光照處理對花生萌發過程中營養成分和活性成分的影響

李先翠，李保國*，姜元榮，史海明，王紅玲

1(上海理工大學 醫療器械與食品學院，上海， 200093)2(豐益(上海)生物技術研發中心有限公司， 上海， 200137)

花生又稱“長生果”，豆科落花生屬植物，是我國產量豐富、食用廣泛的一種油料作物。花生營養豐富，脂肪含量為44.27%～58%，蛋白含量在25%～36%[1]，糖類占6%～19%[2]。此外，花生中還含有多酚、γ-氨基丁酸等功能活性物質。多酚是一類廣泛存在于植物體內的次生代謝產物，具有較強的抗氧化活性[3]。白藜蘆醇是一種非黃酮類多酚化合物，白藜蘆醇及其衍生物具有抗氧化、抗腫瘤、防止動脈粥樣硬化等多種功效[4]。γ-氨基丁酸是一種四碳非蛋白質氨基酸，具有抗炎、促進睡眠、預防糖尿病、抗癌等生理功能[5]。

種子萌發是指種子在生長過程中，從吸收水分開始，到胚根出現在周圍結構中的過程[6]。萌發可以提高種子營養成分的生物利用率，改善蛋白質的質量，降低抗營養因子[7]。花生萌發過程中功能活性成分和營養物質會發生變化，如白藜蘆醇及γ-氨基丁酸含量增加，營養成分更易被人體吸收利用[8]。糖類為花生萌發提供能量，花生萌發過程中，糖類含量變化因花生品種而異。花生萌發期間，貯能物質脂肪在相關酶的作用下代謝降解，含量降低。楊天等[9]研究不同品種花生萌發過程中發現，隨萌發天數增加，脂肪含量先略微增加后顯著降低。花生萌發過程中蛋白含量的變化相對復雜，于淼等[10]研究發現花生在萌發過程中蛋白含量顯著增加，增加量因品種而異。花生萌發有利于提高多酚含量，LIMMONGKON等[11]檢測了5種花生芽苗菜中總酚含量，結果表明Kalasin1花生中總酚含量在萌發1 ～3 d顯著上升，第3天總酚含量達到40.67 μg/g，第4天開始下降。茹萬飛[12]研究結果表明花生萌發過程中白藜蘆醇含量顯著增加，其中阜花17號花生萌發5 d，白藜蘆醇含量達到29.81 μg/g。

種子萌發是植物生長周期中的關鍵階段，光照條件可影響種子萌發、植物生長過程及果實品質，農業生產中通過覆蓋不同顏色薄膜改變光譜組成，從而調控植物生長發育[13-14]。馮娜娜[15]研究了不同光質對紫花苜蓿芽苗菜品質的影響，結果發現紅光可顯著提高可溶性糖含量，藍光能夠增加蛋白含量，日光可增加其總酚和類黃酮含量。SIMLAT等[16]研究光照質量對甜葉菊種子萌發及生化特性的影響時發現，藍光照射可提高種子發芽率，避光萌發可提高酚類和可溶性糖的含量。TAUSIF等[17]研究了不同光照條件下，油菜種子萌發過程中其所含酚類的變化，其結果表明：采用日光照射萌發總酚含量為0.29 mg/g，藍、黃、綠、紅和避光萌發總酚含量在0.96～9.49 mg/g。光是影響種子萌發的重要因素，關于花生萌發的研究報道主要集中在考察溫度、濕度條件對萌發過程中營養物質的影響，光照條件對花生萌發的影響還未見報道。

因此，本文主要研究不同光照條件對花生萌發過程中營養成分及活性成分的影響，為評價萌發花生的營養價值及萌發花生功能性食品的開發提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料

山東青花7號花生，有色透明聚脂薄膜，顏色分為紫、藍、綠、黃、紅和無色(透明)6種，經日立U-4100型光譜儀測定，不同顏色薄膜透過光波長：紫膜(380～450 nm)；藍膜(450～475 nm)；綠膜(495～570 nm)；黃膜(570～590 nm)；紅膜(620～750 nm)；無色膜(380～760 nm)。

1.1.2 試劑

正己烷、無水乙醇、NaOH、次氯酸鈉、冰醋酸、沒食子酸標準品(純度≥90%，分析純)，上海國藥集團；白藜蘆醇標準品，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；甲醇、乙腈，上海安譜實驗科技有限公司。

1.2 儀器與設備

KBF240 恒溫恒濕箱，上海捷滬儀器儀表有限公司；Labconco-6L真空冷凍干燥機，妙生科技有限公司；UV-1800 紫外-可見分光光度計，日本島津公司；日立LA8080氨基酸分析儀，日立高新技術公司；FOSS Kjeltec 8400 型自動凱氏定氮儀，上海展儀儀器設備有限公司；Agilent 1200型液相色譜儀，美國安捷倫科技有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 花生萌發處理

挑選外觀飽滿、大小一致、無霉變的新鮮花生種子，于5 g/L的次氯酸鈉溶液中浸泡20 min，用去離子水沖洗3次，于25 ℃避光浸泡6 h，用去離子水潤洗后在30 ℃、80%相對濕度條件下分別采用紫膜、藍膜、綠膜、黃膜、紅膜、白膜6種膜，覆蓋發芽盤上，置于LED光源下萌發，取避光(dark)為對照組，每隔24 h用去離子水清洗種子，共萌發48 h，間隔12 h取樣，經真空冷凍干燥，高速粉碎后過 40 目篩，真空包裝，置于-25 ℃干燥箱保存用于后續檢測。

1.3.2 營養成分測定方法

脂肪測定：采用索氏抽提法GB 5009.6—2016[18]；蛋白測定：采用凱氏定氮法GB 5009.5—2016[19]；還原糖測定：采用3,5-二硝基水楊酸比色法[20]；生育酚測定：采用KAN等[21]報道的方法。

1.3.3 多酚含量測定

參照LIU等[22]的方法稍作修改：稱取0.5 g凍干花生粉加入25 mL 80%乙醇超聲提取30 min，離心(5 000 r/min，20 min，4 ℃)，收集上清液，采用上述操作再次提取，合并2次提取的上清液于試管中。取0.5 mL提取液于試管中，加入3.75 mL福林酚試劑反應5 min，加入3.75 mL 7.5%碳酸鈉，混合均勻，避光90 min漩渦振蕩，在765 nm下測定吸光度。沒食子酸標準曲線：y=0.008 3x+0.072，r2=0.999 5，線性范圍為8～96 μg/mL。

1.3.4 白藜蘆醇含量測定

參照GB/T 24903—2010[23]，液相提取條件：色譜柱：ZORBAX Eclipse XDB-C185 μm(4.6 mm×150 mm)，柱溫：30 ℃；流動相：乙腈25%，水75%，冰醋酸0.09%；檢測波長306 nm，進樣量10 μL。白藜蘆醇苷標準曲線：y=37.85x-0.48，r2=0.999 9，線性范圍為1～10 mg/L；反式白藜蘆醇標準曲線：y=88.14x+0.67，r2=0.999 8；線性范圍為1～10 mg/L。

1.3.5 γ-氨基丁酸含量測定

參照NY/T 2890—2016[24]，準確稱取1 g樣品(精確至 0.1 mg)，加入10 mL 60%乙醇提取溶劑，超聲提取20 min，離心，取上清液；沉淀重復提取1次，合并上清液，并定容至25 mL，0.22 μm微孔濾膜過濾，注入氨基酸自動分析儀測定γ-氨基丁酸含量。γ-氨基丁酸標準曲線：y=116.7x+177.12，r2=0.999 3。線性范圍為2～50 μg/mL。

1.3.6 數據統計分析

本實驗所有指標均設3組重復，采用SPSS 19.0軟件進行統計學分析，用 Duncan法對結果進行顯著性分析，P<0.05 時表示存在顯著性差異，運用Origin 8.5軟件作圖，數據結果均以平均值±標準偏差表示。

2 結果與分析

2.1 花生萌發過程中營養成分含量變化

2.1.1 花生萌發過程中脂肪含量變化

圖1為花生萌發過程中脂肪含量的變化。由圖1可知，該品種花生原料脂肪含量約為53%，萌發12 h，脂肪含量略微升高，可能是萌發初期花生中脂肪、蛋白質等物質之間的轉化不穩定所致[25]，萌發48 h脂肪含量降低，波長為570～590 nm的黃光照射萌發48 h，脂肪含量降低了3.56%(P<0.05)。花生萌發過程中，脂肪酶被激活，花生中貯藏的脂肪開始降解為脂肪酸為萌芽提供能量，脂肪含量降低。本研究與于淼[10]研究結果一致。一般禾谷類種子萌發時碳水化合物提供能量，而大部分油料作物萌發時，脂肪首先分解為其萌發提供能量。

圖1 花生萌發過程中脂肪含量變化Fig.1 Changes in fat content of peanut during germination under different wavelengths illumination注：圖中不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)(下同)

2.1.2 花生萌發過程中蛋白含量變化

如表1所示，花生原料蛋白含量為22.36%，萌發0～36 h蛋白含量有所波動，不同波長光照萌發48 h后花生中蛋白含量有顯著性差異(P<0.05)。與未萌發相比，波長為380～450 nm、495～570 nm、570～590 nm、620～750 nm的紫光、綠光、黃光、紅光及避光萌發48 h后蛋白含量無顯著性變化，波長為450～475 nm的藍光和380～760 nm日光光照萌發48 h蛋白含量顯著增加(P<0.05)。萌發過程中蛋白含量變化主要是因為萌發前種子浸泡吸水膨脹，一部分可溶性氮溶于水中以及萌發過程中部分蛋白分解為小分子肽和氨基酸為種子萌發提供能量，消耗了蛋白。萌發36～48 h后花生中部分蛋白降解增加了可溶性蛋白含量，同時為合成新蛋白提供原料，花生中蛋白含量增加[26]。

表1 花生萌發過程中蛋白含量的變化 單位：%Table 1 Changes in protein content of peanut during germination under different wavelengths illumination

2.1.3 花生萌發過程中還原糖含量變化

圖2所示為花生萌發條件對還原糖含量的影響，花生原料還原糖含量為0.9%，波長為450～475 nm、495～570 nm、570～590 nm、620～750 nm、380～760 nm的藍光、綠光、黃光、紅光、日光及避光萌發48 h還原糖含量顯著增加(P<0.05)，萌發初期，大分子碳水化合物代謝分解為小分子糖類為花生萌發提供能量，還原糖含量增加。波長為380～450 nm的紫光光照萌發48 h，花生中還原糖含量顯著降低35.56%，糖在許多代謝功能的調節中起重要作用，并且在萌發過程中會干擾發育調控的基因表達[27]，不同波長光照改變了植物生長環境進而影響其品質，紫光光照可能抑制了花生的生長代謝，降低了大分子碳水化合物降解為小分子糖類的速率。黃、藍光促進了碳水化合物的積累，提高了還原糖的含量[28]。梁森苗等[29]研究不同顏色薄膜對楊梅中可溶性糖含量影響時發現黃光處理，其可溶性糖含量顯著提高。FAN等[30]研究表明藍光促進小白菜可溶性糖的積累。

圖2 花生發芽過程中還原糖含量變化Fig.2 Changes in reducing sugar content of peanut during germination under different wavelengths illumination

2.1.4 花生萌發過程中生育酚含量的變化

圖3所示該花生品種的生育酚含量為488 mg/kg，不同波長光照萌發48 h生育酚含量變化顯著(P<0.05)，波長為380～450 nm、620～750 nm、380～760 nm的紫光、紅光、日光光照萌發48 h過程中生育酚含量呈現先下降后上升再下降趨勢，萌發36 h生育酚含量最高，分別為503.9 mg/kg、500.1 mg/kg、503.5 mg/kg。藍光、黃光、紅光、日光及避光萌發48 h生育酚含量略微降低。楊天等[9]研究結果發現隨萌發時間的延長，生育酚含量先增加后減少，變化幅度因品種而異。生育酚是脂溶性抗氧化維生素，具有4種異構體，包括 α-生育酚，β-生育酚，γ-生育酚和δ-生育酚。發芽大豆中的生育酚含量顯著增加，而發芽羽扇豆和綠豆中生育酚含量降低。生育酚含量變化與種子類型和品種密切相關。

圖3 花生萌發過程中生育酚含量變化Fig.3 Changes in tocopherol content of peanut during germination under different wavelengths illumination注：圖中不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)

2.2 花生萌發過程中活性物質含量變化

2.2.1 花生萌發過程中多酚含量變化

表2為花生萌發過程中多酚含量的變化，花生原料中多酚含量為1.8 mg/g，不同波長光照萌發48 h后多酚含量發生顯著性變化(P<0.05)，波長為620～750 nm的紅光光照萌發過程中多酚含量先下降后上升，萌發48 h多酚含量達2.11 mg/g，為原料的1.17倍。波長為380～450 nm、450～475 nm、495～570 nm、570～590 nm、380～760 nm的紫光、藍光、綠光、黃光、日光及避光萌發48 h多酚含量下降。趙珮等[31]研究大麥發芽過程中酚類物質變化，發現隨萌發過程進行，相關酶被激活，釋放酚酸，從而使酚類化合物含量增加，這與本研究中紅光照射花生萌發結果一致。也有報道認為酚酸與木質素交聯形成細胞壁，酚酸含量增加有利于種子萌發過程中形成細胞壁[32]。黃光、綠光、藍光、紫光、日光、避光萌發對植物的影響各不相同，可能降低了酚類相關酶的合成進而抑制多酚的積累。

表2 花生萌發過程中多酚含量的變化 單位：mg/gTable 2 Changes in phenolics content of peanut during germination under different wavelengths illumination

2.2.2 花生萌發過程中白藜蘆醇含量變化

圖4為未萌發及紫光萌發48 h花生中白藜蘆醇液相色譜圖，由圖4可看出萌發后花生中白藜蘆醇苷及反式白藜蘆醇含量顯著增加，圖5所示為花生萌發過程中白藜蘆醇總量的變化，花生原料中白藜蘆醇總量為4.33 mg/kg，不同波長光照萌發48 h后白藜蘆醇總量總體呈現顯著增加趨勢(P<0.05)。不同波長范圍的紫光、藍光、綠光、黃光、紅光、日光及避光處理花生種子，萌發過程中，白藜蘆醇總量呈現先減少后增加趨勢，萌發48 h白藜蘆醇總量為5.3～14 mg/kg，均比未發芽的白藜蘆醇含量高。其中，波長范圍為380～450 nm及620～750 nm的紫光、紅光光照萌發48 h白藜蘆醇總量分別為13.38 mg/kg、12.01 mg/kg，約為花生原料的3倍。由此可見，不同波長光照萌發有利于花生中白藜蘆醇含量的提升。有研究表明，花生中白藜蘆醇以苯丙氨酸為底物，在酶的作用下，通過苯丙烷代謝途徑合成。芪合酶和白藜蘆醇合成酶在白藜蘆醇的生物合成過程中發揮重要作用。花生種子的萌發會激活大量的酶原，萌發過程中芪合酶和白藜蘆醇合成酶被激活而進行白藜蘆醇的生物合成。詹玉婷等[33]研究不同品種花生避光萌發時發現隨萌發時間延長，花生中白藜蘆醇增加量因品種而異，HY33花生萌發第4天，花生中白藜蘆醇含量是未萌發的2.7倍，與本研究中紅光和紫光光照萌發花生結果相似，表明紅光與紫光光照萌發有利于花生中白藜蘆醇含量的提升。

A-未萌發；B-紫光萌發48 h圖4 未萌發及紫光萌發48 h花生中白藜蘆醇液相色譜對比圖Fig.4 HPLC chromatogram of resveratrol in original peanut and 48-hour peanut sprout under violet light

圖5 花生萌發過程中白藜蘆醇總量變化Fig.5 Changes in total resveratrol content of peanut during germination under different wavelengths illumination

2.2.3 花生萌發過程中γ-氨基丁酸含量變化

圖6為不同波長光照萌發花生過程中γ-氨基丁酸含量的變化。花生在紫光、綠光、紅光、日光及避光萌發48 h后，γ-氨基丁酸含量均增加4倍以上。波長為450～475 nm、570～590 nm的藍光、黃光光照萌發24 h后，γ-氨基丁酸含量迅速增加，萌發48 h，γ-氨基丁酸含量均超過200 mg/kg，約為未萌發的7倍，萌發顯著提高γ-氨基丁酸含量。γ-氨基丁酸廣泛存在于動植物體內，是一種非蛋白質氨基酸，具有降血壓、調節內分泌、改善記憶力、預防老年癡呆等作用。有研究表明發芽可富集大豆及糙米中γ-氨基丁酸，楊天等[9]研究不同品種花生萌發過程中γ-氨基丁酸含量變化，發現隨萌發時間延長，γ-氨基丁酸含量均顯著增加，萌發5 d時，5種花生中γ-氨基丁酸含量均提高7倍以上。萌發激活谷氨酸脫羧酶活性，促進谷氨酸轉化成γ-氨基丁酸，因此，花生萌發有利于富集γ-氨基丁酸。

圖6 花生萌發過程中γ-氨基丁酸含量變化Fig.6 Changes in γ-aminobutyric acid content of peanut during germination under different wavelengths illumination

3 結論

花生是一種營養豐富的健康食品，不同波長的光照萌發過程中花生中營養成分和活性成分發生變化。在萌發過程中，隨萌發時間延長，脂肪含量減少，蛋白含量波動，紫光、綠光、黃光、紅光及避光萌發48 h蛋白含量無顯著性差異，藍光、日光光照萌發48 h顯著增加。藍光、綠光、黃光、紅光、日光及避光萌發48 h還原糖含量顯著增加，萌發48 h生育酚含量降低。功能活性物質多酚含量發生變化，紅光光照萌發后多酚含量增加，其他波長光照萌發多酚含量減少。萌發48 h白藜蘆醇含量顯著增加，紅光、紫光萌發白藜蘆醇含量增加為原料的3倍，不同波長光照萌發γ-氨基丁酸含量提高4倍以上。綜上，不同波長光照對花生中營養物質及活性物質均具有重要影響，萌發能顯著增加花生中白藜蘆醇及γ-氨基丁酸含量，提高花生的營養價值。