燕麥發芽過程中三大營養素的變化

徐托明，田斌強，孫智達，謝筆鈞

華中農業大學食品科技學院，武漢430070

燕麥發芽過程中三大營養素的變化

徐托明，田斌強，孫智達*，謝筆鈞

華中農業大學食品科技學院，武漢430070

為了豐富燕麥相關產品、充分利用中國現有稀缺的燕麥資源以及最大限度的挖掘裸燕麥的可利用性，對來自陜西的一個裸燕麥品種進行發芽六天的試驗，并分析燕麥籽粒在發芽過程中三大營養素和β-葡聚糖含量的變化得出以下結果:在裸燕麥發芽過程中總氮含量和脂肪含量變化不明顯，分別下降了0.2%和0.1%，發芽六天后淀粉含量從原種子的63.04%降至52.8%。但是游離氨基酸、可溶性糖和還原糖含量則增加很明顯，β-葡聚糖含量相對于原燕麥種子本身含量來說在發芽過后下降幅度也較大，下降了約3%。這一結果說明燕麥發芽后其營養價值增加，但是基于β-葡聚糖功能特性的利用會有所降低。

燕麥;發芽;脂肪;淀粉;β-葡聚糖

近年來燕麥被證實因其含有豐富的可溶性膳食纖維、均衡的蛋白質以及豐富的維生素和必須脂肪酸而有益人體健康備受人們的關注和喜愛。1997年，美國食品和藥品管理局認定燕麥水溶性膳食纖維可以減少心血管疾病的發生，允許燕麥食品無需批報，就可以進行功效宜傳［1］。燕麥食品已成為發達國家近年來消費增長量最快的谷物食品。燕麥是一種兼備食療功能的作物，其中裸燕麥是世界上目前種植面積最大的一個燕麥品種，已經有很多的相關文獻報道表明裸燕麥是很多哺乳動物和非哺乳動物的優良食物來源［3］。裸燕麥中蛋白質，脂肪，礦物質元素總量及不飽和脂肪酸含量均居谷物之首，特別是屬于水溶性膳食纖維的β-葡聚糖在所有谷物中含量最高(2.5%～8.8%)，是小麥的4.7倍，玉米的7.7倍［9］。β-葡聚糖的功能特性主要表現在:可增加小腸內容物的黏度，直接阻礙膽固醇向腸壁黏膜細胞的擴散，以及膽汁與膽固醇的乳化作用，較大程度地干擾了膳食膽固醇的吸收，降低了膽固醇的吸收率;也能有效地抑制膽汁酸在腸道內的重吸收，促進糞便膽汁酸的排泄，阻斷膽汁酸肝腸循環，因而促使更多的肝臟膽固醇向膽汁酸轉化，最終降低了血清膽固醇水平［7］。故選擇裸燕麥為研究對象且對其進行發芽試驗，研究其中三大營養素及具有功能特性的β-葡聚糖含量變化。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

燕麥種子由山西省農科院高寒作物研究所提供，該種子品種為晉燕八號裸燕麥。原料處理:先將燕麥種子用2%的次氯酸鈉于室溫下浸泡15 min進行表面殺菌處理，然后用蒸餾水清洗殘余的次氯酸鈉溶液2～3次，接著用蒸餾水浸漬于18℃的生化培養箱(無光照)中浸泡16 h，將浸泡后的燕麥種子用蒸餾水清洗瀝干后置于自制的發芽盤中于18℃培養箱(無光照)中連續發芽144 h，培養箱保持濕度在95%以上。浸泡和發芽的燕麥種子每隔24 h取一次樣品。將所取得樣品置于40℃恒溫鼓風干燥箱中干燥48 h(原種子也進行相同的處理)。將干燥的燕麥種子去處根和芽后于干燥封閉條件下存放以待后續試驗。

1.2 主要儀器和試劑

755B分光光度計，水浴鍋，鼓風干燥箱，分析天平，高速離心機。

淀粉糖苷酶(sigma試劑公司)、β-葡聚糖酶(sigma試劑公司)，其他試劑皆為分析純試劑。

1.3 主要方法

1.3.1 總氮采用微量凱氏定氮法測定［6］。

1.3.2 總脂肪采用索氏抽提儀(Soxtee system HT6，Teeator，Hoganas，Sweden)，以乙醚為抽提液測定樣品粗脂肪含量。

1.3.3 可溶性β-葡聚糖含量的測定AOAC995.16

燕麥鼓或干燥樣品80～120 mg→4 mL，20 mM，pH 6.5磷酸鈉緩沖液→0.2 mL，10 U β-葡聚糖酶→50℃，水浴30 min→分別取0.1 mL三個等分樣液，一個空白和兩個測定→分別加入等體積的醋酸緩沖液(空白)和R一葡萄糖昔酶(樣品)→50℃水浴l0 min→加入3.0 mL葡萄糖氧化酶一過氧化物酶緩沖液3 mL→50℃水浴20 min→510 nm比色［9］。

1.3.4 淀粉含量的變化

精確稱取50 mg樣品在室溫下經激烈震動30 min均勻分散于6 mL 3 mol/L KOH溶液中，不得有淀粉包生成，在此懸浮液中加入3 mL 0.4 mol/L的醋酸鈉緩沖溶液，混合后的液體用2 mol/L的HCL或0.5 mol/L的NaOH調節pH為4.75并加入25 μL(300 u)的淀粉糖苷酶，將混合液在震蕩恒溫水浴(120 r/mim，55℃)震蕩45 min。用DNS(3，5-二硝基水楊酸)法測定葡萄糖含量，以不加淀粉樣的溶液為空白。

1.3.4 游離氨基酸含量的測定

準確稱取不同發芽天數且粉碎后的燕麥粉末0.2～0.5 g于離心管中，加入10 mL 10%的乙酸充分振蕩，重復提取三次，收集上清液于100 mL容量瓶中并定容。游離氨基酸含量的測定采用茚三酮顯色法測定［6］。

1.3.5 可溶性糖的測定

準確稱取燕麥粉碎后的粉末100～200 mg于離心管中，加入10 mL蒸餾水，塑料薄膜封口后于沸水浴中提取30 min(提取三次)，離心，上清液并入25 mL容量瓶中待測。用蒽酮比色法測定提取液中可溶性糖的含量［6］。

1.3.6 還原糖含量的測定

準確稱取0.5 g燕麥粉碎后的粉末于離心管中，加入一定量的蒸餾水并充分混勻，置于50℃水浴中浸提20 min，離心，收集上清液并定容至25 mL。用3，5-硝基水楊酸測定其含量［6］。

圖1 發芽過程中總氮含量的變化Fig.1 Changes of total N content during oat germination

2 結果與分析

2.1 總氮含量的變化

由圖1總氮變化趨勢可看出燕麥籽粒在發芽過程中總氮含量變化不明顯:原燕麥籽粒含氮量為2.73%，發芽六天后其含氮量變為2.54%，僅僅降低了0.19%。燕麥籽粒在發芽過程中總氮含量略微有所升高很可能是由于種子萌發進行的呼吸作用導致干物質損失而造成的。這一試驗結果與David M.Peterson研究中的裸燕麥品種MF913-148相似，略有不同的是總氮含量比MF913-148稍低［2］。

2.2 粗脂肪含量的變化

從圖2看出脂肪在燕麥籽粒發芽過程中變化趨勢不是很明顯，但是在發芽四天時達到了最大值(7.25%)，且從發芽三天到四天的過程中燕麥籽粒脂肪含量變化最大:由6.79%增加至7.25%。而在整個發芽過程中燕麥籽粒的脂肪含量并沒有多大的變化(原燕麥籽粒脂肪含量:6.82%，發芽6 d后其脂肪含量:6.74%)，這一試驗結果與 David M.Peterson研究中的燕麥品種88Ab3073在發芽過程中的脂肪含量變化的趨勢相同［2］。出現這一現象的可能原因是燕麥種子發芽三天后萌發迅速(本試驗過程中觀察到的現象)，因而燕麥籽粒中的相關酶系的酶活力也會相應地增大，其中脂肪酶的活力增加就會導致燕麥籽粒中原來與其他大分子物質相結合(或包裹)的甘油三酯被降解(釋放)為游離的脂肪酸和甘油從而使脂肪含量得到明顯的增加。發芽四天后燕麥籽粒脂肪含量反而降低一方面可能是隨著萌發時間的增加其中的脂肪為迅速萌發的根和芽提供物質需求，另一方面則可能是燕麥種子迅速萌發所進行的呼吸作用增強，增加了脂肪的消耗。

圖2 發芽過程中脂肪含量的變化Fig.2 Changes of crude fat during oat germination

2.3 淀粉含量的變化

淀粉是燕麥籽粒中主要的貯藏物質，約占谷物干重的60%。由圖3可知燕麥種子在發芽后淀粉含量降低了約10%，原燕麥籽粒和發芽6 d后的淀粉含量分別為63.04%、52.8%。盡管在谷物發芽過程中有淀粉酶的合成，但與其他谷物相比燕麥種子中的淀粉在發芽過程中降解卻非常有限［4］。

在燕麥種子發芽前兩天淀粉含量呈上升趨勢，并在第二天達到最大值，之后的四天里淀粉含量逐天降低，在第六天時含量低至52.8%。這一現象的可能原因是燕麥籽粒浸漬后淀粉顆粒吸水溶脹，同時淀粉酶被激活或者開始合成，使其由原來的結合態逐漸變為游離態從而使淀粉含量有所增加。但是當燕麥籽粒發芽兩天后由于種子迅速萌發的需要淀粉酶降解淀粉的速度加快而導致淀粉含量逐天降低。這一試驗結果與David M.Peterson研究結果略有不同，在David M.Peterson研究中幾個燕麥品種的淀粉含量在發芽過程中平均下降幅度約為5%［2］。

圖3 發芽過程中淀粉含量的變化Fig.3 Changes of total starch content during oat germination

2.4 游離氨基酸總量的變化

從圖4可以看出燕麥種子在萌發過程中總的游離氨基酸呈升高趨勢，且含量增加相當明顯，經過六天的發芽其游離總氨基酸含量從原種子的139.93 mg/kg增加到1582.39 mg/kg，含量增加了超過11倍之多。由于氨基酸總量的變化受到其凈生成速度(主要是蛋白質降解和氨基酸從頭合成速度)及外運速度和新蛋白質合成利用速度的影響，故氨基酸質量在一定程度上與蛋白質的變化相聯系［10］。但是當在發芽第三天時游離氨基酸總量出現下降趨勢，這可能是因為此裸燕麥品種在三天后萌發速度變快而需要大量的氨基酸用來重新合成新組織中的蛋白質，即蛋白質合成酶的活力大于蛋白質降解酶的活力使其含量略有下降。

圖4 發芽過程中游離氨基酸含量的變化Fig.4 Changes of free amino acid during oat germination

2.5 可溶性糖和還原糖含量的變化

2.5.1 可溶性糖

圖5 發芽過程中可溶性糖含量的變化Fig.5 Changes of soluble sugar during oat germination

由圖5可知燕麥種子中的可溶性糖含量總體趨勢是增加的，發芽六天后其含量從20.93 g/kg增加到74.75 g/kg。從浸漬到發芽第一天可溶性糖含量下降原因可能是種子萌發開始進行的呼吸作用消耗種子內部的貯存的可溶性糖來提供能量，第一天后其含量急劇增加是因為種子萌發過程中產生的淀粉酶、纖維素酶等將大分子碳水化合物降解為小分子的糖如麥芽糖、蔗糖、單糖等。第三天后可溶性糖增加緩慢是因為燕麥種子在第三天后生長迅速，需要消耗大量的糖來提供能量或者用于新物質的重新合成。

2.5.2 還原糖

由圖6可看出還原糖在燕麥發芽過程中的總體變化趨勢和可溶性糖類似，發芽六天后含量從原種子的6.4 g/kg增加至47.4 g/kg，而且四天后增加速度最快。浸漬過程中還原糖含量降低是呼吸作用(主要是無氧呼吸)消耗所致，第三天出現轉折點也是由于燕麥種子在第三天后因萌發速度加快需要大量消耗種子內部的還原糖來提供能量和用于新碳水化合物(芽和根中的纖維素等)的合成，且其增加的速度小于消耗的速度。通過對比還原糖含量和可溶性糖含量的增加趨勢可知，燕麥籽粒萌發過程中還原糖含量約占可溶性糖的50%左右。

圖6 發芽過程中還原糖含量的變化Fig.6 Changes of reducing sugar during oat germination

2.6 β-葡聚糖含量的變化

燕麥種子內胚乳細胞壁的主要成分是交錯連接的(1→3)，(1→4)-β-D-葡聚糖，且燕麥β-葡聚糖的分子量比大麥和黑麥的 β-葡聚糖分子量要大［8］。由圖7可知β-葡聚糖含量在發芽過程中總體呈明顯的下降趨勢，且降低趨勢很大:原燕麥種子中的β-葡聚糖含量為4.64%，發芽六天后含量降至1.6%。這一結果與［15］所研究的發芽大麥β-葡聚糖變化趨勢類似。含量最大值出現在浸漬后表明浸漬會使燕麥籽粒中的β-葡聚糖得到釋放，使其與其他大分子分離。在發芽過程中β-葡聚糖含量在第三天至第四天出現了一個上升趨勢，這一異常現象的出現可能是由籽粒迅速萌發使呼吸作用加大而導致干物質大量損失而導致的［5，2］。此雖然有關燕麥β-葡聚糖攝入量與其功能特性的相關研究較少，但是此試驗結果表明此裸燕麥品種發芽后β-葡聚糖含量明顯降低可能對其在利用β-葡聚糖相關功能特性方面有一定的限制［13］。

圖7 發芽過程中bata葡聚糖含量的變化Fig.7 Changes of beta glucan during oat germination

3 討論

有關谷物通過發芽以軟化籽粒結構、增加營養素的含量和可利用性以及降低抗營養因子種類與含量已經進行了一個多世紀的研究，同時谷物發芽后能產生一些新的風味，但是產生這一現象的生化原因尚未清楚［5］。發芽后的裸燕麥要達到切實可行的商業利用，必須符合以下幾個標準:①燕麥種子必須在現有的發芽技術或程序上做最小的改編時具有很好的適應能力;②麥芽產品必須具有一些實用的特性，且這些特質是其他谷物沒有或者其他谷物要通過更加高昂的成本才能具有;③發芽燕麥的特性能夠通過未發芽燕麥的某些特性推測出來;④發芽燕麥品質必須有一定的穩定性且不含有損害人類健康或不被接受的物質［2］。本試驗基于以上原則對裸燕麥進行了基礎性的研究，而發芽后β-葡聚糖含量降低對裸燕麥利用有益與否完全取決于其利用的方式，而發芽增加的可溶性糖和還原糖則可為其相關產品提供天然的甜味。

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Changes of Three Main Nutrient During Oat Germination

XU Tuo-ming，TIAN Bing-qiang，SUN Zhi-da*，XIE Bi-jun
College of Food Science and Technology in Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，China

Germination of cereals has been used for centuries to soften kernel structure，and in order to utilize oat seed sufficiently and increase nutrient content and availability of oat，one of hull-less oat seed from Shan xi province was analysed for three nutrients and β-glucan content.The results as follows:about 10%less starch and slightly less N was found in malted oat than in unmalted，and lipid content slightly decreased(about 0.1%).Free amino acid，soluble carbohydrate and reducing sugar content increased but β-glucan content decreased remarkably during the germination process.

oat;germination;lipid starch;β-glucan

1001-6880(2011)03-0534-05

2009-09-14 接受日期:2009-11-24

“十一五”國家科技技支撐計劃項目(2006BAD27B09)

*通訊作者 Tel:86-27-87283201;E-mail:sunzhida@hzau.edu.cn

S512.6

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