香格里拉藜麥品質成分分析

張婷婷，吳恩凱，龔加順

（云南農(nóng)業(yè)大學食品科學技術學院，云南昆明650201）

香格里拉藜麥品質成分分析

張婷婷，吳恩凱，龔加順*

（云南農(nóng)業(yè)大學食品科學技術學院，云南昆明650201）

以產(chǎn)自云南香格里拉的藜麥為研究對象，對其品質成分進行分析，包括水分、粗脂肪、直鏈淀粉、支鏈淀粉、可溶性多糖、水溶性蛋白、多酚、游離氨基酸總量、氨基酸組成和礦物質元素。并采用同時蒸餾萃取（simultaneous distillation extraction，SDE），氣相色譜-質譜聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）技術分析藜麥揮發(fā)性成分。結果顯示，與常見谷物（小麥、稻米、玉米）相比，香格里拉藜麥淀粉含量較低，含有大量優(yōu)質蛋白質和多不飽和脂肪酸以及豐富的多糖和礦質元素，并且其必需氨基酸組成較為均衡。

香格里拉藜麥；成分分析；礦質元素；氨基酸；GC-MS

藜麥（Chenopodium quinoa Willd）也稱南美藜、藜谷、印第安麥等，是一種莧科藜屬的假谷物。原生產(chǎn)地是南美洲安第斯山脈地區(qū)，在當?shù)胤N植歷史悠久，被稱為“糧食之母”[1-2]。美國國家航空航天局（National Aeronautiss and Space Administration，NASA）將藜麥列為人類未來移民外太空空間時的理想“太空糧食”[3]。聯(lián)合國大會將2013年定為“國際藜麥年”[4]，各國均加強了對藜麥的研究和開發(fā)。國內(nèi)對于藜麥的研究較晚，且進展緩慢。尤其是藜麥的功能成分及其綜合利用缺乏系統(tǒng)的研究。

此外，藜麥具有抗旱、耐鹽堿、耐貧瘠等生理特性[5-6]，藜麥引種已遍布全球，成為食品領域的研究熱點。我國的藜麥種植最早可追溯到1990年，在西藏地區(qū)進行試種[7]，目前在我國的西藏、陜西、山西、青海、四川、浙江、河北、河南、湖南和云南等十幾個省區(qū)試種成功[8-9]。但目前我國對藜麥的研究仍處于育種、種植和初加工階段，對藜麥營養(yǎng)價值及其應用的研究相對較少[10]。本文對云南香格里拉藜麥進行營養(yǎng)及活性成分分析，以及對藜麥的氨基酸組成、揮發(fā)性成分物質種類進行分析。以期為人們更充分地認識香格里拉藜麥，以及為今后香格里拉藜麥的綜合利用提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

1.1.1 材料與試劑

1.1.1.1 研究材料

藜麥：取自香格里拉的成熟藜麥籽，用粉碎機粉碎后過200目篩，備用。

1.1.1.2 主要試劑

石油醚、H2SO4、NaCl、甲醇、無水硫酸鈉（分析純）：天津風船化學試劑科技有限公司；蒽酮、茚三酮（AR）：BBI LIFE SCIENCES；牛血清白蛋白、考馬斯亮藍G250（BR）：上海源葉生物科技有限公司；L-谷氨酸、福林酚：BIOSHARP。

1.1.2 儀器與設備

鹵素水分測定儀（HS153）：瑞士梅特勒-托利多集團；電子天平（BS210S）：北京賽多利斯天平有限公司；電子天平（感量為0.000 1 g）：沈陽龍騰電子有限公司；恒溫水浴鍋（HH-60）、離心機（Jan-80）：常州市華普達教學儀器有限公司；數(shù)顯電熱恒溫干燥箱（HPX-9272ME）：上海博訊實業(yè)有限公司設備廠；A360型紫外可見分光光度計：翱藝儀器（上海）有限公司；氣相色譜-質譜聯(lián)用儀（5975C-MS、7890A-GC）：Agilent Technologies；L-8800全自動氨基酸分析儀：日立。

1.2 方法

1.2.1 樣品的制備

1.2.1.1 樣品水溶液的制備

取0.5 g樣品→放入25 mL具塞試管→加15 mL蒸餾水→沸水浴20 min→過濾→反復浸提3次以上→合并濾液→定容至100 mL，用于水溶性蛋白質、可溶性多糖、游離氨基酸等指標的測定。

1.2.1.2 樣品醇溶液的制備

取1.0 g樣品→放入25 mL具塞試管→加15 mL體積分數(shù)70%乙醇溶液→沸水浴20 min→過濾→反復浸提3次以上→合并濾液→定容至100 mL，用于多酚指標的測定。

1.2.1.3 揮發(fā)性成分提取

同時蒸餾萃取法提取揮發(fā)性成分：稱取30 g香格里拉藜麥粉置于1 L的圓底燒瓶中，加入去離子水300 mL，取乙醚25 mL置于250 mL三角燒瓶中，分別連接在SDE裝置的兩端。1 L圓底燒瓶用電熱套加熱，保持微沸，250 mL三角燒瓶用45℃～50℃水浴鍋加熱，同時蒸餾萃取2 h，然后往乙醚萃取液中加入10 g無水硫酸鈉4℃干燥過夜。最后用氮吹儀將乙醚萃取液濃縮至1 mL，供GC-MS分析用。

1.2.2 藜麥主要成分分析

水分測定使用鹵素水分測定儀測定，每個樣品做三個重復；粗脂肪含量的測定采用索氏抽提法[11]；游離氨基酸總量測定采用茚三酮比色法[12]標準曲線為y=2.441 4x-0.050 2，R2=0.992 7（式中：x為谷氨酸濃度，mg/mL；y為570 nm處吸光值）；水解型氨基酸組成測定：參照GB/T 5009.124-2003《食品中氨基酸的測定》，采用日立L-8800全自動氨基酸分析儀測定樣品中的氨基酸含量。礦物質的測定：參照農(nóng)業(yè)標準NY/T 1653-2008《蔬菜、水果及制品中礦質元素的測定》，采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定鈣（Ca）、鐵（Fe）、鋅（Zn）、鎂（Mg）、磷（P）、錳（Mn）、銅（Cu）、鈉（Na）、鉀（K）等礦物質。

可溶性多糖含量測定采用蒽酮-硫酸法，標準曲線為 y=10.311x-0.003 9，R2=0.993 3（式中：x為葡聚糖濃度，mg/mL；y為620nm處吸光值）；水溶性蛋白含量測定采用考馬斯亮藍染色法，標準曲線為y=0.661 9x+0.020 9，R2=0.991 7（式中：x為牛血清白蛋白濃度，mg/mL；y為595 nm處吸光值）。

多酚含量測定采用福林酚比色法測定參照GB/T 8313-2008《茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測方法》檢測，標準曲線為y=12.066x+0.018 2，R2=0.996 3（式中：x為沒食子酸濃度，mg/mL；y為765 nm處吸光值）。

1.2.3 藜麥中直鏈淀粉和支鏈淀粉含量測定

參照文獻[13]并稍作修改，用雙波長法測定樣品中直鏈淀粉和支鏈含量，配制0.012 mg/mL～0.052 mg/mL的直鏈淀粉標準溶液，分別在608、433 nm波長下測其吸光度 A608、A433，以△A=（A608-A433）吸光值為縱坐標，直鏈淀粉含量為橫坐標，繪制標準曲線，得回歸方程①y=6.978 6x-0.046 98（R2=0.997 75）；配制0.08 mg/mL～0.2 mg/mL的支鏈淀粉標準溶液，分別在538、726 nm 波長下測其吸光度 A538、A726，以△A=（A538-A726）吸光值為縱坐標，支鏈淀粉含量為橫坐標，繪制標準曲線，得回歸方程②y=1.537 5x-0.047 96（R2=0.99 64）；測定樣品的 A608、A433、A538、A726，根據(jù)回歸方程①②計算樣品中直鏈淀粉和支鏈淀粉含量，總淀粉含量為直鏈淀粉與支鏈淀粉含量之和。

1.2.4 GC-MS分析條件

GC分析條件：HP-5Mas毛細管柱（30 m×250 μm，膜厚0.25 μm）；載氣為氦氣，進樣方式：不分流進樣；進樣口溫度：250℃；升溫程序：起始溫度：70℃，保持2 min，以20℃/min的速率升至230℃，保持2 min，以10℃/min的速率升至250℃，保持10 min。載氣流速1.0 mL/min。

MS條件：離子源溫度：230℃；四極桿溫度：150℃；傳輸線溫度280℃；電子電離（EI）離子源；電子能量70 eV；溶劑延遲 3 min；質量掃描范圍 45 μ～450 μ。

2 結果與分析

2.1 藜麥營養(yǎng)及活性成分分析

香格里拉藜麥的營養(yǎng)及活性成分分析結果見表1。

表1結果表明，香格里拉藜麥是一種營養(yǎng)價值極高的類全谷物，含有大量的優(yōu)質蛋白，與其他常見谷物相比，香格里拉藜麥的蛋白質（13.44%）含量高于大麥（11%）和水稻（7.5%），與部分玉米（13.4%）和小麥（15.4%）相當[14]；多糖的平均含量高達10.17%；脂肪的平均含量為5.62%，是玉米的2倍左右；總淀粉含量與其他谷物相比，參照文獻[15]小麥（75.2%）、玉米（74.7%）和稻米（77.9%），香格里拉藜麥的淀粉含量偏低。藜麥中直鏈淀粉含量比例較少，支鏈淀粉含量較多，直鏈淀粉約占總淀粉含量的9.47%，與H.Tang等[16]報道的結果7.10%相比略高，可能是生產(chǎn)產(chǎn)地不同。直鏈淀粉和支鏈淀粉的比重影響淀粉的功能和物化性質，如黏性、成膠性、老化和消化性等[17]，香格里拉藜麥易熟化特性可能與藜麥支鏈淀粉含量較高有關?？偡雍浚?.11%）與I.Dini等[18]報道的結果（總酚含量0.77%～0.86%）相差較大，可能是由于生產(chǎn)產(chǎn)地不同。但香格里拉藜麥總酚含量高于其他常見谷物，如小麥（0.056%），大麥（0.088%）[19]等。

表1 香格里拉藜麥營養(yǎng)及活性成分含量Table 1 Nutrition and active ingredient content of quinoa in Shangri-La

可溶性蛋白是滲透調節(jié)物質和營養(yǎng)物質，它的積累增加能提高細胞的持水力，對細胞的生命物質及生物膜起到保護作用，因此經(jīng)常用作篩選抗性的指標，它也是植物抗寒性的重要指標之一。多糖類化合物廣泛存在于微生物的細胞壁、植物和動物細胞膜中，是構成生命的四大基本物質之一，并且有免疫調節(jié)、降血糖、抗氧化、抗凝血、抗腫瘤和抗病毒等重要的藥用功能[20]。多酚類物質被稱為“第七類營養(yǎng)素”，是植物在生長發(fā)育中的次生代謝產(chǎn)物，廣泛存在于植物的根、莖、皮、葉及果實內(nèi)，具有清除自由基和抗氧化等生物活性[21]。香格里拉藜麥為高海拔作物，一直是自然繁育，沒有經(jīng)過人類干擾生長，遺傳改良來增加生產(chǎn)產(chǎn)量，所以單位面積產(chǎn)量不高但它是純天然的食物。經(jīng)試驗發(fā)現(xiàn)適于高血糖、高血壓、高血脂和心臟病等慢性病的輔助治療。不僅是安全的食物，更是營養(yǎng)健康的食品，具有廣泛的開發(fā)應用前景。

2.2 礦物質元素含量分析

香格里拉藜麥與常見谷物礦質元素含量的比較見表2。

表2 香格里拉藜麥與常見谷物礦質元素含量的比較Table 2 Comparison of mineral elements contents in Shangri-La quinoa and common cereals

由表2可以看出，香格里拉藜麥含有鉀、磷、鎂、鈣、鐵、錳、鋅、鈉、銅等礦質元素，且這些礦質元素容易被吸收利用。與其他常見谷物（如小麥、玉米和水稻）相比，香格里拉藜麥具有更高的礦物質含量，尤其是K（913 mg/100 g）、P（508 mg/100 g）、Mg（216 mg/100 g）和Ca（46.9 mg/100 g）等常量元素含量豐富，具有較高的營養(yǎng)價值。Mg可以激活人體多種酶，維持核酸結構的穩(wěn)定性，參與體溫調節(jié)、肌肉收縮和核酸蛋白合成[23]。K在體內(nèi)能保持水分、調節(jié)滲透壓、維持酸堿平衡。P是骨中重要的元素，還是核酸、磷脂、的組成部分。此外，香格里拉藜麥礦質元素含量與FAO/WHO/IAEA提出的健康人群金屬的適宜日攝入量比例相接近（FAO/WHO/IAEA提出的健康人群金屬的適宜日攝入量為：鉀2 g～3 g、鈉 1.5 g～2.5 g、鈣 1g～1.5g、鎂 0.3g、鐵 15mg、鋅 15 mg、銅 2 mg）。

2.3 水解型氨基酸含量和組成的分析

香格里拉藜麥氨基酸組成分析見表3。

由表3可以看出，香格里拉藜麥中的水解型氨基酸總量較高，在17種氨基酸中，每種氨基酸含量不等，其中酸性氨基酸（谷氨酸、天冬氨酸）含量為2.72%，堿性氨基酸（精氨酸、賴氨酸、組氨酸）含量為2.13%。此外，富含人體所必需的8種氨基酸，特別是常見谷物中缺乏的賴氨酸含量很高。賴氨酸被稱為第一限制性氨基酸。是人體組織生長和修復所必需的，調節(jié)脂肪酸代謝、促進鈣的吸收和轉運、以及在參與細胞損傷修復和預防心腦血管疾病的產(chǎn)生等方面有重要作用[24]。

參照文獻[25]，單從氨基酸含量和組成角度考慮，香格里拉藜麥必需氨基酸含量高于常見谷物（如小麥、玉米等）。香格里拉藜麥的健康價值超過多數(shù)“全谷物”，且與FAO推薦的理想蛋白平衡含量相接近[26]，是一種營養(yǎng)健康的食物，具有良好的開發(fā)應用前景。

表3 香格里拉藜麥氨基酸組成分析Table 3 Analysis of amino acid composition of quinoa in Shangri-La

表4 香格里拉藜麥揮發(fā)性組成成分分析Table 4 Analysis of volatile components in Chenopodium quinoa in Shangri-La

2.4 揮發(fā)性成分分析

香格里拉藜麥揮發(fā)性組成成分分析見表4。

從表4中可以看出，采用SDE法提取的香格里拉藜麥揮發(fā)性成分，經(jīng)GC-MS分析鑒定的產(chǎn)物共有36種（匹配度≥45%），占總產(chǎn)物的98.78%。其中包括酸類 3種（16.69%）、酮類 2種（1.07%）、酯類 12種（41.46%）、醛類 1種（3.35%）、醇類 2種（1.53%）、烷烴15種（32.64%）、和其他（2.04%）等物質。這36種物質中酯類含量最高，占41.46%；其次是烷烴類占32.64%。含量最高的是鄰苯二甲酸二丁酯和亞油酸，分別占32.36%和14.26%。鄰苯二甲酸二丁酯一般用于化學分析用試劑、氣相色譜固定液，這里的鄰苯二甲酸二丁酯含量可能是氣相色譜固定液的峰含量。香格里拉藜麥中含有大量的不飽和脂肪酸，主要是亞油酸。亞油酸是公認的一種必需脂肪酸。由于亞油酸能降低血液膽固醇，預防動脈粥樣硬化而倍受重視。

3 結論

本試驗以云南香格里拉藜麥為原料，對其品質成分進行分析，主要包括營養(yǎng)及活性成分、礦物質元素含量、水解型氨基酸含量和組成分析以及揮發(fā)性成分進行了分析。結果顯示，香格里拉藜麥中含有大量的優(yōu)質蛋白質（13.44%）、豐富的多糖（10.17%）；礦質元素總體含量較高，且礦質元素含量與FAO/WHO/IAEA提出的健康人群金屬的適宜日攝入量比例相接近；水解型氨基酸總量（10.33%）較高且氨基酸種類齊全。與FAO推薦的理想蛋白平衡含量相接近。此外，對香格里拉藜麥揮發(fā)性成分進行分析，發(fā)現(xiàn)其酯類含量最高，高達41.46%，且含有大量的多不飽和脂肪酸，主要是亞油酸，含量在14.26%。

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Analysis of Quality Components of Quinoa in Shangri-La

ZHANG Ting-ting，WU En-kai，GONG Jia-shun*
（College of Food Science and Technology，Yunnan Agricultural University，Kunming 650201，Yunnan，China）

The quality components of quinoa（Chenopodium quinoa Willd）from Shangri-La，Yunnanwere studied.Content of moister，crude fat，amylose，amylopectin，water soluble polysaccharides，water soluble protein，total poplyphenols，total amino acid，amino acid composition and mineral elements were investigated.Simultaneous distillation extraction coupled with gas chromatography-mass spectrometry（SDE-GC-MS）was used to analyze volatile components.Results showed that Shangri-La quinoa has low content of starch，rich in fine protein，polyunsaturated fatty acids，polysaccharides and mineral elements，and has well-balanced essential amino acid composition in comparison withommon grains（wheat，rice and maize）Therefore.

Shangri-La quinoa；component analysis；mineral element；amino acid；GC-MS

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.24.029

云南農(nóng)業(yè)大學學生科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)行動基金項目（2017ZKX089）

張婷婷（1994—），女（漢），碩士研究生，研究方向：營養(yǎng)與食品安全。

*通信作者：龔加順（1971—），男，教授，博士后，研究方向：茶葉化學與功能。

2017-05-07