不同品种皮大麦与裸大麦的营养与功能活性成分差异比较及相关性分析

陈文若 綦文涛 贠婷婷 桑 伟 任贵兴 陈银基

(南京财经大学食品科学与工程学院1，南京 210023) (国家粮食局科学研究院2，北京 100037) (中国农业科学院作物研究所3，北京 100081)

不同品种皮大麦与裸大麦的营养与功能活性成分差异比较及相关性分析

陈文若1，2綦文涛2贠婷婷2桑 伟3任贵兴3陈银基1

(南京财经大学食品科学与工程学院1，南京 210023) (国家粮食局科学研究院2，北京 100037) (中国农业科学院作物研究所3，北京 100081)

选取具有代表性的5种皮大麦和7种裸大麦，测定其灰分、蛋白质、脂肪、淀粉和脂肪酸等营养组分，β-葡聚糖、总黄酮等功能活性成分的含量，对比分析皮大麦和裸大麦之间营养组分及功能活性成分的差异，并对营养组分及功能活性成分进行相关性分析。结果表明：皮大麦中的灰分和粗蛋白含量与裸大麦相比差异不显著(P>0.05)，而粗脂肪含量显著高于裸大麦(P<0.05)；皮大麦中的总淀粉、快消化淀粉及抗性淀粉含量、慢消化淀粉含量与裸大麦相比无显著性差异(P> 0.05)；皮大麦中除硬脂酸和油酸含量显著高于裸大麦外(P<0.05)，其余脂肪酸含量均无显著性差异(P> 0.05)。在功能组分含量方面，皮大麦与裸大麦的总黄酮含量无显著性差异(P>0.05)，而β-葡聚糖含量皮大麦显著低于裸大麦(P<0.05)；不同品种大麦，除脂肪酸和淀粉外，主要营养组分和功能活性成分含量之间不具有相关性。

皮大麦 裸大麦 营养组分 功能成分 相关性

大麦(HordeumvulgareL.)属于禾本科植物，是全球重要的谷物原料之一，具有生育期短、早熟、耐贫瘠及适应性较广等优点[1]。大量研究表明，大麦不仅具有丰富的营养价值，还含有多种膳食纤维、维生素、矿物质和生物活性成分，其中β-葡聚糖、黄酮类化合物、抗性淀粉(RS)等含量丰富[2-3]，具有潜在的预防心血管疾病、预防2型糖尿病、抗氧化防衰老、抗癌等功效[4]。加之近年来，全谷物概念的提出及其保健作用不断被证实，美国、英国、瑞典等发达国家开始大力推动全谷物食品的消费，大麦及与之相关的功能性食品开发也越来越受到人们的重视[5-6]。我国大麦种质资源十分丰富，近年来，对大麦的需求不断增加，大麦产业已形成多种专用品种广泛种植和加工应用的格局，但突出问题较多。首先，我国对食品和饲料专用大麦资源的性状鉴定不够系统、性状数据不够清晰、研究内容不够细致深入。其次，缺乏适用于食品专用和饲料加工的大麦品种，育种能力薄弱。再次，对大麦功能和饲料加工利用研究深度不够，产品数量少，缺少有效的加工工艺，致使大麦利用率不高[7]。

大麦品种繁多，种植区域气候差别较大，因此品种间的营养和功能成分含量存在差异。胡家坤等[8]对25个不同地方的大麦品种籽粒中总黄酮和花色苷进行了提取，结果发现ZJ174籽粒中花色苷、总黄酮的质量分数均较高，可用于提取2种化合物和保健食品开发。谢文英等[9]对25个大麦品种籽粒总黄酮含量进行了检测，发现ZJ119等10个材料籽粒中有高含量的黄酮类化合物，可用于提取大麦籽粒黄酮类化合物，也可专用育种亲本。此外，大麦根据籽粒有无稃壳紧包可分为皮大麦和裸大麦。皮大麦籽粒成熟时外稃紧包果实，习惯上称大麦；裸大麦籽粒成熟时稃壳易分开，一般称裸麦、元麦、米麦或青稞。许多研究已表明皮大麦与裸大麦之间成分含量和健康功效存在差异化。如Bhatty等[10]与Oscarsso等[11]都对皮大麦与裸大麦的成分含量做了对比研究，结果表明裸大麦中蛋白质、淀粉和总的膳食纤维含量高于皮大麦。赵春艳等[3]测定了国内外63份大麦品种的总黄酮、γ-羟基丁酸及抗性淀粉含量变化，结果表明裸大麦中的总黄酮和γ-羟基丁酸含量均高于皮大麦，而抗性淀粉含量皮大麦高于裸大麦。目前，针对我国代表性皮大麦与裸大麦品种之间营养和功能成分含量差异的系统性数据仍然较少，对于皮大麦与裸大麦之间健康功效的差异化的研究也鲜有报道。本研究选取我国代表性的5个皮大麦品种和7个裸大麦品种，对其基本组分、营养组分和功能活性成分进行了检测，并系统分析了两者间的差异和相关性，以期为皮大麦和裸大麦加工品种的合理选择和科学消费提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选取全国主要产区的5种皮大麦和7种裸大麦作为试验对象，见表1。各品种大麦经过清洗、除杂、干燥、脱壳、粉碎后，作为待测样品备用。

表1 大麦品种及产地

1.2 主要试剂与仪器

抗消化淀粉测定试剂盒：爱尔兰Megazyme公司；α-亚麻酸、油酸、亚油酸：中国药品生物制品检定所；椒目仁油(超临界CO2流体萃取)：第四军医大学药物研究所；十四酸(纯度98%)：上海晶纯化学试剂有限公司；三氟化硼乙醚液(化学纯)：国药集团化学试剂有限公司；Folin-Ciocalteau试剂、DPPH、没食子酸、芦酸标准品：SIGMA公司；其余化学试剂均为分析纯：北京化工厂。

FOSS 2012型消化炉及排废装置、FOSS 2300型自动定氮仪：瑞典FOSS公司；岛津LC-20A高效液相色谱仪：日本津岛公司；751型分光光度计：上海普天公司；SpectraMax Plus384酶标仪：美国Molecular Devices公司；色谱系统HPLC，色谱柱为Alltech Prevail Carbohydrate ES(4.6 mm×250 mm，5 μm)；Agilent 4890D型气相色谱仪：美国安捷伦公司。

1.3 试验方法

1.3.1 营养组分的含量测定

灰分含量的测定：GB/T 5009.3—2003。粗蛋白质含量测定：GB 2905—1982。粗脂肪含量测定：GB/T 14489.2—2008(索氏抽提法)。慢消化淀粉(SDS)、快消化淀粉(RDS)和抗性淀粉(RS)测定：参照王世霞等[12]的方法。脂肪酸测定：采用甲酯化反应法测定，即称取0.500 g样品置于5 mL离心管中，加入正己烷溶液2 mL，振摇0.5 min，放在室温下过夜后，吸取该上清液1 mL重新置于另一个5 mL离心管中，加入1 mL甲酯化试剂进行甲酯化反应，振荡2 min，在室温下反应1 h，取上清液，用安捷伦6890气相色谱仪进行样品分析。色谱条件：HP-1毛细柱(30 m×320 μm×0.25 μm)，柱温220 ℃，FID检测器恒温温度280 ℃，进样口温度250 ℃，分流比1∶50，空气流速450 mL/min，氢气流速40 mL/min，氮气压力0.5 MPa，进样量为1 μL。

1.3.2 功能组分的含量测定

总黄酮测定：称取1 g样品粉末2份，置于50 mL三角瓶中，用50%乙醇，固液比为1∶10，在80 ℃水浴振荡提取2.5 h，5 000 r/min离心10 min取上清定容至10 mL。精密吸取1 mL样品溶液，加40%乙醇至5 mL，先加0.3 mL亚硝酸钠溶液(50 mg/mL)，摇匀静置6 min，再加入0.3 mL硝酸铝溶液(100mg/mL)，摇匀放置6 min，最后加入4 mL氢氧化钠(40 mg/mL)，用40%乙醇定容至10 mL，混匀，室温静置15～20 min，在510 nm处测吸光度值，将吸光度值代入芦丁标准品曲线计算得到相应的芦丁浓度。β-葡聚糖测定：采用酶法测定，参照吕耀昌等[13]的方法测定。

1.4 数据处理

大麦每个品种中的营养组分及功能活性成分分别测定3次(n=3)，取平均值。采用SPSS 17.0软件进行平均值、标准差及营养组分和功能组分间的相关性统计分析。组间的平均值显著性比较采用单因素ANOVA方差分析及Duncan多重比较。

2 结果与分析

2.1 皮大麦与裸大麦主要营养组分的含量差异

2.1.1 灰分与粗蛋白的含量差异

由表2可知，龙啤3号的灰分含量最高，冬青11号的灰分含量最低。皮大麦的灰分质量分数均值(1.61±0.43)% 略高于裸大麦(1.41±0.47)%，进一步统计分析表明，皮大麦与裸大麦的灰分含量差异不显著(P>0.05)。

此外，驻大麦4号的粗蛋白质量分数(15.57±0.15)% 是皮大麦中最高的，藏青2000的粗蛋白质量分数(17.07±0.06)% 是裸大麦中最高的(表2)。皮大麦的粗蛋白质量分数均值(13.60±1.61)% 略高于裸大麦(12.60±2.01)%，但差异不显著(P>0.05)。

表2 皮大麦与裸大麦的灰分及粗蛋白含量

注：同列不同字母表示。

2.1.2 淀粉的含量差异

由表3可知，所测大麦的总淀粉质量分数在51%～53%之间，其中，龙啤3号的总淀粉质量分数(54.79±0.09)% 最高，藏青2000的总淀粉质量分数(46.19±0.02)% 最低。皮大麦的总淀粉质量分数均值(52.10±2.71)% 略高于裸大麦(51.97±2.68)%，但差异不显著(P>0.05)。康青7号的慢消化淀粉质量分数(12.12±4.38)% 最高，而快消化淀粉和抗性淀粉含量最高的均为皮大麦品种，所测质量分数分别为驻大麦4号(36.80±0.33)% 和甘啤6号(26.87±1.15)%。此外，皮大麦的慢消化淀粉质量分数均值(3.73±1.47)% 低于裸大麦(6.65±2.87)%，而快消化淀粉(29.91±5.21)%和抗性淀粉(27.70±3.84)%质量分数均值均高于裸大麦的(27.70±3.84)%和(17.88±3.59)%。

表3 皮大麦与裸大麦的淀粉种类与质量分数/%

2.1.3 粗脂肪与脂肪酸的含量差异

苏啤3号的粗脂肪质量分数(2.73±0.33)% 为所测品种中最高(表4)。皮大麦与裸大麦的粗脂肪质量分数均值分别为(2.44±0.21)% 和(2.10±0.29)%，存在显著性差异(P<0.05)。此外，由表4可知，皮大麦与裸大麦的脂肪酸种类相似。裸大麦品种中藏青320的棕榈酸质量分数(0.55±0.00)%最高，而硬脂酸、油酸、亚油酸和亚麻酸的质量分数为皮大麦中的龙啤3号(0.1±0.01)%、苏啤3号(0.49±0.02)%、苏啤3号(1.54±0.01)% 和驻大麦4号(0.14±0.00)% 最高。因此，皮大麦的棕榈酸质量分数均值(0.46±0.06)% 略低于裸大麦(0.48±0.08)%，但无显著性差异(P>0.05)，而硬脂酸(0.07±0.02)%和油酸(0.44±0.03)%质量分数均高于裸大麦，且二者之间具有显著性差异(P<0.05)，同时，皮大麦的亚油酸(1.28±0.30)%和亚麻酸(0.10±0.04)%质量分数均值也略高于裸大麦。

表4 皮大麦与裸大麦的脂肪与脂肪酸质量分数/%

2.2 皮大麦与裸大麦功能组分的含量差异

2.2.1 黄酮的含量差异

由图1结果判定，北青6号的黄酮含量(2.12±0.36)mg/g明显高于其他大麦品种，而甘啤6号和垦啤麦9号的黄酮含量均低于1 mg/g。裸大麦的黄酮含量(1.61±0.30) mg/g高于皮大麦(1.25±0.53)mg/g，但两者无显著性差异(P>0.05)。

注：图中字母不同表示有显著性差异(P<0.05)，余同。图1 皮大麦与裸大麦的黄酮含量

2.2.2 β-葡聚糖的含量差异

本试验测得皮大麦与裸大麦中的β-葡聚糖较为丰富，约在6%～8%之间，这与文献记载相吻合[14]。12种大麦品种的β-葡聚糖质量分数如图2所示，康青7号(8.94±0.26)%和藏青2000(8.15±0.34)%的β-葡聚糖质量分数均在8%以上，而垦啤麦的β-葡聚糖质量分数仅为(5.50±0.24)%，其余品种的β-葡聚糖质量分数均在6%～7%之间。裸大麦的β-葡聚糖质量分数(7.68±0.82)%高于皮大麦(6.38±0.77)%，且存在显著性差异(P<0.05)。

图2 皮大麦与裸大麦的β-葡聚糖含量

2.3不同种大麦主要营养成分和功能组分含量的相关性分析

由表5可知，粗脂肪含量与油酸、亚油酸呈极显著正相关(P<0.01)，与亚麻酸呈显著正相关(P<0.05)。抗性淀粉含量与慢消化淀粉呈显著负相关(P<0.05)，与快消化淀粉呈显著负相关(P<0.05)。棕榈酸含量与亚油酸、亚麻酸呈显著正相关(P<0.05)。亚油酸含量与亚麻酸呈极显著正相关(P<0.01)。相关性分析结果表明，不同品种大麦中的主要营养成分和功能组分既相互独立又关系复杂。

表5 大麦主要营养成分和功能组分含量的相关性分析

注：“*”表示在0.05水平上显著相关；“**”表示在0.01水平上显著相关。

3 讨论

有研究报道西藏的青稞籽粒中粗蛋白质量分数为7.68%～17.52%，平均在11.37%左右[15]，这与本研究所测裸大麦粗蛋白含量基本一致。大麦的粗蛋白质含量虽然高于大部分作物籽粒，但低于小麦[16]。研究表明，小麦面筋蛋白的含量和比例对面食的质量有重要影响，麦谷蛋白含量的增加可以提高面条的硬度、弹性和可塑性[17]。而大麦在制作面条、馒头等面食时，加工成型性能不如小麦，可能与大麦中的面筋蛋白含量较少有关。此外，本研究所测皮大麦的粗蛋白含量相对略高于裸大麦，这可能与皮大麦的种植气候有关。有研究表明北方干旱区大麦品种的粗蛋白含量较高，而青藏高原区较低，各区品种的粗蛋白含量与该地区的干燥度有显著地相关，高温干旱有利于蛋白质形成[18]。

本研究所测大麦的总淀粉质量分数在51%～53%之间，这与袁剑平等[19]所测河南各地种植的不同种大麦粗淀粉含量差距不大，且由于粗淀粉含量受生态条件影响不明显，所以皮、裸大麦之间的淀粉含量差异不显著。皮大麦抗性淀粉含量显著高于裸大麦，这与赵春艳等[3]测得的结果一致。

本研究测得皮裸的粗脂肪质量分数均值都在2%以上，这与吴昆仑等[20]所描述青稞粗脂肪含量的结果一致。小麦籽粒中粗脂肪的质量分数在3%～4%之间[21]。脂类是小麦籽粒中的微量成分，但有报道表明脂类也是影响小麦品质的重要因素之一，与面包、糕点、馒头等食品的加工品质密切相关[22]。这进一步表明大麦的加工品质不如小麦。此外，根据表3中的数据，可得皮(裸)大麦中棕榈酸、油酸、亚油酸和亚麻酸的均值含量分别占粗脂肪含量的18.85%(22.86%)、18.03%(17.62%)、52.46%(52.86%)和4.10%(4.29%)。皮大麦与裸大麦的粗脂肪含量差异不显著。大麦中的脂肪含量不高，但脂肪酸种类较为丰富，皮大麦与裸大麦中均含有棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和亚麻酸等多种脂肪酸。其中棕榈酸、油酸和亚油酸含量较高，占总脂肪酸含量的90%以上。皮大麦与裸大麦中的脂肪酸组成基本一致，除硬脂酸和油酸外，其他脂肪酸含量也不存在显著性差异。这些结果与郑敏燕等[23]对大麦籽粒油脂的质量分数及其脂肪酸组成的研究结果一致。现代营养学主张高蛋白、低脂肪食品为健康食品的基本要求[24]，无论皮大麦还是裸大麦，在这方面都是符合要求的加工食材。

黄酮类化合物具有改善记忆、治疗老年痴呆症、修复DNA、抗癌防癌、清除自由基、抗衰老等方面的作用[25]。大麦黄酮类化合物含量仅低于燕麦和荞麦。因此，大麦为典型的药食同源植物，具有很好的医疗保健功能[26]。本研究测得皮大麦核裸大麦的黄酮含量均值基本相同，但品种间差异较大，可达2倍以上，因此，品种的选择对于高黄酮含量大麦的种植和加工至关重要。

大麦功能活性成分方面研究最多的是β-葡聚糖。张国平等[27]分析了我国8个试验基地栽培的10个大麦品种中β-葡聚糖质量分数分布在3%～8%之间，因此，大麦β-葡聚糖含量较高，但同样品种间差异也相对较大。本研究测得结果表明裸大麦的β-葡聚糖含量比皮大麦高20%左右，且存在显著性差异(P<0.05)。大量试验证明，β-葡聚糖能降低LDL-C，提高HDL-C，减轻血脂异常，预防心血管疾病，且在抗癌方面有着极其重要的作用[28-30]。因此，将裸大麦制成各种工业化食品具有十分广阔的前景，裸大麦也更适合用于大麦β-葡聚糖的分离提取。

本研究进一步研究了大麦众多的营养及功能活性物质之间的相关性。不同品种的大麦间，粗脂肪含量与油酸、亚油酸和亚麻酸呈正相关关系，且棕榈酸含量与亚油酸、亚麻酸含量正相关；亚油酸含量与亚麻酸含量正相关，这表明粗脂肪的多少并没有影响不同大麦品种中各类脂肪酸的组成和结构。结果显示总淀粉的含量与不同类型的淀粉，包括快速消化淀粉、慢消化淀粉、抗性淀粉等之间的含量没有表现出相关性，表明不同品种的大麦，其淀粉的种类和含量与总淀粉含量之间没有直接关系。而抗性淀粉含量与慢消化淀粉和快消化淀粉均呈负相关性，说明慢消化淀粉和快消化淀粉含量高的大麦品种，意味着抗性淀粉含量较低。此外，结果进一步表明，黄酮和β-葡聚糖等大麦功能活性成分之间，及其与其他营养及功能活性成分之间在含量上并没有显著的相关性，这说明大麦品种间这些物质含量的不同，并没有潜在的关联机制存在。

4 结论

本研究分析了不同品种皮大麦与裸大麦的营养物质和功能活性成分组成及含量之间的差异。结果表明，皮大麦的粗蛋白和总淀粉含量均略高于裸大麦，但差异不显著；而皮大麦的粗脂肪和抗性淀粉含量则显著高于裸大麦。5种脂肪酸中除了硬脂酸和油酸皮大麦明显高于裸大麦之外，其余脂肪酸均无显著差别。皮大麦的β-葡聚糖含量要显著低于裸大麦，而两者的黄酮含量无显著差异。相关性分析表明，不同品种大麦粗脂肪含量与油酸、亚油酸及亚麻酸含量正相关；抗性淀粉含量与慢消化淀粉和快消化淀粉含量均呈负相关性。

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Comparative and Correlation Analysis of Nutrition Components and Active Ingredients in Different Kinds of Hulled and Hull-Less Barley

Chen Wenruo1,2Qi Wentao2Yun Tingting2Sang Wei3Ren Guixing3Chen Yinji1

(Department of Food Science and Engineering, Nanjing University of Finance and Economics1, Nanjing 210023) (Academy of State Administration of Grain2, Beijing 100037) (Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences3,Beijing 100081)

To compare the differences of nutrition compositions and functional activated compositions between hulled and hull-less barley and carry out the correlation analysis of nutrient components and active ingredients, the

nutritional compositions (ash, protein, starch and fatty acid) and functional active ingredients (flavonoids and β-glucan) in five hulled barley and seven hull-less barleys which were the representative sample nationwide were measured and analyzed in this study. The results showed that the contents of ash and crude protein in hulled barley were higher than that in the hull-less barely, and the difference of content of ash was not significant(P>0.05), but the crude fatty in hull-less barley was significantly lower than that in hulled barley(P<0.05). The contents of total starch, rapidly digestible starch and resistant starch in hulled barley were higher than that in hull-less barley, while the content of slowly digestible starch in hulled barley was lower than that in hull-less barley, and there were no significant differences(P>0.05)between hulled and hull-less barley. Furthermore, there were the same kinds of abundant fatty acids in the hulled and hull-less barley. There were no significant differences(P>0.05)in the contents of varieties of fatty acids, except for stearic acid and oleic acid whose contents in hulled barley were significantly higher(P<0.05)than in hull-less barley. Finally, the content of nutritional components such as flavonoids was not significant differences(P>0.05) between hulled and hull-less barley, and the contents of β-glucan in hull-less barley were significantly higher(P<0.05)than that in hulled barley. There were no significant correlations among the most of the contents of nutrient and functional components in the different kinds of barleys.

hulled barley，hull-less barley，nutrition components，active ingredients，correlation analysis

粮食公益性行业科研专项课题(201313006)

2016-06-23

陈文若，男，1990年出生，硕士，食品科学

綦文涛，男，1977年出生，副研究员，谷物营养 陈银基，男，1979年出生，教授，粮食加工

S512.3

：A

：1003-0174(2017)08-0039-08