不同产地白色藜麦营养成分及氨基酸含量评价

文莉芳1,杨超2,张学俭1,魏玉明3,黄杰3,刘文瑜3,谢志军3,杨发荣1,3*,祁娟1*

1(甘肃农业大学 草业学院,甘肃 兰州,730070)

2(甘肃农业大学 食品科学与工程学院,甘肃 兰州,730070)

3(甘肃省农业科学院畜草与绿色农业研究所,甘肃 兰州,730070)

摘 要 该研究采用甘肃天祝(LM1)、青海格尔木(LM2)、河北沽源(LM3)和山西静乐(LM4)产的4种藜麦作为研究材料,使用了多种营养成分测定方法,包括凯氏定氮法、索氏抽提法及灼烧法。同时,结合氨基酸评分和化学评分,分析了不同产地藜麦的蛋白质、脂肪、淀粉、灰分、钙、铁、锌、硒、多酚、黄酮、花青素和皂苷含量,以及氨基酸组成。研究结果显示,不同产地的藜麦在营养组成方面相似,其中淀粉含量最高,但各个营养素的含量存在明显差异。LM4的总蛋白含量最高,淀粉含量最低,表现优于其他产地的藜麦,适用于蛋白质类产品的开发。在矿质元素方面,LM1藜麦富含钙、铁和锌元素,可用于藜麦食品、膳食补充剂和各类食品配料的开发,以满足人们对这些元素的需求。此外,LM4中的活性成分含量最高,适合作为功能性食品原料进行开发。在4种藜麦中,检测到17种氨基酸,其中LM4的总氨基酸和必需氨基酸含量最高。综合氨基酸评分和化学评分的结果,蛋氨酸被确定为4种藜麦原料的限制性氨基酸。因此,在产品开发过程中,需要通过营养强化或原料搭配来确保产品的营养品质。该研究的结果将为藜麦加工、功能成分提取以及相关产品的开发提供有力依据。

关键词 藜麦;营养成分;氨基酸;评价

藜麦是一种原产于南美洲安第斯山脉地区的植物,有着数千年的栽培历史,并被视为当地重要的食物作物之一。在过去的几十年里,藜麦的种植范围扩展到了世界各地,包括欧洲、北美、亚洲和非洲等地区[1]。藜麦以其营养丰富的种子而闻名,被誉为“谷物之王”,其含有碳水化合物(约780 g/kg)、蛋白质(约160 g/kg)、脂类(65 g/kg)以及微量元素(如钾、钙、镁、磷和铁)[2]。藜麦种子的蛋白质含量高,且具有较高的生物学价值,其中包括所有必需氨基酸(essential amino acid, EAA)。此外,藜麦种子中还含有丰富的抗氧化物质,如多酚类化合物,具有抗氧化和抗炎作用[3]。重要的是,藜麦种子不含麸质蛋白,因此适用于乳糜泻或其他消化系统疾病患者(如麸质不耐受)[4]。藜麦的碳水化合物部分主要是淀粉,其中含有丰富的抗性淀粉和膳食纤维。与小麦或大米相比,藜麦种子中的纤维含量更高,与豆类相当[5]。研究还表明,藜麦中的低聚糖、肽类和酚类抗氧化剂可能具有抑制癌症发展或改变炎症相关酶活性的作用[6]

白色藜麦籽粒是市场上最畅销且备受喜爱的品种之一。其受欢迎程度主要归功于其独特的外观、口感和营养特性。白色藜麦籽粒呈现出明亮洁白的颜色,给人一种清爽、干净的感觉,能够为各种菜肴增添视觉上的吸引力。白色藜麦具有独特的口感。煮熟后,它的颗粒饱满、口感柔软,带有微妙的坚实感[7],无论是用于制作沙拉、汤、主食或是作为配菜,都能为食物带来丰富的口感层次[8]。因此,白色藜麦籽粒凭借其吸引人的外观、独特的口感和卓越的营养特性,成为市场上最受欢迎的品种之一。藜麦已经进入市场,广泛应用于各种产品。除了以藜麦为主要成分的保健食品外,藜麦还用于制作各种甜点、小吃和饮品,如藜麦南瓜八宝粥、藜麦面包、饼干、早餐麦片,以及藜麦苹果汁和藜麦发酵制成的白酒等美食[9]。此外,藜麦作为药物成分已有上千年的历史,被用于治疗多种疾病,包括出血、囊肿和风寒。藜麦在不同领域的广泛应用预示着其未来的巨大潜力[10]

虽然藜麦在各种条件下生长良好,但其种子的营养质量和有益健康特性受多种因素影响,包括遗传多样性(栽培品种、栽培方式)、种植地点、气候和农业实践(如施肥)[11-12]。即便是相同品种的藜麦,在不同生长条件下,其蛋白质、碳水化合物、总生育酚、酚类化合物含量以及抗氧化活性等方面也可能存在显著差异[13-14]

尽管藜麦表现出卓越的生物活性,但要充分发挥其药理效应,必须考虑其物质基础,因为活性成分的功能与营养物质的含量密切相关。近年来,多项研究已揭示了同一地区不同藜麦种类之间的营养成分差异,但对不同地区的藜麦进行全面比较分析的研究较为有限。因此,本研究采用来自不同产地的藜麦样本,进行了全面的分析和评估,包括基本营养成分(如蛋白质、粗脂肪、淀粉、灰分和氨基酸)、矿质元素含量(如钙、钠、铁、锌和硒)、以及活性成分(如多酚、黄酮和花青素),同时还考察了皂苷含量,旨在为藜麦及其功能性成分的综合开发提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

样品选取同年采收、成熟干燥且来自不同产地的藜麦4种。藜麦样品编号及产地如表1所示。取表皮完整、颗粒圆润、成色良好的藜麦样品粉碎后过50目筛,备用。

表1 藜麦样品信息
Table 1 Samples information of quinoa

序号样品编号产地1LM1甘肃天祝2LM2青海格尔木3LM3河北沽源4LM4山西静乐

HCl、无水乙醇、NaOH、KI、Tris-HCl、石油醚、(NH4)2S2O8,均为分析纯,国药集团化学试剂有限公司提供。

1.2 仪器与设备

ZH-10H7电子秤,珠恒电子有限公司;紫外可见分光光度计,上海仪电分析仪器有限公司;JIDI-20D台式多用途高速离心机,广州吉迪仪器有限公司;PHS-3C型pH计,上海雷磁仪器厂;HH-6型数显恒温水浴锅,国华电器有限公司。

1.3 营养成分

参照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》中凯氏定氮法测定粗蛋白质含量;参照GB 5009.9—2016《食品安全国家标准 食品中淀粉的测定》中酸水解法测定淀粉含量;参照GB 5009.4—2016《食品安全国家标准 食品中灰分的测定》中灼烧法测定粗灰分含量; GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》中索氏抽提法测定粗脂肪含量。

1.4 矿质元素

参照GB 5009.92—2016《食品安全国家标准 食品中钙的测定》、GB 5009.90—2016《食品安全国家标准 食品中铁的测定》、GB 5009.14—2017《食品安全国家标准 食品中锌的测定》、GB 5009.93—2017《食品安全国家标准 食品中硒的测定》等方法测定。

1.5 活性物质成分

1.5.1 多酚含量测定

参照郭亚鹏[15]的方法,稍作修改。首先,将0.20 g藜麦全粉溶解于5 mL 60%乙醇(体积分数,下同)溶液中,然后在45 ℃,以200 W的超声波功率处理40 min,随后以3 500 r/min离心15 min,将上清液分离并备用。接下来,采用福林酚法来测定待测液中的多酚含量。本实验以没食子酸浓度为横坐标,吸光度值为纵坐标,建立了线性回归曲线,其方程为:y=0.008 1x+0.031 8,相关系数R2=0.999 1。

1.5.2 黄酮含量测定

参照孙永杰等[16]的方法,稍作修改。首先,精确称取0.5 g藜麦全粉并将其溶解于25 mL 60%乙醇溶液中。随后,60 ℃、100 r/min振荡搅拌2 h,然后以3 500 r/min离心处理15 min,分离出上清液,并记录其体积。接下来,使用亚硝酸钠-硝酸铝法来测定待测液中的黄酮含量。通过以芦丁浓度为横坐标,吸光度值为纵坐标,获得的线性回归曲线如下:y=3.753x+0.001,相关系数R2=0.998 7。

1.5.3 花青素含量测定

使用比色法来测定花青素的含量。首先,选择质地完整且高品质的藜麦种子,将其磨碎并通过50目筛子。然后,精确地称取1 g样品,并加入60 mL体积分数70%的乙醇溶液混合,缓慢加入2 mol/L HCl溶液以将pH值调至1.0。接下来,50 ℃超声波提取30 min,然后将提取液转移至250 mL容量瓶中。最后,取1 mL提取液,在530 nm波长处测定吸光值[17]。花青素含量的计算如公式(1)所示:

(1)

式中:A,花青素含量,%;ρ,标准曲线上吸光度所对应的质量浓度,mg/mL;V,样品体积,mL;M,稀释倍数;m,样品质量,mg。

1.5.4 皂苷含量测定

参照傅钰等[18]的研究,稍作修改。首先,准确称取1.0 g藜麦全粉,并将其溶解于50 mL 90%乙醇溶液中。接下来,使用300 W的超声波浴在60 ℃下处理50 min,然后3 500 r/min离心处理15 min,最后取上清液备用。随后,采用比色法来测定待测液中的皂苷含量。绘制以齐墩果酸浓度为横坐标、吸光度值为纵坐标的线性回归曲线,其方程为:y=4.572 4x-0.033 5,R2=0.999 1,以此来分析结果。

1.6 氨基酸测定

参照王虎虎等[19]的方法并稍作修改。首先,取2 mL 10 mg/mL的藜麦蛋白溶液和8 mL 6 mol/L的盐酸混合物,然后缓慢地将混合液注入水解管中。在110 ℃的恒温箱中进行水解反应,持续时间为24 h,之后将反应液冷却至室温。接下来,将水解液转移到容量为50 mL的瓶中,并使用去离子水加至50 mL,以便进行后续分析。随后,通过双层滤纸和0.22 μm的微孔滤头对水解液进行过滤,取2 mL滤液,使用氨基酸分析仪测定其中的氨基酸组成。

1.7 氨基酸评分氨基酸营养评价

根据联合国粮食及农业组织(Food and Agriculture Organization of the United Nations,FAO)/世界卫生组织(World Health Organization,WHO)所推荐的氨基酸评估模型以及中国预防医学科学院营养与食品卫生研究所在1991年提出的鸡蛋蛋白质氨基酸评估模型[20],本研究使用相应公式计算氨基酸评估分数(amino acid score,AAS)和化学评估分数(chemical score,CS),如公式(2)、公式(3)所示。

(2)

(3)

1.8 数据处理

实验数据采用Excel进行处理,方差分析使用SPSS 22.0软件的单因素ANOVA方法完成,随后使用Duncan法进行多重比较分析。数据结果以平均值±校准差形式呈现,差异显著性则通过不同字母来表示。

2 结果与分析

2.1 营养成分比较分析

藜麦籽粒具有丰富的高质量蛋白质,富含营养且易于人体吸收。它几乎不含乳糜泻患者可能引发免疫反应的醇溶蛋白质,因此是理想的替代肉类和乳制品的蛋白质来源。如表2所示,本实验中来自4个产地的藜麦蛋白质含量在12.63%~15.33%,其中LM4(山西静乐)的蛋白质含量显著高于其他产地品种(P<0.05)。这与石振兴[21]的研究结果相符,该研究对国内17种藜麦进行了测定,蛋白质含量在10.97%~18.88%,并且发现低纬度地区的籽粒蛋白质含量高于高纬度地区。藜麦的蛋白质含量远高于大麦(11.00%)、水稻(7.50%)和玉米(13.40%),与牛肉蛋白质含量(15.40%)相当[22]。藜麦粗脂肪含量高出一般谷物,主要为不饱和脂肪酸(71.14%),其中人体必需的多不饱和脂肪酸占55.33%[23-24]。在本研究中,藜麦脂肪在LM4中最多,显著高于LM1(P<0.05),均高于4%。这可能是由于山西地区位于华北平原,其气候特点为四季分明、阳光充足、降水温和[25]。这种气候有助于植物生长和脂肪的积累。相比之下,甘肃位于中国西北地区,其气候条件可能更为干旱和高寒,这可能会限制藜麦的生长和脂肪积累。这与研究中发现的藜麦脂肪含量在2%~7%相符[26]。藜麦全粉的脂肪含量可能受产地影响,山西品种脂肪含量最高。由于富含不饱和脂肪酸,藜麦油脂类似于玉米和大豆油,因此可被视为高质量的油料原料,具有潜在应用价值。淀粉主要由葡萄糖聚合而成,在人体中主要用于供能。4个不同产地的藜麦样品总淀粉含量在65.20~67.92 g/100 g,各产地间淀粉含量没有显著差异。但是,这些值高于之前研究中所报告的藜麦粉淀粉含量,SOLAESA等[27]报道的为63.2 g/100 g,而VALDEZ-ARANA等[28]在3个不同品种的藜麦中测得的淀粉含量在53.79~62.37 g/100 g。藜麦淀粉具有出色的加工品质,在食品工业中具备广阔的发展前景。灰分指的是在高温灼烧后,食品或半成品中残留的无机物质的量,是评估质量和营养价值的关键指标[10],因此,灰分通常用于评估食品的营养价值[29]。在本研究中,甘肃(LM1)和内蒙(LM3)产地的藜麦灰分含量显著高于其他地区(P<0.05),这可能与这两个地区的土壤和气候条件有关,土壤矿质元素含量、pH值和降水量等环境因素都会对藜麦的灰分含量产生影响。

表2 藜麦的基础营养成分含量 单位:g/100 g Table 2 Basic nutrient content in quinoa

品种 LM1LM2LM3LM4蛋白质13.67±0.64b12.63±0.18c13.84±0.17b15.33±0.64a淀粉 67.92±0.38a67.35±1.12a66.23±1.7a65.20±3.12a脂肪 4.64±0.23b5.32±0.39ab4.97±0.51ab5.45±0.38a灰分3.46±0.07a2.70±0.14b3.38±0.03a2.76±0.01b

注:同行不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)(下同)。

2.2 矿质元素

矿质元素在人体健康中起着不可或缺的作用,对新陈代谢、生长、发育至关重要。长期缺乏某种矿质元素会导致相关疾病[22]。钙是人体不可或缺的重要元素,对调节酸碱平衡和新陈代谢具有重要作用,并且具有降低毛细血管和细胞膜通透性的功能[30]。如表3所示,不同产地藜麦中钙含量差异显著(P<0.05),尤其在甘肃产地(LM1)最高,是青海产地(LM2)的1.47倍。这可能是由于土壤中的矿质元素含量对作物的养分吸收和含量有重要影响。甘肃武威地区的土壤富含钙元素,这有助于藜麦吸收更多的钙[31]。与IGLESIAS-PUIG等[32]的研究结果(藜麦中钙含量为32.7 mg/100 g)相比,本实验结果更高。铁元素在人体中发挥着重要的作用,缺铁导致机体免疫力下降,容易引发各种感染。本实验中铁含量范围在110.49~351.25 mg/kg,LM1的铁含量显著高于LM2(P<0.05),达到后者的3倍以上,表明LM1是富含铁元素的优质藜麦品种。这可能是由于天祝县靠近祁连山脉,在一定程度上影响了土壤中的铁含量。地质活动和山脉的存在可能导致地下铁元素渗入土壤,从而丰富土壤中的铁元素。与IGLESIAS-PUIG等[32]的研究结果(藜麦中铁含量为4.65 mg/100 g)相比,本实验结果明显更高。锌是人体必需微量元素之一,参与核酸及蛋白质的代谢作用,并能够促进生长和脑细胞的发育,人们每天必需从食物中摄取足够量的锌才能满足正常的生理需要。不同产地藜麦的锌含量在20.62~24.67 mg/kg,LM2的锌含量明显低于其他产地,但各产地之间无显著差异。硒元素是人体和动物必需微量元素之一,具有增强机体免疫力、抗衰老、抑制毒性、减缓艾滋病的发展等功效[33-34]。本实验发现,不同产地的藜麦含有丰富的硒元素,差异显著(P<0.05),其中LM3组最高,是LM1组的2.7倍多。这可能是因为河北沽源位于滦河、黑河和白河的发源地,该地区的地质构造丰富多样,含有丰富的矿质元素。此外,水在土壤中的运输起着重要作用,是硒元素在土壤中的主要传输媒介之一。因此,河北沽源的丰富水资源可能是导致该地区土地中硒元素含量丰富的主要原因之一,进而影响了藜麦中的硒含量[35]。总的来说,藜麦在矿质元素含量方面优于大米、小麦等谷物[34,36]。甘肃产地表现出较高的矿质元素含量,可能是由于其位于中国西北高原地区,地势高,气候寒冷,且靠近青藏高原。这个地理环境可能导致土壤中矿质元素含量相对较高,特别是特定微量元素。

表3 藜麦的矿质元素含量 单位:mg/kg Table 3 Minerals content in quinoa

品种 LM1LM2LM3LM4钙934.35±24.41a634.85±11.58d671.17±6.19c756.61±12.68b铁351.25±14.38a110.49±13.65c136.54±11.76b115.29±12.83bc锌24.67±0.72a20.62±0.92b23.48±1.00a23.91±1.25a硒0.80±0.02d1.21±0.01c2.21±0.02a1.60±0.01b

2.3 活性成分

酚类物质是谷物中重要的生物活性成分,也是影响抗氧化性能的主要物质[37]。从表4可见,不同产地多酚含量在3.73~4.64 g/kg,与陈树俊等[38]从藜麦提取的多酚结果(3.33 mg/g)相近,但LM4明显高于LM1和LM2(P<0.05)。这可能是由于不同地区的农业管理实践,包括施肥、灌溉、病虫害管理等,会影响植物的生长和代谢过程,可能对酚类含量产生影响。黄酮是一种强大的抗氧化剂,能清除体内氧自由基、降低胆固醇、改善血液循环、促进伤口愈合和止痛[22]。在本实验中,LM4中黄酮含量最高,达2.55 g/kg,显著高于LM1(P<0.05)。不过,该结果低于董施彬[39]测定的藜麦总黄酮含量(3.86 mg/g)。这可能是由于不同地区所种植的藜麦品种不同,一些品种可能天生含有更高的黄酮含量。皂苷类物质具有抗菌、抗病毒等生物活性,但可引起食品的苦涩味。藜麦外皮中含丰富的皂苷[40]。本实验发现,青海产地的藜麦中皂苷含量最高,为5.63 g/kg,显著高于其他产地,而山西产地中皂苷含量最低,仅为4.16 g/kg(P<0.05)。这可能是青海地区的气候和土壤条件对藜麦的生长和化学成分产生积极影响。适宜的气温、充足的阳光和适度的降水可以促进植物生长和养分积累,从而有助于皂苷的积累。花青素是植物中最重要的类黄酮着色剂[41]。本研究表明,不同产地的藜麦花青素含量存在显著差异,LM4中的花青素含量最高,显著高于其他产地(P<0.05),是LM1的1.5倍多。综合而言,LM4中藜麦含有最多的活性物质,这为今后的功能性食品和保健食品开发提供了新的思路。

表4 藜麦的活性物质含量 单位:g/kg Table 4 Active substance content in quinoa

品种LM1LM2LM3LM4多酚3.73±0.22c3.92±0.32bc4.30±0.22ab4.64±0.19a黄酮1.73±0.11b2.02±0.29ab2.05±0.22ab2.55±0.44a皂苷4.57±0.10bc5.63±0.45a4.79±0.25b4.16±0.16c花青素0.51±0.04c0.58±0.04b0.66±0.05b0.77±0.06a

2.4 氨基酸组成分析

如果人体中缺乏任何一种EAA,会使得机体不能顺利合成蛋白质,导致机体的代谢障碍等[22]。从表5可知,4种藜麦样品均检测出17种氨基酸,其中EAA 8种,非必需氨基酸(non-essential amino acid, NEAA)9种,且各氨基酸占比相近。在检出的17种氨基酸中,甘氨酸含量最高,天冬氨酸、精氨酸次之,蛋氨酸含量最低。氨基酸总量在106.12~120.41 g/kg,这与杨春霞等[42]研究结果类似,藜麦中含有17种常规氨基酸,含量达到9.19%~13.0%。氨基酸含量最高的是LM4,较最低的LM2显著提高了13%,这结果与蛋白质含量结果一致(P<0.05)。

表5 藜麦氨基酸组成分析 单位:g/kg 籽粒

Table 5 Amino acid composition of the quinoa

品种 LM1LM2LM3LM4天冬氨酸10.49±0.51b10.62±0.27b11.55±0.30a12.18±0.29a丝氨酸4.49±0.31a4.44±0.49a4.56±0.25a4.93±0.11a谷氨酸4.17±0.17b3.94±0.11b4.25±0.25ab4.55±0.07a甘氨酸12.64±0.29b12.38±0.31b13.48±0.44a13.51±0.24a丙氨酸5.45±0.33a4.68±0.38b5.59±0.18a5.60±0.32a胱氨酸2.84±0.42a2.75±0.24a3.15±0.30a3.26±0.16a精氨酸8.54±0.36b8.62±0.33b9.54±0.29a9.60±0.15a脯氨酸5.74±0.23a5.53±0.38a5.68±0.21a5.71±0.35a组氨酸5.45±0.23a4.70±0.41b5.67±0.20a5.66±0.18a缬氨酸∗5.30±0.16a4.76±0.18b5.39±0.33a5.43±0.29a蛋氨酸∗2.57±0.32a2.42±0.34a2.58±0.20a2.22±0.2a异亮氨酸∗4.42±0.27a3.84±0.11b4.58±0.24a4.44±0.13a亮氨酸∗6.78±0.23b6.33±0.21c7.10±0.13b7.65±0.25a酪氨酸∗4.05±0.25ab3.69±0.24b4.54±0.39a4.20±0.17ab苯丙氨酸∗5.07±0.22ab4.42±0.30b5.33±0.56a5.05±0.25ab苏氨酸∗4.17±0.17b3.94±0.11b4.25±0.25ab4.55±0.07a赖氨酸∗6.73±0.31bc6.46±0.48c7.23±0.22ab7.50±0.14aEAA总量39.10±0.90b35.85±0.55c41.01±0.81a41.04±0.32aNEAA总量73.07±0.14c70.27±0.24d76.86±1.54b79.36±0.79a总氨基酸(TAA)112.17±1.01c106.12±0.33d117.87±1.64b120.41±0.49aEAA/TAA0.350.340.350.34EAA/NEAA0.540.510.530.52

注:*为必需氨基酸。

EAA对于人体健康至关重要,因为人体无法自行合成,必须通过食物摄取来满足人体需求。这些EAA在合成各种重要蛋白质(如酶、激素、抗体和肌肉组织等)中发挥着关键作用。根据FAO/WHO的标准,优质蛋白质的EAA/TAA应达到0.4,EAA/NEAA应达到0.6。在本研究中,不同产地的藜麦样品中的EAA含量分别为39.10 g/kg(LM1)、35.85 g/kg(LM2)、41.01 g/kg(LM3)和41.04 g/kg(LM4),它们占TAA含量的比例分别为0.35、0.34、0.35和0.34。这些结果显示,4种藜麦样品的EAA/TAA比例均未达到0.4,这可能与色氨酸含量未进行测定有关,因此它们的实际比例可能高于0.4。进一步分析显示,不同产地的藜麦样品的EAA/NEAA比例在0.51~0.54之间,接近0.6,其中赖氨酸和亮氨酸的含量较高。因此,总体而言,4种藜麦样品都可以视为优质蛋白质资源,可以通过增加蛋氨酸的摄入来提高产品的营养特性。这些研究结果表明,藜麦具有完整且合理的氨基酸组成,可作为人体获取EAA的重要来源。

2.5 氨基酸组成营养评价

氨基酸模式用于研究人体蛋白质和各类食物蛋白质在EAA种类和数量上的差异。食物蛋白质模式与人体蛋白质模式的接近程度直接关系到机体对EAA的利用率和食物蛋白质的营养价值[43]。如表6所示,尽管不同产地的EAA总含量均高于FAO/WHO标准,但这些藜麦品种的EAA总量仍低于全鸡蛋蛋白质模式。

表6 藜麦氨基酸评分和化学评分
Table 6 AAS and CS in quinoa

氨基酸推荐值/(g/kg)卵清蛋白/(g/kg)LM1LM2LM3LM4AAAASCSAAAASCSAAAASCSAAAASCS赖氨酸 5.576.731.220.966.461.170.927.231.311.037.51.361.07苯丙氨酸+酪氨酸 69.39.121.520.988.111.350.879.871.651.069.251.540.99亮氨酸 78.66.780.97∗∗0.79∗∗6.330.9∗∗0.747.1 1.01∗∗0.837.651.09∗∗0.89异亮氨酸 45.44.421.110.823.840.960.714.581.150.854.441.110.82∗∗苏氨酸 44.74.171.040.893.940.990.844.251.060.94.551.140.97蛋氨酸 3.55.72.570.73∗0.45∗2.420.69∗0.42∗2.580.74∗0.45∗2.220.63∗0.39∗缬氨酸 56.65.31.060.84.760.950.72∗∗5.391.080.82∗∗5.431.09∗∗0.82∗∗EAA总量3547.339.091.120.8335.861.020.76411.170.8741.041.170.87

注:AA-氨基酸;*-第一限制氨基酸;**-第二限制氨基酸。

从单个氨基酸的含量来看,只有蛋氨酸和LM1的亮氨酸,LM2的异亮氨酸、亮氨酸、苏氨酸和缬氨酸的含量低于FAO/WHO标准,而其余氨基酸的含量均高于FAO/WHO模型。因此,可以得出4种藜麦的第一和第二限制性氨基酸分别是蛋氨酸和亮氨酸。以全鸡蛋蛋白质模型为标准,只有LM3的赖氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸和LM4的赖氨酸含量超过全鸡蛋蛋白质模型,这表明赖氨酸在藜麦中是优势氨基酸。AAS和CS的评价结果显示,4种藜麦中蛋氨酸的评分(0.39~0.45)低于1,因此蛋氨酸是藜麦中的第一限制性氨基酸。以CS为评价标准时,只有LM3和LM4的赖氨酸评分高于1,以及LM3的苯丙氨酸+酪氨酸评分高于1,其余氨基酸评分均低于1。因此,蛋氨酸和缬氨酸被确定为藜麦中的第一和第二限制性氨基酸。

结合AAS和CS评分结果,发现蛋氨酸在4种藜麦中是限制性氨基酸。所以,从营养学角度来看,在产品的开发中,必须通过营养强化或原料搭配来确保产品的营养质量。与此同时,由于赖氨酸在四种藜麦原料中的卓越地位,还应注意与其他营养素的协同作用,以更充分发挥其功能。

3 结论

不同产地藜麦样品在基础营养成分方面组成相似。具体而言,LM4藜麦显示出最高的总蛋白含量和最低的淀粉含量,使其成为蛋白类产品的理想选择。此外,LM1藜麦富含钙、铁和锌等矿质元素,可用于藜麦食品、膳食补充剂和各种食品配料的开发,以满足人体对这些元素的需求。在各种藜麦中,LM4藜麦中的活性物质含量最高,适合用作功能性食品原料。对于氨基酸组成,4种藜麦样品均检测到17种氨基酸,而LM4藜麦则表现出最高的TAA和EAA含量。综合考虑AAS和CS评分结果,蛋氨酸在这4种藜麦样品中是限制性氨基酸,因此在产品开发过程中需要通过营养增强或原料组合来确保产品的营养质量。这些结果为藜麦品质研究提供了重要依据,也为藜麦资源的开发提供了数据支持。

参考文献

[1] YANG C, ZHU X J, ZHANG Z Y, et al.Heat treatment of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) albumin:Effect on structural, functional, and in vitro digestion properties[J].Frontiers in Nutrition, 2022, 9:1010617.

[2] CAO H W, SUN R L, SHI J R, et al.Effect of ultrasonic on the structure and quality characteristics of quinoa protein oxidation aggregates[J].Ultrasonics Sonochemistry, 2021, 77:105685.

[3] MIR N A, RIAR C S, SINGH S.Structural modification in album (Chenopodium album) protein isolates due to controlled thermal modification and its relationship with protein digestibility and functionality[J].Food Hydrocolloids, 2020, 103:105708.

[4] DALLAGNOL A M, PESCUMA M, DE VALDEZ G F, et al.Fermentation of quinoa and wheat slurries by Lactobacillus plantarum CRL 778:Proteolytic activity[J].Applied Microbiology and Biotechnology, 2013, 97(7):3129-3140.

[5] JANCUROV M, MINAROVIOV L, DANDR A.Quinoa: A rewiev[J].Czech Journal of Food Sciences, 2009, 27(2):71-79.

[6] BAZILE D, BERTERO H D, NIETO C. State of the art report on quinoa around the world in 2013[R]. Roma: FAO, 2015.

[7] 魏艳丽. 不同加工条件对青海藜麦复合型酸奶质构特性的影响[J].农产品加工(上半月), 2019(12):28-31.WEI Y L.Effects of different processing conditions on texture characteristics of Qinghai quinoa complex yoghurt[J].Academic Periodical of Farm Products Processing, 2019(12):28-31.

[8] 李丽香. 景泰县藜麦高产栽培技术[J].现代农村科技,2019(7):21.LI L X.High-yield cultivation techniques of quinoa in Jingtai County [J].Xiandai Nongcun Keji, 2019(7):21.

[9] 王黎明, 马宁, 李颂, 等.藜麦的营养价值及其应用前景[J].食品工业科技, 2014, 35(1):381-384;389.WANG L M, MA N, LI S, et al.Nutritional properties of quinoa and its application prospects[J].Science and Technology of Food Industry, 2014, 35(1):381-384;389.[10] 张琦. 成都平原藜麦籽粒的营养评价[D].成都:成都大学,2023.ZHANG Q.Nutritional evaluation of quinoa seed in Chengdu Plain [D].Chengdu:Chengdu University, 2023.

[11] 宋娇. 藜麦种质资源遗传多样性研究及藜麦品种(系)变异率分析[D].西宁:青海大学, 2018.SONG J.Genetic diversity of germplasm and the variation analysis of quinoa[D].Xining:Qinghai University, 2018.

[12] 刘正杰, 李玉平, 张盟, 等.云南省藜麦引进栽培及产业发展现状研究[J].现代农业科技, 2021(10):4-9.LIU Z J, LI Y P, ZHANG M, et al.Study on introduction, cultivation and industrial development of quinoa in Yunnan Province[J].Modern Agricultural Science and Technology, 2021(10):4-9.

[13] 陈志婧, 廖成松.7个不同品种藜麦营养成分比较分析[J].食品工业科技, 2020, 41(23):266-271.CHEN Z J, LIAO C S.Comparative of 7 different varieties of Chenopodium quinoa[J].Science and Technology of Food Industry, 2020, 41(23):266-271.

[14] 吕晨晨, 白羽嘉, 冯作山.不同品种藜麦萌发蛋白质营养价值比较[J].食品科技, 2020, 45(4):43-49.LYU C C, BAI Y J, FENG Z S.Comparison of protein nutritional value of different varieties of quinoa after germination[J].Food Science and Technology, 2020, 45(4):43-49.

[15] 郭亚鹏. 三种藜麦多酚抗氧化活性及稳定性研究[D].郑州:河南工业大学, 2021.GUO Y P.Study on antioxidant activity and stability of three quinoa polyphenols [D].Zhengzhou:Henan University of Technology, 2021.

[16] 孙永杰, 方小磊, 张兴华, 等.超声波-乙醇法提取藜麦黄酮类物质及其对金黄色葡萄球菌的抑制作用[J].食品研究与开发, 2021, 42(20):42-47.SUN Y J, FANG X L, ZHANG X H, et al.Ultrasonic-ethanol extraction of quinoa flavonoids and its inhibitory effect on Staphylococcus aureus[J].Food Research and Development, 2021, 42(20):42-47.

[17] 姜慧,陈树俊,王亚东, 等.超声波辅助提取黑豆花青素的工艺优化[J].农产品加工·创新版, 2012(12):60-64.JIANG H, CHEN S J, WANG Y D, et al.Optimization of technology for ultrasonic-assisted extraction of anthocyanin from black soybean[J].Farm Products Processing, 2012(12):60-64.

[18] 傅钰, 张禾, 符群.3种藜麦皂苷的超声提取及抗氧化活性比较[J].中国粮油学报, 2020, 35(11):40-47.FU Y, ZHANG H, FU Q.Comparison of ultrasonic extraction and antioxidant activity of three quinoa saponins[J].Journal of the Chinese Cereals and Oils Association, 2020, 35(11):40-47.

[19] 王虎虎, 邵良婷, 秦岳, 等.热鲜与冷鲜黄羽鸡肉中风味前体物比较[J].核农学报, 2020, 34(4):824-830.WANG H H, SHAO L T, QIN Y, et al.The comparision of the flavor precursors in fresh hot and chilled carcasses yellow-feather broiler[J].Journal of Nuclear Agricultural Sciences, 2020, 34(4):824-830.

[20] 丁蕊艳, 郭长英, 范丽霞, 等.牛乳及三种特色生鲜乳的蛋白质营养价值评价[J].山东农业科学, 2018, 50(2):124-127.DING R Y, GUO C Y, FAN L X, et al.Evaluation on protein nutritional value in cow milk and other three kinds of special raw milk[J].Shandong Agricultural Sciences, 2018, 50(2):124-127.

[21] 石振兴. 国内外藜麦品质分析及其减肥活性研究[D].北京:中国农业科学院, 2016.SHI Z X.Quality analysis and weight loss activity of quinoa at home and abroad[D].Beijing:Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2016.

[22] 刘永江, 覃鹏.藜麦营养功能成分及应用研究进展[J].黑龙江农业科学, 2020(3):123-127.LIU Y J, QIN P.Research progress in nutritional components and application of Chenopodium quinoa Willd[J].Heilongjiang Agricultural Sciences, 2020(3):123-127.

[23] 任永峰. 内蒙古阴山北麓藜麦生长发育、水肥利用和产量形成特性研究[D].北京:中国农业大学, 2018.REN Y F.Study on growth, water and fertilizer utilization and yield formation characteristics of quinoa at the northern foot of Yinshan Mountain in Inner Mongolia[D].Beijing:China Agricultural University, 2018.

[24] 焦红艳, 高文庚, 陈丽文.藜麦营养成分测定及对孕期妇女健康的促进作用[J].基层医学论坛, 2018, 22(14):1902-1903.JIAO H Y, GAO W G, CHEN L W.Determination of nutritional components of quinoa and its promoting effect on pregnant women’s health[J].The Medical Forum, 2018, 22(14):1902-1903.

[25] 石建军,张成荣.运城市玉米生产的历史 现状及其发展前景[J].农业技术与装备, 2013(17):14-15.SHI J J, ZHANG C R. Historical status and development prospect of maize production in Yuncheng city[J]. Agricultural Technology &Equipment, 2013(17):14-15.

[26] 于跃, 顾音佳.藜麦的营养物质及生物活性成分研究进展[J].粮食与油脂, 2019, 32(5):4-6.YU Y, GU Y J.Research progress on nutrients and bioactive components of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.)[J].Cereals &Oils, 2019, 32(5):4-6.

[27] SOLAESA G, VILLANUEVA M, VELA A J, et al.Protein and lipid enrichment of quinoa (cv.Titicaca) by dry fractionation.Techno-functional, thermal and rheological properties of milling fractions[J].Food Hydrocolloids, 2020, 105:105770.

[28] VALDEZ-ARANA J D C, STEFFOLANI M E, REPO-CARRASCO-VALENCIA R, et al.Physicochemical and functional properties of isolated starch and their correlation with flour from the Andean Peruvian quinoa varieties[J].International Journal of Biological Macromolecules, 2020, 147:997-1007.

[29] 祁琛, 辛雨霏.食品中总灰分测定方法的简化[J].现代食品, 2021, 27(1):210-212.QI C, XIN Y F.Simplification of the determination method of total ash in food[J].Modern Food, 2021, 27(1):210-212.

[30] 吕琳. 吉林省矿泉水区域与非矿泉水区域环境中矿物质元素含量分析[D].长春:吉林大学, 2015.LYU L. Research on the environmental mineral elements contents of the mineral water area and the non-mineral water area in Jilin Province[D]. Changchun: Jilin University,2015.

[31] 康红霞, 张永星, 王艺璇, 等.关于武威市人参果营养价值及产业发展问题的研究[J].中国食品, 2022(13):118-120.KANG H X, ZHANG Y X, WANG Y X, et al.Study on nutritional value and industrial development of ginseng fruit in Wuwei city[J].China Food, 2022(13):118-120.

[32] IGLESIAS-PUIG E, MONEDERO V, HAROS M.Bread with whole quinoa flour and bifidobacterial phytases increases dietary mineral intake and bioavailability[J].LWT - Food Science and Technology, 2015, 60(1):71-77.

[33] 冯金素,曹玉嫔,钟菊等.CE-ICP-MS联用技术分析富硒食品中硒形态[C]//中国化学会质谱分析专业委员会.第三届全国质谱分析学术报告会摘要集-分会场6:无机质谱.[出版者不详],2017:10.FENG J S, CAO Y P, ZHONG J et al.Analysis of Selenium Morphology in Selenium-rich Foods by CE-ICP-MS [C]// Professional Committee of Mass Spectrometry of Chinese Chemical Society.Abstract Collection of the Third National Academic Report on Mass Spectrometry - Session 6:Inorganic mass spectrometry.2017:10.

[34] BHARGAVA A, SHUKLA S, OHRI D.Chenopodium quinoa: An Indian perspective[J].Industrial Crops and Products, 2006, 23(1):73-87.

[35] 祝阅武, 欧阳小琼.做好服务京津大文章:访中共河北省沽源县委书记刘富成[J].经济, 2006(12):102-103.ZHU Y W, OUYANG X Q.Great articles on serving Beijing and Tianjin: Interview with Liu Fucheng, secretary of Guyuan County committee of Hebei Province[J].Economy, 2006(12):102-103.

[36] VEGA-GLVEZ A, MIRANDA M, VERGARA J, et al.Nutrition facts and functional potential of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.), an ancient Andean grain:A review[J].Journal of the Science of Food and Agriculture, 2010, 90(15):2541-2547.

[37] HAN Y M, CHI J W, ZHANG M W, et al.Changes in saponins, phenolics and antioxidant activity of quinoa (Chenopodium quinoa Willd) during milling process[J].LWT, 2019, 114:108381.

[38] 陈树俊, 胡洁, 王振文, 等.超声波辅助响应面法提取藜麦多酚及抗氧化性研究[J].山西农业科学, 2016, 44(11):1708-1714;1737.CHEN S J, HU J, WANG Z W, et al.Study on extraction process by ultrasonic-assisted response surface method and antioxidant activity of quinoa polyphenol[J].Journal of Shanxi Agricultural Sciences, 2016, 44(11):1708-1714;1737.

[39] 董施彬. 藜麦黄酮提取工艺、抗氧化活性及抗衰老研究[D].北京:北京林业大学, 2016.DONG S B.Study on the extraction technology, antioxidant activity and anti-aging of flavonoids from quinoa[D].Beijing:Beijing Forestry University, 2016.

[40] DONG S X, YANG X S, ZHAO L, et al.Antibacterial activity and mechanism of action saponins from Chenopodium quinoa Willd.husks against foodborne pathogenic bacteria[J].Industrial Crops and Products, 2020, 149:112350.

[41] STINTZING F C, CARLE R.Functional properties of anthocyanins and betalains in plants, food, and in human nutrition[J].Trends in Food Science &Technology, 2004, 15(1):19-38.

[42] 杨春霞, 王晓静, 赵子丹, 等.藜麦中氨基酸含量分析[J].宁夏农林科技, 2018, 59(3):48-50;59.YANG C X, WANG X J, ZHAO Z D, et al.Determination of amino acids content in quiona[J].Ningxia Journal of Agriculture and Forestry Science and Technology, 2018, 59(3):48-50;59.

[43] 王舒璇, 王若琼, 张裕, 等.4种不同产地黑豆营养成分及花青素含量的分析与评价[J].现代食品科技, 2023, 39(3):156-163.WANG S X, WANG R Q, ZHANG Y, et al.Nutritional components and anthocyanidin content of black soybeans from different producing areas in China[J].Modern Food Science and Technology, 2023, 39(3):156-163.

Evaluation of nutrient composition and amino acid content of white quinoa of different origins

WEN Lifang1, YANG Chao2, ZHANG Xuejian1, WEI Yuming3, HUANG Jie3, LIU Wenyu3, XIE Zhijun3, YANG Farong1,3*, QI Juan1*

1(College of Grassland Science, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China)2(College of Food Science and Technology, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China)3(Institute of Pasture and Green Agriculture, Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070, China)

ABSTRACT Four quinoa species from Tianzhu, Gansu (LM1), Gelmu, Qinghai (LM2), Guyuan, Hebei (LM3), and Jingle, Shanxi (LM4) were used as study materials in this study.This study used a variety of nutrient determination methods, including the Kjeldahl method, the Soxhlet extraction method, and the scorching method.Meanwhile, in combination with amino acid score and chemical score, the contents of protein, fat, starch, ash, calcium, iron, zinc, selenium, polyphenols, flavonoids, anthocyanins, and saponins were analyzed, along with the amino acid compositions of quinoa from different origins.Results showed that quinoa from different origins were similar in terms of nutritional composition, with the highest starch content, but there were significant differences in the content of individual nutrients.LM4 had the highest total protein content and the lowest starch content, performing better than quinoa from other origins, and was suitable for the development of protein-based products.In terms of mineral elements, LM1 quinoa was rich in calcium, iron, and zinc, which could be used in the development of quinoa foods, dietary supplements, and various food ingredients to meet the demand for these elements.Furthermore, LM4 exhibited the highest content of active ingredients, making it a suitable candidate for development as a functional food ingredient.Among the four quinoa species, 17 amino acids were detected, with LM4 displaying the highest levels of both total and essential amino acids.Combining the results of amino acid scoring and chemical scoring, methionine was identified as the limiting amino acid for the four quinoa ingredients.Therefore, nutritional fortification or ingredient pairing was needed to ensure the nutritional quality of products during product development.The results of this study will provide a strong basis for quinoa processing, functional ingredient extraction, and related product development.

Key words quinoa;nutritional composition;amino acids;evaluation

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.037339

引用格式:文莉芳,杨超,张学俭,等.不同产地白色藜麦营养成分及氨基酸含量评价[J].食品与发酵工业,2024,50(19):257-264.WEN Lifang, YANG Chao, ZHANG Xuejian, et al.Evaluation of nutrient composition and amino acid content of white quinoa of different origins[J].Food and Fermentation Industries,2024,50(19):257-264.

第一作者:硕士研究生(杨发荣研究员和祁娟教授为共同通信作者,E-mail:lzyfr08@163.com;Qijuan@gsau.edu.cn)

基金项目:甘肃省农业科学院重点研发计划项目(2022GAAS19,2020GAAS31);甘肃省农业科学院生物育种专项(2022GAAS07);藜麦提质增效配套技术集成与示范项目(KJ2C-2013-14)

收稿日期:2023-09-11,改回日期:2023-12-14