摘 要 雜糧營養(yǎng)成分豐富，符合人體攝入的比例，可以調(diào)節(jié)人類的膳食平衡，故在食品開發(fā)中有著廣闊的發(fā)展前景。然而，雜糧中存在的蛋白酶抑制因子、低聚糖、植酸以及單寧等多種抗?fàn)I養(yǎng)因子（ANF）極大地限制了其推廣應(yīng)用。對(duì)雜糧中的主要抗?fàn)I養(yǎng)因子的分類、作用機(jī)理和檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行綜述，重點(diǎn)介紹了對(duì)蛋白酶抑制因子、皂甙、植物凝集素、低聚糖、植酸、抗原蛋白、單寧、非淀粉多糖等檢測(cè)技術(shù)的研究進(jìn)展。

關(guān)鍵詞 雜糧；抗?fàn)I養(yǎng)因子；檢測(cè)技術(shù)

中圖分類號(hào)：Q946.8 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.34.013

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雜糧是指除了稻谷、小麥、玉米與大豆等大宗糧食以外的種植面積相對(duì)較小的小品種谷物、小品種豆類和薯類等的總稱[1]。我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，雜糧資源非常豐富，是世界上最大的“雜糧生產(chǎn)國”，在世界雜糧生產(chǎn)中占有著舉足輕重的地位。雜糧中含有的主要營養(yǎng)素符合人體攝入的最合理比例，具有豐富的營養(yǎng)價(jià)值，并具有特殊的食療作用，在現(xiàn)代保健食品中具有重要的地位[2]。

目前，我國雜糧絕大部分是作為鮮食或者加工為飼料，用來加工為主食的僅占總量的20%～30%，比例嚴(yán)重失調(diào)[3]。主要原因一方面是由于我國加工的雜糧食品口感粗糙，消費(fèi)者接受程度低；另一方面是由于雜糧食品中抗?fàn)I養(yǎng)因子（Antinutritional factors，ANF）會(huì)影響人體對(duì)養(yǎng)分的消化、吸收和利用，引起胃腸脹氣、腹痛、腹瀉、甚至食物中毒等現(xiàn)象。

本文綜述雜糧中抗?fàn)I養(yǎng)因子的種類、作用機(jī)理、檢測(cè)技術(shù)，旨在全面加深對(duì)雜糧中ANF的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而以采取有效措施實(shí)現(xiàn)對(duì)雜糧的高效加工應(yīng)用，對(duì)緩解我國糧食安全問題與優(yōu)化食品膳食結(jié)構(gòu)等具有非常重要的意義。

1雜糧中ANF的分類

雜糧中ANF可以分為以下4類：（1）谷物類。主要有非淀粉多糖（NSP）、單寧、植酸等，如高粱中的單寧、大麥中的植酸等。（2）豆類。主要有蛋白酶抑制因子、植物凝集素、皂甙、低聚糖和抗維生素因子等，如蠶豆中的胰蛋白酶抑制劑、蕓豆中的植物凝集素、菜豆中的皂甙。（3）薯類。主要有生物堿、生氰糖苷、蛋白酶抑制因子等，如甘薯中的龍葵堿等。（4）油料籽實(shí)類。主要有硫甙、芥酸、單寧等，如菜籽餅中的單寧等。

2雜糧中ANF的抗?fàn)I養(yǎng)作用及其機(jī)制

ANF的抗?fàn)I養(yǎng)作用主要表現(xiàn)在以下7個(gè)方面：（1）降低蛋白質(zhì)利用率。胰蛋白酶抑制劑會(huì)導(dǎo)致飼料中的蛋白質(zhì)消化率下降，引起機(jī)體內(nèi)蛋白質(zhì)內(nèi)源性消耗[4]。（2）對(duì)碳水化合物的消化有不良影響。由于人或動(dòng)物缺乏能水解棉籽糖與水蘇糖的α-半乳糖苷酶，當(dāng)二者進(jìn)入大腸后，經(jīng)細(xì)菌發(fā)酵，會(huì)產(chǎn)生CO2、H2及少量CH4，引起消化不良、腹脹、腹瀉等現(xiàn)象[5]。（3）降低礦物質(zhì)、微量元素等的利用率。植酸、單寧在消化道中會(huì)螯合礦物質(zhì)元素和微量元素形成不易吸收的螯合物[6]。（4）降低維生素利用率。一種途徑是破壞維生素生物活性，另一種途徑是由于其化學(xué)結(jié)構(gòu)與某類維生素類似，在動(dòng)物代謝過程中與維生素產(chǎn)生競爭，進(jìn)而干擾動(dòng)物對(duì)該類維生素的利用，引起維生素缺乏癥[7]。（5）刺激免疫系統(tǒng)?？乖鞍状碳っ庖呓M織，產(chǎn)生過敏反應(yīng)，使血清中抗原特異性抗體含量升高，小腸絨毛萎縮，導(dǎo)致過敏性腹瀉[8]。（6）對(duì)多種營養(yǎng)成分利用產(chǎn)生影響。如單寧既可與胰蛋白酶和淀粉酶反應(yīng)，使蛋白質(zhì)和碳水化合物的利用率降低，又可與金屬離子化合物反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，還可與維生素B12形成絡(luò)合物而使其利用率降低[9]。（7）產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)抑制機(jī)體內(nèi)酶或激素活性。一些因子如生氰糖苷會(huì)水解產(chǎn)生對(duì)人體有害的氫氰酸，造成細(xì)胞內(nèi)窒息，使人體出現(xiàn)呼吸困難問題；另一些因子如生物堿會(huì)抑制膽堿酯酶的活性，使得腸道發(fā)生紊亂，出現(xiàn)腸胃不適的反應(yīng)。

3雜糧中ANF的檢測(cè)技術(shù)

3.1蛋白酶抑制因子的檢測(cè)

最早的蛋白酶抑制因子的測(cè)定方法是由Kadade等[10]提出的酶化學(xué)分析法，主要用于測(cè)定大豆，但此法的缺點(diǎn)是靈敏度低，干擾因素較多。目前，最常用的檢測(cè)方法是Liu法和ELLSA法，由于兩者檢測(cè)原理不同，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果有差異，采用Liu法較客觀、準(zhǔn)確，但是浪費(fèi)時(shí)間、難以批量檢測(cè)；ELLSA法則具有批量測(cè)定和節(jié)省試劑的優(yōu)點(diǎn)。董永利參考Stauffer的方法，略有改進(jìn)，發(fā)現(xiàn)甜蕎榆蕎1號(hào)和苦蕎榆6～21號(hào)籽粒均含有高活性胰蛋白酶抑制因子，分別為792.1 U和913.0 U[11]。

3.2皂甙的檢測(cè)

目前，國內(nèi)外對(duì)皂甙的檢測(cè)技術(shù)尚未建立標(biāo)準(zhǔn)的方法，目前常用的方法主要有光譜法和色譜法。

光譜法中可見光光度法有許多不足之處，如提取物中可能含有干擾物質(zhì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響，董懷海等[12]對(duì)該法的條件進(jìn)行了優(yōu)化。紫外分光光度法由于不易獲取標(biāo)準(zhǔn)品，一般需選用與其結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)作為標(biāo)準(zhǔn)品。黃賢校[13]選取齊墩果酸為標(biāo)準(zhǔn)品，測(cè)定了大豆皂甙的含量。

色譜法中薄層色譜法的優(yōu)點(diǎn)是簡便、快速。高效液相色譜法是檢測(cè)皂甙最有效和最常用的方法，Decroos等[14]用HPLC和ELSD同時(shí)對(duì)不同皂甙進(jìn)行了定量測(cè)定；高效液相色譜和質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（LC-UV-MS）是目前世界上最流行的皂甙分析方法，尚蕊等[15]綜合采用了兩個(gè)研究者的方法，以齊墩果酸作為標(biāo)準(zhǔn)品用酶標(biāo)法測(cè)定了56份不同菜豆樣品中的總皂甙，得出結(jié)論是均值為3.730 mg/g。

3.3植物凝集素的檢測(cè)

植物凝集素的檢測(cè)方法有凝集反應(yīng)法和免疫測(cè)定法。

最初測(cè)定凝集素的方法是運(yùn)用了凝集素具有和紅細(xì)胞凝集反應(yīng)的特性，采用體外試管反應(yīng)進(jìn)行測(cè)定，何述棟采用反膠束萃取法對(duì)黑蕓豆中的凝集素進(jìn)行了分離純化，并用兔血測(cè)定了黑蕓豆凝集素活性[16]。Kaul提出了凝集反應(yīng)改進(jìn)法，此種方法不需要使用新鮮的紅細(xì)胞，而是采用把與相應(yīng)凝集素具有結(jié)合特異性的糖復(fù)合物共價(jià)連接于聚苯乙烯膠粒上替代紅細(xì)胞[17]。

目前廣泛用于檢測(cè)植物凝集素的方法是間接抑制酶聯(lián)免疫法，其優(yōu)點(diǎn)在于能夠大量、快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)樣品。多克隆抗體法的缺點(diǎn)是可能與其他蛋白發(fā)生交叉免疫反應(yīng)，會(huì)影響檢測(cè)準(zhǔn)確度，針對(duì)此法缺點(diǎn)，采用單克隆抗體的雙抗夾心ELISA測(cè)定法則具有較高的靈敏度和準(zhǔn)確性。

3.4低聚糖的檢測(cè)

目前雜糧中低聚糖主要是指水蘇糖和棉籽糖，其檢測(cè)方法主要有酶解法和色譜法。

酶解法因其方便快捷而一直被廣泛使用，該法是通過酶將樣品中棉籽糖分解為半乳糖、葡萄糖和果糖，然后使用氧化酶試劑檢測(cè)葡萄糖含量，從而間接檢測(cè)出樣品中低聚糖含量，由于水蘇糖和棉籽糖的分解產(chǎn)物相同，所以該法不適合樣品中水蘇糖和棉籽糖的單獨(dú)檢測(cè)。

色譜法中主要有薄層色譜法、氣相色譜法和高效液相色譜法等。廖春龍等人利用薄層層析法可將棉籽糖和水蘇糖分開，其具有快速、簡便、低成本等優(yōu)點(diǎn)，故常用作單糖、低聚糖的一種半定量檢測(cè)方法。氣相色譜檢測(cè)具有高效、快速、高靈敏度以及樣品用量小的優(yōu)點(diǎn)。但是由于糖類揮發(fā)性差，檢測(cè)前需預(yù)先制備成對(duì)熱穩(wěn)定的衍生物，進(jìn)樣口高溫會(huì)將衍生物部分分解等因素都限制了該法的應(yīng)用。檢測(cè)低聚糖比較準(zhǔn)確的方法是HPLC，其具有高效、快速、靈敏度高，應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。潘城采用HPLC建立了飼料中棉籽糖、水蘇糖等12種甜味劑的測(cè)定方法[18]。

3.5植酸的檢測(cè)

1914年Henhuer和Stadler首次建立鐵沉淀法測(cè)定植酸含量[19]。之后隨著科技進(jìn)步，目前已經(jīng)發(fā)展了比色法、沉淀法、酶解法、毛細(xì)管電泳法、反向高效液相色譜法、離子色譜法等多種方法。

比色法是目前植酸檢測(cè)中最常用的方法，分為分步顯色法和脫色法。武雪芬等研究發(fā)現(xiàn)分步顯色法分析1個(gè)樣品需要30 min，而脫色法僅需要10 min，而且比色法使用的分光光度計(jì)簡單常見，分析結(jié)果與HPLC基本一致，適用于大批量樣品檢測(cè)[20]。

沉淀法優(yōu)點(diǎn)是快速簡便，檢測(cè)成本低，缺點(diǎn)是對(duì)IP6及其部分脫磷酸類似物鑒別的特異性差。Sandberg等人研究發(fā)現(xiàn)該法中IP3、IP4和IP5的量也計(jì)入IP6中，使結(jié)果偏高[21]。

酶解法的原理是將植酸酶解后的產(chǎn)物與鉬酸鹽形成磷鉬黃，然后再通過比色的方法來確定其含量，該法需要使用酸控制好pH值來保持酶的活性[22]。

反向高效液相色譜法是用HCl提取植酸，然后用反向C18色譜柱進(jìn)行分離，以醋酸鈉或磷酸二氫鉀為流動(dòng)相，使IP6從多種醇中分離出來，然后進(jìn)行定量[23]，雖然該法準(zhǔn)確性高，但由于前處理復(fù)雜，加上對(duì)試驗(yàn)人員操作水平要求高，故一般不采用該法。

3.6抗原蛋白的檢測(cè)

抗原蛋白在雜糧中的含量較低，且易于被其他成分所掩蓋，因此檢測(cè)其含量很困難。目前研究探索了包括高效液相色譜法、酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)、免疫印記法等方法。

Castro-Rubio等[24]利用高效液相色譜法-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對(duì)大豆、紅豆、綠豆和黑豆中的蛋白成分進(jìn)行了測(cè)定，研究發(fā)現(xiàn)雜豆的抗原蛋白與大豆抗原蛋白成分有所區(qū)別。

酶聯(lián)免疫法中的雙層夾心ELISA和競爭ELISA已廣泛應(yīng)用于大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白等抗原的檢測(cè)，ELISA操作步驟較多，抗體制備復(fù)雜，因此實(shí)驗(yàn)周期較長，但是其具有檢測(cè)快速、準(zhǔn)確且靈敏度高的特點(diǎn)。Pedersen等[25]研究表明，夾心ELISA檢測(cè)的靈敏度高于競爭ELISA，更適合于抗原蛋白的檢測(cè)。競爭ELISA方法選取的抗體多為單克隆抗體和兔抗多克隆抗體。Wang等[26]分別用單克隆抗體和兔抗多克隆抗體建立了大豆蛋白的檢測(cè)方法。

免疫印記法是一種以凝膠電泳和固相免疫測(cè)定為基礎(chǔ)的生化技術(shù)，具有高分辨力和高特異性，適合于抗原蛋白的定性和半定量檢測(cè)。但是其也存在一次只能檢測(cè)一種蛋白質(zhì)且處理復(fù)雜等缺點(diǎn)。Christensen[27]利用免疫印記法發(fā)現(xiàn)大豆球蛋白酸性多肽鏈免疫活性大于堿性多肽鏈的致敏性。

聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）廣泛應(yīng)用于食品、雜糧中抗原蛋白的檢測(cè)。Pedersen等[25]利用PCR技術(shù)檢測(cè)出了大豆中的抗原蛋白，表明其特異性和靈敏性較高，但是影響DNA含量的因素都會(huì)影響該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用推廣。

3.7單寧的檢測(cè)

目前測(cè)定單寧的方法包括氧化還原滴定法、比色法、原子吸收法、HPLC法等。

氧化還原滴定法是根據(jù)單寧的還原性而制定的，主要有鐵氰化鉀法和高錳酸鉀法。鐵氰化鉀法測(cè)定有反應(yīng)溫度較高、終點(diǎn)不好判斷等缺點(diǎn)，高錳酸鉀法有終點(diǎn)誤差較大、靈敏度不高的缺點(diǎn)。所以滴定法不適合于對(duì)單寧的準(zhǔn)確定量。

目前測(cè)定單寧使用較多的是比色法，如檸檬酸鐵銨法、釩顯色法、鎢酸鈉比色法等。檸檬酸鐵銨法是國標(biāo)采用的方法，其原理是單寧能夠與檸檬酸鐵銨形成一種棕色絡(luò)合物，通過分光光度計(jì)在525 nm波長處測(cè)定吸光值來計(jì)算單寧含量。穆志新結(jié)合國標(biāo)法建立了高粱中單寧含量的測(cè)定方法，并對(duì)17個(gè)高粱品種進(jìn)行了測(cè)試分析[28]。

原子吸收法和HPLC法具有不受顏色和共存物干擾、靈敏度高、測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，但是2種方法均需要借助復(fù)雜的儀器設(shè)備，不適用于快速大批量檢測(cè)。

3.8非淀粉多糖的檢測(cè)

常規(guī)的纖維分析方法都不能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)雜糧中的NSP含量，目前測(cè)定NSP含量的方法主要有比色法和色譜法等。

非淀粉多糖中戊聚糖、β-葡聚糖等的含量可采用比色法進(jìn)行測(cè)定。戊聚糖測(cè)定一般是將其水解成糠醛，與顯色劑反應(yīng)后，根據(jù)反應(yīng)產(chǎn)物吸光度值來計(jì)算含量。該法優(yōu)點(diǎn)是對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器要求不高，試劑易得，簡單快捷。Douglas發(fā)明了苯三酚-冰醋酸法，可重復(fù)測(cè)定小麥中戊聚糖含量。辛瑞璞[29]的地衣酚-鹽酸法能夠測(cè)定可溶性戊聚糖和總戊聚糖的含量。

氣相色譜法不僅可以測(cè)定非淀粉多糖的含量，還可以測(cè)定出其單糖的組成。其原理是通過將多糖水解為單糖，然后將單糖衍生為易揮發(fā)且對(duì)熱穩(wěn)定的乙酸酯，然后用氣相色譜測(cè)定單糖含量后計(jì)算多糖含量。目前測(cè)定飼料NSP含量多是采用Englyst等建立的乙酸酐衍生氣相色譜法，只是衍生方法存在部分差異。許輝等[30]采用硅烷化衍生化氣相色譜法測(cè)定了不同筱麥品種的NSP含量。

4小結(jié)

目前，對(duì)于雜糧的抗?fàn)I養(yǎng)因子的理化性質(zhì)、作用機(jī)制和檢測(cè)技術(shù)的研究大多是建立在對(duì)主要糧谷作物、大豆以及飼料的研究基礎(chǔ)之上的。今后十分有必要建立完善有效的雜糧檢測(cè)系統(tǒng)，以全面而有效地認(rèn)識(shí)雜糧的品質(zhì)，保證人體能夠高效利用雜糧。本文總結(jié)了目前發(fā)現(xiàn)較穩(wěn)定且可應(yīng)用于雜糧研究的主要抗?fàn)I養(yǎng)因子的檢測(cè)技術(shù)，但是一些抗?fàn)I養(yǎng)因子如抗維生素因子、生氰糖苷等的檢測(cè)技術(shù)還有待于進(jìn)一步研究。

此外，雜糧中的抗?fàn)I養(yǎng)因子會(huì)在加工中發(fā)生變化，測(cè)定時(shí)容易受到各種外界因素的影響，且不同雜糧的抗?fàn)I養(yǎng)因子成分和含量差異較大，因此對(duì)雜糧抗?fàn)I養(yǎng)因子檢測(cè)技術(shù)尚需進(jìn)行更深入的研究，為雜糧中抗?fàn)I養(yǎng)因子的消除、抗?fàn)I養(yǎng)因子提取及其應(yīng)用研究打下基礎(chǔ)。

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（責(zé)任編輯：丁志祥）