喀什地区复播小米的品质评价

Quality Evaluation Analysis of Resown Millet in Kashi Area

摘要

为探究喀什地区复播的不同品种谷子小米营养品质的差异，试验以不同来源的4个谷子品种作为分析对象，对小米中的9种矿质元素Na、Mg、K、Ca、Mn、Fe、Cu、Zn、Se含量进行检测，并对其4种营养指标脂肪酸、粗蛋白、粗脂肪、淀粉含量进行检测分析，最后对其生产加工方向进行综合预测。结果表明，各元素含量在不同品种谷子间差异显著，其中Na含量为8.24~31.18 μg/g，Mg含量为869.42~1 580.23 μg/g，K含量为2 326.80~5 033.01 μg/g，Ca含量为110.64~395.88 μg/g，Mn含量为11.39~21.11 μg/g，Fe含量为15.94~57.46 μg/g，Cu含量为0~7.51 μg/g，Zn含量为15.10~35.94 μg/g，Se含量为0.070 7~0.176 8 μg/g。小米矿质元素总量范围为3 365.10~6 874.92 μg/g，变异系数为25.95%；不饱和脂肪酸含量丰富而且在不同品种间差异显著；粗蛋白、粗脂肪、淀粉的含量范围分别是12.9%~13.69%、4.54%~6.02%、68.8%~76.76%，变异系数分别为5.00%，11.42%和4.91%。不同品种谷子小米直链淀粉含量差异不大，对其糊化温度与胶稠度分析后发现，陇谷29易蒸煮、适口性更好。不同品种谷子小米的营养品质存在差异性，陇谷29总体表现优异，晋谷21次之，二者均可作为企业生产的储备品种。

Abstract

In order to explore the difference of nutritional quality of different varieties of resown millet in Kashi area, in this study, four millet varieties from different sources were used as the analysis objects. The contents of nine mineral elements(Na, Mg, K, Ca, Mn, Fe, Cu, Zn, and Se) in millet were detected, and the contents of four nutritional indexes(fatty acids, crude protein, crude fat, and starch) were analyzed. A comprehensive prediction was also made for the direction of production and processing. The results showed that the contents of each element significantly differed among different varieties of millet. The content of Na content was 8.24-31.18 μg/g; Mg content was 869.42-1 580.23 μg/g; K content was 2 326.80-5 033.01 μg/g; Ca content was 110.64-395.88 μg/g; Mn content was 11.39-21.11 μg/g; Fe content was 15.94-57.46 μg/g; Cu content was 0.00-7.51 μg/g; Zn content was 15.10-35.94 μg/g; and Se content was 0.070 7-0.176 8 μg/g. The total range of mineral elements in millet was 3 365.10-6 874.92 μg/g, with a coefficient of variation of 25.95%. Unsaturated fatty acid content was rich and significantly different between different varieties; the contents of crude protein, crude fat, and starch were 12.9%-13.69%, 4.54%-6.02%, 68.8%-76.76%, and the coefficients of variation were 5.00%, 11.42%, and 4.91%, respectively. The amylose content of different varieties of millet was not significantly different. After analyzing the gelatinization temperature and gel consistency, it was found that Longgu 29 was easy to cook and had better palatability. The nutritional quality of different varieties of millet was different. Longgu 29 had excellent overall performance, followed by Jingu 21, they could be used as a reserve variety for enterprise production.

关键词

复播 / 小米 / 营养指标 / 生产加工 / 喀什地区

Key words

resowing / millet / nutritional indexes / production and processing / Kashi area

谷子（Setaria italica（L.）P.Beauv）起源于我国，是禾本科狗尾草属，是一种药食两用的杂粮作物。谷子在我国拥有悠久的种植历史，在水稻、玉米和小麦成为主要农作物以前，曾经是我国古代的主要农作物。小米是谷子加工后的产品，钠含量低，富含碳水化合物、蛋白质、脂肪、维生素及矿物质^[1-2]。小米具有保护胃黏膜，补益脾胃，治疗腹泻^[3]，降血压^[4]，降血脂，降血糖^[5]等多种保健作用^[6-7]。以小米为原料加工的食品也具有比较高的营养价值，比如小米糊。

小米的品质包括营养品质和食味品质。营养品质是指小米中各营养成分的含量，一般主要以其所含有的蛋白质、脂肪、淀粉、氨基酸、维生素等多种营养成分的含量为指标进行评价^[8]。小米蛋白质含量丰富，有研究表明，小米中蛋白质含量为7.25%~17.50%，且此类蛋白属于低过敏性蛋白，非常适宜婴幼儿食用^[9]。小米中脂肪含量约5%，其中80%~90%为不饱和脂肪酸^[10]。冯耐红等^[11]测定山西小米品种营养成分时发现，小米碳水化合物含量中最主要的成分是淀粉，占比约为60%。对于食味品质，主要以直链淀粉含量、糊化温度和胶稠度为指标进行评价。刘雪梅等^[12]研究认为，小米直链淀粉含量与食味品质息息相关，并以直链淀粉含量为指标选出9个食味品质佳的品种。刘红等^[13]研究也得出类似结果。另外，刘红等^[13]还对小米的糊化特性进行了分析，认为糊化温度和胶稠度也是反映小米食味品质的重要指标。不同谷子品种生产的小米营养品质也不同。姬荣^[14]对榆林地区不同谷子品种生产的小米进行分析后发现，农家谷子品种生产的小米营养品质欠佳。李涌泉等^[15]分析晋北地区谷子品种后，认为晋谷59和晋谷21营养品质显著高于对照品种大白谷。张爱琴等^[16]研究表明，除遗传因素外，小米营养品质还受到环境因素的影响，并通过分析陇东地区不同来源的小米品质发现不同地区生产的小米营养品质存在很大差异。

新疆地处中国西北内陆，气候干旱，日照时间充足（年日照时数为2 500~3 500 h）。特殊的气候地理条件非常适合耐旱耐瘠的谷子生长，而且较大的温差有利于改善小米的营养品质^[17]。目前，喀什地区有大面积的冬小麦（制种小麦）种植，每年6月前后小麦采收后土地进入空闲期。由于谷子生育期短，90~130 d成熟，在土地空闲期种植谷子可以为当地农民再增加一份收入，形成了“制种小麦+复播谷子”的一年两熟的种植模式，经济效益远远高于当地农民“制种小麦+玉米”的种植模式。谷子已经作为复播作物在南疆地区进行了大面积推广，每年种植面积0.4万hm²以上，但是缺乏生育期短且品质优良的谷子品种^[18]。不同谷子品种生产的小米品质有很大的差异，选择具有优良品质的谷子品种进行种植并开展深加工是小米加工企业面临的一项重要任务。

本试验分析了4个谷子品种在喀什地区种植的营养品质和加工品质，旨在储备生产上具有优良品质的谷子品种，为加工企业提供优质的谷子原材料，筛选出适合深加工的谷子品种。

1 材料和方法

1.1 试验材料

测试的4个谷子品种分别引自山西和甘肃，具体品种信息见表1。

1.2 试验设计

试验在新疆喀什地区疏勒县库木西力克乡15村（76°22'E、39°13'N）进行。本试验采用随机区组设计，3个重复。每个小区面积为18 m²（6 m×3 m）。小区播种采用覆膜播种，一膜4行，行距35 cm，每个小区种植8行。2022年6月中旬人工点播，株距10 cm，播深2~3 cm，每穴播种3~5粒，每穴留苗2株，留苗株数36万株/hm²。7月中旬和下旬分别使用机器中耕1次。全生育期滴灌5~6次，每次用水量3 000~3 750 m³/hm²。10月上旬适时收获，收获去掉两边行，减少试验误差。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 矿物元素的测定

依据GB 5009.268—2016，采用电感耦合等离子体质谱法对4个品种小米的矿物元素含量进行测定。每份样品重复测定3次，取其平均值。

1.3.2 脂肪酸组分的测定

依据GB 5009.168—2016，采用归一化法测定小米中银杏酸（C15∶1）、棕榈酸（C16∶0）、硬脂酸（C18∶0）、油酸（C18∶1）、亚油酸（C18∶2）、亚麻酸（C18∶3）和花生酸（C20∶0）7种脂肪酸相对含量。根据脂肪酸甲酯标准品的相对保留时间，确定脂肪酸甲酯种类，使用面积归一化法定量测定脂肪酸含量。

1.3.3 常规营养成分的测定

粗蛋白含量测定采用凯氏定氮法。称取样品置于消化管内，加入适量硫酸及催化剂进行消化，待液体呈绿色透明状，冷却后放入自动凯氏定氮仪中，加入盐酸滴定计算粗蛋白含量。粗脂肪含量测定采用索氏提取法.利用相似相溶原理，将样品用无水乙醚从抽提筒内抽提出来，待乙醚挥发后对样品进行烘干。在干燥器中冷却至恒质量，称量计算出粗脂肪含量。采用酸水解法测定淀粉含量，样品去除脂肪及可溶性糖后，淀粉经稀硫酸催化水解生成具有还原性的单糖，测定其含量并折算为淀粉含量。

1.3.4 食味指标的测定

采用碘比色法测定淀粉中直链淀粉含量，直链淀粉与碘液生成深蓝色复合物。糊化温度、胶稠度分别按照NY/T83—1988、GB/T 17891—1999、NY/T83—1988进行测定。

1.4 数据处理

采用SPSS 26.0软件及Excel进行数据处理及差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 矿物元素含量分析

本试验对Na、Mg、K、Ca这4种大量元素和Mn、Fe、Cu、Zn、Se等5种微量元素含量进行了检测，结果显示（表2），不同谷子品种所含有的矿物元素含量的差异十分明显。在4种大量元素中，平均含量最高的是K元素，平均值达到了4 071.37 μg/g，显著高于其他大量元素的含量（P<0.05）。表明K元素是谷子最基础的矿物元素。相对而言，Na元素含量最低，平均含量只有21.64 μg/g。Na与K元素含量的比为1∶188，形成了典型的K元素含量高而Na元素含量低的分布形态。这种分布规律对预防高血压疾病有很大的作用，这也是小米为何受到高血压患者青睐的原因。

另外，5种微量元素的含量整体较低。按照平均含量由高到低的顺序依次为Fe>Zn>Mn>Cu>Se。其中，Fe元素的平均含量为36.31 μg/g，Se的平均含量最低，仅为0.124 5 μg/g。通过对不同品种矿物元素进行单因素方差分析可知，同一种矿物元素在不同品种的谷子中存在显著差异（P<0.05）。

9种矿物元素含量的变异系数范围为23.14%~68.02%，其中，Cu元素的变异系数高达68.02%。究其原因可能是由于晋谷21中Cu含量显著高于其他品种（P<0.05），而陇谷23中又未检测到Cu元素。品种间相互比较分析发现，晋谷21当中的Na、Ca和Cu含量都显著高其他品种（P<0.05）；陇谷32的K和Zn含量显著高其他品种（P<0.05）；陇谷29的Fe含量显著高其他品种（P<0.05）；晋谷21和陇谷29的Se含量高于其他2个品种；陇谷23当中的Mg和Mn含量显著低于其他品种P<0.05）。

2.2 脂肪酸含量分析

4种谷子品种的脂肪酸类型主要包括：C15∶1、C16∶0、C18∶0、C18∶1、C18∶2、C18∶3、C20∶0，其含量如表3所示。上述7种脂肪酸可以分为2类，即饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸。C16∶0、C18∶0和C20∶0这3种脂肪酸属于饱和脂肪酸，其余的属于不饱和脂肪酸。比较4个谷子品种的7种脂肪酸平均含量发现，C18∶2类型的脂肪酸含量最高，占68.17%。它是一种人体自身不能合成的必需脂肪酸，具有降血脂、降血压和防治心血管疾病的保健效果，对维持人体各项基本生理活动也具有重要作用。C18∶1含量次之，为17%。C16∶0、C18∶0、C18∶3的平均含量都在1%~10%而C15∶1和C20∶0的含量均小于1%。通过对这些品种的脂肪酸含量进行分析发现C15∶1、C16∶0、C18∶3、C20∶0这4种脂肪酸在4个谷子品种中的含量比较稳定，变幅分别为0.09%~0.11%、7.28%~8.45%、2.15%~2.92%、0.29%~0.61%。C18∶0的变异系数为86.5%，显著高于其他几种脂肪酸（P<0.05），这是由于陇谷23中含量远远高于其他品种所致。C18∶1的含量在各品种间差异显著，而且陇谷29显著高于其他品种（P<0.05）。C18∶2含量在各品种间也差异显著（P<0.05），晋谷21中最高。

2.3 常规营养成分分析

为了对4个谷子品种常规营养成分含量进行比较，本试验测定了粗蛋白、粗脂肪和淀粉等指标，结果如表4所示，4个品种小米中粗蛋白、粗脂肪和淀粉平均含量分别为13.38%、5.21%和71.63%，除粗脂肪的变异系数略大于10%以外，其余2个指标均小于10%，这表明3个指标在不同品种小米间差异较小。其中，粗蛋白含量在这4个谷子品种间差异不显著。粗脂肪含量在这4个谷子品种间差异显著（P<0.05），陇谷29的粗脂肪含量显著高于其他品种（P<0.05）；陇谷32的淀粉含量显著高于其他品种（P<0.05）。

2.4 食味品质分析

小米作为一种食品，其食味品质是影响消费者选择的重要因素。为探究4种谷子品种生产的小米食味品质的区别，本试验对其直链淀粉含量、糊化温度和胶稠度3个指标进行测定，结果如表5所示，3个指标的变异系数均小于5%，表明这3个指标在不同谷子品种生产的小米之间差异较小。本研究中，4个谷子品种的直链淀粉含量变幅均较小，在19%~20%，且各品种间差异不显著。但对于糊化温度而言，陇谷32和陇谷23的糊化温度显著高于陇谷29与晋谷21（P<0.05）。根据糊化温度的特性，其温度越低，小米越容易煮烂，口感也更好，说明陇谷29与晋谷21的品质更好。另外，4个谷子品种生产的小米胶稠度分析结果表明，陇谷23和陇谷29的胶稠度显著高于另外2个品种（P<0.05）。

3 结论与讨论

矿质元素对人体具有非常重要的作用。其中，高K低Na的食物对预防或缓解高血压症状十分有利^[19]；缺乏Fe元素可能会导致出现缺铁性贫血；而摄入Se元素有利于抗氧化、抗衰老、提高免疫力等。已有研究表明，小米是典型的高K低Na食物，非常适宜高血压人群食用^[20]。本研究在Fe元素的分析结果中，陇谷29的含量最高，为57.46 μg/g，略高于杨梦涵等^[21]测定的Fe元素平均含量，在Se元素含量分析结果中，晋谷21和陇谷29等2个品种都比较高，分别为0.176 8、0.160 1 μg/g，高于崔纪菡等^[22]测定的小米Se元素含量。综合比较几种矿质元素在不同谷子品种中的分布情况表明，晋谷21和陇谷29的营养品质相对较高。

脂肪酸分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸2种类型，小米的不饱和脂肪酸一般占比80%左右，其中C18∶2是对人体十分重要的一种必需脂肪酸，对于中老年人可以起到降压降脂、防治心血管疾病等作用，对于婴幼儿可起到促进视网膜和大脑发育等作用^[9]。本试验中，晋谷21的C18∶2含量最高，为69.23%，高于张爱琴等^[16]在陇东地区试种的9个谷子品种的平均含量，但低于冯小磊等^[23]在张家口试种的9个谷子品种的平均含量，这可能与供试材料的遗传背景差异以及不同种植地光照时间和积温等环境条件差异有关。综合来看，晋谷21在脂肪酸含量上具有一定的加工潜力。

根据近年来大众的口味变化，市场上易蒸煮、适口性好的小米显然更受欢迎。有研究表明，糊化温度与小米的蒸煮特性相关，越低则小米越易煮烂；而胶稠度与小米的适口性相关，越高则食味性越好。本试验中，陇谷29的食味品质恰好符合这一要求。任彩霞^[9]研究发现，油脂含量越高，小米的品质越好。本研究中，陇谷29的粗脂肪含量显著高于其他品种，与任彩霞^[9]的研究结果一致。

小米作为一种杂粮，目前在生产上除了要求淀粉、脂肪、蛋白质等基础指标外，对微量元素、不饱和脂肪酸含量等指标也十分重视。另外，为了迎合大众的需求和口味，可能还要考虑香味、口感和是否易蒸煮等因素。本研究表明，陇谷29不仅在基础指标上表现优异，还具有较高的Fe和Se含量，但其不饱和脂肪酸含量略低。与此相反，晋谷21虽然在微量元素含量上略有欠缺，但其不饱和脂肪酸含量较高，尤其是C18∶2的含量显著高于其他品种。后期也许可以通过人工杂交或分子杂交的手段，选育出同时具备这2个品种优势的谷子品种。

陇谷29的Fe、Se含量高，可以改善人体内血红蛋白水平、提高免疫力；除此之外，它还易蒸煮，适口性也比较好，适合作为加工婴幼儿米粉的原料。晋谷21 Ca、Se含量相对较为丰富，还拥有大量的不饱和脂肪酸，不仅有利于老年人补充钙质、增强体质，还能起到降压、降脂、防治心血管疾病等作用，适合作为加工中老年米粉的原料。综合分析，陇谷29和晋谷21这2个品种适合加工，可以作为深加工生产的储备品种。

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基金资助

科创中国（疏勒）项目

新疆自治区科技特派员项目

“天山英才”计划新疆“三农”骨干人才培养项目(2022SNGGNT080)

新疆科技援疆计划项目(2022E02010)

新疆科技援疆计划项目(2021E02007)