甘肃藜麦品种的营养品质和抗氧化性能差异比较

Comparison of nutritional quality and antioxidant performance among quinoa varieties in Gansu

摘要

目的 比较不同甘肃藜麦品种之间的经济效益及营养品质，以期为不同陇系藜麦推广、开发和应用提供理论依据和数据支撑。 方法 以甘肃省农业科学院畜草与绿色农业研究所天祝试验站种植的陇藜1号、陇藜2号、陇藜3号、陇藜4号、陇藜5号、陇藜6号、陇藜7号及陇黑藜1号为研究对象，对这8个品种藜麦的经济指标、化学成分、矿物元素含量及抗氧化性能进行比较分析。 结果 不同品种之间差异显著：如陇藜4号亩产量、蛋白质含量、钙含量、铁含量、硒含量显著高于其他品种（P<0.05），其中亩产达到了265 kg，并达到国家规定的富硒植物标准；陇藜5号千粒重显著高于另外7个品种（P<0.05）；陇藜6号发芽率达到了96%，明显高于其它品种（P<0.05）；陇藜7灰分显著高于其它品种（P<0.05）；陇藜3号和陇黑藜1号含有丰富的总酚和总黄酮，较其它品种有较强的抗氧化能力（P<0.05）。 结论 陇藜4号相较于其它品种表现出更好的经济效益及营养价值，而陇藜3号和陇黑藜1号可作为天然抗氧化食物开发和应用推广。

Abstract

Objective The study aimed to compare economic benefits and nutritional quality among different varieties of quinoa in Gansu Province，providing a theoretical basis and data support for the extension，development，and application of different quinoa in Longxi region. Method The eight varieties of quinoa，i.e.，Longli 1，Longli 2，Longli 3，Longli 4，Longli 5，Longli 6，Longli 7，and Long Black Quinoa 1，which were cultivated in Tianzhu Experimental Station of Animal Husbandry and Green Agriculture Research Institute of Gansu Academy of Agricultural Sciences，were employed as the materials to compare and analyze their economic indicators，chemical components，mineral elements content and antioxidant properties. Result There were significant differences in various indicators among different varieties.For example，Longli 4 had significantly higher yield per mu，protein content，calcium content，iron content，and selenium content than other varieties (P<0.05)，with a yield of 265 kg per mu，and this variety met the national standard for selenium-rich plants.Longli 5 had a significantly higher thousand-grain weight than the other seven varieties (P<0.05);and Longli 6 had a germination rate of 96%，which was significantly higher than other varieties (P<0.05).Longli 7 had significantly higher ash content than other varieties (P<0.05)，and Longli 3 and Long Black Quinoa 1 contained abundant total phenols and total flavonoids，with a stronger antioxidant capacity than other varieties (P<0.05). Conclusion Longli 4 showed better economic benefits and nutritional value than other varieties，while Longli 3 and Long Black Quinoa 1 could be developed and promoted as natural antioxidant foods.

关键词

藜麦 / 营养成分 / 抗氧化能力 / 经济效益，甘肃省

Key words

quinoa / nutritional ingredient / oxidation resistance / economic bendfit / Gansu Province

随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，越来越多的人开始关注食品的营养价值和保健功能，这也促进了全营养农产品产业的发展^［1］。藜麦作为一种被认为是伪谷物的草本植物，在阿根廷、玻利维亚、智利、哥伦比亚、厄瓜多尔和秘鲁等地广泛种植^［2］。藜麦富含必需氨基酸，特别是赖氨酸、色氨酸和半胱氨酸，同时还富含各种维生素、矿物质和抗氧化物质，因此被誉为“黄金谷物”^［3-4］。此外，藜麦含有丰富的淀粉和中性脂肪，具有多种功能食品的应用，可以降低各种疾病的发生风险^［5］。联合国粮农组织将藜麦定义为一种“完美的战略食品”，并且有科学家正在努力将其作为动物性蛋白质的替代品。

藜麦是一种古老的农作物，自20世纪60年代起，中国就开始了与藜麦相关的研究^［6］。近年来，藜麦在中国的种植需求逐渐增加，其中甘肃省成为了藜麦引种试种研究的重要省份之一。甘肃省农业科学院在2010年首次引进藜麦，并于2014年成功选育出认定品种陇藜1号。随后，甘肃省逐步自主选育出多个品种，藜麦的种植面积逐年递增，目前已经覆盖了甘肃省14个市（州）的40多个区（县），约占全国藜麦种植面积的一半。在过去的几十年中，前人对于藜麦的产量、营养、抗氧化性能等方面进行了大量工作。张亚萍等^［7］研究表明，单株穗数和分枝数会影响藜麦的产量。黄杰等^［8］调查分析了藜麦种质的农艺性状和产量，发现冠幅与全生育期是影响产量的主要因素。陈志婧等^［9］在研究中发现陇藜1号和香格里拉红藜中主要氨基酸含量均高于其他品种，且在必需氨基酸含量上也是表现出较高水平。Diaz-valencia等^［10］对来自秘鲁的不同颜色藜麦中的酚类化合物进行分析后，发现其中一种黑色藜麦样品中的总酚含量明显高于其他样品。Gawlik-dziki等^［11］在试验中发现藜麦高含量的酚类物质，使其具有很好的抗氧化性，包括还原、自由基清除、金属螯合、脂质抗氧化等能力，证明了藜麦在癌症和炎症等疾病的预防上具有很大的应用潜力，此外藜麦中活性物质的高生物利用度和其在体外对前列腺癌细胞的影响，表明它们可以帮助人体预防癌症和其他与氧化应激相关的疾病。

在此背景下，本研究针对甘肃省农业科学院畜草与绿色农业研究所藜麦课题组培育的8个藜麦品种进行了全面的分析对比，包括产量指标、营养价值、矿物元素及抗氧化性能等方面。我们希望通过本次研究为中国藜麦产业的发展及推广开发提供理论及试验依据，促进藜麦的健康、可持续发展。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 材料与试剂

藜麦由甘肃省农业科学院畜草与绿色农业研究所进行了统一提供。为了确保分析的准确性，我们使用的盐酸、无水乙醇、氢氧化钠、碘化钾、Tris-HCl、石油醚和过硫酸铵等试剂均为分析纯，这些试剂由国药集团化学试剂有限公司提供。

1.1.2 仪器与设备

ZH-10H7电子秤（珠恒电子有限公式）；JC-FW-80粉碎机（青岛聚创嘉恒分析仪器有限公司）；紫外可见分光光度计（上海仪电分析仪器有限公司）；JIDI-20D台式多用途高速离心机（广州吉迪仪器有限公司）；PHS-3C型pH计（上海雷磁仪器厂）；HH-6型数显恒温水浴锅（国华电器有限公司）。

1.1.3 样品制备

陇藜1号（灰）、陇藜2号（灰）、陇藜3号（黄）、陇藜4号（白）、陇藜5号（灰）、陇藜6号（灰）、陇藜7号（灰）和陇黑藜1号（黑）样品均是在2021年5月统一种植在甘肃省农业科学院畜草与绿色农业研究所高原藜麦实验站（天祝县祥瑞新村），并于同年11月统一采收。在试验前，样品经过相同的前期处理，所选取的样品无机械损伤，颗粒饱满，且没有病虫害。每个样品取3份原料，去除杂质和清洗后，将藜麦烘干至45 ℃，粉碎并过100目筛，用于后续的指标测定使用。

1.2 测定指标与测定方法

1.2.1 产量指标

亩产量：在藜麦成熟后，将每亩籽粒分开收获、脱粒、晒干扬净，进行称质量，重复３次，取平均值。

千粒质量：样品千粒质量参照GB/T 5519-2008方法测定，从种子中随机取出500颗籽粒，在电子天平上称质量，重复３次，取平均值。

发芽率：在培养基中放入滤纸，加水完全侵湿滤纸，然后每份藜麦样品中取50粒种子，放入培养基中。处理后每10 h统计发芽种子数，直至发芽试验结束，计算种子发芽率。计算公式如下：

发芽率（%）＝发芽种子数/供试种子数×100%

容重：容重参照GB/T 5498-2013方法测定。

1.2.2 营养成分

营养成分的测定参照国标法进行：粗蛋白质，GB 5009.5-2016（凯氏定氮法）；淀粉，GB 5009.9-2016（酸水解法）；粗灰分，GB 5009.4-2016（灼烧法）；粗脂肪，GB 5009.6-2016（索氏抽提法）。

1.2.3 矿物质元素

矿物元素测定：参照《GB 5009.92-2016 食品安全国家标准 食品中钙的测定》《GB 5009.90-2016 食品安全国家标准 食品中铁的测定》《GB 5009.14-2017 食品安全国家标准 食品中锌的测定》《GB 5009.93-2017 食品安全国家标准食品中硒的测定》。

1.2.4 总酚、总黄酮及抗氧化能力测定

提取液的制备：参考Nithiyanantham等人^［12］的方法并略有修改。用石油醚脱脂，然后取0.5 g，加入10倍体积的70%丙酮溶液（丙酮∶水∶乙酸=70∶29.5∶0.5），在室温下磁力搅拌3 h，在2 500×g离心10分钟。取上清液，将沉淀继续加入丙酮溶液溶解后离心，混合上清液。保存在4 ℃测定。

总酚含量测定：参考Xu等 ^［13］的方法并稍作修改。取0.1 mL混合上清液，添加1 mL福林酚试剂和3 mL 10 % Na₂CO₃，最后加水定容至10 mL。在室温下放置2 h后，在765 nm处测定吸光度。以没食子酸为标品为标准曲线，结果以每克样品中所含的没食子酸（mg GAE/g）当量表示。

总黄酮含量测定：参照Jia等人^［14］文献方法并略有改动。取 1.0 mL混合上清液，加入4 mL乙醇（40 %）和0.3 mL亚硝酸钠溶液（5 %）反应6 min后，再加入 0.3 mL硝酸铝溶液（10 %）反应6 min，最后加入 4 mL氢氧化钠溶液（1 mol/L）混合均匀，用40 %乙醇定容至 10 mL。在510 nm处测定吸光度，以芦丁为标品作标准曲线，结果以每克样品中所含的芦丁计算。

1.2.5 体外抗氧化活性测定

DPPH ⁺清除能力：取1.0 mL不同品种藜麦样品配制成溶液，加入0.5 mL 0.35 mg/mL DPPH溶液，振荡混合后迅速放入暗处反应20 min，12 000 r/min离心10 min，取上清液于517 nm测定吸光值A₂。以无水乙醇替代DPPH溶液测定吸光值A₁，以蒸馏水替代样品溶液测得吸光值A₀^［15］。以相同质量浓度的VC作阳性对照，根据公式计算：

清除率（%）=［1-（A₂-A₁）/A₀］×100%

ABTS⁺清除能力：参考李瑞娟等^［16］人的方法略作修。将25.0 mL 7 mmol/L ABTS溶液和440 μL 140 mmol/L过硫酸钾溶液混合，避光反应16 h后取5.0 mL用PBS缓冲液（pH 7.4）稀释，直至稀释液在734 nm处吸光值为0.7 ± 0.02。取不同品种藜麦样品配制成溶液100 μL，迅速加入稀释后的ABTS溶液，混合后于暗室避光反应10 min，然后迅速在734 nm处检测其吸光值A₁，以蒸馏水替代样品测得其吸光值A₀。以相同质量浓度的VC作阳性对照，根据公式计算：

清除率（%）=［（A₀-A₁）/A₀］×100%

清除过氧化氢活性测定：参考辛晓芳等^［17］人的方法略作修改。在具塞试管中，先加入0.6 mL 40 mmol/L H₂O₂溶液，再加入2.4 mL 0.1 mol/L的PBS（pH 7.4），最后加入1 mL 2 mg/mL的不同品种的藜麦样品溶液和阳性对照溶液，剧烈振荡将其混匀，在室温下反应10 min，230 nm处测定吸光值（A₂）。水代替样品（A₁）。水代替过氧化氢（A₀）。按公式计算：

清除率（%）=［（A₂-A₁）/（A₁-A₀）］×100%

1.3 数据分析

试验中的所有数据使用Excel进行整理，使用SPSS 22.0软件中的单因素ANOVA进行方差分析，并用Duncan法进行多重比较分析。所有数据用 ̅x± s表示，不同字母表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 甘肃藜麦品种的产量指标

产量指标不仅仅是一个重要的农业生产指标，同时也是农民种植积极性的重要因素之一。这其中包括成本、价格、产量、千粒质量、发芽率、容重等，不同品种藜麦的经济价值存在差异。甘肃藜麦品种产量、千粒质量、发芽率及容重如表1所示。从整体上看，甘肃品种藜麦亩产存在显著差异（P<0.05）。各品种的藜麦亩产量在218~265 kg之间，由高到低依次为陇藜4号>陇藜3号>陇黑藜1号>陇藜6号、陇藜2号>陇藜5号>陇藜7号>陇藜1号，其中陇藜4号较陇藜1号亩产量高出17.7%。陇藜5号千粒质量最高，达到4.63 g，最低的陇藜3号只有3.56 g，不同品种之间千粒质量差异明显（P<0.05）；不同品种藜麦的发芽率之间差异显著（P<0.05），其中最高的陇藜6号达到95%，最低的陇藜1号只有86%。陇藜3号容重最大，为621 g，但不同品种之间无明显差异（P>0.05）。由此可知，陇藜4号相较于其他品种具有优良的经济效益。

2.2 甘肃藜麦品种的营养成分

食品中化学成分是衡量食品价值的重要表征，也是影响食品加工特性的重要因素，其中包括蛋白质、淀粉含量、灰分含量及脂肪含量等。不同品种之间的营养品质存在差异，见表2。在本研究中，藜麦蛋白质平均含量为13.75 g/100g，其中最高的陇藜4号为14.31 g/100g，最低的陇黑藜1号为13.16 g/100g。不同陇藜品种淀粉含量在39~47 g/100g之间，各品种之间无明显差异（P>0.05），但陇藜3号和陇藜7号淀粉含量显著高于陇藜4号。各品种藜麦中灰分含量在2.01~3.12之间，差异显著（P<0.05），其中陇藜7号灰分含量高出其他品种的10%之多，最低为陇藜5号。各藜麦品种脂肪含量在4.11~6.33之间，差异显著（P<0.05），其中最高的陇藜2号较最低的陇黑藜1号高54%。总体来看，陇藜4号具有高蛋白，低脂肪特性，是一种优良的藜麦品种。

2.3 甘肃藜麦品种中矿物质元素

矿物质元素是人体组织构成的重要组成部分，对人体具有重要的生理功能，缺乏会引发疾病^［18］。表3显示了不同藜麦品种的矿物质元素含量。在本研究中，不同品种藜麦的钙元素含量差异显著（P<0.05），其中陇藜4号的钙含量高达1.02 g/100g，比平均水平高出50%，是陇藜6号的两倍；本实验中，不同品种藜麦的铁元素含量差异显著（P<0.05），其中陇藜4号的铁含量显著高于其他品种，达到陇黑藜1号的两倍；本研究发现，不同品种藜麦的锌元素含量差异显著（P<0.05），其中锌元素含量最高的陇藜3号相较于陇藜5号高出50%；通过本实验发现，不同品种藜麦的硒元素含量丰富，且差异显著（P<0.05），其中硒含量最低的陇藜1号为2.4 mg/100g，而硒含量最高的陇藜4号达到4.5 mg/100g。

2.4 甘肃藜麦品种中总酚和总黄酮

酚类物质是谷物中重要的生物活性成分，也是影响抗氧化性能的主要物质^［19］。从表4中可以看出，不同品种藜麦的总酚和总黄酮含量存在显著差异（P<0.05）。就总酚而言，陇藜3号的含量最高，达到了6.01 mg/g，而陇藜2号的含量最低，仅为陇藜3号含量的84%。在总黄酮方面，同样是陇藜3号含量最高，为7.61 mg/g，而陇藜1号的含量最低，为6.32 mg/g。此外，陇藜3号的总酚和总黄酮含量均显著高于其他处理组（P<0.05）。因此，陇藜3号是一种很好的生物活性成分来源品种。

2.5 甘肃藜麦品种体内抗氧化活性比较

藜麦中含有多种生物活性物质，包括多酚、黄酮、植酸、胆碱、植物甾醇及皂甙等，具有较强的抗氧化能力^［20］。不同品种中生物活性物质含量有所区别，故本研究以DPPH、ABTS和过氧化氢清除能力为指标，进行抗氧化试验。由表5可知，不同品种藜麦之间抗氧化能力差异显著（P<0.05）。其中在陇藜3号和陇黑藜1号表现出的抗氧化能力最强，明显高于其他品种。抗氧化能力顺序依次是：陇藜3号、陇黑藜1号>陇藜6号、陇藜7号>陇藜4号>陇藜5号、陇藜1号>陇藜2号。因此，我们发现有色藜麦的抗氧化能力强于白色藜麦。

3 讨论

产量指标直接影响农户对藜麦种植的积极性。甘肃不同品种的藜麦亩产量在250 kg左右，这与骆兰平研究^［21］发现类似；但是不品种间有明显差异，这可能是因为不同品种的藜麦可能具有不同的基因特性和生长习性。一些品种可能具有更高的生长速度、更高的生长率或更好的适应性，这些因素都可能会对产量产生影响。本试验发现，甘肃不同品种藜麦的发芽率均超过了国家小麦种子发芽率标准85%。因此，甘肃藜麦品种的种子被认为是更好的种子，能够产生更健康和更丰产的藜麦。

植物的营养品质是衡量其价值的重要指标。蛋白质是构成生命的基本物质，没有蛋白质就没有生命^［22］。甘肃藜麦籽粒的平均蛋白质含量为13.75 g/100g，这与杨瑞等^［23］测定的藜麦籽粒中的蛋白质含量相似，为13.04 g/100g。淀粉是植物中主要的能量贮存物质，也是自然界中含量最充足的碳水化合物。作为最重要的能量来源，它为人类提供源源不断的动力^［24］。本试验与陈志婧^［9］测定的7种不同藜麦中淀粉含量接近，占总含量的40%至65%之间。但是，它明显低于小麦（75%）和稻米（77%）等粮食作物。灰分含量代表食品被高温灼烧后留下的无机物质，主要是矿物质。因此，灰分常被用来评价食品的营养价值^［25］。本研究中藜麦的灰分含量与卢宇和杨瑞对内蒙古和青海藜麦灰分含量的测定结果（2.2%和2.6%）接近^{［15，26］}。脂肪是人类基本营养之一，植物性脂肪多含有益脂肪，主要是单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸等。它具有保护内脏、维持体温、协助脂溶性维生素的吸收以及参与机体代谢活动等功能，是生命运转所必需的物质^［27］。本试验发现甘肃藜麦籽粒中的脂肪含量低于卢宇在内蒙古藜麦中测定的脂肪含量结果（7.7 g/100g）^［26］。造成不同化学成分之间的差异，可能是因为不同品种之间可能具有不同的遗传特征，例如不同的基因型会影响到蛋白质含量、脂肪含量、碳水化合物含量等方面的差异因此。

微量元素对于人体、动物及植物的生长、繁衍具有重要积极的作用。钙是人体不可或缺的重要元素，对调节酸碱平衡和新陈代谢具有重要作用，并且具有降低毛细血管和细胞膜通透性的功能^［28］。本研究中藜麦籽粒中钙含量与申瑞玲测定的藜麦中钙含量类似^［29］；铁元素在人体中发挥着重要的作用，缺铁导致机体免疫力下降，容易发生各种感染。本试验结果发现甘肃培育的藜麦品种每100 g可以满足婴儿和成人每天对矿质铁元素的需要；锌是人体必需微量元素之一，参与核酸及蛋白质的代谢作用，并能够促进生长和脑细胞的发育，人们每天必需从食物中摄取足够量的锌才能满足正常的生理需要。本研究中藜麦籽粒中锌含量显著高于申瑞玲的结果^［29］，并与陈志婧的研究结果接近^［9］；硒元素是人体和动物必需微量元素之一，具有增强机体免疫力，抗衰老，抑制毒性，减缓艾滋病的发展等功效^［30］。甘肃藜麦籽粒中硒含量明显超过国家对于富硒成品粮及制品的规定含量（0.04~0.3 mg/kg），可将其作为硒缺乏地区的补充食品加以推广，防止缺硒产生的疾病。

植物中的酚类化合物是一类含有苯环，并且苯环上具有一个或者多个羟基基团的化合物。来自植物、蔬菜、水果等的酚类物质及黄酮类物质是清除体内自由基的重要物质基础，对抑制脂质过氧化及自由基诱发的生物大分子损伤起到保护作用^［31］。本研究中，藜麦籽粒中含有丰富的酚类物质和黄铜类物质，最高的陇藜3号总酚含量达到6.01 mg/g，明显高于Han等^［32］在未经碾磨处理的藜麦籽中提取得到137.36 mg/100g的酚类化合物含量结果；总黄酮含量到达7.61 mg/g，是前人在藜麦籽粒中提取的黄酮类化合物的3倍多（2.25 mg/g）。并且本研究中所有的品种中总酚和总黄酮含量均高于Han等^［32］的研究，所以甘肃的藜麦品种对开发抗氧化剂，防止冠心病、预防癌症具有重要意义。

本研究发现，黄色藜麦抗氧化性能明显高于黑色，黑色藜麦抗氧化性能明显高于白色。这证明了藜麦颜色与抗氧化性能有关，样品中酚类物质的含量和组成可能是这一重要结果的原因之一，因为抗氧化活性与酚类物质的浓度有关。这与赵萌萌在不同颜色藜麦抗氧化性能中研究发现一致^［33］。这可能是由于不同藜麦品种籽粒中皂苷、花色苷以及多酚类化合物含量有差异，不同酚类对自由基的清除能量具有一定选择性。

4 结论

本研究通过对8个不同品种藜麦的产量指标、营养成分、矿物元素及抗氧化性能进行了测定和对比。结果表明，不同品种的藜麦亩产量、千粒质量、发芽率、蛋白质、灰分、脂肪、钙、铁、锌、硒及抗氧化性能存在明显差异，而这些品质间的差异直接影响藜麦的营养价值及加工方式。其中陇藜4号亩产量高达265 kg，陇藜6号发芽率更高，并且他们蛋白质含量均衡，矿物质元素丰富，相较于其他品种更适合提高农户产量指标的品种。陇藜3号和陇黑藜1号抗氧化性能更好，可作为天然抗氧化食物推广。上述结果为藜麦的品质研究提供了参考依据，也为藜麦资源开发提供依据和数据支撑。

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基金资助

甘肃省农业科学院重点研发计划：藜麦品质特性及评价体系构建项目(2022GAAS19)

甘肃省农业科学院重点研发计划项目(2020GAAS31)

甘肃省农业科学院生物育种专项(2022GAAS07)

藜麦提质增效配套技术集成与示范项目(KJZC-2023-14)