青稞籽粒富硒發(fā)芽條件優(yōu)化及其抗氧化能力分析

宋 妍,李粟晉,陶 陽,韓永斌,*,朱筱玉,2,*,謝廣杰,葉明儒

(1.南京農業(yè)大學食品科技學院,江蘇南京 210095;2.西藏農牧學院食品科學學院,西藏林芝 860000;3.鎮(zhèn)江市智農食品有限公司,江蘇鎮(zhèn)江 212000)

硒是一種人體必需的微量元素。近年來,有較高生物活性和較低毒性的有機硒受到了人們越來越多的關注[1]。硒對人體健康的作用以硒蛋白和硒氨基酸的形式體現(xiàn),如硒代蛋氨酸、硒代半胱氨酸和甲基硒代半胱氨酸等,但是它們在食物中的含量通常較低[2]。硒的缺乏會引起大骨節(jié)病、克山病、甲狀腺功能衰退等一系列相關的疾病,尤其是在土壤普遍缺硒的西藏地區(qū),硒的缺乏已經(jīng)嚴重影響了該區(qū)居民的健康[3-4]。青稞(HordeumvulgareLinn. var. nudum Hook.f)是無殼大麥的一種,是唯一能在4200～4500 m的高海拔地區(qū)生長的農作物,在青藏高原地區(qū)擁有最大的種植面積[5],同時青稞也是藏區(qū)居民的主要碳水化合物來源。因此開發(fā)硒強化青稞食品具有重要意義。曲航等[4]通過研究西藏青稞生產(chǎn)現(xiàn)狀和青稞硒含量,建議通過土壤施用硒肥方式生產(chǎn)富硒青稞,并針對富硒青稞生產(chǎn)存在的問題提出了相應的解決措施。然而,文章并沒有給出具體的方法,富硒青稞的生產(chǎn)工藝還需進一步研究。

發(fā)芽是一種提高谷物營養(yǎng)價值的傳統(tǒng)方式,通過發(fā)芽可提高谷物中葉酸、γ-氨基丁酸、酚類化合物等生物活性物質的含量[6]。同時,發(fā)芽也是谷物富硒的一種有效手段。Lazo-Vélez等[7]通過優(yōu)化大豆富硒發(fā)芽條件發(fā)現(xiàn),添加不同濃度的亞硒酸鈉溶液后富硒發(fā)芽大豆的總硒含量均顯著增加,其總硒含量至少為未富硒發(fā)芽大豆的100倍。雖然國內外對大麥、小麥和糙米等谷物材料富硒已有研究[8-10],但對富硒青稞的研究目前還鮮有報道。

酚類物質是青稞的主要抗氧化物質,黃酮醇是酚類物質的一個類別,具有抗氧化、抗病毒和抗癌等特性[11-12]。G?secka等[13]研究發(fā)現(xiàn),硒能促進食用白腐菌中酚類化合物和黃酮類化合物的合成,并顯著提高其自由基清除能力。β-葡聚糖是青稞重要的生物活性物質,具有降血糖、降血脂、降低血清膽固醇濃度、降低患心臟病風險等功效,但發(fā)芽后青稞籽粒中β-葡聚糖含量顯著降低[14-15]。目前富硒對青稞籽粒發(fā)芽過程中總酚、總黃酮醇和β-葡聚糖含量的影響還鮮有報道。

因此,本文通過研究青稞籽粒發(fā)芽過程中發(fā)芽時間、培養(yǎng)液pH和亞硒酸鈉濃度對青稞有機硒含量的影響,得到最佳青稞籽粒富硒發(fā)芽工藝條件。在此基礎上,研究青稞籽粒富硒發(fā)芽過程中總酚、總黃酮醇、β-葡聚糖、有機硒四類物質含量以及抗氧化能力的變化,以明確外源添加亞硒酸鈉對青稞籽粒發(fā)芽過程中抗氧化物質含量及抗氧化能力的影響,以期為開發(fā)硒強化青稞食品提供一定理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

青稞(品種藏青2000) 2017年8月采收于西藏自治區(qū)林芝市;硒單元素標準溶液(1000 μg/mL) 國家有色金屬及電子材料分析測試中心;硝酸(優(yōu)級純) 國藥集團化學試劑有限公司;鹽酸(優(yōu)級純) 南京化學試劑股份有限公司;亞硒酸鈉、β-葡聚糖標準品 美國Sigma公司;其他試劑 均為分析純。

隔水式電熱恒溫培養(yǎng)箱 上海躍進醫(yī)療器械有限公司;IKA A11型分析研磨機 德國IKA公司;微波消解系統(tǒng) 美國CEM公司;SA-10原子熒光形態(tài)分析儀 北京吉天儀器有限公司;LSHZ-300冷凍水浴恒溫振蕩器 江蘇太倉市實驗設備廠;UV5100B型紫外可見分光光度計 上海元析儀器有限公司;GL-20G-Ⅱ高速冷凍離心機 上海安亭科學儀器廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 青稞籽粒富硒發(fā)芽工藝 參考文獻[6,16],按如下工藝進行:選種(大小均勻,健康飽滿)→消毒(1%次氯酸鈉溶液浸泡15 min)→沖洗→浸泡(用亞硒酸鈉溶液在25 ℃的條件下浸泡10 h)→發(fā)芽(將青稞籽粒均勻鋪于墊有兩層濾紙的培養(yǎng)皿中,置于25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中)→沖洗瀝干→70 ℃熱風干燥→磨粉→過80目篩→置于-18 ℃冰箱保存。

1.2.2 響應面法優(yōu)化青稞富硒發(fā)芽工藝 通過前期預實驗的結果并結合文獻[9,16],確定三個自變量(發(fā)芽時間、培養(yǎng)液pH和亞硒酸鈉濃度)的取值范圍,以有機硒含量為響應值,應用Design-Expert 8.0.6軟件進行中心組合試驗設計與優(yōu)化,響應面試驗的因素與水平見表1。

表1 中心組合試驗因素及水平Table 1 Test factors and levels of central composite design(CCD)

1.2.3 青稞籽粒發(fā)芽過程研究 根據(jù)優(yōu)化得到的最佳工藝條件進行富硒發(fā)芽青稞籽粒的培育，并以蒸餾水培養(yǎng)的青稞籽粒為對照，每隔12 h取樣，研究青稞籽粒發(fā)芽過程中形態(tài)和含水率變化。

1.2.3.1 形態(tài) 在青稞籽粒發(fā)芽過程中，每隔12 h觀察青稞籽粒的形態(tài)并拍照記錄。

1.2.3.2 含水率 在青稞籽粒發(fā)芽過程中，每次取出5 g萌發(fā)樣品,經(jīng)蒸餾水沖洗后擦干表面水分,置于105 ℃干燥箱中干燥至恒重,計算前后質量差,即得到樣品的含水率,計算公式如下:

式中:m1為新鮮發(fā)芽樣品的質量,g;m0為烘干后的質量,g;W為不同發(fā)芽時間下發(fā)芽青稞籽粒的含水率,%。

1.2.4 青稞籽粒萌發(fā)過程中抗氧化物質變化 根據(jù)優(yōu)化得到的最佳工藝條件進行富硒發(fā)芽青稞籽粒的培育，并以蒸餾水培養(yǎng)的青稞籽粒為對照，每隔12 h取樣于70 ℃烘箱中烘至恒重,經(jīng)粉碎過80目篩后于-18 ℃冰箱保存。

1.2.4.1 總酚含量 稱取樣品0.5 g(精確到0.001 g)于10 mL離心管中,加入5 mL 50%的乙醇溶液,于25 ℃條件下浸提三次,每次1.5 h,浸提過程中不斷進行攪拌。離心后合并三次上清液,儲存于-18 ℃冰箱。

總酚含量的測定按照Tao等[17]的方法,得到標準曲線方程為:y=0.003x+0.0051,R2=0.9911。其中y為吸光值,x為沒食子酸濃度(mg/L)?？偡雍坑脹]食子酸當量表示,即mg GAE/g DW。

1.2.4.2 總黃酮醇含量 按照Cliff等[18]的方法測定1.2.4.1中樣品提取液的總黃酮醇含量,得到標準曲線方程為:y=0.4397x-0.0216,R2=0.9956。其中y為吸光值,x為槲皮素濃度(mg/mL)。總黃酮醇含量用槲皮素當量表示,即mg QE/g DW。

1.2.4.3β-葡聚糖含量β-葡聚糖的提取按照Limberger-Bayer等[19]的方法。將干燥后的β-葡聚糖提取物儲存于-18 ℃的冰箱。

β-葡聚糖含量的測定參考Nitschke等[20]的方法,并稍作修改。將按上述方法提取出的β-葡聚糖,用蒸餾水溶解并定容至10 mL,制備成β-葡聚糖樣品溶液。取2.1 mL樣品溶液于離心管中,加入1.8 mL pH為7.0的0.2 mol/L的檸檬酸/氫氧化鈉緩沖液和0.3 mL剛果紅溶液(將0.08 g剛果紅溶解于100 mL緩沖液中),于523 nm處測量吸光值。β-葡聚糖標準曲線方程為:y=0.0001x+0.0043,R2=0.9946。其中y為吸光值,x為β-葡聚糖濃度(mg/L)。β-葡聚糖含量以g/100 g DW表示。

1.2.4.4 有機硒含量 總硒含量測定：按照GB 5009.93-2017《食品中硒的測定》[21]中的第一法氫化物原子熒光光譜法測定樣品的總硒含量，總硒含量結果以mg/kg DW(干物質)表示。

無機硒含量測定：按照DB3301/T 117-2007《稻米中有機硒和無機硒含量的測定：原子熒光光譜法》[22]測定樣品的無機硒含量，無機硒含量結果以mg/kg DW表示。

有機硒含量：以總硒含量和無機硒含量的差值表示有機硒含量。

1.2.5 萌發(fā)過程中青稞籽粒抗氧化能力變化

1.2.5.1 ABTS+自由基清除能力 按照Liang等[23]的方法測定1.2.4.1中樣品提取液的ABTS+自由基清除能力,得到標準曲線方程為:y=0.4624x-0.006,R2=0.9984。其中y為抑制率:(1-Asample/Ablank),x為Trolox濃度(mmol/L)。ABTS+自由基清除能力用Trolox當量表示,即μmol TE/g DW。

1.2.5.2 鐵離子還原能力(FRAP) 按照Tao等[19]的方法測定1.2.5.1中樣品提取液的鐵離子還原能力,得到標準曲線方程為:y=0.6101x-0.016,R2=0.9991。其中y為吸光值,x為亞鐵離子濃度(mmol/L)。鐵離子還原能力(FRAP)用亞鐵離子濃度表示,即μmol Fe2+/g DW。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每組實驗重復進行3次,采用Design-Expert 8.6軟件對響應面試驗進行設計和分析,采用Excel 2007對實驗數(shù)據(jù)進行作圖及統(tǒng)計分析,通過SPSS 20.0進行顯著性分析及相關性分析。

2 結果與分析

2.1 青稞籽粒富硒發(fā)芽工藝優(yōu)化試驗結果

2.1.1 回歸模型的建立與顯著性分析 由表2可知,在實驗所選條件下,有機硒含量的變化范圍是0.622～1.502 mg/kg DW。利用Design-Expert軟件進行擬合得到發(fā)芽時間(A)、pH(B)和亞硒酸鈉濃度(C)與青稞芽中有機硒含量(R)的二次多項回歸方程如下:

表2 中心組合試驗設計方案及結果Table 2 Central composite design arrangement and experimental results

R=1.24+0.16A+0.023B+0.14C-0.14AB-0.064AC+0.066BC+8.111×10-3A2+5.459×10-3B2-0.059C2

進一步對回歸方程進行分析,所得方差分析結果見表3。

表3 回歸模型方差分析Table 3 Analysis of variance of regression equation

由表3可知,該二次方程模型的p=0.0137<0.05,表明該模型差異顯著;失擬項p=0.6893>0.05,表明失擬不顯著。本研究得到的R2為0.8028,表明試驗結果與數(shù)學模型擬合程度較好,可用此模型來分析和預測富硒青稞發(fā)芽的工藝條件。此外,由F檢驗可知三個因素對有機硒含量的影響按主次排位順序為A>C>B,即發(fā)芽時間>亞硒酸鈉濃度>培養(yǎng)液pH。其中發(fā)芽時間和亞硒酸鈉濃度對有機硒含量的影響極顯著(p<0.01),發(fā)芽時間和培養(yǎng)液pH的交互作用顯著(p<0.05)。

2.1.2 響應面交互作用分析 由圖1(a)可知,當發(fā)芽時間小于40 h,有機硒含量隨著pH的增大而增加,當發(fā)芽時間大于40 h,有機硒含量隨著pH的增大而減少;當pH一定時,有機硒含量隨著發(fā)芽時間的延長而增加。響應曲面走勢較陡峭,且等高線為類似于橢圓形的曲線,這表明發(fā)芽時間和培養(yǎng)液pH的交互作用對有機硒含量影響顯著(p<0.05)。由圖1(b)可知,當發(fā)芽時間一定時,有機硒含量隨著亞硒酸鈉濃度的增加而增加;當亞硒酸鈉濃度一定時,有機硒含量隨發(fā)芽時間的延長而增加。響應曲面走勢較平緩,等高線較稀疏,這表明發(fā)芽時間和亞硒酸鈉濃度的交互作用對有機硒含量影響不顯著。由圖1(c)可知,當pH一定時,有機硒含量隨著亞硒酸鈉濃度的增加而增加;當亞硒酸鈉濃度較低時,有機硒含量隨著pH的增大而減少,當亞硒酸鈉濃度較高時,有機硒含量隨著pH的增大而增加。響應曲面走勢較平緩,等高線雖為類似于橢圓形的曲線但較稀疏,這表明培養(yǎng)液pH和亞硒酸鈉濃度的交互作用對有機硒含量影響不顯著。響應曲面的結果表明,在較長的發(fā)芽時間和較高的亞硒酸鈉濃度下可以得到較大的有機硒含量。

圖1 各因素交互作用對有機硒含量影響的響應面和等高線圖Fig.1 Response surface and contour plots showing the effects of operating parameters on organic selenium content

2.1.3 最佳工藝的確定與驗證 由Design-Expert軟件可知,最佳青稞籽粒富硒發(fā)芽條件為發(fā)芽時間48.00 h、pH6.00、亞硒酸鈉濃度10.28 mg/L,此時有機硒含量的預測值為1.520 mg/kg DW。但考慮到實際操作,將富硒發(fā)芽條件修正為發(fā)芽時間48.00 h、pH6.00、亞硒酸鈉濃度10.00 mg/L,在修正條件下對響應面模型的可靠性進行驗證,驗證實驗重復進行3次,可得有機硒含量的平均值為1.572 mg/kg DW,與預測值相對誤差為3.42%。因此,利用響應面法優(yōu)化青稞籽粒富硒發(fā)芽工藝是可行的。

2.2 青稞籽粒發(fā)芽過程中的形態(tài)及含水率變化

2.2.1 青稞籽粒發(fā)芽過程中的形態(tài)變化 由圖2可知,發(fā)芽過程中籽粒表面的粉色逐漸褪去,變?yōu)槌Ｒ姷狞S色,并且有明顯的吸水膨脹現(xiàn)象。發(fā)芽時間為0、12、24 h,兩組籽粒均未發(fā)芽。發(fā)芽時間為36 h,對照組的平均芽長為(6.21±0.97) mm,富硒組的平均芽長為(4.85±0.71) mm;發(fā)芽時間為48 h,對照組的平均芽長為(9.18±0.97) mm,富硒組的平均芽長為(7.52±0.36) mm,這表明10 mg/L的亞硒酸鈉溶液對青稞籽粒的發(fā)芽具有明顯的抑制作用。Lazo-Vélez等[9]研究發(fā)現(xiàn),亞硒酸鈉濃度增加會影響小麥籽粒的發(fā)育,減緩胚根的生長,這與本研究結果相似,一定濃度的亞硒酸鈉溶液會抑制植物籽粒的生長。

普通本科院校的建設歸根結底是應用型本科專業(yè)的建設。旅游管理專業(yè)的特點要求在教學環(huán)節(jié)及人才培養(yǎng)過程中加大實踐教學力度，增加實踐教學內容，構建系統(tǒng)的實踐教學體系。

圖2 青稞籽粒發(fā)芽過程中的形態(tài)Fig.2 Morphology of highland barley seeds during germination

2.2.2 青稞籽粒發(fā)芽過程中含水率變化 如圖3所示,隨著發(fā)芽時間的增加,富硒組與對照組的含水率都逐漸增加。當發(fā)芽時間為48 h時,富硒組和對照組的含水率均顯著高于發(fā)芽時間為0 h的含水率(p<0.05)。Lazo-Vélez等[9]通過優(yōu)化小麥富硒發(fā)芽條件發(fā)現(xiàn),當亞硒酸鈉濃度和發(fā)芽溫度一定時,小麥籽粒的含水率隨著發(fā)芽時間的延長而增大,與本研究的結果一致。

圖3 發(fā)芽時間對青稞籽粒含水率的影響Fig.3 Influence of germination time on the water content in highland barley seeds

2.3 青稞籽粒發(fā)芽過程中抗氧化物質及抗氧化能力變化

2.3.1 青稞籽粒發(fā)芽過程中總酚和總黃酮醇含量變化 當發(fā)芽時間為0 h時,富硒組與對照組的總酚含量均小于原料中的總酚含量(3.73 mg GAE/g DW)(圖4a)。富硒組總酚含量下降可能有以下幾方面原因:水溶性酚類化合物浸出到浸泡液中導致其損失;低分子量的酚類化合物聚合變得不溶于水;多酚與其他有機物如碳水化合物或蛋白質結合;亞硒酸鈉浸泡過程中多酚氧化酶的作用導致了多酚的降解和損失[24]。富硒組和對照組中總酚含量均隨著發(fā)芽時間的增加而逐漸增加,發(fā)芽48 h后,富硒組青稞籽?？偡雍勘仍显黾恿?.56%,而對照組增加了7.24%。Chen等[6]通過對比不同小麥品種發(fā)芽期間總酚含量的變化發(fā)現(xiàn),不同品種小麥在發(fā)芽過程的總酚含量均顯著增加,與本研究結果一致。發(fā)芽過程中酚類物質的增加有利于植物保護自身結構和適應環(huán)境因素的變化[25]。硒對總酚含量的影響,可能是由于硒促進了葡萄糖等一些糖類物質的積累,而糖是許多代謝途徑中的重要底物,進而影響酚類物質的合成[13]。而本研究結果卻表明,硒抑制了總酚含量的增加,其作用機理仍需進行進一步探究。

圖4 發(fā)芽時間對青稞籽粒總酚(a)和總黃酮醇(b)含量的影響Fig.4 Influence of germination time on total phenolics(a) and total flavonols content(b)in highland barley seeds

由圖4b可知,隨著發(fā)芽時間的增加,對照組中總黃酮醇含量逐漸增加,發(fā)芽后的總黃酮醇含量為9.82 mg QE/g DW;富硒組的總黃酮醇含量則呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢,發(fā)芽時間為24 h總黃酮醇含量達到最大值(11.37 mg QE/g DW),發(fā)芽48 h后,總黃酮醇含量降低至9.71 mg QE/g DW,但仍顯著高于原料中的總黃酮醇含量(6.61 mg QE/g DW)(p<0.05),發(fā)芽結束后富硒組與對照組的總黃酮醇含量無顯著差異(p>0.05)。發(fā)芽過程中對照組的總黃酮醇含量逐漸增加,可能是由于種子發(fā)芽過程中的生化反應導致一些酶被激活,生成了黃酮類化合物和糖苷等次級植物代謝產(chǎn)物[26]。Zhu等[27]以番茄為材料,采用1 mg/L亞硒酸鈉對葉片進行預處理,研究發(fā)現(xiàn)番茄收獲后富硒組的黃酮含量顯著高于對照組,其黃酮含量是對照組的1.5倍,而本研究表明發(fā)芽48 h時，富硒組與對照組的總黃酮醇含量沒有顯著差異。

2.3.2 青稞籽粒發(fā)芽過程中β-葡聚糖含量變化 由圖5可知,隨著發(fā)芽時間的增加,青稞籽粒中β-葡聚糖含量不斷降低,發(fā)芽48 h后,富硒組的β-葡聚糖含量為對照組的1.08倍,有效地延緩了β-葡聚糖降解。發(fā)芽過程中,β-葡聚糖酶活性隨著發(fā)芽時間的增加而增強,從而降解β-葡聚糖，使其含量降低[28]。Marconi等[29]和唐珊珊等[15]的研究也表明發(fā)芽可導致谷物中β-葡聚糖的降解。另一方面,亞硒酸鈉作用下的青稞β-葡聚糖在整個發(fā)芽過程中損失率均低于對照組青稞,表明亞硒酸鈉可有效延緩β-葡聚糖含量的降低,可能是由于亞硒酸鈉溶液對青稞籽粒的發(fā)芽具有顯著地抑制作用,進而減緩了β-葡聚糖的降解速率,導致富硒組的β-葡聚糖含量高于同一發(fā)芽時期的對照組。

圖5 發(fā)芽時間對青稞籽粒β-葡聚糖含量的影響Fig.5 Influence of germination time on β-glucan contents in highland barley seeds

2.3.3 青稞籽粒發(fā)芽過程中有機硒含量變化 由于發(fā)芽過程中對照組的有機硒均未檢出，因此僅研究富硒組的有機硒含量變化。由圖6可知,隨著發(fā)芽時間的增加,亞硒酸鈉作用下的青稞籽粒有機硒含量顯著增加(p<0.05),發(fā)芽48 h后富硒青稞籽粒的有機硒含量是原料的17.46倍。Liu等[10]研究發(fā)現(xiàn),糙米能夠從環(huán)境中吸收無機硒,并在發(fā)芽過程中將這種元素轉化為含硒蛋白,實現(xiàn)無機硒到有機硒的轉化。可能是亞硒酸鹽被植物吸收后,在谷胱甘肽催化下生成硒化物,硒化物進一步在氨基酸合成酶的催化下生成硒代氨基酸如SeCys、SeMet等,從而參與蛋白質的合成[30]。

圖6 發(fā)芽時間對富硒青稞籽粒有機硒含量的影響Fig.6 Influence of germination time on organic selenium content in selenium enriched highland barley seeds注:不同小寫字母表示數(shù)值間差異顯著(p<0.05)。

2.3.4 青稞籽粒發(fā)芽過程中抗氧化能力變化 如圖7a所示,青稞籽粒發(fā)芽過程中富硒組與對照組的ABTS+自由基清除能力均逐漸增加,發(fā)芽48 h后富硒組和對照組的ABTS+值分別為原料(122.26 μmol TE/g DW)的1.50和1.58倍。Gawlik-Dziki等[31]探究了發(fā)芽對波蘭冬小麥ABTS+自由基清除能力的影響發(fā)現(xiàn),發(fā)芽小麥粉經(jīng)化學提取和緩沖液提取后,ABTS+自由基清除能力均顯著增加,并且發(fā)芽后對羥基苯甲酸、丁香酸和對香豆酸等酚類物質含量也有所增加。發(fā)芽過程中ABTS+自由基清除能力的增強可能是由于酚類物質含量增加導致的[6]。本研究也表明,青稞籽粒發(fā)芽過程中,富硒組與對照組的總酚含量和ABTS+自由基清除能力都顯著增加(p<0.05)。Giese等[32]通過研究發(fā)現(xiàn)真菌β-D-葡聚糖表現(xiàn)出較強的抗氧化活性,是一種具有有效抗氧化活性的新型生物活性化合物來源。因此,雖然富硒組的總酚含量低于對照組,但由于富硒組有較高的β-葡聚糖含量,導致富硒組與對照組的ABTS+自由基清除能力無顯著差異(p>0.05)。

圖7 發(fā)芽時間對青稞籽粒ABTS+自由基清除能力(a)和鐵離子還原能力(FRAP)(b)的影響Fig.7 Influence of germination time on ABTS+ radical scavenging activity(a)and ferric reducing antioxidant power(b)in highland barley seeds

隨著發(fā)芽時間的增加,富硒組的鐵離子還原能力逐漸降低(圖7b);發(fā)芽24 h內,對照組的鐵離子還原能力下降速率較快,但發(fā)芽時間為24～48 h時,對照組的鐵離子還原能力基本保持不變。在整個發(fā)芽過程中富硒組的鐵離子還原能力均顯著高于對照組(p<0.05),發(fā)芽結束后富硒組的FRAP值為對照組的1.03倍。研究表明,β-葡聚糖可以使Fe3+轉化為Fe2+,從而導致溶液的顏色由黃色變?yōu)槠蒸斒克{[33]。富硒組的鐵離子還原能力顯著高于對照組(p<0.05),一方面可能是因為富硒組的β-葡聚糖含量高于同一發(fā)芽時期的對照組,導致富硒組的鐵離子還原能力也高于同一發(fā)芽時期的對照組;另一方面可能是由于富硒發(fā)芽青稞蛋白中硒以硒代半胱氨酸的形式存在,能有效除去起催化作用的金屬離子[34],也導致了富硒組的鐵離子還原能力高于同一發(fā)芽時期的對照組。

2.4 青稞籽粒富硒發(fā)芽過程中主要抗氧化物質與抗氧化能力的相關性分析

酚類物質被認為是谷物、蔬菜和其它植物抗氧化能力的主要來源,黃酮醇是酚類物質的重要組成,具有較強的抗氧化能力。β-葡聚糖可以使Fe3+轉化為Fe2+,具有鐵離子還原能力。含硒有機物是合成抗氧化酶的關鍵物質,可有效預防氧化應激[9]。ABTS+自由基清除能力和鐵離子還原能力(FRAP)可用于評價發(fā)芽青稞的抗氧化能力。為進一步研究富硒發(fā)芽青稞籽粒主要抗氧化物質與抗氧化能力之間的關系,采用Pearson法分析以上抗氧化物質與抗氧化能力、以及各物質之間的相關性(表4)發(fā)現(xiàn),總酚含量與β-葡聚糖含量呈顯著的負相關性(p<0.05)、與鐵離子還原能力(FRAP)呈極顯著的負相關性(p<0.01)、與有機硒含量和ABTS+自由基清除能力呈極顯著的正相關性(p<0.01);總黃酮醇含量與β-葡聚糖含量和鐵離子還原能力(FRAP)呈顯著的負相關性(p<0.05);β-葡聚糖含量與有機硒含量呈極顯著的負相關性(p<0.01)、與ABTS+自由基清除能力呈顯著的負相關性(p<0.05)、與鐵離子還原能力(FRAP)呈極顯著的正相關性(p<0.01);有機硒含量與ABTS+自由基清除能力呈極顯著的正相關性(p<0.01)、與鐵離子還原能力(FRAP)呈極顯著的負相關性(p<0.01)。其他指標間的相關性不顯著。

表4 富硒青稞主要抗氧化物質含量與抗氧化能力的相關性分析Table 4 Correlation analysis of antioxidant substances and antioxidant capacity of highland barley seeds enriched with selenium

以上分析表明,富硒發(fā)芽過程中酚類物質的增加可以有效提高發(fā)芽青稞的ABTS+自由基清除能力;由于總酚含量和總黃酮醇含量在富硒發(fā)芽過程中不斷升高,而β-葡聚糖含量和鐵離子還原能力在發(fā)芽過程中不斷降低,因此總酚含量和總黃酮醇含量均與β-葡聚糖含量和鐵離子還原能力呈負相關;硒元素的富集有效地延緩了β-葡聚糖的降解進而提高了發(fā)芽青稞的鐵離子還原能力,與此同時有機硒的富集也提高了發(fā)芽青稞的ABTS+自由基清除能力。

3 結論

本研究采用響應面優(yōu)化試驗得到修正后的最佳青稞籽粒富硒發(fā)芽條件為發(fā)芽時間48.00 h、培養(yǎng)液pH6.00、亞硒酸鈉濃度10.00 mg/L。在此條件下,青稞籽粒發(fā)芽后的有機硒含量為1.572 mg/kg DW,是原料的17.46倍。

在青稞籽粒發(fā)芽過程中,富硒組和對照組的總酚、總黃酮醇含量和ABTS+自由基清除能力均顯著增加(p<0.05);富硒組的有機硒含量顯著增加(p<0.05),對照組的有機硒含量未檢出;富硒組和對照組的β-葡聚糖含量和鐵離子還原能力(FRAP)均顯著下降(p<0.05)。發(fā)芽結束后,富硒組的總酚含量顯著(p<0.05)低于對照組;總黃酮醇含量和ABTS+自由基清除能力與對照組無顯著差異(p>0.05);有機硒、β-葡聚糖含量和鐵離子還原能力(FRAP)均顯著高于對照組(p<0.05)。

相關性分析表明,總酚含量與有機硒含量和ABTS+自由基清除能力、β-葡聚糖含量與鐵離子還原能力(FRAP)以及有機硒含量與ABTS+自由基清除能力均呈極顯著正相關(p<0.01);鐵離子還原能力(FRAP)與總酚含量和有機硒含量以及β-葡聚糖與有機硒含量均呈極顯著負相關(p<0.01);β-葡聚糖含量與總酚含量和ABTS+自由基清除能力、總黃酮醇含量與β-葡聚糖含量和鐵離子還原能力(FRAP)均呈顯著負相關(p<0.05),其他指標間無明顯相關性。綜上所述,富硒青稞籽?？梢宰鳛閮?yōu)質的硒源添加到膳食中去,而且硒元素的富集有效地延緩了β-葡聚糖含量降低,增強了青稞籽粒的抗氧化能力。