11種谷子營養成分及脫殼對酚類物質含量的影響

張玲艷，韓 飛，范柳萍

(1.江南大學食品學院，江蘇無錫214122;2.國家糧食局科學研究院，北京100037)

谷子，禾本科狗尾草屬植物，學名為 Setaria itatica Beauv，是世界上最古老的農作物之一，谷子脫殼稱小米(millet)。谷子起源于我國黃河流域，中國是主產區，占全世界產量的80%，其次是印度，谷子產量占10%。澳大利亞、美國、加拿大、法國、朝鮮、日本、匈牙利等國也有少量種植［1］。谷子具有極強的適應能力，還有耐旱、耐貧瘠、耐酸、耐堿、耐鹽等特點，因此谷子是我國干旱地區及推廣節水農業地區的理想作物。谷子中的主要營養物質是碳水化合物，其主要成分是直鏈淀粉和支鏈淀粉，直鏈淀粉含量較多，易于消化。谷子中還含有一些抗氧化性物質，包括維生素、礦物質、酚類化合物等［2］。此外，經常食用谷子，不僅有益于人體健康，還可以預防糖尿病［3］。谷子營養豐富、營養成分比例均衡并且消化率很高，達90%以上［4］。谷子的營養成分與品種、產地等密切相關，但目前還缺乏不同地區、品種谷子詳細的營養成分分析以及加工對營養成分影響的數據。因此，筆者收集了來自河北、山西、河南、吉林、甘肅和內蒙古等地的11種谷子，檢測其蛋白質、灰分、脂肪以及氨基酸、脂肪酸、多酚、黃酮等營養成分，并分析脫殼對谷子多酚、黃酮的影響，為消費者提供更全面的營養成分數據，也可為優良品種的集中栽種提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料 該研究所采用谷子主要來自于河北、山西、河南、吉林、甘肅和內蒙古。豫谷01號和豫谷18號是來自于河南安陽;晉汾02號、晉谷21和晉谷29來自山西汾陽，長農35來自于山西武鄉;黃金谷和峰紅谷來自內蒙古赤峰;九谷20、冀谷31和隴谷12分別來自于吉林市、河北保定和甘肅蘭州。試驗中選取的樣品沒有蛀蟲、碎粒，無雜交污染，樣品密封于密封袋中并且儲藏于4℃冰箱中。

1.2 方法

1.2.1 樣品制備。小米是使用功率為2 kW的礱谷機將谷子脫殼3次而成，測定營養成分時將谷子和小米用粉碎機粉碎，過80目篩備用。

1.2.2 谷子基本營養物質檢測方法。灰分檢測方法依照國標GB/T 22510，2008;脂肪檢測方法依照國標GB/T 14772，2008;氨基酸檢測方法依照國標GB/T 5009.124，2003;蛋白質檢測方法依照國標GB5009.5，2010;脂肪酸的檢測方法是根據 Amira Jelassi提及的氣相分析方法［5］;銅、鐵、鎂、錳、鋅和鈣檢測方法根據國標GB/T 14609，2008;鉀和鈉檢測方法根據國標 GB/T5009.91，2003。

1.2.3 總酚提取。

1.2.3.1 沒食子酸標準曲線的制作。準確稱取0.110 9 g沒食子酸，用蒸餾水定容于500 ml的容量瓶中備用。分別移取0.10、0.20、0.30、0.40、0.50、0.60 ml的沒食子酸標準溶液于25 ml容量瓶中，加入1 ml蒸餾水，1.0 ml Folin酚試劑，黑暗處放置8 min，加入2 ml 15%的碳酸鈉溶液，用蒸餾水定容至25 ml，充分混合后，室溫放置2 h后，于波長760 nm下測定吸光值。繪制標準曲線并進行回歸處理，得回歸標準曲線方程為:y=9.052 9x－0.157 5［其中，x為波長 760 nm 處測定的吸光度值，y為沒食子酸標準溶液濃度(mg/L)］，R2=0.999 7，具有很好的線性相關性，見圖1。

圖1 沒食子酸標準曲線

1.2.3.2 游離酚提取。稱取15 g樣品粉末于500 ml的酶反應器中，使用70%乙醇提取，料液比1∶12 g/ml，45℃，攪拌4 h后，分2次提取，4 500 r/min離心10 min，取上清液。在旋轉蒸發儀(50℃)濃縮，定容至100 ml容量瓶，于波長760 nm下測吸光度，多酚含量以干基每1 kg樣品中所含沒食子酸當量(mg gallic acid equivalents/1 kg dry weight)表示，簡寫為mgGAE/kg(DW)。

1.2.3.3 結合酚提取。參考文獻［6－7］中提到的方式，將提取游離多酚后的殘渣真空冷凍干燥，稱取樣品1.000 0 g，充氮條件下加入18 ml 1.5 mol/L的氫氧化鈉水解1 h，用6 mol/L的鹽酸中和，使其pH維持2.0左右，正己烷(4×10 ml，30 min)脫脂，離心除去上清液，乙酸乙酯(4 ×10 ml，30 min)提取多酚，濃縮，用甲醇定容至5 ml，于波長760 nm下測吸光度。

1.2.4 黃酮。

1.2.4.1 蘆丁標準曲線制作。準確稱取11.2 g蘆丁標準品，用甲醇定容于50 ml容量瓶中備用。分別移取0.21、0.31、0.42、0.52、0.84 ml的蘆丁標準溶液于 10 ml容量瓶中，加入2 ml 0.1 mol/L 的三氯化鋁，3 ml 1.0 mol/L 的乙酸鉀，用30%的乙醇定容，充分混合后，室溫放置90 min后，于波長420 nm下測定吸光值。繪制標準曲線并進行回歸處理，得回歸標準曲線方程為:y=0.031 4 x+0.000 5［其中，x為波長420 nm處測定的吸光度值，y為蘆丁標準溶液濃度(mg/ml)］，R2=0.999 2，具有很好的線性相關性，見圖 2。

1.2.4.2 黃酮提取。稱取10 g樣品粉末于500 ml的酶反應器中，使用80%乙醇提取，料液比1∶30 g/ml，60℃，攪拌3 h后，4 500 r/min離心10 min，取上清液。在旋轉蒸發儀(50℃)濃縮，定容至25 ml容量瓶，于波長420 nm下測吸光度，黃酮含量以干基每1 kg樣品中所含蘆丁當量表示，簡寫為mgRE/kg(DW)。

圖2 蘆丁標準曲線

2 結果與分析

2.1 谷子基本營養物質

2.1.1 灰分。表1反映了不同谷子的灰分含量，地域和品種對谷子的灰分含量影響較大。由表1看出，11種谷子的灰分范圍為2.05% ～3.25%，吉林市九谷20灰分值最高，達3.25%。Singh等檢測了16種手指谷的灰分含量，表明這16種谷子的變化范圍為 1.47% ～2.58%，均值為 2.11%［8］，Calvin Onyango檢測到的谷子灰分含量2.08%［9］，這11種谷子的灰分含量較高，均值達到2.72%，說明其內礦物質元素含量相對較高。

2.1.2 脂肪含量。Saldivar研究了總脂肪含量，表明谷子和手指谷粗脂肪含量變化范圍為5.2% ～11.0%［10］，Fatoumata Hama也報道珍珠谷內脂肪含量達到4.80%［11］，而我國的11種谷子的脂肪含量分布范圍為1.81% ～3.35%，均值為2.64%，低于他們測量的最低值，有利于人體健康，更加符合現代人健康飲食要求。由表1可知，豫谷18號的脂肪含量值最小，僅為1.81%，而晉谷21號和赤峰峰紅谷的脂肪含量值最高，達到3.35%。

表1 11種谷子基本營養成分 %

2.1.3 脂肪酸。谷子中富含人體所需的不飽和脂肪酸亞油酸、亞麻酸。通過檢測11種谷子的脂肪酸種類及含量，由表2可以看出，谷子中脂肪酸含量最為豐富的是亞油酸，其中晉谷21號亞油酸含量達到70.28%，不飽和脂肪酸含量最高為89.25%。11種谷子脂肪酸中不飽和脂肪酸最低含量也達到78.00%，可以充分滿足人體對于不飽和脂肪酸的需求，促進人們身體健康。Shaohua Liang檢測了谷子中脂肪酸組成，其中不飽和脂肪酸變化范圍為80.69% ～89.04%，其中亞油酸含量最高，均值達到67.27%［12］，而這11種谷子的亞油酸均值為66.73%，與其結果相一致。由表2可知，山西省供試谷子脂肪含量平均值為2.91%，相應的不飽和脂肪酸含量為84.69%，內蒙古供試谷子粗脂肪和脂肪酸含量與山西省谷子相接近，不飽和脂肪酸含量達到84.81%，雖然河南省谷子脂肪含量低，但是其不飽和脂肪酸含量也較低，僅為79.69%。因此，山西省的谷子更能補充人體所需脂肪酸。另外，還檢測出小米脂肪酸中還含有花生酸。Issoufou Amadou也報道檢測出二十碳花生酸［13］。

2.1.4 蛋白質含量。Khouloud BACHAR研究了28種手指谷的蛋白質含量，報道蛋白質含量的變化范圍在0.78% ～11.88%［14］，而供試的11種谷子蛋白質含量范圍為8.42% ～10.70%，與其基本一致。由表1可以看出，其中晉汾02和晉谷29號的蛋白含量相對較高，達到10.70%和10.61%，內蒙古地區的2種谷子蛋白質平均含量為10.22%，而吉林市的九谷20號蛋白質含量較低，只有8.42%。由此可見，地域對蛋白質含量影響較大。G.EJETA測量了來自南非的3種珍珠粟的蛋白質含量，此3種谷子蛋白質含量均高于我國的谷子蛋白質含量，其中谷子52731蛋白質含量達到14%，其余2種谷子Kordofani和Zongokolo蛋白質含量均已達到12%［15］。此外，S.Chowdhury報道了2種珍珠粟的蛋白質含量均值為11.40%［16］。

表2 11種谷子中脂肪酸含量%

2.1.5 氨基酸。谷子中含有豐富的氨基酸，檢測谷子中的16種氨基酸，含量最為豐富的是脯氨酸(Pro)、天冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu)、丙氨酸(Ala)和亮氨酸(Leu)，其中Glu含量最高，必需氨基酸中Leu含量最大，其含量分別為23 509.6 mg/kg、14 620.0 mg/kg 。Issoufou Amadou 檢測了4種谷子的18種氨基酸，相對于其他種類，手指谷中氨基酸含量最為豐富，其中報道Glu含量最高，Leu含量其次［13］。Stephen Mbithi-Mwikya等也檢測了手指谷18種氨基酸，也表明其中Glu含量最高，Leu在必需氨基酸中含量最高，Glu含量甚至達到Leu的2倍［17］。Calvin Onyango也曾報道說明谷子中Glu含量可以達到Leu含量的2倍［9］。

由表3可以看出，區域和品種不同也導致谷子中氨基酸種類和含量不同，且差別顯著的是Glu含量，山西省的晉汾02號氨基酸含量最為豐富，豫谷01號氨基酸含量較少，Glu含量僅有18 112.1 mg/kg，Leu 含量僅有 10 914.3 mg/kg。

2.1.6 礦物質。該研究檢測了我國11種谷子中常見的8種礦物質元素，由表4可知，不同品種谷子的礦物質含量相差甚小，其中K、Mg、Ca元素含量最多，K元素變化范圍在2 814.5 ～4 377.58 mg/kg，平均含量為3 460.00 mg/kg，Ca 元素含量變化范圍在205.34 ～439.89 mg/kg，平均含量 297.00 mg/kg，Cu元素含量最少，平均含量僅為5.82 mg/kg。有報道曾指出，鎂有利于制造出消化酵素，提高葡萄糖的新陳代謝，促進鈣的吸收。Khouloud BACHAR研究報道了28種手指谷，鉀變化范圍為112.40 ～2 847.00 mg/kg，鈣平均含量為4 168.60 mg/kg［14］，相對而言，這我國的這些谷子 K 含量高于國外的谷子，而Ca的平均值含量卻遠低于國外的谷子。谷子品種不同，生長地域不同，其礦物質含量差別顯著。由于內蒙古地表金屬礦產較為豐富，因此赤峰黃金谷中Fe、Zn含量相對較高，可補充人體所需Fe和Zn，綜合各種礦物質元素，峰紅谷中對人體有益礦物質元素含量較為豐富。這11種谷子中，Fe、Zn 的平均含量為 39.17、28.01 mg/kg，而O.Adeola研究了2種珍珠谷的礦物質含量，其中珍珠粟B中Fe含量高達 51.00 mg/kg，Zn 含量達到 43.00 mg/kg［18］。JohnR.N.Taylor對比研究了大豆、谷子的性質，他們報道Fe含量均值為 67.73 mg/kg，Zn 含量均值為 41.56 mg/kg［19］。

2.2 脫殼前后谷子抗氧化物質含量

2.2.1 脫殼前后谷子酚類物質含量。由圖3可知，谷子中結合酚［(2 123.0 ±92.50)～(4 401.0 ±138.6)mg GAE/kg(DW)］含量均高于游離酚［(691.6 ±41.4)～(2 310.0±32.60)mg GAE/kg(DW)］，總酚含量最高是峰紅谷 ，達到(6 711.0 ±171.2)mg GAE/kg(DW)，其游離酚和結合酚也分別達到最高值。11種谷子總酚均值為4 118.0 mg GAE/kg(DW)，高于珍珠粟總酚含量 1 387.0 mg GAE/kg(DW)［20］。翟瑋瑋等通過研究4種谷物酚類物質含量以及抗氧化性也表明，糙米在谷物中總酚含量較高，而這11種谷子總酚含量平均值為4 118.0 mg GAE/kg(DW)，高于糙米中總酚含量［6］。張文昊等報道，糙米中總酚含量僅為 1 695.0 mg GAE/kg(DW)［21］。邵雅芳研究了3種顏色糙米的總酚含量，其中黑米總酚含量最高，僅為1 568.0 mg GAE/kg(DW)［22］。此外，山西省的晉汾 02總酚含量最高，達到(4 282.0± 221.7)mg GAE/kg(DW)，游離酚(934.3 ±11.91)mg GAE/kg(DW)。

表3 11種谷子中氨基酸含量mg/kg

表4 11種谷子礦物質元素含量mg/kg

從11種谷子中選取酚類物質含量較多的6種(峰紅谷、晉汾02、晉谷21、隴谷12、冀谷31、豫谷01)研究脫殼對其影響，Kim 等［23］和 Vaher等［24］曾報道，谷子酚類物質主要存在于糠皮層。表5說明，脫殼對于峰紅谷總酚含量影響較大，其總酚含量只占脫殼前15%，脫殼對于隴谷12影響相對較小，脫殼后的隴谷12總酚含量為脫殼前的37%。但是，脫殼后冀谷31總酚含量最高，達到(1 205.0±99.50)mg GAE/kg(DW)，豫谷01［(1 172.0 ±106.2)mg GAE/kg(DW)］含量相對較高，差別不是很顯著。

對比圖3和圖4可知，脫殼后結合酚和游離酚差別不顯著，脫殼前游離酚與結合酚差值最小的是隴谷12，僅為1 117.0mg GAE/kg(DW)，最大是黃金谷，達到 2 814.0 mg GAE/kg(DW)，然而脫殼后游離酚和結合酚差值范圍為225.3 ～495.3 mg GAE/kg(DW)，最小的是晉谷21，最大為冀谷31，由此可說明結合酚較多存在于糠皮層。Ivaniˇsová等也說明，谷物中酚類物質73%存在于糠皮層中［25］。

2.2.2 脫殼前后谷子黃酮含量。黃酮屬于多酚，具有一定的抗氧化性［7］。由圖5可知，這11種谷子中黃酮含量最少的是冀谷31，僅為(587.0 ±34.0)mgRE/kg(DW)，隴谷 12 黃酮含量最多，達到(3 031.0 ±97.5)mgRE/kg(DW)。其次，山西省的4種谷子(長農35、晉汾02、晉谷21、晉谷29)黃酮平均含量為1 301.2 mgRE/kg(DW)，晉谷21黃酮含量達到最大值(2 974.0±48.2)mgRE/kg(DW)，而內蒙古中峰紅谷［(1 876.0±84.4)mgRE/kg(DW)］含量最多。同樣選取 6種谷子研究脫殼對其黃酮含量的影響，由表6可知，脫殼后黃酮含量增加，這可能是由于大部分黃酮與糖結合成苷類以配基的形式存在于谷子果實中［26］，糠皮層中含有極少量的黃酮。脫殼前選取的6種谷子黃酮含量從(587.0±34.0)mg/kg(DW)增加到(3 031.0 ±97.5)mgRE/kg(DW)，然而脫殼后小米黃酮含量從(1 465.0±102.4)mgRE/kg(DW)增加到(3 639.0 ±93.5)mgRE/kg(DW)，并且脫殼前隴谷12 黃酮含量最多，脫殼后晉汾02黃酮含量最多。

圖4 6種脫殼谷子酚含量

表5 脫殼前后谷子總酚含量 mg GAE/kg(DW)

圖5 11種谷子總黃酮含量

3 結論

該試驗主要研究了我國不同地方11種谷子的營養組成以及脫殼對酚酸和黃酮含量的影響。山西省的4種谷子中蛋白質和脂肪酸含量較其他省的谷子含量高，分別達到10.21%、84.69%。此外，谷氨酸和亮氨酸也是最為豐富的，均值分別高達23 509.6和14 620.0 mg/kg。由峰紅谷和黃金谷可知，內蒙古的谷子不僅其礦物質元素鐵、鋅和鈣含量豐富，而且不飽和脂肪酸也高達84.81%。

峰紅谷中游離酚和結合酚含量最多，黃酮含量相對較高。脫殼谷子中酚類物質含量驟減，均值1 120.0 mg GAE/kg(DW)，然而脫殼后晉汾02黃酮含量卻從(1 731.0±100.1)mg蘆丁/kg(DW)增加到(3 639.0 ±93.5)mg蘆丁/kg(DW)。谷子營養物質含量豐富，且消費者傾向健康營養的飲食方式，值得研究不同加工方式以使營養物質在加工中損失最小。

表6 脫殼前后谷子總黃酮含量 mg GAE/kg(DW)

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