不同粒色青稞营养品质评价

杨希娟

(1.青海大学农林科学院,青海 西宁 810016;2.青海省青藏高原农产品加工重点实验室,青海 西宁 810016)

青稞属禾本科大麦属,在植物学上属于栽培大麦的变种,因其籽粒内外稃与颖果分离,籽粒裸露,故又称为裸大麦[1],因其具有耐寒、耐旱、耐紫外、产量稳定、适应性强和易栽培等优势,成为了青藏高原等地区主要粮食作物[2]。青稞具有“三高两低”的营养特点[3],且富含生物活性物质[4,5],能够预防糖尿病、高血压、抗肿瘤[6]、调节糖脂代谢[7,8],具有极高的营养保健及药用价值[9,10]。

自然界中,由于不同颜色的色素沉积于谷物大麦果皮、糊粉层,从而形成了不同的颜色的大麦种类[11,12]。通常我们将黄(白)籽粒称为不含色素的普通大麦,此外籽粒中花色苷在糊粉层分布而在果皮中缺失的则表现为蓝色,果皮和糊粉层均含有花色苷的常表现为紫色,果皮含黑色素的一般表现为黑色[13,14]。青稞作为青藏高原的独有物种,其资源丰富,籽粒颜色多样,生产中常见的籽粒颜色有黑色、蓝色、紫色和黄色等[15-17]。目前关于不同品种及不同区域青稞中营养成分含量的报道较多,但不同颜色青稞中营养成分的研究鲜见报道,籽粒颜色不同的青稞其营养含量是否存在差异还未知,这限制了有色青稞的健康消费和开发利用。因此有必要对不同粒色青稞营养品质进行研究。本文为明确不同粒色青稞营养品质特性及差异,对促进有色青稞的精深加工及综合利用具有重要的指导意义。

1 材料与方法

1.1 试验原料与试剂

青稞籽粒颜色及品种名称见表1,所有参试青稞品种均由青海省农林科学院提供。TOTAL STARCH 试剂盒、AMYLOSE/AMYLOPECTIN试剂盒、MIXED-LINKAGE BETA-GLUCAN试剂盒,购自 Megazyme 公司;其他试剂均为分析纯。

表1 青稞品种Table.1 Highland barley varieties

1.2 试验方法

1.2.1 青稞全粉制备方法

清理、晾干收获的青稞,放于4 ℃冰箱。

1.2.2 营养成分指标测定

青稞中水分、灰分、蛋白质、纤维、脂肪、氨基酸含量的测定均参照国标的方法进行。总淀粉、直链淀粉、β-葡聚糖均采用试剂盒法进行。

1.2.3氨基酸评价

参考朱圣陶[18]、席亚丽[19]、徐向英[20]的方法进行氨基酸评分(Amino acid score,AAS)、必需氨基酸指数(essential amino acid index,EAAI)、生物价(Biological value,BV)、营养指数(Nutritional index,NI)、氨基酸化学评分(Chemical Score,CS)、氨基酸比值系数分(Score of RC,SRC)的计算与分析。

AAS=样品中某必需氨基酸相对含量/WHO/FAO模式中相应氨基酸的相对含量×100

BV=样品中必需氨基酸的含量/参照蛋白质中必需氨基酸的含量×100%

CS=样品蛋白质中氨基酸含量/鸡蛋相应必需氨基酸含量

SRC=100-CV×100(CV=RCAA 的标准差/RCAA 的均值)

RC=样品中某必需氨基酸 RAA/各种氨基酸 RAA 的平均值

1.2.4 数据分析

试验中每个指标重复测定三次,采用单因素方差分析,DPS 7.05软件进行 LSD 检验,统计结果P<0.05认为差异显著。所有结果表示为平均值±标准偏差(Means±SD)。

2 结果与分析

2.1 不同粒色青稞主要营养理化指标分析

从表2可知,不同颜色的不同青稞品种之间测量的营养成分存在不同程度的差异。其中黑色青稞蛋白质平均含量最高,为13.20%,且不同品种间差异最小,变异系数为5.3%。其次为紫色青稞,蛋白质平含量在12.69%。黄色青稞的蛋白质平均含量最低达11.21%,且与除蓝色青稞品种外的其它品种相比差异显著,变异系数达16.30%。

不同粒色青稞的总淀粉含量为55.21%～60.68%,直链淀粉含量为19.92%～24.72%。蓝色青稞的总淀粉平均含量最高,为60.68%,而直链淀粉平均含量最低,仅为19.92%;紫色青稞的总淀粉含量平均值最低,为55.21%,但直链含量平均值却最高,为24.72%;黑色和黄色青稞的总淀粉含量相比差异不显著(P>0.05),直链淀粉平均含量在20.00%～23.00%之间。

不同粒色青稞的脂肪含量为1.80%～2.00%,其中蓝色青稞的脂肪平均含量最高,且与其它粒色青稞相比差异显著(P<0.05)。不同粒色青稞的纤维含量为2.37%～2.76%,其中黄色品种的纤维含量平均值最高,为2.76%,蓝色品种相对较低仅为2.37%,黑色和紫色品种的纤维含量平均值相当。灰分含量最高的是黑色品种,平均为0.64%,紫色品种与黄色品种的平均灰分含量相当,蓝色品种的平均灰分含量为0.40%。

不同粒色青稞的β-葡聚糖含量为5.04%～5.29%,黑色和蓝色青稞的β-葡聚糖含量平均值最高,均为5.29%,紫色青稞的β-葡聚糖平均含量次之,黄色青稞的β-葡聚糖含量最低仅为5.04%。此外,紫色青稞中β-葡聚糖含量在5%以上的有13个品种,蓝色和黑色青稞中有9个品种,黄色青稞中有6个品种,分别占参试品种总数的25.00%、17.31%、17.31%和11.54%。

2.2 不同粒色青稞的氨基酸组成分析

由表3可知,不同粒色青稞中各氨基酸含量存在差异。对于8种必需氨基酸,黑色、紫色青稞中含量较高的氨基酸主要有赖氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、组氨酸。黄色青稞中谷氨酸含量最高,缬氨酸含量最高的是黑色青稞。对于5种半必须氨基酸,黑色和紫色青稞中的精氨酸、甘氨酸、丝氨酸和酪氨酸含量均为最高,黄色青稞均为最低。半胱氨酸则在蓝色和黄色青稞中含量较高。此外,非必需氨基酸的变化趋势与必需氨基酸和半必需氨基酸一致,即黑色和紫色青稞中的非必须氨基酸含量均为最高,蓝色青稞次之,黄色青稞含量最低。

表3 不同粒色青稞籽粒氨基酸组成及含量Table.3 Components and comparison of essential amino acid of different colored highland barley varieties

2.3 不同粒色青稞的必需氨基酸评价

由表4可知,不同颜色青稞的品种间氨基酸品质有一定差异。以赖氨酸含量为评价指标,黑色青稞赖氨酸的含量最高,为0.45%,紫色和蓝色次之,普通黄色青稞最低,说明深色青稞中赖氨酸含量高于黄色青稞。以AAS为评价指标,说明蓝色青稞的蛋白中必需氨基酸比例最高,其次为黄色和黑色,紫色青稞最低,表明蓝色青稞能最大程度被机体利用;以CS为评价指标,黄色青稞评分最高,依次为蓝色、紫色和黑色。以EAAI和BV为评价指标,从高到低依次为蓝色、黄色、紫色和黑色。以NI为评价指标,黑色青稞最高,其次为紫色和蓝色,黄色青稞NI值最低,说明黑色青稞有较高的蛋白营养价值。基于SRC评价指标,比较不同粒色青稞的规律类似于AAS的评价结果,表明蓝色大麦蛋白的氨基酸组成接近WHO / FAO推荐模式。

表4 不同粒色青稞必需氨基酸评价Table.4 Evaluation of amino acid of colored highland barley

2.4 不同粒色青稞基本营养品质聚类分析

根据蛋白质含量,直/支比,脂肪,纤维,灰分和β-葡聚糖含量,采用组间联接(平方欧氏距离)法,对参试的青稞品种进行聚类分析,结果如图1、表5所示。将参试青稞分为3大类。第一类包括21个品种,以黄色和蓝色青稞为主,分别占第一类总品种的42.86%、38.10%,此类青稞具有高含量的β-葡聚糖的(5.08%)、灰分(0.38%)和脂肪(1.92%);第二类包括29个品种,以紫色和黑色为主,分别占第二类总品种37.93%、31.03%,另外还有5种黄色青稞和4种紫色青稞,此类青稞具有高蛋白质含量(12.68%)、高直/支比(27.86%),其余营养成分指标略低于第一类;第三类仅包括2个品种,均为紫色青稞,其蛋白质含量(9.20%)和直/支比(23.27%)最低,其余营养成分指标与第二类的相当。说明青稞营养成分含量的差异同时受到品种及颜色的影响。从方差分析结果可以看出,三大类青稞之间在营养成分含量方面存在差异。

图1 不同粒色青稞基本营养品质聚类分析图Fig.1 Basic nutritional quality of highland barley with different grain colors cluster analysis diagram

表5 52个青稞品种营养成分聚类结果Table.5 Clustering results of nutritional qualities in 52 highland barley varieties

3 结论与讨论

不同粒色青稞的营养成分含量存在差异,其中黑色青稞蛋白质和灰分含量高于其他品种,蓝色青稞总淀粉和脂肪含量高于其他粒色青稞,紫色青稞品种含有较高含量的直链淀粉,黄色品种纤维含量较高,黑色、蓝色、紫色等深色青稞的β-葡聚糖含量较高。另外,不同粒色青稞品种的必需氨基酸含量有较大变异,E/T的变异较小,其中赖氨酸是青稞蛋白质中的第一限制氨基酸。蓝色青稞蛋白中必需氨基酸比例最高,其氨基酸组成与WHO/FAO推荐的氨基酸模式最为接近。以测定的青稞基本营养成分含量为指标进行聚类分析发现 52个青稞品种被分为三类:第一类包括21个品种,以黄色和蓝色青稞为主,第二类包括29个品种,以紫色和黑色为主,第三类仅包括2个品种,均为紫色青稞。

有研究发现有色谷物的营养成分含量差异与其种皮颜色的深浅呈正相关[21]。本研究发现不同粒色青稞蛋白质、直链淀粉、纤维、灰分及β-葡聚糖含量存在差异。相关研究表明,黑小麦、黑米、黑大麦、黑玉米、黑大豆、黑芝麻等蛋白质含量普遍高于普通浅色品种,蛋白质中的氨基酸种类更齐全,配比更合理,必需氨基酸比例更高[22]。本研究结果发现,与黄色青稞相比,有色青稞中的必须氨基酸含量最高,其中黑色青稞蛋白营养价值最高。综上,本研究发现四种不同粒色的青稞之间营养成分含量存在差异,且其差异同时受品种及粒色的影响。