谷子不同部位和加工工段產(chǎn)品的營養(yǎng)成分

李紅，李子怡，申瑞玲，李涵，李叢一，曹穎

鄭州輕工業(yè)大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院（鄭州 450001）

谷子，古稱稷、粟，是禾科（Gramineae）狗尾草屬（Setaria）植物[1]。它品種繁多，有糯性和粳性之分[2]。谷子起源于我國黃河流域，因其喜溫、耐旱[3]，適應(yīng)性強(qiáng)，廣泛栽培于歐亞大陸的溫帶和熱帶地區(qū)，在我國主要分布于華北、西北和東北地區(qū)，種植面積較大，成為我國傳統(tǒng)的特色農(nóng)作物之一[4]。谷子成熟后谷穗通常會變成金黃色，亦有白、紅、黑、橙、紫色，俗稱“粟有五彩”[5]，脫殼后俗稱小米。小米營養(yǎng)價值較高，不僅含有豐富的維生素、礦物質(zhì)和膳食纖維，而且各營養(yǎng)成分間配比合理，易于吸收，具有很好的食療保健作用[6]。相較于大米和小麥，小米中含有八種人體必需氨基酸，尤其是色氨酸、蛋氨酸含量很高[7]，且氨基酸的比例與世界衛(wèi)生組織推薦模式相符[8]；谷子膳食纖維含量高，膳食纖維持水能力強(qiáng)，進(jìn)入人體內(nèi)后吸水膨脹，增加了糞便量，有利于腸道蠕動，適于糖尿病患者食用[9]。此外，谷子中還含有豐富的不飽和脂肪酸（亞油酸、亞麻酸等）[10-11]、多酚[12]、硒元素[13]等生物活性成分，對預(yù)防衰老[14]、動脈硬化和心腦血管疾病[15]方面有很好的療效。

谷子是中國最大的糧食作物之一，精加工過程中主要副產(chǎn)品谷糠由種子組織表面、種皮最內(nèi)層、部分植物胚構(gòu)成，占谷子質(zhì)量的8%～10%[16-17]。經(jīng)研究表明，谷糠中含有約10%的粗脂肪[17]，其中亞油酸、亞麻酸含量高達(dá)85%以上，兩種脂肪酸含量的比例為6.5∶1，符合WHO推薦的健康油脂標(biāo)準(zhǔn)[18]。然而，目前大部分谷糠以副產(chǎn)物丟棄，不僅造成資源浪費(fèi)，還會引起環(huán)境污染。且目前關(guān)于谷子成分研究主要針對對谷?；蛐∶譡12,16-17]，而對谷子各個加工工段產(chǎn)品的成分研究未見報道，為進(jìn)一步開發(fā)谷子加工產(chǎn)品，文章主要研究了不同部位及加工工段谷子產(chǎn)品營養(yǎng)成分的差異，對于合理利用谷子、開發(fā)新油源及新型保健食品，乃至培育優(yōu)良谷子品種都具有重要的指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試驗所用谷子、油糠、小米等產(chǎn)品由內(nèi)蒙古林西縣恒豐糧油加工有限責(zé)任公司提供。

正己烷（色譜純）、硫酸鋅、亞鐵氰化鉀、甲醇、無水硫酸鈉、三氟化硼乙醚、無水乙醚、硫酸銅、硫酸鉀、濃硫酸、濃鹽酸、硼酸、溴甲基酚綠、95%乙醇、氫氧化鈉（分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司）。

1.2 儀器與設(shè)備

DGX-9234B-2型電熱恒溫干燥箱（上海市實驗儀器總廠）；AL204分析天平（梅特勒-托利多儀器上海有限公司）；DRZ-4型馬福爐（上海實驗電爐廠）；HHS21-4電熱恒溫水浴鍋（上海醫(yī)療器械廠）；Agilent 8860氣相色譜儀（美國安捷倫儀器有限公司）；MGC高速粉碎機(jī)（天津泰斯特儀器有限公司）；BGZ-240真空干燥箱（山東浩中化工科技有限公司）；RE-52AA型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海亞榮生物儀器總廠）；WZZ-1S/2S旋光儀（上海光學(xué)儀器廠）。

1.3 試驗方法

1.3.1 谷子加工工藝

谷子加工過程中，工段比較復(fù)雜，包括除雜、脫殼、脫糙、脫糠、拋光、色選等過程[19]，具體加工工藝見圖1。其中，礱谷工段主要是脫除谷子中的谷殼，砂輥主要除去谷糙和部分少量谷糠，而鐵輥主要脫除谷子中70%以上的油糠，再經(jīng)脫除碎米、雜米、米垢，得到小米。

圖1 谷子加工工藝

1.3.2 谷子成分測定

水分[20]、灰分[21]、粗脂肪[22]、粗蛋白[23]和粗淀粉含量的測定[24]分別參考相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)。

1.3.3 谷子油脂肪酸組成測定[25]

采用三氟化硼-乙醚催化法將谷子油甲酯化[26]，再通過氣相色譜分析，根據(jù)一定溫度和壓力下，各組分在載氣和固定液薄膜的氣液兩相中的分配系數(shù)不同，使脂肪酸各組分的移動速度不同，將各組分分開，并與各脂肪酸標(biāo)樣的保留時間比較，來確定脂肪酸組成，同時根據(jù)峰面積歸一化法計算各脂肪酸的相對含量。

1.3.3.1 三氟化硼甲酯化

將所需要待測試樣混合均勻，然后取樣品油脂，加入到50 mL的圓底燒瓶中，加入沸石2～3粒，加入7 mL的0.5 mol/L的NaOH甲醇溶液放在電爐上加熱，回流7 min，加入7 mL的甲醇BF3甲醇溶液（VBF3∶V甲醇=1∶4），回流1 min，加入2.4 mL色譜純正己烷，回流1 min，加入飽和食鹽水，搖勻，吸取上清液入試管，加無水硫酸鈉（正己烷的體積的0.3～0.5倍），輕輕振蕩即可進(jìn)氣相色譜檢測。

1.3.3.2 氣相色譜條件

色譜柱：SGE BPX-70色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；升溫程序：170 ℃保持1 min，以2 ℃/min升至210 ℃，保持4 min；載氣（N2）流速1 mL/min，壓力2.4 kPa，進(jìn)樣量1 μL；分流比：20∶1。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同部位和工段谷子加工產(chǎn)品的基本組成

不同部位和工段的谷子加工產(chǎn)品經(jīng)粉碎后，測定其基本組成見表1。

由表1數(shù)據(jù)可知：谷子不同部位營養(yǎng)成分差別較大，小米的水分含量（10.4%）明顯高于油糠（7.16%）、谷糙（6.96%）和谷殼（7.00%），可能由于小米中淀粉含量較高，而油糠和谷糙粗脂肪含量高，淀粉的持水能力比脂肪的持水能力強(qiáng)的緣故；油糠、谷糙和谷殼中灰分（5.40%，7.49%和8.99%）含量明顯高于小米（1.23%），說明谷子中的礦物質(zhì)主要集中在谷糠和谷殼中；小米的蛋白質(zhì)含量（8.80%）低于油糠中的蛋白質(zhì)（11.0%），而谷糙和谷殼中基本不含蛋白質(zhì)，說明谷子中的蛋白質(zhì)主要集中在糊粉層和胚芽中；小米的粗脂肪（7.24%）含量明顯低于油糠（19.6%）和谷糙（11.0%）的粗脂肪，而谷殼基本不含粗脂肪，說明谷子的粗脂肪主要集中在谷殼和小米之間細(xì)膩的糊粉層和胚芽中；小米中淀粉含量（46.8%）明顯高于油糠中的淀粉含量（18.1%），而谷糙和谷殼中基本不含淀粉，因此，在谷子加工過程中應(yīng)對副產(chǎn)物進(jìn)行合理利用。

表1 不同部位、工段谷子加工產(chǎn)品的基本組成 單位：%

在谷子加工過程中，隨著谷殼、谷糙和油糠的脫除，得到產(chǎn)品的灰分含量逐漸降低，說明灰分主要在谷殼、谷糙及油糠中；而粗蛋白和粗脂肪含量先稍微升高，隨著油糠的脫除，蛋白質(zhì)和脂肪的含量又逐漸降低；粗淀粉含量隨谷殼和谷糠的脫除逐漸升高。因此，可以根據(jù)不同工段產(chǎn)品組成的差異開發(fā)新的食品。

2.2 谷子加工產(chǎn)品中油脂的脂肪酸組成分析

利用氣相色譜檢測了不同部位和加工工段谷子產(chǎn)品提取得到油脂的脂肪酸組成，從油糠中提取的油脂甲酯化后的氣相色譜圖如圖2，不同谷子加工產(chǎn)品提取得到的油脂甲酯化后的氣相色譜圖經(jīng)面積歸一化得出組成油脂的脂肪酸的相對含量，見表2。

圖2 油糠油脂肪酸甲酯GC分析圖

由表2數(shù)據(jù)可知，不同部位和工段谷子加工產(chǎn)品提取油脂的脂肪酸組成存在一定差別，如谷子和小米提取得到的油脂飽和脂肪酸含量（15.7%），谷糙油脂飽和脂肪酸含量（18.8%）高于小米（15.7%）和油糠油（15.9%）中飽和脂肪酸含量；加工工段中，二道砂輥米油脂飽和脂肪酸含量（11.2%）最低，二道鐵輥米油脂飽和脂肪酸含量最高（17.8%）。然而，不同部位、加工工段谷子油的脂肪酸種類差別不大，均由9種脂肪酸組成，其中飽和脂肪酸含量＜19%，主要為棕櫚酸（＜9.6%）、硬脂酸（＜5.5%）、花生酸（＜1.7%）及少量的月桂酸和山崳酸，不飽和脂肪酸含量＞81%，主要為亞油酸（＞64%）、油酸（＞13%）、亞麻酸（＞2.3%）及少量的花生一烯酸。不飽和脂肪酸亞油酸和亞麻酸具有降低血脂及血液中低密度脂質(zhì)蛋白膽固醇的功效[27]，且谷子油在降低高血壓、心臟病和中風(fēng)等疾病的發(fā)病率方面具有很高的藥用價值，是一種極具開發(fā)價值的營養(yǎng)保健油脂。

表2 不同品種、部位及工段谷子加工產(chǎn)品粗脂肪的脂肪酸組成

3 結(jié)論

（1）不同部位的谷子營養(yǎng)成分相差很大。小米的水分和淀粉含量高于油糠、谷糙和谷殼，而灰分和粗脂肪含量則明顯低于油糠和谷糙；此外，小米的蛋白質(zhì)含量低于油糠中的蛋白質(zhì)含量，因此，應(yīng)合理利用谷子加工過程的副產(chǎn)物。

（2）不同工段谷子加工產(chǎn)品的組成也存在一定差別，谷子經(jīng)過礱谷機(jī)、砂輥機(jī)到鐵輥機(jī)，谷殼、谷糙和油糠逐漸被脫除，產(chǎn)品的灰分含量逐漸降低，粗蛋白和粗脂肪含量先稍微升高，隨后逐漸降低，而粗淀粉含量隨谷殼和谷糠的脫除逐漸升高。因此，利用不同工段的產(chǎn)品，可以開發(fā)新的食品資源。

（3）不同品種、部位、工段谷子加工產(chǎn)品油脂的脂肪酸含量存在一定差別，但種類差別不大，均由9種脂肪酸組成，主要為亞油酸（＞64%）、油酸（＞13%）、棕櫚酸（＞7.0%）。谷子油的高不飽和脂肪酸含量使其成為一種極具開發(fā)潛力的營養(yǎng)保健油脂。