谷子不同部位和加工工段产品的营养成分

李红，李子怡，申瑞玲，李涵，李丛一，曹颖

郑州轻工业大学 食品与生物工程学院（郑州 450001）

谷子，古称稷、粟，是禾科（Gramineae）狗尾草属（Setaria）植物[1]。它品种繁多，有糯性和粳性之分[2]。谷子起源于我国黄河流域，因其喜温、耐旱[3]，适应性强，广泛栽培于欧亚大陆的温带和热带地区，在我国主要分布于华北、西北和东北地区，种植面积较大，成为我国传统的特色农作物之一[4]。谷子成熟后谷穗通常会变成金黄色，亦有白、红、黑、橙、紫色，俗称“粟有五彩”[5]，脱壳后俗称小米。小米营养价值较高，不仅含有丰富的维生素、矿物质和膳食纤维，而且各营养成分间配比合理，易于吸收，具有很好的食疗保健作用[6]。相较于大米和小麦，小米中含有八种人体必需氨基酸，尤其是色氨酸、蛋氨酸含量很高[7]，且氨基酸的比例与世界卫生组织推荐模式相符[8]；谷子膳食纤维含量高，膳食纤维持水能力强，进入人体内后吸水膨胀，增加了粪便量，有利于肠道蠕动，适于糖尿病患者食用[9]。此外，谷子中还含有丰富的不饱和脂肪酸（亚油酸、亚麻酸等）[10-11]、多酚[12]、硒元素[13]等生物活性成分，对预防衰老[14]、动脉硬化和心脑血管疾病[15]方面有很好的疗效。

谷子是中国最大的粮食作物之一，精加工过程中主要副产品谷糠由种子组织表面、种皮最内层、部分植物胚构成，占谷子质量的8%～10%[16-17]。经研究表明，谷糠中含有约10%的粗脂肪[17]，其中亚油酸、亚麻酸含量高达85%以上，两种脂肪酸含量的比例为6.5∶1，符合WHO推荐的健康油脂标准[18]。然而，目前大部分谷糠以副产物丢弃，不仅造成资源浪费，还会引起环境污染。且目前关于谷子成分研究主要针对对谷粒或小米[12,16-17]，而对谷子各个加工工段产品的成分研究未见报道，为进一步开发谷子加工产品，文章主要研究了不同部位及加工工段谷子产品营养成分的差异，对于合理利用谷子、开发新油源及新型保健食品，乃至培育优良谷子品种都具有重要的指导意义。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

试验所用谷子、油糠、小米等产品由内蒙古林西县恒丰粮油加工有限责任公司提供。

正己烷（色谱纯）、硫酸锌、亚铁氰化钾、甲醇、无水硫酸钠、三氟化硼乙醚、无水乙醚、硫酸铜、硫酸钾、浓硫酸、浓盐酸、硼酸、溴甲基酚绿、95%乙醇、氢氧化钠（分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司）。

1.2 仪器与设备

DGX-9234B-2型电热恒温干燥箱（上海市实验仪器总厂）；AL204分析天平（梅特勒-托利多仪器上海有限公司）；DRZ-4型马福炉（上海实验电炉厂）；HHS21-4电热恒温水浴锅（上海医疗器械厂）；Agilent 8860气相色谱仪（美国安捷伦仪器有限公司）；MGC高速粉碎机（天津泰斯特仪器有限公司）；BGZ-240真空干燥箱（山东浩中化工科技有限公司）；RE-52AA型旋转蒸发仪（上海亚荣生物仪器总厂）；WZZ-1S/2S旋光仪（上海光学仪器厂）。

1.3 试验方法

1.3.1 谷子加工工艺

谷子加工过程中，工段比较复杂，包括除杂、脱壳、脱糙、脱糠、抛光、色选等过程[19]，具体加工工艺见图1。其中，砻谷工段主要是脱除谷子中的谷壳，砂辊主要除去谷糙和部分少量谷糠，而铁辊主要脱除谷子中70%以上的油糠，再经脱除碎米、杂米、米垢，得到小米。

图1 谷子加工工艺

1.3.2 谷子成分测定

水分[20]、灰分[21]、粗脂肪[22]、粗蛋白[23]和粗淀粉含量的测定[24]分别参考相应国家标准。

1.3.3 谷子油脂肪酸组成测定[25]

采用三氟化硼-乙醚催化法将谷子油甲酯化[26]，再通过气相色谱分析，根据一定温度和压力下，各组分在载气和固定液薄膜的气液两相中的分配系数不同，使脂肪酸各组分的移动速度不同，将各组分分开，并与各脂肪酸标样的保留时间比较，来确定脂肪酸组成，同时根据峰面积归一化法计算各脂肪酸的相对含量。

1.3.3.1 三氟化硼甲酯化

将所需要待测试样混合均匀，然后取样品油脂，加入到50 mL的圆底烧瓶中，加入沸石2～3粒，加入7 mL的0.5 mol/L的NaOH甲醇溶液放在电炉上加热，回流7 min，加入7 mL的甲醇BF3甲醇溶液（VBF3∶V甲醇=1∶4），回流1 min，加入2.4 mL色谱纯正己烷，回流1 min，加入饱和食盐水，摇匀，吸取上清液入试管，加无水硫酸钠（正己烷的体积的0.3～0.5倍），轻轻振荡即可进气相色谱检测。

1.3.3.2 气相色谱条件

色谱柱：SGE BPX-70色谱柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；升温程序：170 ℃保持1 min，以2 ℃/min升至210 ℃，保持4 min；载气（N2）流速1 mL/min，压力2.4 kPa，进样量1 μL；分流比：20∶1。

2 结果与分析

2.1 不同部位和工段谷子加工产品的基本组成

不同部位和工段的谷子加工产品经粉碎后，测定其基本组成见表1。

由表1数据可知：谷子不同部位营养成分差别较大，小米的水分含量（10.4%）明显高于油糠（7.16%）、谷糙（6.96%）和谷壳（7.00%），可能由于小米中淀粉含量较高，而油糠和谷糙粗脂肪含量高，淀粉的持水能力比脂肪的持水能力强的缘故；油糠、谷糙和谷壳中灰分（5.40%，7.49%和8.99%）含量明显高于小米（1.23%），说明谷子中的矿物质主要集中在谷糠和谷壳中；小米的蛋白质含量（8.80%）低于油糠中的蛋白质（11.0%），而谷糙和谷壳中基本不含蛋白质，说明谷子中的蛋白质主要集中在糊粉层和胚芽中；小米的粗脂肪（7.24%）含量明显低于油糠（19.6%）和谷糙（11.0%）的粗脂肪，而谷壳基本不含粗脂肪，说明谷子的粗脂肪主要集中在谷壳和小米之间细腻的糊粉层和胚芽中；小米中淀粉含量（46.8%）明显高于油糠中的淀粉含量（18.1%），而谷糙和谷壳中基本不含淀粉，因此，在谷子加工过程中应对副产物进行合理利用。

表1 不同部位、工段谷子加工产品的基本组成 单位：%

在谷子加工过程中，随着谷壳、谷糙和油糠的脱除，得到产品的灰分含量逐渐降低，说明灰分主要在谷壳、谷糙及油糠中；而粗蛋白和粗脂肪含量先稍微升高，随着油糠的脱除，蛋白质和脂肪的含量又逐渐降低；粗淀粉含量随谷壳和谷糠的脱除逐渐升高。因此，可以根据不同工段产品组成的差异开发新的食品。

2.2 谷子加工产品中油脂的脂肪酸组成分析

利用气相色谱检测了不同部位和加工工段谷子产品提取得到油脂的脂肪酸组成，从油糠中提取的油脂甲酯化后的气相色谱图如图2，不同谷子加工产品提取得到的油脂甲酯化后的气相色谱图经面积归一化得出组成油脂的脂肪酸的相对含量，见表2。

图2 油糠油脂肪酸甲酯GC分析图

由表2数据可知，不同部位和工段谷子加工产品提取油脂的脂肪酸组成存在一定差别，如谷子和小米提取得到的油脂饱和脂肪酸含量（15.7%），谷糙油脂饱和脂肪酸含量（18.8%）高于小米（15.7%）和油糠油（15.9%）中饱和脂肪酸含量；加工工段中，二道砂辊米油脂饱和脂肪酸含量（11.2%）最低，二道铁辊米油脂饱和脂肪酸含量最高（17.8%）。然而，不同部位、加工工段谷子油的脂肪酸种类差别不大，均由9种脂肪酸组成，其中饱和脂肪酸含量＜19%，主要为棕榈酸（＜9.6%）、硬脂酸（＜5.5%）、花生酸（＜1.7%）及少量的月桂酸和山嵛酸，不饱和脂肪酸含量＞81%，主要为亚油酸（＞64%）、油酸（＞13%）、亚麻酸（＞2.3%）及少量的花生一烯酸。不饱和脂肪酸亚油酸和亚麻酸具有降低血脂及血液中低密度脂质蛋白胆固醇的功效[27]，且谷子油在降低高血压、心脏病和中风等疾病的发病率方面具有很高的药用价值，是一种极具开发价值的营养保健油脂。

表2 不同品种、部位及工段谷子加工产品粗脂肪的脂肪酸组成

3 结论

（1）不同部位的谷子营养成分相差很大。小米的水分和淀粉含量高于油糠、谷糙和谷壳，而灰分和粗脂肪含量则明显低于油糠和谷糙；此外，小米的蛋白质含量低于油糠中的蛋白质含量，因此，应合理利用谷子加工过程的副产物。

（2）不同工段谷子加工产品的组成也存在一定差别，谷子经过砻谷机、砂辊机到铁辊机，谷壳、谷糙和油糠逐渐被脱除，产品的灰分含量逐渐降低，粗蛋白和粗脂肪含量先稍微升高，随后逐渐降低，而粗淀粉含量随谷壳和谷糠的脱除逐渐升高。因此，利用不同工段的产品，可以开发新的食品资源。

（3）不同品种、部位、工段谷子加工产品油脂的脂肪酸含量存在一定差别，但种类差别不大，均由9种脂肪酸组成，主要为亚油酸（＞64%）、油酸（＞13%）、棕榈酸（＞7.0%）。谷子油的高不饱和脂肪酸含量使其成为一种极具开发潜力的营养保健油脂。