雜糧復合豆沙營養(yǎng)及功能品質評價

成 楠 秦禮康 解春芝 朱 怡

(貴州大學釀酒與食品工程學院1，貴陽 550025)(貴州大學生命科學學院2，貴陽 550025)(貴州省植保植檢站3，貴陽 550001)

薏米，集營養(yǎng)、醫(yī)療、保健于一體，被譽為“世界禾本科植物之王”[1]，其營養(yǎng)素含量豐富，是一種營養(yǎng)平衡的谷物[2]，具有抑制癌細胞生長、抗腫瘤、降血糖血脂等功效[3]。苦蕎，不僅富含蛋白質、脂肪、維生素、礦物質和微量元素，且含有其他谷類糧食所沒有的葉綠素和生物類黃酮物(蘆丁等)，具有明顯的降血糖、降血脂、抗氧化等功效，被稱為“食藥皆佳”的糧食珍品[4-5]。目前，薏米、苦蕎的應用日趨廣泛，如：李志[6]研制了薏米餅干并對比分析了其營養(yǎng)功能品質，結果發(fā)現(xiàn)薏米餅干比普通餅干增加了三萜化合物等活性成分，且蛋白質含量顯著增加；樊環(huán)環(huán)[7]研制了苦蕎復合面條并對其酚類物質組成及抗氧化品質進行了研究，結果發(fā)現(xiàn)苦蕎復合面條總酚、總黃酮含量以及抗氧化能力顯著高于小麥面條，具有更高的營養(yǎng)價值。

豆沙，作為傳統(tǒng)加工配料，被廣泛用于多種食品加工，倍受消費者青睞。目前，關于雜糧復合豆沙研制及其營養(yǎng)、功能活性物質含量分析、抗氧化活性評價等方面還鮮有報道。本研究以薏米、苦蕎分別與紅小豆、紅蕓豆制成雜糧復合豆沙，檢測其蛋白質、氨基酸、淀粉等宏量營養(yǎng)素以及黃酮、多酚、花青素等微量活性成分含量，并對營養(yǎng)品質及功能成分進行綜合評價，旨在為薏米、苦蕎等雜糧開發(fā)及新型雜糧復合豆沙產業(yè)化提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

紅小豆(大紅袍)、薏米(貴州小白殼薏米)、苦蕎米(興苦2號)：2016年10月收獲的新鮮籽粒；紅蕓豆(英國紅)：2016年10月收獲的新鮮籽粒；魯花5S壓榨一級花生油；木糖醇、分子蒸餾單甘脂，黃原膠。薏米與苦蕎均經過除雜、清洗、干燥、炒香、粉碎過篩(60目)后備用。

實驗豆沙樣品中，除紅小豆沙(市售)為對照外，其余6個豆沙樣品均為實驗室自制，即紅小豆沙、薏米紅小豆沙、苦蕎紅小豆沙、紅蕓豆沙、薏米紅蕓豆沙、苦蕎紅蕓豆沙。

1.2 主要試劑與儀器

葡萄糖含量檢測試劑盒；胃蛋白酶、胰酶、糖化酶(100 u/mg)；18種氨基酸標準品；蘆丁(分析純)；沒食子酸丙酯標準品(分析純)；pH 1.0緩沖溶液：0.2 mol/L KCl-0.2 mol/L HCl-H2O溶液(體積比為50 ∶97 ∶53)；pH 4.5緩沖溶液：準確稱取19.294 g CH3CO2Na加入到24 mL冰乙酸中定容至500 mL。其他化學試劑均為分析純。

Spectra Max 190型酶標儀；L-8900型全自動氨基酸分析儀；SCIENTZ-18N型冷凍干燥機；SB-800DT型超聲波清洗機；TH2-92C型臺式恒溫振蕩器；H2-16KR型臺式高速離心機；L5S型紫外可見分光光度計；FOSS 2012型消化爐及排廢裝置；FOSS 2300型自動定氮儀；DRZ-3DAS型箱式電阻爐。

1.3 實驗方法

1.3.1 豆沙樣品制備

豆沙樣品的配方：紅小豆沙和紅蕓豆沙均以豆沙為基料，添加15%花生油、12%木糖醇、0.6%分子蒸餾單甘脂和0.4%黃原膠制成；在此配料分別添加6%薏米粉和4%苦蕎粉即制成雜糧復合豆沙。

制備方法：對紅小豆、紅蕓豆籽粒進行篩選、清洗，用蒸餾水以1 ∶3(g/mL)的料液比于45 ℃恒溫浸泡12 h后，于110 ℃蒸煮40 min。滾揉破碎后過60目篩，經沉淀、擠壓脫水，制得生豆沙。加入花生油、木糖醇、經炒香粉碎(60目)的薏米粉/苦蕎粉以及乳化穩(wěn)定劑(0.6%分子蒸餾單甘酯、0.4%黃原膠)[8]，120 W上鍋炒制10 min，水分含量控制在15%～20%，即可制得營養(yǎng)豐富的雜糧復合豆沙。

1.3.2 豆沙主要營養(yǎng)成分含量測定

蛋白質、脂肪和灰分含量測定：分別按GB 5009.5—2016、GB 5009.6—2016和GB 5009.4—2016執(zhí)行。

氨基酸含量測定：樣品酸解過膜后，采用鄰苯二甲醛(OPA)柱前衍生高效液相色譜分析，借助氨基酸自動分析儀測定豆沙樣品氨基酸種類和含量[9]。

總淀粉含量測定：參照楊柳[10]苯酚-硫酸法，將10 mL水及10 mL 90%二甲亞砜分別加入兩個10 mg(干基)豆沙漿液(豆沙與蒸餾水按1 ∶4.75 g/mL混合打漿)中，沸水浴30 min后于50 ℃ 200 r/min水浴振蕩過夜，取上清液于490 nm波長處測定吸光值，并計算含量。

快速消化淀粉(RDS)、慢消化淀粉(SDS)和抗性淀粉(RS)含量測定：在Englyst[11]法的基礎上測定，稱取2.2 g豆沙漿液(干基)，加入2 mL pH 5.2的醋酸鈉緩沖液于37 ℃、200 r/min 恒溫搖床上平衡30 min，加入含有豬胰α-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶的混酶2 mL，置于37 ℃恒溫搖床中振蕩并準確計時。分別在水解20、120min后取出50 μL酶解液加入450 μL 90%乙醇滅酶，用葡萄糖試劑盒于520 nm的波長下測定葡萄糖含量。計算公式如下：

(1)

(2)

(3)

式中：FG為酶水解處理前淀粉中游離葡萄糖質量/mg；G20為淀粉酶解20 min后釋放的葡萄糖質量/mg；G120為淀粉酶解120 min后釋放的葡萄糖質量/mg；TS為樣品中總淀粉質量/mg。

1.3.3 豆沙主要功能成分含量測定

黃酮含量測定：豆沙樣品冷凍干燥(于-20 ℃預凍后，轉移至真空冷凍干燥機中進行凍干，凍干溫度為-60 ℃，真空度為0.1 Pa，物料厚度10 mm，干燥時間為48 h)后，用高速多功能粉碎機將樣品粉碎過60目篩得到豆沙樣品粉末備用。參照硝酸鋁-亞硝酸鈉比色法[12]，在510 nm處以蘆丁為標準品做標準曲線測定總黃酮含量。以蘆丁含量為橫坐標(X，mg/mL)，吸光度為縱坐標(Y)繪制標準曲線，其回歸方程為Y= 11.707X-0.004 8(R2= 0.998 1)。

多酚含量測定：參照Folin-Ciocalten法[13]，在540 nm處以沒食子酸丙酯為標準品做標準曲線測定多酚含量。以沒食子酸丙酯含量為橫坐標(X，mg/mL)，吸光度為縱坐標(Y)繪制標準曲線，其回歸方程為Y= 7.584 8X+ 0.000 3(R2=0.999 1)。

花青素含量測定：參照參考文獻[14、15]，豆沙花青素含量計算公式：

(4)

(5)

1.4 數據處理

2 結果與分析

2.1 豆沙主要營養(yǎng)成分含量

2.1.1 豆沙蛋白質、脂肪、灰分含量

由表1可知，薏米、苦蕎復合豆沙中蛋白質含量顯著高于單一豆沙的含量(P<0.05)，并優(yōu)于原材料薏米(19.66%)、苦蕎(17.78%)、紅小豆(22.34%)、紅蕓豆(20.90%)中蛋白質含量。這與彭蕓[16]對苦蕎饅頭與市售純小麥饅頭蛋白質含量比對結果相一致。薏米、苦蕎復合豆沙中脂肪含量顯著低于單一豆沙的含量(P<0.05)，這可能是由于復合豆沙中薏米、苦蕎脂肪含量較低所致。薏米、苦蕎復合豆沙中灰分含量無顯著性差異(P>0.05)。因此，薏米、苦蕎復合豆沙更適合需攝入高蛋白、低脂肪飲食的特殊人群食用，具有更優(yōu)的營養(yǎng)品質。

表1 不同豆沙品種蛋白質、脂肪、灰分含量(以干基計)/%

注：同列字母不同表示差異顯著(P<0.05)，余同。

2.1.2 豆沙淀粉含量

由表2可知，苦蕎紅小豆沙總淀粉含量最高?？嗍w紅小豆沙快消化淀粉含量最低，而慢消化淀粉和抗性淀粉含量最高，薏米、苦蕎復合豆沙中總淀粉含量、慢消化淀粉含量、抗性淀粉含量含量顯著高于單一豆沙的含量(P<0.05)，而快消化淀粉含量顯著低于單一豆沙的含量(P<0.05)。許芳溢等[17]研究結果同樣證實苦蕎饅頭的抗性淀粉含量顯著高于小麥饅頭(P<0.05)?？剐缘矸劬哂锌刂企w重、防止糖尿病、降低總膽固醇與三酸甘油酯含量等功效[17]，因此，薏米、苦蕎復合豆沙更有利于人體健康。

表2 不同豆沙品種淀粉的消化性(以干基計)/%

2.1.3 豆沙氨基酸含量

由表3可知，豆沙樣品蛋白質的EAA/TAA比值40.02%～42.92%和EAA/NEAA比值83.54%～97.35%均高于WHO/FAO 的理想模式 EAA/TAA(40%)及EAA / NEAA (60%)[18-19]，蛋白質品質優(yōu)。但薏米、苦蕎復合豆沙中EAA、TAA以及限制性氨基酸胱氨酸和蛋氨酸含量均顯著高于單一豆沙的含量(P<0.05)，這些氨基酸的強化主要來源于復合豆沙中加入的薏米、苦蕎，豆沙與谷類食品合用可發(fā)揮蛋白質的互補作用，提高其營養(yǎng)價值[20]。因此，薏米、苦蕎復合豆沙在氨基酸組成及含量方面具有更高的營養(yǎng)價值。

表3 不同豆沙品種氨基酸含量(以干基計)/%

2.2 豆沙主要功能活性成分含量

由表4可知，薏米、苦蕎復合豆沙與單一豆沙在黃酮、多酚、花青素方面均存在顯著性差異(P<0.05)，且薏米、苦蕎復合豆沙中黃酮、多酚、花青素含量顯著高于單一豆沙的含量(P<0.05)，這是由于雜糧復合豆沙中添加了富含黃酮、多酚、花青素的薏米、苦蕎所致。彭蕓[16]研究結果同樣證實苦蕎饅頭多酚類物質和黃酮類物質含量顯著高于純小麥饅頭多酚類物質和黃酮類物質含量(P<0.05)。因此，薏米、苦蕎復合豆沙具有更優(yōu)的功能品質。

表4 不同豆沙品種主要功能成分含量(以干基計)/mg/100 g

2.3 豆沙營養(yǎng)功能活性成分評價

2.3.1 主成分的選取

將7個豆沙樣品的蛋白質、脂肪、灰分、總淀粉、慢消化淀粉、快消化淀粉、抗性淀粉、EAA、HEAA、TAA、EAA /TAA、EAA / NEAA、黃酮、多酚、花青素15個營養(yǎng)功能指標作為初始指標，進行標準化轉換以及主成分分析。15個營養(yǎng)功能指標經主成分分析后提取出2個主成分，其特征值、方差貢獻率、累計方差貢獻率和權重見表5。由表5可知，提取的2個主成分特征值均大于1，主成分1與主成分2累積方差貢獻率大于85%，可以全面地反映各指標的信息量，其中主成分1的貢獻率最高，所體現(xiàn)的變量信息也最多。

表5 主成分的特征值、方差貢獻率、累計方差貢獻率和權重

2.3.2 函數的建立及分析

7個豆沙樣品營養(yǎng)功能指標相關矩陣的特征向量和公因子方差如表6所示。由表6可見，大部分指標的公因子方差大于90%，表明所提取的2個主成分可以較好的體現(xiàn)原始變量信息。主成分1中總淀粉、慢消化淀粉、抗性淀粉、多酚的系數較大，表明其在主成分1中的貢獻率較大；主成分2中EAA、TAA、EAA/NEAA、花青素貢獻率較大。通過將2個主成分的特征向量與相應權重的積累加的方法構建了豆沙樣品的營養(yǎng)功能綜合評價指數，得到綜合評價模型：

Y=0.55PC1+ 0.45PC2

(6)

式中：Y為綜合得分；PC1為主成分1得分；PC2為主成分2得分。

PC1=0.28X1-0.27X2-0.23X3+0.31X4+0.34X5-0.34X6+0.33X7-0.18X8-0.24X9-0.21X10+0.27X11-0.08X12+0.25X13+0.31X14-0.06X15

(7)

PC2=0.18X1+0.27X2+0.26X3+0.22X4+0.08X5-0.15X6+0.19X7+0.35X8+0.30X9+0.33X10+0.07X11+0.37X12+0.23X13+0.19X14+0.40X15

(8)

式中：PC1、PC2為不同豆沙品種2個主成分的特征向量；X1～X15為豆沙品種15個指標標準化之后的值。

表6 不同豆沙品種15個營養(yǎng)指標相關矩陣的特征向量及公因子方差

2.3.3 營養(yǎng)功能活性成分綜合評價

將豆沙樣品各項營養(yǎng)功能指標標準化處理后，由綜合評分模型計算出7個豆沙樣品的第一主成分、第二主成分得分以及綜合評分，并對其進行排序，結果(表7)表明，苦蕎紅小豆沙在第一主成分上的得分最高，苦蕎紅蕓豆沙在第二主成分上的得分最高。從綜合評分來看，薏米紅小豆沙、苦蕎紅小豆沙綜合評分均高于紅小豆沙，薏米紅蕓豆沙、苦蕎紅蕓豆沙綜合評分均高于紅蕓豆沙，即薏米、苦蕎復配的雜糧復合豆沙綜合評分均高于單一豆沙。其營養(yǎng)價值由高到低的順序為：苦蕎紅小豆沙>薏米紅小豆沙>苦蕎紅蕓豆沙>薏米紅蕓豆沙> 紅小豆沙> 紅小豆沙(市售)>紅蕓豆沙。由此可知，薏米、苦蕎復配的雜糧復合豆沙綜合營養(yǎng)價值優(yōu)于單一豆沙。

表7 不同豆沙品種營養(yǎng)綜合排名

為進一步綜合判斷不同豆沙樣品營養(yǎng)功能特性的差異程度，以PC1得分為橫軸、PC2得分為縱軸，繪制主成分得分二維空間圖，如圖1所示。由圖1可知，薏米紅小豆沙和苦蕎紅小豆沙、薏米紅蕓豆沙和苦蕎紅蕓豆沙、紅小豆沙和紅小豆沙(市售)在二維空間上的距離相近，而紅蕓豆沙與其他豆沙樣品的位置相對較遠。可見，薏米紅小豆沙、苦蕎紅小豆沙與紅小豆沙，薏米紅蕓豆沙、苦蕎紅蕓豆沙與紅蕓豆沙營養(yǎng)功能特性差異較大，且薏米、苦蕎復配的雜糧復合豆沙較單一豆沙具有一定的優(yōu)勢。值得關注的是，苦蕎紅小豆沙綜合營養(yǎng)價值最高，綜合排名第一。

圖1 不同豆沙樣品的主成分分析圖

3 結論

薏米、苦蕎復合豆沙與單一豆沙的營養(yǎng)功能特征有顯著差異。其中，薏米、苦蕎復合豆沙中蛋白質、總淀粉、慢消化淀粉、抗性淀粉、EAA、TAA、黃酮、多酚、花青素含量均顯著高于單一豆沙，且薏米、苦蕎復合豆沙綜合評分也均高于單一豆沙，薏米、苦蕎復配的雜糧復合豆沙營養(yǎng)價值優(yōu)于單一豆沙。因此，將營養(yǎng)價值高、藥食兼用的優(yōu)質薏米和苦蕎添加到豆沙中科學配伍研制雜糧復合豆沙，既能同時保留雜糧和豆沙營養(yǎng)、使營養(yǎng)更加均衡，又能滿足人們對健康生活理念的需求，具有廣闊的開發(fā)利用前景。