杂粮复合豆沙营养及功能品质评价

成 楠 秦礼康 解春芝 朱 怡

(贵州大学酿酒与食品工程学院1，贵阳 550025)(贵州大学生命科学学院2，贵阳 550025)(贵州省植保植检站3，贵阳 550001)

薏米，集营养、医疗、保健于一体，被誉为“世界禾本科植物之王”[1]，其营养素含量丰富，是一种营养平衡的谷物[2]，具有抑制癌细胞生长、抗肿瘤、降血糖血脂等功效[3]。苦荞，不仅富含蛋白质、脂肪、维生素、矿物质和微量元素，且含有其他谷类粮食所没有的叶绿素和生物类黄酮物(芦丁等)，具有明显的降血糖、降血脂、抗氧化等功效，被称为“食药皆佳”的粮食珍品[4-5]。目前，薏米、苦荞的应用日趋广泛，如：李志[6]研制了薏米饼干并对比分析了其营养功能品质，结果发现薏米饼干比普通饼干增加了三萜化合物等活性成分，且蛋白质含量显著增加；樊环环[7]研制了苦荞复合面条并对其酚类物质组成及抗氧化品质进行了研究，结果发现苦荞复合面条总酚、总黄酮含量以及抗氧化能力显著高于小麦面条，具有更高的营养价值。

豆沙，作为传统加工配料，被广泛用于多种食品加工，倍受消费者青睐。目前，关于杂粮复合豆沙研制及其营养、功能活性物质含量分析、抗氧化活性评价等方面还鲜有报道。本研究以薏米、苦荞分别与红小豆、红芸豆制成杂粮复合豆沙，检测其蛋白质、氨基酸、淀粉等宏量营养素以及黄酮、多酚、花青素等微量活性成分含量，并对营养品质及功能成分进行综合评价，旨在为薏米、苦荞等杂粮开发及新型杂粮复合豆沙产业化提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

红小豆(大红袍)、薏米(贵州小白壳薏米)、苦荞米(兴苦2号)：2016年10月收获的新鲜籽粒；红芸豆(英国红)：2016年10月收获的新鲜籽粒；鲁花5S压榨一级花生油；木糖醇、分子蒸馏单甘脂，黄原胶。薏米与苦荞均经过除杂、清洗、干燥、炒香、粉碎过筛(60目)后备用。

实验豆沙样品中，除红小豆沙(市售)为对照外，其余6个豆沙样品均为实验室自制，即红小豆沙、薏米红小豆沙、苦荞红小豆沙、红芸豆沙、薏米红芸豆沙、苦荞红芸豆沙。

1.2 主要试剂与仪器

葡萄糖含量检测试剂盒；胃蛋白酶、胰酶、糖化酶(100 u/mg)；18种氨基酸标准品；芦丁(分析纯)；没食子酸丙酯标准品(分析纯)；pH 1.0缓冲溶液：0.2 mol/L KCl-0.2 mol/L HCl-H2O溶液(体积比为50 ∶97 ∶53)；pH 4.5缓冲溶液：准确称取19.294 g CH3CO2Na加入到24 mL冰乙酸中定容至500 mL。其他化学试剂均为分析纯。

Spectra Max 190型酶标仪；L-8900型全自动氨基酸分析仪；SCIENTZ-18N型冷冻干燥机；SB-800DT型超声波清洗机；TH2-92C型台式恒温振荡器；H2-16KR型台式高速离心机；L5S型紫外可见分光光度计；FOSS 2012型消化炉及排废装置；FOSS 2300型自动定氮仪；DRZ-3DAS型箱式电阻炉。

1.3 实验方法

1.3.1 豆沙样品制备

豆沙样品的配方：红小豆沙和红芸豆沙均以豆沙为基料，添加15%花生油、12%木糖醇、0.6%分子蒸馏单甘脂和0.4%黄原胶制成；在此配料分别添加6%薏米粉和4%苦荞粉即制成杂粮复合豆沙。

制备方法：对红小豆、红芸豆籽粒进行筛选、清洗，用蒸馏水以1 ∶3(g/mL)的料液比于45 ℃恒温浸泡12 h后，于110 ℃蒸煮40 min。滚揉破碎后过60目筛，经沉淀、挤压脱水，制得生豆沙。加入花生油、木糖醇、经炒香粉碎(60目)的薏米粉/苦荞粉以及乳化稳定剂(0.6%分子蒸馏单甘酯、0.4%黄原胶)[8]，120 W上锅炒制10 min，水分含量控制在15%～20%，即可制得营养丰富的杂粮复合豆沙。

1.3.2 豆沙主要营养成分含量测定

蛋白质、脂肪和灰分含量测定：分别按GB 5009.5—2016、GB 5009.6—2016和GB 5009.4—2016执行。

氨基酸含量测定：样品酸解过膜后，采用邻苯二甲醛(OPA)柱前衍生高效液相色谱分析，借助氨基酸自动分析仪测定豆沙样品氨基酸种类和含量[9]。

总淀粉含量测定：参照杨柳[10]苯酚-硫酸法，将10 mL水及10 mL 90%二甲亚砜分别加入两个10 mg(干基)豆沙浆液(豆沙与蒸馏水按1 ∶4.75 g/mL混合打浆)中，沸水浴30 min后于50 ℃ 200 r/min水浴振荡过夜，取上清液于490 nm波长处测定吸光值，并计算含量。

快速消化淀粉(RDS)、慢消化淀粉(SDS)和抗性淀粉(RS)含量测定：在Englyst[11]法的基础上测定，称取2.2 g豆沙浆液(干基)，加入2 mL pH 5.2的醋酸钠缓冲液于37 ℃、200 r/min 恒温摇床上平衡30 min，加入含有猪胰α-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶的混酶2 mL，置于37 ℃恒温摇床中振荡并准确计时。分别在水解20、120min后取出50 μL酶解液加入450 μL 90%乙醇灭酶，用葡萄糖试剂盒于520 nm的波长下测定葡萄糖含量。计算公式如下：

(1)

(2)

(3)

式中：FG为酶水解处理前淀粉中游离葡萄糖质量/mg；G20为淀粉酶解20 min后释放的葡萄糖质量/mg；G120为淀粉酶解120 min后释放的葡萄糖质量/mg；TS为样品中总淀粉质量/mg。

1.3.3 豆沙主要功能成分含量测定

黄酮含量测定：豆沙样品冷冻干燥(于-20 ℃预冻后，转移至真空冷冻干燥机中进行冻干，冻干温度为-60 ℃，真空度为0.1 Pa，物料厚度10 mm，干燥时间为48 h)后，用高速多功能粉碎机将样品粉碎过60目筛得到豆沙样品粉末备用。参照硝酸铝-亚硝酸钠比色法[12]，在510 nm处以芦丁为标准品做标准曲线测定总黄酮含量。以芦丁含量为横坐标(X，mg/mL)，吸光度为纵坐标(Y)绘制标准曲线，其回归方程为Y= 11.707X-0.004 8(R2= 0.998 1)。

多酚含量测定：参照Folin-Ciocalten法[13]，在540 nm处以没食子酸丙酯为标准品做标准曲线测定多酚含量。以没食子酸丙酯含量为横坐标(X，mg/mL)，吸光度为纵坐标(Y)绘制标准曲线，其回归方程为Y= 7.584 8X+ 0.000 3(R2=0.999 1)。

花青素含量测定：参照参考文献[14、15]，豆沙花青素含量计算公式：

(4)

(5)

1.4 数据处理

2 结果与分析

2.1 豆沙主要营养成分含量

2.1.1 豆沙蛋白质、脂肪、灰分含量

由表1可知，薏米、苦荞复合豆沙中蛋白质含量显著高于单一豆沙的含量(P<0.05)，并优于原材料薏米(19.66%)、苦荞(17.78%)、红小豆(22.34%)、红芸豆(20.90%)中蛋白质含量。这与彭芸[16]对苦荞馒头与市售纯小麦馒头蛋白质含量比对结果相一致。薏米、苦荞复合豆沙中脂肪含量显著低于单一豆沙的含量(P<0.05)，这可能是由于复合豆沙中薏米、苦荞脂肪含量较低所致。薏米、苦荞复合豆沙中灰分含量无显著性差异(P>0.05)。因此，薏米、苦荞复合豆沙更适合需摄入高蛋白、低脂肪饮食的特殊人群食用，具有更优的营养品质。

表1 不同豆沙品种蛋白质、脂肪、灰分含量(以干基计)/%

注：同列字母不同表示差异显著(P<0.05)，余同。

2.1.2 豆沙淀粉含量

由表2可知，苦荞红小豆沙总淀粉含量最高。苦荞红小豆沙快消化淀粉含量最低，而慢消化淀粉和抗性淀粉含量最高，薏米、苦荞复合豆沙中总淀粉含量、慢消化淀粉含量、抗性淀粉含量含量显著高于单一豆沙的含量(P<0.05)，而快消化淀粉含量显著低于单一豆沙的含量(P<0.05)。许芳溢等[17]研究结果同样证实苦荞馒头的抗性淀粉含量显著高于小麦馒头(P<0.05)。抗性淀粉具有控制体重、防止糖尿病、降低总胆固醇与三酸甘油酯含量等功效[17]，因此，薏米、苦荞复合豆沙更有利于人体健康。

表2 不同豆沙品种淀粉的消化性(以干基计)/%

2.1.3 豆沙氨基酸含量

由表3可知，豆沙样品蛋白质的EAA/TAA比值40.02%～42.92%和EAA/NEAA比值83.54%～97.35%均高于WHO/FAO 的理想模式 EAA/TAA(40%)及EAA / NEAA (60%)[18-19]，蛋白质品质优。但薏米、苦荞复合豆沙中EAA、TAA以及限制性氨基酸胱氨酸和蛋氨酸含量均显著高于单一豆沙的含量(P<0.05)，这些氨基酸的强化主要来源于复合豆沙中加入的薏米、苦荞，豆沙与谷类食品合用可发挥蛋白质的互补作用，提高其营养价值[20]。因此，薏米、苦荞复合豆沙在氨基酸组成及含量方面具有更高的营养价值。

表3 不同豆沙品种氨基酸含量(以干基计)/%

2.2 豆沙主要功能活性成分含量

由表4可知，薏米、苦荞复合豆沙与单一豆沙在黄酮、多酚、花青素方面均存在显著性差异(P<0.05)，且薏米、苦荞复合豆沙中黄酮、多酚、花青素含量显著高于单一豆沙的含量(P<0.05)，这是由于杂粮复合豆沙中添加了富含黄酮、多酚、花青素的薏米、苦荞所致。彭芸[16]研究结果同样证实苦荞馒头多酚类物质和黄酮类物质含量显著高于纯小麦馒头多酚类物质和黄酮类物质含量(P<0.05)。因此，薏米、苦荞复合豆沙具有更优的功能品质。

表4 不同豆沙品种主要功能成分含量(以干基计)/mg/100 g

2.3 豆沙营养功能活性成分评价

2.3.1 主成分的选取

将7个豆沙样品的蛋白质、脂肪、灰分、总淀粉、慢消化淀粉、快消化淀粉、抗性淀粉、EAA、HEAA、TAA、EAA /TAA、EAA / NEAA、黄酮、多酚、花青素15个营养功能指标作为初始指标，进行标准化转换以及主成分分析。15个营养功能指标经主成分分析后提取出2个主成分，其特征值、方差贡献率、累计方差贡献率和权重见表5。由表5可知，提取的2个主成分特征值均大于1，主成分1与主成分2累积方差贡献率大于85%，可以全面地反映各指标的信息量，其中主成分1的贡献率最高，所体现的变量信息也最多。

表5 主成分的特征值、方差贡献率、累计方差贡献率和权重

2.3.2 函数的建立及分析

7个豆沙样品营养功能指标相关矩阵的特征向量和公因子方差如表6所示。由表6可见，大部分指标的公因子方差大于90%，表明所提取的2个主成分可以较好的体现原始变量信息。主成分1中总淀粉、慢消化淀粉、抗性淀粉、多酚的系数较大，表明其在主成分1中的贡献率较大；主成分2中EAA、TAA、EAA/NEAA、花青素贡献率较大。通过将2个主成分的特征向量与相应权重的积累加的方法构建了豆沙样品的营养功能综合评价指数，得到综合评价模型：

Y=0.55PC1+ 0.45PC2

(6)

式中：Y为综合得分；PC1为主成分1得分；PC2为主成分2得分。

PC1=0.28X1-0.27X2-0.23X3+0.31X4+0.34X5-0.34X6+0.33X7-0.18X8-0.24X9-0.21X10+0.27X11-0.08X12+0.25X13+0.31X14-0.06X15

(7)

PC2=0.18X1+0.27X2+0.26X3+0.22X4+0.08X5-0.15X6+0.19X7+0.35X8+0.30X9+0.33X10+0.07X11+0.37X12+0.23X13+0.19X14+0.40X15

(8)

式中：PC1、PC2为不同豆沙品种2个主成分的特征向量；X1～X15为豆沙品种15个指标标准化之后的值。

表6 不同豆沙品种15个营养指标相关矩阵的特征向量及公因子方差

2.3.3 营养功能活性成分综合评价

将豆沙样品各项营养功能指标标准化处理后，由综合评分模型计算出7个豆沙样品的第一主成分、第二主成分得分以及综合评分，并对其进行排序，结果(表7)表明，苦荞红小豆沙在第一主成分上的得分最高，苦荞红芸豆沙在第二主成分上的得分最高。从综合评分来看，薏米红小豆沙、苦荞红小豆沙综合评分均高于红小豆沙，薏米红芸豆沙、苦荞红芸豆沙综合评分均高于红芸豆沙，即薏米、苦荞复配的杂粮复合豆沙综合评分均高于单一豆沙。其营养价值由高到低的顺序为：苦荞红小豆沙>薏米红小豆沙>苦荞红芸豆沙>薏米红芸豆沙> 红小豆沙> 红小豆沙(市售)>红芸豆沙。由此可知，薏米、苦荞复配的杂粮复合豆沙综合营养价值优于单一豆沙。

表7 不同豆沙品种营养综合排名

为进一步综合判断不同豆沙样品营养功能特性的差异程度，以PC1得分为横轴、PC2得分为纵轴，绘制主成分得分二维空间图，如图1所示。由图1可知，薏米红小豆沙和苦荞红小豆沙、薏米红芸豆沙和苦荞红芸豆沙、红小豆沙和红小豆沙(市售)在二维空间上的距离相近，而红芸豆沙与其他豆沙样品的位置相对较远。可见，薏米红小豆沙、苦荞红小豆沙与红小豆沙，薏米红芸豆沙、苦荞红芸豆沙与红芸豆沙营养功能特性差异较大，且薏米、苦荞复配的杂粮复合豆沙较单一豆沙具有一定的优势。值得关注的是，苦荞红小豆沙综合营养价值最高，综合排名第一。

图1 不同豆沙样品的主成分分析图

3 结论

薏米、苦荞复合豆沙与单一豆沙的营养功能特征有显著差异。其中，薏米、苦荞复合豆沙中蛋白质、总淀粉、慢消化淀粉、抗性淀粉、EAA、TAA、黄酮、多酚、花青素含量均显著高于单一豆沙，且薏米、苦荞复合豆沙综合评分也均高于单一豆沙，薏米、苦荞复配的杂粮复合豆沙营养价值优于单一豆沙。因此，将营养价值高、药食兼用的优质薏米和苦荞添加到豆沙中科学配伍研制杂粮复合豆沙，既能同时保留杂粮和豆沙营养、使营养更加均衡，又能满足人们对健康生活理念的需求，具有广阔的开发利用前景。