寶 宇 翔， 付 月， 程 琨 雅， 柴 多， 肖 琳， 王 繽 晨， 董 亮，3

(1.大連工業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，遼寧 大連 116034；2.沈陽(yáng)市化工學(xué)校，遼寧 沈陽(yáng) 110122；3.大連工業(yè)大學(xué) 國(guó)家海洋食品工程技術(shù)研究中心，遼寧 大連 116034)

0 引 言

薏米，禾本科植物薏苡的種仁，具有健脾、補(bǔ)肺、消炎抗敏等功效[1]。鑒于薏米良好的食療保健作用，Liu等[2]通過(guò)近紅外光譜技術(shù)(NIR)分析了41種白薏米的氨基酸組成，發(fā)現(xiàn)薏米中谷氨酰胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)最為豐富；危晴等[3]在薏米萃取物中共檢測(cè)到23種物質(zhì)，其中包括不飽和脂肪酸7種、飽和脂肪酸8種。同時(shí)，研究人員在薏米殼里發(fā)現(xiàn)對(duì)香豆酸、松柏醇、丁香酸、阿魏酸等酚酸和醇類物質(zhì)[4]。我國(guó)對(duì)薏米資源開(kāi)發(fā)較早，但發(fā)展較為緩慢，市場(chǎng)上相關(guān)的成熟產(chǎn)品很少，原因在于薏米作為一種雜糧其連食性和適口性較差，同時(shí)在加工過(guò)程中相關(guān)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失也是目前行業(yè)待解決的問(wèn)題之一。

本實(shí)驗(yàn)以河北小黑殼薏米為研究對(duì)象，分別檢測(cè)殼、種皮、胚芽、紅薏米和白薏米五部分的氨基酸、脂肪酸、糖類及活性成分酚類。深入了解薏米籽粒各部位代謝輪廓和活性成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及分布情況，以期為加工過(guò)程中更好地保持薏米的營(yíng)養(yǎng)以及改善連食性性提供基礎(chǔ)理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材 料

河北小黑殼薏米；甲醇、乙腈、正己烷、二氯甲烷、甲基叔丁基醚(MTBE)，均為色譜級(jí)，美國(guó)Spectrum化學(xué)試劑公司；L-4-氯苯丙氨酸、核糖醇、二十四烷、5α-膽甾烷-3β-醇，均為標(biāo)準(zhǔn)品，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；N-甲基-N-(三甲基硅基)三氟乙酰胺(MSTFA)、N-叔丁基二甲基甲硅烷基-N-甲基三氟乙酰胺(MTBSTFA)，純度大于97%，Sigma-Aldrich公司；三甲基硅咪唑(TSIM)，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；綠原酸、蘆丁、槲皮素，生工生物工程(上海)股份有限公司；香草酸、阿魏酸、山奈酚、丁香酸，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；對(duì)香豆酸，Sigma-Aldrich公司。

1.2 儀器與設(shè)備

CR22N型高速離心機(jī)，日本日立公司；Agilent 7890A/5975C氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀、Agilent1260高效液相色譜，安捷倫科技有限公司。

1.3 方 法

1.3.1 游離氨基酸的測(cè)定

分別取300 mg研磨成粉的殼、種皮、胚芽、帶麩皮的紅薏米和不帶麩皮的白薏米，各加入體積比4∶1的甲醇-水溶液5 mL，振蕩后超聲萃取20 min。4 000 r/min離心5 min得上清液，取1 mL 加入10 μL L-4-氯苯丙氨酸溶液(0.3 mg/mL)作為內(nèi)標(biāo)，氮吹儀吹干后于360 μL乙腈中復(fù)溶，加入40 μL MTBSTFA在70 ℃反應(yīng)30 min。取1 μL溶液進(jìn)行GC-MS分析。

色譜條件：色譜柱Agilent HP-5MS(30 m×0.25 mm i.d.，0.25 μm)；柱溫60 ℃，5 ℃/min速率程序升溫至300 ℃，保持 5 min；載氣為氦氣，體積流量1 mL/min，進(jìn)樣口溫度260 ℃。質(zhì)譜條件：EI電離源，電離能量70 eV；離子源溫度230 ℃，四極桿溫度150 ℃，采集方式選擇離子采集模式。

1.3.2 游離糖的測(cè)定

分別取100 mg研磨成粉的殼、種皮、胚芽、帶麩皮的紅薏米和不帶麩皮白薏米，各加入體積比為4∶1的甲醇水溶液5 mL，振蕩后超聲萃取20 min。4 000 r/min離心15 min得上清液，取50 μL上清液加入30 μL、10 μg/mL核糖醇作為內(nèi)標(biāo)，吹干后用250 μL乙腈復(fù)溶，加入50 μL三甲基硅咪唑進(jìn)行硅烷化衍生，取1 μL進(jìn)GC-MS分析。GC-MS參數(shù)同“1.3.1”。未知物的定性采用保留指數(shù)以及NIST譜庫(kù)檢索對(duì)比的方式。

1.3.3 脂類的測(cè)定

各取100 mg研磨成粉的殼、種皮、胚芽、紅薏米和白薏米，參考陳炎等[5]的方法，以二氯甲烷為萃取劑，將脂質(zhì)萃取出來(lái)。取1 μL脂質(zhì)溶液進(jìn)行GC-MS分析。

1.3.4 游離活性成分測(cè)定

選取8種活性成分的標(biāo)品確定保留時(shí)間，參考Zhao等[6]的方法，分別取100 mg研磨成粉的5種原料，加入95%酸化甲醇2 mL混合，搖床振蕩提取1 h，4 000 r/min離心15 min，收集上清液，按此步驟重復(fù)提取上清液3次，合并上清液并吹干，加入甲醇100 μL溶解并過(guò)有機(jī)濾膜，進(jìn)HPLC分析。

色譜條件：色譜柱Phenomenex 5 μm C18 100A，LC柱250 mm×4.6 mm；流動(dòng)相A為甲醇，B為含0.1%甲酸的超純水；在50 min內(nèi)洗脫梯度A相體積分?jǐn)?shù)由10%增加到100%。檢測(cè)波長(zhǎng)270 nm，按照樣品中各種活性成分的保留時(shí)間確定所屬化合物種類，并通過(guò)峰面積計(jì)算各種化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

實(shí)驗(yàn)均重復(fù)3次，采用SPSS V19.進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析和主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 薏米籽粒各部位氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)

由表1可知，薏米籽粒中共分析鑒定出19種氨基酸。氨基酸總體質(zhì)量分?jǐn)?shù)由高到低依次為胚芽、紅薏米、白薏米、種皮和殼。其中，胚芽、紅薏米、白薏米中包含所有檢出的19種氨基酸，種皮檢測(cè)到18種氨基酸，殼檢測(cè)到15種氨基酸，不同部位同種氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在顯著差異，紅薏米和白薏米氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)較其他部位少。而谷氨酸和丙氨酸在各部位質(zhì)量分?jǐn)?shù)均較高，以胚芽為例，胚芽中谷氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.26 mg/g，丙氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.79 mg/g，遠(yuǎn)高于胚芽中其他種氨基酸。與王穎等[7]的研究結(jié)果一致。

表1 薏米籽粒不同部分游離氨基酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

2.2 薏米籽粒各部位糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)

由表2可知，在薏米各部分籽粒中共分析鑒定出8種糖類物質(zhì)，且不同種糖在不同部位的質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在顯著的差異。糖為薏米中主要供能物質(zhì)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為65%[7]，其中，胚芽中共鑒定出6種糖，紅薏米、白薏米、種皮、殼檢測(cè)到7種糖。而木糖醇只在胚芽、種皮、殼中檢測(cè)到，D-(+)-松二糖只在紅薏米和白薏米中檢測(cè)到，D-(-)-果糖只在胚芽中未檢測(cè)到。8種糖中蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，其在胚芽中質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)72.45 mg/g，在紅薏米中質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.77 mg/g，在白薏米中質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.37 mg/g，遠(yuǎn)高于其他種類游離糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)；其次是α-D-吡喃半乳糖，其在胚芽中質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27.6 mg/g，明顯高于其他種類游離糖。

表2 薏米籽粒不同部位游離糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)

2.3 薏米籽粒各部位游離脂肪酸、有機(jī)酸及脂肪酸甲酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)

由表3、表4可知，薏米各部位籽粒共檢測(cè)出游離脂肪酸11種，有機(jī)酸12種，脂肪酸甲酯10種。從薏米各部位游離脂肪酸分布來(lái)看，胚芽、紅薏米、白薏米中均檢測(cè)到11種游離脂肪酸，種皮中檢測(cè)到7種，殼中檢測(cè)到的最少，為3種。在所檢測(cè)出的游離脂肪酸中，以十六烷酸、十八烷酸、9-十八碳烯酸和9，12-十八碳二烯酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，其中白薏米中十六烷酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)896.56 μg/g，也與文獻(xiàn)[17]報(bào)道一致。胚芽、紅薏米、白薏米中的游離脂肪酸種類和質(zhì)量分?jǐn)?shù)依然高于種皮和殼，但殼中的十六烷酸和十八烷酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)較高，分別為249.9 mg/g和196.82 μg/g，高于種皮中的99.64 mg/g和74.7 μg/g。

表3 薏米籽粒不同部位游離脂肪酸和有機(jī)酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)

表4 薏米籽粒不同部位脂肪酸甲酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)

在薏米各部位所檢測(cè)出的有機(jī)酸中，紅薏米和白薏米中種類最全，共檢測(cè)到12種，胚芽和殼中檢測(cè)到8種，種皮中檢測(cè)到7種，而紅薏米中蘋果酸、奎酸、壬酸、丁二烯酸、草酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)均明顯高于其他部位，這與紅薏米包含麩皮有關(guān)。

各部位中，胚芽、紅薏米、白薏米中均檢測(cè)到10種脂肪酸甲酯，種皮中檢測(cè)到6種，殼中只檢測(cè)到一種，且以油酸和亞油酸甲酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高。其中，紅薏米中油酸和亞油酸甲酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為21.60和12.26 mg/g，白薏米中這兩種物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為19.52和11.31 mg/g，胚芽中質(zhì)量分?jǐn)?shù)次之，種皮雖然所檢測(cè)出的脂肪酸甲酯種類略少，但是十六烷酸和二十烷酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯高于其他部位。

2.4 薏米籽粒各部位活性成分

由表5可知，薏米籽粒各部位均含有一定的黃酮和酚類活性成分，并且同種活性成分在不同部位質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在一定的差異。胚芽和殼中共檢測(cè)到8種活性黃酮類成分，而紅薏米、白薏米中則檢測(cè)到6種，種皮中檢測(cè)到7種，其中綠原酸和香草酸在各部位質(zhì)量分?jǐn)?shù)中最高，胚芽中綠原酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高為107 μg/g，殼中香草酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高為247 μg/g，與徐磊等[8]的檢測(cè)結(jié)果一致。

表5 薏米籽粒不同部活性成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)

在薏米籽粒的各部位中，紅薏米和白薏米活性成分種類和質(zhì)量分?jǐn)?shù)相近，但紅薏米略高于白薏米，這與紅薏米的麩皮結(jié)構(gòu)有關(guān)，Zhao等[6]也發(fā)現(xiàn)薏米中麩皮總酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高。胚芽中的綠原酸和槲皮素質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，殼中的香草酸、丁香酸、對(duì)香豆酸、蘆丁質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，這表明在抗氧化方面殼還有更大的利用空間。黃酮類化合物具有較明顯的降血糖、降血脂等作用[7]。其中綠原酸具有清除體內(nèi)自由基、抗氧化、抗菌、抗病毒等作用[9]。阿魏酸作為抗氧化劑具有消炎和抑制腫瘤的作用，它也是薏米中結(jié)合酚類中質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的酚酸。p-香豆酸已被證實(shí)具有很強(qiáng)的羥自由基清除活力和黃嘌呤氧化酶抑活力，并對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌等有抑制作用。蘆丁和槲皮素是常見(jiàn)的黃酮醇[10]，具有較好的抗炎作用。

2.5 薏米籽粒各部位代謝物主成分分析

為了解薏米不同部位物質(zhì)組成的特點(diǎn)及差異，以鑒定出的70種代謝物為依據(jù)進(jìn)行主成分分析，結(jié)果如圖1和圖2所示。由圖1可以看出，薏米籽粒不同部位在得分圖中可以完全區(qū)分開(kāi)，說(shuō)明薏米不同部位的物質(zhì)組成有較大差別，PC1和PC2對(duì)差異的貢獻(xiàn)率分別為39.9%和29.0%。紅薏米、白薏米和芽的得分點(diǎn)主要集中在PC1的正載荷區(qū)域，種皮和殼則是集中在負(fù)載荷區(qū)域，說(shuō)明紅薏米、白薏米和芽的代謝物構(gòu)成較為相似，但與種皮和殼有較大的差異，而芽的得分點(diǎn)位于第四象限，與各部分得分點(diǎn)相差較遠(yuǎn)。

圖1 薏米籽粒各部位主成分分析得分圖

圖2 薏米籽粒各部位主成分分載荷圖

對(duì)應(yīng)圖2相應(yīng)區(qū)域中的丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、苯丙氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、酪氨酸、山梨糖醇、蔗糖、豆甾對(duì)芽差異貢獻(xiàn)度較大。而賴氨酸、葡萄糖、松二糖、草酸、丁二酸、壬酸、菜油甾醇、亞油酸甲酯、油酸甲酯、二十二烷酸甲酯則是紅薏米和白薏米與其他部位組成差異的主要來(lái)源。

3 結(jié) 論

實(shí)驗(yàn)對(duì)薏米籽粒不同部位的代謝輪廓和活性成分進(jìn)行了檢測(cè)與分析，經(jīng)測(cè)定分析發(fā)現(xiàn)薏米籽粒各部位營(yíng)養(yǎng)全面豐富并且各部位各種成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在顯著性差異(P<0.05)。共檢測(cè)分析出68種物質(zhì)，包括氨基酸19種、糖類8種、脂肪酸及其甲酯和有機(jī)酸共33種、活性成分酚類8種。結(jié)果表明，紅薏米和薏米在游離氨基酸、糖類、脂肪酸等基礎(chǔ)代謝物質(zhì)上種類質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異較小，活性成分紅薏米略高于薏米，這是由于麩皮導(dǎo)致的活性成分細(xì)微差異。胚芽部分基礎(chǔ)代謝物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，種皮和殼種類和質(zhì)量分?jǐn)?shù)都較低，但活性成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，這也表明種皮和殼有更大的利用空間。