文章鉴读|山西省农业科学院经济作物研究所杨成元副研究员：不同品种小米主要营养成分及氨基酸组分评价

食品工业科技编辑部

2025-05-16

导读：以10种山西主推优质谷子品种碾成的小米为研究对象，测定其营养品质，同时对其氨基酸组分进行测定与分析。

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摘要

以10种山西主推品种小米为原料,测定小米中水分、蛋白、脂肪、碳水化合物等营养成分,用超高效液相色谱仪测定氨基酸含量,通过模糊识别法和氨基酸比值系数法,结合全鸡蛋蛋白模式和FAO/WHO模式,对不同品种小米主要营养成分及氨基酸含量分析评价。结果表明,不同品种小米的营养成分含量存在差异,小米蛋白变幅为11.43%~13.72%,脂肪变幅为3.75%~5.34%,碳水化合物变幅为81.30%~84.60%,总氨基酸含量变幅为9.04%~11.34%,水分含量变化范围在10.35%~12.37%。10种小米中富含17种氨基酸,其中必需氨基酸种类齐全,含量丰富,尤其谷氨酸和亮氨酸含量较高。汾选3号有5种氨基酸的RAA及RC在1左右,EAAI为0.80,接近1,表明其为良好蛋白质源,营养价值与利用率较高。晋谷21号鲜味氨基酸含量占比较高,鲜味较浓,更容易受到消费者的欢迎与喜爱。

谷子为抗旱耐瘠作物,多分布在我国北部省份土壤气候条件较差的干旱丘陵区,是中华民族的主要粮食作物。谷子籽粒脱皮后的种仁称为小米,是一种高营养的暖性食物,能够在天气寒冷时帮助人们御寒。小米还被公认为最易消化的谷物,含有丰富的营养物质,包括碳水化合物、维生素、矿物质、脂肪、蛋白质和氨基酸等,其中必需氨基酸含量丰富且组成合理。

前人已从淀粉、蛋白或脂肪等成分的差异对不同产地、不同品种的营养成分做了评价,张桂英等以 17 个小米品种为材料,对其淀粉颗粒大小、化学组成、透光率、碘蓝值、糊化特性进行分析,结果表明小米淀粉特性指标间的相关性显著,且不同品种的淀粉品质不同;张卓敏等研究了黑龙江省主栽小米蛋白质的功能性质,结果表明蛋白质的乳化性及乳化稳定性等指标与品种相关,张杂谷蛋白质的特性最佳;王峰等以 2016 年新疆地区示范种植的 17 份谷子品种资源为研究对象,对小米的硒、脂肪和氨基酸含量进行了测定与分析,结果表明不同谷子品种的小米硒含量和脂肪含量等差异较大。除上述营养物质成分外,氨基酸的种类和含量也影响着小米的营养价值和鲜味,但目前未见以氨基酸组分分析为主的小米营养品质评价文献报道。

因此本文以 10 种山西主推优质谷子品种碾成的小米为研究对象,测定其营养品质,同时对其氨基酸组分进行测定与分析,为“山西小米”品牌创建提供理论支撑,对反哺优质新品种选育的相关性研究提供理论支持。

结果与分析

2.1 10 种小米基本营养成分的测定结果

10种小米基本营养成分的测定分析结果见表1所示,不同品种小米,其水分、蛋白质、脂肪、碳水化合物(以干基计)等营养成分的含量存在差异。小米水分含量在 10.35%~12.37%之间,这也为小米的储藏提供了基本的条件。小米的蛋白变化范围在11.43%~13.72%之间,其中晋谷 61 号蛋白质含量最高,晋谷 21 号次之,汾选3号最低。蛋白质是小米的主要营养成分,同时蛋白质的含量也影响小米的品质、口感。10 种小米中脂肪变化范围在 3.75%~5.34%之间,其中晋谷 54 号脂肪含量最高,晋汾 107号脂肪含量最低。脂肪也是一种重要的营养成分对小米粥的滋气味、口感有明显的影响,每克脂肪提供的热能比碳水化合物或蛋白质多一倍以上,因此脂肪含量高的食品具有较高的生理价值。碳水化合物的变化范围在 81.33%~84.61%之间，其中晋汾107 号的碳水化合物含量最高,可达84.61%。由此可知,从蛋白质含量的角度看,应选用晋谷 61号;如果更追求脂肪含量,则优选晋谷 54 号。

表1 10 种小米营养组分分析(%)

Table 1 Analysis of 10 kinds of millet nutritional components( %)

2.2 10 种小米氨基酸组分分析

10 种小米氨基酸分析中谷氨酸含量最高,胱氨酸含量最低。各品种氨基酸含量存在差异,晋谷21 号总氨基酸含量最高,除胱氨酸未检出,第一限制性氨基酸赖氨酸含量较低外,其他氨基酸比另外9种小米普遍较高;晋谷 40号总氨基酸含量最低,但胱氨酸含量较高;汾选3号赖氨酸和组氨酸含量最高;晋汾 107 号甘氨酸含量最高,结果见表2。由此可见,晋谷 21号能够为人体补充更多的氨基酸,具有一定的营养价值。

小米中氨基酸含量丰富,种类齐全,有7个品种的小米富含 17 种氨基酸。其中每克蛋白质中总氨基酸( TAA)含量在 10.27%~11.64%之间,必需氨基酸(EAA)含量为 4.35%~4.98%。EAA 与 TAA 含量比值范围在0.42~0.43,EAA 与非必需氨基酸(NEAA)比值范围在0.72~0.75 之间,与FAO/WHO提出的 EAA/TAA 为0.400,EAA/NEAA 为0.600,与建议值相接近,表明小米中的蛋白质是优质蛋白，目营养价值较高。

表2 10 种小米氨基酸组分分析(%)

Table 2Analysis of amino acid components of 10 kinds of millet( % )

2.3 10 种小米必需氨基酸占总氨基酸含量百分比

由表3可知,各小米样品必需氨基酸占总氨基酸的含量百分比为 42.09%~43.20%,接近鸡蛋而高于 FAO/WHO 模式蛋白。且各样品均含有极高的亮氨酸(Leu)比例,占总氨基酸含量的14.31%~15.29%,是鸡蛋模式蛋白下亮氨酸含量的1倍以上，是 FAO/WH0 模式蛋白下亮氨酸含量的 2 倍多。亮氨酸具有调节血糖、为身体组织提供能量,同时还可以有效防止肌肉损失,促进训练后肌肉恢复等功能。由此可知,本次测定的十种小米能够作为供能物质食用,为人体提供能量,促进身体恢复。

表3 必需氨基酸占总氨基酸含量百分比(%)

Table 3 Percentage of essential to total amino acids(% )

2.4 10 种小米风味氨基酸分析

风味氨基酸主要分为鲜、甜和苦三类,其中鲜味氨基酸包括天冬氨酸和谷氨酸;甜味氨基酸包括丙氨酸、脯氨酸、苏氨酸、甘氨酸、丝氨酸;苦味氨基酸包括亮氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、赖氨酸酪氨酸、蛋氨酸、组氨酸和精氨酸。

归类统计见如表4,10种小米中风味氨基酸含量从高到低为:苦味氨基酸>鲜味氨基酸>甜味氨基酸。在各风味氨基酸中,每种小米鲜味和甜味氨基酸含量总和与苦味氨基酸相比,差值越高,小米鲜味越浓。比较结果显示:晋谷21号>晋谷61号>晋汾 107 号>晋谷29号>晋谷54号>晋汾103号>晋谷57号>汾选3号>晋汾106号>晋谷40号，即晋谷 21 号、晋谷 61号、晋汾 107 鲜味较浓,晋谷 40号较差。由此可见,从味觉上看,晋谷21号更容易获得人们的喜爱。

表4 风味氨基酸分析表(%)

Table 4 Flavor amino acid analysis(%)

2.5 模糊识别法评价

由模糊识别法中公式(1)可分别计算出10种小米中的蛋白与标准鸡蛋蛋白之间的贴近度,结果见表5。

由表5 可知,10种小米的贴近度范围在 0.861~0.890,其中“汾选 3 号”为最高,“晋谷 21号”最低,这10 种小米中蛋白的贴近度都相差不大,与鸡蛋蛋白的贴近度也很高,说明 10 种小米中的蛋白营养价值好。

表5 10 种小米中的蛋白相对于标准蛋白的贴近度

Table 5 Closeness of proteins in 10 kinds of millet to standard proteins

2.6 氨基酸比值系数法评价

为了更好地从营养角度评价小米的品质,采用FAO/WHO 提出的模式和全鸡蛋标准蛋白模式进行比较,分别计算出 10 种小米的 RAA 值,计算结果见表6、表7。

从表6中全鸡蛋蛋白模式的氨基酸组成评价可知,汾选3号有5 种氨基酸的 RAA 及 RC 在1 左右，1种氨基酸指标大于1,3种氨基酸指标小于1，日SRC较大,相比于其他品种小米,EAAI为0.80。如果氨基酸的含量丰富且与 FAO/WHO 提出的标准模式相近,表明这种蛋白质接近人体所需的氨基酸比例,能为人体所利用的营养价值越高。RAA及RO的数值越接近1,表明该种小米蛋白与模式蛋白中EAA 推荐值越接近。当RC大于1,表明此种EAA超过标准模式,相对过剩;当RC小于1,表明此种EAA 低于模式蛋白,相对不足。SRC值越大,表明该种蛋白质营养价值越高,为人体吸收的概率越大。EAAI作为评价蛋白质的指标时，当EAAI越接近1,表明此蛋白质越优质。所以,汾选3号的营养价值与利用率较高,为良好蛋白质源。汾选3号第1限制氨基酸为赖氨酸;第2限制氨基酸为蛋氨酸与半胱氨酸,可以根据蛋白质的互补理论,充分利用汾选3号的这一特质,与其他食物蛋白混合搭配，以提高膳食的营养价值。

表7为 FAO/WH0 模式下汾选3号与其他几种小米的氨基酸评价,从表7可以看出,按照 SRC 的大小,几种小米的排列顺序为:汾选3号>晋谷 54号>晋谷 57 号>晋汾 106 号>晋汾103号>晋汾 107 号>晋谷 40 号>晋谷 61 号>晋谷 21 号;按照 EAAI大小,几种小米蛋白的排列顺序为:汾选3号=晋谷54号>晋谷 57 号=晋汾 106 号=晋汾 103 号>晋谷 40 号>晋汾 107 号>晋谷 61 号=晋谷 29 号>晋谷 21 号。汾选3号第1限制氨基酸为赖氨酸;第2限制氨基酸为蛋氨酸与半胱氨酸,这与全鸡蛋蛋白模式条件下评价的结果基本一致。由此可知,汾选3号的氨基酸组成更加合理,基本可以满足人体需要。

表6 10种小米必需氨基酸的 RAA、RC、SRC、EAAI的比较( 全鸡蛋模式)

Table 6 Comparison of RAA,RC, SRC and EAAl of 10 kinds of millet essential amino acids( whole egg model)

表7 10种小米必需氨基酸的 RAA、RC、SRC、EAAI的比较(FAO/WHO 模式)

Table 7 Comparison of RAA, RC, SRC and E,AAl of 10 kinds of millet essential amino acids( FAO/WH0 model)

结论

通过分析 10 种小米中营养成分可知,10 种小米水分含量较低,易于保藏;蛋白质、碳水化合物含量相对较高,且必须氨基酸种类齐全,含量丰富,尤其谷氨酸和亮氨酸含量较高,其中汾选3号和谷21号的 EAA/TAA 含量在 0.4左右,EAA/NAA 含量在0.6 左右,接近 FAO/WHO 模式蛋白的含量。不仅如此,通过鲜甜苦味差和营养价值评价可知,汾选3号蛋白质营养价值较高,晋谷21号鲜味较浓。实验结果解释了汾选3号和晋谷21号能够长期推广的原因,为其更好的发展提供了基础性的理论依据。但汾选3号的蛋白质总量低于其他品种,因此,还有进一步提升的空间。如何能够保持现有小米的优势同时提高蛋白质含量和鲜甜氨基酸水平,增加鲜味，可以作为今后优质谷子育种的方向。

引用本文：冯耐红, 侯东辉, 杨成元, 陈丽红, 李婧, 岳忠孝, 沈群, 田翔. 不同品种小米主要营养成分及氨基酸组分评价[J]. 食品工业科技, 2020, 41(8): 224-229. DOI: 10.13386/j.issn1002-0306.2020.08.035.

Citation: FENG Nai-hong, HOU Dong-hui, YANG Cheng-yuan, CHEN Li-hong, LI Jing, YUE Zhong-xiao, SHEN Qun, TIAN Xiang. Evaluation of Main Nutrients and Amino Acid Components of Different Varieties of Foxtail Millet[J]. Science and Technology of Food Industry, 2020, 41(8): 224-229. DOI: 10.13386/j.issn1002-0306.2020.08.035.

基金项目： 国家现代农业产业技术体系(CARS-06-13.5-B9)；国家重点研发计划(2018YFD1001000)。

通信作者简介

杨成元，男，汉族，中共党员，研究员。研究方向：主要从事优质谷新品种选育、谷子栽技术研究与推广。参加工作23年来一直从事谷子育种与栽培研究，从谷子资源的收集与鉴定、育种方法研究、材料创新、品种选育等方面积累了丰富经验，育成一级优质米品种晋谷29号、晋谷40号、晋谷57号、晋汾02等，在省内外生产推广近20年。2008年参加国家体系以来，对优质谷的高产高效栽培技术做了研究，获得发明专利“谷子免间苗精量穴播机”，集成示范了“谷子精量穴播免间苗技术”，使推广区域谷子种植平均每亩实现“节本+增产”综合效益可达350元以上。先后参加国家、省部级、院级科研项目20余项，育成优质谷子品种6个。

（以上信息来自山西省农业科学院经济作物研究所官网）

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