(成都師范學院化學與生命科學學院,四川成都 611130)

青稞(HordeumvulgareLinn.var. nudum Hook. f.),又稱裸大麥,屬于禾本科植物,一般生長在海拔4200～4500 m的高原地區(qū)[1],主要分布在我國的西藏、青海、四川甘孜州等地區(qū)。與其他谷物類食品相比,青稞有高的蛋白質(zhì)和氨基酸含量,豐富的膳食纖維和B族維生素,以及鈣、磷、鐵等微量元素[2]。并且青稞因富含β-葡聚糖而具有調(diào)節(jié)人體血糖和血脂的作用,從而起到預(yù)防糖尿病和心血管病等慢性疾病的作用。目前的研究表明[3-4],長期食用青稞類的谷物將產(chǎn)生降膽固醇、抑制瘤生長、預(yù)防冠心病和糖尿病等健康益處。

隨著全谷類食物在人類膳食結(jié)構(gòu)中的重要性被逐漸認識,青稞因其獨特的營養(yǎng)成分和保健功能而受到了國內(nèi)外食品行業(yè)的關(guān)注,被認為是今后一定時期內(nèi)新型食品開發(fā)的熱點[5]。研究表明隨著谷物發(fā)芽,其營養(yǎng)和化學成分會隨之改變。發(fā)芽過程意味著一系列復雜的生化和理化反應(yīng),其能夠引起谷物化學成分和形態(tài)的變化[6]。發(fā)芽是蛋白質(zhì)、維生素和礦物質(zhì)以及維護健康的營養(yǎng)物質(zhì)的良好來源,如酚類化合物和含硒成分[7]。此外,大量資料也顯示種子發(fā)芽是天然提高食品營養(yǎng)價值和健康品質(zhì)的加工方法之一[8]。目前,發(fā)芽作為一種簡便、快捷、安全提高谷物營養(yǎng)價值和抗氧化活性的方法已被廣泛應(yīng)用于薏米[9]、小麥[10]、黃豆[11]等食品中。如果能通過發(fā)芽改善青稞的營養(yǎng)價值和植物化學成分,使其加工成具有一定功能價值的食品,必將能拓展青稞的應(yīng)用市場。本實驗旨在通過對發(fā)芽前后青稞的基礎(chǔ)營養(yǎng)成、總酚、總黃酮及體外抗氧化活性進行評價來分析發(fā)芽對青稞營養(yǎng)和功能特性的影響,以期為青稞的加工應(yīng)用及相關(guān)功能食品的開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

青稞 購置于本地市場；2,2-二苯基-1-三硝基苯肼(DPPH)、沒食子酸、抗壞血酸、蘆丁、直鏈淀粉(土豆來源)標準品(純度≥99%) 均購置于上海源葉生物科技有限公司;其他試劑 均為分析純。

TD-5M離心機 四川蜀科儀器有限公司;JP-500B-8萬能粉碎機 永康市久品工貿(mào)有限公司;K9860型全自動凱氏定氮儀 河南九和共創(chuàng)儀器有限公司;SOX406脂肪測定儀 山東海能科學儀器有限公司;HWL-10MC馬弗爐 山東華威爐業(yè)有限公司;SpectraMax i3x酶標儀 美國Molecular Devices公司;Alpha-1860Plus紫外可見分光光度計 上海譜元儀器有限公司;ME204電子天平 美國梅特勒-托利多公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 發(fā)芽青稞粉制備 根據(jù)Vale等[12]早前的研究方法來進行青稞發(fā)芽實驗。稱取300.0 g青稞種子用5% NaCl溶液清洗,然后用清水浸泡18 h后,將青稞置于20 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中黑暗培養(yǎng)72 h,緊接著將發(fā)好芽的青稞置于-80 ℃冷凍4 h后置于冷凍干燥機中干燥30 h。用粉碎機將干燥好的青稞芽磨粉,并過80目篩子。所得青稞粉置于真空塑料袋中在-20 ℃下貯存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 基礎(chǔ)營養(yǎng)成分測定 樣品中蛋白質(zhì)含量按照GB/T 5009.5-2016 《食品中蛋白質(zhì)的測定》中的凱氏定氮法進行測定[13];樣品中脂肪含量按照GB/T 5009.6-2016《食品中脂肪的測定》中的索氏抽提法進行測定[14];樣品中灰分含量按照GB/T 5009.4-2016《準食品中灰分的測定》中的灼燒法進行測定[15]。

1.2.3 直鏈淀粉測定 采用雙波長法測定青稞中的直鏈淀粉含量[16]。稱取0.100 g直鏈淀粉標準品溶于10 mL 0.5 mol/L KOH溶液,在80 ℃水浴中溶解后用蒸餾水定容至100 mL,得到直鏈淀粉標注貯備液(1 mg/L)。標準曲線制備:分別取標準貯備液0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 mL于50 mL容量瓶中并加入30 mL蒸餾水后,用0.1 mol/L HCl調(diào)pH至3.0,加入碘試劑0.5 mL,用蒸餾水定容得到濃度為0、4、8、12、16、2、24 μg/mL的標準溶液。以加入0.1 mol/L HCl和碘試劑的水溶液作為空白對照。用紫外可見分光光度計分別在波長λ1=630 nm和λ2=480 nm下測定吸光度值。實驗所得標準曲線為y=0.012x+0.0116(R2=0.996)。稱取1.00 g樣品于抽提杯中并加入30 mL乙醚,在脂肪測定儀中脫脂3 h后,再加入85%乙醇進行脫糖3 h。將進行脫脂和脫糖后的粉末放入98 ℃恒溫干燥箱中干燥至恒重。取0.100 g干燥后的青稞粉末溶于10 mL 0.5 mol/L的KOH溶液,在80 ℃水浴中溶解后用蒸餾水定容至50 mL,混勻后吸取2.5 mL混合液,用與標品相同的處理方式處理后對其吸光度進行測定。

1.2.4 樣品提取液制備 稱取2.0 g青稞粉于50 mL離心管中,加入20 mL 80%乙醇渦旋30 s后超聲提取30 min,在4500 r/min條件下離心15 min 然后取上清液過0.45 μm的濾膜得到濾液,將濾液貯存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.5 總酚含量測定 通過Singleton等[17]的Folin-Ciocalteu比色法并略作修改來確定三種青稞的總酚含量。取25 μL樣品與125 μL質(zhì)量分數(shù)為10%的福林酚試劑加入96孔板中靜置8～10 min后,加入125 μL質(zhì)量分數(shù)為7.5%的Na2CO3溶液,避光反應(yīng)30 min后在波長為765 nm處測定其吸光度。實驗以沒食子酸為標準品來計算青稞中的總酚含量,其標準曲線的線性范圍為0～0.30 mg/mL,標準曲線為y=0.007x+0.112(R2=0.998)。結(jié)果表示為沒食子酸當量(mg GAE/g)。

1.2.6 總黃酮含量測定 參考袁旭等[18]的研究方法測定青稞中總黃酮含量。取50 μL樣品提取液于96孔板中加入20 μL 0.5 mol/L NaNO3溶液后孵育5 min后,再加入20 μL 0.3 mol/L AlCl3·6H2O溶液靜置6 min,最后加入200 μL 0.5 mol/min NaOH溶液混合均勻后,于波長500 nm處測定其吸光度。以蘆丁為標準品來計算樣品中的總黃酮含量,其標準曲線的線性范圍為0～0.5 mg/mL,標準曲線為y=1.475x+0.0450(R2=0.998)。結(jié)果表示為蘆丁當量(mg RE/g)。

其中:Aa表示DPPH和甲醇混合溶液的吸光度;As表示DPPH和樣品混合溶液的吸光度,Ab表示甲醇和樣品混合溶液的吸光度。

表1 發(fā)芽青稞的基礎(chǔ)營養(yǎng)成分分析Table 1 Basic nutrient composition analysis of barley

注:*表示顯著差異性(P<0.05)。

1.2.8 鐵離子還原能力(Ferric reducing antioxidant power,FRAP) 根據(jù)Yingbin Shen等[20]的方法略作修改來進行鐵還原氧化能力測定。新鮮制備的FRAP試劑(2.5 mL 10 mmol溶解于40 mL HCl溶液中的TPTZ溶液,2.5 mL 20 mmol/L的FeCl3溶液和25 mL 0.1 mol/L pH=3.6的乙酸緩沖液)在37 ℃下孵育10 min。然后,取0.05 mL青稞提取液與2 mL FRAP試劑于10 mL容量瓶中,并用蒸餾水定容后,在室溫下孵育20 min。使用UV分光光度計在波長593 nm測定其吸光度。取2 mL FRAP試劑用蒸餾水定容至10 mL,并以此為空白。實驗以VC作為標品,其線性范圍為0～1000 μmol/L,標準曲線為y=0.0007x+0.0651(R2=0.999)。結(jié)果表示為微摩爾抗壞血酸當量(μmol VC/g)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有實驗均重復三次,其結(jié)果表示為平均值±標準差。用IBM SPSS 22.0軟件進行獨立樣本t檢驗,顯著性水平為0.05。采用Origin Pro 2017軟件進行制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)芽青稞基礎(chǔ)營養(yǎng)成分的變化

由表1可知,發(fā)芽后青稞的蛋白質(zhì)、灰分含量顯著增加,脂肪、直鏈淀粉含量顯著降低。與發(fā)芽前的青稞相比,發(fā)芽后青稞蛋白質(zhì)含量增加了23.4%。發(fā)芽后更高的蛋白質(zhì)含量可能是由于發(fā)芽后青稞的整體組成成分發(fā)生改變引起的[21]。發(fā)芽后青稞灰分含量比未發(fā)芽的青稞灰分含量增加了31.5%,造成這種差異的可能原因是發(fā)芽過程中青稞中可溶固形物的減少和干物質(zhì)的損失[21]。

與未發(fā)芽青稞相比,發(fā)芽后青稞的脂肪和直鏈淀粉含量分別減少為未發(fā)芽青稞種子的19.2%和13.8%。發(fā)芽青稞脂肪含量的減少可歸因于脂質(zhì)的水解,即發(fā)芽過程中青稞通過脂質(zhì)水解來為其發(fā)生的生物、物理和化學變化提供能量,從而促進青稞芽的生長。而發(fā)芽后直鏈淀粉含量的減少可能是由于種子萌發(fā)期間呼吸代謝中的淀粉酶活性增強,促進淀粉水解為單糖來為青稞萌發(fā)提供能量。Fengfeng Wu等[22]也研究報道了糙米在發(fā)芽過程中其直鏈淀粉含量的降低。

2.2 發(fā)芽青稞總酚和總黃酮含量的變化

如表2所示,發(fā)芽前后青稞的總酚含量存在顯著差異(P<0.05),發(fā)芽后青稞的總酚含量比發(fā)芽前增加了85.0%。與未發(fā)芽青稞相比,發(fā)芽后更高的總酚含量可能是由于青稞萌發(fā)過程中酶水解引起了酚類化合物的生物合成。這與早前Alvarez-Jubete等[23]所報道的發(fā)芽能顯著提高小麥中的總酚含量的結(jié)果相一致。

由表2可知,發(fā)芽前后青稞的總黃酮含量存在顯著差異(P<0.05),發(fā)芽后的總黃酮含量比發(fā)芽前的增加了101.7%。這可能是因為發(fā)芽過程中青稞在各種酶的催化作用下進行了生物合成與轉(zhuǎn)化從而形成了新的次級代謝產(chǎn)所致。

表2 青稞的總酚、總黃酮以及抗氧活性分析Table 2 Analysis of total phenolics,total flavonoids and antioxidant activity of highland barley

注:*表示顯著差異性(P<0.05)。

2.3 發(fā)芽青稞抗氧化活性的變化

圖1 發(fā)芽前后青稞在不同濃度下的DPPH自由基的清除率Fig.1 DPPH free radical scavenging rate of highland barley before and after germination

表3 總酚、總黃酮與DPPH、FRAP的相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis between total phenolics,total flavonoids and DPPH,FRAP

注:TPC-FRAP和TPC-DPPH分別表示總酚含量與鐵離子還原能力和自由基清除率的相關(guān)性,TFC-FRAP和TFC-DPPH分別表示總黃酮含量與鐵離子還原能力和自由基清除率的相關(guān)性;*表示相關(guān)性顯著(P<0.05),**表示相關(guān)性極顯著(P<0.01)。

2.3.2 鐵離子還原能力的變化 由圖2可知,發(fā)芽后不同濃度青稞的FRAP值范圍為0.33～1.13 μmol VC/g,比未發(fā)芽青稞的FRAP值(0.22～0.86 μmol VC/g)增加了25.42%～50.00%,說明發(fā)芽后的青稞具有更強的鐵離子還原能力。萌發(fā)后青稞鐵離子還原能力的增強可能是由于發(fā)芽青稞中生物活性物質(zhì)含量增加所導致的青稞中酚類含量增加引起的。據(jù)研究資料顯示,鐵離子還原能力與總酚含量密切相關(guān)。此外,Alothman等[24]的研究表明發(fā)芽谷類物質(zhì)的抗氧化特性可作為功能性食品的組成成分。

圖2 發(fā)芽前后不同濃度青稞的FRAP值Fig.2 FRAP values of different concentrations of highland barley before and after germination

2.4 相關(guān)性分析

由表3可知,青稞中的總酚含量與DPPH和FRAP的相關(guān)系數(shù)范圍為0.859～0.995,總黃酮含量與DPPH自由基清除能力和鐵離子還原能力相關(guān)系數(shù)范圍為0.803～0.988,這說明總酚、總黃酮含量與其抗氧化活性存在著顯著的相關(guān)。Zielinski等[25]的研究也報道了酚類化合物是影響谷物抗氧化活性的重要因素。

3 結(jié)論

通過對蛋白質(zhì)、脂肪、灰分、直鏈淀粉等基礎(chǔ)營養(yǎng)成分的分析表明,發(fā)芽能顯著提高青稞中的蛋白質(zhì)和灰分的含量,降低直鏈淀粉和脂肪的含量。與未發(fā)芽青稞相比,發(fā)芽青稞具有更高的抗氧化活性和總酚、總黃酮含量,且青稞的抗氧化活性與總酚和總黃酮含量有著顯著的相關(guān)性。由此說明,發(fā)芽能有效改善青稞的營養(yǎng)成分和抗氧化活性,能夠從整體上提高青稞的營養(yǎng)價值。將發(fā)芽青稞加工成系列功能性食品,不僅能夠促進青稞在食品行業(yè)的應(yīng)用,更能增加青稞食品的多樣性。通過本研究結(jié)果,我們希望能夠幫助人們更深入了解萌發(fā)引起的變化,提高我們對青稞健康價值的認識,指導其健康消費,從而促進其的發(fā)展和利用。