田艷花,劉林鳳,楊兆艷,劉娜麗,郭 蕓

(山西藥科職業(yè)學院食品工程系,山西太原 030031)

紅禿頭小麥營養(yǎng)成分測定和評價

田艷花,劉林鳳,楊兆艷,劉娜麗,郭 蕓

(山西藥科職業(yè)學院食品工程系,山西太原 030031)

以灰色小麥、烏麥526和晉麥21為對照,對甘肅省武威北部地區(qū)古老珍稀小麥品種紅禿頭小麥營養(yǎng)成分進行了系統(tǒng)比較和評價。結果表明,紅禿頭小麥脂肪含量為1.62%,富含各種脂肪酸;粗纖維含量為2.8%,碳水化合物含量為71.21%,蛋白質含量為14.82%,18種氨基酸總量達到14.618%,8種必需氨基酸占氨基酸總量的34.91%;灰分含量為1.82%。與晉麥21相比,蛋白質含量增加9.78%,脂肪含量增加8%,灰分含量增加7.06%,維生素A、C、B1、B2和維生素E含量增加14.06%,32.68%,13.34%,4.2%和7.25%;與灰色小麥相比,除維生素B1、B2和維生素E以外,其他成分含量均低于灰色小麥;與烏麥526相比,脂肪、灰分、維生素和蛋白質含量均低于烏麥526;比較了鈣、鉀、硒、錳、鐵、鋅、磷、鎂、碘、鉬、銅11種礦質元素,其中Fe含量為49.76 mg/kg,Mn含量為24.29 mg/kg,Se含量高達0.26 mg/kg;鐵和硒在含量上明顯高于烏麥567和晉麥21,分別增加70.41%、127.21%和30%、176%;與灰色小麥相比,除了鋅含量以外,其他10種元素含量均低于灰色小麥。因此,紅禿頭小麥作為高蛋白、富硒和高賴氨酸的新型食品加工原料,有較大的開發(fā)價值和市場前景。

紅禿頭小麥,成分,營養(yǎng)評價

小麥屬于禾本科植物,是世界第二大糧食作物,富含淀粉、蛋白質、脂肪、礦物質、維生素等人類不可或缺的重要營養(yǎng)物質,屬于藥食同源作物,具有供給熱量、補充營養(yǎng)、促進發(fā)育和抗病解毒等作用[1-3]。目前對小麥的研究主要集中在小麥品種的選育、種植方式和加工技術等,尤其是小麥品種改良方面,涌現(xiàn)出彩色小麥(藍、黑、紫粒)品種和黑色小麥等優(yōu)良品種,在小麥產(chǎn)量、蛋白質含量和品質、礦質元素和維生素含量等方面有顯著提高[4-7]。“紅禿頭”小麥是旱地小麥品種之一,赫紅色,沒有麥芒,品質古老,以不施化肥、農(nóng)藥,面粉高筋道著稱,具有耐瘠薄、耐寒、耐旱、桿高細軟、穗小粒小、成熟晚、休眠期長等特點,主要分布在武威北部山區(qū)古浪、民勤、景泰等地區(qū)丘陵旱薄地種植,作為一種珍稀品種被種植。

紅禿頭小麥主要根種在武威北部地區(qū),即河西走廊東端、騰格里沙漠西側、北緯37°、東經(jīng)103°區(qū)域。該區(qū)域山區(qū)面積達約1.5萬km2,太陽輻射強,日照充足,夏季短而炎熱,冬季長而嚴寒,春秋季不明顯,溫差較大,年降水量52～185 mm,蒸發(fā)量3000 mm,常年干旱缺水?！凹t禿頭”小麥正是在這一獨特、惡劣的地理環(huán)境中,歷經(jīng)數(shù)百年自然變遷、物種繁衍、進化而頑強的生存了下來,在一定程度上解決了甘肅省武威地區(qū)糧食作物短缺問題,極致的生長環(huán)境賦予了紅禿頭小麥特有的品質。目前在武威市政府結合當?shù)靥厣魑锎罅Πl(fā)展紅禿頭小麥循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈,許多農(nóng)副產(chǎn)品加工公司將“紅禿頭”小麥粉制作手工拉面的傳統(tǒng)工藝搬進了現(xiàn)代化的工業(yè)廠區(qū),實現(xiàn)了和、壓、醒、揉、搓、拉、晾等十二道工序的標準化生產(chǎn),提升了小麥的附加值,產(chǎn)品已經(jīng)遍布全國。目前對紅禿頭小麥的研究缺乏系統(tǒng)性評價,為了進一步提升公眾對紅禿頭小麥的進一步了解,促進地方經(jīng)濟的發(fā)展。本文通過對紅禿頭小麥的基本成分、維生素、脂肪酸和氨基酸組成進行系統(tǒng)研究,并與小麥主產(chǎn)區(qū)河南彩色小麥(灰色小麥)、山西黑粒小麥(烏麥526)和普通小麥(晉麥21)進行比較,以期為紅禿頭小麥的深加工和功能性開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紅禿頭小麥 甘肅古浪伊禧堂生物偉業(yè)有限公司提供；彩色小麥(灰色小麥)、黑粒小麥(烏麥526)和普通小麥(晉麥21) 數(shù)據(jù)來源于參考文獻；葡萄糖、蒽酮、濃硫酸、硫酸銅、硫酸鉀、硼酸、氫氧化鈉 煙臺市雙雙化工有限公司,均為分析純；甲醇、乙腈 色譜純；維生素C 上海生工生物工程有限公司；各種氨基酸、元素標準品 分析純。

ALC-110.4電子天平 北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司;LC-200高效液相色譜儀 日本JASCO;835-50氨基酸自動分析儀、Z-5000原子吸收分光光度計 日本日立公司;GC 6890-MS 5973氣相色譜-質譜聯(lián)用儀 美國安捷倫。

1.2 實驗方法

1.2.1 取樣及處理 用多點法取樣后,將紅禿頭小麥進行篩分和人工清理,挑選顆粒飽滿籽粒,去除外皮,除雜,用旋風粉碎磨進行磨粉,過80目篩,混勻后置于潔凈干燥的廣口瓶中,貼上標簽備用,用于組分分析。

1.2.2 營養(yǎng)成分分析 水分測定:參考GB 5497-85《糧食、油料檢驗 水分測定法》;粗灰分和粗蛋白含量:按照GB/T5505-2008《糧油檢驗 灰分測定法》和GB 5009.5-2010《食品中蛋白質的測定》方法測定;粗脂肪含量:按照GB/T 5512-2008 《糧油檢驗 糧食中粗脂肪含量測定》進行測定;粗纖維含量:參考NY/T 13-1986 《谷物籽粒粗纖維測法》進行測定;碳水化合物含量：參考苯酚-硫酸法進行測定,以葡萄糖為標準物質,繪制葡萄糖濃度(X)與光吸收值(Y)的線性方程Y=0.0607X-0.0569,R2=0.9977,線性范圍0.0～1.0 mg/mL。

1.2.3 脂肪酸分析 參照易翠平等[8]的方法采用索氏提取法提取樣品中的粗脂肪,并進行甲酯化反應,靜置分層后取上清液用氣相色譜分析,歸一化法計算脂肪酸的含量。色譜條件為:氫火焰離子化檢測器(FID),檢測器溫度250 ℃,進樣口溫度250 ℃,載氣氮氣100 kPa、氫氣壓力60 kPa、空氣壓力50 kPa,進樣量1.0 μL,分流比1∶10。測定完畢后,采用HP7890自帶的色譜工作軟件進行自動積分,計算脂肪酸各組分的含量。

1.2.4 維生素分析 維生素A和維生素E含量測定按照GB/T 5009.82-2003 《食品中維生素A和維生素E的測定》進行測定;維生素B1和B2的測定采用高效液相色譜法[9],維生素C的含量測定采用高效液相色譜法[10]。

1.2.5 礦質元素分析 準確稱取恒重樣品0.50 g,干法灰化,0.1%硝酸溶液溶解,用原子火焰分光光度法測定Na、K、Cu、Fe、Mn、Zn、Ca、Mg和Se 9種元素的含量[11-12];磷含量采用磷鉬藍比色法進行測定。

1.2.6 氨基酸分析 準確稱取恒重樣品約0.20 g,置于安瓿瓶中,加入10.00 mL 6.0 mol/L HCl進行酸水解,抽真空,封口。置于110 ℃恒溫干燥箱中水解24 h,冷卻后,過濾,調(diào)節(jié)pH至中性,定容至50 mL,備用。上樣前用0.45 μm濾膜過濾。精密吸取樣品20 μL,進樣,氨基酸自動分析儀對試樣水解液組分及含量進行分析測定。分析條件:洗脫液為茚三酮溶液,流速0.4 mL/min。結果計算以峰面積測定結果,用外標法計算各氨基酸含量[10]。

1.2.7 營養(yǎng)價值評價 按照世界衛(wèi)生組織(WHO)和聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)于1973年提出的必需氨基酸全雞蛋模式譜對營養(yǎng)價值進行評價,分別根據(jù)以下公式計算出樣品中必需氨基酸的比值(RAA)、氨基酸比值系數(shù)(RC)及比值系數(shù)分(SRC)[4,7,10,13]。

RAA=樣品中某必需氨基酸含量/(WHO/FAO)式中相應的氨基酸含量

RC=樣品中某必需氨基酸RAA/各種氨基酸RAA的平均值

SRC=100-SRD×100,其中SRD為RC的相對標準差。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

測定樣品設置3個平行,結果以平均值±標準偏差表示。

表1 紅禿頭小麥營養(yǎng)成分分析Table 1 Main nutrient components in red bald wheat

注:a數(shù)據(jù)引用于參考文獻[4]和[14],b、c數(shù)據(jù)引用于參考文獻[13];“-”表示無數(shù)據(jù)。

表2 脂肪酸含量比較(%)Table 2 Comparison of fatty acid content in red bald wheat(%)

注:d、e數(shù)據(jù)引用于參考文獻[15],黑小麥為陜西武功縣黑小麥研究所引種品種;普通小麥為陜229;“-”表示無數(shù)據(jù)。

2 結果與討論

2.1 紅禿頭小麥基本成分

參照國家標準對谷物中基本成分測定方法對紅禿頭小麥基本營養(yǎng)成分進行測定,結果見表1。從表中可以看出,紅禿頭小麥水分含量約為10.64%,蛋白質、脂肪、灰分、維生素A、B1、B2、E、C含量均高于普通小麥(晉麥21),其中蛋白質含量增加9.78%,脂肪含量增加8%,灰分含量增加7.06%,維生素A、B1、B2、E、C含量增加14.06%、32.68%、13.34%、4.2%、7.25%、32.62%,碳水化合物和粗纖維素含量低于普通小麥(晉麥21)。與黑粒小麥(烏麥526)相比,紅禿頭小麥蛋白質、脂肪、灰分和維生素含量均低于烏麥526;和彩色小麥(灰色小麥)相比,除了維生素B1、B2和維生素E以外,其他測定成分含量均低于灰色小麥。主要原因是黑粒小麥和彩色小麥作為功能性食品,在小麥品種和生長環(huán)境等方面均優(yōu)于紅禿頭小麥和普通小麥,在營養(yǎng)組成上表現(xiàn)出較大的差異,此外從碳水化合物含量來看,紅禿頭小麥高碳水化合物含量可能與西北地區(qū)太陽輻射強,日照充足,溫差較大造成的淀粉粒積累有關。

2.2 脂肪酸組成分析

小麥脂肪酸及其含量是影響全麥粉營養(yǎng)品質的重要因素之一,脂類約占小麥籽粒重量的3%,其中約4%在外果皮,22%～33%在糊粉層,25%～30%在胚中,其余的40%～50%在淀粉性胚乳組分中,小麥胚所含的脂肪中約80%為不飽和脂肪酸,亞油酸含量約占其中50%以上[8],亞油酸是人體不可缺少的必需脂肪酸之一,對調(diào)節(jié)人體內(nèi)電解質平衡、調(diào)節(jié)血壓、降低膽固醇、預防心腦血管病具有重要作用[16-17]。采用氣相色譜測定了紅禿頭小麥中的脂肪酸組成和在總脂肪中的含量,結果如表2,紅禿頭小麥各種脂肪酸含量有高有低,紅禿頭小麥飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸含量分別為19.33%和80.66%。飽和脂肪酸含量高于黑小麥,低于普通小麥;不飽和脂肪酸含量低于黑小麥,而與普通小麥含量相當。

2.3 礦質元素種類及含量分析

采用原子火焰分光光度法和磷鉬藍比色法測定了紅禿頭小麥中11種礦質元素,結果如表3,其中大量元素有鎂、磷、鈣和鉀,微量元素有鐵、鋅、錳和硒。紅禿頭小麥鐵和硒在含量上明顯高于烏麥526(黑麥),含量分別增加70.41%和30%;和晉麥21(普通小麥)相比,紅禿頭小麥鐵、錳和硒在含量上高于晉麥21,尤其是鐵和硒含量增加127.21%和176%,錳含量增加15.67%;與灰色小麥(彩色小麥)相比,只有鋅含量增加162.22%,與陳志成研究中所報道的其他彩色小麥品種如普綠麥1號和中普紫麥1號相比,紅禿頭小麥在硒含量上高于中普綠麥1號,而其他元素含量均低于普綠麥1號和中普紫麥1號[6]。有研究表明,Fe、Zn、Mn元素是機體中許多酶重要的激活劑,Fe被譽為人體發(fā)育的小麥的營養(yǎng)價值不僅決定于蛋白質含量,也決定于蛋白質中的氨基酸組成。其中必需氨基酸含量是決定小麥營養(yǎng)品質的關鍵。利用氨基酸自動分析儀測定紅禿頭小麥中氨基酸種類及含量,結果見表4,從表中可以看出,紅禿頭小麥中18種氨基酸總量達到14.618%,其中5種半必需氨基酸總量為2.05%，8種必需氨基酸總量為5.10%,占氨基酸總量的34.91%。與灰色小麥、烏麥526和晉麥相比,在氨基酸含量上看,紅禿頭小麥氨基酸總量高于灰色小麥17.31%,晉麥21.02%,低于烏麥8.8%,從氨基酸組成上看,紅禿頭小麥除了半胱氨酸、蛋氨酸和賴氨酸含量高于灰色小麥,其他氨基酸含量都較低;與烏麥526相比,谷氨酸、酪氨酸和賴氨酸含量較高;與晉麥21相比,除了組氨酸、絲氨酸、精氨酸、纈氨酸和苯丙氨酸四種氨基酸含量較低外,其他氨基酸顯著高于晉麥21。從表中可以看出各種小麥含量最多的氨基酸是非必需氨基酸中的谷氨酸和脯氨酸,而必需氨基酸中賴氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸和色氨酸等的含量都較低,人體缺少任何一種必需氨基酸,轉運核糖核酸t(yī)RNA就不能及時將所需要的該氨基酸帶至核糖體rRNA,以至于其他氨基酸不能利用,蛋白質合成受阻,引起機體出現(xiàn)蛋白質缺乏癥。眾多研究表明,賴氨酸、蘇氨酸等稱為小麥的限制性氨基酸,尤以賴氨酸最為缺乏,被稱為第一限制性氨基酸,小麥籽粒蛋白中賴氨酸的平均含量3.0%[17-18],遠遠低于國際糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織(FAO/WHO)公布的標準賴氨酸含量5.5%[18-19]。因此小麥營養(yǎng)價值的高低主要在很大程度上取決于賴氨酸的含量,從紅禿頭小麥賴氨酸含量來看,含量高達1.82%,品質較好,與報道的紅麥、禿頭小麥賴氨酸含量最高相一致。

表3 紅禿頭小麥中礦質元素的含量Table 3 Content of inorganic elements in red bald wheat

注:f數(shù)據(jù)引用于參考文獻[16],b、c數(shù)據(jù)引用于考文獻[13];“-”表示無數(shù)據(jù)。

表4 紅禿頭小麥中氨基酸成分分析(%)Table 4 Contents and composition of amino acids in red bald wheat(%)

注:a數(shù)據(jù)引用于參考文獻[4]和[20],b、c數(shù)據(jù)引用于考文獻[13];“*”表示半必需氨基酸,

“**”表示必需氨基酸?！敖ㄖ牧稀?參與有氧代謝和能量代謝,維持血紅蛋白的含量,減緩貧血癥狀的發(fā)生,Zn、Mn一直被看作“抗衰老因子”,參與機體免疫防御、骨骼發(fā)育、性激素功能調(diào)節(jié)等。硒被譽為“抗癌素”,是構成谷胱甘肽過氧化物酶的成分,參與輔酶Q 和輔酶A 的合成,能阻止過氧化物的生成,提高機體免疫力,抵抗某些化學致癌物質[10,13]。因此,與晉麥礦質元素組成相比烏麥紅禿頭小麥品質較好,可以作為較好的食藥資源。小麥礦質元素的分布主要集中在種皮和籽粒中,除了籽粒外,種皮上亦富含各種礦質元素,而礦質元素的組成和含量的高低受多種因素諸如品種、種植區(qū)域、氣候條件、施肥狀況等的影響[3,6]。因此在實際小麥種植過程中往往會根據(jù)麥子的品種、當?shù)赝寥婪柿顩r,雨水分布情況進行人工調(diào)節(jié),從而在提高作物產(chǎn)量的同時提高作物品質。

表5 紅禿頭小麥中必需氨基酸占總氨基酸的質量分數(shù)(%)Table 5 Respective ratios of human essential amino acids to total amino acids in Red bald wheat and the values recommended by WHO/FAO pattern(%)

注:* 第一限制性氨基酸。

2.4 氨基酸的組成及含量分析

2.5 必需氨基酸的配比

為了進一步評價紅禿頭小麥蛋白質營養(yǎng)價值高低,不僅要看必需氨基酸的組成和含量,還要看必需氨基酸之間的搭配比例是否合理。通常來講比例越接近人體所需氨基酸比例,代表品質較好,氨基酸不足和過剩都會影響蛋白質的營養(yǎng)價值,影響機體對氨基酸的吸收利用[10,20]。根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)和聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)1973年提出的理想蛋白質人體必需氨基酸的含量模式譜標準,EAA/TAA在40%左右,EAA/NEAA在60%左右的蛋白質營養(yǎng)價值較好[20]。采用氨基酸比值系數(shù)法對紅禿頭小麥中的氨基酸進行分析,并與1973年FAT/WHO修正的理想蛋白質人體必需氨基酸全雞蛋模式譜進行比較,結果見表5。紅禿頭小麥的必需氨基酸占氨基酸總量的比值(EAA/TAA)為34.91%，必需氨基酸與非必需氨基酸之比(EAA/NEAA)為68.29%，說明紅禿頭小麥必需氨基酸含量豐富,蛋白質接近理想蛋白質的要求。紅禿頭小麥必需氨基酸總量高于模式譜,纈氨酸和蘇氨酸為第一限制性氨基酸,亮氨酸為第二限制性氨基酸,異亮氨酸、胱氨酸+蛋氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸含量與WHO/FAO建議值相近,其RAA值分別為0.9,0.91和0.97,賴氨酸和色氨酸含量最高,為WHO/FAO建議值的2.26和1.5倍。紅禿頭小麥的SRC值為52.11,蛋氨酸+胱氨酸含量豐富,可與大豆分離蛋白、藻類等蛋氨酸+胱氨酸含量相對不足的蛋白按一定比例互混互補,以提高其營養(yǎng)價值,達到營養(yǎng)平衡。

3 結論

本文以甘肅省武威北部地區(qū)古老珍稀小麥品種紅禿頭小麥為研究對象,對其基本組分、維生素、脂肪酸、礦質元素和氨基酸組成進行了測定,并與河南彩色小麥品種灰色小麥、山西烏麥526和晉麥21進行了比較分析。紅禿頭小麥脂肪含量為1.62%,碳水化合物含量為71.21%,粗纖維為2.8%,維生素A、B1、B2、C和E含量分別為2.19,9.26,7.84,4.35和15.23 mg·kg-1;富含各種礦質元素,尤其是Fe、Mn和Se,其中Fe含量為49.76 mg/kg,Mn含量為24.29 mg/kg,Se含量高達0.26 mg/kg;蛋白質含量為14.82%,氨基酸種類齊全,18種氨基酸總量達到14.618%,8種必需氨基酸占氨基酸總量的34.91%。賴氨酸含量豐富。紅禿頭小麥是一種高蛋白、低脂肪、低熱能,且富含礦物質Se、維生素和賴氨酸的天然優(yōu)質小麥,有望成為我國西北地區(qū)天然保健食品資源,很值得進一步研究開發(fā)和利用。

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Composition analysis and nutritional evaluation of red bald wheat

TIAN Yan-hua,LIU Lin-feng,YANG Zhao-yan,LIU Na-li,GUO Yun

(Food Engineering Department of Shanxi Pharmaceutical Vocational College,Taiyuan 030031,China)

Compared with Grey Wheat(TriticumL.),Wumai 526(TriticumL.)and Jinmai 21(TriticumL.),the contents of nutritional components of Red Bald Wheat(TriticumL.)from north area of Wuwei,Gansu Province,were determined and evaluated. The results showed that Red Bald Wheat was abundant in various nutritional components,including all kinds of fatty acids(fat 1.62%),crude fiber 2.8%,carbohydrate 71.21%,protein 14.82%,ash 1.82%,18 kinds of amino acids 14.618%,in which 8 kinds of essential amino acids account for 34.91% of total amino acids. The determination also exhibited that the contents of major nutritional components of Red Bald Wheat were lower than those of Grey Wheat,except the contents of Vitamin B1,B2and E. The contents of fat,ash,vitamins and proteins of Red Bald Wheat were lower than those of Wumai 526. In contrast,the contents of proteins,fat,ash,Vitamin A,C、B1,B2and E of Red Bald Wheat were higher than those of Jinmai 21 by 9.78%,8%,7.06%,14.06%,32.68%,13.34%,4.2% and 7.25%,respectively. On the other hand,the contents of 11 kinds of mineral elements(calcium,potassium,selenium,manganese,iron,zinc,phosphorus,magnesium,iodine,molybdenum and copper)of Red Bald Wheat were determined as well. It was observed that the contents of iron,manganese and selenium were 49.76,24.29,0.26 mg/kg,respectively. Especially,the contents of iron and selenium were significantly higher than Wumai 526(correspondingly,increased by 70.41% and 127.21%)and Jinmai 21(correspondingly,increased by 30% and 176%). Except zinc,the contents of the other 10 kinds of mineral elements of Red Bald Wheat were lower than Grey Wheat. Therefore,as a novel kind of food raw material rich in proteins,selenium and lysine,Red Bald Wheat probably have a great development value and market prospect.

red bald wheat(TriticumL.);composition;nutritional evaluation

2016-08-22

田艷花(1981-)，女，碩士研究生，研究方向：食品生物技術，E-mail:sxyktyh@163.com。

TS201.4

A

1002-0306(2017)07-0346-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.07.058