川西高寒地区7个燕麦品种籽粒的营养成分分析

Analysis of nutritional components in grains of seven oat varieties in the high cold region of Western Sichuan

摘要

为了分析评价高寒地区生产的燕麦籽粒的营养成分，在川西北地区种植收获7个燕麦品种的籽粒，对其整粒、去壳籽粒、籽粒壳3种样品的粗蛋白、粗脂肪、淀粉等9个营养成分含量进行了测定.结果表明，供试燕麦的籽粒表现出高蛋白和高脂肪含量的特点，籽粒壳的粗纤维含量较高.7个燕麦品种间的籽粒营养成分大部分指标均表现出显著差异，呈现出了一定的品种特异性.去壳籽粒中，青甜品种的粗蛋白、总淀粉含量最高，分别为16.04%和47.99%；凯撒品种的粗脂肪含量最高，达到6.86%；摩根品种的β-葡聚糖含量最高，为7.72%，而抗性淀粉含量则最低为0.08%；梦龙品种的抗性淀粉含量最高，为0.24%；燕麦籽粒中两种功能成分β-葡聚糖和抗性淀粉的含量呈现显著的负相关.研究结果为高寒地区燕麦的生产和利用提供了重要参考.

Abstract

In order to analyze and evaluate the nutritional components of oat grains produced in high-cold regions， grains of 7 oat varieties were planted and harvested in the northwest of Sichuan Province. The contents of 9 nutritional components such as crude protein， crude fat and starch in three samples， namely whole grains， hulled grains and shells， were determined. The results showed that the tested oat grains exhibited the characteristics of high protein and high fat content， and the crude fiber content of the oat shells was relatively high. Most of the indicators of grain nutritional components among the seven oat varieties showed significant differences， presenting a certain variety specificity. Among the hulled grains， the crude protein and total starch contents of the Qinghai sweet oat were the highest， at 16.04% and 47.99%， respectively. Caesar variety had the highest crude fat content， reaching 6.86%. Morgan variety had the highest β-glucan content at 7.72%， while its resistant starch content was the lowest at 0.08%. The resistant starch content of Magnum variety was the highest， at 0.24%. The contents of two functional components， β-glucan and resistant starch， showed a significant negative correlation. The findings of this study offered valuable insights for the production and utilization of oats in high-cold regions.

Graphical abstract

关键词

燕麦籽粒 / 营养成分 / 粗蛋白 / β-葡聚糖

Key words

oat grain / nutritional component / crude protein / β-glucan

燕麦（Avena sativa L.）是禾本科燕麦属重要的一年生粮饲兼用作物，位列全球作物产量第7位，产量仅次于水稻、玉米、小麦等主要粮食作物，其分布范围广泛，尤其以欧亚大陆的温带地带为主要种植区域^［1］.我国燕麦种植区域包括华北、东北、西北、西南及青藏高原等地区.燕麦籽粒含有丰富的蛋白质、脂肪、膳食纤维等营养物质，是世界公认的营养和保健价值较高的谷物之一^［2］.因此，开展燕麦籽粒营养价值的评价，对燕麦的生产及功能性食品的开发具有积极作用.

燕麦籽粒常由外壳和燕麦粒组成，外壳作为加工副产物常用作纤维饲料.去壳燕麦粒主要包括麸皮、胚及胚乳等，作为全谷物部分.燕麦的营养成分均衡，是优质碳水化合物和蛋白质的来源，含有高比例的燕麦脂质，尤其是不饱和脂肪酸，以及矿物质、维生素和酚类等植物代谢物质^［3］.燕麦蛋白含量13%~22%，平均16%，其中主要以球蛋白（80%）为主.膳食纤维含量16%左右，主要在麸皮中，其中1/3为β-葡聚糖等可溶性膳食纤维^［4-5］.β-葡聚糖作为一种植物多糖，是燕麦中的主要功能物质，含量为2.3%~8.5%，其对人体小肠的消化和吸收有抵抗力，具有降血脂、稳血糖，调节人体免疫功能等作用^［6-7］.淀粉是组成燕麦胚乳的主要部分，根据其消化特性，分为可快速消化淀粉、缓慢消化淀粉和抗性淀粉，其中抗性淀粉作为功能性纤维，在维持人体消化生理方面也受到关注^［2］.

籽粒中营养价值的高低主要取决于品种特性、遗传性状、环境条件等的影响^［8-9］.虽然目前在燕麦籽粒的产量、遗传性能和品质等方面均有一些研究^［10-11］，但是研究所覆盖的区域和品种数量仍然有限，所以在不同区域开展不同品种的综合评价对于燕麦的生产和利用具有重要的意义.本研究以种植于川西高寒地区的7个燕麦品种为材料，分别对其籽粒整粒、去壳籽粒和籽粒壳的营养成分进行测定分析，以期为高原地区燕麦生产及副产物的利用等提供参考.

1 材料与方法

1.1 供试材料

本研究选取了7个饲用燕麦品种，包括梦龙（A.sativa cv.Magnum）、青甜（A.sativa cv.Qinghai sweet oat）、科纳（A.sativa cv.Kona）、青海444（A.sativa cv.Qinghai 444）、凯撒（A.sativa cv.Caesar）、摩根（A.sativa cv.Morgan）和富翁（A.sativa cv.Fulong），均由西南民族大学牧草创新团队提供.

供试7个品种于2023年4月22日种植于四川甘孜州雅江县八角楼乡（E：101°09′42″，N：30°04′30″，海拔3 150 m），试验采用完全随机区组设计，每个处理3次重复.每个小区的面积为15 m²（3 m×5 m），小区之间相隔1 m.播种方式为条播，播深为3~4 cm，行间距为30 cm，播种量为225 kg/hm².2023年10月成熟期收获，种子脱粒清选后备用.

1.2 测定指标及方法

为了分析燕麦籽粒不同组成部分的营养成分，分别制备了燕麦整粒、去壳籽粒和籽粒壳3种样品，分别粉碎过筛用于测定营养成分.粗蛋白（crude protein，CP）参考GB/T 6432—2018，采用凯氏定氮法测定^［12］；粗灰分（Ash）参考 GB/T 6438—2007进行测定^［13］；粗纤维（crude fiber，CF）参考GB/T 6434—2022进行测定^［14］；粗脂肪（ether extract，EE）参考GB/T 14772—2008，利用索氏抽提法测定^［15］；总磷（P）采用钼酸铵分光光度法测定^［16］；钙（Ca）采用乙二胺四乙酸二钠络合滴定法测定^［17］；总淀粉（total starch，TS）采用苏州科铭生物技术公司试剂盒（DF-2-Y）测定；β-葡聚糖和抗性淀粉由于考虑其用途不同，仅对去壳籽粒部分进行了测定，其中β-葡聚糖（glucan）使用爱尔兰Megazyme Mixed-linkage β-glucan试剂盒测定；抗性淀粉（resistant starch，RS）参考NY/T 2638-2014，采用分光光度法测定^［18］.

1.3 数据分析

采用Excel 2024进行数据初步处理，IBM SPSS Statistics 27软件对数据进行单因素方差分析，Origin Pro 2022软件作图.

2 结果分析

2.1 燕麦籽粒整粒营养成分分析

供试的燕麦整粒籽粒营养成分见表1，其中粗蛋白含量介于7.47%~10.06%，含量最高的品种是青甜（10.06%），显著高于与其他品种（P<0.05），其次是青海444（9.43%），含量最低的品种是富翁（7.47%），显著低于其他品种（P<0.05）.粗脂肪含量为3.48%~4.91%，含量最高的是凯撒，显著高于含量最低的青甜（P<0.05），但与其他品种之间差异不显著.粗灰分的含量为5.55%~6.10%，品种间的差异均不显著（P>0.05）.粗纤维的含量介于28.81%~35.80%，含量最高的是青海444，含量最低的是摩根，显著低于其他品种（P<0.05）.钙的含量为0.516%-0.753%，含量最高的是摩根，显著高于梦龙、青甜、青海444（P<0.05），其他品种间差异不显著（P>0.05）.磷的含量变化为0.006%~0.012%，含量最高品种为梦龙，显著高于除富翁和摩根外的品种（P<0.05），含量最低为凯撒，显著低于梦龙、富翁和摩根（P<0.05）.

2.2 燕麦籽粒去壳的营养成分分析

7种供试燕麦去壳籽粒营养成分见表2，与表1中整粒燕麦蛋白相比，去壳的燕麦粗蛋白含量高于整粒含量，变化为10.17%~16.04%，含量最高的品种是青甜（P<0.05），含量最低的品种是富翁，但与凯撒和摩根之间差异不显著（P>0.05）.粗脂肪含量为5.35%~6.86%，含量最高的品种是凯撒，显著高于其他品种（P<0.05），含量最低的是富翁（P<0.05）.粗灰分的含量为1.38%~2.53%，含量最高的是青海444，显著高于其他品种（P<0.05），含量最低的是青甜，仅与梦龙差异不显著（P>0.05）.粗纤维的含量变化为6.53%~9.46%，品种之间差异不显著（P>0.05），且大幅低于整粒的粗纤维含量.钙的含量为0.077%~0.116%，品种间差异不显著（P>0.05）.磷的含量介于0.009%~0.011%，含量最高的品种是青海444和青甜（P<0.05），最低为梦龙和富翁（P<0.05）.

2.3 燕麦籽粒壳的营养成分分析

7种供试燕麦籽粒壳的营养成分见表3，粗蛋白含量介于2.16%~5.35%，含量最高的是青海444，显著高于其他品种（P<0.05），其次是青甜；含量最低的是富翁，但与梦龙之间不显著（P>0.05）.粗脂肪含量0.20%~0.57%，明显低于整粒含量，含量最高的是青海444（P<0.05），含量最低的是凯撒，但与富翁之间不显著（P>0.05）.粗灰分的含量为4.14%~6.31%，含量最高的是摩根，与青海444不显著（P>0.05），但显著高于其他品种（P<0.05）.粗纤维含量变化为68.21%~75.85%，大幅高于整粒和去壳籽粒，其中含量最高的是凯撒，与摩根差异不显著（P>0.05），显著高于其他品种（P<0.05），含量最低的是梦龙，与青甜和青海444差异不显著（P>0.05）.钙的含量为0.116%~0.193%，含量最高的是凯撒，显著高于其他品种（P<0.05）.磷含量变化为0.001%~0.003%，含量最高的是梦龙（P<0.05），含量最低的是科纳（P<0.05）.

2.4 淀粉含量分析

7种燕麦籽粒整粒、去壳籽粒和壳的总淀粉含量见图1.整粒燕麦的总淀粉含量变化较大，为30.67%~44.74%，其中青甜含量最高，其次是梦龙，二者含量均超过40%且差异不显著（P>0.05），显著高于其他品种（P<0.05）；富翁的含量最低，与摩根、青海444之间差异不显著（P>0.05）.去壳籽粒燕麦的总淀粉含量变化为37.25%~47.99%，青甜含量最高，显著高于其他品种（P<0.05）；富翁含量最低，显著低于其他品种（P<0.05）.燕麦壳的淀粉含量为7.53%~11.87%，青甜含量最高，显著高于除凯撒外其他品种（P<0.05），梦龙含量最低，但与科纳、富翁和摩根之间差异不显著（P>0.05）.

2.5 燕麦籽粒β-葡聚糖和抗性淀粉含量分析

由于籽粒不同组成部分用途的差异，本研究只测定了去壳籽粒的两种功能性的碳水化合物.如图2所示，供试的燕麦去壳籽粒β-葡聚糖含量介于2.41%~7.72%，其中摩根的含量最高，显著高于其他品种（P<0.05），其次是凯撒，高于其他5个品种（P<0.05）.梦龙的β-葡聚糖含量最低（P<0.05），其余青甜、科纳、富翁和青海444品种之间差异不显著（P>0.05）.

供试的燕麦去壳籽粒的抗性淀粉的含量变化为0.08%~0.24%之间，含量最高的是梦龙，显著高于其他品种（P<0.05）；其次是青甜、科纳，含量最低的是摩根，与凯撒之间的差异不显著（P>0.05），均显著低于其他品种（P<0.05）.

2.6 相关性分析

供试去壳燕麦籽粒营养成分之间的相关性分析结果如图3所示.其中粗蛋白和总淀粉含量呈现显著的正相关（r=0.86，P<0.05），粗纤维和β-葡聚糖的含量呈现正相关（r=0.77，P<0.05），粗纤维和抗性淀粉呈现显著的负相关（r=-0.76，P<0.05），β-葡聚糖和抗性淀粉的含量呈现显著的负相关（r=-0.85，P<0.05）.

3 讨论

3.1 燕麦籽粒主要营养成分

燕麦籽粒的主要营养物质指标包括了粗蛋白、粗脂肪及淀粉等.粗蛋白是衡量燕麦等谷物营养价值的重要指标之一，也是人体和动物所必需的含氮物质^［2］.本研究中供试燕麦品种籽粒的粗蛋白含量变化为7.47%~10.06%，平均含量为8.51%，而去壳籽粒的粗蛋白含量达到10.17%~16.04%，平均值为12.08%.沈吉成等^［19］分析了77个裸燕麦籽粒的品质变化，其供试材料的粗蛋白含量变幅为10.45%~17.62%，平均值为14.12%.韦娜等^［20］分析了引进的64个燕麦品种的籽粒品质，其粗蛋白的含量平均值为13.59%.本研究供试品种的平均粗蛋白含量略低于上述研究结果，这主要由于不同种植地土壤和环境的影响，特别是本研究中种植的地块肥力偏瘦，后期为了防止倒伏，没有过多施氮肥，可能对其籽粒蛋白的含量造成了影响.

淀粉是重要的碳水化合物来源，是谷物籽粒中提供能量的主要物质.本研究中燕麦整粒、去壳籽粒的淀粉含量在40%左右，低于沈吉成等^［19］、韦娜等^［20］研究中燕麦样品的淀粉含量.这与本文中的粗蛋白含量较低的原因相似，与土壤和高寒的环境影响相关，且本文中粗蛋白的含量与淀粉的含量显著相关.在供试品种中，青海甜燕麦品种在粗蛋白和淀粉的含量均最高，在品质方面表现出较好的特点，是进行高蛋白等燕麦品质育种的潜在亲本资源.

燕麦的粗脂肪含量虽然没有粗蛋白含量高，但也反映了燕麦作为食品或饲料的能量来源的价值，还体现了其对健康的潜在益处^［21］.本研究中燕麦的粗脂肪平均含量为3.82%，去壳的燕麦粗脂肪平均含量为5.74%，与沈吉成等^［19］的研究结果（3.53%~5.86%）基本一致.供试品种中凯撒的粗脂肪表现最高，下一步可以针对其中不饱和脂肪酸如亚油酸、亚麻酸等进行检测，为其抗氧化等功能特性提供支撑.

3.2 燕麦β-葡聚糖和抗性淀粉含量

燕麦作为一种公认的健康谷物最重要的功能物质就是含有丰富的β-葡聚糖.本研究中的燕麦品种的β-葡聚糖平均含量为4.579%，其变化在正常范围（2.3%~8.5%）^［6］，与韦娜等人所测得的β-葡聚糖含量相近^［20］.而白晓雷等人使用刚果红比色法所测的来源赤峰地区的105份燕麦β-葡聚糖含量在1.960%~2.488%，低于本研究中的数值^［22］，这可能是由于研究中采用的检测方法及产地、品种等差异造成.

谷物中的抗性淀粉可以通过多种机制对人体健康产生积极影响，包括促进肠道健康、改善血糖和血脂水平等作用^［2］.本研究燕麦的抗性淀粉平均含量为0.135%，秦琳等^［23］人所测得的燕麦的抗性淀粉平均含量为0.132%，与本研究结果相近.此外，本研究中燕麦的β-葡聚糖含量和抗性淀粉的含量存在显著的负相关.张燕等^［24］研究结果也得出大麦籽粒的抗性淀粉含量与直链淀粉含量呈极显著正相关，与β-葡聚糖含量呈显著负相关.这与两种物质在合成中碳源分配竞争、淀粉与β-葡聚糖合酶基因遗传调控拮抗等因素有关^［25-26］.在本研究中摩根和梦龙分别在β-葡聚糖和抗性淀粉中含量最高，其可以作为相关功能物质遗传分析及育种利用的材料，同时也可以在育种中平衡二者的关系.

3.3 燕麦壳的营养价值

燕麦壳是燕麦收获及加工过程中产出的主要副产品，其成分主要是纤维素，还含有多酚、黄酮及皂苷等活性成分^［27］.本研究燕麦壳的粗蛋白平均为3.56%，粗纤维达到70%左右，与大豆和芝麻秸秆等的营养价值相当^［28］.吉祥^［29］的研究表明燕麦壳可以很好地替代育肥兔饲粮中的传统纤维原料.燕麦壳可以作为低成本纤维来源，兼具填充、促消化和降成本作用，适用于多种畜禽养殖，替代部分麸皮、秸秆等粗纤维原料，具有较好的利用前景.不同燕麦品种的壳在粗蛋白、粗纤维等指标上也存在一定的差异，具体应用时有必要进行粗蛋白等指标的测定，并进行日粮配方的调整.

4 结论

在川西高寒地区引种的7个燕麦品种籽粒的主要营养成分表现出显著差异，呈现出了一定的品种特异性.青海甜燕麦表现出高蛋白和高淀粉含量的特点，营养价值较优，适宜在川西高寒地区燕麦生产中推广种植.

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基金资助

四川省区域创新合作项目(2025YFHZ0282)

四川省科技重点研发项目(2021YFYZ0013)