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原文題目：富氫水對(duì)黑大麥發(fā)芽后營養(yǎng)成分和抗氧化特性的影響

發(fā)表年份：2019年

文獻(xiàn)來源：《食品化學(xué)》

作者單位：上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院食品科學(xué)與工程系、上海交通大學(xué)分析測(cè)試中心、上海交通大學(xué)食品安全與營養(yǎng)研究中心、農(nóng)業(yè)部都市農(nóng)業(yè)(南方)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、上海交通大學(xué)陸伯勛食品安全研究中心、上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院

背景介紹

黑大麥?zhǔn)且环N重要的全谷物食品，富含膳食纖維、蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)和生物活性化合物（如酚酸），具有促進(jìn)健康的潛力。然而，全谷物食品因其感官品質(zhì)不佳、烹飪耗時(shí)、消化吸收率低而不易被消費(fèi)者接受。

發(fā)芽處理是改善全谷物食品蒸煮特性和感官品質(zhì)的有效方法。發(fā)芽過程能激活谷物中的酶，促進(jìn)必需氨基酸、糖分和生物活性植物化學(xué)物（如γ-氨基丁酸GABA、酚類化合物）的積累，從而增強(qiáng)其預(yù)防疾病的作用。

氫氣（H?）作為一種多功能信號(hào)分子，在動(dòng)物和植物中顯示出多種生物活性特性，包括抗氧化特性。在植物中，H?被表征為廣譜抗逆分子。富氫水（HRW）被認(rèn)為是模擬植物和動(dòng)物內(nèi)源性H?生理功能的安全且易得的方法。然而，關(guān)于H?對(duì)谷物發(fā)芽加工影響的研究很少。

本研究旨在探索富氫水（HRW）處理對(duì)黑大麥發(fā)芽特性、營養(yǎng)成分和植物化學(xué)物含量的影響。

研究方法

1. 材料準(zhǔn)備：

• 黑大麥種子來自青藏高原。

• 使用高壓飽和溶解法制備2 ppm的富氫水（HRW），超純水（UPW）作為對(duì)照。其中，富氫水是由上海納諾巴伯納米科技有限公司提供的HRW生成裝置(NNBB-L01)實(shí)現(xiàn)的。

2. 發(fā)芽處理：

• 采用三因素（浸泡時(shí)間、發(fā)芽時(shí)間、發(fā)芽溫度）三水平的正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，優(yōu)化發(fā)芽條件。

• 黑大麥種子分別在HRW或UPW中浸泡，然后在黑暗條件下于光照培養(yǎng)箱中發(fā)芽。發(fā)芽過程中保持濕潤狀態(tài)（添加HRW或UPW）。

• 測(cè)定發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和芽生長率。

3. 樣品分析：

發(fā)芽后的黑大麥經(jīng)冷凍干燥、研磨成粉后用于化學(xué)分析。

• 化學(xué)成分分析： 使用非靶向UPLC-MS進(jìn)行主成分分析（PCA）。

• 酚酸分析： 使用HPLC測(cè)定游離態(tài)和結(jié)合態(tài)酚酸（如綠原酸、香草酸、咖啡酸、芥子酸、香豆酸、阿魏酸）含量。

• 抗氧化活性分析： 測(cè)定DPPH自由基清除率、羥自由基清除率和總抗氧化能力（FRAP法）。

• 營養(yǎng)成分分析： 測(cè)定蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉、膳食纖維（可溶、不可溶、總）、游離氨基酸（包括GABA）、維生素（硫胺素、核黃素）和礦物質(zhì)（Ca, Fe, Zn, Mn等）含量。

主要發(fā)現(xiàn)

1. 富氫水提高發(fā)芽效率（尤其在低溫下）：

• HRW處理顯著提高了黑大麥的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和芽生長率（P < 0.05）。

• 在相對(duì)較低的溫度（10-15°C）下，HRW對(duì)發(fā)芽的促進(jìn)作用更為明顯。例如，在10°C下發(fā)芽10天，浸泡HRW 8小時(shí)和10小時(shí)的芽生長率比UPW組分別顯著提高83.37%和71.44%。

• 黑大麥的最適發(fā)芽溫度為15°C。

2. 富氫水改變植物化學(xué)物分布：

• PCA分析表明，HRW處理顯著改變了發(fā)芽黑大麥的化學(xué)成分譜，與未發(fā)芽組和UPW處理組明顯區(qū)分開。

• HRW處理增加了發(fā)芽黑大麥中一些生物活性成分（如鳥苷、哌嗪六水合物、白屈菜酸、亮氨酸、異茴芹素、茉莉酸甲酯）的離子強(qiáng)度。

3. 富氫水增加特定酚酸含量：

• 發(fā)芽過程本身會(huì)影響酚酸含量（如初期游離綠原酸和阿魏酸減少）。

• HRW處理顯著增加了發(fā)芽6天的黑大麥中游離香草酸、芥子酸和香豆酸的含量（分別達(dá)到211.03 mg/100g, 24.39 mg/100g, 10.88 mg/100g），顯著高于未發(fā)芽組和UPW組（P < 0.05）。

• HRW處理也顯著增加了發(fā)芽6天的黑大麥中結(jié)合態(tài)香草酸、丁香酸和芥子酸的含量（P < 0.05）。實(shí)驗(yàn)組在術(shù)后第1天和第3天的MDA水平顯著降低 (P<0.05)，表明氧化損傷減輕。

4. 富氫水增強(qiáng)抗氧化活性并改變常規(guī)營養(yǎng)成分：

• HRW處理顯著提高了發(fā)芽黑大麥甲醇提取物的DPPH自由基清除活性和羥自由基清除率（P < 0.05），表明其體外抗氧化活性增強(qiáng)。

• 總抗氧化能力（FRAP法）在三組間無顯著差異。

• 發(fā)芽過程導(dǎo)致蛋白質(zhì)、脂肪和淀粉含量整體下降（P < 0.05）。與UPW組相比，HRW處理組的淀粉含量下降較少，而蛋白質(zhì)和脂肪含量下降更多（P < 0.05）。

• HRW處理顯著降低了發(fā)芽6天黑大麥的可溶性膳食纖維和總膳食纖維含量（P < 0.05）。

• HRW處理對(duì)游離氨基酸（包括GABA）的富集沒有產(chǎn)生進(jìn)一步的影響（與UPW組相比無顯著差異），但發(fā)芽本身顯著增加了這些氨基酸的含量（GABA增加約8倍）。

• HRW處理增加了發(fā)芽黑大麥中Ca和Fe的含量（P < 0.05）。

結(jié)論

本研究表明，富氫水（HRW）處理能有效提高黑大麥在較低溫度（10-15°C）下的發(fā)芽效率。HRW處理改變了發(fā)芽黑大麥的植物化學(xué)物分布，顯著增加了多種游離態(tài)和結(jié)合態(tài)酚酸（如香草酸、香豆酸、芥子酸）的含量，并增強(qiáng)了其體外抗氧化活性（DPPH和羥自由基清除能力）。同時(shí)，HRW處理也改變了常規(guī)營養(yǎng)成分，表現(xiàn)為蛋白質(zhì)和脂肪含量下降更多、淀粉含量下降較少、膳食纖維（特別是可溶性膳食纖維）含量顯著降低，以及鈣（Ca）和鐵（Fe）含量的增加。

因此，使用富氫水是一種安全、易得的方法，可用于谷物（特別是黑大麥）的發(fā)芽加工，尤其是在較低發(fā)芽溫度下，以提高發(fā)芽效率和富集特定生物活性成分（如酚酸）。這為改善發(fā)芽谷物的營養(yǎng)品質(zhì)和功能性提供了新思路。未來研究需要進(jìn)一步探究氫氣（H?）調(diào)控植物生長和代謝的分子機(jī)制。