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        谷物磷脂及其與谷物品質(zhì)的關(guān)系研究進(jìn)展

        2018-03-20 06:29:59顏韶兵童川包勁松
        中國(guó)稻米 2018年1期
        關(guān)鍵詞:胚乳谷物磷脂

        顏韶兵童川包勁松

        (1杭州市種子總站,杭州310020;2浙江大學(xué)原子核農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所,杭州310029;3浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食品科學(xué)研究所/農(nóng)業(yè)部果品產(chǎn)后處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/浙江省果蔬保鮮與加工技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,杭州310021;*通訊作者:chuantong@hotmail.com)

        脂質(zhì)是一類龐大的天然有機(jī)化合物,也是動(dòng)植物重要的能量來源。根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同,脂質(zhì)可分為甘油三脂(Triglyceride,TAGs)、磷脂(Phospholipids,PLs)、糖脂、膽固醇等幾類。近年來,隨著功能性脂質(zhì)研究的不斷深入,植物源性功能脂質(zhì)日益受到重視。小麥、玉米、水稻、大麥、燕麥等是世界上最主要的幾種谷物,產(chǎn)量占世界糧食產(chǎn)量的四分之三以上,提供了人類日常生活50%的能量和蛋白質(zhì)來源。與大豆、花生等油料作物相比,谷物主要由淀粉、蛋白質(zhì)及少量脂質(zhì)組成。雖然脂質(zhì)僅為谷物中第三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),但其單位質(zhì)量的貯存能量卻是淀粉、蛋白質(zhì)的2倍多[1],且富含多種脂肪酸、糖脂、PLs、生育酚等活性物質(zhì),因此谷物是功能性脂質(zhì)的重要來源。其中的PLs對(duì)于改善日常膳食中谷物及谷物制品的營(yíng)養(yǎng)功能、加工品質(zhì)等具有重要作用,因而已成為國(guó)內(nèi)外營(yíng)養(yǎng)保健領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

        本文在前人研究的基礎(chǔ)上,主要從谷物PLs的類型、構(gòu)成、分布及其對(duì)谷物品質(zhì)的影響等方面進(jìn)行了綜述。

        1 谷物中的脂質(zhì)

        谷物籽粒不同部位存在著不同類型的脂質(zhì),扮演著不同的生理作用。不同谷物中的PLs組分含量、構(gòu)成及分布不盡相同。因此一直以來,明確谷物籽粒內(nèi)部脂質(zhì)理化性質(zhì)已成為谷物科學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容。一般而言,谷物籽粒通常由麩皮(bran)、胚(embryo)、胚乳(endosperm)及糊粉層(aleurone)等幾部分組成。外層的麩富含纖維素、礦物質(zhì)等;胚富含脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、維生素及礦物質(zhì)等;胚乳富含淀粉、蛋白質(zhì)及大量礦物質(zhì)、維生素和酶;胚乳邊緣則由糊粉層構(gòu)成,富含維生素、酚酸等活性成分,但通常在碾磨加工過程中被除去。谷物籽粒內(nèi)部胚乳主要由淀粉構(gòu)成,可為胚芽萌發(fā)儲(chǔ)備能量。谷物脂質(zhì)也可根據(jù)與淀粉結(jié)合與否分為淀粉脂質(zhì)和非淀粉脂質(zhì)。顧名思義,可與胚乳中淀粉顆粒內(nèi)部形成復(fù)合物的脂質(zhì)被稱為淀粉脂質(zhì),這部分脂質(zhì)主要為自由脂肪酸和溶血磷脂[2]。除此之外,用非極性溶劑提取的甘油酯、游離脂肪酸等自由態(tài)脂以及用極性溶劑提取的糖脂等結(jié)合態(tài)脂被稱為非淀粉脂質(zhì)[3]。

        早期由于提取方法和檢測(cè)技術(shù)的制約,谷物PLs相關(guān)研究主要集中在分布、構(gòu)成及遺傳方面,精確定量及其功能方面的研究相對(duì)較少[4]。加上提取過程中酶活對(duì)磷脂與溶血磷脂間互相轉(zhuǎn)換的影響[4],導(dǎo)致相同谷物的PLs構(gòu)成與含量一直以來難以互相比較。近年來,隨著HPLC-MS及光散射等檢測(cè)分析技術(shù)的發(fā)展,關(guān)于PLs的定量及其在谷物貯藏、加工與食用品質(zhì)方面的功能作用得到了一定程度的深入研究。

        2 磷脂的功能與應(yīng)用

        PLs作為一類重要的極性脂質(zhì),廣泛存在于細(xì)菌、動(dòng)植物等生物體細(xì)胞中,主要由磷脂酰膽堿(Phosphatidylcholine,PC)、磷脂酰乙醇胺(Phosphatidylethanolamine,PE)、磷脂酰肌醇(Phosphatidyli-nositol,PI)、磷脂酰甘油(Phosphatidylglycerol,PG)、磷脂酸(Phosphatidic acid,PA)、溶血磷脂酰膽堿(Lysophosphatidylcholine,LPC)、溶血磷脂酰乙醇胺(Lysophosphatidylethanolamine,LPE)等構(gòu)成[4](圖1)。PLs作為重要的信號(hào)分子,參與網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞、吞噬和巨胞飲等代謝過程以及其他細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)、包間粘附、生物活性脂類介質(zhì)形成等生理生化過程[5]。其中,PC、PE等PLs作為疏水性分子,是構(gòu)成磷脂雙分子層的基石,是脂蛋白、細(xì)胞膜等細(xì)胞器的必需組成成分;PA等PLs也參與調(diào)控蛋白質(zhì)磷酸化及膜運(yùn)輸?shù)戎匾磉^程。此外,PLs還能高效運(yùn)輸脂肪酸殘基進(jìn)入到細(xì)胞膜,以此改變細(xì)胞膜組分或質(zhì)膜微結(jié)構(gòu),影響膜蛋白活性。由于PLs所具有的這些重要生化功能,諸多研究已將日常膳食PLs作為預(yù)防糖尿病、冠心病、炎癥和癌癥等多種慢性疾病的重要途徑[4,6]。

        圖1 谷物中主要的磷脂種類及其結(jié)構(gòu)

        除了生化方面的作用外,PLs所具有的優(yōu)良表面活性特性,也使其廣泛應(yīng)用于食品、保健品、化妝品、農(nóng)產(chǎn)品及藥品等工業(yè)制造與生產(chǎn)中[7],尤其是在食品生物技術(shù)與生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,例如:1)PLs通常作為乳化劑或乳化穩(wěn)定劑與蛋白等物質(zhì)結(jié)合,促進(jìn)固體顆粒在水相中的分散,增加黏度,從而改善食品、藥品及化妝品材料的質(zhì)地;2)PLs也作為維生素E及類黃酮等天然酚類抗氧化物的增效劑,以此提高油脂及含脂食品的氧化穩(wěn)定性;3)PLs還作為氧化強(qiáng)化劑與重金屬結(jié)合,產(chǎn)生鹽絡(luò)合物,以提高食品安全性等[8]。

        圖2 谷物中淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的空間結(jié)構(gòu)

        3 谷物中磷脂的種類、分布與含量

        3.1 水稻

        稻米主要是由淀粉、蛋白質(zhì)及少部分脂質(zhì)組成。稻米脂質(zhì)大部分主要集中于胚(34%~37%)和麩皮(19%~26%)中,少部分與淀粉顆粒絡(luò)合形成復(fù)合物存位于胚乳中[9](圖2)。麩中的脂質(zhì)主要由TAGs、酯類、自由脂肪酸等中性脂(88.1%~89.2%)及糖脂(6.3%~7.0%)、PLs(4.5%~4.9%)等極性脂組成[10-11]。不同水稻品種間麩中PLs含量差異非常大。在印度稻麩中,80%的PLs主要由PC(35.0%~38.4%)、PE(27.2%~29.0%)、PI(21.0%~23.3%)構(gòu)成,而PA(7.2%~9.6%)、PG(1.4%~1.8%)、LPC(1.0%~1.5%)和LPE(1.0%~1.4%)等只占小部分[11]。PC、PE和PI則是烏茲別克斯坦稻米麩中主要的PLs組分,分別約占總PLs的32.5%、20.8%和23.5%,LPC(約6.8%)和PS(約2.6%)等組分則占PLs小部分[10]。由于PC是稻米麩皮中主要的PLs組分,同時(shí)也是稻米麩中圓球體的主要膜成分,因此這些研究同時(shí)也說明隨著稻米麩中脂質(zhì)的水解,稻米麩中圓球體同樣被分解,這對(duì)稻米貯藏與加工特性有著重要意義[4]。

        水稻基因型同樣顯著影響著胚乳中淀粉脂質(zhì)的含量。早期研究發(fā)現(xiàn),中高直鏈淀粉稻米(12.2%~28.6%)中含有約0.9%~1.3%淀粉脂質(zhì),包括29%~45%脂肪酸和48%~67%LPLs(主要為L(zhǎng)PC和LPE),而糯米中的淀粉脂質(zhì)則微乎其微[12]。通過對(duì)遺傳背景差異較大的水稻品種分析也發(fā)現(xiàn),常規(guī)稻米中的淀粉LPC、LPE、LPLs含量分別約為4.73~7.72 mg/g、0.88~1.81 mg/g和5.61~9.40 mg/g[13],糯稻總LPLs含量極少,僅為0.52~0.68 mg/g[14]。糯稻中淀粉脂質(zhì)含量遠(yuǎn)低于常規(guī)稻米,這可能是由于稻米胚乳中的LPLs等主要與直鏈淀粉或分支度大于73的支鏈淀粉形成絡(luò)合物,而糯稻中長(zhǎng)支鏈淀粉含量非常低的緣故[15]。Yoshida等[16]還發(fā)現(xiàn),整精米和半精米間主要淀粉PLs的含量也具有顯著差異,主要表現(xiàn)在整精米中的PE(25.0%~27.3%)含量顯著低于半精米(37.2%~38.9%),整精米中的PC(43.3%~46.8%)含量則顯著高于半精米(31.8%~32.8%),但兩者間PI含量較為相近,分別為20.2%~23.2%和21.4%~22.3%。此外,生長(zhǎng)環(huán)境、采后貯藏及碾磨加工過程等也會(huì)使稻米LPC、LPE和LPG等LPLs含量發(fā)生輕微變化,影響淀粉的消化、熱學(xué)、糊化等生理生化特性,進(jìn)而調(diào)控稻米蒸煮食用品質(zhì)。Lam等[17]就報(bào)道發(fā)現(xiàn),稻米貯藏時(shí)間對(duì)PLs水解及組分構(gòu)成具有一定影響。LPC,LPE和LPI含量在貯藏前3 d均顯著增加,但只有LPC在整個(gè)貯藏過程中始終增加,表明PC是貯藏過程中PLs水解的主要成分。

        稻米中各PLs組分由許多不同脂肪酸構(gòu)成,并且各脂肪酸存在明顯差別。其中,麩中PLs主要含有C16∶0、C18∶1及C18∶2等脂肪酸組分,分別約占PLs中脂肪酸含量的25.1%~47.6%、28.3%~46.6%和16.3%~32.6%[11]。其中,不飽和脂肪酸主要占據(jù)sn-2位(77.3%~91.3%),而飽和脂肪酸主要占據(jù)sn-1或sn-3位(35.0%~78.7%)[18]。研究還發(fā)現(xiàn),PE中的C18∶2含量(41.8%~42.8%)顯著高于PC(26.4%~27.0%),PC中的C18∶1含量(34.5%~36.2%)則顯著低于PE(43.8%~44.2%),而PI中的C16∶0含量(45.7%~45.8%)卻顯著高于PC(25.4%~25.8%)及PE(17.8%~18.7%)[18]。與稻米麩中PLs組分相似,胚乳中PLs的脂肪酸也主要由C16∶0(48%~63%)、C18:2(25%~42%)、C18∶1(<5%)及C14∶0(<5%)構(gòu)成[19]。PLs的脂肪酸構(gòu)成中,整精米中C18:2含量顯著高于半精米,而半精米中C18:1顯著高于整精米[16]。然而由于在樣品處理、提取方式方面缺少統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),因此目前對(duì)不同課題組報(bào)道的水稻PLs組成和含量還難以進(jìn)行客觀地比較與評(píng)價(jià)。

        3.2 小麥

        根據(jù)品種和栽培條件的不同,小麥中的脂質(zhì)約占粒重的2.5%~3.3%,30%~36%位于胚芽,25%~29%位于糊粉層,35%~45%位于胚乳。其中,胚芽和糊粉層的脂質(zhì)中,非極性脂質(zhì)約為72%~85%,極性脂質(zhì)約為13%~23%。胚乳中淀粉脂質(zhì)也主要由PLs和糖脂等極性脂質(zhì)構(gòu)成,以淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的形式存在[20](圖2),或與小麥面筋蛋白互作,進(jìn)而影響小麥粉面團(tuán)品質(zhì)和食味性能以及小麥制品的最終質(zhì)地。

        一般而言,無論四倍體小麥還是六倍體小麥中,PLs最主要的組分均為PC、PI及PE,含量約占總PLs的73%~95%。Minasbekyan等[21]研究了六倍體小麥胚中細(xì)胞核、核膜及染色質(zhì)中的PLs組分與含量,共發(fā)現(xiàn)7種PLs組分。其中,只有PC和PE均存在于細(xì)胞核中。PC作為最主要組分,其相對(duì)含量在核膜、核及染色質(zhì)中分別達(dá)到28.9%、37.0%和49.0%。而由于核膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中PC和PE合成途徑受膽堿-乙醇胺磷酸轉(zhuǎn)移酶調(diào)控,導(dǎo)致核中PE含量低于核膜。Jimeno等[22]從小麥淀粉顆粒表面分離并證實(shí)了淀粉顆粒中的LPC。Morrison等[20]分析發(fā)現(xiàn),小麥胚乳中主要存在LPC、LPE、LPG及LPI等幾種溶血磷脂組分,其相對(duì)含量分別約為4.99~8.64 mg/g、0.79~1.04 mg/g、0.23~0.54 mg/g和0.05~0.41 mg/g。此外,也有研究發(fā)現(xiàn),無殼小麥中的PLs含量要比有殼小麥平均高出17%[23]。與普通小麥相比(0.84 mg/g),硬小麥淀粉顆粒中的LPLs含量(1.08 mg/g)也更多[23]。

        C18:2和C16∶0是小麥PE、PC和PI等PLs中含量最豐富的脂肪酸組分,但PC中的C16:0(20.4%~48.8%)含量高于PE(22.8%~31.2%)和PI(6.4%~28.4%)[24]。C18∶2和C16∶0也是小麥淀粉LPLs中主要的脂肪酸組分,分別占小麥LPLs脂肪酸含量的54%~70%和19%~39%[20]。此外,油酸同樣也存在于所有PLs組分中,尤其是PC組分中且其相對(duì)含量高于其他微量脂肪酸[20]。

        3.3 大麥

        截至目前,與其他作物相比,大麥PLs組成、分布及特性的相關(guān)研究較少?,F(xiàn)有研究表明,大麥脂質(zhì)含量約占粒重的1.8%~4.7%,主要包括71%的TAGs、9%的糖脂、20%的PLs。其中,胚、胚乳中的脂質(zhì)含量分別約為19.6%和2.8%[25]。Price等[25]發(fā)現(xiàn),脂質(zhì)中23.1%的PLs主要位于麩中,一部分位于胚乳(17.8%)中,少部分位于麥殼(5.9%)中。與其他谷物一樣,大麥品種間的PLs組成和含量也存在遺傳多樣性,尤其是胚部分差異較大。Qian等[26]發(fā)現(xiàn),PLs約占麥麩中總脂質(zhì)的1.25%。其中,PC、PI、PE和PS等主要組分含量分別占麥麩總脂質(zhì)的1.63%、0.37%、0.17%和0.08%,以及麥麩總PLs的50.4%、29.6%、13.6%和6.4%。進(jìn)一步研究還發(fā)現(xiàn),PC和LPC兩種PLs組分含量分別占總PLs的44.3%~44.4%和36.8%~37.3%,超過大麥總PLs含量的80.0%,而PE、PS、DPG、PI、PG等PLs組分則分別只占大麥總PLs含量的7.6%~8.8%、4.8%~5.0%、1.5%~1.7%、1.1%~1.3%和0.2%~0.8%[27]。Morrison等[28]分析39份大麥淀粉樣品中的脂質(zhì)和直鏈淀粉含量后發(fā)現(xiàn),LPLs和直鏈淀粉間存在顯著正相關(guān),說明大麥胚乳中的PLs等淀粉脂質(zhì)也是以淀粉結(jié)合形式存在的。

        C18∶2(44.9%~51.9%)、C16∶0(31.0%~36.9%)和C18∶1(10.6%~15.8%)及少量C18∶3、C18∶1、C14∶0等構(gòu)成了大麥PLs中的脂肪酸組分[29]。然而,不同PLs組分間的脂肪酸組成差異較小,這很可能與大麥適應(yīng)不同的生長(zhǎng)環(huán)境有關(guān)。例如,已有研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)大麥處于高溫脅迫環(huán)境中時(shí),會(huì)通過減少膜中磷脂的長(zhǎng)鏈不飽和脂肪酸含量,增加短鏈飽和脂肪酸含量來減少細(xì)胞膜的膜流動(dòng)性,以提高抗逆性[30]。

        3.4 燕麥

        燕麥富含膳食纖維、蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸及若干必需脂肪酸,一直以來受到消費(fèi)者和研究者的青睞。目前,燕麥脂質(zhì)研究主要集中于細(xì)胞結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及其在儲(chǔ)藏、加工過程中的功能作用方面[31]。雖然燕麥?zhǔn)俏ㄒ坏母哂凸任?,脂質(zhì)含量平均高達(dá)6%~7%[31],但與其他油料作物相比,燕麥中的含油量仍相對(duì)較低。因此,燕麥至今還未作為食用油的主要來源。

        燕麥仁約含80%自由脂質(zhì)和20%結(jié)合脂質(zhì),大部分主要位于麩皮和胚乳中。其中極性脂質(zhì)含量較高,約占燕麥籽粒的0.8%~2.8%[32],包括5%~15%的糖脂以及5%~26%的PLs[33]。燕麥的PLs主要位于麩、胚乳、盾片和胚軸中,麩內(nèi)的LPE、LPC、PE和PC分別約占總脂質(zhì)的1.7%、2.9%、2.5%和3.6%,胚乳中的LPE、LPC、PE和PC分別約占總脂質(zhì)的1.7%、3.0%、2.3%和3.5%,而盾片和胚軸中僅發(fā)現(xiàn)PC和PE,分別約占總脂質(zhì)的2.6%和0.9%、2.8%和1.1%[34]。與其他谷物相比,燕麥的淀粉脂質(zhì)雖以淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物形式存在(圖2),但FFAs和PLs含量更多,約占1%~3%[35]。

        燕麥總PLs含量為7.25~9.52 mg/g,約為總脂質(zhì)的11.6%~26.0%,占燕麥粒質(zhì)量的1.20%~1.83%[33,36]。部分學(xué)者認(rèn)為,PE是大部分燕麥品種中含量最高的PLs組分。如Montealegre等[36]通過HPLC-ELSD分析發(fā)現(xiàn),燕麥中PE、PC和PI含量分別占總PLs的22%~35%、22%~33%和23%~28%。但也有例外,Doehlert等[32]就報(bào)道,PC是燕麥中含量最豐富的PLs組分,約為2.90 mg/g,其次為PG(1.37 mg/g)和PE(0.81 mg/g)。TLC早期分析也報(bào)道,燕麥中PC含量約為總PLs的29.9%,LPE約為20.4%,PE約為14.8%,PG約為9.5%,PI約為3.9%,PS約為3.2%[33]。上述HPLC分析燕麥PLs組分含量的結(jié)果顯著高于TLC可能是由于TLC過柱不完全所導(dǎo)致。與此同時(shí),這些研究結(jié)果也說明燕麥含油量和脂質(zhì)組分的相對(duì)含量與燕麥品種、種植環(huán)境及脂質(zhì)提取方法顯著相關(guān)。

        燕麥PLs組分的脂肪酸主要由C18∶2、C16∶0、C18∶1和C18∶0等構(gòu)成,含量分別約為25.9%~31.0%、23.3%~24.4%、17.0%~22.1%和10.9%~14.5%%[33,36]。但不同PLs組分的脂肪酸構(gòu)成不盡相同,PC、PG、PI等脂肪酸組分主要為C16∶0、C18∶0、C18∶1、C18∶2、C18∶3及C20∶1,C14∶0等則是構(gòu)成PE的主要脂肪酸種類。而在燕麥LPC各組分中,C16∶0、C18∶2、C18∶1是含量最高的脂肪酸組分,C20∶1含量最少[36]。

        3.5 玉米

        玉米是繼燕麥后含油量第二高的谷物,脂質(zhì)含量約為粒重的1.7%~5.1%。其中,76%~83%位于胚中,1%~2%位于種皮內(nèi),13%~15%位于糊粉層,1%~11%位于胚乳內(nèi)[37]。與其他谷物相比,玉米脂質(zhì)的PLs含量相對(duì)較為豐富,尤其是胚中PLs約占脂質(zhì)的4.0%~8.7%[7]。PC、PI和PE是玉米中主要的PLs組分,含量分別約占總PLs的57%~68%、14.5%~19.8%和10.3%~13.9%。而PA和PG等為微量PLs組分,含量不到總PLs含量的10%[38]。玉米胚、胚乳和種皮等不同部位中的PLs種類與含量也有著顯著差異。在胚和種皮的PLs組分中,PC含量最豐富(51.4%~70.6%),其次為PI(11.3%~25.1%)和PE(8.4%~12.6%);而在胚乳中,含量最豐富的則為PE(41.4%~48.5%),其次為PC(30.2%~33.4%)和PI(13.2%~14.4%)。此外,玉米胚乳中的PA含量(8.1%~10.8%)也顯著高于胚(2.3%~3.5%)和種皮(2.6%~3.1%)部分[37]。

        玉米胚中脂質(zhì)以及PLs含量主要受遺傳控制,因此品種間存在顯著差異。有研究發(fā)現(xiàn),含油量低的玉米品種卻含有較高的PLs組分[39],這很可能是由于與PLs起源于相同前體物質(zhì)的TAGs含量減少,從而促進(jìn)PLs合成所致。還有研究發(fā)現(xiàn),高油玉米品種的PI含量較高,而低油品種的PC含量較高[37]。此外,玉米胚乳內(nèi)的脂質(zhì)主要為少量的脂肪酸等表面脂質(zhì)和LPLs等淀粉脂質(zhì)。其中,淀粉LPLs組分中,LPC含量約為80~2 260 μg/g,LPE約為10~170 μg/g,LPG約為10~70 μg/g,LPI約為0~80 μg/g[39]。同樣地,玉米胚乳中的淀粉脂質(zhì)也與直鏈淀粉含量密切相關(guān),糯玉米中由于直鏈淀粉含量極少,因此PLs的含量非常低[39]。

        玉米PLs的脂肪酸主要由C18∶2(32.5%~50.7%)、C16∶0(23.4%~44.4%)和C18∶1(18.8%~36.7%)以及C18∶3(0.7%~1.7%)等構(gòu)成[40],不飽和脂肪酸比例高于TAGs及糖脂[38]。在PLs各組分中,PC的C18∶1含量最高,PI中則C16∶0含量最高,而PE中則是C18∶2含量最高。這些PLs組分的脂肪酸構(gòu)成與玉米基因型無關(guān),但與PLs分布位置、種植環(huán)境等外界因素有關(guān)。Harrabi等[7,37]報(bào)道,胚中的PC組分為C18∶2等多不飽和脂肪酸,而胚乳和種皮中則主要為C18∶1等單不飽和脂肪酸。隨著玉米籽粒成熟度增加,PLs中C16∶0和C18∶3比例減少,而C18∶1含量增加[38],造成這一現(xiàn)象的原因還有待進(jìn)一步研究。

        4 磷脂對(duì)谷物品質(zhì)的影響

        谷物品質(zhì)主要由外觀品質(zhì)、蒸煮食用品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、加工品質(zhì)、貯藏品質(zhì)等構(gòu)成,是淀粉、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、礦物質(zhì)等諸多功能物質(zhì)的綜合作用結(jié)果,受到自身遺傳、種植環(huán)境、加工條件等諸多因素的影響[41]。谷物中內(nèi)源性PLs作為脂質(zhì)的一部分,與谷物食用、貯藏、加工等品質(zhì)特性密切相關(guān)。

        4.1 磷脂與谷物食用品質(zhì)

        谷物胚乳中的PLs通常以直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物形式(圖2)存在,顯著影響膨潤(rùn)力、糊化、流變等淀粉理化性質(zhì)[42-43],也可獨(dú)立影響淀粉糊化特性[15]。例如,稻米胚乳中的LPC16∶0與冷膠粘度呈顯著正相關(guān),而LPC18∶1和LPE18∶1則與崩解值和回復(fù)值呈顯著負(fù)相關(guān)[15]。Jane等[44]也發(fā)現(xiàn),聚合度>73的支鏈淀粉也能與PLs形成支鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物,進(jìn)而影響淀粉熱學(xué)特性。但Tong等[15]通過統(tǒng)計(jì)分析卻未發(fā)現(xiàn)稻米淀粉PLs組分對(duì)稻米熱學(xué)特性存在影響,這可能是由于所選品種稻米中聚合度高的支鏈淀粉含量較低的緣故。此外,脫去非淀粉脂質(zhì)后發(fā)現(xiàn),小麥、玉米中淀粉顆粒膨潤(rùn)速度由慢變快,但脫去PLs等淀粉脂質(zhì)卻未發(fā)現(xiàn)淀粉顆粒膨潤(rùn)速度的變化[45]。還有研究認(rèn)為,不同PLs脂肪酸含量的變化也是造成貯藏后谷物適口性顯著變差的原因之一[46]。因此,淀粉PLs對(duì)于谷物食用品質(zhì)的形成與維持具有重要作用。

        4.2 磷脂與谷物貯藏加工品質(zhì)

        與淀粉、蛋白質(zhì)相比,谷物脂類含量雖少,但在貯藏過程中最易發(fā)生變化,主要表現(xiàn)在氧化與水解造成的脂類、不飽和脂肪酸含量逐漸降低[47-48],從而加速谷物貯藏過程中的陳化。目前已證實(shí),稻米等谷物在貯藏過程中,麩中磷脂酰膽堿等構(gòu)成圓球體磷脂膜的主要磷脂組分在磷脂酶D的催化下降解成磷脂酸,引起圓球體磷脂膜的組成與結(jié)構(gòu)變化,觸發(fā)麩中圓球體內(nèi)TAG釋放C18∶1、C18∶2等自由不飽和脂肪酸,并進(jìn)一步氧化、分解導(dǎo)致谷物陳化[4]。例如在谷物碾磨加工過程中,麩、胚中的圓球體、磷脂膜等會(huì)受到物理性損傷,導(dǎo)致TAG等釋出,激活糊粉層及胚等組織中的有關(guān)生物酶類[49-50],從而在貯藏過程中氧化分解PLs等附著的脂類,使谷物的貯藏穩(wěn)定性降低[17,51-52]。

        一般認(rèn)為,谷物胚乳中的脂質(zhì)與谷物籽粒硬度密切相關(guān)。而籽粒硬度是評(píng)價(jià)谷物加工品質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo),顯著影響谷物的碾磨度、碾磨效率以及碾磨后淀粉顆粒粒度分布、破損率等加工理化特性。例如,硬度高的小麥中TAGs等非極性脂質(zhì)含量較高,極性脂質(zhì)含量較低。當(dāng)谷物中PLs等極性脂質(zhì)含量越高,籽粒則越軟,碾磨加工相對(duì)更困難。此外,玉米油、谷物胚芽油、米糠油等主要包括TAGs、PLs等脂質(zhì)組分,而加工方式的不同通常導(dǎo)致出油率差異較大。例如,濕磨法能獲得約30%~50%的玉米油,而干磨法卻只能獲得約18%的玉米油[53]。

        5 總結(jié)與展望

        盡管一直以來淀粉、蛋白質(zhì)、脂類等主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及其調(diào)控谷物品質(zhì)的作用機(jī)理受到廣泛研究,但整體而言,相較于自由脂肪酸、TAG等非淀粉脂質(zhì)在參與谷物品質(zhì)形成過程中的功能解析,除了在植物生長(zhǎng)發(fā)育、細(xì)胞穩(wěn)定性等生理生化功能以及作為抗氧化物質(zhì)和食品添加劑等應(yīng)用于食品工業(yè)的作用外,有關(guān)PLs參與谷物陳化、維持谷物貯藏穩(wěn)定性、調(diào)控加工品質(zhì)的作用機(jī)制以及淀粉PLs在降血糖方面的營(yíng)養(yǎng)學(xué)功能等研究還較為欠缺。隨著國(guó)內(nèi)外功能性脂質(zhì)研究的深入,谷物PLs作為一種具備特殊營(yíng)養(yǎng)與生理功能的新興脂類,越來越受到消費(fèi)者關(guān)注。闡明谷物直鏈淀粉、支鏈淀粉、PLs間的互作關(guān)系以及谷物淀粉PLs的生物學(xué)功能,對(duì)今后從谷物PLs角度進(jìn)行谷物品質(zhì)改良以及糧食加工和貯藏保鮮等具有重要意義。

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