大麦籽粒矿质元素含量分析与评价

李 爽，时学双，张小村*，孔凡美*

（1.山东农业大学资源与环境学院，山东 泰安 271000；2.日喀则市农牧业科学研究推广中心，西藏 日喀则 857000）

大麦栽培历史悠久，其栽培面积居谷类作物第4位。根据籽粒是否有稃片将其分为2类：有稃的为皮大麦，无稃的为裸大麦。目前，大麦可用于酿酒、饲用和食用，国际上以饲用为主。裸大麦是西藏人民的传统主食，其营养丰富，口感独特，富含Fe、Zn、Se等多种微量元素，具有广阔的产业开发前景。

在自然淘汰及人为选择过程中，为了适应不同的气候环境、土壤性质和耕作习惯等，大麦逐渐形成了类型多样的种质资源。程剑平等调查了国内9份啤酒大麦（皮大麦）籽粒中的Fe和Zn含量（质量分数，下同），发现其含量分别为36.45～140.85 mg/kg和47.99～98.69 mg/kg，不同大麦品种间含量差异显著。许伟利等研究发现，皮大麦中大量营养元素Ca、P、K、Mg、Na、N的 总 含量 分 别 为0.5、3.5、4.7、1.4、0.5、1.4 g/kg，微量元素Cu、Fe、Mn、Zn、Se的含量分别可达6.2、45.7、27.2、34.4、0.4 mg/kg。野生二棱大麦（皮大麦）材料籽粒中Se含量范围为0～0.387 mg/kg。而青稞（裸大麦）作为藏区人民的主要粮食作物，其矿质营养成分及品质的品种差异也受到了较多关注。如唐亚伟检测分析了208份青稞材料籽粒中微量营养素含量，其中：藏区青稞材料Fe、Zn、Cu、Mn含量均值 分 别 为41.61、32.92、6.29、12.12 mg/kg，青稞籽粒中Fe、Zn和Se的含量 范 围 分 别 为21.88～109.25、67.48～393.63、0.03～11.43 mg/kg。这些研究表明，不同类型的大麦籽粒矿质养分含量存在显著的基因型差异。

本研究对20个大麦材料的主要矿质营养组分进行测定，研究各元素含量的品种差异，以期为利用大麦缓解人体微量元素缺乏提供参考。同时，筛选籽粒矿质元素含量高的大麦材料，旨在为大麦矿质养分特色品种的选育及推广提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

20个大麦品种（系）由中国农业科学院作物科学研究所作物种质资源中心提供，包括6个皮大麦和14个裸大麦（表1），其粒色包括褐色、绿色、浅褐色、浅绿色、浅黄色、黄色、紫色、浅蓝色和黑色。其中，籽粒颜色为紫色、浅蓝色和黑色的为有色大麦。

表1 供试大麦种质材料类型、皮裸性、粒色及L、a、b值

1.2 试验方法

大麦籽粒的粒长、粒宽、圆度及千粒质量数据采用万深SC-G型自动种子考种分析仪测定；大麦籽粒矿质元素（P、K、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn和Se）含量采用电感耦合等离子体发射光谱法测定（GB/T 35871—2018《粮油检验谷物及其制品中钙、钾、镁、钠、铁、磷、锌、铜、锰、硼、钡、钼、钴、铬、锂、锶、镍、硫、钒、硒、铷含量的测定电感耦合等离子体发射光谱法》）；大麦中粗蛋白含量以凯氏法测定（GB/T 5511—2008《谷物和豆类氮含量测定和粗蛋白质含量计算凯氏法》）；总黄酮含量采用分光光度法测定。

1.3 数据处理

试验数据采用SPSS 22.0软件Duncan新复极差法进行多重比较（＜0.05），采用Origin 2018软件绘制线图。

2 结果与分析

2.1 不同大麦品种（系）粒型分析

如表2所示，皮大麦和裸大麦的粒长均值分别为7.89、8.14 mm，普通大麦和有色大麦的粒长均值分别为7.81、8.44 mm。皮大麦和裸大麦的粒宽均值分别为3.35、3.08 mm，普通大麦和有色大麦的粒宽均值分别为3.25、3.31 mm。不同类型的大麦种质籽粒直径、圆度和千粒质量差异均不具有统计学意义。不同品种（系）籽粒的粒型差异较大，圆粒青稞更容易加工磨粉，不容易断裂且出粉率高。供试品种（系）中ZDM1467、ZDM1582和ZDM1705的籽粒圆度分别为0.496、0.499、0.513 mm，千粒质量均超过50 g，具有较理想的籽粒特性。

表2 供试大麦籽粒表型性状

2.2 大麦籽粒总黄酮与粗蛋白含量

由表3可知，20个大麦籽粒总黄酮及粗蛋白含量均未表现出显著差异，总黄酮含量范围为1.12～1.30 mg/g，粗蛋白含量范围为11.97%～25.31%。20个大麦材料中，有16个材料蛋白质含量超过16%，其中ZDM10342的粗蛋白含量达到25.31%，是典型的高蛋白类型。

表3 大麦籽粒总黄酮与粗蛋白含量

2.3 大麦籽粒矿质元素含量差异

由表4可知，20个大麦材料的籽粒矿质元素含量存在很大差异。在所测的8种元素中，籽粒P元素含量最高，为2 401.52～4 638.43 mg/kg；籽粒K、Mg、Fe、Mn、Cu及Zn元素含量范围分别为1 506.30～2 138.46、581.01～735.49、21.20～97.26、11.90～25.65、2.49～6.69、13.80～44.38 mg/kg；而籽粒Se含量最低，平均值仅为16.21 μg/kg。

表4 不同大麦品种（系）籽粒中的矿质元素含量

供试大麦籽粒Fe元素与Se元素在不同大麦材料间变化较大，变异系数分别为50.71%、52.09%。其中，褐色裸大麦ZDM10347的Fe含量高达97.26 mg/kg；黄色裸大麦ZDM10833的Se含量较高，达30.68 μg/kg。大麦籽粒Mn、Cu和Zn元素含量的变异系数分别为20.22%、27.84%、29.49%，但是ZDM10360和ZDM10390的Zn含量均高于40 mg/kg，已经达到富锌谷物的标准。供试大麦品种（系）籽粒P、K和Mg含量的变异系数较小。由表5可知，皮大麦籽粒中Mn、Cu、Zn的含量显著高于裸大麦，但有色大麦与普通大麦籽粒中Mn、Cu、Zn的含量差异不具有统计学意义。

表5 不同类型大麦籽粒中的矿质元素含量

2.4 大麦籽粒矿质元素含量间的相关性

由图1可知，20个大麦籽粒中各元素表现出较强的正相关关系。其中：籽粒K含量与籽粒Mg、Mn

图1 大麦籽粒中元素含量之间的相关关系

含量显著正相关，与籽粒P、Cu、Zn含量极显著正相关。籽粒Mg含量与籽粒Fe、Mn、Cu、Zn含量均极显著正相关。籽粒Mn含量与籽粒Cu、Zn含量极显著正相关，相关系数分别为0.713、0.644。籽粒Cu含量与籽粒Zn含量极显著正相关。可见，大麦籽粒中各

种元素既相互独立又关系复杂。值得注意的是，Zn与K、Mg、Mn、Cu均极显著正相关。

3 讨论与结论

3.1 不同大麦品种（系）矿质元素营养分析

本研究表明，大麦籽粒P、K、Mg、Fe、Mn、Cu及Zn元素含量范围分别为2 401.52～4 638.43、1 506.30～2 138.46、581.01～735.49、21.20～97.26、11.90～25.65、2.49～6.69、13.80～44.38 mg/kg。其中，裸大麦籽粒P、Mn、Cu及Zn元素含量与已有研究中西藏地区青稞籽粒中相应的元素含量一致，K、Mg和Fe元素含量低于已有研究结果。而皮大麦籽粒Fe元素含量均值为42.80 mg/kg，与已有研究结果相似。同时，大麦籽粒元素之间存在相关关系。其中：K与P、Mg、Cu、Zn元素含量之间，Mg与Fe、Mn、Cu、Zn元素含量之间，Mn与Cu、Zn元素含量之间，以及Cu与Zn元素含量之间，均存在正相关关系。这与同是禾本科的小麦籽粒元素间的相关性一致，如：石荣丽等调查了262份小麦微核心种质库中籽粒各元素间的相关性，王健胜等研究了小麦籽粒Cu与Zn元素之间的相关关系，这些研究结果中元素间的相关关系与本研究结果一致。

3.2 大麦与人体的微量元素营养

矿质元素是人体保持身体健康和预防疾病必不可少的，《中国居民膳食指南》建议一般人群每天摄入全谷物250～400 g为宜，以城乡居民每日摄入全谷物种类为大麦计，已调查的大麦品种可为人体提供的矿质元素P、K、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn和Se的总量分别为918.94～1 470.30 mg、445.85～713.36 mg、163.91～262.26 mg、8.02～12.83 mg、4.05～6.48 mg、0.94～1.50 mg、6.65～10.64 mg、4.05～6.48 μg。所有大麦品种Mn元素日提供量均能满足适宜摄入量（3.5 mg/d），而所提供的Cu元素水平均未达到该元素适宜摄入量（2.0 mg/d）要求。

随着城乡居民膳食结构与需求的变化，推荐摄入水平标准也随之改变，故在推荐膳食营养供给量（RDA）的基础上发展起一组日均膳食营养素参考摄入量的标准体系（DRIs），其中推荐营养素摄入量（RNI）这一指标是指满足97.5%的人群所需的摄入水平的量。Mg元素针对成年女性的RNI值为220 mg/d，成年男性为260 mg/d，故以大麦为谷物主食基本可以满足人体对Mg元素的需求，可多食用ZDM8181、ZDM1619和ZDM1582材料来提高Mg元素的摄入。调查显示，我国居民每日平均Fe摄入量为21.4 mg，若仅依赖大麦摄入Fe元素，可满足18～50岁男性的Fe元素摄入需求，但未达到同年龄段女性的Fe元素摄入需求，而ZDM10347材料的Fe元素含量显著高于其他品种（系），食用较多该大麦品种（系）可满足该范围女性摄入要求。食用大麦并不是Zn元素摄入的较优途径，主要是由于大麦中的Zn元素生物利用度较低，低于9.8 mg/d的推荐摄入量就会造成Zn元素营养缺乏，而通过食用Zn元素含量较高的皮大麦品种，或食用ZDM10360和ZDM10390材料，可保证Zn元素的足量摄入。同时，DRIs推荐成年人Se元素摄入量应为26～34 μg/d，本研究所调研的大麦品种（系）均无法满足日常所需。综上所述，食用大麦可基本满足藏区居民对于Mn、Mg、Fe和Zn元素的需求。可考虑对元素含量较高的ZDM10347、ZDM8181、ZDM1619、ZDM1582、ZDM10360和ZDM10390大麦品种（系）进行选择性种植，或者作为育种亲本应用。

3.3 有色大麦的微量元素营养潜力

有色大麦富含天然功能活性成分，例如多酚和花青素等，是极其珍贵的种质资源。但本研究发现其元素含量却未表现出其优越性。相关研究表明，有色大麦籽粒中P、K、Mg、Fe和Zn含量与普通大麦的差异无统计学意义，但黑青稞籽粒Mn、Cu含量高于蓝青稞和紫青稞，却显著低于普通大麦；也有研究表明，黑青稞籽粒Mg含量也有大于蓝青稞和紫青稞的趋势。大量的研究表明，不同品种及同一品种不同栽培环境条件下籽粒矿质元素含量存在显著差异。由于有色青稞具有特殊的保健功能，进一步鉴定和评价有色青稞籽粒矿质元素的累积潜力具有较大的实际应用价值，值得深入研究。

感谢中国农业科学院作物科学研究所郭刚刚研究员提供大麦种质材料。