7个不同品种藜麦营养成分比较分析

陈志婧,廖成松

(锡林郭勒职业学院,内蒙古锡林浩特 026000)

藜麦(ChenopodiumquinoaWilld.),又称藜谷、南美藜、昆诺阿藜等,为藜科藜属一年生双子叶草本植物[1]。藜麦原产于海拔2800～4200 m 的南美安第斯山区,早在5000 年前,古老的印第安人就开始种植食用藜麦[2],因其营养价值极高,被土著居民称之为“粮食之母”[3]。近年来,藜麦更是因其高蛋白含量和高品质而愈发闻名,基于藜麦营养功能成分的研究也越来越多。Wright等[4]报道甜藜麦和苦藜麦蛋白质含量分别为14.8%和15.7%,Ogungbenle等[5]报道中加拿大藜麦蛋白质含量为13.5%,张婷婷等[6]测定国内的香格里拉藜麦的蛋白质含量为13.44%,卢宇等[7]测定内蒙古藜麦中蛋白质含量为13.1%,与中国食物成分表[8]公布的其他谷物小麦(11.9%)、小米(9%)、玉米(8.8%)和稻米(7.9%)相比,藜麦的蛋白质含量十分丰富。藜麦的脂肪含量在5.5%～7.8%之间,且藜麦油脂中富含不饱和脂肪酸,属于高品质油类原料[9]。卢宇等[7]从内蒙古藜麦中共检测到13种脂肪酸,张婷婷等[6]也检测出香格里拉藜麦中含有大量的不饱和脂肪酸,其中亚油酸含量最高。藜麦中的淀粉含量较低,香格里拉藜麦的淀粉含量(61.25%[6])、内蒙古藜麦淀粉含量(49.0%[7]),与稻米(77.2%)、小麦(75.2%)和小米(75.1%)等粮食作物相比[8],是一种低热量的食物。与小麦(10.8%)、小米(1.6%)、玉米(6.4%)和稻米(0.6%)等其他谷物相比,藜麦的膳食纤维含量(11.3%)远高于小米和稻米[8]。申瑞玲等[10]对藜麦膳食纤维测定结果表明,藜麦膳食纤维含量丰富,平均含量为12.9%,其中绝大部分为不可溶性膳食纤维,占总膳食纤维含量的68%～78%,与Lamothe等[11]报道的藜麦中不可溶膳食纤维占78%,可溶性膳食纤维占22%的结论一致。另外,藜麦富含多种氨基酸,其中有人体必需的全部9种必需氨基酸(包括儿童必需氨基酸——组氨酸),尤其富含常见谷物中缺乏的赖氨酸。陈毓荃等[12]的研究认为,藜麦的蛋白质中富含赖氨酸(57.1 g/kg)和精氨酸(100.6 g/kg)等碱性氨基酸,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]研究表明藜麦中还有蛋氨酸(4.0～10.0 g/kg)等中性氨基酸。此外,赵丹青等[14]研究发现,宁夏4个产区中藜麦K元素的含量是Na元素的23～44倍,符合现在营养健康学所提倡的高K低Na的要求。

虽然对藜麦营养成分的研究较多,但是对现有藜麦品种之间的比较,且将不同地区选育的品种放在同一地区种植之后,进行全面的营养成分分析和比较的报道较少。本文将三个地区选育出来的7个优质藜麦品种即陇藜1号(甘肃)、香格里拉白藜(云南)、香格里拉红藜(云南)、香格里拉黑藜(云南)、太旗白藜(内蒙古)、太旗红藜(内蒙古)、太旗黑藜(内蒙古)在同一地区进行种植,对其一般性营养成分、氨基酸和矿质元素进行了含量测定和评分比较,以开发功能性食品为目的,以期筛选出适合不同群体的优质藜麦品种。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

藜麦的具体名称及来源见表1;试验地位于内蒙古锡林郭勒盟太仆寺旗(东经114°51′～115°49′、北纬41°35′～42°10′),平均海拔1400 m。

表1 试验材料名称及来源

硫酸铜、硫酸钾、硼酸、95%乙醇、甲醛、石油醚、石英砂、重铬酸钾、三羟甲基氨基甲烷、2-(N-吗啉代)乙烷磺酸、冰乙酸、硅藻土、碘、碘化钾、酒石酸钾钠、亚铁氰化钾、葡萄糖 分析纯,国药集团化学试剂有限公司;柠檬酸钠、氢氧化钠 优级纯,国药集团化学试剂有限公司;甲基红指示剂、溴甲酚绿指示剂、亚甲基蓝指示剂 国药集团化学试剂有限公司;硫酸、无水乙醚、丙酮、三氯甲烷 分析纯,天津北联试剂有限公司;盐酸 优级纯,天津北联试剂有限公司;硝酸 电子纯,苏州晶瑞化学股份有限公司;混合氨基酸标准液 赛卡姆科学仪器有限公司;氮气、氩气、氦气 99.999%,北京氦谱普北气体工业有限公司;ICP混标 1000 μg/mL,国家有色金属研究院;耐酸耐高温α-淀粉酶 40000 U/g,上海蓝季生物;碱性蛋白酶 230 U/mg,上海蓝季生物;淀粉葡萄糖苷酶 100000 U/mL,GOLD WHEAT;高峰氏淀粉酶 1.2～1.8 U/mg,国药集团化学试剂有限公司。

202-3A电热恒温干燥箱 天津市泰斯特仪器有限公司;MFLC-16/12D马弗炉 天津市泰斯特仪器有限公司;DZ-2BC11真空干燥箱 天津市泰斯特仪器有限公司;FW100粉碎机 天津市泰斯特仪器有限公司;WGL-125B电热鼓风恒温箱 天津市泰斯特仪器有限公司;Soxtec8000全自动脂肪测定仪 丹麦福斯分析仪器公司;DZKW-S-6电热恒温水浴锅 北京市永光明医疗器械有限公司;GM-0.34A真空泵 天津市京腾实验设备有限公司;THZ-82数显水浴恒温振荡器 江苏金坛市亿通电子有限公司;FE28 pH计 梅特勒-托利多(上海)仪器有限公司;ME204E电子天平 梅特勒-托利多(上海)仪器有限公司;Sykam S-433D全自动氨基酸分析仪 赛卡姆科学仪器有限公司;Optima 7300V电感耦合等离子体发射光谱仪 珀金埃尔默股份有限公司;Titan MPS微波消解仪 珀金埃尔默股份有限公司;EH35A PLUS微控数显电热板 北京莱伯泰科仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 种植方法 试验共设7个处理,即每个品种为一个处理,3次重复,共21个小区。采用随机区组设计,小区面积500 m2(25 m×20 m),行距30 cm,试验田四周种植1 m保护行,小区走道及区组间距均为50 cm。春播提前用犁耙整地,以21000～30000 kg/hm2(复合肥依据尿素120 kg/hm2、磷肥 270 kg/hm2、钾肥 75 kg/hm2)的施肥量作基肥在整地时一次性施入。于2019年5月13日播种,密度11～13 万株/hm2,播深2～4 cm。播种机覆膜条播6 kg/hm2,播后覆土耱平。播后田间管理按藜麦产业协会高产种植技术规范进行,成熟后进行收获、脱粒、晾晒、去杂、称重。

1.2.2 测定指标及方法

1.2.2.1 一般营养成分的测定 蛋白质含量测定采用GB 5009.5-2016《食品中蛋白质的测定(第一法)》[15];脂肪含量测定采用GB 5009.6-2016《食品中脂肪的测定(第一法)》[16];膳食纤维含量测定采用GB 5009.88-2014《食品中膳食纤维的测定》[17];淀粉含量测定采用GB 5009.9-2016《食品中淀粉的测定(第一法)》[18]。

1.2.2.2 氨基酸含量测定 氨基酸含量测定参照标准《食品安全国家标准-食品中氨基酸的测定GB 5009.124-2016》[19],采用全自动氨基酸分析仪进行测定,色氨酸未测定。

1.2.2.3 氨基酸评分 氨基酸评分是1973年由世界卫生组织(WHO)和联合国粮农组织(FAO)提出[20],将样品中氨基酸含量换算为每g蛋白质中氨基酸mg数,再与世界卫生组织(WHO)的参考蛋白质中同种必需氨基酸的推荐数值进行比较,计算氨基酸评分(AAS),计算公式为:AAS=P1/P2。

式中:AAS表示氨基酸评分值;P1表示待测蛋白质氨基酸含量,mg/g pro;P2表示FAO/WHO评分模式氨基酸含量,mg/g pro。

1.2.2.4 矿质元素含量测定 藜麦中矿质元素钾、钠、钙、铁、镁、锰、磷、锌、铜含量的测定参照标准《食品安全国家标准-食品中多元素的测定GB 5009.268-2016》[21],采用电感耦合等离子体发射光谱仪(型号7300v)进行测定。

1.3 数据处理

实验数据录入Office Excel表格建立数据库,采用SPSS 23.0 软件进行数据统计和方差分析(ANOVA),采用SigmaPlot 13.0软件进行做图。

2 结果与讨论

2.1 不同藜麦品种一般营养成分分析

不同品种藜麦淀粉、蛋白质、膳食纤维和脂肪含量的比较结果见图1,比较是基于湿基进行的,种子都是当年采收后就进行了检测,因此各品种间藜麦水分含量无显著差异,平均含水量为(12.04±0.07) g/100 g。

图1 不同藜麦品种一般营养成分含量比较

藜麦淀粉含量如图1A所示,藜麦与其他粮食作物一样,所有营养成分中淀粉含量最高。不同品种藜麦淀粉含量介于40%～65%之间,其中香格里拉白藜淀粉含量高(63.67%),且显著高于其他品种(P<0.05),其次是太旗黑藜和陇藜1号,太旗白藜淀粉含量最低(41.42%)。7个藜麦品种中的淀粉含量均低于稻米(77.2%)、小麦(75.2%)和小米(75.1%)等粮食作物[8],与已有研究的香格里拉藜麦的淀粉含量61.25%[6]、卢宇测定的内蒙古藜麦淀粉含量49.0%[7]结果范围一致。由此可见,藜麦适合于减肥瘦身人员和糖尿病患者[10]。

蛋白质是生命的物质基础,人体中的肌肉、骨骼、神经、皮肤、生命活性物质等的重要组成成分,参与和调节体内各种组织和细胞的新陈代谢,对人体健康和各器官功能的维持具有重要作用[22]。由图1B可知,7个藜麦品种中太旗黑藜的蛋白质含量最高(16.52%),且显著高于其他品种(P<0.05),其次是陇藜1号,太旗白藜蛋白质含量最低(12.43%),香格里拉3个品种间蛋白质含量无显著差异(P>0.05)。与其他谷物小麦(11.9%)、小米(9%)、玉米(8.8%)、稻米(7.9%)[8]和已有报道的藜麦蛋白质含量14.8%和15.7%(Wright等[4]),13.5%(Ogungbenle等[5])、13.44%(张婷婷等[6]),13.1%(卢宇等[7)等结果比较,相较于其他谷物,各藜麦品种均富含丰富的蛋白质。

膳食纤维被称为第七营养元素,有促进胃肠道蠕动、抗腹泻、降低成年糖尿病患者的血糖等重要作用[23]。由图1C可知,7个藜麦品种膳食纤维含量介于6%～14%之间,其中,香格里拉黑藜膳食纤维含量最高(13.09%),约是最低的香格里拉白藜(6.41%)的2倍,其他品种膳食纤维介于香格里拉黑藜和白藜之间,7个藜麦品种膳食纤维含量存在显著差异(P<0.05)。与小麦(10.8%)、小米(1.6%)、玉米(6.4%)和稻米(0.6%)等[8]其他谷物相比,藜麦的膳食纤维含量远高于小米和稻米,与申瑞玲等研究的藜麦膳食纤维12.9%的平均含量也十分接近。

由图1D可知,香格里拉白藜和陇藜1号的脂肪含量分别为6.22%和6.16%,显著高于其他藜麦品种(P<0.05),脂肪含量为3.38%的太旗黑藜值最低,但也远高于常见谷物稻米(0.9%)和小麦(1.3%)的脂肪含量,稍高于小米(3.1%)的脂肪含量[8],表明藜麦可作为具有潜在价值的油料作物[9]。

2.2 不同品种藜麦氨基酸含量和必需氨基酸评分

氨基酸是蛋白质的基本组成成分,蛋白质的营养价值高低不仅取决于氨基酸含量多少,还受其种类的影响。蛋白质在机体内的消化和吸收是通过氨基酸来完成的,如果人体缺乏任何一种必需氨基酸或者某些非必需氨基酸,就可导致生理功能异常而诱发疾病[24]。不同藜麦品种氨基酸种类和含量见表2,7种藜麦含有的氨基酸种类稳定,均含有人体必需的全部9种必需氨基酸(包括儿童必需氨基酸——组氨酸)。藜麦氨基酸中以谷氨酸、精氨酸和天冬氨酸为主(含量>1.0 g/100 g),酪氨酸、组氨酸和蛋氨酸则含量较低(含量<0.5 g/100 g)。对比不同品种藜麦的主要氨基酸(谷氨酸、精氨酸和天冬氨酸)含量,陇藜1号和香格里拉红藜均高于其他品种,且其必需氨基酸(EAA)含量也很明显,而陇藜1号和香格里拉红藜两者之间差异不显著(P>0.05)。

表2 不同品种藜麦氨基酸含量(g/100 g)

将不同品种藜麦必需氨基酸含量(色氨酸未检测)与小麦、稻米、小米进行比较[8],如表3所示。7个藜麦品种的赖氨酸和组氨酸均高于小麦、稻米和小米。对应氨基酸评分见表4,分值越接近100,说明样品中的必需氨基酸含量与评分模式中该必需氨基酸含量比值越接近,蛋白质的营养价值也就越高。与小麦、水稻、小米相比,藜麦中的大部分必需氨基酸含量与评分模式中该必需氨基酸含量比值十分接近,与Alvarez-Jubete[25]、Meneguetti[26]和Pasko[27]等的研究结果一致,说明藜麦是接近理想蛋白质的粮食,7个品种中太旗白藜和香格里拉红藜必需氨基酸含量评分最优。另外,赖氨酸是肝及胆的组成成分,对于促进人体大脑发育、脂肪代谢,调节松果腺、乳腺、黄体及卵巢,防止细胞退化等有重要作用[28]。在常见谷物食品中赖氨酸含量很低,由表4可知,在小麦、稻米和小米的氨基酸评分中,评分最低的赖氨酸为第一限制氨基酸,而7个品种藜麦的赖氨酸含量却很高,是上述禾谷类作物的2～3倍。

表3 藜麦与常见谷物必需氨基酸含量的比较(mg/g pro)

表4 藜麦必需氨基酸评分比较

表5 不同品种藜麦矿质元素含量分析

2.3 不同品种藜麦矿质元素的含量分析

不同品种藜麦矿质元素的含量测定结果如表5所示,整体而言,7个品种藜麦均含有钾(K)、钙(Ca)、铜(Cu)、锰(Mn)、镁(Mg)、铁(Fe)、锌(Zn)、磷(P),但仅有太旗白藜和陇藜1号检测含有40 mg/kg左右的钠(Na)。对于不同品种而言,太旗红藜Ca、Mn、P的含量要显著高于其他品种(P<0.05),太旗白藜Cu、Zn含量显著高于其他品种(P<0.05),香格里拉红藜Fe含量显著高于其他品种(P<0.05),陇藜1号Mg含量显著高于其他品种(P<0.05)。另外,7个品种藜麦中K、Ca、Cu、Mg、Zn、P的含量都高于小麦、水稻和小米[8]。从矿质元素含量的角度来看,藜麦中K含量都很高,特别是香格里拉黑藜K含量高达12037 mg/kg,Na含量较低或在检出限以下,这种高钾低钠的特性符合现在营养健康学所提倡的高K低Na的要求,能有效预防和降低高血压和心血管疾病的发病率[29],有利于中老年群体的身体健康。根据美国国家科学院2004年公布的数据表明,100 g藜麦可以满足婴儿和成人每天对Fe、Mg和Cu的需要,足以满足儿童每日对P和Zn含量的需求[30],可见,藜麦是补充矿质元素的理想食物。

3 结论

7个品种藜麦中淀粉、蛋白质、膳食纤维和脂肪等一般性营养成分的含量存在一定的差异性,其中太旗黑藜高蛋白质、低脂肪的特性尤为突出,更适合有减肥需求或素食主义群体。进一步分析表明藜麦中氨基酸以谷氨酸、精氨酸和天冬氨酸为主,酪氨酸、组氨酸和蛋氨酸则含量较低,品种间各种氨基酸含量不一,其中陇藜1号和香格里拉红藜主要氨基酸(谷氨酸、精氨酸和天冬氨酸)均高于其他品种。对必需氨基酸进行评分的结果表明,太旗白藜和香格里拉红藜必需氨基酸含量评分最优,更适合婴幼儿群体。与此同时,对7个品种藜麦中9种矿质元素含量分析以及与其他粮食作物的比较结果揭示出了藜麦高钾低钠的营养特性,特别是香格里拉黑藜K含量明显高于其他品种,而钠含量低于检出限值,更适合中老年群体。本文以不同藜麦品种入手,以开发不同群体功能食品为落脚点,对其一般性营养成分、氨基酸(含必需氨基酸)、矿质元素含量进行全面分析和比较,为筛选特定功能食品的优质品种提供一定的参考依据。