萌发青稞营养成分、多酚含量及抗氧化活性研究

梁雨荷，党 斌,3，杨希娟，*，张 杰，杜 艳，梁 锋

(1.青海大学 农林科学院， 青海 西宁 810016；2.青海省青藏高原农产品加工重点实验室， 青海 西宁 810016；3.青海省农林科学院 农业部农产品质量安全风险评估实验室， 青海 西宁 810016；4.青海华实科技投资管理有限公司 青海省青稞资源综合利用工程技术研究中心， 青海 西宁 810016)

青稞(HordeumvulgareL. var. nudum Hook. f.)作为青藏高原地区的特色作物，营养组成全面独特，符合“三高两低”的饮食结构，即高蛋白质、高可溶性纤维、高维生素和低脂肪、低糖[1-2]，具有极高的营养和食疗价值，还富含β-葡聚糖、多酚、黄酮、花青素等生物活性成分，其中多酚是青稞中一类重要的植物化合物，在抗氧化、抗癌、抗衰老、防止心脑血管疾病等方面具有独特的生理功效[3]。

萌发技术利用植物萌发过程中产生的酶类使营养物质发生转化，广泛应用于谷物中。适当的萌发处理能提高谷物的营养价值，蛋白质、淀粉、脂肪等营养物质变得更容易被人体吸收与利用，并且使其中对人体有益的活性物质含量发生显著变化[4]。现已有大量文献报道了萌发技术在糙米、荞麦、蚕豆、燕麦、藜麦等作物中的应用，但是关于青稞萌发的相关研究还比较少。研究发现萌发后能显著增加谷物中总酚的含量，蛋白质、脂肪等营养物质含量也有所增加[5-8]，但是赵珮等[9]研究发现大麦萌发过程中不溶性细胞壁结合酚、可溶性酯结合酚、可溶性糖苷结合酚、游离酚 4 类多酚物质提取物的含量及其抗氧化活性均显著下降。可见，不同谷物在萌发过程中各种营养成分及多酚含量与活性的变化不尽相同。因此文章以瓦蓝、14-946、昆仑15号青稞为原料，研究其在萌发过程中主要营养成分、多酚含量及抗氧化活性的变化，确定适宜的萌发时间，并筛选出萌发后主要营养成分、多酚含量、抗氧化活性较高的青稞品种，以期为萌发青稞的加工利用和抗氧化食品的开发提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

瓦蓝青稞(蓝色)、14-946青稞(黑色)、昆仑15号(黄色)，青海省农林科学院作物育种栽培研究所青稞研究室。

甲醇、乙醇、丙酮、正己烷、硫酸、盐酸、乙酸乙酯、三氯化铁、无水醋酸钠、亚硝酸钠、氢氧化钠、过硫酸钾、次氯酸钠等均为分析纯。DPPH(1,1-二苯基-2-三硝基苯肼)、TPTZ(三吡啶三吖嗪)、Trolox(水溶性维生素E)、ABTS [2，2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐]，美国Sigma公司；没食子酸、芦丁标准品(纯度≥98.0%)，上海源叶生物科技有限公司；福林酚(优级纯)，北京索莱宝科技有限公司。

1.2 仪器与设备

TGL-20M型高速台式冷冻离心机、DL-5M型低速冷冻离心机，湖南长沙湘仪离心机仪器有限公司；HH-4型数显恒温水浴锅，国华电器有限公司；Retavapor R-210型旋转蒸发仪，瑞士布奇有限公司；N4S型紫外可见分光光度计，上海仪电分析仪器有限公司；LRH-150型生化培养箱，上海齐欣科学仪器有限公司；Fibretherm FT12型粗纤维测定仪、Vapodest 50s型全自动凯氏定氮仪、SOX412 Macro型全自动脂肪提取仪，德国格哈特仪器公司。

1.3 实验方法

1.3.1样品的萌发

参照吴凤凤[10]的方法并稍作改进。选取成熟饱满、无破损的青稞，质量分数0.1%的次氯酸钠溶液浸泡30 min后用去离子水冲洗干净。然后将青稞平铺于培养皿上，加入去离子水，放入恒温培养箱于25 ℃条件下萌发。每隔6 h换一次水，每天取1次样，分别制得萌发1～7 d的青稞样品。将样品冻干、粉碎、过100目筛，于-20 ℃贮藏备用。

1.3.2主要营养成分测定

水分含量参照GB 5009.3—2010测定；脂肪含量参照GB/T 5009.6—2003中索氏提取法测定；蛋白含量参照GB 5009.5—2010中常量凯氏定氮法测定；总淀粉含量采用德国Megazyme公司TOTAL STARCH试剂盒测定；纤维含量测定参照GB/T 5009.88—2014；灰分含量测定参照GB 5009.4—2016；β-葡聚糖含量参照AACC32-23方法，采用德国Megazyme公司MIXED-LINKAGE BETA-GLUCAN试剂盒测定。

1.3.3酚类物质提取

1.3.3.1 游离态酚类物质提取

参照Zhao等[11]的方法并稍作改进。准确称取1.0 g青稞全粉，按照料液比(g/mL)1∶25加入体积分数80%丙酮，室温条件下500 W超声提取20 min，4 000 r/min冷冻离心10 min，收集上清液，残渣用同样方法重复提取2次，合并3次上清液，45 ℃减压旋转蒸干，沉淀物用甲醇定容至10 mL，0.45 μm有机膜过滤，得青稞游离态酚类物质提取液，-20 ℃避光保存。每个样品提取3份。

1.3.3.2 结合态酚类物质提取

参照苏东晓[12]的方法，向提取过游离酚的残渣(1 g)中加入20 mL正己烷，振荡后离心(2 000r/min，5 min)，弃去上清液，向沉淀物中加入17 mL 质量分数11%的甲醇硫酸溶液，75 ℃水浴1 h，用20 mL乙酸乙酯萃取5次，离心(2 000 r/min，5 min)，合并乙酸乙酯萃取相，45 ℃旋转蒸干，残余物用甲醇定容至10 mL，0.45 μm有机膜过滤，得青稞结合态酚类物质提取液，-20 ℃避光保存。每个样品提取3份。

1.3.4酚类物质含量测定

1.3.4.1 总酚含量测定

采用Folin-Ciocalteu测定法。参照Adom等[13]方法并稍作改进。吸取样品提取液125 μL于试管中，再加入500 μL蒸馏水和125 μL福林酚，摇匀，反应6 min后加入1.25 mL质量分数7%的Na2CO3溶液，再加入1 mL蒸馏水，室温下避光放置1.5 h后，以甲醇代替样品提取液为空白调零，在波长765 nm下测定吸光度，重复3次。

1.3.4.2 总黄酮含量测定

参照Adom等[13]方法并稍作改进，吸取样品提取液100 μL于试管中，加入200 μL质量分数5%的NaNO2溶液，摇匀，6 min后加入200 μL质量分数10%的Al(NO3)3溶液，摇匀，6 min后再加入2 mL质量分数4%的NaOH溶液，室温避光放置15 min后，以甲醇代替样品提取液为空白调零，在波长510 nm下测定吸光度，重复3次。

1.3.5抗氧化活性测定

1.3.5.1 DPPH自由基清除能力测定

参照Abu等[14]的方法并稍作改进。吸取样品提取液1 mL于试管中，加入4.5 mL 0.1 mmol/L的DPPH甲醇溶液，充分摇匀后避光反应30 min，以甲醇代替样品提取液为空白调零，在波长517 nm下测定吸光度，重复3次，结果以每100 g样品(干基)中维生素E当量表示。

1.3.5.2 铁离子还原能力测定

铁离子还原能力(FRAP)测定参照Benzie等[15]的方法并略加修改。吸取样品提取液50 μL于试管中，再加入4.5 mL FRAP工作液，充分摇匀后避光反应30 min，以甲醇代替样品提取液为空白调零，在波长593 nm下测定吸光度，重复3次，结果以每100 g样品(干基)中维生素E当量表示。

1.3.5.3 ABTS自由基清除能力测定

参照Re等[16]的方法并改进。吸取样品提取液200 μL于试管中，再加入4 mL ABTS工作液，充分摇匀后避光反应30 min，以甲醇代替样品提取液为空白调零，在波长734 nm下测定吸光度，重复3次，结果以每100 g样品(干基)中维生素E当量表示。

1.3.6数据分析

利用Excel和SPSS 19.0软件进行数据统计分析及绘图，显著性差异采用LSD多重比较法，相关性分析采用Pearson双侧检验法。

2 结果与分析

2.1 萌发时间对青稞主要营养成分含量的影响

与未萌发青稞相比，参试3种青稞萌发不同时间的总淀粉、β-葡聚糖含量均呈下降趋势，见表1。瓦蓝、14-946、昆仑15号青稞总淀粉含量在萌发1～7 d较萌发前分别降低了9.26%～34.67%、7.86%～31.35%、8.28%～22.49%，这与Arora等[17]报道的青稞萌发后淀粉含量显著降低的结果一致。萌发期间，淀粉受淀粉酶的作用而被大量分解供给幼根及幼芽的生长，因此青稞中的淀粉含量显著下降。β-葡聚糖含量在萌发1～7 d较萌发前分别降低了17.78%～38.11%、10.30%～44.36%、33.78%～67.40%，这与唐珊珊等[18]报道的青稞萌发后β-葡聚糖含量降低及徐托明等[19]报道的萌发降低了燕麦中β-葡聚糖含量的结果一致。此结果表明，青稞萌发后可能对β-葡聚糖相关功能特性方面有一定的限制，因此可以在后续实验中添加外源物质刺激青稞萌发中β-葡聚糖含量的增加。

萌发青稞中脂肪、蛋白、纤维含量与未萌发青稞相比均呈现上升趋势。这与张端莉等[20]报道的萌发降低了大麦中蛋白质及脂肪含量的结果不一致，这种结果的不同可能是青稞的产地及品种不同所致。其中瓦蓝、14-946、昆仑15号青稞脂肪含量在萌发1～7 d较萌发前分别升高了1.45%～85.99%、30.68%～105.68%、47.40%～132.95%，这可能是由于萌发激活了青稞籽粒中脂肪酶活力，从而导致青稞籽粒中原来与其他大分子物质相结合(或包裹)的甘油三酯被降解(释放)为游离的脂肪酸和甘油，使脂肪含量得到明显的增加[19]。瓦蓝、昆仑15号青稞在第5天、14-946青稞在第6天脂肪含量升至最高(3.85%、4.03%、3.62%)。萌发后瓦蓝、14-946、昆仑15号青稞蛋白含量较萌发前分别升高了3.64%～8.20%、7.70%～11.36%、1.69%～2.72%，说明青稞蛋白质含量在萌发过程中变化比较稳定，且3种青稞分别在第2天、第6天、第5天蛋白含量升至最高(13.07%、14.02%、10.97%)。这可能由于青稞萌发过程中形成了胚根、胚芽，胚根和胚芽中又产生了新的蛋白质，从而使萌发后青稞中的蛋白质含量增加。纤维含量在萌发1～7 d较萌发前分别升高了12.06%～57.09%、17.56%～64.16%、37.60%～85.12%，3种青稞均在第6天纤维含量升至最高(4.43%、4.58%、4.48%)，纤维含量增加的原因可能是在萌发期间，青稞中的半纤维素分解形成新的糖类，增加了可溶性纤维的含量，进而增加了青稞中的总纤维含量。

2.2 萌发时间对青稞酚类物质含量的影响

2.2.1萌发时间对青稞多酚含量的影响

与未萌发的青稞相比，萌发不同时间的青稞中的游离酚、结合酚和总酚含量均呈现下降趋势，这与赵珮等[9]报道的萌发导致大麦中游离酚、结合酚及总酚含量降低的结果一致，见表2。这主要是青稞萌发前经过浸泡处理使其水溶性酚类物质损失所致，且不同品种间存在显著差异(P<0.05)。其中瓦蓝、14-946、昆仑15号青稞的游离酚含量在萌发后损失率分别在20.83%～49.57%、38.78%～46.79%、25.80%～36.80%，说明瓦蓝(蓝色)和14-946(黑色)等有色青稞中游离酚含量更容易在萌发过程中损失，而昆仑15号(黄色)青稞相比其他2种青稞在萌发后对其游离酚的保存率较高。瓦蓝与14-946青稞的游离酚含量在萌发过程中随着萌发时间的延长呈现先升后降的趋势，昆仑15号青稞呈现不断下降的趋势。出现游离酚含量增加的原因可能是在有色青稞中存在不同于黄色青稞的酚类物质，其在萌发时经过酶促反应产生了新的酚类单体从而增加游离酚的含量。参试青稞结合酚含量在萌发后损失率分别在44.11%～67.65%、31.00%～44.55%、47.30%～52.97%，说明14-946青稞萌发后能保留更多的结合酚，且14-946、昆仑15号青稞结合酚含量在萌发过程中呈现先下降后上升的趋势，瓦蓝青稞呈现不断下降的趋势。这种现象一方面可能由于青稞种皮结合酚在萌发时大量溶出，继而与蛋白质结合形成不溶性的复合物[21]，增加了提取的困难；另一方面可能在被激活的相关酶类的作用下，转化成黄酮类物质[22]，福林酚法难以将其检测。参试3种青稞的总酚含量萌发后损失率分别为37.02%～59.08%、37.37%～45.22%、36.01%～41.81%，这与Gallegos-Infante等[23]、肖俊松等[24]、董吉林等[25]报道的萌发降低了墨西哥大麦、鹰嘴豆、青稞中总酚含量的结果一致。瓦蓝、14-946、昆仑15号青稞分别在萌发第5天(262.46 mg/100 g)、第3天(289.17 mg/100 g)和第1天(277.82 mg/100 g)时总酚含量最高。这可能是随着萌发的进行，激活和生成了大量相关酶类，进而不断修饰和释放酚酸物质，从而提高酚类物质的含量。说明萌发过程中多酚含量的变化受不同青稞品种的影响。

表1 萌发时间与青稞主要营养成分含量的关系

表中数据为3次重复的平均值；不同大写字母表示不同品种青稞相同萌发时间差异显著(P<0.05)，不同小写字母表示同一品种青稞不同萌发时间差异显著(P<0.05)；0 d为未萌发青稞。

表2 萌发时间与青稞多酚含量的关系

表中数据为3次重复的平均值，含量以干基计；不同大写字母表示不同品种青稞相同萌发时间差异显著(P<0.05)，不同小写字母表示同一品种青稞不同萌发时间差异显著(P<0.05)；0 d为未萌发青稞。

2.2.2萌发时间对青稞黄酮含量的影响

与未萌发的青稞相比，萌发不同时间青稞中的游离黄酮含量总体呈下降趋势，结合黄酮及总黄酮含量呈上升趋势，且不同品种间存在显著差异(P<0.05)，见表3。这与徐磊[26]报道的萌发提高了薏米中游离黄酮含量的结果不一致。说明萌发对不同物种中不同形态黄酮含量影响差异较大。14-946青稞的游离黄酮萌发1～2 d时含量显著增加，其后随着萌发时间的延长呈现下降趋势。瓦蓝、昆仑15号青稞萌发后的游离黄酮含量比萌发前均显著下降，在萌发后损失率分别在10.28%～35.67%、3.61%～27.76%。瓦蓝青稞在第6天，14-946、昆仑15号青稞在第3天游离黄酮含量降至最低(14.77、21.90、19.00 mg/100 g)。瓦蓝、14-946、昆仑15号青稞结合黄酮含量在萌发后增长率分别在4.56%～51.34%、15.87%～59.85%、18.43%～61.27%，说明昆仑15号青稞萌发后对其结合黄酮的富集率较高，3种青稞分别在第7天、第5天、第7天结合黄酮含量升至最高(28.24、30.02、28.61mg/100 g)。瓦蓝、14-946、昆仑15号青稞萌发后总黄酮含量分别增加了0.55%～9.11%、1.53%～29.78%、0.51%～12.75%，这与Pradeep等[27]报道的萌发提高了小米中总黄酮含量的结果一致。这种含量的增加可能由于萌发激活了葡萄糖苷酶催化糖苷中的苷元，从而使青稞中的黄酮得到转化或生物合成。

瓦蓝、昆仑15号青稞分别在萌发第7天、第2天总黄酮含量达到最高(45.40、49.09 mg/100 g)，14-946青稞在萌发第2天时，总黄酮含量显著高于其他萌发天数(58.62 mg/100 g)。由此可见，萌发时间对青稞黄酮含量的影响较大，萌发处理有利于青稞中结合黄酮的富集，这与杨芙莲等[28]、赵霞[29]报道的萌发提高了荞麦和燕麦中结合黄酮含量的结果一致。且不同品种青稞在不同萌发时间对黄酮的富集效果不同，因此针对不同的青稞品种，选择适宜的萌发时间是提高萌发青稞黄酮含量的关键。

表3 萌发时间与青稞黄酮含量的关系

表中数据为3次重复的平均值，含量以干基计；不同大写字母表示不同品种青稞相同萌发时间差异显著(P<0.05)，不同小写字母表示同一品种青稞不同萌发时间差异显著(P<0.05)；0 d为未萌发青稞。

2.3 萌发时间对青稞抗氧化活性的影响

2.3.1萌发时间对DPPH自由基清除能力的影响

经萌发处理后，参试青稞游离态提取物清除DPPH自由基能力显著增强(P<0.05)，结合态提取物清除DPPH自由基能力显著降低(P<0.05)，且不同品种间存在差异，见图1。瓦蓝、14-946、昆仑15号青稞游离态提取物清除DPPH自由基能力在萌发后增长率分别为43.06%～69.75%、0.49%～10.53%、0.13%～26.92%，说明瓦蓝青稞萌发后游离态提取物较其他2种青稞具有更强的DPPH自由基清除能力。参试青稞结合态提取物清除DPPH自由基能力在萌发1～7 d保持稳定，较萌发前分别降低了47.68%～51.29%、45.96%～49.85%、48.92%～50.21%，说明14-946青稞较其他2种青稞萌发后结合态提取物具有更为稳定的清除DPPH自由基能力，这与张晓贤[30]报道的萌发降低了决明子DPPH自由基清除活性的结果一致。本研究结果表明萌发处理后能显著(P<0.05)提高青稞游离态提取物清除DPPH自由基能力，但降低了青稞结合态提取物清除DPPH自由基能力。这种变化与萌发过程中不同品种青稞中多酚单体组成及含量有关。

同种青稞不同字母表示差异显著(P<0.05)。图1 萌发过程中3种青稞DPPH自由基清除能力变化Fig.1 DPPH radical scavenging capacities of three kinds of hulless barley during germination

2.3.2萌发时间对铁离子还原能力的影响

经萌发处理后，青稞游离态提取物和结合态提取物的铁离子还原能力均呈现下降趋势，见图2。这与梁亚静等[31]报道的萌发降低芸豆铁离子还原能力的结果一致，说明萌发能降低青稞游离态及结合态多酚提取物的铁离子还原能力，且不同品种间存在差异。瓦蓝、14-946、昆仑15号青稞游离态提取物的铁离子还原能力在萌发1～7 d较萌发前分别降低了19.62%～34.86%、27.50%～40.63%、12.04%～33.27%，说明昆仑15号青稞较其他2种青稞萌发后游离态提取物具有更为稳定的铁离子还原能力；参试青稞结合态提取物的铁离子还原能力在萌发1～7 d较萌发前分别降低了23.56%～44.20%、8.17%～29.84%、17.43%～30.11%，说明14-946青稞萌发后较其他2种青稞结合态提取物具有更为稳定的铁离子还原能力。

图2 萌发过程中3种青稞铁离子还原能力变化Fig.2 FRAP of three kinds of hulless barley during germination

2.3.3萌发时间对ABTS自由基清除能力的影响

经萌发处理后，青稞游离态提取物和结合态提取物清除ABTS自由基能力均显著降低(P<0.05)，见图3。瓦蓝、14-946、昆仑15号青稞游离态提取物清除ABTS自由基能力在萌发1～7 d较萌发前分别降低了29.93%～47.63%、43.98%～54.46%、40.00%～51.97%，结合态提取物分别降低了73.43%～87.17%、68.49%～77.33%、77.97%～83.72%，说明萌发处理对青稞结合态提取物清除ABTS自由基能力影响更为明显，能显著降低清除ABTS自由基的能力。萌发后14-946青稞结合态提取物具有较强的ABTS自由基清除能力。

2.4 萌发青稞营养成分与多酚含量及抗氧化活性相关性分析

为进一步明确青稞中营养成分含量与游离态、结合态酚类物质含量及其抗氧化活性的关系，文章进行了相关性分析，结果见表4。青稞中脂肪含量与其游离黄酮、游离态提取物的铁离子还原能力、结合态提取物的DPPH自由基、ABTS自由基清除能力呈极显著负相关(P<0.01)，说明青稞中脂肪含量越高，其游离黄酮含量及抗氧化能力越低；总淀粉含量与游离黄酮、结合酚含量及游离态提取物的铁离子还原能力和ABTS自由基清除能力、结合态提取物的抗氧化能力均呈极显著正相关(P<0.01)，说明青稞中总淀粉含量越高，结合酚、游离黄酮含量及抗氧化活性越强；青稞中纤维含量与游离酚、结合酚含量及游离态提取物的铁离子还原能力和ABTS自由基清除能力、结合态提取物的ABTS自由基清除能力呈显著负相关(P<0.05)，说明青稞中纤维含量越高，多酚含量与抗氧化能力越低；青稞中β-葡聚糖含量与游离酚、结合酚含量，游离态提取物的铁离子还原能力和ABTS自由基清除能力，结合态提取物的铁离子还原能力、DPPH自由基和ABTS自由基清除能力呈极显著正相关，与结合黄酮呈极显著负相关(P<0.01)，说明青稞中β-葡聚糖含量越高，其多酚含量及抗氧化活性越强，但是结合黄酮含量越低。因此可以根据青稞中主要营养成分(脂肪、总淀粉、纤维、β-葡聚糖)含量的高低去评估青稞中游离及结合酚类物质含量与抗氧化活性，这些为选择专用型青稞品种提供了简单的方法。

此外，实验发现游离酚与FRAP、ABTS自由基清除能力均呈极显著正相关(P<0.01)；游离黄酮只与ABTS自由基清除能力呈极显著正相关(P<0.01)；结合酚与结合黄酮呈显著负相关，与结合态提取物的3种抗氧化能力均呈极显著正相关(P<0.01)；结合黄酮与结合态提取物的DPPH自由基、ABTS自由基清除能力呈极显著负相关(P<0.01)。

图3 萌发过程中3种青稞ABTS自由基清除能力变化Fig.3 ABTS radical scavenging capacities of three kinds of hulless barley during germination

表4 青稞营养成分与多酚含量及抗氧化活性的关系

** 表示在0.01水平(双侧)显著相关，*表示在0.05水平(双侧)显著相关；n=24。

说明青稞中结合酚含量越高，其结合黄酮含量越低；游离酚与结合酚含量越高，青稞多酚提取物的抗氧化能力越强，青稞中的酚酸类物质是青稞不同形态多酚提取物抗氧化活性的主要贡献者。

3 结 论

3种青稞萌发后主要营养成分与多酚含量及抗氧化活性均发生了显著变化，且不同品种间存在差异。青稞萌发后降低了总淀粉、β-葡聚糖含量，提高了脂肪、蛋白、纤维含量，降低了青稞中游离酚、结合酚、总酚及游离黄酮含量，提高了结合黄酮与总黄酮含量。参试青稞中14-946能保留更多的结合酚与游离黄酮，昆仑15号能保留更多的游离酚及结合黄酮。

萌发显著提高了参试青稞游离态提取物清除DPPH自由基能力，降低了游离态提取物的铁离子还原能力及ABTS自由基清除能力；显著降低了参试青稞结合态提取物清除DPPH自由基、ABTS自由基能力及铁离子还原能力。萌发后的瓦蓝青稞游离态提取物具有DPPH自由基清除能力，昆仑15号具有较强的铁离子还原能力；萌发后14-946青稞结合态提取物具有较强的DPPH自由基、ABTS自由基清除能力及铁离子还原能力。说明蓝色青稞(瓦蓝)经萌发后其游离态提取物具有较强抗氧化活性，黑粒青稞(14-946)经萌发后其结合态提取物能保存较强的抗氧化活性。因此选择合适的青稞籽粒颜色与适宜的萌发时间能更好地保留青稞的生物活性物质，有益于青稞资源的开发利用。

相关性分析表明，青稞中脂肪、总淀粉、纤维、β-葡聚糖的含量可以作为评估青稞中游离及结合酚类物质含量与抗氧化活性的指标；青稞中的酚酸类物质是青稞不同形态多酚提取物抗氧化活性的主要贡献者。这些指标为选择专用型青稞品种提供了简单的方法。