我國(guó)29種青稞的營(yíng)養(yǎng)及功能組分分析

侯殿志 沈 群

（中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院 植物蛋白與谷物加工北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室國(guó)家果蔬加工工程技術(shù)研究中心 北京100083）

青稞（Hordeum vulgare Linn．var．nudum Hook．F．），又稱裸大麥、元麥和米大麥，是禾本科大麥屬一年生草本植物[1]。作為一種特色的高原糧食作物，青稞在西北地區(qū)種植面積廣，品種多且資源極為豐富，是藏區(qū)農(nóng)牧民不可替代的主糧，也是藏區(qū)主要飼料和釀造業(yè)等農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)的重要原料。以青稞加工而成的糌粑[2]、青稞酒[3]、青稞啤酒[4]等深受藏族人民的喜愛(ài)。

據(jù)研究報(bào)道，青稞籽粒中蛋白質(zhì)含量約6.35%～21.00%，平均值為11.31%，高于水稻和玉米[5]。其蛋白質(zhì)中人體必需的8種氨基酸含量較高，尤其是谷物中普遍缺乏的賴氨酸，含量高達(dá)0.79%[6]；粗脂肪含量平均為2.13%，低于玉米和燕麥[7]。青稞中的β-葡聚糖含量居全球大麥之最，具有抗癌[8]、預(yù)防心血管疾病[9]、降血糖[10-11]等顯著作用。另外，青稞中還富含黃酮、母育酚、花青素等酚類物質(zhì)，這些物質(zhì)可作為天然抗氧化劑，在抗癌、抗衰老和提高免疫力等方面發(fā)揮獨(dú)特的生理功效[12-13]。

作為一種具有營(yíng)養(yǎng)保健功能的特色雜糧，青稞迎合了當(dāng)前人們追求營(yíng)養(yǎng)、健康的消費(fèi)心理，備受青睞。近年來(lái)，隨著育成青稞品種的增加，有關(guān)青稞營(yíng)養(yǎng)成分的報(bào)道也逐漸增多[14-16]，然而不同青稞品種的各種成分差異較大，研究和發(fā)掘青稞優(yōu)異營(yíng)養(yǎng)種質(zhì)資源對(duì)青稞保健品的開(kāi)發(fā)具有重要的意義。本文以29種青稞為研究對(duì)象，對(duì)其營(yíng)養(yǎng)及功能組分，包括蛋白質(zhì)、脂肪、氨基酸、β-葡聚糖、黃酮等進(jìn)行分析與比較，以期為青稞的加工和綜合利用提供一定的理論數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

29種青稞品種，由西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院提供。

檸檬酸鈉、苯酚、氫氧化鈉、硫酸銅、硫酸銅、硫酸鉀、硼酸、乙醇、乙酸鎂，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；乙醚、石油醚，北京化工廠；鹽酸、硫酸，西隴化工股份有限公司。所有試劑除特別說(shuō)明外，均為分析純級(jí)。地衣聚糖酶、β-葡聚糖苷酶，北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司。

1.2 設(shè)備與儀器

DFY－500型搖擺式高速萬(wàn)能粉碎機(jī)，溫嶺市林大機(jī)械有限公司；CS101-IAB-電熱鼓風(fēng)干燥箱，中國(guó)重慶銀河試驗(yàn)儀器有限責(zé)任公司；BD（E2）型-熱風(fēng)循環(huán)烘箱，德國(guó)Binder儀器公司；LXJ-IIB-低速大容量多管離心機(jī)，河南兄弟儀器設(shè)備有限公司；AR5120-電子精密天平，美國(guó)奧豪斯公司；K-314-半自動(dòng)凱氏定氮儀，瑞士BUCH公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 蛋白質(zhì)的測(cè)定 參照GB 5009.5-2016《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》。

1.3.2 脂肪的測(cè)定 參照GB 5009.6-2016《食品中脂肪的測(cè)定》。

1.3.3 灰分的測(cè)定 參照GB 5009.4-2016《食品中灰分的測(cè)定》。

1.3.4 水分的測(cè)定 參照GB 5009.3-2016《食品中水分的測(cè)定》。

1.3.5 碳水化合物的測(cè)定

碳水化合物的量（g）=100-蛋白質(zhì)的量-脂肪的量-灰分的量-水分的量

對(duì)其的測(cè)定依據(jù)衛(wèi)生部《食品營(yíng)養(yǎng)標(biāo)簽管理規(guī)范》。

1.3.6 17種氨基酸的測(cè)定和評(píng)價(jià) 氨基酸測(cè)定：參照GB 5009.124-2016《食品中氨基酸的測(cè)定》。

氨基酸評(píng)價(jià)：參照WHO/FAO1973年建議的理想蛋白質(zhì)的氨基酸組成模式[17-18]。評(píng)價(jià)青稞樣品的下列指標(biāo)：必需氨基酸指數(shù)（essential amino acid，EAA），必需氨基酸占氨基酸總量的百分比（Essential amino acid/Total amino acid，E/T）、氨基酸比值系數(shù)（Ratio coefficient of amino acid，RC）、氨基酸比值系數(shù)分（Score of RC，SRC）1.3.7 β-葡聚糖 參照NY/T 2006-2011 《谷物及其制品中β-葡聚糖含量的測(cè)定》。

1.3.8 總黃酮 參照DB13/T 385-1998《食品總黃酮測(cè)定》。

1.3.9 數(shù)據(jù)處理方法 采用Excel軟件統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)試驗(yàn)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤差。采用SPSS19.0軟件進(jìn)行顯著性分析，P＜0.05表示差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 29種青稞常量營(yíng)養(yǎng)組分分析

29種青稞的常量營(yíng)養(yǎng)組分含量見(jiàn)表1。蛋白質(zhì)含量是衡量谷物蛋白質(zhì)品質(zhì)的基本指標(biāo)，它與青稞品種的蛋白質(zhì)產(chǎn)量、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和加工品質(zhì)密切相關(guān)。就檢測(cè)到的常量營(yíng)養(yǎng)成分而言，從表2可看出，29種青稞中蛋白質(zhì)含量的變化范圍為8.74%～13.16%，平均含量10.55%，變異系數(shù)9.47%，品種間存在顯著性差異。其中青稞XZDM00025的蛋白質(zhì)含量最高（13.16%），而青稞冬青18號(hào)的蛋白質(zhì)含量最低（8.74%）?？傮w而言，青稞中蛋白質(zhì)的平均含量（10.55%）低于燕麥[19]（約15%）和小麥[20]（約12.25%），而高于其它谷類作物。脂肪的含量范圍為2.44%～4.48%，平均含量2.89%，變異系數(shù)12.87%，脂肪含量最高的是隆子黑青稞（4.48%），最低的是青稞XZDM00074（2.44%），品種之間顯著性差異明顯。相比于其它谷類作物的脂肪含量，如小米[21]（約6.73%），玉米[20]（約5.0%）等，青稞的脂肪含量相對(duì)較低。從29種青稞的蛋白質(zhì)和脂肪含量可以得出，相比于其它大多數(shù)谷類，青稞確實(shí)屬于高蛋白、低脂作物，這也與之前青稞營(yíng)養(yǎng)成分的相關(guān)報(bào)道[22-23]相一致，符合青稞“三高兩低”的特點(diǎn)。

另外，29種青稞中碳水化合物的含量變化范圍為73.82%～78.30%，平均含量76.10%，變異系數(shù)1.74%，其中碳水化合物含量最高的是青稞XZDM00074，最低的是青稞XZDM00027；灰分和水分含量變化范圍分別為1.66%～2.95%和7.69%～9.68%，平均含量分別為1.90%和8.55%，變異系數(shù)分別為16.28和6.32%，不同品種青稞間灰分差異較大，碳水化合物和水分差異較小。

2.2 29種青稞的微量營(yíng)養(yǎng)組分分析

經(jīng)檢測(cè)，29種青稞中普遍含有17種氨基酸（8種必需氨基酸和9種非必需氨基酸），每100 g中含有的氨基酸量見(jiàn)表3（必需氨基酸）和表5（非必需氨基酸）。從表3可以看出29種青稞中總氨基酸含量變化范圍為7.48%～11.86%，平均含量9.18%，其中青稞XZDM00025的總氨基酸含量最高（11.86%），而青稞冬青18號(hào)的總氨基酸含量最低（7.84%），不同青稞品種的氨基酸存在顯著性差異。

表1 29種青稞常量營(yíng)養(yǎng)組分含量（g/100 g）Table1 Content of major nutrient components in 29 kinds of highland barley（g/100 g）

表2 29種青稞常量營(yíng)養(yǎng)成分的分析（%）Table2 Analysis of major nutrient components in 29 kinds of highland barley（%）

必需氨基酸是人體自身不能合成或合成速度不能滿足人體需要，必須從食物中攝取的氨基酸，對(duì)成人來(lái)講必需氨基酸共有8種。從表3可看出，29種青稞中必需氨基酸亮氨酸（0.69%）、苯丙氨酸（0.49%）和纈氨酸（0.49%）的平均含量普遍偏高，其中以亮氨酸最為明顯。相比于其它必需氨基酸，蘇氨酸和甲硫氨酸含量較少，平均含量分別為0.11%和0.14%，且不同青稞品種的顯著性差異不明顯。另外，29種青稞中必需氨基酸占總氨基酸（E/T）的含量變化范圍為31.20%～33.04%，平均值32.21%，不同青稞品種的E/T差異性不明顯。

氨基酸比值系數(shù)（RC）法是以氨基酸平衡理論為基礎(chǔ)，評(píng)價(jià)目標(biāo)物質(zhì)的必需氨基酸比例是否接近或符合WHO/FAO的氨基酸模式要求。一般來(lái)說(shuō)，比例越接近，目標(biāo)物質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越高。本研究將29種青稞的必需氨基酸RC與WHO/FAO氨基酸模式譜進(jìn)行比較，由表4可以得出，青稞中必需氨基酸相對(duì)不足（RC均小于1.0）。其中甲硫氨酸的RC值僅為0.29，是青稞中的第1限制性氨基酸；賴氨酸的RC值為0.48，是青稞中的第2限制性氨基酸，也是谷物中普遍缺乏的必需氨基酸；第3限制氨基酸為異亮氨酸，其RC值為0.58，略小于蘇氨酸的RC值（0.59）。

表3 29種青稞的微量營(yíng)養(yǎng)組分含量Table3 Content of micronutrients in 29 kinds of highland barley

表4 青稞必需氨基酸組成與比較Table4 Components and comparison of essential acid of high barely

對(duì)于非必需氨基酸而言，29種青稞中谷氨酸的含量最高，變化范圍1.86%～2.91%，平均值2.41%，品種間存在顯著性差異。其中青稞XZDM00033的谷氨酸含量最高（2.91%），青稞冬青18號(hào)的谷氨酸含量最低（1.86%）；其次為脯氨酸，平均含量為0.99%；相比于其它幾種非必需氨基酸，酪氨酸和組氨酸的含量最少，平均含量分別為0.25%和0.22%。其它如絲氨酸（0.42%）、甘氨酸（0.42%）、丙氨酸（0.42%）、精氨酸（0.47%）等在29種青稞中的平均含量幾乎沒(méi)有太大的差距，它們及時(shí)的供給對(duì)滿足機(jī)體正常活動(dòng)也很重要。總之，不同品種青稞中總氨基酸含量（包括必需氨基酸和非必需氨基酸）雖不盡相同，但均與其各自相應(yīng)的蛋白質(zhì)含量保持基本一致，如青稞XZDM00025的總氨基酸和蛋白質(zhì)含量均是29種青稞中最高的。青稞中含有豐富的氨基酸使得其更具開(kāi)發(fā)價(jià)值。

表5 29種青稞品種微量營(yíng)養(yǎng)組分含量（%）Table5 Content of micronutrients in 29 kinds of highland barley（%）

（續(xù)表5）

2.3 29種青稞生理活性成分的分析

β-葡聚糖和總黃酮作為青稞中的功能組分，具有獨(dú)特的生理功效。29種青稞中β-葡聚糖和總黃酮的含量見(jiàn)表6。其中β-葡聚糖的含量變化范圍為2.89%～6.11%，平均含量3.88%。β-葡聚糖含量最高的青稞品種是XZDM00027（6.11%），含量最低的青稞品種是XZDM00054（2.89%），品種之間存在顯著性差異。在現(xiàn)有的相關(guān)報(bào)道中，西藏培育的青稞品種藏青25，其β-葡聚糖含量高達(dá)8.26%[24]。今后可圍繞此類特色青稞品種開(kāi)展產(chǎn)地環(huán)境研究。

目前，關(guān)于青稞總黃酮含量的報(bào)道較少。本研究中，29種青稞的總黃酮含量變化范圍是0.11%～0.28%，平均含量0.18%，而楊濤等[25]測(cè)得的青稞品種總黃酮含量變化范圍為0.38%～0.52%，顯著高于普通大麥（0.10～0.18%）。其中含量最高的品種是青稞XZDM00025，含量最低的品種是青稞XZDM00397。通過(guò)對(duì)29種青稞中β-葡聚糖和總黃酮含量的分析和比較，可根據(jù)產(chǎn)品要求對(duì)青稞進(jìn)行特定的深加工。

表6 29種青稞品種生理活性成分含量Table6 Content of physiological active components in 29 kinds of highland barley

（續(xù)表6）

2.4 青稞基本營(yíng)養(yǎng)及功能品質(zhì)的聚類分析

為了便于進(jìn)一步分析不同品種青稞間的關(guān)系，以蛋白質(zhì)含量、脂肪含量、β-葡聚糖含量和總黃酮含量為指標(biāo)，采用組間聯(lián)接（平方歐式距離）法對(duì)29種青稞進(jìn)行聚類分析。從樹(shù)形圖1可以看出，當(dāng)距離為5時(shí)，29種青稞被分為7大類，第Ⅰ類、第Ⅱ類、第Ⅲ類和第Ⅳ類都僅包括1個(gè)品種，第Ⅴ類包括6個(gè)品種，第Ⅵ類包括2個(gè)品種，第Ⅶ類包括17個(gè)品種，其中又可以分為兩個(gè)亞類，第1亞類包括5個(gè)品種，第2亞類包括12個(gè)品種。綜合4種營(yíng)養(yǎng)和功能組分，通過(guò)聚類分析可將組分相近的青稞品種聚到同一類或亞類，更加清晰地區(qū)分出品種間的組分差異，進(jìn)而可迅速鎖定有特定成分要求的青稞品種，以實(shí)現(xiàn)針對(duì)性研究。孟凡磊[26]通過(guò)聚類分析對(duì)西藏不同主要農(nóng)區(qū)青稞品種間的遺傳相似性進(jìn)行分析，結(jié)果表明不同品種青稞間表現(xiàn)出較為明顯的區(qū)域特征。

圖1 29種青稞品種營(yíng)養(yǎng)及功能品質(zhì)聚類分析Fig.1 Clustering analysis of nutrient and functional quality of 29 highland barley varieties

7類青稞品種的營(yíng)養(yǎng)及功能組分平均含量見(jiàn)表7。第Ⅰ類青稞品種（青稞XZDM00025）的蛋白質(zhì)含量（13.16%）和總黃酮含量（0.28%）最高，脂肪含量（2.7%）和β-葡聚糖含量（3.00%）較低；第Ⅱ類青稞品種（青稞XZDM00027）的β-葡聚糖含量（6.11%）最高，蛋白質(zhì)含量（11.9%）較高，脂肪含量最低（2.5%），總黃酮含量（0.16%）較低；第Ⅲ類青稞品種（青稞XZDM000345）的蛋白質(zhì)含量（9.3%）和脂肪含量（2.8%）中等，β-葡聚糖含量（5.86%）較高，總黃酮含量（0.18%）中等；第Ⅳ類青稞品種（隆子黑青稞）脂肪含量（4.5%）最高，蛋白含量、β-葡聚糖含量（3.86%）和總黃酮含量（0.21%）中等；接下來(lái)的三大類青稞品種的營(yíng)養(yǎng)及功能組分含量都處于中等水平。經(jīng)過(guò)聚合分類，不僅可將組分相似的青稞品種聚為一類，而且可針對(duì)性地選擇高蛋白、低脂肪或高β-葡聚糖及總黃酮含量的青稞品種進(jìn)行研究。此外，7類青稞的營(yíng)養(yǎng)及功能組分含量存在顯著性差異。表7中同列數(shù)據(jù)不同字母表示差異在0.05水平顯著。

表7 29種青稞品種營(yíng)養(yǎng)和功能品質(zhì)聚類結(jié)果分析Table7 Analysis of clustering results of nutrient and functional quality of 29 highland barley varieties

3 結(jié)論

29種青稞中營(yíng)養(yǎng)及功能組分都存在顯著性差異，其中蛋白質(zhì)的平均含量為10.55%，脂肪的平均含量為2.89%，符合青稞高蛋白、低脂的營(yíng)養(yǎng)特性。經(jīng)過(guò)檢測(cè)分析，29種青稞中蛋白質(zhì)、總氨基酸及總黃酮含量最高的品種是青稞XZDM00025，β-葡聚糖含量最高的品種為青稞XZDM00027。此外，供試青稞中均含有17種氨基酸，包括人體必需的8種氨基酸，經(jīng)常食用可補(bǔ)充機(jī)體每日所需。對(duì)比WHO/FAO理想蛋白質(zhì)氨基酸模式發(fā)現(xiàn)，青稞蛋白質(zhì)的第1限制性氨基酸是甲硫氨酸，第2限制性氨基酸是賴氨酸，第3限制性氨基酸是異亮氨酸。通過(guò)聚類分析（組間連接-平方歐式距離）法可將29種青稞分為7類，這不僅為不同品種的青稞品質(zhì)劃分提供了參考，而且可對(duì)有特定成分要求的青稞品種進(jìn)行研究，各營(yíng)養(yǎng)和功能組分含量之間存在顯著性差異?？偟膩?lái)說(shuō)，對(duì)29種青稞中營(yíng)養(yǎng)及功能組分的分析為青稞的深加工與綜合利用提供了一定的理論依據(jù)。由于本研究收集的青稞品種數(shù)量有限，為更全面地掌握我國(guó)青稞品種的品質(zhì)狀況，在今后的研究中還應(yīng)擴(kuò)大樣品數(shù)量和范圍。