萌发藜麦的营养及其功能特性研究进展

管 骁，马志敏，宋洪东，孔曲笠，汪晓璇，李 成，李 帆

（上海理工大学 医疗器械与食品学院 上海 200093）

藜麦作为假谷物的典型代表，其丰富的活性物质具有潜在的健康益处，能够为人类提供均衡的营养[1-2]。萌发处理作为一种低成本的谷物加工方式，在适当条件下能改善谷物风味和感官品质[3-4]、提高总蛋白质含量及蛋白质利用率[5]、改变氨基酸组成[6]，同时也能增加谷物总酚、总黄酮类含量[7-8]，并能提高矿物质和维生素的生物利用度[9]，以及富集 γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）等功能性成分[4,8]。因此，萌发技术在藜麦相关食品行业中已成为研究热点[8,10-12]。目前我国对萌发藜麦的研究仍处于起步阶段，对于藜麦萌发后功能组分、营养物质、活性物质变化也缺乏系统了解。本综述旨在对萌发过程中藜麦的主要营养物质变化及其在藜麦类产品中营养价值和功能价值的研究进展进行介绍，以期为藜麦萌芽产品提供新思路。

1 藜麦萌发概述

藜麦发源于南美洲，历史可追溯到五千年前，被称作“粮食之母”，并作为安第斯山区居民的生活主食延续发展至今[13]。主要分布于亚洲、非洲、欧洲的少部分国家，但在我国目前已经开始适应化种植，主要分布在陕西、甘肃、内蒙、山西、青海等地[14]。藜麦品种繁多，颜色呈现多样，有白色、奶油色、黄色、黑色、红色、混合色等。一般而言，生长周期在2个月到6个月之间，以5月至7月上旬为最适播期。藜麦植株呈扫帚型，高度在 0.2～3 m，种子呈扁圆形的谷粒，直径在1.4～3 mm。藜麦由于生长环境、品种因素、播种时间有所不同，藜麦中的主要营养成分和抗氧化成分含量也各有差异[14-16]。不同种植地区与藜麦营养成分含量的关系如表1。

由表 1可得，浙江受地域影响其藜麦水分最高为140.0 mg/g，而氨基酸、蛋白质含量最低，分别为77.0 mg/g和71.3 mg/g。山西藜麦的脂肪最高，青海藜麦的氨基酸含量高达123.4 mg/g，四川藜麦灰分能高达45 mg/g。山西、青海及美国藜麦蛋白质含量更高且相近，分别最高能达到160.1、157.0和158.3 mg/g；且山西藜麦的脂肪最高，为126.0～253.0 mg/g。而韩国藜麦淀粉含量最高，为707.0 mg/g；甘肃藜麦淀粉含量最低，为482.0 mg/g，更有助于慢消化食品的开发。这些藜麦营养成分的差异主要是由于藜麦种植区域的气候环境和生长条件引起的。藜麦与其他谷物的营养价值比较见表2。

表1 不同产地藜麦营养成分含量Table 1 Nutritional content of quinoa in different producing areas mg/g

表2 藜麦与谷物（小麦、大米）营养价值比较[24]Table 2 Comparison of the nutritional values of quinoa and other grains (wheat and rice)[24]

可见相较小麦和大米，藜麦的优势在于它的蛋白质组成均衡、多不饱和脂肪酸脂质和矿物质含量都更丰富[17-24]。藜麦被联合国粮农组织称作“全营养食品”，富含高蛋白（7.47%～22.08%，平均约13.81%）[25]、高膳食纤维（总膳食纤维含量约 13.4%）、脂肪（50～72 mg/g），尤其是人体必需的多高不饱和脂肪酸[26]，还有低糖低热量的优势[27]。藜麦氨基酸含量充分，可满足成年人日常必需氨基酸需求，可替代奶制品和肉制品来为人体提供蛋白质，具备理想的代谢可利用性[7]。同时藜麦富含多种维生素和矿物质如铁、钙、镁、钾等，利于人体骨骼发育和健康成长[28]。另外，藜麦种子的生物活性物质如黄酮、皂苷、酚类物质等功能成分远高于其它谷物[29]，能减少脂质过氧化作用并对保护心脏、调节血糖水平和胆固醇都非常重要减脂、缓解炎症、抗氧化等多种生理活性[30-32]。藜麦中的皂苷具有苦味，是主要抗营养物质，因而在加工前需水洗或碾磨去除籽粒表面的皂苷，但引起籽粒发芽、污染环境等问题，而碾磨会导致藜麦营养成分的流失[33]。另外，藜麦种子通常在食用前通常也会经过挤压、膨化、剥落等加工，用以满足消费市场，但相比较而言，萌发方式无损害、低投入，更适合作为一种能提高谷物生物利用率的加工方式[34-35]。

藜麦易萌发，萌发过程中其营养特性随之发生变化。萌发是指谷物从吸水受潮开始出现吸胀、萌发、出苗不同阶段的形态和生理变化过程。萌发初始阶段只有少量的水解酶，因此分解贮藏物质的速度较慢，但在氧气充足情况下萌发一段时间后，酶的各种呼吸、活化和代谢作用都会大幅度增长；接着种子内部各种酶活化运行，细胞生理活性开始恢复，促使种子内营养大分子物质分解、物质转化，释放更多维生素及矿物质，降解抗营养因子，随之其营养物质也发生变化[35]；随后一段时间，种胚破出种皮，露出胚根，长出胚芽，即为种子的萌发全部过程（图 1）[36]。与未发芽种子相比，种子经萌发后蛋白质含量增加，表明蛋白质被水解或从抗营养因子中分离出，同时萌发抑制了胰蛋白酶抑制剂的活性，通过水解去除植酸酯相关的抑制作用，因此萌发对于提高蛋白质消化率和蛋白质生物学特性具重要的生物学意义[36-37]。在20～30 ℃的温度范围内，萌发藜麦种子是最佳的，在这范围外的萌发率会有所下降[3,38]。且对于青海藜麦而言，在20 ℃萌发24～48 h时能有效减少营养成分损失，对于开发藜麦萌芽产品具降低成本的重要意义[3]。

图1 萌发藜麦的微观结构图[36]（500 um）：a破裂种皮；b发芽过程中藜麦胚乳；c萌发中的藜麦种子；d未发芽种子完整胚乳的外观；e-f发芽结束后的破裂胚乳Fig.1 Microstructure of germinating quinoa (500 um):a.seed coat ruptured; b.endosperm of quinoa during germination;c.quinoa seeds in germination; d.appearance of intact endosperm of non-germinated seeds;e-f.the broken endosperm of quinoa after germination

2 藜麦萌发对其营养价值的影响

萌发藜麦是经挑拣、除杂藜麦后，利用低浓度次氯酸钠进行浸泡，经过去离子水多次洗涤去除表面杂质并洗至中性 pH值后，置于黑暗、适宜温度（20～30 ℃）、定时淋水或恒定湿度、杀菌等条件下进行萌发，收集不同萌发时间的藜麦萌芽并包装储存[36-40]。红、黑、白藜麦在 28 ℃萌发24、48、72 h后，可用于生产具有生物活性的分离蛋白，从而提高质量和营养价值[5]。从黑暗条件下12～28 ℃、12 ～72 h且以总酚含量和抗氧化活性指标进行响应面法优化最佳发芽条件为20 ℃和42 h，并提出了萌发是提高假谷类生物活性物质含量的一种经济方法[40]。不同品种藜麦各有差异，在不同萌发条件下其营养价值成分也会发生不同变化。

2.1 蛋白质

蛋白质是一切生命物质基础，藜麦蛋白主要存在于胚中（图 2）。藜麦种子的蛋白质含量在7.47%到22.08%，平均13.81%。藜麦蛋白质主要由 11s型球蛋白构成，构成总蛋白质的37%，2s白蛋白构成种子蛋白质的35%，谷醇溶蛋白含量较低（约占总蛋白质的 0.5%～7%）[7,28]。非还原条件下藜麦胚中有两条蛋白亚基，分子量为49、57 kDa。在还原剂的作用下这些蛋白分别被解离成28、34 kDa以及17、19 kDa。除了胚中，藜麦的胚乳中也存在分子量为49、57 kDa的蛋白质，但是含量较低。随着萌发时间的延长，蛋白逐渐分解，蛋白条带的强度逐渐降低，萌发24 h蛋白条带已经明显变浅，而萌发48 h到72 h后，蛋白条带的相对浓度分别由0.95和0.96变为0.84和0.88，说明萌发使蛋白质分解，为自身提供能量。随着萌发时间的延长，蛋白质和可溶性糖含量在合成和消耗双重作用下不断变化且总体均呈增加趋势[19,25,41]，且藜麦中的氨基酸含量也出现显著变化[25,41]。表 3是萌发前后藜麦氨基酸含量的变化。

图2 萌发藜麦的蛋白凝胶电泳图[36]：a胚芽球蛋白（非还原）b胚乳球蛋白（还原）；c胚乳蛋白；d外胚乳蛋白Fig.2 Protein gel electrophoresis of adorable wheat germ:a.(non-reduced); b.endosperm globulin (reduced);c.endosperm protein; d.endosperm protein

表3 藜麦萌发前后氨基酸含量变化[41]Table 3 Changes in amino acid content of quinoa before and after germination[41] g/100g

由表3可见，萌发后总必需氨基酸（TEAA）占总氨基酸（TAA）含量的比例增加3%，各氨基酸含量约为未萌发的 1.2倍，蛋氨酸含量增加约1.8倍萌发后游离氨基酸总量明显上升。这由于一部分蛋白质受酶催化水解成低分子肽和氨基酸，其中一部分氨基酸又继续参与分解代谢产生脱氨、转氨、脱羧等代谢物，进而这些代谢物又合成新的氨基酸。韩雅盟[42]萌发奎奴亚藜48 h后发现其粗蛋白和可溶性蛋白含量发生变化，可溶性蛋白约为未萌发的 1.2倍。苏艳玲[41]将四种藜麦浸泡3 h，其蛋白增加约为未浸泡组的1倍，与郭谋子[43]结论一致。说明萌发确实会导致可溶性蛋白质含量显著增加，然而水解蛋白酶的活性增强，分解蛋白产生氨基酸运输至新芽，蛋白质含量因此下降。这些蛋白质分解产生的氨基酸，合成新的能量和营养物质，进而改善藜麦的食用品质和营养价值。

藜麦的纤维素、蛋白质、矿物质、维生素、脂肪等营养成分丰富，能够很好满足人类生命活动的基本需求。经萌发后，其含量也会发生显著改变，萌发藜麦的营养物质变化关系如表4。

表4 藜麦萌发前后营养物质含量变化[7]Table 4 Changes in nutrient content before and after quinoa germination (dry basis %)[7]

藜麦中的营养成分呈动态变化：淀粉呈下降趋势的原因是由于为萌发一直供应能量；粗脂肪有所上升；总灰分、蛋白质含量先减后增，最小值在萌发24 h处；这些成分的改变在一定程度上提高了藜麦营养价值。

2.2 脂肪

藜麦的脂肪集中于籽粒，平均含量为 50～70 mg/g，约占总重的2.0%～9.5%，含量是玉米的两倍左右，高于大麦、小麦等谷物，仅低于谷物中的大豆[44-45]。藜麦油含丰富的不饱和脂肪酸，多为ω-3和ω-6系。藜麦油脂具备氧化稳定性，在调节抗氧化、抑菌、抗癌、抗辐射等方面作用显著，广泛应用于医药、食品和化妆品行业[13]。

藜麦脂肪含量在萌发10～48 h下降[19,43]，这是因为脂肪作为主要储能物质，在发芽过程中被消耗[46]，因此其含量呈下降趋势[19]。但表4中粗脂肪含量48 h有增加，但48 h后无显著变化。可能是因为在萌发过程中，脂肪被脂肪酶水解，除部分作为能源供给生长需要外，还有部分参与萌发过程中储能物质的生成[41,43]。

2.3 碳水化合物

碳水化合物是藜麦含量最高的成分，约占总量的70%。它包含60.4%的淀粉，2.0%的还原糖，2.5%的非还原糖，2.5%的膳食纤维和3.2%的戊聚糖。藜麦淀粉粒径为0.6～2.0 μm，比玉米和小麦要小[47]。藜麦直链淀粉含量约为3%～22%，糊化温度范围广，水结合能力、溶胀能力强，比面粉和玉米淀粉有更好的增稠性[19]。藜麦淀粉经离析后粘度更高，可以保留矿物质，与其他谷物混合使用，可开发功能性面粉[41]。

萌发过程对总淀粉、直链淀粉和支链淀粉的损失有较大影响，但能显著影响藜麦种子的消化率[46]。在表 4，总淀粉含量持续下降的原因可能是萌芽过程中的呼吸消耗以及淀粉酶活性增加而引起的淀粉持续降解。通过SEM可观察出于酶在淀粉颗粒表面的随机吸附且淀粉开始水解；其次，淀粉迅速水解，产生许多小孔，继而扩大形成通道，促进酶向颗粒中心自由扩散；最终酶的催化作用改变了颗粒的表面。萌发24 h后，萌发藜麦颗粒表面出现大量气孔和凹痕（图3E）。与天然藜麦淀粉颗粒相比，发芽后（48 h）的淀粉颗粒表面出现较多的针孔和明显的褶皱（图3C、F、I）。同样，苗灵香[19]研究发现淀粉在藜麦萌发过程中含量下降，与黄金[25]研究一致。

图3 不同藜麦品种萌发过程中淀粉的变化[48]：A-C蒙藜1号萌发1、24、48 h；D-F重藜1号萌发1、24、48 h；G-I云南红藜萌发1、24、48 hFig.3 The changes of starch in different quinoa varieties during germination:A-C.Mengli No.1 germinated for 1、24、48 h;D-F Chongli No.1 germinated for 1、24、48 h; G-I:Germination of Chenopodium yunnanense for 1、24、48 h

2.4 维生素和矿物质

藜麦是很好的维生素来源，尤其是 VB族、VE和叶酸（表2），能满足儿童和成人每日所需[49]。藜麦的矿物质含量十分丰富，尤其是钙、镁、铁等元素的含量都大大高于谷类作物[6]。藜麦中钙、铁、镁和锰元素含量可以满足婴儿和成人每天对矿质元素的需要[4,50]。萌发过程中，藜麦芽中的VB1、VB2含量均有所增加，同时 GABA含量逐渐增加[25]，主要是由于谷氨酸脱羧酶活性的增加使谷氨酸转化为GABA导致的。且VC和VE显著增加，而发酵会导致这两种化合物产生不良反应[4]。酚类化合物和抗氧化能力的提高使用这两种生物过程，这一效果更明显的是萌发过程，萌发三天后，增长101%[5]。藜麦经萌发后，其抗氧化物质含量提高，使藜麦更具营养价值，还利于人体消化吸收，增加了藜麦营养价值。同时VB1、VB6、VC、矿物质等营养成分含量明显提高，生物活性物质含量也发生变化[51]。

2.5 其他抗氧化物质

2.5.1 多酚类

在藜麦的活性物质中，多酚类物质是主要抗氧化成分。在绝大数的食物中，多酚类物质通常以苷、酯或不可直接被利用的聚合物的形式存在，在人体内只有通过肠中酶水解或细菌降解才可吸收利用，萌发对于抗氧化活性提高作用更明显，总酚含量增长为未萌发前的 2倍[37]。Alvarez-Jubete和Hirose等发现藜麦种子及新芽藜麦中总多酚含量较丰富，且相比较未萌发籽粒，总酚含量增加显著[9,40,52]。同时萌发后总酚类化合物的影响含量稳步上升，在72 h时比生藜麦的抗氧化活性提高了2倍以上，萌发1、2、3天后分别上升20%、57%和 101%[4,40]（图 4）。苗灵香[19]研究发现藜麦中活性物质黄酮、多酚含量随着萌发增加。而多酚含量随着藜麦萌发时间变化出现了先升高的趋势，然而随着萌发时间的进一步延长，藜麦多酚含量逐渐下降，这可能是由于不溶性结合酚的释放引起酚酸类物质含量的变化[39]。萌发藜麦制成的酸奶总酚含量明显提高，还具有较高的抗氧化能力[53]。总之，萌发藜麦和籽粒的多酚含量越高，其抗氧化能力越强。说明萌发过程显著提高了藜麦的抗氧化活性[53-54]，因为多酚类化合物能转变为自由基的接受体，从而隔断自由基连锁反应从而达到抑制氧化的作用。

图4 萌发过程中（24～72 h）藜麦酚类化合物液相色谱图[23]，色谱峰为1：刺槐素/奎斯亭/芹菜素-7-甲基醚；2：香草醛酸4-葡萄糖苷。3：未知化合物；4：香豆酸己糖苷。阿魏酸4-葡萄糖苷；6：香豆酸；7：槲皮素 3-O-（2,6-二-α-L-鼠李糖基）-β-D-半乳吡喃糖苷）；8：槲皮素脱氧核苷戊苷己苷；9：山奈酚3-O-（2,6-二-α-L-鼠李糖基）-β-D-半乳吡喃糖苷）；10：山奈酚 3-O-（β-D-茴香糖基-α-L-鼠李糖基）-β-D-半乳吡喃糖苷；11：槲皮素3-O-葡萄糖醛酸；12：山奈酚戊苷己苷；13：山奈酚脱氧己糖苷；14：山奈酚戊苷葡糖苷酸；15：山奈酚3-O-葡萄糖醛酸苷Fig.4 Liquid chromatography of quinoa phenolic compounds during germination (24～72h) ,with the chromatographic peak of 1:robiniacin / questing / apigenin-7-methyl ether; 2:Vanillic acid 4-glucoside.3:Unknown compounds; 4:Hexoside coumarate.Ferulic acid,4-glucoside; 6:Coumaric acid;7:Quercetin 3-O-(2,6-bis)- α- L-rhamnosyl)-β-D-galactopyranoside); 8:Quercetin deoxynucleoside pentahexyl glucoside; 9:Kaempferol 3-O - (2,6-dicarboxylic acid)- α-L-rhamnosyl)- β- D-galactopyranoside); 10:Kaempferol 3-O-(β- D-anisosyl- α- L-rhamnosyl)- β- D-galactopyranoside;11:Quercetin 3-o-glucuronic acid; 12:Kaempferol pentahexyl glucoside; 13:Kaempferol deoxyhexoside; 14:Kaempferol pentaglycoside glucoside; 15:Kaempferol 3-o-glucuronide

2.5.2 黄酮类

对于藜麦而言，其籽粒能够提供充足的黄酮类化合物[25]，同时黄酮类化合物作为具有多种生物活性的天然植物雌激素，能够抗诱变、阻碍组胺的释放抑制蛋白激酶C、超氧化物歧化酶和脂肪氧合酶活性等[55]。黄金[7]发现萌发藜麦在24 h后黄酮含量持续增加，在 60 h时达到峰值为1.76 mg/g，但在24 h前其含量一直下降。在30 ℃条件下48～60 h萌发黄酮的产率增长最快，达到120%以上[9]。藜麦萌芽做成的酸奶可作为益于人类健康的功能性酸奶，因为萌发显著影响了藜麦酸奶的功能和营养特性，藜麦萌芽酸奶总黄酮含量提高，具有较高的抗氧化能力如氧自由基吸收能力（ORAC）、三价铁还原抗氧化剂能力（FRAP）、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼清除能力（DPPH）[53]。Lucrecia[5]将红色、黑色和白色藜麦萌发，从萌发藜麦中提取并经胃蛋白酶处理的藜麦分离蛋白可以提高水解能力，同时萌发藜麦可以用作抗氧化剂和蛋白质的新食品，以生产具有生物活性的蛋白质分离物和功能食品的配方。经72 h萌发后红、白、黑藜麦中的GABA含量有所增加，最高可分别达 157.40、135.70、110.10 mg/100g；DPPH自由基清除率和铁离子还原能力的升高[8]。通过发芽处理可有效提高藜麦中有益生物活性物质含量，同时藜麦的体外抗氧化活性和营养价值也得到了提升[8,39,54]。

3 萌发藜麦生理功能特性概述

3.1 防治高血压、高血脂和高血糖

藜麦萌芽可以用于加工功能性食品，因为它含有更好的营养价值和消化性能，促进人体健康[46]。GABA是一种四碳非蛋白组成氨基酸，具有保护心血管、降低血压、治疗癫痫、缓解焦虑、改善脑机能等保健作用[56]。藜麦在萌芽过程中，GABA含量持续上升，在萌发72 h后含量变为原来的3.4倍，达到峰值，为185.6 mg/100g[41]。出现这种现象的原因主要是由于萌芽后谷氨酸脱羧酶活性增加，导致谷氨酸转化为GABA。通过浸泡和萌发的紫米，显著降低淀粉消化率和血糖指数，其中浸泡24 h后血糖指数最低[57]。同时萌发与浸泡过程中的酚类、不易消化的碳水化合物促进了短链脂肪酸（SCFAs）形成，并促进双歧杆菌和乳杆菌生长，显著改善了菌群中的有益细菌，调节了肠道微生物群。这说明萌发对于谷物淀粉影响显著，且含有潜在的降血糖应用价值。也有人发现浸泡或萌发的大米也具有潜在降血糖的作用，但其背后机制仍不确定[37]。

3.2 防治乳糜泻

乳糜泻多发于澳大利亚，我国患者比例较小，但作为人口大国，患者数量也不可小觑。乳糜泻（一种麸质不耐受肠道疾病）患者由于肠粘膜细胞酶活性不足，无法分解麸质，限制了谷物的选择范围，也易缺少人体生长必需的重要营养素。对乳糜泻患者而言，藜麦几乎不含各类麸质成分，是绝佳的营养来源，适合弥补乳糜泻患者的营养需求[2]。乳糜泻患者可安全耐受50 g的藜麦，持续食用6周后，其胃部指标完全正常[58]。谷物萌发后具有一定程度的药用价值和药用特性，甚至有一定的保健作用[59]。于是面包师和酿酒师可利用藜麦不含麸质的特性为乳糜泻患者生产烘焙[59]产品和啤酒[60]等各类产品。因此，发芽的做法可以为乳糜泻患者设计各种食品，以提高其营养重要性[60]。

3.3 减肥、助消化功能

如今，肥胖、糖尿病、高血压等慢性疾病对人们的身体健康造成了巨大威胁，食用较低的热量和血糖指数的淀粉已逐渐引起了人们的关注。藜麦中所含的慢速消化淀粉较多，而慢速消化的淀粉和大部分不经过消化道消化而直接进入结肠的淀粉（如抗性淀粉）可更好控制餐后血糖水平，并能更好地促进结肠中有益微生物群的生长[28]。王雪以浸泡时间1.5 h、浸泡温度25 ℃、发芽时间21 h、发芽温度32 ℃为藜麦萌芽的最佳优化条件制备萌芽汁饮料，对于抗氧化和消化都显示出一定作用[54]。Joy Ujiroghene[53]研制出藜麦芽功能型酸奶，口感适宜，对于人体消化也同样有促进作用，同时抗氧化作用显著，有益人体健康。萌发藜麦中的膳食纤维在胃肠道内可以有效降低餐后的血糖浓度，还可促进胃肠道蠕动，加快食物通过胃肠道，减少吸收，达到减肥的目的，另外不可溶性纤维在大肠中吸收水分，软化大便，能够防治便秘[53,61]。同时，能够防治腹泻这种效果在发芽紫米[59]、糙米[62]上也得到了很好验证。Kanauchi[63-64]等通过动物实验证明萌发大麦具有改善通便、增加短链脂肪酸和改善溃疡性大肠炎的保健潜力。

4 结论与展望

综上可知，萌发藜麦已成为一种研究新潮，这对于藜麦加工和产业化发展具有促进意义。藜麦本身营养丰富，通过萌发这种无损害、成本低的处理能在一定程度上增加了藜麦营养成分和生物活性物质（黄酮）、多酚类化合物等含量，也能改善口感和提升藜麦食用质量，适合开发出抗氧化剂和富含蛋白质的新型食品，乳糜泻病人和高血糖患者也能从萌发藜麦食品中获益，因此萌发藜麦在新型食品研究领域具有广泛的开发价值。

备注：本文的彩色图表可从本刊官网（http://lyspkj.ijournal.cn）、中国知网、万方、维普、超星等数据库下载获取。