全麦粉质量鉴别核心成分含量分析

高慧宇 张雪松 王国栋 王竹

摘 要：目的：了解全麦粉中判别标记物的含量水平，为全麦粉行业施行更好的质量控制提供数据支持。方法：按照行业标准将不同品种小麦制成全麦粉样品13份，分别测定其烷基间苯二酚（ARs）、膳食纤维和灰分的含量，其中ARs的含量利用高效液相—荧光法测定，并进行数据分析。结果：全麦粉中ARs、膳食纤维、灰分的平均含量分别为59.1 mg/100 g、13.4 g/100 g、1.5 g/100 g。全麦粉中ARs的5种同系物以C21∶0 （39%）含量最高，C17∶0/C21∶0的比值约为0.2。全麦粉中ARs与膳食纤维和灰分的含量并无相关性（P> 0.05），与其同系物的含量具有相关性（P<0.05）。结论：ARs可以作为全麦粉的判别标志物，膳食纤维和灰分是评价全麦粉品质的重要指标，对这三个指标在全麦粉中的含量水平进行检测分析，对于全麦粉产品的质量控制有着重要的意义。

关键词：全麦粉;烷基间苯二酚;膳食纤维;质量控制

近年来，大量的流行病学研究表明，经常食用“全谷物”以及“全谷物”产品可以显著降低肥胖、糖尿病、冠心病、中风、高血压、某些癌症等慢性疾病[1-3]。目前，全谷物标准制定过程中面临着全谷物判别指标、加工工艺复杂性、多谷物混合全谷物等问题[4]，找到判定全谷物质量的判定指标显得尤为重要。由于完全保留了麸皮，因此全谷物的总膳食纤维和矿物质含量显著高于精细谷物，而灰分又在一定程度上体现了谷物矿物质的总和，因而很多研究将总膳食纤维和灰分作为判定全谷物的指标，但是存在很多问题[2，4]，主要是膳食纤维和灰分并不是特异地存在于谷物的麸皮中，而且不同种类的谷物中的膳食纤维和灰分含量差异也很大，不能光从膳食纤维和灰分的含量来判定一种食品是否是全谷物。

随着全谷物越来越受推崇，全麦粉或者全麦产品的标准制定也面临着严峻的挑战。对于全麦粉而言，国内外的一些研究机構致力于利用烷基间苯二酚（ARs）作为全麦粉标志物的可行性[1-2，5]，因为在所有谷物中，只有在小麦和黑麦的麸皮中有高含量的ARs。而现有研究中，关于全麦粉中ARs的含量的数据并不是很丰富，再加上检测方法的不同、全麦粉样品制作工艺等因素，导致得到的ARs数据有差异。汪丽萍等[5-6]分别对国内外22个全麦粉样品和国内的36个全麦粉样品测定了ARs及其同系物和其他相关成分的含量水平。Yan Chen等[2]测定了瑞典的小麦样品，以及包含小麦和黑麦的谷物食品中ARs的含量水平，其中有32份是全麦样品。Alastair B.Ross等[1]分析了8种常见谷物的ARs含量，指出谷物产品的含量差异很大，其中含有小麦麸皮或者全黑麦的谷物产品ARs含量最高。还有两项研究对小麦和黑麦产品的ARs含量以及同系物比例进行研究，发现不同种类的谷物其同系物的含量以及C17∶0和C21∶0的比例有较大差异[3，7]。

综合已有研究，样品来源大多比较分散，加工程度不统一，市场上的全谷物样品可能是按照流水工艺制成精麦粉再回填了部分谷物膳食纤维或胚芽，回填比例差异很大，而且大部分研究并不是针对全麦粉。鉴于以上情况，本研究采用了13个品种的面粉原料，按照行业标准[8]制作全麦粉样品，测定其中的ARs（包括其各种同系物）、膳食纤维和灰分的含量，旨在对今后全麦粉的标准制定、质量控制提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 全麦粉样品收集

在粮食主产区中国陕西省，收集13个品种的面粉原料，严格按照全麦粉行业标准[8]制成全麦粉13份，以及两个加工程度的精白面粉特一粉和麦芯粉各13份。根据标准要求及全谷物的定义[9]，全麦粉要含有全部小麦粒的胚乳、胚芽和麸皮结构。特一粉和麦芯粉则要分别符合GB/T 1355—1986小麦粉国家标准[10]。将制好的小麦粉样品，经过同一尺寸过筛，保存在密封的聚乙烯容器中，防止水分变化及变质，置于室温环境中，尽快进行化学分析。

1.2 全麦粉中ARs、膳食纤维和灰分的含量测定

已有的研究中有许多利用色谱的方法来测定谷物中ARs的含量，比如纸色谱、薄层色谱、气相色谱（GC）和高效液相色谱（HPLC）等[11]。我们实验室建立了关于ARs的HPLC—荧光检测法[12]，对本研究的全麦粉中ARs进行测定。一般来说，由于饱和烷基链（奇数个碳原子）长度的不同（C17∶0～C25∶0）在小麦中ARs有5种主要的同系物[2]。ARs的含量按其5种同系物（C17∶0、C19∶0、C21∶0、C23∶0、C25∶0）的总和来计算。关于膳食纤维[13]和灰分[14]的测定，分别采用现行有效的国标方法进行。所得数据用在重复条件下获得的两次独立测定结果的平均值来表示。

1.3 统计学方法

数据采用SPSS 19.0分析，数据描述采用均数±标准差。所得数据进行正态性和方差齐性检验，若满足条件，采用单因素方差分析进行显著性检验，不满足条件则采用K-W检验（Kruskal-Wallis test）;全麦粉中ARs的含量与灰分和膳食纤维以及ARs 5种同系物的含量分别作相关分析，检验水平取P<0.05。

2 结果与分析

2.1 全麦粉中ARs及其5种同系物的含量

利用高效液相—荧光法[12]分别测定13种全麦粉中ARs以及其同系物的值。ARs 5种同系物中，以5-十九烷基间苯二酚（AR C19∶0）和5-二十一烷基间苯二酚（AR C21∶0）为主，分别占整个ARs含量的35%和39%，5-二十五烷基间苯二酚（AR C25∶0）的含量最少，可能的原因是随着烷基链的增长，分子稳定性下降，导致含量减少。根据实验所得数据，计算C17∶0/C21∶0的比例，发现13种全麦粉样品中C17∶0/C21∶0的值均接近0.2（表1、图1）。

2.2 3种加工程度的小麦粉样品中各标志物的含量水平

分别测定3种不同加工程度小麦粉样品（各13份）中ARs、膳食纤维和灰分的含量。其中，特一粉和麦芯粉作为精白谷物，与全麦粉中3个指标的含量做比较。经统计分析，上述数据为非正态分布，不满足单因素方差分析的条件，所以采用K-W检验。从表2可以看出，全麦粉样品中3种标志物的含量水平显著高于其他两种，差异具有统计学意义（P<0.05）。全麦粉中ARs的含量为（59.1±5.6）mg/100 g，最小含量和最大含量分别是47.6、66.3 mg/100 g;膳食纤维的含量范围在11.4～15.1 g/100 g之间，平均值±标准差为13.4±1.1 g/100 g;灰分的含量为1.5±0.1 g/100 g，含量范围在1.3～1.6 g/100 g之间。

2.3 全麦粉中ARs含量与膳食纤维、灰分以及其同系物含量的相关性分析

由表3可知，全麦粉中ARs的含量与膳食纤维和灰分均无相关性（P >0.05），此结果其实也解释了在之前未利用ARs作为鉴别全麦粉标志物时，用膳食纤维和灰分来衡量未知样品是否全麦粉存在的问题，因为只有ARs是特异地存在于小麦麸皮中，而膳食纤维和灰分并没有这一特性。ARs含量与其5种同系物均有相关性（P<0.05），其中与C17∶0、C21∶0含量的相关系数达到0.9以上，而之前通过计算也得出这两种同系物的比值是定值，这也验证了这两种同系物在数量上有一定的关联性的结论。

3 讨论

3.1 全麦粉中ARs、膳食纤维和灰分的含量范围比较

由表4可以看出，本研究中全麦粉的ARs和膳食纤维的数据均高于其他研究，灰分数据与文献[5]中实验室自制全麦粉的数据很接近，这说明按照标准操作程序制作的全麦粉符合全谷物的定义，样品得出的各个指标的含量值对于今后全麦粉的鉴定有指示作用。各个研究测定ARs的方法不同导致得到的数据差异比较大，整体上利用HPLC法得到的数据比GC的数据高。本研究和文献[3]利用HPLC法，文献[5]和文献[2]均利用GC法[15]，文献[1]利用气相—质谱联用，因此在利用数据的时候应该充分考虑不同方法间数据的差异。当然，样品来源的复杂性和不确定性也是导致数据差异的一个重要因素。

3.2 全麦粉中ARs同系物组成分析

关于全麦粉中ARs各同系物的含量组成比例，各相关研究[1-3，6]比较一致的结论是5种同系物（C17∶0、C19∶0、C21∶0、C23∶0、C25∶0）中，C21∶0的含量最大，其次是C19∶0，两者之和约占整个ARs含量的70%以上，本研究结果与上述的结论一致。但是，关于C17∶0/C21∶0的结果，其中两个研究[1-2]指出C17∶0/C21∶0的比值很接近0.1，而且文献[2]提出可以用C17∶0/C21∶0的比值来区分小麦和黑麦（黑麦C17∶0/C21∶0比值约为1）。本研究与文献[3]中全麦粉样品的C17∶0/C21∶0的比值为均接近0.2，原因可能是采用的检测方法都是高效液相法，导致与之前的研究结果有差异。

4 结论

将ARs作为全麦粉的判别标志物，探讨ARs、膳食纤维和灰分在全麦粉中的含量水平对于今后全麦粉产品的质量控制有着重要的意义。本研究的优势在于全麦粉样品均按照行业标准要求制得，摒弃了市场上声称的全麦粉样品，更加精确地探求了全麦粉中各指标的含量;本研究的不足之处，可能是制得的全麦粉样品有限（13份），没有能够在更大范围和品种间收集更多的全麦粉样品，所得数据在一定程度上还是有局限性，再加上ARs的测定方法使用的是液相色谱法，在与其他研究作比较的时候要注意因为检测方法不同而造成的数据差异。

参考文献

[1]Ross A B，Shepherd M J，Schupphaus M，et al.Alkylresorcinols in cereals and cereal products[J].J Agric Food Chem，2003，51（14）：4111-4118.

[2]Chen Y，Ross A B，Aman P，et al.Alkylresorcinols as markers of whole grain wheat and rye in cereal products[J].J Agric Food Chem，2004，52（26）：8242-8246.

[3]Kulawinek M，Jaromin A，Kozubek A，et al.Alkylresorcinols in selected Polish rye and wheat cereals and whole-grain cereal products[J].J Agric Food Chem，2008，56（16）：7236-7242.

[4]谭斌.我国全谷物定义、标签标识及标准体系构建的思考[J].食品工业科技，2013（4）：45-48.

[5]汪丽萍，谭斌，田晓红，等.国内外市场上全麦粉的品质分析研究[J].粮食科技与经济，2012（6）：19-21.

[6]汪丽萍，谭斌，刘明，等.中国小麦烷基间苯二酚含量、組成特性及其加工储藏稳定性研究：第十四届国际谷物科技与面包大会暨国际油料与油脂发展论坛[C].北京，2012.

[7]Landberg R，Kamal-Eldin A，Andersson R，et al.Alkylresorcinol content and homologue composition in durum wheat （Triticum durum）kernels and pasta products[J].J Agric Food Chem，2006，54（8）：3012-3014.

[8]国家粮食局.中华人民共和国粮食行业标准 LS/T 3244—2015 全麦粉[S].2015.

[9]Van Der Kamp J W.Whole grain definition：new prespectives for inclusion of grains and processing but not for analysis：AACC international[C].2012.

[10]GB/T 1355—1986 小麦粉国家标准[S].1986.

[11]Ross A B，Aman P，Andersson R，et al.Chromatographic analysis of alkylresorcinols and their metabolites[J].J Chromatogr A，2004，1054（1-2）：157-164.

[12]王宇飞，张雪松，向雪松，等.全麦中烷基间苯二酚液相荧光测定方法的建立[J].营养学报，2018，40（4）：392-397.

[13]GB 5009.88—2014 食品安全国家标准食品中膳食纤维的测定[S]. 2014.

[14]GB 5009.4—2010 食品安全国家标准食品中灰分的测定[S].2010.

[15]Ross A B，Kamal-Eldin A，Jung C，et al.Gas chromatographic analysis of alkylresorcinols in rye （Secale cereale L）grains[J].J Sci Food Agric，2001（81）：1400-1405.