王 沛, 張小村*, 孔凡美, 史衍璽, 董海洲

1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院, 山東 泰安 271018;2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué),土肥資源高效利用國家工程實(shí)驗(yàn)室, 山東 泰安 271018;3.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院, 山東 青島 266109

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小麥籽粒硒在面粉及其饅頭加工過程中的變化研究

王 沛1, 張小村1*, 孔凡美2, 史衍璽3, 董海洲1

1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院, 山東 泰安 271018;2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué),土肥資源高效利用國家工程實(shí)驗(yàn)室, 山東 泰安 271018;3.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院, 山東 青島 266109

為研究小麥從籽粒加工成饅頭過程中硒的變化規(guī)律，選用小麥品種泰農(nóng)18為材料，通過測定噴施硒肥的泰農(nóng)18籽粒、面粉、麩皮和饅頭中硒的不同結(jié)合形態(tài)，分析硒在饅頭加工過程中的變化規(guī)律。結(jié)果表明，小麥籽粒硒在面粉及其饅頭的加工過程中，主要以有機(jī)態(tài)形式存在，其中，籽粒、面粉、麩皮和饅頭中有機(jī)態(tài)硒分別占總硒的88.4%、83.1%、87.4%和79.2%。在小麥籽粒、面粉、麩皮和饅頭的蛋白結(jié)合態(tài)硒中，麥谷蛋白結(jié)合態(tài)硒含量最高，分別占有機(jī)硒的16.32%、9.68%、8.94%和8.39%。在小麥從籽粒到饅頭的加工過程中，總硒和有機(jī)硒有一定程度的損失。研究結(jié)果為利用富硒小麥加工產(chǎn)品饅頭對(duì)人體進(jìn)行科學(xué)補(bǔ)硒具有重要意義。

小麥；饅頭；硒含量；硒形態(tài)；加工過程

硒(selenium)是人體必需的生命元素[1]，是動(dòng)植物體內(nèi)酶(如過氧化物酶和谷胱甘肽過氧化物酶)和蛋白質(zhì)的重要組成部分[2]，具有增強(qiáng)人體免疫力、減緩衰老、抑制腫瘤的作用。缺硒會(huì)使人體抵抗力下降，引起克山病、大骨節(jié)病、冠心病、心腦血管疾病、不育癥等多種疾病[3～5]。我國有72%的國土面積缺硒[6]，我國成人每日硒的攝入量僅為26.6 μg[7]，遠(yuǎn)低于世界衛(wèi)生組織推薦的50～200 μg/d的攝入水平[8]。

由于人體自身無法合成硒，因此從食物中獲取硒是補(bǔ)硒的主要途徑[9,10]。小麥?zhǔn)俏覈饕募Z食作物，我國大約有一半的人口以小麥為口糧。并且，小麥對(duì)硒的生物利用率較高，是一種富硒能力很強(qiáng)的作物[11～13]，其可通過吸收土壤或者葉面噴施的硒，經(jīng)過體內(nèi)代謝途徑生產(chǎn)有機(jī)硒并貯存在籽粒中。重要的是，這種經(jīng)過生物代謝生產(chǎn)的有機(jī)硒比直接在膳食中添加無機(jī)硒對(duì)人體更加安全可靠。蛋白是硒的重要結(jié)合體，含硒蛋白具有抗氧化、抗癌、提高免疫力等功能，且生物活性高于不含硒蛋白及無機(jī)硒。

利用小麥對(duì)缺硒人群進(jìn)行補(bǔ)硒首先要明確小麥中硒的代謝、貯藏形態(tài)以及小麥加工成食品的過程中硒的形態(tài)及有效性。盡管前人對(duì)小麥中硒元素的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)、代謝以及硒在小麥體內(nèi)賦予形態(tài)等進(jìn)行了系統(tǒng)研究[14～16]。然而這些研究的主體還多限于小麥籽粒和面粉，對(duì)硒元素在小麥加工成食品過程中的形態(tài)變化規(guī)律的研究仍鮮見報(bào)道。本研究對(duì)小麥籽粒中硒的形態(tài)以及硒在小麥加工成饅頭過程中的形態(tài)變化規(guī)律進(jìn)行了研究，以期為充分開發(fā)和利用富硒小麥對(duì)缺硒人群進(jìn)行補(bǔ)硒提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小麥品種“泰農(nóng)18”，由泰安市瑞豐作物育種研究所選育；硒標(biāo)準(zhǔn)溶液購自濟(jì)南眾標(biāo)科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

原子熒光光譜儀(PF6-2)；凱氏定氮儀(KDY-9820)；實(shí)驗(yàn)室小麥磨粉機(jī)(JMFB70×30)。

1.3 富硒小麥

試驗(yàn)于山東省泰安市山東農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)基地進(jìn)行，2013年10月6日種植，小麥揚(yáng)花期葉面噴施硒肥，按照純硒120 g/hm2施用，常規(guī)水肥管理。

1.4 硒的測定

1.4.1 小麥籽粒總硒含量的測定 準(zhǔn)確稱取1 g(精確至0.001 g)研磨好的小麥樣品于消化瓶中，加10 mL混合酸(HNO3：HClO4體積比4∶1)及玻璃珠，冷消化過夜。電熱板上加熱，當(dāng)溶液變?yōu)榍辶翢o色并伴有白煙時(shí)，加6 mol/L鹽酸5.0 mL，加熱至溶液變?yōu)榍辶翢o色，將消化液轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中定容，測定硒含量，同時(shí)做空白試驗(yàn)[17]。

硒含量測定采用原子熒光法(GB 5009.93-2010)，儀器工作主要參數(shù)為：負(fù)高壓280 V，電流50 mA，載氣流量300 mL/min，屏蔽氣流量600 mL/min，原子化器溫度200℃。

1.4.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線配置 分別取0 mL、0.10 mL、0.20 mL、0.30 mL、0.40 mL和0.50 mL標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用液于15 mL離心管中用去離子水定容至10 mL，再分別加入鹽酸2 mL，鐵氰化鉀溶液1.0 mL，混勻，制成標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.4.3 無機(jī)硒含量的測定 準(zhǔn)確稱取1 g(精確至0.001 g)小麥樣品置于圓底燒瓶內(nèi)，加入4 mol/L鹽酸30 mL， 200℃加熱，冷卻回流30 min，冷卻后用定量濾紙過濾出雜質(zhì)，定容，測濾液中的硒含量[18]。

1.5 小麥中蛋白組分的提取

按照Osborne法[19]，依次提取麥麩中的清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和麥谷蛋白。

1.6 蛋白質(zhì)含量的測定

蛋白質(zhì)含量測定采用凱氏定氮法[20]。

1.7 面粉制備

小麥制粉采用實(shí)驗(yàn)室小麥磨粉機(jī)JMFB70×30，出粉率：73.22%。

2 結(jié)果與分析

2.1 面粉加工成分中的總硒分布

小麥制粉是將小麥籽粒研磨成麩皮和面粉的過程，本實(shí)驗(yàn)中泰農(nóng)18出粉率為73.22%。圖1表明，小麥籽粒研磨成面粉和麩皮后，麩皮中的硒占硒總量的 31.10%，面粉中的硒占硒總量的66.46%?？梢?，本實(shí)驗(yàn)中小麥制粉過程造成了硒的損失，損失率為2.44%。

圖1 硒在面粉、麩皮中的分布Fig.1 The distribution of selenium in wheat flour and bran.

2.2 小麥籽粒、面粉、麩皮和饅頭中硒的形態(tài)分布

圖2表明，麩皮中總硒、有機(jī)硒和無機(jī)硒的含量最高，籽粒次之，饅頭中含量最低。其中，麩皮中有機(jī)硒含量顯著高于籽粒、面粉和饅頭；麩皮、籽粒的無機(jī)硒含量與面粉中無顯著差異，但顯著高于饅頭中的無機(jī)硒含量。泰農(nóng)18籽粒、麩皮、面粉和饅頭中總硒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1.64 mg/kg、1.91 mg/kg、1.42 mg/kg和0.77 mg/kg，麩皮中總硒含量顯著高于面粉和饅頭中的總硒含量；有機(jī)硒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1.45 mg/kg、1.67 mg/kg、1.18 mg/kg和0.61 mg/kg，麩皮中有機(jī)硒含量顯著高于籽粒、面粉和饅頭中的有機(jī)硒含量；無機(jī)硒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.19 mg/kg、0.24 mg/kg、0.24 mg/kg和0.15 mg/kg，麩皮、籽粒的無機(jī)硒含量與面粉中無顯著差異，但顯著高于饅頭中的無機(jī)硒含量。

圖2 小麥籽粒、面粉、麩皮和饅頭中硒含量Fig.2 Content of selenium in wheat grain, flour, wheat bran and steamed bread.注：同一硒結(jié)合態(tài)的不同字母表示在P<0.05水平上差異顯著。

硒在小麥籽粒、麩皮、面粉和饅頭中主要以有機(jī)態(tài)形式存在，有機(jī)態(tài)硒分別約占籽粒、麩皮、面粉和饅頭中硒總量的88.4%、87.4%、83.1%和79.2%。小麥在由籽粒加工成饅頭的過程中，總硒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由1.64 mg/kg降到0.77 mg/kg。有機(jī)硒占總硒的百分含量從88.4%降到79.2%?？梢?，從小麥到饅頭的加工過程會(huì)造成一部分總硒和有機(jī)硒的損失。

2.3 小麥加工過程中硒在蛋白組分中的分布

小麥蛋白質(zhì)主要分為清蛋白(albumin，溶于水)、球蛋白(globulin，溶于氯化鈉溶液)、麥醇溶蛋白(gliadin，溶于70%的乙醇溶液)和麥谷蛋白(glutenin，溶于稀酸、稀堿中)4種[20]。為了進(jìn)一步研究小麥各主要組分中硒的分布情況，分別測定小麥籽粒、麩皮、面粉和饅頭中不同蛋白質(zhì)(清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白及麥谷蛋白)中的硒含量。

2.3.1 硒在小麥籽粒蛋白組分中的分布 表1表明，籽粒中不同蛋白硒的結(jié)合能力不同。其中，麥谷蛋白硒的結(jié)合能力最強(qiáng)，每千克麥谷蛋白可結(jié)合3.75 mg硒；清蛋白次之，每千克醇溶蛋白可結(jié)合3.65 mg硒；而醇溶蛋白和球蛋白硒每千克蛋白可分別結(jié)合2.88mg和2.23 mg硒。麥谷蛋白、醇溶蛋白、清蛋白和球蛋白結(jié)合態(tài)硒分別占有機(jī)硒的百分比為：16.32%、9.00%、7.05%和2.90%，占籽粒中總硒的百分比為：14.43%、7.95%、6.23%和2.48%。

2.3.2 硒在麩皮蛋白組分中的分布 表2表明，小麥麩皮中麥谷蛋白硒的結(jié)合能力最強(qiáng)，每千克麥谷蛋白可結(jié)合4.91 mg硒。清蛋白次之，每千克麥谷蛋白可結(jié)合4.84 mg硒。醇溶蛋白和球蛋白每千克蛋白可分別結(jié)合3.83 mg和3.37 mg硒。麩皮中4種蛋白結(jié)合硒的能力為：麥谷蛋白>清蛋白>醇溶蛋白>球蛋白。其中，麥谷蛋白、清蛋白、醇溶蛋白和球蛋白4種蛋白結(jié)合態(tài)硒分別占麩皮中有機(jī)硒的8.98%、8.84%、8.07%和5.27%，占麩皮中總硒的7.81%、7.73%、7.06%和4.61%。

2.3.3 硒在面粉蛋白組分中的分布 表3表明，面粉中麥谷蛋白硒的結(jié)合能力最強(qiáng)，每千克麥谷蛋白可結(jié)合3.21 mg硒；清蛋白次之，每千克清蛋白可結(jié)合3.18 mg硒；醇溶蛋白和球蛋白每千克蛋白可分別結(jié)合1.32 mg和2.02 mg硒。4種蛋白質(zhì)硒結(jié)合能力大小為：麥谷蛋白>清蛋白>球蛋白>醇溶蛋白。蛋白結(jié)合態(tài)硒分別占有機(jī)硒的百分比為：清蛋白5.85%，球蛋白3.29%，醇溶蛋白4.68%，麥谷蛋白9.68%，占面粉中全硒的百分比為：清蛋白4.86%，球蛋白2.73%，醇溶蛋白3.89%，麥谷蛋白8.05%。

2.3.4 硒在饅頭蛋白組分中的分布 表4表明，饅頭中清蛋白硒結(jié)合能力最強(qiáng)，每千克清蛋白可結(jié)合1.12 mg硒；麥谷蛋白次之，每千克麥谷蛋白可結(jié)合1.03 mg硒；而醇溶蛋白和球蛋白硒每千克蛋白可分別結(jié)合0.82 mg和0.60 mg硒。

表1 硒在小麥籽粒蛋白組分中的分布Table 1 Distribution of selenium in wheat grain protein components in different forms.

注：同一列數(shù)據(jù)不同字母表示在P<0.05水平上差異顯著。

表2 硒在小麥麩皮蛋白組分中的分布Table 2 Distribution of selenium in wheat bran protein components in different forms.

注：同一列數(shù)據(jù)不同字母表示在P<0.05水平上差異顯著。

表3 硒在面粉蛋白組分中的分布Table 3 Distribution of selenium in flour protein components in different forms.

注：同一列數(shù)據(jù)不同字母表示在P<0.05水平上差異顯著。

表4 硒在饅頭蛋白組分中的分布Table 4 Distribution of selenium in steamed bread protein components in different forms.

注：同一列數(shù)據(jù)不同字母表示在P<0.05水平上差異顯著。

饅頭中4種蛋白質(zhì)結(jié)合態(tài)硒含量的大小順序?yàn)椋呵宓鞍?麥谷蛋白>醇溶蛋白>球蛋白。清蛋白占有機(jī)硒5.14%，球蛋白1.15%，醇溶蛋白6.29%，麥谷蛋白8.39%。各組分占饅頭中全硒的百分比為：清蛋白4.07%，球蛋白0.91%，醇溶蛋白4.98%，麥谷蛋白6.65%。

3 討論

硒是重要的生命元素，本研究對(duì)小麥籽粒到饅頭加工過程中不同結(jié)合態(tài)硒的變化規(guī)律進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，有機(jī)結(jié)合態(tài)硒是小麥籽粒、面粉、麩皮和饅頭中硒元素的主要存在形式。籽粒、麩皮、面粉和饅頭中有機(jī)硒分別占總硒的 88.4%、87.4%、83.1%和79.2%。向東山等[16]研究表明，富硒小麥籽粒中有機(jī)態(tài)硒占總硒的83.34%。由此可見，硒在小麥籽粒、麩皮、面粉和饅頭中主要以有機(jī)態(tài)存在。

高向陽等[21]研究表明，小麥全粉中硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.064 3～0.136 mg/kg，麥皮硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.100～0.155 mg/kg，麥仁硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.055 3～0.116 mg/kg。本研究結(jié)果表明泰農(nóng)18籽粒中總硒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.64 mg/kg，麩皮中總硒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.91 mg/kg，面粉中總硒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.42 mg/kg?？梢?，小麥加工成分中，麩皮中硒含量占較大比重，因此，以補(bǔ)硒為目的的小麥?zhǔn)称芳庸み^程中可適當(dāng)添加小麥麩皮，做成全麥饅頭，從而減少硒的損失，以有利于缺硒人群更好的補(bǔ)硒。

本試驗(yàn)中小麥籽粒和面粉中硒含量要遠(yuǎn)高于高向陽[21]的試驗(yàn)結(jié)果，這可能與本研究在小麥揚(yáng)花期對(duì)泰農(nóng)18葉面噴施了硒肥有關(guān)。研究表明，小麥具有較強(qiáng)的富硒能力，施硒肥可使小麥籽粒硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)5.77 mg/kg[22]。并且，不同小麥品種富硒能力差異較大。因此，硒含量的差異也可能與選用的小麥品種的富硒能力有關(guān)。

本研究表明，小麥籽粒中麥谷蛋白結(jié)合硒的能力最強(qiáng)，其次是清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白。趙萍等[18]研究表明小麥籽粒中不同蛋白結(jié)合硒的能力大小為：清蛋白>球蛋白>麥谷蛋白>醇溶蛋白。小麥籽粒中有機(jī)硒主要以硒代胱氨酸(SeCys)和甲基硒代半胱氨酸(SeMeCys)兩種形式存在[11]，因此，蛋白中半胱氨酸和甲基半胱氨酸的含量對(duì)該蛋白硒結(jié)合能力有直接影響。研究表明，小麥籽粒蛋白質(zhì)組成品種之間有顯著差異[23]，因此，不同的小麥品種間其麥谷蛋白、清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白的含量和組成也有一定差異，這可能是導(dǎo)致本試驗(yàn)結(jié)果與趙萍等[18]研究結(jié)果出現(xiàn)差異的原因。另外，本研究表明在饅頭中，麥清蛋白硒的結(jié)合能力最強(qiáng)，硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.12 mg/kg，其次是麥谷蛋白、醇溶蛋白和球蛋白，這表明加工過程對(duì)蛋白結(jié)合態(tài)硒有較大影響。

本研究只針對(duì)小麥籽粒到饅頭加工過程中有機(jī)硒含量進(jìn)行了分析，對(duì)麥谷蛋白、醇溶蛋白、清蛋白和球蛋白等4種主要蛋白與硒結(jié)合的氨基酸的種類、結(jié)合位點(diǎn)及加工過程對(duì)結(jié)合位點(diǎn)的影響還有待于進(jìn)一步研究。

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Change Research of Selenium in the Processing from Grain to Steamed Bread

WANG Pei1, ZHANG Xiao-cun1*, KONG Fan-mei2, SHI Yan-xi3, DONG Hai-zhou1

1.CollegeofFoodScienceandEngineering,ShandongAgriculturalUniversity,ShandongTaian271018,China;2.NationalEngineeringLaboratoryforEfficientUtilizationofSoilandFertilizerResources,ShandongAgriculturalUniversity,ShandongTaian271018,China;3.College of Resources and Environment, Qingdao Agricultural University, Shandong Qingdao 266109, China

Inordertostudyseleniumchangeandspeciationinwheatprocessing,Tainong18,whichwassprayedseleniumfertilizer,wasusedasmaterialtodeterminatetheseleniumlevelsofwheatgrain,flour,branandsteamedbread,respectively.TheresultsshowedthatSeexistedmainlyinorganicform,accountingfor88.4%, 83.1%, 87.4%and79.2%ingain,flour,wheatbranandsteamedbread,respectively.Theseleniumofgluteninaccountedfor16.32%ingrain,whichwasthehighest.Theseleniumofgluteninaccountedfor9.68%ofmosttotalseleniuminflour.Thecontentofseleniumofgluteninwashighest,accountingfor8.94%inwheatbran.Amongtheproteins,gluteninownedthehighestcontentofselenium,accountingfor8.39%.Totalseleniumandorganicseleniumhadacertaindegreeoflossattheprocessofsteamedbread.Thisstudyisofgreatsignificancetothehumanbodyforusingsteamedbreadscientificallyfillingselenium.

wheat;steamedbread;seleniumcontent;seleniumspeciation;processing

2016-08-29; 接受日期：2016-09-30

農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目(201303106)資助。

王沛，碩士研究生，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品加工。E-mail：wangpei6339@163.com。*通信作者：張小村，講師，博士，主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工、食品質(zhì)量安全研究。E-mail：xczhang@sdau.edu.cn

10.3969/j.issn.2095-2341.2016.06.06