姜國富,范浩偉,張云營,謝年鳳,蔡俊智 ,吳曉江,洪麗霞,劉成梅,萬 茵,付桂明
(1.江西省春絲食品有限公司,江西 樟樹 331201; 2 南昌大學食品學院,江西 南昌 330031)
苦蕎,學名韃靼蕎麥,屬蓼科蕎麥屬雙子葉作物,具有較高的營養(yǎng)價值和藥用價值,是一種藥食同源作物。與小麥、大米和玉米等其他糧食作物相比,苦蕎麥含有更為豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉、膳食纖維、礦物質(zhì)、維生素、微量元素等[1]。另一方面蕎麥與其他谷物相比含有豐富的多酚類物質(zhì),且以蘆丁為其主要代表物質(zhì),使其對預(yù)防和治療慢性疾病,如高血壓、高血脂、高血糖以及心血管疾病等能起到積極作用,因而苦蕎麥也被譽為“五谷之王”。
苦蕎主要種植在東歐和亞洲地區(qū),世界上主要的蕎麥種植國包括中國、俄羅斯、波蘭等,其中我國的種植面積和產(chǎn)量均位居世界第一。蕎麥作為我國傳統(tǒng)的出口產(chǎn)品之一,在國際市場上評價頗高,但其出口的多為蕎麥原糧和初級產(chǎn)品,且隨著出口產(chǎn)品的規(guī)?;鸵?guī)范化,產(chǎn)品品質(zhì)的保證將成為出口的必要條件之一。而苦蕎麥品質(zhì)的控制主要體現(xiàn)在對其營養(yǎng)成分的控制上,以及苦蕎是否污染等方面。且研究表明不同品種及產(chǎn)地的蕎麥,其營養(yǎng)成分含量差異較大。這將對我國苦蕎麥的出口品質(zhì)的規(guī)范造成干擾。因此,對我國蕎麥主產(chǎn)區(qū)的苦蕎進行營養(yǎng)成分分析和比較具有重要意義。我國苦蕎的產(chǎn)區(qū)主要集中在云南、山西、四川三省[2],所產(chǎn)苦蕎產(chǎn)量大、品性好,另外在陜西,湖南等地也有種植。
本實驗選取了產(chǎn)自云南、四川、山西、陜西以及湖南地區(qū)的苦蕎麥作為研究對象,并以內(nèi)蒙古地區(qū)產(chǎn)的甜蕎作為對照,分析了不同地區(qū)的蕎麥樣品的主要營養(yǎng)成分,以期更好的了解各個地區(qū)蕎麥的差異,為苦蕎資源的開發(fā)和利用提供理論依據(jù)。
本研究共選擇5種苦蕎麥,一種甜蕎麥,其中選取的五個苦蕎麥分別產(chǎn)自云南、四川、山西、陜西、湖南;甜蕎麥產(chǎn)自內(nèi)蒙古地區(qū)。所有的苦蕎麥均粉碎后過60目篩后備用。蘆丁和槲皮素標準品均購于Sigma試劑公司;總淀粉測定試劑盒采購于瑞典Megazyme公司;丙酮、無水甲醇、乙腈均為色譜純,購買于阿拉丁試劑公司。除此外,實驗中所用試劑均為分析純。
DFY-500粉碎機,天津市泰斯特儀器有限公司;JA-5003電子分析天平,上海舜宇恒平科學儀器有限公司;SH220N石墨消解儀,濟南海能儀器股份有限公司;K9840半自動凱氏定氮儀,濟南海能儀器股份有限公司;TGL-16B高速冷凍離心機,美國熱電;KSW40-u馬弗爐,上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司;SP-756P紫外-可見分光光度計,上海光譜儀器有限公司;1260 Infinity II高效液相色譜儀,安捷倫科技有限公司。
1.3.1水分的測定
根據(jù)GB 5009.3—2016 方法進行測定。
1.3.2蛋白質(zhì)含量的測定
凱氏定氮法測定蛋白質(zhì)含量。
1.3.3粗脂肪含量的測定
抽提:準確稱取2~5 g試樣,移入濾紙筒內(nèi),將裝有試樣的濾紙筒放入索氏抽提器的抽提筒內(nèi)并連接接收瓶,由抽提器冷凝管上端加入石油醚,水浴加熱,使石油醚不斷回流抽提(6~8次/h),抽提6~10 h。提取結(jié)束時,用磨砂玻璃棒接取1滴提取液,磨砂玻璃棒上無油斑表明提取完畢。
稱量與計算:取下接收瓶,回收石油醚,待接收瓶內(nèi)剩余2 ml左右的溶劑時在水浴上蒸干,然后在105℃下烘干1 h,放干燥器內(nèi)冷卻后稱量。重復(fù)上述操作直至恒重(直至兩次稱量的差不超過2 mg)。按公式計算出脂肪含量。
1.3.4淀粉含量的測定
樣品準備:取粉碎好的蕎麥粉加入至試管中,確保所有樣品均位于試管底部。加入乙醇溶液(80%),用漩渦混合器混合。向每根試管中放入攪拌子后加入KOH溶液,冰水混合浴中攪拌20 min左右,重懸粉末并溶解抗性淀粉。
孵育:在磁力攪拌器上攪拌試管時,向每根試管加入醋酸鈉緩沖液(pH3.8)。之后立即加入耐熱α-淀粉酶(瓶1)和淀粉葡糖苷酶(瓶2),混合均勻后在50℃下孵育30 min。將孵育完成的溶液轉(zhuǎn)移到100 ml的容量瓶中,潤洗試管,合并洗滌液,然后用蒸餾水定容至100 ml,混合均勻。取部分溶液離心(1 800g,10 min)。將兩份稀釋的樣品溶液(0.1 ml)轉(zhuǎn)移到圓底試管中,同時共同制作標準對照和空白對照。向每一個試管中(包括葡萄糖對照和試劑空白對照)加入3.0 ml GOPOD溶液,然后在50°C下孵育20 min。
測量:相對于試劑空白在510 nm下測定每一個樣品和葡萄糖質(zhì)控的吸光度。按照公式計算出淀粉含量。
淀粉質(zhì)量分數(shù)=ΔA×F×FV×0.9÷W,
式中,ΔA為相對于試劑空白所讀取的吸光度;F為100÷(100 μg葡萄糖的吸光度);FV為總體積,100 ml;W為干粉重量,g;0.9為葡萄糖轉(zhuǎn)化為脫氫葡萄糖的校正系數(shù)。
1.3.5膳食纖維含量的測定
參考國標GB 5009.88—2014酶重量法進行測定,包括可溶性膳食纖維(SDF),不可溶性膳食纖維(IDF),總膳食纖維(TDF)。
1.3.6高效液相法測定蘆丁和槲皮素含量
提?。簶悠诽崛l件參考文獻[3]的實驗方案,并做適當?shù)男薷?。準確稱取400 mg樣品,置10 ml離心管中,加入5 ml甲醇,搖勻后65℃水浴7 h,吸取2 ml清液,離心,取上清液,用0.22 μm微孔濾膜過濾后備用。
色譜柱:C18柱(4 mm×250 mm×5 μm);流動相:乙腈和0.1%磷酸水溶液;梯度洗脫條件:0~5 min,10%~20%(乙腈);5~25 min,20%~60%(乙腈);25~30 min,60%~100%(乙腈);30~32 min,100%~10%(乙腈)。測定波長:360 nm;柱溫:30℃;流速:0.8 ml/min;進樣量 :20 μl。數(shù)據(jù)處理為外標法峰面積定量。
標準曲線繪制:精密稱取10 mg蘆丁和槲皮素標準品,用甲醇定容至50 ml,配制成200 μg/ml的蘆丁和槲皮素的混合標準品,避光、低溫保存?zhèn)溆?。分別用甲醇稀釋成125、100、50、25、12.5 μg/ml的系列濃度的標準液,用0.22 μm微孔濾膜濾過后上機測定,記錄峰面積,以峰面積對樣品濃度進行線性回歸,得線性回歸方程。
1.3.7總黃酮含量的測定
提?。簻蚀_稱取400 mg蕎麥粉,置10 ml離心管中,加入5 ml無水甲醇,搖勻后65℃水浴7 h,離心,取上清液備用。
測定:移取0.1 ml樣品/標準溶液于10 ml容量瓶中加入2 ml 0.1 mol/ml的AlCl3溶液,搖勻后再加入3 ml 乙酸鉀溶液(pH5.5),搖勻后用甲醇定容至10 ml刻度,放置30 min后測定420 nm下吸光度。
標準曲線的制作:準確稱取10 mg蘆丁標準品,用甲醇定容至50 ml,制成200 μg/ml的蘆丁標準品溶液,放入4℃冰箱內(nèi)保存?zhèn)溆?。用甲醇分別稀釋成0、0.001 25、0.002 5、0.005、0.01、0.015、0.02 mg/ml的系列標準液,其余步驟按上述方法測定其在波長420 nm下測定其吸光度值,以吸光值對樣品濃度進行線性回歸得其線性回歸方程。
所有實驗結(jié)果采用平均值±標準偏差,各組之間的顯著性分析采用單因素方差分析,采用Ducan進行多重比較,所用軟件為SPSS18.0.所有測試至少3次。
不同產(chǎn)區(qū)苦蕎的水分測定結(jié)果見圖1。
圖1 不同地區(qū)苦蕎麥的水分
結(jié)果顯示,不同地區(qū)的苦蕎品種含水量為11%~15%,其中水分最高的是云南苦蕎為14.50%,最低的是山西苦蕎為11.87%。導(dǎo)致水分差異的主要原因與其生長地區(qū)、蕎麥品種、收獲和儲存方式等有關(guān)。
苦蕎蛋白不含有谷蛋白,是一種不含谷蛋白的谷物。蕎麥蛋白的三分之一是清蛋白,能清除體內(nèi)毒素和異物,提高SOD含量,抑制脂肪堆積,改善便秘,抑制膽結(jié)石的發(fā)生,抑制對有害物質(zhì)的吸收等??嗍w中的蛋白質(zhì)還具有降低膽固醇、預(yù)防膽固醇沉積、抑制體內(nèi)膽結(jié)石形成等多種生理功能。而且蕎麥蛋白在抗疲勞作用等方面明顯優(yōu)于黃酮類化合物,其中球蛋白的抗疲勞作用在白蛋白、球蛋白和谷蛋白三者中最為顯著。
不同產(chǎn)區(qū)苦蕎麥蛋白質(zhì)含量測定結(jié)果如圖2所示。結(jié)果顯示,苦蕎麥的蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為8.5%~12.5%。這與李月等[4],劉三才等[5]的實驗結(jié)果類似。甜蕎麥中的蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)最高為12.79%。所選苦蕎麥中蛋白質(zhì)量分數(shù)最高的是山西苦蕎12.23%,最低的是云南苦蕎8.88%,但仍高于玉米、小麥、大米等其他谷物的蛋白質(zhì)含量[6]。不同產(chǎn)區(qū)的苦蕎麥蛋白質(zhì)含量之間的差異可能與種植區(qū)域的氣候環(huán)境有關(guān),還可能與苦蕎麥所種植地區(qū)的海拔高度、不同生態(tài)條件等有關(guān)。
圖2 不同地區(qū)苦蕎的蛋白質(zhì)含量
蕎麥脂肪質(zhì)量分數(shù)約為1%~3%,與其他谷物相比,蕎麥脂肪中不飽和脂肪酸含量豐富[7],其中油酸和亞油酸質(zhì)量分數(shù)很高,占70%以上[8],油酸是人體合成前列腺素和腦神經(jīng)的重要前體物質(zhì)。另一方面,蕎麥脂肪的攝入能夠促進體內(nèi)膽固醇和膽酸的排泄,能夠降低膽固醇、低密度脂蛋白含量,具有一定的降脂作用。
不同地區(qū)苦蕎脂肪含量測定結(jié)果見圖3。
圖3 不同地區(qū)苦蕎中粗脂肪含量
由圖3可見,本實驗所測的樣品中,山西苦蕎、陜西苦蕎與內(nèi)蒙甜蕎質(zhì)量分數(shù)分別為3.45%、3.39%、3.43%,均大于云南苦蕎和湖南苦蕎品種含量,其中最低的湖南苦蕎脂肪質(zhì)量分數(shù)只有2.39%。不同地區(qū)苦蕎脂肪含量的差異主要是由于生長環(huán)境及品種的不同造成的。
苦蕎麥淀粉顆粒粒徑范圍2~15 μm,平均粒徑6~7 μm,顆粒較小,外觀為多邊形形狀,屬于A型淀粉[9],不同地區(qū)蕎麥淀粉含量測定結(jié)果如圖4所示。
圖4 不同地區(qū)苦蕎的淀粉含量
由圖4可知,淀粉質(zhì)量分數(shù)最高的是云南苦蕎,為77.59%,淀粉質(zhì)量分數(shù)最低的是山西苦蕎為67.59%。四川、陜西、內(nèi)蒙地區(qū)蕎麥的淀粉質(zhì)量分數(shù)依次為73.49%、71.27%、73.51%。不同地區(qū)的苦蕎麥淀粉含量差異不是很明顯(P>0.05)。不同地區(qū)的苦蕎麥淀粉含量之間的差異主要是由于環(huán)境以及品種的差異造成。相比大米、小麥等谷物淀粉,苦蕎麥淀粉中含有更多的抗性淀粉,其質(zhì)量分數(shù)為7.5%~35%??剐缘矸凼且环N在小腸中不能消化和吸收的淀粉,但能在在大腸內(nèi)被發(fā)酵和利用。研究表明,長期攝入含有大量抗性淀粉的食物可以改善體內(nèi)膽固醇水平[10]。由于其具有與膳食纖維相似的功能,因此能有效預(yù)防結(jié)腸癌發(fā)生,降低血漿總膽固醇和甘油三脂的含量。
膳食纖維是人體消化酶不能分解的碳水化合物,對腸道排便和體內(nèi)毒素的清除有良好的效果,是人類消化系統(tǒng)的凈化劑。膳食纖維可刺激腸道蠕動,預(yù)防便秘、直腸癌等;此外,膳食纖維還可調(diào)節(jié)血液中膽固醇的含量,預(yù)防心血管疾病如動脈粥樣硬化和冠心病的發(fā)生,進食以后產(chǎn)生飽腹感,提高耐糖量,調(diào)節(jié)糖尿病患者血糖水平。
不同地區(qū)蕎麥膳食纖維含量測定結(jié)果如圖5所示。從圖中可以看出,內(nèi)蒙古甜蕎的膳食纖維遠遠低于其他品種的苦蕎中的含量,甚至不足膳食纖維含量最高的湖南苦蕎的一半,結(jié)果在一定程度上表明了甜蕎的膳食纖維含量低于苦蕎麥的膳食纖維含量。在本實驗所測的苦蕎品種中,膳食纖維質(zhì)量分數(shù)最低的是云南苦蕎,為6.64%,最高的湖南苦蕎達到了10.2%。進一步對所選蕎麥品種的膳食纖維進行測定,結(jié)果(見表1)顯示,不同地區(qū)蕎麥的可溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維含量差異較大。蕎麥中的膳食纖維主要以不溶性膳食纖維為主,約占總膳食纖維的80%??扇苄陨攀忱w維以山西苦蕎質(zhì)量分數(shù)最高,為2.65%,是含量最低的湖南苦蕎的2.23倍。不溶性膳食纖維差異明顯,其中質(zhì)量分數(shù)最高的是湖南苦蕎,為9.01%,比內(nèi)蒙甜蕎高出了2.63倍。內(nèi)蒙甜蕎的不溶性膳食纖維較其他品種苦蕎均存在較大差距,這與其總膳食纖維含量規(guī)律一致。研究表明,苦蕎中膳食纖維的含量是普通米面的8倍之多,且不同品種的蕎麥含量各異。
圖5 我國不同地區(qū)苦蕎膳食纖維含量
表1 不同地區(qū)蕎麥種可溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維質(zhì)量分數(shù)
黃酮類化合物是苦蕎中一種重要的生物活性物質(zhì),它賦予了苦蕎降血糖、降血脂和降膽固醇、抗氧化活性、抗腫瘤作用、抗疲勞作用等多種生理功能[11]??嗍w中的黃酮類物質(zhì)主要有槲皮素、蘆丁、坎菲醇、桑色素等,且以蘆丁為主。槲皮素和桑色素可以改善人體血管平滑肌收縮和舒張功能;蘆丁具有擴張血管的功能,可維持毛細血管的抵抗力,還可降低血脂、擴張冠狀動脈、增強冠狀動脈血流等功能。此外,由于蘆丁和槲皮素的分子結(jié)構(gòu)符合有效的酚羥基理論,苦蕎類黃酮物質(zhì)還具清除自由基的良好功效:可清除超氧陰離子和羥自由基等自由基,提高自由基清除酶 SOD、GSH-Px 活力,降低脂質(zhì)過氧化水平,從而達到防衰、抗癌,抗心腦血管病的目的[12]。
研究表明,蕎麥中的黃酮含量受品種、產(chǎn)地等影響較大,且蕎麥的不同部位黃酮含量差異較大[13]。朱友春等[14]測得九江苦蕎黃酮含量高于其他所測苦蕎樣品如會寧苦蕎和涼蕎一號,不同生育期的苦蕎黃酮含量不一,依次為幼苗>植株>籽粒。彭鐮心等[15]采用分光光度法測定了17種不同品種苦蕎麥中總黃酮含量,發(fā)現(xiàn)黃酮質(zhì)量分數(shù)最高的是美姑苦蕎,達到了2.40%,而最低的僅為1.54%,是川蕎1號。目前測定苦蕎中黃酮含量最常見的方法有高效液相色譜法、毛細管電泳法、分光光度法等。相比于甜蕎而言,苦蕎中的黃酮類物質(zhì)的含量是其20多倍,因而具有更高的研究價值。
本實驗所測樣品結(jié)果如圖6所示。
圖6 不同地區(qū)苦蕎麥總黃酮含量
(1)以吸光值對樣品濃度進行線性回歸得其線性回歸方程為:y=35.474x-0.005 7(R2=0.999 5),線性良好。
(2)所測的樣品中,湖南苦蕎的總黃酮含量最高,為16.32 mg/g,含量最低的是云南苦蕎,為11.32 mg/g;四川苦蕎、山西苦蕎、陜西苦蕎總黃酮含量分別為12.35、15.66、12.54 mg/g。
實驗結(jié)果表明,蘆丁與槲皮素的保留時間分別為12.92和20.40 min(見圖7),二者分離度高。通過以峰面積對樣品濃度進行線性回歸,得蘆丁標準曲線為:y=19.345x+5.902 9(R2=0.999 6),槲皮素標準曲線為:y=45.546x-35.764(R2=0.999 4),蘆丁、槲皮素在選擇的范圍內(nèi)線性良好。
圖7 蘆丁與槲皮素標準品色譜圖
本實驗通過建立HPLC方法測定了不同地區(qū)蕎麥中蘆丁、槲皮素的含量,結(jié)果見表2。從表2中可以看出,內(nèi)蒙甜蕎蘆丁含量遠遠低于其他苦蕎品種,甚至不到其他品種中蘆丁含量的1%,僅有0.10 mg/g。而在所測的苦蕎品種中,不同地區(qū)的苦蕎蘆丁含量也存在差異,其中山西苦蕎的蘆丁濃度含量最高,達到了14.59 mg/g,最低的為云南苦蕎為8.57 mg/g,陜西、四川、湖南地區(qū)苦蕎蘆丁含量分別為10.08、11.23、9.93 mg/g。
由表2可知,本實驗所選的各個地區(qū)蕎麥品種的槲皮素含量都不高,內(nèi)蒙甜蕎的槲皮素較其他苦蕎品種含量也相差較大,其中含量最高的陜西苦蕎的槲皮素含量為0.13 mg/g是內(nèi)蒙甜蕎的11.9倍,其次是云南、四川、山西的苦蕎品種,湖南苦蕎槲皮素含量最低,為0.088 mg/g。甜蕎無論是蘆丁或者槲皮素含量均遠低于苦蕎,因此苦蕎較甜蕎具有更好的藥用價值,且蕎麥中主要以蘆丁為主,槲皮素含量很低。這與Jana,Lea等的研究結(jié)果一致[16-17]。
表2 不同地區(qū)苦蕎麥中蘆丁和槲皮素含量
本實驗選取的不同地區(qū)不同品種蕎麥的蛋白質(zhì)含量差異不大,甜蕎中蛋白質(zhì)含量要略高于苦蕎中的蛋白質(zhì)含量。所選的蕎麥品種的脂肪質(zhì)量分數(shù)為2.0%~3.5%,品種間差異不大;總淀粉質(zhì)量分數(shù)為65%~80%。在所選的蕎麥品種中,內(nèi)蒙甜蕎總膳食纖維質(zhì)量分數(shù)為4.14%,要低于所有的苦蕎品種,其中膳食纖維質(zhì)量分數(shù)最高是湖南苦蕎,為10.2%;各個產(chǎn)地的苦蕎品種的總膳食纖維含量差異較小;但是可溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維含量差異較大。不同地區(qū)的苦蕎麥品種的蘆丁含量為8~15 mg/g,所測的甜蕎中蘆丁含量遠遠低于苦蕎品種,不足苦蕎品種蘆丁含量的1%。不同地區(qū)的苦蕎麥品種槲皮素含量在0.1 mg/g左右,而內(nèi)蒙甜蕎所含的槲皮素僅有苦蕎品種的十分之一。所有品種的苦蕎總黃酮含量接近,為10~17 mg/g。通過對比苦蕎品種中的蘆丁含量可以發(fā)現(xiàn),苦蕎中的黃酮有絕大部分都是蘆丁。
實驗結(jié)果表明不同地區(qū)的蕎麥,營養(yǎng)成分和功能性組分也不同。因此,蕎麥相關(guān)功能食品乃至藥物的開發(fā)應(yīng)以不同品種間營養(yǎng)物質(zhì)的差異為基礎(chǔ),從而選擇適宜的品種。