大麥籽粒礦質(zhì)元素含量分析與評(píng)價(jià)

李 爽，時(shí)學(xué)雙，張小村*，孔凡美*

（1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，山東 泰安 271000；2.日喀則市農(nóng)牧業(yè)科學(xué)研究推廣中心，西藏 日喀則 857000）

大麥栽培歷史悠久，其栽培面積居谷類作物第4位。根據(jù)籽粒是否有稃片將其分為2類：有稃的為皮大麥，無稃的為裸大麥。目前，大麥可用于釀酒、飼用和食用，國際上以飼用為主。裸大麥?zhǔn)俏鞑厝嗣竦膫鹘y(tǒng)主食，其營養(yǎng)豐富，口感獨(dú)特，富含F(xiàn)e、Zn、Se等多種微量元素，具有廣闊的產(chǎn)業(yè)開發(fā)前景。

在自然淘汰及人為選擇過程中，為了適應(yīng)不同的氣候環(huán)境、土壤性質(zhì)和耕作習(xí)慣等，大麥逐漸形成了類型多樣的種質(zhì)資源。程劍平等調(diào)查了國內(nèi)9份啤酒大麥（皮大麥）籽粒中的Fe和Zn含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同），發(fā)現(xiàn)其含量分別為36.45～140.85 mg/kg和47.99～98.69 mg/kg，不同大麥品種間含量差異顯著。許偉利等研究發(fā)現(xiàn)，皮大麥中大量營養(yǎng)元素Ca、P、K、Mg、Na、N的 總 含量 分 別 為0.5、3.5、4.7、1.4、0.5、1.4 g/kg，微量元素Cu、Fe、Mn、Zn、Se的含量分別可達(dá)6.2、45.7、27.2、34.4、0.4 mg/kg。野生二棱大麥（皮大麥）材料籽粒中Se含量范圍為0～0.387 mg/kg。而青稞（裸大麥）作為藏區(qū)人民的主要糧食作物，其礦質(zhì)營養(yǎng)成分及品質(zhì)的品種差異也受到了較多關(guān)注。如唐亞偉檢測分析了208份青稞材料籽粒中微量營養(yǎng)素含量，其中：藏區(qū)青稞材料Fe、Zn、Cu、Mn含量均值 分 別 為41.61、32.92、6.29、12.12 mg/kg，青稞籽粒中Fe、Zn和Se的含量 范 圍 分 別 為21.88～109.25、67.48～393.63、0.03～11.43 mg/kg。這些研究表明，不同類型的大麥籽粒礦質(zhì)養(yǎng)分含量存在顯著的基因型差異。

本研究對(duì)20個(gè)大麥材料的主要礦質(zhì)營養(yǎng)組分進(jìn)行測定，研究各元素含量的品種差異，以期為利用大麥緩解人體微量元素缺乏提供參考。同時(shí)，篩選籽粒礦質(zhì)元素含量高的大麥材料，旨在為大麥礦質(zhì)養(yǎng)分特色品種的選育及推廣提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

20個(gè)大麥品種（系）由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所作物種質(zhì)資源中心提供，包括6個(gè)皮大麥和14個(gè)裸大麥（表1），其粒色包括褐色、綠色、淺褐色、淺綠色、淺黃色、黃色、紫色、淺藍(lán)色和黑色。其中，籽粒顏色為紫色、淺藍(lán)色和黑色的為有色大麥。

表1 供試大麥種質(zhì)材料類型、皮裸性、粒色及L、a、b值

1.2 試驗(yàn)方法

大麥籽粒的粒長、粒寬、圓度及千粒質(zhì)量數(shù)據(jù)采用萬深SC-G型自動(dòng)種子考種分析儀測定；大麥籽粒礦質(zhì)元素（P、K、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn和Se）含量采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定（GB/T 35871—2018《糧油檢驗(yàn)谷物及其制品中鈣、鉀、鎂、鈉、鐵、磷、鋅、銅、錳、硼、鋇、鉬、鈷、鉻、鋰、鍶、鎳、硫、釩、硒、銣含量的測定電感耦合等離子體發(fā)射光譜法》）；大麥中粗蛋白含量以凱氏法測定（GB/T 5511—2008《谷物和豆類氮含量測定和粗蛋白質(zhì)含量計(jì)算凱氏法》）；總黃酮含量采用分光光度法測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 22.0軟件Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較（＜0.05），采用Origin 2018軟件繪制線圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同大麥品種（系）粒型分析

如表2所示，皮大麥和裸大麥的粒長均值分別為7.89、8.14 mm，普通大麥和有色大麥的粒長均值分別為7.81、8.44 mm。皮大麥和裸大麥的粒寬均值分別為3.35、3.08 mm，普通大麥和有色大麥的粒寬均值分別為3.25、3.31 mm。不同類型的大麥種質(zhì)籽粒直徑、圓度和千粒質(zhì)量差異均不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。不同品種（系）籽粒的粒型差異較大，圓粒青稞更容易加工磨粉，不容易斷裂且出粉率高。供試品種（系）中ZDM1467、ZDM1582和ZDM1705的籽粒圓度分別為0.496、0.499、0.513 mm，千粒質(zhì)量均超過50 g，具有較理想的籽粒特性。

表2 供試大麥籽粒表型性狀

2.2 大麥籽?？傸S酮與粗蛋白含量

由表3可知，20個(gè)大麥籽粒總黃酮及粗蛋白含量均未表現(xiàn)出顯著差異，總黃酮含量范圍為1.12～1.30 mg/g，粗蛋白含量范圍為11.97%～25.31%。20個(gè)大麥材料中，有16個(gè)材料蛋白質(zhì)含量超過16%，其中ZDM10342的粗蛋白含量達(dá)到25.31%，是典型的高蛋白類型。

表3 大麥籽?？傸S酮與粗蛋白含量

2.3 大麥籽粒礦質(zhì)元素含量差異

由表4可知，20個(gè)大麥材料的籽粒礦質(zhì)元素含量存在很大差異。在所測的8種元素中，籽粒P元素含量最高，為2 401.52～4 638.43 mg/kg；籽粒K、Mg、Fe、Mn、Cu及Zn元素含量范圍分別為1 506.30～2 138.46、581.01～735.49、21.20～97.26、11.90～25.65、2.49～6.69、13.80～44.38 mg/kg；而籽粒Se含量最低，平均值僅為16.21 μg/kg。

表4 不同大麥品種（系）籽粒中的礦質(zhì)元素含量

供試大麥籽粒Fe元素與Se元素在不同大麥材料間變化較大，變異系數(shù)分別為50.71%、52.09%。其中，褐色裸大麥ZDM10347的Fe含量高達(dá)97.26 mg/kg；黃色裸大麥ZDM10833的Se含量較高，達(dá)30.68 μg/kg。大麥籽粒Mn、Cu和Zn元素含量的變異系數(shù)分別為20.22%、27.84%、29.49%，但是ZDM10360和ZDM10390的Zn含量均高于40 mg/kg，已經(jīng)達(dá)到富鋅谷物的標(biāo)準(zhǔn)。供試大麥品種（系）籽粒P、K和Mg含量的變異系數(shù)較小。由表5可知，皮大麥籽粒中Mn、Cu、Zn的含量顯著高于裸大麥，但有色大麥與普通大麥籽粒中Mn、Cu、Zn的含量差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表5 不同類型大麥籽粒中的礦質(zhì)元素含量

2.4 大麥籽粒礦質(zhì)元素含量間的相關(guān)性

由圖1可知，20個(gè)大麥籽粒中各元素表現(xiàn)出較強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系。其中：籽粒K含量與籽粒Mg、Mn

圖1 大麥籽粒中元素含量之間的相關(guān)關(guān)系

含量顯著正相關(guān)，與籽粒P、Cu、Zn含量極顯著正相關(guān)。籽粒Mg含量與籽粒Fe、Mn、Cu、Zn含量均極顯著正相關(guān)。籽粒Mn含量與籽粒Cu、Zn含量極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.713、0.644。籽粒Cu含量與籽粒Zn含量極顯著正相關(guān)?？梢?，大麥籽粒中各

種元素既相互獨(dú)立又關(guān)系復(fù)雜。值得注意的是，Zn與K、Mg、Mn、Cu均極顯著正相關(guān)。

3 討論與結(jié)論

3.1 不同大麥品種（系）礦質(zhì)元素營養(yǎng)分析

本研究表明，大麥籽粒P、K、Mg、Fe、Mn、Cu及Zn元素含量范圍分別為2 401.52～4 638.43、1 506.30～2 138.46、581.01～735.49、21.20～97.26、11.90～25.65、2.49～6.69、13.80～44.38 mg/kg。其中，裸大麥籽粒P、Mn、Cu及Zn元素含量與已有研究中西藏地區(qū)青稞籽粒中相應(yīng)的元素含量一致，K、Mg和Fe元素含量低于已有研究結(jié)果。而皮大麥籽粒Fe元素含量均值為42.80 mg/kg，與已有研究結(jié)果相似。同時(shí)，大麥籽粒元素之間存在相關(guān)關(guān)系。其中：K與P、Mg、Cu、Zn元素含量之間，Mg與Fe、Mn、Cu、Zn元素含量之間，Mn與Cu、Zn元素含量之間，以及Cu與Zn元素含量之間，均存在正相關(guān)關(guān)系。這與同是禾本科的小麥籽粒元素間的相關(guān)性一致，如：石榮麗等調(diào)查了262份小麥微核心種質(zhì)庫中籽粒各元素間的相關(guān)性，王健勝等研究了小麥籽粒Cu與Zn元素之間的相關(guān)關(guān)系，這些研究結(jié)果中元素間的相關(guān)關(guān)系與本研究結(jié)果一致。

3.2 大麥與人體的微量元素營養(yǎng)

礦質(zhì)元素是人體保持身體健康和預(yù)防疾病必不可少的，《中國居民膳食指南》建議一般人群每天攝入全谷物250～400 g為宜，以城鄉(xiāng)居民每日攝入全谷物種類為大麥計(jì)，已調(diào)查的大麥品種可為人體提供的礦質(zhì)元素P、K、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn和Se的總量分別為918.94～1 470.30 mg、445.85～713.36 mg、163.91～262.26 mg、8.02～12.83 mg、4.05～6.48 mg、0.94～1.50 mg、6.65～10.64 mg、4.05～6.48 μg。所有大麥品種Mn元素日提供量均能滿足適宜攝入量（3.5 mg/d），而所提供的Cu元素水平均未達(dá)到該元素適宜攝入量（2.0 mg/d）要求。

隨著城鄉(xiāng)居民膳食結(jié)構(gòu)與需求的變化，推薦攝入水平標(biāo)準(zhǔn)也隨之改變，故在推薦膳食營養(yǎng)供給量（RDA）的基礎(chǔ)上發(fā)展起一組日均膳食營養(yǎng)素參考攝入量的標(biāo)準(zhǔn)體系（DRIs），其中推薦營養(yǎng)素?cái)z入量（RNI）這一指標(biāo)是指滿足97.5%的人群所需的攝入水平的量。Mg元素針對(duì)成年女性的RNI值為220 mg/d，成年男性為260 mg/d，故以大麥為谷物主食基本可以滿足人體對(duì)Mg元素的需求，可多食用ZDM8181、ZDM1619和ZDM1582材料來提高M(jìn)g元素的攝入。調(diào)查顯示，我國居民每日平均Fe攝入量為21.4 mg，若僅依賴大麥攝入Fe元素，可滿足18～50歲男性的Fe元素?cái)z入需求，但未達(dá)到同年齡段女性的Fe元素?cái)z入需求，而ZDM10347材料的Fe元素含量顯著高于其他品種（系），食用較多該大麥品種（系）可滿足該范圍女性攝入要求。食用大麥并不是Zn元素?cái)z入的較優(yōu)途徑，主要是由于大麥中的Zn元素生物利用度較低，低于9.8 mg/d的推薦攝入量就會(huì)造成Zn元素營養(yǎng)缺乏，而通過食用Zn元素含量較高的皮大麥品種，或食用ZDM10360和ZDM10390材料，可保證Zn元素的足量攝入。同時(shí)，DRIs推薦成年人Se元素?cái)z入量應(yīng)為26～34 μg/d，本研究所調(diào)研的大麥品種（系）均無法滿足日常所需。綜上所述，食用大麥可基本滿足藏區(qū)居民對(duì)于Mn、Mg、Fe和Zn元素的需求?？煽紤]對(duì)元素含量較高的ZDM10347、ZDM8181、ZDM1619、ZDM1582、ZDM10360和ZDM10390大麥品種（系）進(jìn)行選擇性種植，或者作為育種親本應(yīng)用。

3.3 有色大麥的微量元素營養(yǎng)潛力

有色大麥富含天然功能活性成分，例如多酚和花青素等，是極其珍貴的種質(zhì)資源。但本研究發(fā)現(xiàn)其元素含量卻未表現(xiàn)出其優(yōu)越性。相關(guān)研究表明，有色大麥籽粒中P、K、Mg、Fe和Zn含量與普通大麥的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但黑青稞籽粒Mn、Cu含量高于藍(lán)青稞和紫青稞，卻顯著低于普通大麥；也有研究表明，黑青稞籽粒Mg含量也有大于藍(lán)青稞和紫青稞的趨勢。大量的研究表明，不同品種及同一品種不同栽培環(huán)境條件下籽粒礦質(zhì)元素含量存在顯著差異。由于有色青稞具有特殊的保健功能，進(jìn)一步鑒定和評(píng)價(jià)有色青稞籽粒礦質(zhì)元素的累積潛力具有較大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，值得深入研究。

感謝中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所郭剛剛研究員提供大麥種質(zhì)材料。