赵 欣,梁克红,朱 宏,王 靖

(农业农村部食物与营养发展研究所,北京 100081)

小米,谷子脱壳后的产物,为禾本科、狗尾草属植物[1]。小米最早起源于我国,食用历史悠久,产量丰富,世界上 80% 小米原产于我国[2]。由于其营养丰富、质地温和,易于吸收,具有养肾气、健脾胃、清虚热等疗效,广受消费者喜爱,在我国杂粮类食物摄入中位居第二。小米普遍用于小米粥、小米饭等的制作[3],蒸煮特性决定了小米的食用品质。

小米米色丰富,包括黄、白、灰、青、褐等多种米色[4]。米色作为消费者直观评价的第一要素,不仅代表小米品质的优劣,更与小米营养成分、蒸煮食用品质密切相关[5]。目前对小米的研究主要集中于市场上常见的黄色小米,包括品种[6]、地区[7]、营养品质[8]等,而对不同米色小米之间品质差异研究较少。

本文选取黄、白、黑、绿4种不同米色小米(沁州黄、黄金苗米、白小米、黑小米、绿小米)为研究对象,对其原花青素、多酚、总黄酮、总胡萝卜素、脂肪酸、矿物质等营养品质,直链淀粉、糊化温度、胶稠度等蒸煮特性进行测定,分析比较不同米色小米间的品质差异性及指标相关性,旨在为不同米色小米的食用及加工利用提供一定的理论支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

沁州黄、黄金苗米、白小米(白谷米)、黑小米(黑谷米)、绿小米(绿谷米) 购买于北京市场;甲醇、乙醇、福林酚、碳酸钠、三氯化铝、正丁醇、麝香草酚蓝 分析纯,国药集团化学试剂有限公司;儿茶素、芦丁、叶黄素 标准品,上海源叶生物科技有限公司;脂肪酸 标准品,Sigma;0.2 mol/L氢氧化钾 深圳市博林达科技有限公司。

UV1780紫外-可见分光光度计 岛津(苏州)仪器有限公司;KQ-5200DE 数控超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司;HC-200T 粉碎机 武义海纳电器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 小米预处理 将小米用粉碎机粉碎,过80目筛,置于-20 ℃冰箱中待测。

1.2.2 原花青素的测定 根据曹正男[9]的方法,以儿茶素为标准品,称取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浓 HCl,25 ℃ 水浴30 min后,于510 nm处测定,标准曲线回归方程为:y=0.0031x-0.006。

1.2.3 总胡萝卜素的测定 参照Shen等[10]的方法,取0.6 g米粉,避光,加入6 mL水饱和正丁醇(正丁醇与水体积比1∶1混合分层,上层为水饱和正丁醇),混匀,振荡3 h,8000 r/min,4 ℃离心15 min,在450 nm下测定,标准曲线回归方程为:y=0.084x+0.048。

1.2.4 多酚的测定 参照李巨秀等[11]的方法进行测定,称取米粉0.5 g,加入60%的乙醇10 mL,在60 ℃水浴条90 min,过滤。取0.5 mL样品加入1.5 mL福林-酚试剂,混匀静置3 min,加入3 mL 13%的碳酸钠反应,室温、避光放置2 h,于725 nm处测定,标准曲线回归方程为:y=0.1589x-0.0096。

1.2.5 总黄酮的测定 参照张琪等[12],以芦丁为标准品,称取0.2 g 米粉于5 mL圆底烧瓶,加甲醇25 mL,加热回流1 h,滤于50 mL容量瓶中,滤纸及残渣用20 mL甲醇加热回流30 min,合并定容。取1 mL提取液,加入1 mL 0.1 mol/L三氯化铝溶液,在420 nm处测定,标准曲线回归方程为:y=0.1512x-0.0002。

1.2.6 脂肪酸的测定 参照Jelassi等[13]的方法,采用气相色谱法进行测定。

1.2.7 矿物质的测定 参照吴招斌等[14]的方法,Ni、Se、Mo、Cd、Al、Mn、Cu、Sr和 Zn 通过电感耦合等离子体质谱测定;Ca、Mg、Fe、P 和 S 采用电感耦合等离子体发射光谱仪测定。

1.2.8 直链淀粉的测定 参照国标GB/T 15683-2008《大米直链淀粉含量的测定》。

1.2.9 糊化温度的测定 参照梁克红等[15]的方法,于差示扫描量热分析仪中进行测定。

1.2.10 胶稠度的测定参照梁克红等[15]的方法,称取0.1 g米粉于试管中,加入0.2 mL、0.025%麝香草酚蓝乙醇溶液充分湿润米粉,加入2 mL的 0.2 mol/L的KOH,沸水中加热15 min,冷却5 min,冰浴20 min后,置于水平操作台上放置1 h进行测定。

1.3 数据处理

采用Excel 2007进行作图,SPSS 19.0软件(SPSS company)进行方差显著性分析及相关性分析,结果取 3次平行结果的均值。

2 结果与讨论

2.1 米色对小米营养品质的影响

2.1.1 不同米色小米原花青素、总胡萝卜素含量 原花青素是一种酚类物质。由图1可知绿小米中原花青素含量最高,为0.295 mg/g,其次为黑小米0.261 mg/g,黄色小米(沁州黄、黄金苗米)中原花青素含量较少,白色小米中不含原花青素。深色小米(绿小米、黑小米)中原花青素含量显著(P<0.05)高于其他米色小米,说明原花青素含量与小米米色深浅程度呈正相关,这是由于深色食物中富含原花青素[16]。原花青素是一种天然的抗氧化剂,在去除自由基、预防心脏、关节疾病等方面具有良好保健作用,浅色食物中原花青素含量较少,所以在日常饮食中要注意深色浅色食物颜色搭配。

小米中黄色素含量与黄色小米呈色显著相关,而小米中黄色素的主要成分为类胡萝卜素[5]。由图1可知,总胡萝卜素含量在沁州黄、黄金苗米黄色系小米中含量较高,为1.98、2.07 μg/g,与其他米色小米差异显著(P<0.05),说明总胡萝卜素含量与小米呈色(黄)具有相关性。其次为绿小米、黑小米,这可能是在其他米色小米成熟过程中总胡萝卜素逐渐分解,其他色素生成增多的原因[17]。白小米中总胡萝卜素含量最低,可能与白小米呈色相关。

图1 不同米色小米原花青素、总胡萝卜素含量

2.1.2 不同米色小米多酚、总黄酮含量 多酚是一种具有抗氧化活性的活性成分,多分布于植物中[18]。由图2知,沁州黄中小米多酚含量为2.0 mg/g,显著高于其他组小米,其次为绿小米、黄金苗米、黑小米和白小米,这与延莎等[19]研究结果中沁州黄多酚含量高于绿小米与黄金苗米相一致。研究表明黄色小米中多酚相对于大米这种白色米粒具有较强的抗氧化活性[20],这可能也是白小米中多酚含量较低的原因。从多酚类物质含量角度评价,沁州黄和绿小米的营养品质较好,其次为黄金苗米和黑小米,白小米相对较差。

表1 不同米色小米脂肪酸含量(mg/g)

由图2可知,5 种小米中总黄酮含量最高为绿小米(12.12 mg/g),其次为黄金苗米(11.20 mg/g),显著高于其他小米,白小米中总黄酮含量最低,为6.92 mg/g,与其他米色小米呈显著差异(P<0.05)。多酚、黄酮均属酚类物质,综合多酚、黄酮的研究结果来看,5种不同米色小米中白小米酚类物质含量最低,与其他米色小米酚类物质含量差异较大。

图2 不同米色小米多酚、总黄酮含量

2.1.3 不同米色小米脂肪酸含量 由表1知,在小米中检测出饱和脂肪酸10种,占脂肪酸总量的15%～20%,其中棕榈酸(C16∶0)、硬脂酸(C18∶0)、花生酸(C20∶0)3种饱和脂肪酸含量相对较高,与王峰等[21]的研究结果一致。棕榈酸含量为3.09～6.66 mg/g,硬脂酸含量为0.54～4.24 mg/g,花生酸含量为0.19～1.09 mg/g。白小米中3种饱和脂肪酸含量均显著(P<0.05)低于其他米色小米。

不饱和脂肪酸摄入与人体健康相关。小米中含有的单不饱和脂肪酸为:棕榈油酸(C16∶1)、油酸(C18∶1n9c)、二十烯酸(C20∶1)、芥酸(C22∶1n9)。其中油酸含量最多,占总脂肪酸的12.77%～15.19%,研究表明,油酸在软化血管、新陈代谢、减缓食品中油脂结晶化中起着重要作用[22]。小米中含有的多不饱和脂肪酸为:亚油酸(C18∶2n6c)、α-亚麻酸(C18∶3n3)、二十碳二烯酸(C20∶2)。

表2 不同米色小米矿物质元素含量

其中亚油酸含量最为丰富,在小米脂肪酸中占比为64.22%～65.99%,其次为α-亚麻酸0.61%～3.15%。由表1可知,沁州黄、黄金苗米、黑小米、绿小米中油酸、亚油酸、α-亚麻酸含量无显著差异,且显著(P<0.05)高于白小米,说明有色小米中脂肪酸营养价值较高。

由表1可知,小米中不饱和脂肪酸含量丰富,占比为81%～85%,饱和脂肪酸含量相对较低。在脂肪酸性质评价中,当PUFA/SFA值大于2时,具有降血脂的功能,且比值越大效果越好[23]。5种小米中脂肪酸含量PUFA/SFA值为3.44～4.45,高于比值2,其中黄金苗米比值为4.45,降血脂作用最强。

2.1.4 不同米色小米矿物质元素含量 矿物元素矿质营养是构成机体不可或缺的成分。由表2可知,绿小米常量元素中Mg、Ca、P显著高于其他米色小米,S除与沁州黄无显著差异外,显著(P<0.05)高于其他3种小米,Cu、Fe、Mo微量元素显著高于其他小米,分别为11.80、49.01、0.64 mg/kg,Se、Mn与黄金苗米无显著差异,Ni含量与黑小米无显著差异。黑小米中Zn、Sr微量元素含量显著高于其他小米,Se显著低于其他小米。黄金苗米和沁州黄微量元素中除Se、Mn外,其他微量元素含量均低于黑小米与绿小米。白小米中除Se外均显著(P<0.05)低于其他小米。说明深色小米中各类矿物质元素含量较多,有较高的营养价值,这可能是一些矿物质元素在深色小米中更容易富集,与李吉锋[24]深色谷物中微量元素高于白色谷物的结论相一致。

2.2 米色对小米蒸煮特性的影响

小米的蒸煮特性包括小米中直链淀粉含量、糊化温度、胶稠度等。直链淀粉含量与小米的适口性、米饭的粘性、滋味、光泽呈负相关[25],这是因为直链淀粉含量越高,小米蒸煮时吸水越多,导致米饭干燥,色暗,易发硬,食味差。由图3可知,不同米色小米中,沁州黄、黄金苗米2种黄色小米直链淀粉含量显著少于其他米色小米,分别为28.53、29.01 mg/g,其次为绿小米,白小米、黑小米中直链淀粉含量较高且没有显著区别,说明相较于其他米色(绿、白、黑)而言,黄色小米(沁州黄、黄金苗米)可能蒸煮性、适口性相对较好。延莎等[26]在黑小米与传统小米淀粉糊化特性的比较研究也表明黑小米相对于沁州黄等其他几种小米直链淀粉含量最高。

糊化温度是影响小米蒸煮特性的一个重要因素,糊化温度越低,小米越易软化,蒸煮性越好[27]。一般而言,直链含量高,结晶度高,熔化所需热量较大,导致糊化温度较高。由图3可知,沁州黄、黄金苗米2种黄色小米糊化温度最低,分别为87.60、88.45 ℃,显著(P<0.05)低于其他米色小米,其次为绿小米90.68 ℃,黑小米与白小米糊化温度较高,这与其直链淀粉含量相关。黄小米最易糊化,其次为绿小米,黑小米、白小米相对不易糊化。

胶稠度以小米胶长计量,反映米胶的软硬。其中胶长越长,米饭越软,蒸煮性越好,胶长越短,米饭较硬,蒸煮性较差[28]。由图3可知,沁州黄、黄金苗米的胶稠度较高,分别为93.26、94.85 mm无显著差异,但均显著高于其他米色(绿、黑、白)小米,绿小米胶稠度为90.14 mm显著(P<0.05)高于黑小米、白小米。说明黄色小米(沁州黄、黄金苗米)蒸煮品质最好,口感柔软,其次为绿小米,黑、白小米蒸煮性最差,口感较硬。

图3 不同米色小米蒸煮特性

2.3 不同米色小米营养品质与蒸煮特性相关性分析

表3显示了不同米色小米蒸煮特性(直链淀粉含量、糊化温度、胶稠度)与各营养指标间的相关程度。可以看出小米中直链淀粉含量、糊化温度与总胡萝卜素含量存在显著(P<0.05)负相关性,相关系数为-0.96、-0.98,胶稠度与总胡萝卜素含量存在显著正相关,相关系数为0.97,这可能是黄色小米中直链淀粉含量低、糊化温度低、胶稠度高,蒸煮品质较好,而黄色小米与其他米色小米相比总胡萝卜素含量高,所以总胡萝卜素含量与蒸煮特性存在一定相关性。蒸煮特性(直链淀粉含量、糊化温度、胶稠度)与原花青素、多酚、总黄酮、矿物质元素含量、脂肪酸营养指标间具有相关性,但并不显著。多酚、总黄酮与直链淀粉含量、糊化温度负相关,与胶稠度正相关。蒸煮特性与原花青素相关性较小,这可能是由于原花青素在深色小米(黑米、绿米)中含量较高,在黄色小米中含量较低。矿物质元素、脂肪酸含量除于小米品种、米色有关外,还受小米的种植环境[29-30]、生长施肥程度[31-32]等因素的影响。

表3 蒸煮特性与营养指标相关性分析

3 结论

对沁州黄、黄金苗米、绿小米、白小米、黑小米4种不同米色小米的营养品质研究表明:深色小米(绿小米、黑小米)中原花青素含量显著高于其他米色小米,白小米中不含原花青素。沁州黄多酚含量显著高于其他小米、绿小米与黄金苗米总黄酮分布高于其他小米,黄色小米(沁州黄、黄金苗米)中总胡萝卜素含量显著高于其他米色小米。小米检测出脂肪酸中,棕榈酸、硬脂酸、花生酸饱和脂肪含量相对较高,油酸、亚油酸、亚麻酸不饱和脂肪酸中含量较高,各项脂肪酸含量在黑、绿、黄小米间差异性较小,在白色小米含量最低,与其他米色小米差异显著(P<0.05)。深色(绿小米、黑小米)小米中各类矿物质元素含量较多,黄小米(沁州黄、黄金苗米)含量次之,白小米含量较低。绿小米常量元素中Mg、Ca、P显著(P<0.05)高于其他米色小米,黑小米中Zn、Sr微量元素含量显著高于其他小米,黄金苗米和沁州黄微量元素含量中除Se、Mn外,其他微量元素含量均低于黑小米与绿小米,白小米中除Se外均显著(P<0.05)低于其他小米。

蒸煮特性中黄色小米(沁州黄、黄金苗米)直链淀粉含量、糊化温度显著低于其他米色小米、胶稠度显著(P<0.05)高于其他小米,蒸煮性、适口性最好,其次为绿小米,黑小米、白小米蒸煮特性较差。相关性分析表明小米总胡萝卜素含量与直链淀粉含量、糊化温度显著(P<0.05)负相关,与小米胶稠度存在显著(P<0.05)正相关,所以黄色小米蒸煮品质较好。本实验旨在为不同米色小米的品质研究提供参考,进一步推动不同米色小米的的深度加工与综合开发利用。