谷子不同部位和加工工段產品的營養成分

李紅，李子怡，申瑞玲，李涵，李叢一，曹穎

鄭州輕工業大學 食品與生物工程學院（鄭州 450001）

谷子，古稱稷、粟，是禾科（Gramineae）狗尾草屬（Setaria）植物[1]。它品種繁多，有糯性和粳性之分[2]。谷子起源于我國黃河流域，因其喜溫、耐旱[3]，適應性強，廣泛栽培于歐亞大陸的溫帶和熱帶地區，在我國主要分布于華北、西北和東北地區，種植面積較大，成為我國傳統的特色農作物之一[4]。谷子成熟后谷穗通常會變成金黃色，亦有白、紅、黑、橙、紫色，俗稱“粟有五彩”[5]，脫殼后俗稱小米。小米營養價值較高，不僅含有豐富的維生素、礦物質和膳食纖維，而且各營養成分間配比合理，易于吸收，具有很好的食療保健作用[6]。相較于大米和小麥，小米中含有八種人體必需氨基酸，尤其是色氨酸、蛋氨酸含量很高[7]，且氨基酸的比例與世界衛生組織推薦模式相符[8]；谷子膳食纖維含量高，膳食纖維持水能力強，進入人體內后吸水膨脹，增加了糞便量，有利于腸道蠕動，適于糖尿病患者食用[9]。此外，谷子中還含有豐富的不飽和脂肪酸（亞油酸、亞麻酸等）[10-11]、多酚[12]、硒元素[13]等生物活性成分，對預防衰老[14]、動脈硬化和心腦血管疾病[15]方面有很好的療效。

谷子是中國最大的糧食作物之一，精加工過程中主要副產品谷糠由種子組織表面、種皮最內層、部分植物胚構成，占谷子質量的8%～10%[16-17]。經研究表明，谷糠中含有約10%的粗脂肪[17]，其中亞油酸、亞麻酸含量高達85%以上，兩種脂肪酸含量的比例為6.5∶1，符合WHO推薦的健康油脂標準[18]。然而，目前大部分谷糠以副產物丟棄，不僅造成資源浪費，還會引起環境污染。且目前關于谷子成分研究主要針對對谷粒或小米[12,16-17]，而對谷子各個加工工段產品的成分研究未見報道，為進一步開發谷子加工產品，文章主要研究了不同部位及加工工段谷子產品營養成分的差異，對于合理利用谷子、開發新油源及新型保健食品，乃至培育優良谷子品種都具有重要的指導意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試驗所用谷子、油糠、小米等產品由內蒙古林西縣恒豐糧油加工有限責任公司提供。

正己烷（色譜純）、硫酸鋅、亞鐵氰化鉀、甲醇、無水硫酸鈉、三氟化硼乙醚、無水乙醚、硫酸銅、硫酸鉀、濃硫酸、濃鹽酸、硼酸、溴甲基酚綠、95%乙醇、氫氧化鈉（分析純，天津市科密歐化學試劑有限公司）。

1.2 儀器與設備

DGX-9234B-2型電熱恒溫干燥箱（上海市實驗儀器總廠）；AL204分析天平（梅特勒-托利多儀器上海有限公司）；DRZ-4型馬福爐（上海實驗電爐廠）；HHS21-4電熱恒溫水浴鍋（上海醫療器械廠）；Agilent 8860氣相色譜儀（美國安捷倫儀器有限公司）；MGC高速粉碎機（天津泰斯特儀器有限公司）；BGZ-240真空干燥箱（山東浩中化工科技有限公司）；RE-52AA型旋轉蒸發儀（上海亞榮生物儀器總廠）；WZZ-1S/2S旋光儀（上海光學儀器廠）。

1.3 試驗方法

1.3.1 谷子加工工藝

谷子加工過程中，工段比較復雜，包括除雜、脫殼、脫糙、脫糠、拋光、色選等過程[19]，具體加工工藝見圖1。其中，礱谷工段主要是脫除谷子中的谷殼，砂輥主要除去谷糙和部分少量谷糠，而鐵輥主要脫除谷子中70%以上的油糠，再經脫除碎米、雜米、米垢，得到小米。

圖1 谷子加工工藝

1.3.2 谷子成分測定

水分[20]、灰分[21]、粗脂肪[22]、粗蛋白[23]和粗淀粉含量的測定[24]分別參考相應國家標準。

1.3.3 谷子油脂肪酸組成測定[25]

采用三氟化硼-乙醚催化法將谷子油甲酯化[26]，再通過氣相色譜分析，根據一定溫度和壓力下，各組分在載氣和固定液薄膜的氣液兩相中的分配系數不同，使脂肪酸各組分的移動速度不同，將各組分分開，并與各脂肪酸標樣的保留時間比較，來確定脂肪酸組成，同時根據峰面積歸一化法計算各脂肪酸的相對含量。

1.3.3.1 三氟化硼甲酯化

將所需要待測試樣混合均勻，然后取樣品油脂，加入到50 mL的圓底燒瓶中，加入沸石2～3粒，加入7 mL的0.5 mol/L的NaOH甲醇溶液放在電爐上加熱，回流7 min，加入7 mL的甲醇BF3甲醇溶液（VBF3∶V甲醇=1∶4），回流1 min，加入2.4 mL色譜純正己烷，回流1 min，加入飽和食鹽水，搖勻，吸取上清液入試管，加無水硫酸鈉（正己烷的體積的0.3～0.5倍），輕輕振蕩即可進氣相色譜檢測。

1.3.3.2 氣相色譜條件

色譜柱：SGE BPX-70色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；升溫程序：170 ℃保持1 min，以2 ℃/min升至210 ℃，保持4 min；載氣（N2）流速1 mL/min，壓力2.4 kPa，進樣量1 μL；分流比：20∶1。

2 結果與分析

2.1 不同部位和工段谷子加工產品的基本組成

不同部位和工段的谷子加工產品經粉碎后，測定其基本組成見表1。

由表1數據可知：谷子不同部位營養成分差別較大，小米的水分含量（10.4%）明顯高于油糠（7.16%）、谷糙（6.96%）和谷殼（7.00%），可能由于小米中淀粉含量較高，而油糠和谷糙粗脂肪含量高，淀粉的持水能力比脂肪的持水能力強的緣故；油糠、谷糙和谷殼中灰分（5.40%，7.49%和8.99%）含量明顯高于小米（1.23%），說明谷子中的礦物質主要集中在谷糠和谷殼中；小米的蛋白質含量（8.80%）低于油糠中的蛋白質（11.0%），而谷糙和谷殼中基本不含蛋白質，說明谷子中的蛋白質主要集中在糊粉層和胚芽中；小米的粗脂肪（7.24%）含量明顯低于油糠（19.6%）和谷糙（11.0%）的粗脂肪，而谷殼基本不含粗脂肪，說明谷子的粗脂肪主要集中在谷殼和小米之間細膩的糊粉層和胚芽中；小米中淀粉含量（46.8%）明顯高于油糠中的淀粉含量（18.1%），而谷糙和谷殼中基本不含淀粉，因此，在谷子加工過程中應對副產物進行合理利用。

表1 不同部位、工段谷子加工產品的基本組成 單位：%

在谷子加工過程中，隨著谷殼、谷糙和油糠的脫除，得到產品的灰分含量逐漸降低，說明灰分主要在谷殼、谷糙及油糠中；而粗蛋白和粗脂肪含量先稍微升高，隨著油糠的脫除，蛋白質和脂肪的含量又逐漸降低；粗淀粉含量隨谷殼和谷糠的脫除逐漸升高。因此，可以根據不同工段產品組成的差異開發新的食品。

2.2 谷子加工產品中油脂的脂肪酸組成分析

利用氣相色譜檢測了不同部位和加工工段谷子產品提取得到油脂的脂肪酸組成，從油糠中提取的油脂甲酯化后的氣相色譜圖如圖2，不同谷子加工產品提取得到的油脂甲酯化后的氣相色譜圖經面積歸一化得出組成油脂的脂肪酸的相對含量，見表2。

圖2 油糠油脂肪酸甲酯GC分析圖

由表2數據可知，不同部位和工段谷子加工產品提取油脂的脂肪酸組成存在一定差別，如谷子和小米提取得到的油脂飽和脂肪酸含量（15.7%），谷糙油脂飽和脂肪酸含量（18.8%）高于小米（15.7%）和油糠油（15.9%）中飽和脂肪酸含量；加工工段中，二道砂輥米油脂飽和脂肪酸含量（11.2%）最低，二道鐵輥米油脂飽和脂肪酸含量最高（17.8%）。然而，不同部位、加工工段谷子油的脂肪酸種類差別不大，均由9種脂肪酸組成，其中飽和脂肪酸含量＜19%，主要為棕櫚酸（＜9.6%）、硬脂酸（＜5.5%）、花生酸（＜1.7%）及少量的月桂酸和山崳酸，不飽和脂肪酸含量＞81%，主要為亞油酸（＞64%）、油酸（＞13%）、亞麻酸（＞2.3%）及少量的花生一烯酸。不飽和脂肪酸亞油酸和亞麻酸具有降低血脂及血液中低密度脂質蛋白膽固醇的功效[27]，且谷子油在降低高血壓、心臟病和中風等疾病的發病率方面具有很高的藥用價值，是一種極具開發價值的營養保健油脂。

表2 不同品種、部位及工段谷子加工產品粗脂肪的脂肪酸組成

3 結論

（1）不同部位的谷子營養成分相差很大。小米的水分和淀粉含量高于油糠、谷糙和谷殼，而灰分和粗脂肪含量則明顯低于油糠和谷糙；此外，小米的蛋白質含量低于油糠中的蛋白質含量，因此，應合理利用谷子加工過程的副產物。

（2）不同工段谷子加工產品的組成也存在一定差別，谷子經過礱谷機、砂輥機到鐵輥機，谷殼、谷糙和油糠逐漸被脫除，產品的灰分含量逐漸降低，粗蛋白和粗脂肪含量先稍微升高，隨后逐漸降低，而粗淀粉含量隨谷殼和谷糠的脫除逐漸升高。因此，利用不同工段的產品，可以開發新的食品資源。

（3）不同品種、部位、工段谷子加工產品油脂的脂肪酸含量存在一定差別，但種類差別不大，均由9種脂肪酸組成，主要為亞油酸（＞64%）、油酸（＞13%）、棕櫚酸（＞7.0%）。谷子油的高不飽和脂肪酸含量使其成為一種極具開發潛力的營養保健油脂。