1. 引言
藜麦(Chenopodium quinoa)，原产于南美洲安第斯山区，有7000多年的种植历史，是印加土著居民的主要传统食物，目前世界各地均有引种，中国西藏、陕西、山西、四川、青海和浙江等地已大量种植 [1]。与传统谷物相比，藜麦具有更高的营养价值，不仅含有丰富的蛋白质、淀粉、维生素、微量元素等营养物质，还含有多酚、黄酮、皂苷等功能性成分 [2]。药理实验表明，藜麦具有抗氧化、抗炎、降血糖、减肥等生理活性，是一种很有前途的功能性食品 [3]。
藜麦麸皮，即藜麦的外种皮，由于其含有皂苷类成分，味苦，故在食用前常通过水洗或者研磨去除。然而，藜麦加工过程中产生大量的麸皮被遗弃而未得到有效合理的利用，造成了资源浪费。因此，如何充分利用麸皮，提高藜麦的综合利用价值值得深入研究。
目前藜麦麸皮的研究主要集中在总皂苷的提取工艺或活性研究方面 [4] [5]，而关于藜麦麸皮的营养成分分析与评价则罕见报道。本研究旨在分析藜麦麸皮的中的营养成分，并对其进行综合评价，探究藜麦麸皮作为食品或其他产品加工的潜在利用价值，为今后的藜麦麸皮合理开发利用提供一定的参考依据。
2. 材料与方法
2.1. 材料
藜麦麸皮由青海格尔木藜麦种植基地提供，样品粉碎后过60目筛，备用。
2.2. 仪器与设备
DHG-9070型恒温干燥箱(上海一恒科学仪器有限公司)、SX2-8-10N型箱式电阻炉(上海一恒科学仪器有限公司)、Kjeltec 8400型全自动凯氏定氮仪(芬兰FOSS公司)、SZC-D脂肪测定仪(上海纤检仪器有限公司)、SLQ-6A纤维测定仪(上海纤检仪器有限公司)、Cary300紫外分光光度计(美国Varin公司)、S-433D氨基酸自动分析仪(德国SYKAM公司)、TSQ8000Evo气相色谱质谱联用仪(美国Thermo Fisher公司)、NexION 350D电感耦合等离子体质谱仪(美国Perkin Elmer公司)、MS104TS型电子天平(瑞士METTLER TOLEDO公司)。
2.3. 测定方法
水分含量测定参照GB 5009.3-2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》直接干燥法；总灰分含量测定参照GB 5009.4-2016《食品安全国家标准食品中灰分的测定》高温灼烧法；蛋白质含量测定参照GB 5009.5-2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》凯氏定氮法；粗脂肪含量测定参照GB 5009.6-2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》索氏抽提法；粗纤维含量测定参照GB/T 5009.10-2003《植物类食品中粗纤维的测定》；膳食纤维含量测定参照GB 5009.88-2014《食品安全国家标准食品中膳食纤维的测定》酶重量法；淀粉含量测定参照GB 5009.9-2016《食品安全国家标准食品中淀粉的测定》酶水解法；还原糖含量测定参照GB 5009.7-2016《食品安全国家标准食品中还原糖的测定》直接滴定法；总黄酮含量测定参照SN/T 4592-2016 《出口食品中总黄酮的测定》；总糖含量测定参考GB/T 15672-2009《食用菌中总糖含量的测定》；氨基酸含量测定参照GB 5009.124-2016《食品安全国家标准食品中氨基酸的测定》；色氨酸含量测定参照GB/T 15400-2018《饲料中色氨酸的测定》高效液相色谱法；脂肪酸含量测定参照GB 5009.168-2016《食品安全国家标准食品中脂肪酸的测定》归一化法；微量元素含量测定参照GB 5009.268-2016《食品安全国家标准食品中多元素的测定》电感耦合等离子体质谱法。
3. 结果分析
3.1. 一般营养成分对比分析
藜麦麸皮作为藜麦加工过程中的副产物，其营养成分丰富，但与其他谷物 [6] [7] [8] [9] 之间存在一定的差异(表1)。藜麦麸皮基本营养成分中蛋白质的含量最高，达到22.8%，高于小麦、青稞、燕麦和红米麸皮的蛋白含量(17.5%~21.5%)。藜麦麸皮中膳食纤维作为第二大营养成分，其含量(22.2%)高于燕麦麸皮(19.8%)低于小麦麸皮(44.2%)，符合GB28050-2011中规定膳食纤维含量大于6 g/100 g即为高或富含膳食纤维或良好来源。藜麦麸皮中淀粉的含量(10.3%)远低于小麦、青稞、燕麦和红米麸皮(20.6%~44.0%)，这也与藜麦中淀粉含量偏低相一致。粗纤维含量(8.5%)与青稞麸皮(8.4%)中的基本一致；脂肪含量(7.1%)高于小麦麸皮(4.5%)，低于青稞、燕麦、红米麸皮(8.4%~13.96%)；此外我们还检测了藜麦麸皮中的还原糖、总糖和总黄酮，其含量分别为7.5%、8.6%和8.5%，其还原糖和总糖的含量远高于藜麦中含量。
Table 1. Comparison of basic nutrient content between quinoa bran and cereal bran (%)
表1. 藜麦麸皮与谷类麸皮基本营养成分含量对比(%)
3.2. 氨基酸成分分析
本次测定的藜麦麸皮中皆有所测定的18种氨基酸，其中含量最高的是谷氨酸，含量为2.97%。其次精氨酸(1.54%)、天冬氨酸(1.34%)、赖氨酸(1.19%)含量也较高，甲硫氨酸(0.08%)、丝氨酸(0.08%)含量较少。对比小麦、青稞和红米麸皮，结果显示藜麦麸皮总氨基酸含量(15.92%)最高，不同的麸皮中氨基酸含量存在一定差异(表2)。
食品中必需氨基酸含量的多少是评价食品营养价值的重要指标。本次实验测定了8种必需氨基酸。世界卫生组织和联合国粮农组织(WHO/FAO)根据食物蛋白消化吸收和利用特点，提出食物蛋白氨基酸组成比例的推荐标准 [10]。根据此项标准对其必需氨基酸进行比较，藜麦麸皮中EAA/TAA值为0.354，EAA/NEAA值为0.547之间，略低于WHO/FAO的理想模式EAA/TAA 0.4及EAA/NEAA 0.6。而在小麦麸皮中EAA/TAA和EAA/NEAA仅为0.293和0.414。而红米中EAA/TAA和EAA/NEAA为0.416和0.712，高于WHO/FAO的理想模式。
Table 2. Amino acid contents of quinoa bran (g/100g)
表2. 藜麦麸皮中氨基酸含量(g/100g)
*：必须氨基酸。
3.3. 脂肪酸成分分析
由表3可知，藜麦麸皮脂肪酸含量丰富，共含有27种脂肪酸。其中饱和脂肪酸11种，总含量占比3.331%；单不饱和脂肪酸8种，总含量占比为30.951%；多不饱和脂肪酸8种，总含量占比为65.718%。必需脂肪酸主要包括亚麻酸、亚油酸，总含量占比为62.532%。在所有脂肪酸中，含量最高的是亚油酸，其含量占比为55.37%，其次为顺-10-十五碳酸一烯酸(9.514%)，再次为亚麻酸(7.162%)。
Table 3. Contents of fatty acids in quinoa bran (%, Area normalization)
表3. 藜麦麸皮中脂肪酸含量(%，面积归一化法)
3.4. 微量元素成分分析
采用微波消解法消解藜麦麸皮样品，以ICP-MS法测定了样品中的铁、镁、钾、锌、钙、铝、磷、矾、锶、钡和铜12种微量元素的含量(表4)。结果发现，藜麦麸皮中微量元素含量丰富，其中磷、钾、钙、镁含量较高，分别为10,800 mg/kg、2497 mg/kg、1867 mg/kg、1076 mg/kg；钠、铁、锌、铝、锶、铜含量次之分别为765 mg/kg、245 mg/kg、245 mg/kg、90.8 mg/kg、23.4 mg/kg、12.5 mg/kg。矾和钡含量较少，分别为9.5 mg/kg、3.0 mg/kg。不同的麸皮中微量元素的含量也存在较明显的差异，如青稞麸皮中镁含量为3498 mg/kg，而红米麸皮中却高达7530 mg/kg，远高于藜麦和青稞麸皮。在藜麦中含量最高的磷元素，在青稞中仅为1030 mg/kg。
Table 4. Contents of trace elements in quinoa bran (mg/kg)
表4. 藜麦麸皮中微量元素含量(mg/kg)
4. 讨论
柴达木盆地位于青海省西北部，青藏高原东北部，主要在海西蒙古族藏族自治州，面积约24万平方公，里是中国三大内陆盆地之一。柴达木盆地属高原大陆性气候，以干旱为主要特点，年降水量自东南部的200毫米递减到西北部的15毫米。柴达木盆地年均温均在5℃以下，气温变化剧烈，绝对年温差可达60℃以上，日温差也常在30℃左右，夏季夜间可降至0℃以下。柴达木盆地以盐渍化的土地为主，区域内积温较多、热量条件较好，咸水、微咸水资源及动植物资源丰富，有大量宜农土地未被开发 [11]。柴达木盆地地理、气候以及土壤条件非常适合种植藜麦，目前藜麦种植面积在柴达木地区日趋扩大，成为农民增收的重要途经。如何高效利用藜麦生产的副产品的藜麦麸皮值得深入研究。因此本研究针对藜麦麸皮中的营养成分进行了分析与评价。
蛋白质是藜麦麸皮中最主要的营养成分。藜麦麸皮中蛋白含量(22.8%)高于小麦、青稞、燕麦和红米麸皮，其氨基酸组成合理，含有人体必需的8种氨基酸，是理想的蛋白来源。植物蛋白，来源于植物，营养全面，与动物蛋白相仿，易被人体消化吸收，具有降低胆固醇、抗氧化、降血压等多种生理保健功能 [12]。必需氨基酸必须从食物中直接获得，否则就不能维持机体的氮平衡并影响健康。苏氨酸(Thr)可以促进机体的生长，提升消化系统和免疫系统的功能，提高人体的抗氧化能力；缬氨酸(Val)促进身体正常生长，修复组织，调节血糖；甲硫氨酸(Met)具有保护肝脏、抗抑郁、降血压等功效；赖氨酸(Lys)可以调节人体代谢平衡，提高胃液分泌，提高钙的吸收，加速骨骼生长等功能；异亮氨酸(Ile)能促进人体的蛋白质代谢；亮氨酸(Leu)可用于蛋白质的合成，提高人体的免疫力；苯丙氨酸(Phe)参与合成重要的神经递质和激素，参与机体糖代谢和脂肪代谢；色氨酸(Trp)参与体内血浆蛋白质的更新，并可促使核黄素发挥作用，还有助于烟酸及血红素的合成 [13]。本研究中8种必需氨基酸占总氨基酸的35.4%，其中含量最高的为赖氨酸(1.19%)，其次为苯丙氨酸(1.06%)、亮氨酸(1.04%)、缬氨酸(0.69%)、异亮氨酸(0.63%)、苏氨酸(0.62%)和色氨酸(0.32%)，甲硫氨酸含量最低仅0.08%。
藜麦麸皮中的膳食纤维含量达到22.2%，是优良的膳食纤维来源。膳食纤维是一种不能被人体消化的碳水化合物，分为非水溶性和水溶性纤维两大类。膳食纤维具有重要的生理作用，是维持人体健康必不可少的一类营养素。膳食纤维有利于刺激胃肠道的蠕动，改善肠道菌群，保持肠道清洁，减少和预防胃肠道疾病；能够抑制胆固醇的吸收，预防高血脂症和高血压；能够延缓和减少重金属等有害物质的吸收，减少和预防有害化学物质对人体的毒害；延缓葡萄糖的吸收，推迟可消化性糖类如淀粉等的消化，避免进餐后血糖急剧上升，增强胰岛素敏感性，提高人体耐糖的程度，有利于糖尿病的治疗和康复 [7]。
藜麦麸皮中脂肪酸含量达7.1%，且不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸含量占比为96.669%，其中亚油酸含量最高。亚油酸作为人体必需脂肪酸，在体内发挥着重要的生理功能。有研究表明，亚油酸能够与血液中的胆固醇结合生成低熔点的脂质，易于乳化、输送和代谢；能降低血液中的胆固醇含量，预防动脉硬化和血脂异常等 [14]。藜麦麸皮中丰富的不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸，可以作为潜在的健康植物油脂来源。
微量元素在人体内含量虽然极微小，但具有强大的生物学作用，它们参与酶、激素维生素和核酸的代谢过程。磷在所有生物的组织生长和修复、酸碱平衡调节、脂肪和淀粉的代谢以及能量转移等方面起着重要的作用；钾对人类神经系统、肌肉功能、体液平衡以及心脏、肾脏和肾上腺功能都很重要；钙在骨骼和牙齿的形成、血液凝结、肌肉收缩、神经传递和酶活性中都是必不可少的；镁是一种重要的电解质，维持正常的神经和肌肉功能 [15]。藜麦麸皮中富含磷、钾、钙、镁等微量元素，可为机体提供优良的微量元素。
5. 结论
综上所述，藜麦麸皮中富含蛋白质、膳食纤维、淀粉、脂肪、还原糖、总黄酮、微量元素等营养成分，其中含有8中必需氨基酸，脂肪主要为不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸。藜麦麸皮具有重要的开发利用价值，可以开发优良的植食性蛋白、膳食纤维以及油脂等，具有广阔的利用前景。此研究为藜麦麸皮的开发利用奠定了坚实的基础。
基金项目
西宁市重点研发与转化计划：藜麦系列产品深加工关键技术研究(2018-Y-15)。
NOTES
*通讯作者。