萌發藜麥的營養及其功能特性研究進展

管 驍，馬志敏，宋洪東，孔曲笠，汪曉璇，李 成，李 帆

（上海理工大學 醫療器械與食品學院 上海 200093）

藜麥作為假谷物的典型代表，其豐富的活性物質具有潛在的健康益處，能夠為人類提供均衡的營養[1-2]。萌發處理作為一種低成本的谷物加工方式，在適當條件下能改善谷物風味和感官品質[3-4]、提高總蛋白質含量及蛋白質利用率[5]、改變氨基酸組成[6]，同時也能增加谷物總酚、總黃酮類含量[7-8]，并能提高礦物質和維生素的生物利用度[9]，以及富集 γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）等功能性成分[4,8]。因此，萌發技術在藜麥相關食品行業中已成為研究熱點[8,10-12]。目前我國對萌發藜麥的研究仍處于起步階段，對于藜麥萌發后功能組分、營養物質、活性物質變化也缺乏系統了解。本綜述旨在對萌發過程中藜麥的主要營養物質變化及其在藜麥類產品中營養價值和功能價值的研究進展進行介紹，以期為藜麥萌芽產品提供新思路。

1 藜麥萌發概述

藜麥發源于南美洲，歷史可追溯到五千年前，被稱作“糧食之母”，并作為安第斯山區居民的生活主食延續發展至今[13]。主要分布于亞洲、非洲、歐洲的少部分國家，但在我國目前已經開始適應化種植，主要分布在陜西、甘肅、內蒙、山西、青海等地[14]。藜麥品種繁多，顏色呈現多樣，有白色、奶油色、黃色、黑色、紅色、混合色等。一般而言，生長周期在2個月到6個月之間，以5月至7月上旬為最適播期。藜麥植株呈掃帚型，高度在 0.2～3 m，種子呈扁圓形的谷粒，直徑在1.4～3 mm。藜麥由于生長環境、品種因素、播種時間有所不同，藜麥中的主要營養成分和抗氧化成分含量也各有差異[14-16]。不同種植地區與藜麥營養成分含量的關系如表1。

由表 1可得，浙江受地域影響其藜麥水分最高為140.0 mg/g，而氨基酸、蛋白質含量最低，分別為77.0 mg/g和71.3 mg/g。山西藜麥的脂肪最高，青海藜麥的氨基酸含量高達123.4 mg/g，四川藜麥灰分能高達45 mg/g。山西、青海及美國藜麥蛋白質含量更高且相近，分別最高能達到160.1、157.0和158.3 mg/g；且山西藜麥的脂肪最高，為126.0～253.0 mg/g。而韓國藜麥淀粉含量最高，為707.0 mg/g；甘肅藜麥淀粉含量最低，為482.0 mg/g，更有助于慢消化食品的開發。這些藜麥營養成分的差異主要是由于藜麥種植區域的氣候環境和生長條件引起的。藜麥與其他谷物的營養價值比較見表2。

表1 不同產地藜麥營養成分含量Table 1 Nutritional content of quinoa in different producing areas mg/g

表2 藜麥與谷物（小麥、大米）營養價值比較[24]Table 2 Comparison of the nutritional values of quinoa and other grains (wheat and rice)[24]

可見相較小麥和大米，藜麥的優勢在于它的蛋白質組成均衡、多不飽和脂肪酸脂質和礦物質含量都更豐富[17-24]。藜麥被聯合國糧農組織稱作“全營養食品”，富含高蛋白（7.47%～22.08%，平均約13.81%）[25]、高膳食纖維（總膳食纖維含量約 13.4%）、脂肪（50～72 mg/g），尤其是人體必需的多高不飽和脂肪酸[26]，還有低糖低熱量的優勢[27]。藜麥氨基酸含量充分，可滿足成年人日常必需氨基酸需求，可替代奶制品和肉制品來為人體提供蛋白質，具備理想的代謝可利用性[7]。同時藜麥富含多種維生素和礦物質如鐵、鈣、鎂、鉀等，利于人體骨骼發育和健康成長[28]。另外，藜麥種子的生物活性物質如黃酮、皂苷、酚類物質等功能成分遠高于其它谷物[29]，能減少脂質過氧化作用并對保護心臟、調節血糖水平和膽固醇都非常重要減脂、緩解炎癥、抗氧化等多種生理活性[30-32]。藜麥中的皂苷具有苦味，是主要抗營養物質，因而在加工前需水洗或碾磨去除籽粒表面的皂苷，但引起籽粒發芽、污染環境等問題，而碾磨會導致藜麥營養成分的流失[33]。另外，藜麥種子通常在食用前通常也會經過擠壓、膨化、剝落等加工，用以滿足消費市場，但相比較而言，萌發方式無損害、低投入，更適合作為一種能提高谷物生物利用率的加工方式[34-35]。

藜麥易萌發，萌發過程中其營養特性隨之發生變化。萌發是指谷物從吸水受潮開始出現吸脹、萌發、出苗不同階段的形態和生理變化過程。萌發初始階段只有少量的水解酶，因此分解貯藏物質的速度較慢，但在氧氣充足情況下萌發一段時間后，酶的各種呼吸、活化和代謝作用都會大幅度增長；接著種子內部各種酶活化運行，細胞生理活性開始恢復，促使種子內營養大分子物質分解、物質轉化，釋放更多維生素及礦物質，降解抗營養因子，隨之其營養物質也發生變化[35]；隨后一段時間，種胚破出種皮，露出胚根，長出胚芽，即為種子的萌發全部過程（圖 1）[36]。與未發芽種子相比，種子經萌發后蛋白質含量增加，表明蛋白質被水解或從抗營養因子中分離出，同時萌發抑制了胰蛋白酶抑制劑的活性，通過水解去除植酸酯相關的抑制作用，因此萌發對于提高蛋白質消化率和蛋白質生物學特性具重要的生物學意義[36-37]。在20～30 ℃的溫度范圍內，萌發藜麥種子是最佳的，在這范圍外的萌發率會有所下降[3,38]。且對于青海藜麥而言，在20 ℃萌發24～48 h時能有效減少營養成分損失，對于開發藜麥萌芽產品具降低成本的重要意義[3]。

圖1 萌發藜麥的微觀結構圖[36]（500 um）：a破裂種皮；b發芽過程中藜麥胚乳；c萌發中的藜麥種子；d未發芽種子完整胚乳的外觀；e-f發芽結束后的破裂胚乳Fig.1 Microstructure of germinating quinoa (500 um):a.seed coat ruptured; b.endosperm of quinoa during germination;c.quinoa seeds in germination; d.appearance of intact endosperm of non-germinated seeds;e-f.the broken endosperm of quinoa after germination

2 藜麥萌發對其營養價值的影響

萌發藜麥是經挑揀、除雜藜麥后，利用低濃度次氯酸鈉進行浸泡，經過去離子水多次洗滌去除表面雜質并洗至中性 pH值后，置于黑暗、適宜溫度（20～30 ℃）、定時淋水或恒定濕度、殺菌等條件下進行萌發，收集不同萌發時間的藜麥萌芽并包裝儲存[36-40]。紅、黑、白藜麥在 28 ℃萌發24、48、72 h后，可用于生產具有生物活性的分離蛋白，從而提高質量和營養價值[5]。從黑暗條件下12～28 ℃、12 ～72 h且以總酚含量和抗氧化活性指標進行響應面法優化最佳發芽條件為20 ℃和42 h，并提出了萌發是提高假谷類生物活性物質含量的一種經濟方法[40]。不同品種藜麥各有差異，在不同萌發條件下其營養價值成分也會發生不同變化。

2.1 蛋白質

蛋白質是一切生命物質基礎，藜麥蛋白主要存在于胚中（圖 2）。藜麥種子的蛋白質含量在7.47%到22.08%，平均13.81%。藜麥蛋白質主要由 11s型球蛋白構成，構成總蛋白質的37%，2s白蛋白構成種子蛋白質的35%，谷醇溶蛋白含量較低（約占總蛋白質的 0.5%～7%）[7,28]。非還原條件下藜麥胚中有兩條蛋白亞基，分子量為49、57 kDa。在還原劑的作用下這些蛋白分別被解離成28、34 kDa以及17、19 kDa。除了胚中，藜麥的胚乳中也存在分子量為49、57 kDa的蛋白質，但是含量較低。隨著萌發時間的延長，蛋白逐漸分解，蛋白條帶的強度逐漸降低，萌發24 h蛋白條帶已經明顯變淺，而萌發48 h到72 h后，蛋白條帶的相對濃度分別由0.95和0.96變為0.84和0.88，說明萌發使蛋白質分解，為自身提供能量。隨著萌發時間的延長，蛋白質和可溶性糖含量在合成和消耗雙重作用下不斷變化且總體均呈增加趨勢[19,25,41]，且藜麥中的氨基酸含量也出現顯著變化[25,41]。表 3是萌發前后藜麥氨基酸含量的變化。

圖2 萌發藜麥的蛋白凝膠電泳圖[36]：a胚芽球蛋白（非還原）b胚乳球蛋白（還原）；c胚乳蛋白；d外胚乳蛋白Fig.2 Protein gel electrophoresis of adorable wheat germ:a.(non-reduced); b.endosperm globulin (reduced);c.endosperm protein; d.endosperm protein

表3 藜麥萌發前后氨基酸含量變化[41]Table 3 Changes in amino acid content of quinoa before and after germination[41] g/100g

由表3可見，萌發后總必需氨基酸（TEAA）占總氨基酸（TAA）含量的比例增加3%，各氨基酸含量約為未萌發的 1.2倍，蛋氨酸含量增加約1.8倍萌發后游離氨基酸總量明顯上升。這由于一部分蛋白質受酶催化水解成低分子肽和氨基酸，其中一部分氨基酸又繼續參與分解代謝產生脫氨、轉氨、脫羧等代謝物，進而這些代謝物又合成新的氨基酸。韓雅盟[42]萌發奎奴亞藜48 h后發現其粗蛋白和可溶性蛋白含量發生變化，可溶性蛋白約為未萌發的 1.2倍。蘇艷玲[41]將四種藜麥浸泡3 h，其蛋白增加約為未浸泡組的1倍，與郭謀子[43]結論一致。說明萌發確實會導致可溶性蛋白質含量顯著增加，然而水解蛋白酶的活性增強，分解蛋白產生氨基酸運輸至新芽，蛋白質含量因此下降。這些蛋白質分解產生的氨基酸，合成新的能量和營養物質，進而改善藜麥的食用品質和營養價值。

藜麥的纖維素、蛋白質、礦物質、維生素、脂肪等營養成分豐富，能夠很好滿足人類生命活動的基本需求。經萌發后，其含量也會發生顯著改變，萌發藜麥的營養物質變化關系如表4。

表4 藜麥萌發前后營養物質含量變化[7]Table 4 Changes in nutrient content before and after quinoa germination (dry basis %)[7]

藜麥中的營養成分呈動態變化：淀粉呈下降趨勢的原因是由于為萌發一直供應能量；粗脂肪有所上升；總灰分、蛋白質含量先減后增，最小值在萌發24 h處；這些成分的改變在一定程度上提高了藜麥營養價值。

2.2 脂肪

藜麥的脂肪集中于籽粒，平均含量為 50～70 mg/g，約占總重的2.0%～9.5%，含量是玉米的兩倍左右，高于大麥、小麥等谷物，僅低于谷物中的大豆[44-45]。藜麥油含豐富的不飽和脂肪酸，多為ω-3和ω-6系。藜麥油脂具備氧化穩定性，在調節抗氧化、抑菌、抗癌、抗輻射等方面作用顯著，廣泛應用于醫藥、食品和化妝品行業[13]。

藜麥脂肪含量在萌發10～48 h下降[19,43]，這是因為脂肪作為主要儲能物質，在發芽過程中被消耗[46]，因此其含量呈下降趨勢[19]。但表4中粗脂肪含量48 h有增加，但48 h后無顯著變化?？赡苁且驗樵诿劝l過程中，脂肪被脂肪酶水解，除部分作為能源供給生長需要外，還有部分參與萌發過程中儲能物質的生成[41,43]。

2.3 碳水化合物

碳水化合物是藜麥含量最高的成分，約占總量的70%。它包含60.4%的淀粉，2.0%的還原糖，2.5%的非還原糖，2.5%的膳食纖維和3.2%的戊聚糖。藜麥淀粉粒徑為0.6～2.0 μm，比玉米和小麥要小[47]。藜麥直鏈淀粉含量約為3%～22%，糊化溫度范圍廣，水結合能力、溶脹能力強，比面粉和玉米淀粉有更好的增稠性[19]。藜麥淀粉經離析后粘度更高，可以保留礦物質，與其他谷物混合使用，可開發功能性面粉[41]。

萌發過程對總淀粉、直鏈淀粉和支鏈淀粉的損失有較大影響，但能顯著影響藜麥種子的消化率[46]。在表 4，總淀粉含量持續下降的原因可能是萌芽過程中的呼吸消耗以及淀粉酶活性增加而引起的淀粉持續降解。通過SEM可觀察出于酶在淀粉顆粒表面的隨機吸附且淀粉開始水解；其次，淀粉迅速水解，產生許多小孔，繼而擴大形成通道，促進酶向顆粒中心自由擴散；最終酶的催化作用改變了顆粒的表面。萌發24 h后，萌發藜麥顆粒表面出現大量氣孔和凹痕（圖3E）。與天然藜麥淀粉顆粒相比，發芽后（48 h）的淀粉顆粒表面出現較多的針孔和明顯的褶皺（圖3C、F、I）。同樣，苗靈香[19]研究發現淀粉在藜麥萌發過程中含量下降，與黃金[25]研究一致。

圖3 不同藜麥品種萌發過程中淀粉的變化[48]：A-C蒙藜1號萌發1、24、48 h；D-F重藜1號萌發1、24、48 h；G-I云南紅藜萌發1、24、48 hFig.3 The changes of starch in different quinoa varieties during germination:A-C.Mengli No.1 germinated for 1、24、48 h;D-F Chongli No.1 germinated for 1、24、48 h; G-I:Germination of Chenopodium yunnanense for 1、24、48 h

2.4 維生素和礦物質

藜麥是很好的維生素來源，尤其是 VB族、VE和葉酸（表2），能滿足兒童和成人每日所需[49]。藜麥的礦物質含量十分豐富，尤其是鈣、鎂、鐵等元素的含量都大大高于谷類作物[6]。藜麥中鈣、鐵、鎂和錳元素含量可以滿足嬰兒和成人每天對礦質元素的需要[4,50]。萌發過程中，藜麥芽中的VB1、VB2含量均有所增加，同時 GABA含量逐漸增加[25]，主要是由于谷氨酸脫羧酶活性的增加使谷氨酸轉化為GABA導致的。且VC和VE顯著增加，而發酵會導致這兩種化合物產生不良反應[4]。酚類化合物和抗氧化能力的提高使用這兩種生物過程，這一效果更明顯的是萌發過程，萌發三天后，增長101%[5]。藜麥經萌發后，其抗氧化物質含量提高，使藜麥更具營養價值，還利于人體消化吸收，增加了藜麥營養價值。同時VB1、VB6、VC、礦物質等營養成分含量明顯提高，生物活性物質含量也發生變化[51]。

2.5 其他抗氧化物質

2.5.1 多酚類

在藜麥的活性物質中，多酚類物質是主要抗氧化成分。在絕大數的食物中，多酚類物質通常以苷、酯或不可直接被利用的聚合物的形式存在，在人體內只有通過腸中酶水解或細菌降解才可吸收利用，萌發對于抗氧化活性提高作用更明顯，總酚含量增長為未萌發前的 2倍[37]。Alvarez-Jubete和Hirose等發現藜麥種子及新芽藜麥中總多酚含量較豐富，且相比較未萌發籽粒，總酚含量增加顯著[9,40,52]。同時萌發后總酚類化合物的影響含量穩步上升，在72 h時比生藜麥的抗氧化活性提高了2倍以上，萌發1、2、3天后分別上升20%、57%和 101%[4,40]（圖 4）。苗靈香[19]研究發現藜麥中活性物質黃酮、多酚含量隨著萌發增加。而多酚含量隨著藜麥萌發時間變化出現了先升高的趨勢，然而隨著萌發時間的進一步延長，藜麥多酚含量逐漸下降，這可能是由于不溶性結合酚的釋放引起酚酸類物質含量的變化[39]。萌發藜麥制成的酸奶總酚含量明顯提高，還具有較高的抗氧化能力[53]?？傊?，萌發藜麥和籽粒的多酚含量越高，其抗氧化能力越強。說明萌發過程顯著提高了藜麥的抗氧化活性[53-54]，因為多酚類化合物能轉變為自由基的接受體，從而隔斷自由基連鎖反應從而達到抑制氧化的作用。

圖4 萌發過程中（24～72 h）藜麥酚類化合物液相色譜圖[23]，色譜峰為1：刺槐素/奎斯亭/芹菜素-7-甲基醚；2：香草醛酸4-葡萄糖苷。3：未知化合物；4：香豆酸己糖苷。阿魏酸4-葡萄糖苷；6：香豆酸；7：槲皮素 3-O-（2,6-二-α-L-鼠李糖基）-β-D-半乳吡喃糖苷）；8：槲皮素脫氧核苷戊苷己苷；9：山奈酚3-O-（2,6-二-α-L-鼠李糖基）-β-D-半乳吡喃糖苷）；10：山奈酚 3-O-（β-D-茴香糖基-α-L-鼠李糖基）-β-D-半乳吡喃糖苷；11：槲皮素3-O-葡萄糖醛酸；12：山奈酚戊苷己苷；13：山奈酚脫氧己糖苷；14：山奈酚戊苷葡糖苷酸；15：山奈酚3-O-葡萄糖醛酸苷Fig.4 Liquid chromatography of quinoa phenolic compounds during germination (24～72h) ,with the chromatographic peak of 1:robiniacin / questing / apigenin-7-methyl ether; 2:Vanillic acid 4-glucoside.3:Unknown compounds; 4:Hexoside coumarate.Ferulic acid,4-glucoside; 6:Coumaric acid;7:Quercetin 3-O-(2,6-bis)- α- L-rhamnosyl)-β-D-galactopyranoside); 8:Quercetin deoxynucleoside pentahexyl glucoside; 9:Kaempferol 3-O - (2,6-dicarboxylic acid)- α-L-rhamnosyl)- β- D-galactopyranoside); 10:Kaempferol 3-O-(β- D-anisosyl- α- L-rhamnosyl)- β- D-galactopyranoside;11:Quercetin 3-o-glucuronic acid; 12:Kaempferol pentahexyl glucoside; 13:Kaempferol deoxyhexoside; 14:Kaempferol pentaglycoside glucoside; 15:Kaempferol 3-o-glucuronide

2.5.2 黃酮類

對于藜麥而言，其籽粒能夠提供充足的黃酮類化合物[25]，同時黃酮類化合物作為具有多種生物活性的天然植物雌激素，能夠抗誘變、阻礙組胺的釋放抑制蛋白激酶C、超氧化物歧化酶和脂肪氧合酶活性等[55]。黃金[7]發現萌發藜麥在24 h后黃酮含量持續增加，在 60 h時達到峰值為1.76 mg/g，但在24 h前其含量一直下降。在30 ℃條件下48～60 h萌發黃酮的產率增長最快，達到120%以上[9]。藜麥萌芽做成的酸奶可作為益于人類健康的功能性酸奶，因為萌發顯著影響了藜麥酸奶的功能和營養特性，藜麥萌芽酸奶總黃酮含量提高，具有較高的抗氧化能力如氧自由基吸收能力（ORAC）、三價鐵還原抗氧化劑能力（FRAP）、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼清除能力（DPPH）[53]。Lucrecia[5]將紅色、黑色和白色藜麥萌發，從萌發藜麥中提取并經胃蛋白酶處理的藜麥分離蛋白可以提高水解能力，同時萌發藜麥可以用作抗氧化劑和蛋白質的新食品，以生產具有生物活性的蛋白質分離物和功能食品的配方。經72 h萌發后紅、白、黑藜麥中的GABA含量有所增加，最高可分別達 157.40、135.70、110.10 mg/100g；DPPH自由基清除率和鐵離子還原能力的升高[8]。通過發芽處理可有效提高藜麥中有益生物活性物質含量，同時藜麥的體外抗氧化活性和營養價值也得到了提升[8,39,54]。

3 萌發藜麥生理功能特性概述

3.1 防治高血壓、高血脂和高血糖

藜麥萌芽可以用于加工功能性食品，因為它含有更好的營養價值和消化性能，促進人體健康[46]。GABA是一種四碳非蛋白組成氨基酸，具有保護心血管、降低血壓、治療癲癇、緩解焦慮、改善腦機能等保健作用[56]。藜麥在萌芽過程中，GABA含量持續上升，在萌發72 h后含量變為原來的3.4倍，達到峰值，為185.6 mg/100g[41]。出現這種現象的原因主要是由于萌芽后谷氨酸脫羧酶活性增加，導致谷氨酸轉化為GABA。通過浸泡和萌發的紫米，顯著降低淀粉消化率和血糖指數，其中浸泡24 h后血糖指數最低[57]。同時萌發與浸泡過程中的酚類、不易消化的碳水化合物促進了短鏈脂肪酸（SCFAs）形成，并促進雙歧桿菌和乳桿菌生長，顯著改善了菌群中的有益細菌，調節了腸道微生物群。這說明萌發對于谷物淀粉影響顯著，且含有潛在的降血糖應用價值。也有人發現浸泡或萌發的大米也具有潛在降血糖的作用，但其背后機制仍不確定[37]。

3.2 防治乳糜瀉

乳糜瀉多發于澳大利亞，我國患者比例較小，但作為人口大國，患者數量也不可小覷。乳糜瀉（一種麩質不耐受腸道疾?。┗颊哂捎谀c粘膜細胞酶活性不足，無法分解麩質，限制了谷物的選擇范圍，也易缺少人體生長必需的重要營養素。對乳糜瀉患者而言，藜麥幾乎不含各類麩質成分，是絕佳的營養來源，適合彌補乳糜瀉患者的營養需求[2]。乳糜瀉患者可安全耐受50 g的藜麥，持續食用6周后，其胃部指標完全正常[58]。谷物萌發后具有一定程度的藥用價值和藥用特性，甚至有一定的保健作用[59]。于是面包師和釀酒師可利用藜麥不含麩質的特性為乳糜瀉患者生產烘焙[59]產品和啤酒[60]等各類產品。因此，發芽的做法可以為乳糜瀉患者設計各種食品，以提高其營養重要性[60]。

3.3 減肥、助消化功能

如今，肥胖、糖尿病、高血壓等慢性疾病對人們的身體健康造成了巨大威脅，食用較低的熱量和血糖指數的淀粉已逐漸引起了人們的關注。藜麥中所含的慢速消化淀粉較多，而慢速消化的淀粉和大部分不經過消化道消化而直接進入結腸的淀粉（如抗性淀粉）可更好控制餐后血糖水平，并能更好地促進結腸中有益微生物群的生長[28]。王雪以浸泡時間1.5 h、浸泡溫度25 ℃、發芽時間21 h、發芽溫度32 ℃為藜麥萌芽的最佳優化條件制備萌芽汁飲料，對于抗氧化和消化都顯示出一定作用[54]。Joy Ujiroghene[53]研制出藜麥芽功能型酸奶，口感適宜，對于人體消化也同樣有促進作用，同時抗氧化作用顯著，有益人體健康。萌發藜麥中的膳食纖維在胃腸道內可以有效降低餐后的血糖濃度，還可促進胃腸道蠕動，加快食物通過胃腸道，減少吸收，達到減肥的目的，另外不可溶性纖維在大腸中吸收水分，軟化大便，能夠防治便秘[53,61]。同時，能夠防治腹瀉這種效果在發芽紫米[59]、糙米[62]上也得到了很好驗證。Kanauchi[63-64]等通過動物實驗證明萌發大麥具有改善通便、增加短鏈脂肪酸和改善潰瘍性大腸炎的保健潛力。

4 結論與展望

綜上可知，萌發藜麥已成為一種研究新潮，這對于藜麥加工和產業化發展具有促進意義。藜麥本身營養豐富，通過萌發這種無損害、成本低的處理能在一定程度上增加了藜麥營養成分和生物活性物質（黃酮）、多酚類化合物等含量，也能改善口感和提升藜麥食用質量，適合開發出抗氧化劑和富含蛋白質的新型食品，乳糜瀉病人和高血糖患者也能從萌發藜麥食品中獲益，因此萌發藜麥在新型食品研究領域具有廣泛的開發價值。

備注：本文的彩色圖表可從本刊官網（http://lyspkj.ijournal.cn）、中國知網、萬方、維普、超星等數據庫下載獲取。