萌發(fā)處理后能顯著提高自身的營養(yǎng)價值,改善食品的品質(zhì)[13],比如小豆芽中維生素C和總苯酚的含量是其種子的三倍[14]。除此之外,一些功能因子也會增加,蕎麥在發(fā)芽過程中產(chǎn)生的酚類物質(zhì),有文獻表明對人類的健康有各種積極的影響[15]。在發(fā)芽糙米,據(jù)報道,較沒有發(fā)芽的多10倍具有抗高血壓作用的GABA(γ-氨基丁酸)[16]。在豆芽中,有報道稱,酚類化合物和異黃酮的含量高于大豆的含量[17-18]。芽苗菜品質(zhì)柔嫩,風(fēng)味獨特,由于采用水培技術(shù),使之更加安全、營養(yǎng),生產(chǎn)周期短,是一類經(jīng)濟價值較高的蔬菜,發(fā)展前景非常好,有關(guān)亞麻籽芽苗的研究報道很鮮見。

本研究以亞麻籽和水培5 d后的亞麻籽苗為研究對象,對蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪、維生素、礦物質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)進行測定,并對比分析發(fā)芽前后亞麻籽營養(yǎng)成分的變化,以期拓寬亞麻籽的利用途徑,推進新資源的開發(fā)與利用。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

亞麻籽及其芽苗 均由河北愛度生物科技有限公司提供;硫酸銅、硫酸鉀、硫酸、硼酸、甲基紅指示劑、亞甲基藍指示劑、氫氧化鈉、乙醇、鹽酸、重鉻酸鉀、乙酸、草酸、2,6-二氯靛酚、抗壞血酸、無水乙醚、石油醚 均為分析純,來自國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

SPN1501F電子天平 美國奧豪斯公司;T6新世紀(jì)-紫外可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司;LGJ-12型冷凍干燥機 北京松源華興科技發(fā)展有限公司;LHS16-A水分測定儀 上海佑科儀器儀表有限公司;全自動凱氏定氮儀SKD-3000 上海沛歐分析儀器有限公司;索氏抽提器 上海歐蒙實業(yè)有限公司;恒溫水浴鍋 上海一凱儀器設(shè)備有限公司;原子吸收分光光度計 上?？茣钥茖W(xué)儀器設(shè)備有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 蛋白質(zhì)的測定 參照GB 5009.5-2010中凱氏定氮法測定[19]。

1.2.2 氨基酸組成成分分析 參照GB/T 5009.124-2003中方法測定氨基酸含量[20]。

必需氨基酸總量(EAA):賴氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、蘇氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、纈氨酸、組氨酸含量總和。

必需氨基酸模式的計算:根據(jù)蛋白質(zhì)中氨基酸含量,以含量最少的色氨酸為1計算出的其他必須氨基酸的相應(yīng)比,與FAO/WHO推薦的必須氨基酸模式對比進行評價。

1.2.3 脂肪的測定 參照GB/T 5009.6-2003《食品中脂肪的測定》法一 索氏抽提法的測定方法[21]。

1.2.4 維生素的測定 維生素C:參照GB/T 6195-1986中2,6-二氯靛酚滴定法[22]。

維生素E:參照GB/T 5009.82-2003中的測定方法[23]。

1.2.5 礦物質(zhì)的測定 參照GB/T 13885-2003,采用原子吸收光譜法測定[24]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每項指標(biāo)平行測定3次,所有實驗數(shù)據(jù)采用SPSS軟件進行數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 亞麻籽萌發(fā)前后氨基酸含量的變化

從氨基酸含量上(表1)對比發(fā)現(xiàn),萌發(fā)后18種氨基酸總量較未萌發(fā)時增加了61.67%,其中必需氨基酸總量增加了62.77%。芽苗中賴氨酸的含量較亞麻籽大幅度增加,為原來的207%。賴氨酸是谷類食物的第一限制氨基酸,也是人體必需氨基酸之一,可以促進分泌胃蛋白酶和胃酸,增進食欲、有利于機體生長發(fā)育,還能參與能量代謝、促進礦物質(zhì)的吸收,加速骨骼生長、增強免疫力、減輕焦慮,提高中樞神經(jīng)組織功能[26-27]。色氨酸作為一種功能性必需氨基酸,在生物體內(nèi)合成褪黑素、生物堿、5-羥色胺等生理活性物質(zhì),在調(diào)節(jié)情緒、促進睡眠、提高免疫力方面發(fā)揮重要作用[28],經(jīng)萌發(fā)色氨酸含量增加了88.89%,而色氨酸也是其他蔬菜中含量較少或不含有的。因此,亞麻籽芽苗菜可作為谷類和蔬菜膳食中很好的營養(yǎng)補充。

表1 氨基酸含量(以干物質(zhì)計,g/100 g)Table 1 The contents of amino acids(measured by dry matter,g/100 g)

食物中必需氨基酸的種類、數(shù)量及組成比例決定了蛋白質(zhì)價值的高低,其組成比例越接近人體必需氨基酸的組成比例,則說明品質(zhì)優(yōu)良。FAO/WHO 規(guī)定的理想蛋白質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)為必需氨基酸(EAA)占總氨基酸(TAA)的40%,即EAA/TAA=40%,必需氨基酸(EAA)占非必須氨基酸(NEAA)的60%,即EAA/NEAA=60%[25]。亞麻籽萌發(fā)前后18種氨基酸含量如表1所示,亞麻籽總氨基酸(TAA)含量為20.27 g/100 g,必需氨基酸(EAA)含量為6.42 g/100 g,EAA/TAA值為31.71%,EAA/NEAA值為46.45%;亞麻籽芽苗總氨基酸含量(TAA)為32.77 g/100 g,必需氨基酸(EAA)含量為10.45 g/100 g,EAA/TAA值為31.88%,EAA/NEAA值為46.80%,均接近 FAO/WHO規(guī)定值,符合理想蛋白標(biāo)準(zhǔn),且經(jīng)過萌發(fā),亞麻籽芽苗的EAA/TAA和EAA/NEAA值均稍高于亞麻籽。

根據(jù)蛋白質(zhì)中必需氨基酸含量,以含量最少的色氨酸為1計算出的其他氨基酸的相應(yīng)比值,得到如表2所示的氨基酸模式。從表2可看出,亞麻籽芽苗的每種必需氨基酸模式與FAO/WHO推薦的最為接近,說明萌發(fā)后亞麻籽芽苗必需氨基酸的組成比例較為均衡,可作為優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)資源。

表2 人體必需氨基酸與氨基酸模式譜的比較(g/100 g)Table 2 Comparison of essential amino acids and amino acids pattern spectrum(g/100 g)

2.2 亞麻籽萌發(fā)前后蛋白質(zhì)、脂肪含量的變化

亞麻籽萌發(fā)前后蛋白質(zhì)、脂肪的含量如表3所示。對比發(fā)現(xiàn),萌發(fā)后芽苗中的蛋白質(zhì)含量上升了57.77%,而脂肪含量下降了23.60%。

表3 蛋白質(zhì)、脂肪含量(以干物質(zhì)計,g/100 g)Table 3 The contents of protein and fat(measured by dry matter,g/100 g)

蛋白質(zhì)含量增加與潘紫霄研究的大豆發(fā)芽5 d后的變化一致,這是因為發(fā)芽過程中呼吸作用消耗了大量脂類和碳水化合物的緣故,因而表現(xiàn)為總氮量明顯增加;于立梅等[44]分析原因可能是萌發(fā)過程中在蛋白酶的作用下蛋白質(zhì)分解成低分子肽和氨基酸,這些分解產(chǎn)物分泌到胚部,用于合成幼根、幼芽的蛋白質(zhì),且新合成的蛋白質(zhì)多于分解的蛋白質(zhì),導(dǎo)致蛋白質(zhì)含量的上升。具體機理仍需后續(xù)探索。

脂肪含量下降與種子中的脂肪分解酶、脂酶和脂肪氧化酶在萌發(fā)過程中逐漸被激活。一方面脂肪被分解成甘油和脂肪酸,使游離脂肪酸增加,為快速萌發(fā)的芽提供營養(yǎng)需求;另一方面種子快速萌發(fā)導(dǎo)致呼吸作用增強,加快了脂肪的消耗[29-31]。

2.3 亞麻籽萌發(fā)前后維生素含量的變化

亞麻籽萌發(fā)前后維生素C與維生素E含量如表4所示。萌發(fā)前亞麻籽中幾乎檢測不到維生素C,萌發(fā)后維生素C含量大幅提高,含量高達77.37 mg/100 g。這與前人研究的豆類萌發(fā)過程中維生素C含量變化趨勢是一致的,且亞麻籽萌發(fā)后的芽苗中維生素C含量遠遠高于綠豆、黑豆、大豆等豆類種子[32-34],加之芽苗中蛋白質(zhì)價值高的優(yōu)勢,有望成為豆芽類食品的替代品。

表4 維生素含量(以干物質(zhì)計,mg/100 g)Table 4 The contents of vitamins(measured by dry matter,mg/100 g)

另一方面,萌發(fā)后的芽苗中維生素E的含量較發(fā)芽前增加了88.51%。維生素E作為一種較強的抗氧化劑,不僅在抗氧化、抗衰老方面有效果,而且臨床實驗表明維生素E對消化系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等疾病有著明顯療效[35]。由此可以看出,萌發(fā)之后維生素C和維生素E的含量大大增加。

2.4 亞麻籽萌發(fā)前后礦物質(zhì)元素含量的變化

亞麻籽萌發(fā)前后礦物質(zhì)元素含量如表5所示。亞麻籽與亞麻籽芽苗均富含礦物質(zhì)元素。在發(fā)芽后礦物質(zhì)元素的含量大大增加,其中鉀增加了92.97%,鎂增加了111.42%,鈣增加了231.58%,鋅增加了137.58%,銅增加了65.00%。雖然變化的幅度不同,但這在小麥[36]、大豆[37]、糙米[38]中,也呈現(xiàn)類似的增長趨勢。

表5 礦物質(zhì)含量(以干物質(zhì)計,mg/100 g)Table 5 The contents of minerals(measured by dry matter,mg/100 g)

礦物質(zhì)增長的原因可能有兩個方面:一方面,在亞麻籽萌發(fā)過程中,由于生成了新的組織,礦物質(zhì)元素會發(fā)生轉(zhuǎn)移,同時由于種子干基的損失,使得其含量有所增加[38]。另一方面,本實驗使用自來水來浸泡亞麻籽,自來水中含多種離子,對礦物質(zhì)的含量也會有一定的影響。

亞麻籽芽苗中含量豐富的礦物質(zhì)對維持身體健康發(fā)揮著非常重要的作用,鉀維持體液的平衡和神經(jīng)肌肉的興奮性;鎂作為多種酶的激活劑,有助于促進心臟血管的健康;鈣有助于骨骼和牙齒的形成;鋅則有助于免疫力的提高和創(chuàng)傷的修復(fù)[39]。在萌發(fā)之前,鈣、鎂等礦物質(zhì)元素大部分與植酸結(jié)合在一起,食用時不易被人體所吸收。但經(jīng)過萌發(fā),由于植酸酶的作用,這種結(jié)合被破壞,礦物質(zhì)元素呈游離態(tài),從而使這些必需營養(yǎng)成分在人體內(nèi)的吸收率顯著提高[37-38]。

2.5 亞麻籽萌發(fā)前后氰化物含量的變化

亞麻籽中的生氰糖苷可在β-葡萄糖酶的作用下生成劇毒氫氰酸[40]。亞麻籽萌發(fā)前后氰化物含量的變化如表6所示。經(jīng)萌發(fā)后,氫氰酸的含量降低了8.95%。一方面可能是由種子發(fā)芽引起的,另一方面也有可能是亞麻籽經(jīng)水培處理發(fā)芽,使得氰化物含量降低,這與李笑春研究中木薯在清水中浸泡3 d后氰酸含量下降43.15%一致[41]。目前我國沒有評價亞麻籽芽苗安全性的標(biāo)準(zhǔn),但在GB 2715-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 糧食》中規(guī)定木薯粉中氫氰酸含量應(yīng)低于10 mg/kg[42],2017年歐盟發(fā)布直接食用的杏仁中氫氰酸標(biāo)準(zhǔn)為20 mg/kg[43]。5.04 mg/kg的數(shù)值均低于這兩個標(biāo)準(zhǔn),間接說明亞麻籽芽苗是安全的,后續(xù)可進行動物實驗進一步驗證亞麻籽芽苗食用的安全性。

表6 氰化物含量(以干物質(zhì)計,mg/kg)Table 6 The contents of cyanide(measured by dry matter,mg/kg)

3 結(jié)論

本文對亞麻籽萌發(fā)前后的營養(yǎng)成分進行了系統(tǒng)的品質(zhì)研究,萌發(fā)后,蛋白質(zhì)、氨基酸總量有大幅度的增加,必需氨基酸模式更加接近FAO/WHO的推薦,蛋白質(zhì)價值高。維生素C、維生素E、鉀、鎂、鈣、鋅、銅的含量在發(fā)芽后也有不同程度的提高。同時亞麻籽中氰化物這類有毒物質(zhì)在發(fā)芽之后有小幅度的下降。

本研究完善了亞麻籽芽苗這種新型資源的營養(yǎng)成分理論研究,擴寬了亞麻籽深加工產(chǎn)品領(lǐng)域。之后,為最大限度的發(fā)揮亞麻籽萌發(fā)后的保健功效,仍需對木酚素、α-亞麻酸等活性成分進一步研究,開發(fā)更有附加值的亞麻籽芽苗產(chǎn)品。