萌發提升亞麻籽營養品質的研究

王笑園,莊聰雅,王宇曉,王坤立,倪元穎

(中國農業大學食品科學與營養工程學院,國家果蔬加工工程技術研究中心,北京 100083)

亞麻籽(flaxseed/linseed)又稱胡麻籽,是亞麻科亞麻屬一年生或多年生草本植物亞麻的種子[1],富含油脂和蛋白質,是精氨酸、谷氨酰胺和組氨酸的極好來源,有助于提高免疫力。經國內外專家研究,亞麻籽含有許多對人體有益的功能性成分,比如木酚素,它被證明是類似人體性激素的物質,具有降低乳腺癌發生率、減輕婦女絕經期癥狀的功效[2-3]。亞麻籽中富含不飽和脂肪酸,尤其是ω-3系列多不飽和脂肪酸,α-亞麻酸是人體必需脂肪酸之一,具有預防心腦血管疾病、抗炎、抗氧化等功效[4-5]。目前,亞麻籽的開發利用除了直接添加到產品中(如面包、餅干制品),還有亞麻油、亞麻膠、木酚素的應用。亞麻膠作為一種親水膠體,常作為添加劑加到面制品、肉制品、乳制品、冰激凌等改善食品的品質和口感。木酚素作為一種活性成分常被高度純化應用于膠囊、壓片、谷物早餐和快餐食品中[6-11],且未經處理的亞麻籽中含少量氰化物,極大限制了亞麻籽的食用品質及開發應用,因此對于亞麻籽的開發利用亟需開辟新路徑。

芽苗菜,是用各種谷類、豆類、樹類種子培育出可以食用的芽菜,又稱活體蔬菜[12]。國內外大量研究表明,種子經萌發處理后能顯著提高自身的營養價值,改善食品的品質[13],比如小豆芽中維生素C和總苯酚的含量是其種子的三倍[14]。除此之外,一些功能因子也會增加,蕎麥在發芽過程中產生的酚類物質,有文獻表明對人類的健康有各種積極的影響[15]。在發芽糙米,據報道,較沒有發芽的多10倍具有抗高血壓作用的GABA(γ-氨基丁酸)[16]。在豆芽中,有報道稱,酚類化合物和異黃酮的含量高于大豆的含量[17-18]。芽苗菜品質柔嫩,風味獨特,由于采用水培技術,使之更加安全、營養,生產周期短,是一類經濟價值較高的蔬菜,發展前景非常好,有關亞麻籽芽苗的研究報道很鮮見。

本研究以亞麻籽和水培5 d后的亞麻籽苗為研究對象,對蛋白質、氨基酸、脂肪、維生素、礦物質等營養物質進行測定,并對比分析發芽前后亞麻籽營養成分的變化,以期拓寬亞麻籽的利用途徑,推進新資源的開發與利用。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

亞麻籽及其芽苗 均由河北愛度生物科技有限公司提供;硫酸銅、硫酸鉀、硫酸、硼酸、甲基紅指示劑、亞甲基藍指示劑、氫氧化鈉、乙醇、鹽酸、重鉻酸鉀、乙酸、草酸、2,6-二氯靛酚、抗壞血酸、無水乙醚、石油醚 均為分析純,來自國藥集團化學試劑有限公司。

SPN1501F電子天平 美國奧豪斯公司;T6新世紀-紫外可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司;LGJ-12型冷凍干燥機 北京松源華興科技發展有限公司;LHS16-A水分測定儀 上海佑科儀器儀表有限公司;全自動凱氏定氮儀SKD-3000 上海沛歐分析儀器有限公司;索氏抽提器 上海歐蒙實業有限公司;恒溫水浴鍋 上海一凱儀器設備有限公司;原子吸收分光光度計 上?？茣钥茖W儀器設備有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 蛋白質的測定 參照GB 5009.5-2010中凱氏定氮法測定[19]。

1.2.2 氨基酸組成成分分析 參照GB/T 5009.124-2003中方法測定氨基酸含量[20]。

必需氨基酸總量(EAA):賴氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、蘇氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、纈氨酸、組氨酸含量總和。

必需氨基酸模式的計算:根據蛋白質中氨基酸含量,以含量最少的色氨酸為1計算出的其他必須氨基酸的相應比,與FAO/WHO推薦的必須氨基酸模式對比進行評價。

1.2.3 脂肪的測定 參照GB/T 5009.6-2003《食品中脂肪的測定》法一 索氏抽提法的測定方法[21]。

1.2.4 維生素的測定 維生素C:參照GB/T 6195-1986中2,6-二氯靛酚滴定法[22]。

維生素E:參照GB/T 5009.82-2003中的測定方法[23]。

1.2.5 礦物質的測定 參照GB/T 13885-2003,采用原子吸收光譜法測定[24]。

1.3 數據處理

每項指標平行測定3次,所有實驗數據采用SPSS軟件進行數據處理

2 結果與分析

2.1 亞麻籽萌發前后氨基酸含量的變化

從氨基酸含量上(表1)對比發現,萌發后18種氨基酸總量較未萌發時增加了61.67%,其中必需氨基酸總量增加了62.77%。芽苗中賴氨酸的含量較亞麻籽大幅度增加,為原來的207%。賴氨酸是谷類食物的第一限制氨基酸,也是人體必需氨基酸之一,可以促進分泌胃蛋白酶和胃酸,增進食欲、有利于機體生長發育,還能參與能量代謝、促進礦物質的吸收,加速骨骼生長、增強免疫力、減輕焦慮,提高中樞神經組織功能[26-27]。色氨酸作為一種功能性必需氨基酸,在生物體內合成褪黑素、生物堿、5-羥色胺等生理活性物質,在調節情緒、促進睡眠、提高免疫力方面發揮重要作用[28],經萌發色氨酸含量增加了88.89%,而色氨酸也是其他蔬菜中含量較少或不含有的。因此,亞麻籽芽苗菜可作為谷類和蔬菜膳食中很好的營養補充。

表1 氨基酸含量(以干物質計,g/100 g)Table 1 The contents of amino acids(measured by dry matter,g/100 g)

食物中必需氨基酸的種類、數量及組成比例決定了蛋白質價值的高低,其組成比例越接近人體必需氨基酸的組成比例,則說明品質優良。FAO/WHO 規定的理想蛋白質的標準為必需氨基酸(EAA)占總氨基酸(TAA)的40%,即EAA/TAA=40%,必需氨基酸(EAA)占非必須氨基酸(NEAA)的60%,即EAA/NEAA=60%[25]。亞麻籽萌發前后18種氨基酸含量如表1所示,亞麻籽總氨基酸(TAA)含量為20.27 g/100 g,必需氨基酸(EAA)含量為6.42 g/100 g,EAA/TAA值為31.71%,EAA/NEAA值為46.45%;亞麻籽芽苗總氨基酸含量(TAA)為32.77 g/100 g,必需氨基酸(EAA)含量為10.45 g/100 g,EAA/TAA值為31.88%,EAA/NEAA值為46.80%,均接近 FAO/WHO規定值,符合理想蛋白標準,且經過萌發,亞麻籽芽苗的EAA/TAA和EAA/NEAA值均稍高于亞麻籽。

根據蛋白質中必需氨基酸含量,以含量最少的色氨酸為1計算出的其他氨基酸的相應比值,得到如表2所示的氨基酸模式。從表2可看出,亞麻籽芽苗的每種必需氨基酸模式與FAO/WHO推薦的最為接近,說明萌發后亞麻籽芽苗必需氨基酸的組成比例較為均衡,可作為優質的蛋白質資源。

表2 人體必需氨基酸與氨基酸模式譜的比較(g/100 g)Table 2 Comparison of essential amino acids and amino acids pattern spectrum(g/100 g)

2.2 亞麻籽萌發前后蛋白質、脂肪含量的變化

亞麻籽萌發前后蛋白質、脂肪的含量如表3所示。對比發現,萌發后芽苗中的蛋白質含量上升了57.77%,而脂肪含量下降了23.60%。

表3 蛋白質、脂肪含量(以干物質計,g/100 g)Table 3 The contents of protein and fat(measured by dry matter,g/100 g)

蛋白質含量增加與潘紫霄研究的大豆發芽5 d后的變化一致,這是因為發芽過程中呼吸作用消耗了大量脂類和碳水化合物的緣故,因而表現為總氮量明顯增加;于立梅等[44]分析原因可能是萌發過程中在蛋白酶的作用下蛋白質分解成低分子肽和氨基酸,這些分解產物分泌到胚部,用于合成幼根、幼芽的蛋白質,且新合成的蛋白質多于分解的蛋白質,導致蛋白質含量的上升。具體機理仍需后續探索。

脂肪含量下降與種子中的脂肪分解酶、脂酶和脂肪氧化酶在萌發過程中逐漸被激活。一方面脂肪被分解成甘油和脂肪酸,使游離脂肪酸增加,為快速萌發的芽提供營養需求;另一方面種子快速萌發導致呼吸作用增強,加快了脂肪的消耗[29-31]。

2.3 亞麻籽萌發前后維生素含量的變化

亞麻籽萌發前后維生素C與維生素E含量如表4所示。萌發前亞麻籽中幾乎檢測不到維生素C,萌發后維生素C含量大幅提高,含量高達77.37 mg/100 g。這與前人研究的豆類萌發過程中維生素C含量變化趨勢是一致的,且亞麻籽萌發后的芽苗中維生素C含量遠遠高于綠豆、黑豆、大豆等豆類種子[32-34],加之芽苗中蛋白質價值高的優勢,有望成為豆芽類食品的替代品。

表4 維生素含量(以干物質計,mg/100 g)Table 4 The contents of vitamins(measured by dry matter,mg/100 g)

另一方面,萌發后的芽苗中維生素E的含量較發芽前增加了88.51%。維生素E作為一種較強的抗氧化劑,不僅在抗氧化、抗衰老方面有效果,而且臨床實驗表明維生素E對消化系統、免疫系統等疾病有著明顯療效[35]。由此可以看出,萌發之后維生素C和維生素E的含量大大增加。

2.4 亞麻籽萌發前后礦物質元素含量的變化

亞麻籽萌發前后礦物質元素含量如表5所示。亞麻籽與亞麻籽芽苗均富含礦物質元素。在發芽后礦物質元素的含量大大增加,其中鉀增加了92.97%,鎂增加了111.42%,鈣增加了231.58%,鋅增加了137.58%,銅增加了65.00%。雖然變化的幅度不同,但這在小麥[36]、大豆[37]、糙米[38]中,也呈現類似的增長趨勢。

表5 礦物質含量(以干物質計,mg/100 g)Table 5 The contents of minerals(measured by dry matter,mg/100 g)

礦物質增長的原因可能有兩個方面:一方面,在亞麻籽萌發過程中,由于生成了新的組織,礦物質元素會發生轉移,同時由于種子干基的損失,使得其含量有所增加[38]。另一方面,本實驗使用自來水來浸泡亞麻籽,自來水中含多種離子,對礦物質的含量也會有一定的影響。

亞麻籽芽苗中含量豐富的礦物質對維持身體健康發揮著非常重要的作用,鉀維持體液的平衡和神經肌肉的興奮性;鎂作為多種酶的激活劑,有助于促進心臟血管的健康;鈣有助于骨骼和牙齒的形成;鋅則有助于免疫力的提高和創傷的修復[39]。在萌發之前,鈣、鎂等礦物質元素大部分與植酸結合在一起,食用時不易被人體所吸收。但經過萌發,由于植酸酶的作用,這種結合被破壞,礦物質元素呈游離態,從而使這些必需營養成分在人體內的吸收率顯著提高[37-38]。

2.5 亞麻籽萌發前后氰化物含量的變化

亞麻籽中的生氰糖苷可在β-葡萄糖酶的作用下生成劇毒氫氰酸[40]。亞麻籽萌發前后氰化物含量的變化如表6所示。經萌發后,氫氰酸的含量降低了8.95%。一方面可能是由種子發芽引起的,另一方面也有可能是亞麻籽經水培處理發芽,使得氰化物含量降低,這與李笑春研究中木薯在清水中浸泡3 d后氰酸含量下降43.15%一致[41]。目前我國沒有評價亞麻籽芽苗安全性的標準,但在GB 2715-2016《食品安全國家標準 糧食》中規定木薯粉中氫氰酸含量應低于10 mg/kg[42],2017年歐盟發布直接食用的杏仁中氫氰酸標準為20 mg/kg[43]。5.04 mg/kg的數值均低于這兩個標準,間接說明亞麻籽芽苗是安全的,后續可進行動物實驗進一步驗證亞麻籽芽苗食用的安全性。

表6 氰化物含量(以干物質計,mg/kg)Table 6 The contents of cyanide(measured by dry matter,mg/kg)

3 結論

本文對亞麻籽萌發前后的營養成分進行了系統的品質研究,萌發后,蛋白質、氨基酸總量有大幅度的增加,必需氨基酸模式更加接近FAO/WHO的推薦,蛋白質價值高。維生素C、維生素E、鉀、鎂、鈣、鋅、銅的含量在發芽后也有不同程度的提高。同時亞麻籽中氰化物這類有毒物質在發芽之后有小幅度的下降。

本研究完善了亞麻籽芽苗這種新型資源的營養成分理論研究,擴寬了亞麻籽深加工產品領域。之后,為最大限度的發揮亞麻籽萌發后的保健功效,仍需對木酚素、α-亞麻酸等活性成分進一步研究,開發更有附加值的亞麻籽芽苗產品。