7個不同品種藜麥營養成分比較分析

陳志婧,廖成松

(錫林郭勒職業學院,內蒙古錫林浩特 026000)

藜麥(ChenopodiumquinoaWilld.),又稱藜谷、南美藜、昆諾阿藜等,為藜科藜屬一年生雙子葉草本植物[1]。藜麥原產于海拔2800～4200 m 的南美安第斯山區,早在5000 年前,古老的印第安人就開始種植食用藜麥[2],因其營養價值極高,被土著居民稱之為“糧食之母”[3]。近年來,藜麥更是因其高蛋白含量和高品質而愈發聞名,基于藜麥營養功能成分的研究也越來越多。Wright等[4]報道甜藜麥和苦藜麥蛋白質含量分別為14.8%和15.7%,Ogungbenle等[5]報道中加拿大藜麥蛋白質含量為13.5%,張婷婷等[6]測定國內的香格里拉藜麥的蛋白質含量為13.44%,盧宇等[7]測定內蒙古藜麥中蛋白質含量為13.1%,與中國食物成分表[8]公布的其他谷物小麥(11.9%)、小米(9%)、玉米(8.8%)和稻米(7.9%)相比,藜麥的蛋白質含量十分豐富。藜麥的脂肪含量在5.5%～7.8%之間,且藜麥油脂中富含不飽和脂肪酸,屬于高品質油類原料[9]。盧宇等[7]從內蒙古藜麥中共檢測到13種脂肪酸,張婷婷等[6]也檢測出香格里拉藜麥中含有大量的不飽和脂肪酸,其中亞油酸含量最高。藜麥中的淀粉含量較低,香格里拉藜麥的淀粉含量(61.25%[6])、內蒙古藜麥淀粉含量(49.0%[7]),與稻米(77.2%)、小麥(75.2%)和小米(75.1%)等糧食作物相比[8],是一種低熱量的食物。與小麥(10.8%)、小米(1.6%)、玉米(6.4%)和稻米(0.6%)等其他谷物相比,藜麥的膳食纖維含量(11.3%)遠高于小米和稻米[8]。申瑞玲等[10]對藜麥膳食纖維測定結果表明,藜麥膳食纖維含量豐富,平均含量為12.9%,其中絕大部分為不可溶性膳食纖維,占總膳食纖維含量的68%～78%,與Lamothe等[11]報道的藜麥中不可溶膳食纖維占78%,可溶性膳食纖維占22%的結論一致。另外,藜麥富含多種氨基酸,其中有人體必需的全部9種必需氨基酸(包括兒童必需氨基酸——組氨酸),尤其富含常見谷物中缺乏的賴氨酸。陳毓荃等[12]的研究認為,藜麥的蛋白質中富含賴氨酸(57.1 g/kg)和精氨酸(100.6 g/kg)等堿性氨基酸,天冬氨酸(76.3 g/kg)和谷氨酸(116.3 g/kg)等酸性氨基酸。Bhargava等[13]研究表明藜麥中還有蛋氨酸(4.0～10.0 g/kg)等中性氨基酸。此外,趙丹青等[14]研究發現,寧夏4個產區中藜麥K元素的含量是Na元素的23～44倍,符合現在營養健康學所提倡的高K低Na的要求。

雖然對藜麥營養成分的研究較多,但是對現有藜麥品種之間的比較,且將不同地區選育的品種放在同一地區種植之后,進行全面的營養成分分析和比較的報道較少。本文將三個地區選育出來的7個優質藜麥品種即隴藜1號(甘肅)、香格里拉白藜(云南)、香格里拉紅藜(云南)、香格里拉黑藜(云南)、太旗白藜(內蒙古)、太旗紅藜(內蒙古)、太旗黑藜(內蒙古)在同一地區進行種植,對其一般性營養成分、氨基酸和礦質元素進行了含量測定和評分比較,以開發功能性食品為目的,以期篩選出適合不同群體的優質藜麥品種。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

藜麥的具體名稱及來源見表1;試驗地位于內蒙古錫林郭勒盟太仆寺旗(東經114°51′～115°49′、北緯41°35′～42°10′),平均海拔1400 m。

表1 試驗材料名稱及來源

硫酸銅、硫酸鉀、硼酸、95%乙醇、甲醛、石油醚、石英砂、重鉻酸鉀、三羥甲基氨基甲烷、2-(N-嗎啉代)乙烷磺酸、冰乙酸、硅藻土、碘、碘化鉀、酒石酸鉀鈉、亞鐵氰化鉀、葡萄糖 分析純,國藥集團化學試劑有限公司;檸檬酸鈉、氫氧化鈉 優級純,國藥集團化學試劑有限公司;甲基紅指示劑、溴甲酚綠指示劑、亞甲基藍指示劑 國藥集團化學試劑有限公司;硫酸、無水乙醚、丙酮、三氯甲烷 分析純,天津北聯試劑有限公司;鹽酸 優級純,天津北聯試劑有限公司;硝酸 電子純,蘇州晶瑞化學股份有限公司;混合氨基酸標準液 賽卡姆科學儀器有限公司;氮氣、氬氣、氦氣 99.999%,北京氦譜普北氣體工業有限公司;ICP混標 1000 μg/mL,國家有色金屬研究院;耐酸耐高溫α-淀粉酶 40000 U/g,上海藍季生物;堿性蛋白酶 230 U/mg,上海藍季生物;淀粉葡萄糖苷酶 100000 U/mL,GOLD WHEAT;高峰氏淀粉酶 1.2～1.8 U/mg,國藥集團化學試劑有限公司。

202-3A電熱恒溫干燥箱 天津市泰斯特儀器有限公司;MFLC-16/12D馬弗爐 天津市泰斯特儀器有限公司;DZ-2BC11真空干燥箱 天津市泰斯特儀器有限公司;FW100粉碎機 天津市泰斯特儀器有限公司;WGL-125B電熱鼓風恒溫箱 天津市泰斯特儀器有限公司;Soxtec8000全自動脂肪測定儀 丹麥福斯分析儀器公司;DZKW-S-6電熱恒溫水浴鍋 北京市永光明醫療器械有限公司;GM-0.34A真空泵 天津市京騰實驗設備有限公司;THZ-82數顯水浴恒溫振蕩器 江蘇金壇市億通電子有限公司;FE28 pH計 梅特勒-托利多(上海)儀器有限公司;ME204E電子天平 梅特勒-托利多(上海)儀器有限公司;Sykam S-433D全自動氨基酸分析儀 賽卡姆科學儀器有限公司;Optima 7300V電感耦合等離子體發射光譜儀 珀金埃爾默股份有限公司;Titan MPS微波消解儀 珀金埃爾默股份有限公司;EH35A PLUS微控數顯電熱板 北京萊伯泰科儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 種植方法 試驗共設7個處理,即每個品種為一個處理,3次重復,共21個小區。采用隨機區組設計,小區面積500 m2(25 m×20 m),行距30 cm,試驗田四周種植1 m保護行,小區走道及區組間距均為50 cm。春播提前用犁耙整地,以21000～30000 kg/hm2(復合肥依據尿素120 kg/hm2、磷肥 270 kg/hm2、鉀肥 75 kg/hm2)的施肥量作基肥在整地時一次性施入。于2019年5月13日播種,密度11～13 萬株/hm2,播深2～4 cm。播種機覆膜條播6 kg/hm2,播后覆土耱平。播后田間管理按藜麥產業協會高產種植技術規范進行,成熟后進行收獲、脫粒、晾曬、去雜、稱重。

1.2.2 測定指標及方法

1.2.2.1 一般營養成分的測定 蛋白質含量測定采用GB 5009.5-2016《食品中蛋白質的測定(第一法)》[15];脂肪含量測定采用GB 5009.6-2016《食品中脂肪的測定(第一法)》[16];膳食纖維含量測定采用GB 5009.88-2014《食品中膳食纖維的測定》[17];淀粉含量測定采用GB 5009.9-2016《食品中淀粉的測定(第一法)》[18]。

1.2.2.2 氨基酸含量測定 氨基酸含量測定參照標準《食品安全國家標準-食品中氨基酸的測定GB 5009.124-2016》[19],采用全自動氨基酸分析儀進行測定,色氨酸未測定。

1.2.2.3 氨基酸評分 氨基酸評分是1973年由世界衛生組織(WHO)和聯合國糧農組織(FAO)提出[20],將樣品中氨基酸含量換算為每g蛋白質中氨基酸mg數,再與世界衛生組織(WHO)的參考蛋白質中同種必需氨基酸的推薦數值進行比較,計算氨基酸評分(AAS),計算公式為:AAS=P1/P2。

式中:AAS表示氨基酸評分值;P1表示待測蛋白質氨基酸含量,mg/g pro;P2表示FAO/WHO評分模式氨基酸含量,mg/g pro。

1.2.2.4 礦質元素含量測定 藜麥中礦質元素鉀、鈉、鈣、鐵、鎂、錳、磷、鋅、銅含量的測定參照標準《食品安全國家標準-食品中多元素的測定GB 5009.268-2016》[21],采用電感耦合等離子體發射光譜儀(型號7300v)進行測定。

1.3 數據處理

實驗數據錄入Office Excel表格建立數據庫,采用SPSS 23.0 軟件進行數據統計和方差分析(ANOVA),采用SigmaPlot 13.0軟件進行做圖。

2 結果與討論

2.1 不同藜麥品種一般營養成分分析

不同品種藜麥淀粉、蛋白質、膳食纖維和脂肪含量的比較結果見圖1,比較是基于濕基進行的,種子都是當年采收后就進行了檢測,因此各品種間藜麥水分含量無顯著差異,平均含水量為(12.04±0.07) g/100 g。

圖1 不同藜麥品種一般營養成分含量比較

藜麥淀粉含量如圖1A所示,藜麥與其他糧食作物一樣,所有營養成分中淀粉含量最高。不同品種藜麥淀粉含量介于40%～65%之間,其中香格里拉白藜淀粉含量高(63.67%),且顯著高于其他品種(P<0.05),其次是太旗黑藜和隴藜1號,太旗白藜淀粉含量最低(41.42%)。7個藜麥品種中的淀粉含量均低于稻米(77.2%)、小麥(75.2%)和小米(75.1%)等糧食作物[8],與已有研究的香格里拉藜麥的淀粉含量61.25%[6]、盧宇測定的內蒙古藜麥淀粉含量49.0%[7]結果范圍一致。由此可見,藜麥適合于減肥瘦身人員和糖尿病患者[10]。

蛋白質是生命的物質基礎,人體中的肌肉、骨骼、神經、皮膚、生命活性物質等的重要組成成分,參與和調節體內各種組織和細胞的新陳代謝,對人體健康和各器官功能的維持具有重要作用[22]。由圖1B可知,7個藜麥品種中太旗黑藜的蛋白質含量最高(16.52%),且顯著高于其他品種(P<0.05),其次是隴藜1號,太旗白藜蛋白質含量最低(12.43%),香格里拉3個品種間蛋白質含量無顯著差異(P>0.05)。與其他谷物小麥(11.9%)、小米(9%)、玉米(8.8%)、稻米(7.9%)[8]和已有報道的藜麥蛋白質含量14.8%和15.7%(Wright等[4]),13.5%(Ogungbenle等[5])、13.44%(張婷婷等[6]),13.1%(盧宇等[7)等結果比較,相較于其他谷物,各藜麥品種均富含豐富的蛋白質。

膳食纖維被稱為第七營養元素,有促進胃腸道蠕動、抗腹瀉、降低成年糖尿病患者的血糖等重要作用[23]。由圖1C可知,7個藜麥品種膳食纖維含量介于6%～14%之間,其中,香格里拉黑藜膳食纖維含量最高(13.09%),約是最低的香格里拉白藜(6.41%)的2倍,其他品種膳食纖維介于香格里拉黑藜和白藜之間,7個藜麥品種膳食纖維含量存在顯著差異(P<0.05)。與小麥(10.8%)、小米(1.6%)、玉米(6.4%)和稻米(0.6%)等[8]其他谷物相比,藜麥的膳食纖維含量遠高于小米和稻米,與申瑞玲等研究的藜麥膳食纖維12.9%的平均含量也十分接近。

由圖1D可知,香格里拉白藜和隴藜1號的脂肪含量分別為6.22%和6.16%,顯著高于其他藜麥品種(P<0.05),脂肪含量為3.38%的太旗黑藜值最低,但也遠高于常見谷物稻米(0.9%)和小麥(1.3%)的脂肪含量,稍高于小米(3.1%)的脂肪含量[8],表明藜麥可作為具有潛在價值的油料作物[9]。

2.2 不同品種藜麥氨基酸含量和必需氨基酸評分

氨基酸是蛋白質的基本組成成分,蛋白質的營養價值高低不僅取決于氨基酸含量多少,還受其種類的影響。蛋白質在機體內的消化和吸收是通過氨基酸來完成的,如果人體缺乏任何一種必需氨基酸或者某些非必需氨基酸,就可導致生理功能異常而誘發疾病[24]。不同藜麥品種氨基酸種類和含量見表2,7種藜麥含有的氨基酸種類穩定,均含有人體必需的全部9種必需氨基酸(包括兒童必需氨基酸——組氨酸)。藜麥氨基酸中以谷氨酸、精氨酸和天冬氨酸為主(含量>1.0 g/100 g),酪氨酸、組氨酸和蛋氨酸則含量較低(含量<0.5 g/100 g)。對比不同品種藜麥的主要氨基酸(谷氨酸、精氨酸和天冬氨酸)含量,隴藜1號和香格里拉紅藜均高于其他品種,且其必需氨基酸(EAA)含量也很明顯,而隴藜1號和香格里拉紅藜兩者之間差異不顯著(P>0.05)。

表2 不同品種藜麥氨基酸含量(g/100 g)

將不同品種藜麥必需氨基酸含量(色氨酸未檢測)與小麥、稻米、小米進行比較[8],如表3所示。7個藜麥品種的賴氨酸和組氨酸均高于小麥、稻米和小米。對應氨基酸評分見表4,分值越接近100,說明樣品中的必需氨基酸含量與評分模式中該必需氨基酸含量比值越接近,蛋白質的營養價值也就越高。與小麥、水稻、小米相比,藜麥中的大部分必需氨基酸含量與評分模式中該必需氨基酸含量比值十分接近,與Alvarez-Jubete[25]、Meneguetti[26]和Pasko[27]等的研究結果一致,說明藜麥是接近理想蛋白質的糧食,7個品種中太旗白藜和香格里拉紅藜必需氨基酸含量評分最優。另外,賴氨酸是肝及膽的組成成分,對于促進人體大腦發育、脂肪代謝,調節松果腺、乳腺、黃體及卵巢,防止細胞退化等有重要作用[28]。在常見谷物食品中賴氨酸含量很低,由表4可知,在小麥、稻米和小米的氨基酸評分中,評分最低的賴氨酸為第一限制氨基酸,而7個品種藜麥的賴氨酸含量卻很高,是上述禾谷類作物的2～3倍。

表3 藜麥與常見谷物必需氨基酸含量的比較(mg/g pro)

表4 藜麥必需氨基酸評分比較

表5 不同品種藜麥礦質元素含量分析

2.3 不同品種藜麥礦質元素的含量分析

不同品種藜麥礦質元素的含量測定結果如表5所示,整體而言,7個品種藜麥均含有鉀(K)、鈣(Ca)、銅(Cu)、錳(Mn)、鎂(Mg)、鐵(Fe)、鋅(Zn)、磷(P),但僅有太旗白藜和隴藜1號檢測含有40 mg/kg左右的鈉(Na)。對于不同品種而言,太旗紅藜Ca、Mn、P的含量要顯著高于其他品種(P<0.05),太旗白藜Cu、Zn含量顯著高于其他品種(P<0.05),香格里拉紅藜Fe含量顯著高于其他品種(P<0.05),隴藜1號Mg含量顯著高于其他品種(P<0.05)。另外,7個品種藜麥中K、Ca、Cu、Mg、Zn、P的含量都高于小麥、水稻和小米[8]。從礦質元素含量的角度來看,藜麥中K含量都很高,特別是香格里拉黑藜K含量高達12037 mg/kg,Na含量較低或在檢出限以下,這種高鉀低鈉的特性符合現在營養健康學所提倡的高K低Na的要求,能有效預防和降低高血壓和心血管疾病的發病率[29],有利于中老年群體的身體健康。根據美國國家科學院2004年公布的數據表明,100 g藜麥可以滿足嬰兒和成人每天對Fe、Mg和Cu的需要,足以滿足兒童每日對P和Zn含量的需求[30],可見,藜麥是補充礦質元素的理想食物。

3 結論

7個品種藜麥中淀粉、蛋白質、膳食纖維和脂肪等一般性營養成分的含量存在一定的差異性,其中太旗黑藜高蛋白質、低脂肪的特性尤為突出,更適合有減肥需求或素食主義群體。進一步分析表明藜麥中氨基酸以谷氨酸、精氨酸和天冬氨酸為主,酪氨酸、組氨酸和蛋氨酸則含量較低,品種間各種氨基酸含量不一,其中隴藜1號和香格里拉紅藜主要氨基酸(谷氨酸、精氨酸和天冬氨酸)均高于其他品種。對必需氨基酸進行評分的結果表明,太旗白藜和香格里拉紅藜必需氨基酸含量評分最優,更適合嬰幼兒群體。與此同時,對7個品種藜麥中9種礦質元素含量分析以及與其他糧食作物的比較結果揭示出了藜麥高鉀低鈉的營養特性,特別是香格里拉黑藜K含量明顯高于其他品種,而鈉含量低于檢出限值,更適合中老年群體。本文以不同藜麥品種入手,以開發不同群體功能食品為落腳點,對其一般性營養成分、氨基酸(含必需氨基酸)、礦質元素含量進行全面分析和比較,為篩選特定功能食品的優質品種提供一定的參考依據。