富硒豆芽培育條件研究

孟君，董夢娜，張峻松，徐清萍

（鄭州輕工業大學食品與生物工程學院，河南鄭州450001）

硒是機體生命活動不可缺少的一種微量元素，硒是人體所必需的微量元素之一，對人體健康具有非常重要的作用，被稱為“生命奇效元素”[1-2]。具有抗癌、抗氧化、抗衰老等多種生理功能，與許多種疾病密切相關[3]。近年來發現，威脅人類健康的四十多種疾病都與人體缺硒有關，如克山病、大骨節病等。世界衛生組織公布的資料表明，全球有40 多個國家屬于低硒或缺硒地區。中國是國際公認的“缺硒大國”之一[4]。長期以來，我國的部分缺硒地區，通過在食物中添加無機的亞硒酸鈉。無機硒在體內的生物利用率較低，且具有一定的毒性，若通過一定的轉化方法將其轉化為有機態硒，就能克無機態硒的弊端[5]。Finley 等[6]的研究也表明，進食生物硒是最有效安全的補硒方式。GB14880-1994《食品營養強化劑使用衛生標準》發布了準許在食品中添加硒化合物作為營養強化劑的規定。在這種形勢下，生物富硒成為研究的熱點[7]。通過植物種子發芽轉化法，利用蔬菜富集富硒培養液中的硒元素，將無機硒有機化，是一種安全有效的富硒食品制備方法[8-9]。本研究選擇黃豆、綠豆為材料，研究兩種豆在浸泡和萌發的過程中對硒富集情況，以期為人們提供廉價而有效的補硒途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與主要儀器

黃豆（Giycine max（L）Merrill）：永城農家自產；綠豆（Vigna radiate）：河南鄭州農貿市場。

亞硒酸鈉（分析純）：上海泰瑞爾化學有限公司；鹽酸（分析純）、硝酸（優級純）、高氯酸（優級純）：煙臺市雙雙化工有限公司；氫氧化鈉（分析純）：天津市風船化學試劑科技有限公司；硼氫化鉀（分析純）：天津市科密歐化學試劑有限公司；硒標準溶液（1 g/L）：國家標準物質研究中心。

精密電子天平（MP200A）：上海良豐儀器儀表有限公司；電熱恒溫鼓風干燥箱（DHG-9145A）：海恒科技有限公司；凱氏消化爐（HYP-308）：上海纖檢儀器有限公司；原子熒光光度計（雙通道）：北京海光儀器公司。

1.2 儀器工作條件

原子熒光光譜儀工作參數的選擇，見表1。

1.3 方法

1.3.1 富硒豆芽的生產工藝

挑選色澤光亮、籽粒飽滿，無蛀蟲和無霉爛的黃豆和綠豆作為種豆，用50 ℃熱水浸泡30 min，將水瀝干，轉移到干凈的燒杯中。于室溫條件下（25 ℃），向燒杯中加入30 mL 一定濃度的亞硒酸鈉溶液，浸泡過夜（約12 h），取出瀝干，置于鋪有4 層紗布的育苗盤中，上部覆蓋4 層濕紗布，每12 h 噴淋10 mL 一定濃度亞硒酸鈉溶液，定期收獲豆芽，并記錄豆芽的生長情況，同時，做無富硒豆芽對照試驗。

表1 原子熒光分析條件Table 1 Working conditions of Atomic fluorescence spectrum

1.3.2 試驗設計

根據常規豆芽培養條件，選擇亞硒酸鈉濃度、富硒方式、培養時間3 個因素來探討黃豆和綠豆萌發的過程中對硒的吸收和轉化培養富硒豆芽。通過單因素試驗，對富硒溶液中硒濃度（A）、培養時間（B）和富硒方式（C）這3 個因素進行水平優化，在此基礎上設計L9（34）正交表，通過正交試驗對富硒豆芽的生產工藝進行優化，優化出最佳的富硒豆芽的生產條件。

1.3.3 硒的測定

1.3.3.1 樣品制備

分別取各個條件下培養的的富硒豆芽樣品，去掉種皮，用去離子水反復漂洗以除去表面所附著的硒，置于60 ℃烘箱中烘干（約6 h），將其粉碎，過60 目篩，稱取富硒豆芽干粉約0.15 g 于消化管中，加入15 mL硝酸-高氯酸（體積比為4 ∶1），置于濕法消解的凱氏消化瓶中進行消解，當溶液變澄清并有大量白煙冒出時，繼續加熱至剩余溶液約為5 mL（約80 min，切記不可蒸干）。待溶液冷卻后，滴加5 mL 鹽酸溶液（去離子水與鹽酸體積比為1 ∶1），繼續加熱至溶液變清并伴有白煙（約30 min），使六價的硒還原成四價。冷卻后，將消化液完全轉移至50 mL 容量瓶中，用去離子水定容。同時做試劑空白，放入4 ℃冰箱中，待測。

1.3.3.2 硒含量的測定

采用氫化物原子熒光分光光度計測定樣品中的硒，由于硒元素存在不同價態，Ⅳ價態硒易產生氫化物，在測定前需將標準溶液和樣品溶液中的硒還原為四價，提高氫化物的產生效率。在儀器最佳工作條件下（表1），通過測定樣品溶液中硒元素的熒光強度，進而得樣品中待測元素的含量。

1.3.3.3 標準溶液的配制

硼氫化鉀溶液（15 g/L）：稱取2 g 氫氧化鈉溶于100 mL 去離子水中，加入15 g 硼氫化鉀，溶解后，再加入900 mL 去離子水，搖勻（現配）；鹽酸溶液（載液）：5 %；硒標準使用液（100 μg/L）：用移液管吸取硒單元素標準儲備溶液（1 g/L），稀釋到濃度為100 μg/L，以20%鹽酸溶液為介質，用去離子水采用逐級稀釋配制系列硒標準溶液：2、4、6、8、10 μg/L。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 硒濃度對兩種豆芽生長狀況影響及豆芽硒的富集

選定的不同濃度的硒溶液系列，培養的兩種豆芽，待培養一定時間后，收取豆芽樣品，在表1 選定的最佳測定條件下，測定各個樣品中富集的硒含量，如圖1 所示。

圖1 黃、綠豆芽對不同濃度的硒溶液富集情況Fig.1 The Se content of mungbean and soybean in different Se concentration solutions

從圖1 可以看出，隨硒濃度的增大，兩種豆芽中的含硒量也增大，但是，培養的過程中硒濃度過高，豆芽的生長受到抑制。在此系列濃度條件下兩種豆芽的狀況見表2。

表2 不同濃度硒培養下綠豆和大豆的發芽情況Table 2 The germination status of mung bean and soybean in different Se concentration solutions

由圖1 及表2 可知，隨著富硒溶液中硒濃度增大，黃、綠豆芽中的含硒量也隨之增加，但發芽率隨之降低，芽苗生長受到抑制。

當硒濃度達到10 μg/mL 時，黃豆芽出現腐蝕現象，隨著濃度不斷增大，黃豆芽生長受抑制程度越大，且豆芽萌發也受到較大影響，因此選擇6 μg/mL 作為富硒黃豆芽的最佳硒濃度。

隨著硒濃度增大，綠豆芽生長狀況良好，芽苗長度略微變短。當硒濃度達到14 μg/mL 時，綠豆芽芽長適宜，繼續增大硒濃度，當硒濃度達到18 μg/mL 時，芽長明顯變短，當硒濃度達到22 μg/mL 時，綠豆芽部分被腐蝕，芽苗生長明顯受抑制。綜合情況選擇14 μg/mL作為富硒綠豆芽的最佳硒濃度。

2.1.2 培養時間對兩種豆芽生長狀況及含硒量的影響

以硒濃度為15 μg/mL 為富硒溶液進行培養，不同的培養時間下，豆芽樣品中硒富集情況，見圖2。

圖2 培養時間對黃、綠豆芽硒含量影響Fig.2 The Se content of mungbean and soybean indifferent times

從圖2 可以看出，隨著培養時間延長，黃豆芽的含硒量逐漸增大，綠豆芽培養4 d 時，硒含量的變化不大，基本區域穩定。但兩種豆芽隨時間的增長，應考慮到兩豆芽的生長情況，見表3。

表3 培養時間對黃、綠豆芽生長狀況的影響Table 3 The germination status of mung bean and soybean in different times

由圖2 及表3 可知，隨著培養時間延長，黃豆芽的硒含量增大，綠豆芽硒含量趨于穩定。且綠豆芽的生長速度比黃豆芽快。隨著培養時間延長，黃豆芽的芽長增長，發芽率降低，且腐蝕程度增大。綜合考慮，選擇5 d 作為黃豆芽的最佳培養時間。當培養時間為4 d時，綠豆芽的硒含量及芽長趨于穩定，延長培養時間，綠豆芽頭部發紅。因此，選擇4 d 作為綠豆芽的最佳培養時間。

2.1.3 富硒方式對兩種豆芽生長狀況及含硒量的影響以硒濃度為15 μg/mL，培養時間為5 d，選擇亞硒酸鈉浸泡-自來水噴灑，自來水浸泡-亞硒酸鈉噴灑，亞硒酸鈉浸泡-亞硒酸鈉噴灑，3 種不同的富硒形式，試驗結果見表4。

表4 富硒方式對黃、綠豆芽含硒量的影響Table 4 The Se content of mung bean and soybean in different Selenium-rich way μg/g

由表4 可以看出，3 種富硒方式中，以亞硒酸鈉浸泡-亞硒酸鈉噴灑這種方式培養的兩種豆芽樣品中的含硒量都較高。

2.2 正交試驗

2.2.1 黃豆芽正交試驗結果

通過單因素試驗結果，確定合適的正交試驗條件，黃豆芽正交試驗因素水平設計，富硒濃度A：4、6、8 μg/mL；培養時間 B：4、5、6 d；富硒方式 C：噴淋：浸種、浸種+噴淋。以硒含量作為試驗指標，進行正交試驗分析，正交試驗結果見表5。

表5 黃豆芽正交表L9（34）及試驗數據Table 5 Orthogonal table L9（34）and the experimental data of soybean

續表5 黃豆芽正交表L9（34）及試驗數據Continue table 5 Orthogonal table L9（34）and the experimental data of soybean

據極差Rj 的大小可知，影響黃豆硒含量指標的主次因素依次為：培養時間＞富硒溶液中硒濃度＞富硒方式。各因素水平的最優組合為A2B2C1，而單因素最佳培養條件為A2B2C3，兩條件下樣品中的富硒差別不大，綜合考慮，選擇硒濃度為6 μg/mL，培養時間為5 d，富硒方式為亞硒酸鈉浸種+亞硒酸鈉噴灑作為富硒黃豆芽生長條件，在該條件下培養出的黃豆芽豆芽中硒含量最大，豆芽生長狀況良好，芽長適中。

2.2.2 綠豆芽的正交試驗結果

單因素試驗條件下，綠豆芽正交試驗因素水平設計：富硒濃度：14、16、18 μg/mL；培養時間：3、4、5 d；富硒方式：噴淋、浸種、噴淋+浸種，試驗結果見表6。

表6 綠豆正交表L9（34）及試驗數據Table 6 Orthogonal table L9（34）and the experimental data of mungbean

據極差R 的大小可知，影響黃豆硒含量指標的主次因素依次為：富硒方式＞培養時間＞富硒溶液中硒濃度。根據表6 正交試驗優化的結果各水平因素優組合為A3B3C3，單因素試驗最佳條件為A2B2C3，在正交優化的最佳條件下下進行富硒培養，因豆芽長勢形態不佳，綜合考慮，選擇硒濃度為16 μg/mL，培養時間為4 d，富硒方式為亞硒酸鈉浸種-亞硒酸鈉噴灑，綠豆芽中硒含量最高，在該條件下培養出的綠豆芽生長狀況良好。

2.3 富硒組與對照組結果

通過上述正交試驗優化出黃、綠豆芽各自富硒的最佳條件，在該條件下培養的富硒黃豆芽與綠豆芽，富硒豆芽與對各自對照組的硒含量，如表7 所示。

表7 富硒組與對照組樣品中的硒含量Table 7 The Se content of mungbean and soybean between Selenium group and control group

由表7 可以看出：在優化的最佳培養條件下，富硒黃豆芽、綠豆芽中的實際的富硒量。從富硒率的大小可以看出，綠豆芽的較黃豆芽富硒能力強。

3 結論

本研究以黃豆、綠豆為原料，亞硒酸鈉溶液為硒源，培養富硒豆芽。以硒濃度、培養時間、富硒方式3 個因素進行正交試驗，優化了富硒黃豆芽制備的最佳條件。在各自最佳生長條件下，比較綠豆、黃豆芽富硒組與對照組看出，綠豆、黃豆芽對硒具有較強的富集能力，綠豆比黃豆具有更強的富硒能力。試驗結果印證了植物體硒含量，不僅與栽種作物的生長環境中的硒含量密切相關，不同植物和不同品種對硒的富集吸收能力存在較大差異有關[10]。

通過豆發芽過程中對硒離子的富集作用，將無機硒轉化為人類可用的有機硒，能夠克服無機硒作為硒補充劑的劣勢。根據中國營養學會人膳食硒供給量50 μg/d～250 μg/d[11]。按照蔬菜含水量 96%計算，即日食用該黃豆芽200 g；綠豆芽的含水粗略也96%計算，每日食用綠豆芽150 g，食用該種富硒豆芽可滿足人體對硒的安全需求。為人們提供了較好的補硒途徑，該研究對有富硒產品的研究，特別是富硒蔬菜的開發與研究具有一定的借鑒意義。