大麥籽粒礦質元素含量分析與評價

李 爽，時學雙，張小村*，孔凡美*

（1.山東農業大學資源與環境學院，山東 泰安 271000；2.日喀則市農牧業科學研究推廣中心，西藏 日喀則 857000）

大麥栽培歷史悠久，其栽培面積居谷類作物第4位。根據籽粒是否有稃片將其分為2類：有稃的為皮大麥，無稃的為裸大麥。目前，大麥可用于釀酒、飼用和食用，國際上以飼用為主。裸大麥是西藏人民的傳統主食，其營養豐富，口感獨特，富含Fe、Zn、Se等多種微量元素，具有廣闊的產業開發前景。

在自然淘汰及人為選擇過程中，為了適應不同的氣候環境、土壤性質和耕作習慣等，大麥逐漸形成了類型多樣的種質資源。程劍平等調查了國內9份啤酒大麥（皮大麥）籽粒中的Fe和Zn含量（質量分數，下同），發現其含量分別為36.45～140.85 mg/kg和47.99～98.69 mg/kg，不同大麥品種間含量差異顯著。許偉利等研究發現，皮大麥中大量營養元素Ca、P、K、Mg、Na、N的 總 含量 分 別 為0.5、3.5、4.7、1.4、0.5、1.4 g/kg，微量元素Cu、Fe、Mn、Zn、Se的含量分別可達6.2、45.7、27.2、34.4、0.4 mg/kg。野生二棱大麥（皮大麥）材料籽粒中Se含量范圍為0～0.387 mg/kg。而青稞（裸大麥）作為藏區人民的主要糧食作物，其礦質營養成分及品質的品種差異也受到了較多關注。如唐亞偉檢測分析了208份青稞材料籽粒中微量營養素含量，其中：藏區青稞材料Fe、Zn、Cu、Mn含量均值 分 別 為41.61、32.92、6.29、12.12 mg/kg，青稞籽粒中Fe、Zn和Se的含量 范 圍 分 別 為21.88～109.25、67.48～393.63、0.03～11.43 mg/kg。這些研究表明，不同類型的大麥籽粒礦質養分含量存在顯著的基因型差異。

本研究對20個大麥材料的主要礦質營養組分進行測定，研究各元素含量的品種差異，以期為利用大麥緩解人體微量元素缺乏提供參考。同時，篩選籽粒礦質元素含量高的大麥材料，旨在為大麥礦質養分特色品種的選育及推廣提供數據支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

20個大麥品種（系）由中國農業科學院作物科學研究所作物種質資源中心提供，包括6個皮大麥和14個裸大麥（表1），其粒色包括褐色、綠色、淺褐色、淺綠色、淺黃色、黃色、紫色、淺藍色和黑色。其中，籽粒顏色為紫色、淺藍色和黑色的為有色大麥。

表1 供試大麥種質材料類型、皮裸性、粒色及L、a、b值

1.2 試驗方法

大麥籽粒的粒長、粒寬、圓度及千粒質量數據采用萬深SC-G型自動種子考種分析儀測定；大麥籽粒礦質元素（P、K、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn和Se）含量采用電感耦合等離子體發射光譜法測定（GB/T 35871—2018《糧油檢驗谷物及其制品中鈣、鉀、鎂、鈉、鐵、磷、鋅、銅、錳、硼、鋇、鉬、鈷、鉻、鋰、鍶、鎳、硫、釩、硒、銣含量的測定電感耦合等離子體發射光譜法》）；大麥中粗蛋白含量以凱氏法測定（GB/T 5511—2008《谷物和豆類氮含量測定和粗蛋白質含量計算凱氏法》）；總黃酮含量采用分光光度法測定。

1.3 數據處理

試驗數據采用SPSS 22.0軟件Duncan新復極差法進行多重比較（＜0.05），采用Origin 2018軟件繪制線圖。

2 結果與分析

2.1 不同大麥品種（系）粒型分析

如表2所示，皮大麥和裸大麥的粒長均值分別為7.89、8.14 mm，普通大麥和有色大麥的粒長均值分別為7.81、8.44 mm。皮大麥和裸大麥的粒寬均值分別為3.35、3.08 mm，普通大麥和有色大麥的粒寬均值分別為3.25、3.31 mm。不同類型的大麥種質籽粒直徑、圓度和千粒質量差異均不具有統計學意義。不同品種（系）籽粒的粒型差異較大，圓粒青稞更容易加工磨粉，不容易斷裂且出粉率高。供試品種（系）中ZDM1467、ZDM1582和ZDM1705的籽粒圓度分別為0.496、0.499、0.513 mm，千粒質量均超過50 g，具有較理想的籽粒特性。

表2 供試大麥籽粒表型性狀

2.2 大麥籽?？傸S酮與粗蛋白含量

由表3可知，20個大麥籽?？傸S酮及粗蛋白含量均未表現出顯著差異，總黃酮含量范圍為1.12～1.30 mg/g，粗蛋白含量范圍為11.97%～25.31%。20個大麥材料中，有16個材料蛋白質含量超過16%，其中ZDM10342的粗蛋白含量達到25.31%，是典型的高蛋白類型。

表3 大麥籽粒總黃酮與粗蛋白含量

2.3 大麥籽粒礦質元素含量差異

由表4可知，20個大麥材料的籽粒礦質元素含量存在很大差異。在所測的8種元素中，籽粒P元素含量最高，為2 401.52～4 638.43 mg/kg；籽粒K、Mg、Fe、Mn、Cu及Zn元素含量范圍分別為1 506.30～2 138.46、581.01～735.49、21.20～97.26、11.90～25.65、2.49～6.69、13.80～44.38 mg/kg；而籽粒Se含量最低，平均值僅為16.21 μg/kg。

表4 不同大麥品種（系）籽粒中的礦質元素含量

供試大麥籽粒Fe元素與Se元素在不同大麥材料間變化較大，變異系數分別為50.71%、52.09%。其中，褐色裸大麥ZDM10347的Fe含量高達97.26 mg/kg；黃色裸大麥ZDM10833的Se含量較高，達30.68 μg/kg。大麥籽粒Mn、Cu和Zn元素含量的變異系數分別為20.22%、27.84%、29.49%，但是ZDM10360和ZDM10390的Zn含量均高于40 mg/kg，已經達到富鋅谷物的標準。供試大麥品種（系）籽粒P、K和Mg含量的變異系數較小。由表5可知，皮大麥籽粒中Mn、Cu、Zn的含量顯著高于裸大麥，但有色大麥與普通大麥籽粒中Mn、Cu、Zn的含量差異不具有統計學意義。

表5 不同類型大麥籽粒中的礦質元素含量

2.4 大麥籽粒礦質元素含量間的相關性

由圖1可知，20個大麥籽粒中各元素表現出較強的正相關關系。其中：籽粒K含量與籽粒Mg、Mn

圖1 大麥籽粒中元素含量之間的相關關系

含量顯著正相關，與籽粒P、Cu、Zn含量極顯著正相關。籽粒Mg含量與籽粒Fe、Mn、Cu、Zn含量均極顯著正相關。籽粒Mn含量與籽粒Cu、Zn含量極顯著正相關，相關系數分別為0.713、0.644。籽粒Cu含量與籽粒Zn含量極顯著正相關。可見，大麥籽粒中各

種元素既相互獨立又關系復雜。值得注意的是，Zn與K、Mg、Mn、Cu均極顯著正相關。

3 討論與結論

3.1 不同大麥品種（系）礦質元素營養分析

本研究表明，大麥籽粒P、K、Mg、Fe、Mn、Cu及Zn元素含量范圍分別為2 401.52～4 638.43、1 506.30～2 138.46、581.01～735.49、21.20～97.26、11.90～25.65、2.49～6.69、13.80～44.38 mg/kg。其中，裸大麥籽粒P、Mn、Cu及Zn元素含量與已有研究中西藏地區青稞籽粒中相應的元素含量一致，K、Mg和Fe元素含量低于已有研究結果。而皮大麥籽粒Fe元素含量均值為42.80 mg/kg，與已有研究結果相似。同時，大麥籽粒元素之間存在相關關系。其中：K與P、Mg、Cu、Zn元素含量之間，Mg與Fe、Mn、Cu、Zn元素含量之間，Mn與Cu、Zn元素含量之間，以及Cu與Zn元素含量之間，均存在正相關關系。這與同是禾本科的小麥籽粒元素間的相關性一致，如：石榮麗等調查了262份小麥微核心種質庫中籽粒各元素間的相關性，王健勝等研究了小麥籽粒Cu與Zn元素之間的相關關系，這些研究結果中元素間的相關關系與本研究結果一致。

3.2 大麥與人體的微量元素營養

礦質元素是人體保持身體健康和預防疾病必不可少的，《中國居民膳食指南》建議一般人群每天攝入全谷物250～400 g為宜，以城鄉居民每日攝入全谷物種類為大麥計，已調查的大麥品種可為人體提供的礦質元素P、K、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn和Se的總量分別為918.94～1 470.30 mg、445.85～713.36 mg、163.91～262.26 mg、8.02～12.83 mg、4.05～6.48 mg、0.94～1.50 mg、6.65～10.64 mg、4.05～6.48 μg。所有大麥品種Mn元素日提供量均能滿足適宜攝入量（3.5 mg/d），而所提供的Cu元素水平均未達到該元素適宜攝入量（2.0 mg/d）要求。

隨著城鄉居民膳食結構與需求的變化，推薦攝入水平標準也隨之改變，故在推薦膳食營養供給量（RDA）的基礎上發展起一組日均膳食營養素參考攝入量的標準體系（DRIs），其中推薦營養素攝入量（RNI）這一指標是指滿足97.5%的人群所需的攝入水平的量。Mg元素針對成年女性的RNI值為220 mg/d，成年男性為260 mg/d，故以大麥為谷物主食基本可以滿足人體對Mg元素的需求，可多食用ZDM8181、ZDM1619和ZDM1582材料來提高Mg元素的攝入。調查顯示，我國居民每日平均Fe攝入量為21.4 mg，若僅依賴大麥攝入Fe元素，可滿足18～50歲男性的Fe元素攝入需求，但未達到同年齡段女性的Fe元素攝入需求，而ZDM10347材料的Fe元素含量顯著高于其他品種（系），食用較多該大麥品種（系）可滿足該范圍女性攝入要求。食用大麥并不是Zn元素攝入的較優途徑，主要是由于大麥中的Zn元素生物利用度較低，低于9.8 mg/d的推薦攝入量就會造成Zn元素營養缺乏，而通過食用Zn元素含量較高的皮大麥品種，或食用ZDM10360和ZDM10390材料，可保證Zn元素的足量攝入。同時，DRIs推薦成年人Se元素攝入量應為26～34 μg/d，本研究所調研的大麥品種（系）均無法滿足日常所需。綜上所述，食用大麥可基本滿足藏區居民對于Mn、Mg、Fe和Zn元素的需求?？煽紤]對元素含量較高的ZDM10347、ZDM8181、ZDM1619、ZDM1582、ZDM10360和ZDM10390大麥品種（系）進行選擇性種植，或者作為育種親本應用。

3.3 有色大麥的微量元素營養潛力

有色大麥富含天然功能活性成分，例如多酚和花青素等，是極其珍貴的種質資源。但本研究發現其元素含量卻未表現出其優越性。相關研究表明，有色大麥籽粒中P、K、Mg、Fe和Zn含量與普通大麥的差異無統計學意義，但黑青稞籽粒Mn、Cu含量高于藍青稞和紫青稞，卻顯著低于普通大麥；也有研究表明，黑青稞籽粒Mg含量也有大于藍青稞和紫青稞的趨勢。大量的研究表明，不同品種及同一品種不同栽培環境條件下籽粒礦質元素含量存在顯著差異。由于有色青稞具有特殊的保健功能，進一步鑒定和評價有色青稞籽粒礦質元素的累積潛力具有較大的實際應用價值，值得深入研究。

感謝中國農業科學院作物科學研究所郭剛剛研究員提供大麥種質材料。