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        藜麥營養(yǎng)成分及多酚抗氧化活性的研究進(jìn)展

        2017-01-05 07:13:22陳樹俊胡潔龐震鵬劉曉娟徐曉霞儀鑫
        山西農(nóng)業(yè)科學(xué) 2016年1期
        關(guān)鍵詞:黃酮研究

        陳樹俊,胡潔,龐震鵬,劉曉娟,徐曉霞,儀鑫

        (山西大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,山西太原030006)

        藜麥營養(yǎng)成分及多酚抗氧化活性的研究進(jìn)展

        陳樹俊,胡潔,龐震鵬,劉曉娟,徐曉霞,儀鑫

        (山西大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,山西太原030006)

        藜麥?zhǔn)且环N全營養(yǎng)完全蛋白“假谷物”,其不僅含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉、維生素和礦物質(zhì)等常規(guī)營養(yǎng)成分,還含有多酚、黃酮、皂苷、槲皮素、凝集素等生物活性營養(yǎng)成分。據(jù)報(bào)道,藜麥提取物中的多酚類物質(zhì)具有良好的體外抗氧化性,其中,藜麥種子、芽和葉片中含量很高。因此,藜麥?zhǔn)且环N難得的抗氧化食物。綜述了藜麥營養(yǎng)成分及其多酚抗氧化性研究進(jìn)展,為今后相關(guān)研究提供科學(xué)依據(jù)。

        藜麥;營養(yǎng)成分;多酚;抗氧化性

        藜麥(Chenopodium quinoa Willd.)是原產(chǎn)于印第安地區(qū)的一種雙子葉植物[1]。由于其豐富的營養(yǎng)價(jià)值和獨(dú)特的功能特性,被印第安人稱為“糧食之母”。藜麥名字里雖然有個(gè)“麥”,但它在植物分類學(xué)中與小麥、大麥、燕麥等禾本科植物并不是同一類,也不屬于谷類作物,而是與菠菜、甜菜等同屬藜科植物,有人稱其為“假谷物”(pseudocereal)。

        有研究表明[2],藜麥含有大量的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì),并且其氨基酸組成均衡,同時(shí)含有豐富的淀粉、脂肪、礦物質(zhì)元素和維生素,能滿足人體所必需的營養(yǎng)元素。此外,藜麥中生物活性物質(zhì)含量也很高,比如多酚、黃酮、皂苷等均高于一般谷物,特別是藜麥籽粒、葉片及發(fā)芽物中多酚含量均很高,而且表現(xiàn)出良好的體外抗氧化活性。藜麥的營養(yǎng)價(jià)值在國際上也得到了認(rèn)可,聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)認(rèn)為,藜麥?zhǔn)俏ㄒ灰环N單體植物即可滿足人體基本營養(yǎng)需求的食物,正式推薦藜麥為最適宜人類的完美“全營養(yǎng)食品”[3]。

        藜麥的發(fā)展為世界各國的糧食市場(chǎng)提供了更好的選擇性。隨著人們對(duì)藜麥的逐漸了解,對(duì)它的消費(fèi)趨勢(shì)也有望增加。筆者結(jié)合最新研究進(jìn)展,對(duì)藜麥的營養(yǎng)成分及多酚抗氧化性進(jìn)行綜述,以期為藜麥的深入研究提供參考。

        1 藜麥常規(guī)營養(yǎng)成分

        1.1 蛋白質(zhì)

        藜麥中含有大量的優(yōu)質(zhì)蛋白,平均含量達(dá)到12%~23%[4],與肉類及奶粉相當(dāng)。與其他谷物相比,藜麥的蛋白質(zhì)含量高于大麥(11%)、水稻(7.5%)和玉米(13.4%),與小麥(15.4%)蛋白質(zhì)含量相當(dāng)[5]。蛋白質(zhì)的營養(yǎng)品質(zhì)由必需氨基酸的比例決定,而藜麥中的蛋白質(zhì)富含人體所必需的8種氨基酸,尤其是一般谷物中缺乏的賴氨酸含量很高(賴氨酸是人體組織生長及修復(fù)所必需的),且與FAO推薦的理想蛋白平衡相接近[6],藜麥必需氨基酸含量高于一般谷物(如小麥、玉米等),藜麥氨基酸含量與其他谷物的比較如表1所示。

        表1 藜麥、大麥、大豆和小麥的氨基酸組成[7-9]mg/g

        另外,Olga Escuredo等[10]通過近紅外光譜法和最優(yōu)化技術(shù)測(cè)定了藜麥氨基酸組成,分析了其中的12種氨基酸(精氨酸、胱氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、色氨酸、酪氨酸和纈氨酸),結(jié)果表明,近紅外光譜結(jié)合化學(xué)計(jì)量校準(zhǔn)有助于藜麥中氨基酸的測(cè)定。

        1.2 脂肪

        藜麥籽粒中脂肪平均含量為50~72 mg/g,是玉米的2倍左右,大部分集中在籽粒中,其組成與玉米相似[11-12]。藜麥種子中含有大量的飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸,其中,不飽和脂肪酸占總脂肪酸的比例在83%以上[13]。藜麥中的脂肪酸組成為:總飽和脂肪酸19%~12.3%,主要是棕櫚酸;總單不飽和脂肪酸25%~28.7%,主要是油酸;總多不飽和脂肪酸58.3%,主要是亞油酸(約90%)[14]。藜麥(原料和經(jīng)過研磨)、水稻和大豆中主要脂肪酸含量列于表2。

        表2 藜麥、藜麥粉、水稻和大豆中脂肪酸含量[15]g/100 g

        1.3 碳水化合物

        碳水化合物根據(jù)其聚合度可以分為3類:糖(單糖、雙糖、糖醇)、寡糖和多糖(淀粉和非淀粉)。淀粉是藜麥碳水化合物的主要組成成分,含量在52.2%~69.2%,品種不同,其含量也可能不同[16-17]。此外,藜麥中膳食纖維含量較高,達(dá)到7%~9.7%,其中,可溶性膳食纖維含量為1.3%~6.1%,藜麥?zhǔn)强扇苄约安豢扇苄岳w維素的優(yōu)良來源,2種纖維素對(duì)調(diào)節(jié)血糖水平和降低膽固醇都有著非常重要的作用。另外,藜麥中還含有大約3%的單糖,其中大多是麥芽糖,其次是D-半乳糖和D-核糖,也含有果糖和葡萄糖,但含量均較少。藜麥與其他谷物碳水化合物組成的比較結(jié)果列于表3。

        表3 藜麥種子、水稻和大麥的碳水化合物組成[8,10-11,18]%

        1.4 維生素與礦物質(zhì)

        礦物質(zhì)元素和維生素等有機(jī)化合物是生命體必需的微量營養(yǎng),而藜麥?zhǔn)歉鞣N有機(jī)化合物的優(yōu)質(zhì)來源,藜麥中天然微量營養(yǎng)元素種類多而且含量高,維生素E、葉酸、膽堿、維生素B1、核黃素、胡蘿卜素等有機(jī)化合物極其豐富。藜麥中維生素E的含量為10.04 mg/100 g,實(shí)質(zhì)上維生素E含量比其他谷物要高;維生素B1含量充足(0.68 mg/100 g),與其他谷類作物相似;煙酸(1.53 mg/100 g)含量比其他谷類作物低,但是從生物學(xué)角度看,仍然大量存在[19]。另外,藜麥還富含鎂、錳、鋅、鐵、鈣、鉀、硒、銅、磷等礦物質(zhì),平均為普通食物的4倍以上,高的甚至達(dá)到11倍。

        相比其他谷物(如小麥、玉米和水稻),藜麥具有更高的礦物質(zhì)含量,尤其是鈣(87 mg/100 g)、鐵(9.47 mg/100 g),鉀(907 mg/100 g)和鎂(362 mg/ 100 g)。此外,據(jù)報(bào)道藜麥中鐵具有良好的生物利用度[20]。藜麥與其他谷物礦物質(zhì)含量的比較結(jié)果如表4所示。

        表4 藜麥、小麥、玉米和水稻的礦物質(zhì)含量mg/100 g

        2 藜麥功能性營養(yǎng)成分

        2.1 黃酮類物質(zhì)

        與普通谷物相比,藜麥中富含黃酮類物質(zhì),而且含量特別高,36~73 mg/100 g不等,平均達(dá)到了58 mg/100 g,其中,最重要的組分是黃酮醇,平均為174 mg/100 g,槲皮素平均為36 mg/100 g,山奈酚平均為20 mg/100 g。日本研究了該國種植藜麥種子的黃酮組成,從中分離出4種黃酮醇苷,并且定量分析了黃酮類組分,分別為槲皮素、山奈酚3-O-(2″,6″-di-O-ɑ-吡喃鼠李糖基)-β-半乳糖苷、槲皮素3-O-(2″,6″-di-O-ɑ-吡喃鼠李糖基)-β-吡喃葡萄糖苷和槲皮素3-O-(2″-O-β-呋喃芹菜糖基-6″-O-ɑ-吡喃鼠李糖基)-β-半乳糖苷,結(jié)果表明,藜麥?zhǔn)屈S酮類物質(zhì)的良好來源[23]。Ritva等[24]也通過高效液相色譜法分析了藜麥中黃酮類物質(zhì)組分,測(cè)定的黃酮含量為36.2~144.3 mg/100 g。

        由于藜麥黃酮含量很高,受到很多研究人員的關(guān)注。近幾年,我國也開始研究藜麥黃酮,主要集中在藜麥提取及純化工藝上。陸敏佳等[25]采用3因素3水平正交試驗(yàn)法研究了藜麥葉黃酮類物質(zhì)的提取,結(jié)果表明,最佳提取工藝為:乙醇體積分?jǐn)?shù)70%,提取時(shí)間0.5 h,料液比1∶40,且一次提取即可使得率達(dá)85%以上,這為藜麥黃酮類化合物的開發(fā)利用提供了理論依據(jù)和工藝參數(shù)。另外,董晶等[26]用超聲法探討提取藜麥黃酮的最佳工藝,并測(cè)定其自由基的清除能力及對(duì)淀粉酶的降解作用,結(jié)果表明,最佳提取條件為:料液比1∶50(g/mL),乙醇濃度80%,提取溫度50℃,提取時(shí)間30 min,超聲功率240 W。藜麥黃酮提取液對(duì)DPPH·和·OH的清除能力分別為89.3%,86.6%,對(duì)淀粉酶的抑制率為41.38%。證實(shí)了黃酮具有清除自由基、抗氧化的功效,是一種有效的自由基清除劑。

        2.2 皂苷

        皂苷是一種廣泛存在于植物中的苷類,種類繁多,具有生物活性。藜麥中皂苷含量也很高,尤其在種皮中大量存在(除了甜藜麥品種外,其他不含或者含量少于0.11%)。目前,關(guān)于藜麥皂苷的報(bào)道很多,調(diào)查顯示,從藜麥中分離的皂苷具有抗菌、抗病毒、降低膽固醇并能誘導(dǎo)改變腸道通透性,促進(jìn)特定藥物吸收的作用[27]。Kuljanabhagavad等[28]從藜麥不同部位(花、果、種皮和種子)已分離出約20種三萜皂苷。Woldemichael等[29]研究發(fā)現(xiàn),藜麥種子中皂苷含量很高,達(dá)到20%~30%。Masterbroek等[30]研究發(fā)現(xiàn),甜藜麥種子中皂苷含量為0.2~0.4 g/kg,苦藜麥種子中為4.7~11.3 g/kg。Stuardo等[31]對(duì)藜麥外殼中皂苷提取物進(jìn)行了不同的處理,結(jié)果表明,與未經(jīng)處理的藜麥外殼相比,經(jīng)過堿處理之后的藜麥外殼中含有大分子量的皂苷衍生物,有更多的疏水性,且對(duì)灰霉病的抗性更強(qiáng)。近年來,由于皂苷的生物學(xué)特性,對(duì)它的研究越來越多,前景廣闊。所以,如何提高藜麥皂苷的利用率將是未來的研究重點(diǎn)。

        3 藜麥多酚抗氧化活性

        多酚類物質(zhì)是植物在生長發(fā)育中的次生代謝產(chǎn)物,廣泛存在于植物的根、莖、皮、葉及果實(shí)內(nèi),具有清除自由基和抗氧化等生物活性。藜麥因其組織和器官中富含多酚類物質(zhì)而越來越受到關(guān)注。

        3.1 藜麥種子多酚抗氧化性

        藜麥種子提取物中富含多酚類物質(zhì),是最主要的抗氧化物質(zhì)。Pasko等[32]測(cè)定了藜麥與莧菜中花青素和總多酚的含量,通過DPPH自由基清除能力、鐵離子還原能力(FRAP)和ABTS自由基清除能力的比較分析,結(jié)果表明,藜麥總多酚含量為(3.75±0.05)mg/g,高于莧菜含量(2.95±0.07)mg/g。同時(shí),2種物質(zhì)均表現(xiàn)出良好的體外抗氧化性。Alvarez-Jubete等[33]對(duì)比分析了藜麥、莧菜、蕎麥和小麥籽粒中多酚組成、含量及體外抗氧化活性,結(jié)果表明,藜麥總多酚中槲皮素和山奈酚的含量最高,藜麥中總多酚含量比小麥和莧菜含量高,比蕎麥略低,通過FRAP,DPPH自由基測(cè)定,藜麥表現(xiàn)出良好的相關(guān)性(R2=0.99)。Tang等[34]確定了3種不同基因型(紅色、白色、黑色)藜麥中不同形式的酚類物質(zhì),并且測(cè)定了其抗氧化活性,結(jié)果表明,23種酚類成分被測(cè)出,包括自由酚和結(jié)合酚,其中,主要是香草酸、阿魏酸和其衍生物以及槲皮素、山萘酚和其糖苷;總酚含量與種子的顏色有關(guān),相比另外2種,黑色藜麥種子中總酚含量更高且抗氧化活性也更高。Abderrahim等[35]識(shí)別、分類和描述了秘魯高原地區(qū)13種有色藜麥種子,主要根據(jù)它們自身的特征(顏色、大小和形狀)和生物活性物質(zhì)(游離和結(jié)合酚類,甜菜紅色素),用總抗氧化活性作為指標(biāo),測(cè)量它們的總抗氧化能力,并且以此來探索藜麥在功能性食品市場(chǎng)中的潛力。結(jié)果表明,秘魯藜麥種子是自由酚和結(jié)合酚的良好來源,自由酚含量在1.23~3.41 mg/g,結(jié)合酚含量在1.28~4.52 mg/g,并且與一般谷物相比,藜麥樣品表現(xiàn)出高抗氧化性,是一種潛在的功能性食品。此外,有研究指出,藜麥種皮中也含有多酚成分,并且具有抗氧化活性[36]。

        有研究指出,藜麥種子中多酚成分和抗氧化活性會(huì)隨著物理?xiàng)l件的影響而發(fā)生變化。Miranda等[37]研究了干燥溫度對(duì)藜麥種子中總酚含量和抗氧化能力的影響,分析了總酚含量在40~80℃的變化,并通過DPPH自由基清除能力指標(biāo)測(cè)定抗氧化能力,結(jié)果顯示,溫度升高會(huì)導(dǎo)致總酚含量下降,與脫水藜麥相比,40,50,80℃下抗氧化能力高于60,70℃。Dini等[38]通過DPPH和FRAP方法分別對(duì)甜、苦藜麥種子在烹飪條件下的抗氧化活性變化進(jìn)行了測(cè)定,結(jié)果表明,苦藜麥抗氧化能力比甜藜麥高,并且沸騰會(huì)使藜麥種子的抗氧化能力明顯下降。因此,控制好物理?xiàng)l件可以更好地保護(hù)藜麥種子中多酚成分,進(jìn)而讓其發(fā)揮更好的抗氧化作用。

        3.2 藜麥發(fā)芽期間多酚抗氧化性

        種子發(fā)芽是高等植物生命活動(dòng)最強(qiáng)烈的一個(gè)時(shí)期,涉及到一系列形態(tài)和生理生化的變化。谷物種子發(fā)芽過程中,會(huì)產(chǎn)生一系列生理生化變化,一些功能成分如γ-氨基丁酸、酚類物質(zhì)的含量將會(huì)提高,而且發(fā)芽也可能影響其抗氧化能力[39]。Alvarez-Jubete等[33]研究了藜麥及其他谷物(小麥)、假谷物(莧菜和蕎麥)芽中多酚含量及抗氧化活性,結(jié)果顯示,藜麥芽中多酚含量相比籽粒明顯增加,是籽粒中的將近2倍。通過DPPH自由基、FRAP測(cè)定,表明藜麥芽具有良好的抗氧化活性。Pasko等[32]研究了莧菜和藜麥芽中多酚含量及抗氧化活性,在黑暗、日光2種條件下分析藜麥等的多酚含量及抗氧化活性變化,結(jié)果表明,藜麥芽多酚含量在日光下明顯高于黑暗條件,并且藜麥芽比種子有更高的抗氧化活性。由此可見,通過發(fā)芽處理,可以使藜麥中多酚含量增加并且提高其抗氧化能力,從而提高藜麥的生物利用率。然而目前對(duì)于藜麥發(fā)芽的研究相對(duì)甚少,所以,如何使藜麥在發(fā)芽期間達(dá)到最高抗氧化能力是日后研究的重點(diǎn),通過實(shí)踐處理對(duì)于藜麥芽產(chǎn)品的開發(fā)也有非常廣闊的前景。

        3.3 藜麥葉片多酚抗氧化性

        藜麥葉中含有各種營養(yǎng)物質(zhì),如灰分3.3%,纖維素1.9%,維生素E 2.9 mg/100 g,維生素C 1.2~2.3 g/kg,并且含有27~30 g/kg的蛋白質(zhì)。此外,通過研究發(fā)現(xiàn),藜麥葉中含有大量多酚而且其多酚組分的生物活性很高,藜麥葉具有潛在的生物利用度(約80%總酚在體外條件下是生物可利用的)[40]。Gawlik-Dziki等[41]通過體外研究藜麥葉中提取物阿魏酸、芥子酸、沒食子酸、山奈酚、異鼠李素和蘆丁,結(jié)果表明,藜麥葉具有抗氧化性和抑制癌細(xì)胞增殖的作用。除此之外,Gawlik-Dziki等[42]還將藜麥葉粉加入到面包中以此來評(píng)估其強(qiáng)化效率,研究表明,面包中添加藜麥葉會(huì)引起其中酚類物質(zhì)含量的增加,而且酚類物質(zhì)的化學(xué)提取量與藜麥葉的含量比例密切相關(guān),其中,不加藜麥葉的面包總酚含量最低,為144.35 mg/g,加入5%的藜麥葉達(dá)到最高,為321.01 mg/g。另外,面包中加入3%的藜麥葉不僅能提高面包的抗氧化能力,而且還不會(huì)損害其感官質(zhì)量[43]。由此可見,藜麥葉也是一種獨(dú)特的抗氧化物質(zhì)。目前,對(duì)于藜麥葉的研究,尤其是藜麥葉營養(yǎng)物質(zhì)、多酚提取工藝的研究比較少。

        4 展望

        近年來,由于藜麥所特有的功能特性與生物特性,受到越來越多人的關(guān)注,成為一種非常有前途的植物。在我國藜麥也得到了迅速發(fā)展,山西靜樂縣在2008年引進(jìn)種植,到2012年藜麥種植面積突破67 hm2,公頃產(chǎn)量平均在2 250 kg左右,最高可達(dá)4 500 kg/hm2,獲得非常大的成功?;谵见湹母叩鞍踪|(zhì)水平,獨(dú)特的氨基酸模式,各種維生素、礦物質(zhì)和生物活性物質(zhì),它將作為一種新型的全營養(yǎng)食品受到廣大消費(fèi)者的青睞。

        目前,各國研究人員對(duì)藜麥進(jìn)行了大量的研究,包括其生長特性、品種資源和營養(yǎng)價(jià)值等,然而,對(duì)于藜麥活性物質(zhì)的提取和鑒定等方面的研究還處于初級(jí)階段,對(duì)藜麥的開發(fā)利用還不夠深入。因此,深入進(jìn)行藜麥活性物質(zhì)的提取及藜麥?zhǔn)称烽_發(fā)將具有廣闊的前景和應(yīng)用價(jià)值。

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        Research Progress on Nutritional Components and Antioxidant Activity of Polyphenol of Quinoa

        CHEN Shu-jun,HU Jie,PANG Zhen-peng,LIU Xiao-juan,XU Xiao-xia,YI Xin
        (College of Life Sciences,Shanxi University,Taiyuan 030006,China)

        Quinoa,which is considered a pseudocereal,has been recognized as a complete food due to its protein quality.It has remarkable nutritional properties,not only rich in protein,fat,starch,vitamins and minerals,it also contains polyphenol,flavonoid,saponin, quercetin,lectin and other bio-active ingredients.According to the reports,extracts from quinoa is found containing polyphenols which has good antioxidant activity in vitro study,including quinoa seeds,sprouts and leaves.Therefore,quinoa is a god-given antioxidant food. This paper summarizes the lately research progress on quinoa nutritional components and antioxidant activity of polyphenol,which provides a scientific basis for future research.

        quinoa;nutritional components;polyphenol;antioxidant activity

        S519

        A

        1002-2481(2016)01-0110-06

        10.3969/j.issn.1002-2481.2016.01.29

        2015-08-28

        陳樹?。?964-),男,山西定襄人,副教授,主要從事食品新工藝研究工作。

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