張 鑫，周文菊，杜 艷,，涂兆鑫，梁 鋒,，馬桂連，李 娟,

（1.江南大學(xué) 糧食發(fā)酵與食品生物制造國家工程研究中心，江蘇 無錫 214122；2.江蘇省生物活性制品加工工程技術(shù)研究中心，江蘇 無錫 214122；3.青海天佑德科技投資管理集團(tuán)有限公司，青海 西寧 810016；4.青海華實(shí)青稞生物科技開發(fā)有限公司，青海 西寧 810016）

青稞（Hordeum vulgarL.var.nudumHook.F.）是禾本科大麥屬的谷物，主要分布于青藏高原地區(qū)，是藏族人民的主要農(nóng)作物。青稞具有較高的營養(yǎng)價值，富含β-葡聚糖、膳食纖維和多酚等多種功效成分[1-2]。長期食用，對預(yù)防高血壓、高血糖、高血脂等具有一定的功效[3-6]。近年來，青稞因其獨(dú)特的營養(yǎng)價值和醫(yī)藥保健功能深受大眾消費(fèi)者的喜愛。然而，青稞籽粒硬度大、加工性能差，需去除青稞麩皮再進(jìn)行加工利用[7]。青稞麩皮感官品質(zhì)差、口感粗糙，常被用作飼料或直接廢棄，造成了青稞資源極大的浪費(fèi)和環(huán)境的污染[8]。

研究表明，青稞麩皮具有豐富的膳食纖維、蛋白質(zhì)、β-葡聚糖、阿拉伯木聚糖、礦物質(zhì)、維生素和酚類物質(zhì)[8-10]。近年來，青稞麩皮的研究集中于功能性成分的提取方面，如阿拉伯木聚糖[11]、膳食纖維[12]和酚類物質(zhì)[13]。為改善青稞麩皮的加工利用度，趙萌萌等[14]研究了超微粉碎對青稞麩皮微觀結(jié)構(gòu)和功能特性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)青稞麩皮經(jīng)超微粉碎后，青稞麩皮粉的熱穩(wěn)定性、膨脹力、堆積密度和振實(shí)密度均降低，水溶性和膽酸鹽吸附量提高，表明超微粉碎能改善青稞麩皮的性能。與此同時，趙萌萌等[14]也對超微粉碎后青稞麩皮中多酚、體外抗氧化活性和淀粉消化酶抑制活性進(jìn)行了研究。此外，向卓亞等[15]對青稞麩皮的基本營養(yǎng)成分和提取物抗氧化活性進(jìn)行了研究。然而，青稞麩皮由種皮、糊粉層、胚和胚乳組成，不同部位的麩皮具有不同的營養(yǎng)價值[16]，關(guān)于青稞麩皮精準(zhǔn)利用方面的研究鮮少有報(bào)道。因此，本實(shí)驗(yàn)以黃青稞為主要研究對象，采用分層碾磨方式對青稞籽粒的麩皮部位進(jìn)行碾磨，并通過色澤、蛋白質(zhì)、β-葡聚糖、多酚分布及烷基自由基等指標(biāo)對青稞不同部位麩皮粉的營養(yǎng)物質(zhì)和活性成分分布進(jìn)行評價，以期為優(yōu)化青稞麩皮的加工利用率以及保健功能性產(chǎn)品的開發(fā)和研究提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黃青稞（昆侖14號）青海天佑德科技投資管理集團(tuán)有限公司。

沒食子酸（gallic acid，GA；純度＞98%）、原花青素（procyanidine，PC；純度＞95%）麥克林生化科技有限公司；蘆?。╮utin，RU；純度＞95%）國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）、2,2’-聯(lián)氮雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)（2,2’-azinobis-(3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate)，ABTS）均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

KMSN-MNMD65-B高性能砂帶碾米機(jī) 衢州市庫米賽諾糧食機(jī)械制造有限公司；K9840凱氏定氮儀海能未來技術(shù)集團(tuán)股份有限公司；UV-3200紫外分光光度計(jì) 上海美譜達(dá)儀器有限公司；UltraScan Pro1166高精度分光測色儀 美國Hunter Lab公司；EMXplus-10/12電子自旋共振波譜儀 德國布魯克科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 青稞麩皮粉的制備

將風(fēng)選處理后的青稞籽粒放入砂帶碾米機(jī)，采用循環(huán)往復(fù)進(jìn)料方式，利用砂帶打磨將籽粒從最外層到最內(nèi)層逐層碾磨，每循環(huán)進(jìn)料一次，均需調(diào)整碾磨電流（參數(shù)見表1），并從碾米機(jī)的吸糠裝置出口收集每批打磨下來的麩皮粉，循環(huán)往復(fù)進(jìn)料18 次，即得1～18 道不同碾減率的青稞麩皮粉，分別命名為HB-1～HB-18。

表1 不同碾減率青稞麩皮粉碾磨參數(shù)Table 1 Milling parameters for highland barley bran powder with different milling rates

1.3.2 青稞麩皮粉的色澤測定

將青稞不同皮層粉置于自封袋中，用色差儀測定青稞不同皮層的顏色。測量數(shù)據(jù)包括L、a、b，其中，L值表示明度，L＝0時為黑，L＝100時為白；a和b表示色度，a值為正時表示紅色，值增大則紅色增加，為負(fù)表示綠色，絕對值增加則綠色增加；b值為正時表示黃色，值增大則黃色增加，為負(fù)表示藍(lán)色，絕對值增大則藍(lán)色增加。

1.3.3 青稞蛋白質(zhì)的提取與測定

準(zhǔn)確稱取不同碾減率青稞麩皮粉1.0 g，加入20 mL去離子水，混勻，調(diào)節(jié)pH值至11，40 ℃水浴攪拌提取1 h，離心（4000 r/min，10 min），收集上清液，殘?jiān)貜?fù)上述步驟一遍，合并2 次上清液，即為青稞總蛋白提取液。

根據(jù)溶解度的不同，分別提取不同碾減率青稞麩皮粉中4 種蛋白質(zhì)[17]。準(zhǔn)確稱取不同碾減率青稞麩皮粉1.0 g，加入20 mL去離子水，混勻，40 ℃水浴攪拌提取1 h，離心（4000 r/min，10 min），收集上清液，殘?jiān)貜?fù)上述步驟一遍，殘?jiān)鼈溆?，合? 次上清液，即為青稞清蛋白提取液。殘?jiān)辞宓鞍滋崛》绞剑来问褂?% NaCl溶液、70%乙醇溶液和0.5% NaOH溶液分別提取青稞球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白。分別吸取青稞總蛋白、清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白提取液各10 mL，根據(jù)GB 5009.5—2016《食品中蛋白質(zhì)的測定》中凱氏定氮法測定各蛋白含量。

1.3.4β-葡聚糖測定

采用Megazyme公司生產(chǎn)的β-葡聚糖試劑盒（K-BGLU02/17）測定。

1.3.5 酚類物質(zhì)測定

參照張杰等[18]方法并作適當(dāng)修改，提取不同碾減率青稞麩皮粉中游離酚、結(jié)合酚。準(zhǔn)確稱取不同碾減率青稞麩皮粉1.0 g，加入20 mL石油醚（60～90 ℃），搖勻，在室溫下振蕩1 h。離心（4000 r/min，10 min），棄去上清液，即得脫脂青稞麩皮粉。在已脫脂的青稞麩皮粉中準(zhǔn)確加入20 mL 80%丙酮溶液，混勻，室溫下超聲提取30 min，離心（4000 r/min，10 min），收集上清液，殘?jiān)猛瑯臃椒ㄌ崛? 次后備用，合并3 次上清液，45 ℃減壓濃縮，殘?jiān)眉状既芙獠⒍ㄈ葜?0 mL，得游離酚類物質(zhì)提取液。在已提完游離酚的殘?jiān)袦?zhǔn)確加入20 mL 10%硫酸溶液，室溫下磁力攪拌1 h，離心（4000 r/min，10 min），收集上清液。上清液用20 mL乙酸乙酯萃取3 次，離心（4000 r/min，10 min），合并乙酸乙酯液，45 ℃減壓濃縮，殘余物用甲醇溶解并定容至10 mL，得結(jié)合態(tài)酚類物質(zhì)提取液。

多酚測定：吸取樣品提取液125 μL，加入500 μL蒸餾水和125 μL福林-酚，搖勻，室溫反應(yīng)6 min，加入1.25 mL 7% Na2CO3溶液，再加入1 mL蒸餾水，室溫下避光放置1.5 h后，在波長765 nm處測定吸光度。以GA為標(biāo)準(zhǔn)品制備標(biāo)準(zhǔn)曲線并計(jì)算多酚含量，結(jié)果以mg/100 g表示。

黃酮測定：吸取100 μL樣品提取液，加入試劑200 μL 5% NaNO2溶液，搖勻，室溫放置6 min后加入200 μL 10% Al(NO3)3，搖勻，室溫放置6 min后再加入2 mL 4% NaOH溶液，并用去離子水定容至5 mL，室溫避光放置15 min后，在波長510 nm處測定吸光度。以RU為標(biāo)準(zhǔn)品繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線并計(jì)算黃酮含量，結(jié)果以mg/100 g表示。

縮合單寧測定：吸取樣品提取液1 m L，加入200 μL 2%硫酸亞鐵銨溶液，再加入6 mL正丁醇-鹽酸（95∶5，V/V）溶液，搖勻，微沸水浴中加熱反應(yīng)40 min，取出，于冷水中迅速冷卻，溶液顯紅色，在546 nm波長處測定吸光度。以PC為標(biāo)準(zhǔn)品繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線并計(jì)算縮合單寧含量，結(jié)果以mg/100 g表示。

1.3.6 抗氧化性測定

1.3.6.1 DPPH自由基清除能力

將酚類物質(zhì)提取液稀釋10 倍，吸取稀釋樣品溶液100 μL于96 孔板中，加入100 μL 4 mg/mL DPPH自由基溶液，同時以無水乙醇代替DPPH自由基工作液與樣品混合作為空白組，以無水乙醇和DPPH自由基工作液混合作為對照組，避光反應(yīng)30 min后，測定517 nm波長處的吸光度，并按式（1）計(jì)算DPPH自由基清除率：

1.3.6.2 ABTS陽離子自由基清除能力

將酚類物質(zhì)提取液稀釋10 倍，吸取稀釋樣品溶液30 μL于96 孔板中，加入270 μL ABTS陽離子自由基工作液（8 mmol/L ABTS溶液與19.6 mmol/L過硫酸鉀溶液以7∶1體積混合，室溫下避光靜置12～16 h后，以水稀釋至734 nm波長處吸光度達(dá)到0.70±0.02，即為ABTS陽離子自由基工作液），同時以30 μL水代替樣品溶液與ABTS陽離子自由基工作液混合作為空白組，避光反應(yīng)6 min后，測定734 nm波長處吸光度，并按式（2）計(jì)算ABTS陽離子自由基清除率：

1.3.6.3 鐵離子還原抗氧化能力（ferric reducing antioxidant power，F(xiàn)RAP）

將酚類物質(zhì)提取液稀釋10 倍，取稀釋后樣品36 μL于96 孔板中，加入270 μL FRAP工作液（每1 L FRAP工作液含3.1 g無水乙酸鈉、16 mL乙酸、0.31 mg二硫蘇代糖醇、2 mL 2 mol/L HCl和0.54 g FeCl3·6H2O），37 ℃恒溫避光反應(yīng)8 min后，測定593 nm波長處吸光度。同時用FeSO4標(biāo)準(zhǔn)溶液替代樣品進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制。

1.3.7 烷基自由基強(qiáng)度的測定[19]

精確稱取不同碾減率青稞麩皮粉50.0 mg裝填于核磁管中，并使用電子自旋共振波譜儀進(jìn)行R信號強(qiáng)度的測定。測定條件：中心磁場3355 G，g因子2.0000，掃場寬度100 G，掃描時間20 s，微波功率20 mW。烷基自由基強(qiáng)度以磁場強(qiáng)度3355 G處的峰高與樣品（干基）質(zhì)量的比值表示。

1.4 數(shù)據(jù)分析

2 結(jié)果與分析

2.1 色澤測定結(jié)果

由表2可知，不同碾減率青稞麩皮粉的顏色存在顯著差異（P＜0.05）。隨著碾減率的增加（HB-1～HB-18），青稞麩皮粉的L值顯著增大（P＜0.05），從74.03±0.02增加到94.83±0.05，亮度增加；a值由3.88±0.05向綠色方向偏移，減少至0.88±0.02，b值由15.64±0.18向藍(lán)色方向偏移，減少至5.55±0.09，表明青稞麩皮粉的色澤由外向內(nèi)逐漸變淺。青稞中花青素和淀粉含量是影響青稞粉色澤的重要因素，花青素和淀粉的多少可決定青稞粉的色澤[20]。青稞籽粒中大部分花青素集中在種皮[21]，隨著碾減率的增加，麩皮粉中花青素含量逐漸遞減，青稞麩皮粉色澤變淺。淀粉含量隨碾減率的增加而增加，麩皮粉的白度增加。此外，青稞麩皮粉的色澤也受青稞籽粒的硬度、蛋白質(zhì)含量分布的影響[21]。

表2 不同碾減率青稞麩皮粉的色澤參數(shù)Table 2 Color parameters of highland barley bran powder with different milling rates

2.2 蛋白質(zhì)含量測定結(jié)果

由圖1 可知，隨碾減率的增加，青稞麩皮粉中總蛋白、清蛋白、球蛋白和谷蛋白含量呈先增加后降低趨勢，在HB-13或HB-14（碾減率分別為17.74%和19.22%）中含量達(dá)到最高值，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為（19.47±0.76）%、（6.84±0.02）%、（3.01±0.00）%和（7.36±0.15）%；醇溶蛋白含量隨碾減率的增加呈逐漸增加趨勢，在HB-18中達(dá)到最高，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（2.88±0.10）%，表明不同種類蛋白質(zhì)在青稞麩皮粉分布極不均勻，內(nèi)麩皮中蛋白質(zhì)含量明顯高于外麩皮。研究報(bào)道，青稞中清蛋白和球蛋白主要位于糊粉層和胚中，隨碾減率的增加，青稞麩皮逐漸靠近糊粉層，清蛋白和球蛋白的含量也逐漸增加，至HB-13和HB-14時達(dá)到最大值，表明HB-13和HB-14可能歸屬于糊粉層或胚；當(dāng)碾減率繼續(xù)增加，麩皮開始接近胚乳，清蛋白和球蛋白含量逐漸下降。醇溶蛋白主要分布于胚乳中，是青稞胚乳的主要貯存蛋白，醇溶蛋白含量在HB-18（碾減率為25.99%）中達(dá)到最大值，且在HB-14～HB-18中醇溶蛋白含量無顯著差異（P＞0.05），表明HB-14～HB-18的麩皮可能屬于青稞胚乳部位。青稞中蛋白質(zhì)主要分布于籽粒糊粉層及糊粉層與胚乳交接區(qū)域，細(xì)胞壁及胚乳中也有分布[22]，總蛋白含量在HB-13開始下降，表明HB-14可能處于糊粉層和胚乳的分界處，這與醇溶蛋白結(jié)果一致。

圖1 不同碾減率青稞麩皮粉的蛋白質(zhì)含量Fig.1 Protein contents of highland barley bran powder with different milling rates

2.3 β-葡聚糖含量測定結(jié)果

青稞β-葡聚糖是一種由β-D-吡喃葡萄糖通過β-(1,3)和β-(1,4)糖苷鍵連接形成的一種高分子水溶性線性非淀粉多糖[23]，具有降低膽固醇、高血壓、高血糖等功能，并且能刺激免疫系統(tǒng)，增強(qiáng)免疫能力[24-25]。如圖2所示，青稞麩皮粉中β-葡聚糖含量隨碾減率的增加呈顯著增加趨勢，在HB-18中達(dá)到最高，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.54%。研究發(fā)現(xiàn)，青稞β-葡聚糖主要分布于青稞糊粉層和胚乳的細(xì)胞壁中[13,26]。隨碾減率從1.54%增加到17.74%（HB-1～HB-13），青稞麩皮逐漸靠近糊粉層，β-葡聚糖的含量逐漸增加；當(dāng)碾減率從17.74%增加到25.99%（HB-14～HB-18），β-葡聚糖含量持續(xù)增加，這是因?yàn)棣?葡聚糖只占糊粉層細(xì)胞壁多糖干質(zhì)量的25%，占胚乳細(xì)胞壁多糖的75%。

圖2 不同碾減率青稞麩皮粉的β-葡聚糖含量Fig.2 β-Glucan contents of highland barley bran powder with different milling rates

2.4 酚類物質(zhì)含量測定結(jié)果

由圖3可知，隨碾減率的增加，青稞麩皮粉中游離多酚、結(jié)合多酚、總多酚、游離黃酮、結(jié)合黃酮和總黃酮含量均呈先增加后降低趨勢，均在HB-6（碾減率為9.7%）中含量最高，分別為（694.67±2.76）、（1132.12±14.69）、（1826.79±17.46）、（393.77±5.23）、（326.55±6.55）、（719±11.78）mg/100 g，表明酚類物質(zhì)在青稞中不均勻分布，且主要分布在HB-4～HB-7麩皮中。研究表明，青稞多酚集中于種皮，證明HB-4～HB-7麩皮可能屬于青稞的種皮[27]?？偠喾雍涂傸S酮含量顯著高于其他青稞研究[28-29]，這是因?yàn)榉宇惢衔镏饕嬖谟谇囡熎ぶ?，含量遠(yuǎn)超青稞全谷物[15]。HB-1～HB-18麩皮中總多酚含量均高于總黃酮含量，這表明麩皮中的酚類物質(zhì)主要為多酚。此外，青稞麩皮中游離多酚的含量顯著低于結(jié)合多酚含量，游離黃酮含量略高于結(jié)合黃酮含量，表明黃青稞（昆侖14號）中酚類物質(zhì)主要以結(jié)合態(tài)形式存在。其他研究也發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果[29-33]。青稞麩皮粉中縮合單寧含量也隨碾減率的增加呈先增加后降低趨勢，在HB-7中含量最高，為（1016.77±4.99）mg/100 g，與多酚和黃酮的分布類似。

圖3 不同碾減率青稞麩皮粉的游離多酚、結(jié)合多酚、游離黃酮、結(jié)合黃酮和縮合單寧含量Fig.3 Contents of free and bound polyphenols,free and bound flavonoids and condensed tannins in highland barley bran powder with different milling rates

2.5 酚類物質(zhì)抗氧化性

游離酚類提取物和結(jié)合酚類提取物的抗氧化活性的半抑制濃度（the half maximal inhibitory concentration，IC50）值如表3所示。IC50值越低表示自由基清除能力越強(qiáng)。對于游離酚類提取物，HB-1麩皮對DPPH自由基清除率的IC50值為21.30 μg/mL，且隨著碾減率的增加逐漸降低，表明內(nèi)部麩皮游離酚類的抗氧化能力增強(qiáng)，這可能是由于處在青稞籽粒外部的酚類物質(zhì)易與空氣接觸發(fā)生氧化，降低抗氧化性，游離酚類提取物對ABTS陽離子自由基清除率IC50值的趨勢與DPPH自由基類似；對于結(jié)合酚類提取物，HB-1麩皮對DPPH自由基清除率的IC50值為1.73 μg/mL，隨著碾減率的增加而增加，表明內(nèi)部麩皮的結(jié)合酚類抗氧化能力降低；結(jié)合酚類提取物對ABTS陽離子自由基清除率IC50值的趨勢與DPPH自由基類似，但其IC50值高于DPPH自由基清除率的IC50值，這可能是由于這兩種方法所針對的活性物質(zhì)和抗氧化機(jī)理不同[28]，這與趙萌萌等[16]的研究結(jié)果一致。

表3 游離酚類和結(jié)合酚類的抗氧化活性（IC50值）Table 3 Free radical scavenging capacity of free phenols and bound phenols from highland barley bran powder with different milling rates μg/mL

進(jìn)一步比較相同體積下游離酚類提取物和結(jié)合酚類提取物的總抗氧化能力。由圖4可知，結(jié)合酚類物質(zhì)提取物的FRAP大于游離酚類物質(zhì)提取物，是游離酚類提取物的1.18～2.21 倍；FRAP隨碾減率的增加呈先增加后降低趨勢，在HB-6麩皮中達(dá)到最大值，結(jié)合酚類的FRAP值是游離酚類的1.54 倍；這是由于酚類物質(zhì)主要集中在HB-6麩皮中。這與Yang Xijuan等[33]研究結(jié)果一致。

2.6 烷基自由基強(qiáng)度測定結(jié)果

自由基是自動氧化的重要中間體，有研究表明，食物氧化速率與自由基含量呈顯著正相關(guān)[34]。電子自旋共振波譜儀是一種快速且普遍檢測農(nóng)產(chǎn)品中穩(wěn)定自由基強(qiáng)度的方法。如圖5所示，HB-1麩皮的自由基強(qiáng)度最高，為21.62±0.08。隨碾減率的增加，自由基強(qiáng)度逐漸下降，HB-18麩皮中達(dá)到最低，為6.30±0.54。HB-1～HB-3（碾減率為1.54%～5.84%）麩皮的烷基自由基顯著高于HB-4～HB-18（碾減率為7.64%～25.99%）麩皮。自由基強(qiáng)度從外到內(nèi)依次降低的原因可能是處于外部的麩皮與外界的光、熱、氧氣等接觸較多，使得外部麩皮中淀粉受熱，脂質(zhì)、蛋白和多酚發(fā)生氧化等反應(yīng)，從而產(chǎn)生較多的自由基[35-36]。處于內(nèi)部的麩皮由于外部麩皮的保護(hù)而阻隔了外界環(huán)境因素對其的影響，自由基的產(chǎn)生逐漸變少。自由基強(qiáng)度從HB-3（19.09±1.00）到HB-4（10.22±0.40）幾乎減少了50%，可能是因?yàn)榍?道麩皮有效地隔絕了外界環(huán)境對青稞籽粒的影響；前期麩皮的色澤分析中，HB-3和HB-4的明度值L*差值明顯大于其他相鄰兩道麩皮間明度的差值，這也反映了自HB-4麩皮開始，青稞籽粒受到外界影響較小，HB-1～HB-3可能為青稞的外種皮；HB-4～HB-7麩皮中的自由基強(qiáng)度沒有明顯差異，與HB-8麩皮有顯著差異，表明HB-4～HB-7麩皮可能是青稞的外種皮，這與酚類物質(zhì)分析中HB-4～HB-7麩皮為青稞種皮這一結(jié)論相符。

圖5 不同碾減率青稞麩皮粉的烷基自由基強(qiáng)度Fig.5 Alkyl radical intensity of highland barley bran powder with different milling rates

3 結(jié)論

利用分層碾磨方式對青稞籽粒的麩皮進(jìn)行精確分離，其中不同部位麩皮粉中的營養(yǎng)物質(zhì)和功能性質(zhì)差異顯著。HB-1～HB-3麩皮為青稞的外種皮，烷基自由基強(qiáng)度較高，且色澤較暗；HB-4～HB-7麩皮為青稞內(nèi)種皮，多酚含量高，且抗氧化能力最強(qiáng)，適用于當(dāng)作多酚補(bǔ)充劑或抗氧化劑；HB-8～HB-13麩皮為青稞糊粉層，蛋白含量最高，富含營養(yǎng)；HB-14～HB-18麩皮為青稞胚乳，β-葡聚糖含量最高和醇溶蛋白含量最高，可作為β-葡聚糖添加劑。該研究對青稞麩皮后期的綜合加工利用具有重要的指導(dǎo)價值。