不同米色小米營養(yǎng)品質與蒸煮特性研究

趙 欣,梁克紅,朱 宏,王 靖

(農業(yè)農村部食物與營養(yǎng)發(fā)展研究所,北京 100081)

小米,谷子脫殼后的產物,為禾本科、狗尾草屬植物[1]。小米最早起源于我國,食用歷史悠久,產量豐富,世界上 80% 小米原產于我國[2]。由于其營養(yǎng)豐富、質地溫和,易于吸收,具有養(yǎng)腎氣、健脾胃、清虛熱等療效,廣受消費者喜愛,在我國雜糧類食物攝入中位居第二。小米普遍用于小米粥、小米飯等的制作[3],蒸煮特性決定了小米的食用品質。

小米米色豐富,包括黃、白、灰、青、褐等多種米色[4]。米色作為消費者直觀評價的第一要素,不僅代表小米品質的優(yōu)劣,更與小米營養(yǎng)成分、蒸煮食用品質密切相關[5]。目前對小米的研究主要集中于市場上常見的黃色小米,包括品種[6]、地區(qū)[7]、營養(yǎng)品質[8]等,而對不同米色小米之間品質差異研究較少。

本文選取黃、白、黑、綠4種不同米色小米(沁州黃、黃金苗米、白小米、黑小米、綠小米)為研究對象,對其原花青素、多酚、總黃酮、總胡蘿卜素、脂肪酸、礦物質等營養(yǎng)品質,直鏈淀粉、糊化溫度、膠稠度等蒸煮特性進行測定,分析比較不同米色小米間的品質差異性及指標相關性,旨在為不同米色小米的食用及加工利用提供一定的理論支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

沁州黃、黃金苗米、白小米(白谷米)、黑小米(黑谷米)、綠小米(綠谷米) 購買于北京市場;甲醇、乙醇、福林酚、碳酸鈉、三氯化鋁、正丁醇、麝香草酚藍 分析純,國藥集團化學試劑有限公司;兒茶素、蘆丁、葉黃素 標準品,上海源葉生物科技有限公司;脂肪酸 標準品,Sigma;0.2 mol/L氫氧化鉀 深圳市博林達科技有限公司。

UV1780紫外-可見分光光度計 島津(蘇州)儀器有限公司;KQ-5200DE 數(shù)控超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司;HC-200T 粉碎機 武義海納電器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 小米預處理 將小米用粉碎機粉碎,過80目篩,置于-20 ℃冰箱中待測。

1.2.2 原花青素的測定 根據(jù)曹正男[9]的方法,以兒茶素為標準品,稱取0.5 g米粉于5 mL的60%甲醇中浸提2 h。吸取提取液0.5 mL,加入3 mL 4% 的香草醇甲醇溶液、1.5 mL濃 HCl,25 ℃ 水浴30 min后,于510 nm處測定,標準曲線回歸方程為:y=0.0031x-0.006。

1.2.3 總胡蘿卜素的測定 參照Shen等[10]的方法,取0.6 g米粉,避光,加入6 mL水飽和正丁醇(正丁醇與水體積比1∶1混合分層,上層為水飽和正丁醇),混勻,振蕩3 h,8000 r/min,4 ℃離心15 min,在450 nm下測定,標準曲線回歸方程為:y=0.084x+0.048。

1.2.4 多酚的測定 參照李巨秀等[11]的方法進行測定,稱取米粉0.5 g,加入60%的乙醇10 mL,在60 ℃水浴條90 min,過濾。取0.5 mL樣品加入1.5 mL福林-酚試劑,混勻靜置3 min,加入3 mL 13%的碳酸鈉反應,室溫、避光放置2 h,于725 nm處測定,標準曲線回歸方程為:y=0.1589x-0.0096。

1.2.5 總黃酮的測定 參照張琪等[12],以蘆丁為標準品,稱取0.2 g 米粉于5 mL圓底燒瓶,加甲醇25 mL,加熱回流1 h,濾于50 mL容量瓶中,濾紙及殘渣用20 mL甲醇加熱回流30 min,合并定容。取1 mL提取液,加入1 mL 0.1 mol/L三氯化鋁溶液,在420 nm處測定,標準曲線回歸方程為:y=0.1512x-0.0002。

1.2.6 脂肪酸的測定 參照Jelassi等[13]的方法,采用氣相色譜法進行測定。

1.2.7 礦物質的測定 參照吳招斌等[14]的方法,Ni、Se、Mo、Cd、Al、Mn、Cu、Sr和 Zn 通過電感耦合等離子體質譜測定;Ca、Mg、Fe、P 和 S 采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定。

1.2.8 直鏈淀粉的測定 參照國標GB/T 15683-2008《大米直鏈淀粉含量的測定》。

1.2.9 糊化溫度的測定 參照梁克紅等[15]的方法,于差示掃描量熱分析儀中進行測定。

1.2.10 膠稠度的測定參照梁克紅等[15]的方法,稱取0.1 g米粉于試管中,加入0.2 mL、0.025%麝香草酚藍乙醇溶液充分濕潤米粉,加入2 mL的 0.2 mol/L的KOH,沸水中加熱15 min,冷卻5 min,冰浴20 min后,置于水平操作臺上放置1 h進行測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007進行作圖,SPSS 19.0軟件(SPSS company)進行方差顯著性分析及相關性分析,結果取 3次平行結果的均值。

2 結果與討論

2.1 米色對小米營養(yǎng)品質的影響

2.1.1 不同米色小米原花青素、總胡蘿卜素含量 原花青素是一種酚類物質。由圖1可知綠小米中原花青素含量最高,為0.295 mg/g,其次為黑小米0.261 mg/g,黃色小米(沁州黃、黃金苗米)中原花青素含量較少,白色小米中不含原花青素。深色小米(綠小米、黑小米)中原花青素含量顯著(P<0.05)高于其他米色小米,說明原花青素含量與小米米色深淺程度呈正相關,這是由于深色食物中富含原花青素[16]。原花青素是一種天然的抗氧化劑,在去除自由基、預防心臟、關節(jié)疾病等方面具有良好保健作用,淺色食物中原花青素含量較少,所以在日常飲食中要注意深色淺色食物顏色搭配。

小米中黃色素含量與黃色小米呈色顯著相關,而小米中黃色素的主要成分為類胡蘿卜素[5]。由圖1可知,總胡蘿卜素含量在沁州黃、黃金苗米黃色系小米中含量較高,為1.98、2.07 μg/g,與其他米色小米差異顯著(P<0.05),說明總胡蘿卜素含量與小米呈色(黃)具有相關性。其次為綠小米、黑小米,這可能是在其他米色小米成熟過程中總胡蘿卜素逐漸分解,其他色素生成增多的原因[17]。白小米中總胡蘿卜素含量最低,可能與白小米呈色相關。

圖1 不同米色小米原花青素、總胡蘿卜素含量

2.1.2 不同米色小米多酚、總黃酮含量 多酚是一種具有抗氧化活性的活性成分,多分布于植物中[18]。由圖2知,沁州黃中小米多酚含量為2.0 mg/g,顯著高于其他組小米,其次為綠小米、黃金苗米、黑小米和白小米,這與延莎等[19]研究結果中沁州黃多酚含量高于綠小米與黃金苗米相一致。研究表明黃色小米中多酚相對于大米這種白色米粒具有較強的抗氧化活性[20],這可能也是白小米中多酚含量較低的原因。從多酚類物質含量角度評價,沁州黃和綠小米的營養(yǎng)品質較好,其次為黃金苗米和黑小米,白小米相對較差。

表1 不同米色小米脂肪酸含量(mg/g)

由圖2可知,5 種小米中總黃酮含量最高為綠小米(12.12 mg/g),其次為黃金苗米(11.20 mg/g),顯著高于其他小米,白小米中總黃酮含量最低,為6.92 mg/g,與其他米色小米呈顯著差異(P<0.05)。多酚、黃酮均屬酚類物質,綜合多酚、黃酮的研究結果來看,5種不同米色小米中白小米酚類物質含量最低,與其他米色小米酚類物質含量差異較大。

圖2 不同米色小米多酚、總黃酮含量

2.1.3 不同米色小米脂肪酸含量 由表1知,在小米中檢測出飽和脂肪酸10種,占脂肪酸總量的15%～20%,其中棕櫚酸(C16∶0)、硬脂酸(C18∶0)、花生酸(C20∶0)3種飽和脂肪酸含量相對較高,與王峰等[21]的研究結果一致。棕櫚酸含量為3.09～6.66 mg/g,硬脂酸含量為0.54～4.24 mg/g,花生酸含量為0.19～1.09 mg/g。白小米中3種飽和脂肪酸含量均顯著(P<0.05)低于其他米色小米。

不飽和脂肪酸攝入與人體健康相關。小米中含有的單不飽和脂肪酸為:棕櫚油酸(C16∶1)、油酸(C18∶1n9c)、二十烯酸(C20∶1)、芥酸(C22∶1n9)。其中油酸含量最多,占總脂肪酸的12.77%～15.19%,研究表明,油酸在軟化血管、新陳代謝、減緩食品中油脂結晶化中起著重要作用[22]。小米中含有的多不飽和脂肪酸為:亞油酸(C18∶2n6c)、α-亞麻酸(C18∶3n3)、二十碳二烯酸(C20∶2)。

表2 不同米色小米礦物質元素含量

其中亞油酸含量最為豐富,在小米脂肪酸中占比為64.22%～65.99%,其次為α-亞麻酸0.61%～3.15%。由表1可知,沁州黃、黃金苗米、黑小米、綠小米中油酸、亞油酸、α-亞麻酸含量無顯著差異,且顯著(P<0.05)高于白小米,說明有色小米中脂肪酸營養(yǎng)價值較高。

由表1可知,小米中不飽和脂肪酸含量豐富,占比為81%～85%,飽和脂肪酸含量相對較低。在脂肪酸性質評價中,當PUFA/SFA值大于2時,具有降血脂的功能,且比值越大效果越好[23]。5種小米中脂肪酸含量PUFA/SFA值為3.44～4.45,高于比值2,其中黃金苗米比值為4.45,降血脂作用最強。

2.1.4 不同米色小米礦物質元素含量 礦物元素礦質營養(yǎng)是構成機體不可或缺的成分。由表2可知,綠小米常量元素中Mg、Ca、P顯著高于其他米色小米,S除與沁州黃無顯著差異外,顯著(P<0.05)高于其他3種小米,Cu、Fe、Mo微量元素顯著高于其他小米,分別為11.80、49.01、0.64 mg/kg,Se、Mn與黃金苗米無顯著差異,Ni含量與黑小米無顯著差異。黑小米中Zn、Sr微量元素含量顯著高于其他小米,Se顯著低于其他小米。黃金苗米和沁州黃微量元素中除Se、Mn外,其他微量元素含量均低于黑小米與綠小米。白小米中除Se外均顯著(P<0.05)低于其他小米。說明深色小米中各類礦物質元素含量較多,有較高的營養(yǎng)價值,這可能是一些礦物質元素在深色小米中更容易富集,與李吉鋒[24]深色谷物中微量元素高于白色谷物的結論相一致。

2.2 米色對小米蒸煮特性的影響

小米的蒸煮特性包括小米中直鏈淀粉含量、糊化溫度、膠稠度等。直鏈淀粉含量與小米的適口性、米飯的粘性、滋味、光澤呈負相關[25],這是因為直鏈淀粉含量越高,小米蒸煮時吸水越多,導致米飯干燥,色暗,易發(fā)硬,食味差。由圖3可知,不同米色小米中,沁州黃、黃金苗米2種黃色小米直鏈淀粉含量顯著少于其他米色小米,分別為28.53、29.01 mg/g,其次為綠小米,白小米、黑小米中直鏈淀粉含量較高且沒有顯著區(qū)別,說明相較于其他米色(綠、白、黑)而言,黃色小米(沁州黃、黃金苗米)可能蒸煮性、適口性相對較好。延莎等[26]在黑小米與傳統(tǒng)小米淀粉糊化特性的比較研究也表明黑小米相對于沁州黃等其他幾種小米直鏈淀粉含量最高。

糊化溫度是影響小米蒸煮特性的一個重要因素,糊化溫度越低,小米越易軟化,蒸煮性越好[27]。一般而言,直鏈含量高,結晶度高,熔化所需熱量較大,導致糊化溫度較高。由圖3可知,沁州黃、黃金苗米2種黃色小米糊化溫度最低,分別為87.60、88.45 ℃,顯著(P<0.05)低于其他米色小米,其次為綠小米90.68 ℃,黑小米與白小米糊化溫度較高,這與其直鏈淀粉含量相關。黃小米最易糊化,其次為綠小米,黑小米、白小米相對不易糊化。

膠稠度以小米膠長計量,反映米膠的軟硬。其中膠長越長,米飯越軟,蒸煮性越好,膠長越短,米飯較硬,蒸煮性較差[28]。由圖3可知,沁州黃、黃金苗米的膠稠度較高,分別為93.26、94.85 mm無顯著差異,但均顯著高于其他米色(綠、黑、白)小米,綠小米膠稠度為90.14 mm顯著(P<0.05)高于黑小米、白小米。說明黃色小米(沁州黃、黃金苗米)蒸煮品質最好,口感柔軟,其次為綠小米,黑、白小米蒸煮性最差,口感較硬。

圖3 不同米色小米蒸煮特性

2.3 不同米色小米營養(yǎng)品質與蒸煮特性相關性分析

表3顯示了不同米色小米蒸煮特性(直鏈淀粉含量、糊化溫度、膠稠度)與各營養(yǎng)指標間的相關程度?？梢钥闯鲂∶字兄辨湹矸酆?、糊化溫度與總胡蘿卜素含量存在顯著(P<0.05)負相關性,相關系數(shù)為-0.96、-0.98,膠稠度與總胡蘿卜素含量存在顯著正相關,相關系數(shù)為0.97,這可能是黃色小米中直鏈淀粉含量低、糊化溫度低、膠稠度高,蒸煮品質較好,而黃色小米與其他米色小米相比總胡蘿卜素含量高,所以總胡蘿卜素含量與蒸煮特性存在一定相關性。蒸煮特性(直鏈淀粉含量、糊化溫度、膠稠度)與原花青素、多酚、總黃酮、礦物質元素含量、脂肪酸營養(yǎng)指標間具有相關性,但并不顯著。多酚、總黃酮與直鏈淀粉含量、糊化溫度負相關,與膠稠度正相關。蒸煮特性與原花青素相關性較小,這可能是由于原花青素在深色小米(黑米、綠米)中含量較高,在黃色小米中含量較低。礦物質元素、脂肪酸含量除于小米品種、米色有關外,還受小米的種植環(huán)境[29-30]、生長施肥程度[31-32]等因素的影響。

表3 蒸煮特性與營養(yǎng)指標相關性分析

3 結論

對沁州黃、黃金苗米、綠小米、白小米、黑小米4種不同米色小米的營養(yǎng)品質研究表明:深色小米(綠小米、黑小米)中原花青素含量顯著高于其他米色小米,白小米中不含原花青素。沁州黃多酚含量顯著高于其他小米、綠小米與黃金苗米總黃酮分布高于其他小米,黃色小米(沁州黃、黃金苗米)中總胡蘿卜素含量顯著高于其他米色小米。小米檢測出脂肪酸中,棕櫚酸、硬脂酸、花生酸飽和脂肪含量相對較高,油酸、亞油酸、亞麻酸不飽和脂肪酸中含量較高,各項脂肪酸含量在黑、綠、黃小米間差異性較小,在白色小米含量最低,與其他米色小米差異顯著(P<0.05)。深色(綠小米、黑小米)小米中各類礦物質元素含量較多,黃小米(沁州黃、黃金苗米)含量次之,白小米含量較低。綠小米常量元素中Mg、Ca、P顯著(P<0.05)高于其他米色小米,黑小米中Zn、Sr微量元素含量顯著高于其他小米,黃金苗米和沁州黃微量元素含量中除Se、Mn外,其他微量元素含量均低于黑小米與綠小米,白小米中除Se外均顯著(P<0.05)低于其他小米。

蒸煮特性中黃色小米(沁州黃、黃金苗米)直鏈淀粉含量、糊化溫度顯著低于其他米色小米、膠稠度顯著(P<0.05)高于其他小米,蒸煮性、適口性最好,其次為綠小米,黑小米、白小米蒸煮特性較差。相關性分析表明小米總胡蘿卜素含量與直鏈淀粉含量、糊化溫度顯著(P<0.05)負相關,與小米膠稠度存在顯著(P<0.05)正相關,所以黃色小米蒸煮品質較好。本實驗旨在為不同米色小米的品質研究提供參考,進一步推動不同米色小米的的深度加工與綜合開發(fā)利用。