不同產(chǎn)地火麻仁的品質(zhì)特性比較

王世連，阮征，李汴生

（華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣東廣州 510640）

火麻（Cannabis sativaL.）又叫漢麻、線麻等，是大麻科（Cannabaceae）大麻屬的草本植物，自古以來就是食物、纖維、藥物的重要來源?；鹇槿适腔鹇槌墒斓姆N仁，中國人將火麻仁作為食物食用和作為藥用已經(jīng)有3000 多年歷史[1]?；鹇槿屎胸S富的不飽和脂肪酸、蛋白質(zhì)、膳食纖維以及礦物質(zhì)[2]。2002 年，國家衛(wèi)生和計劃生育委員會將火麻仁列入“既是食品又是藥品”的名錄，火麻仁收錄在《中國藥典》[3]。

火麻在我國分布廣闊，在華東、華中、華南、華北、東北和西部地區(qū)均有種植，是世界火麻重要的起源地之一。目前我國火麻種植規(guī)模較大省份有廣西、云南、安徽、山西、甘肅、河北、吉林及黑龍江等。各省份種植火麻的用途存在差異，安徽、河南和四川等地以麻用為主，廣西、云南和甘肅等地以食用為主，山西、河北以及東北各省種植的為麻食兼用[4]。作為火麻仁的生產(chǎn)及消費大國，根據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）官方統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，至2018 年我國火麻種植面積14342 公頃，單位面積火麻仁產(chǎn)量為2723 kg每公頃，總產(chǎn)量高達3.9 萬t。但由于種植方式、氣候和環(huán)境條件的不同，外加品種上的差異，造成了不同產(chǎn)地的火麻仁在外觀大小、經(jīng)濟性狀及營養(yǎng)成分等方面存在差異。

我國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)對于火麻仁的研究歷史悠久，《本草綱目》和《神農(nóng)本草經(jīng)》中對火麻仁的醫(yī)用價值均有記載，稱將其干燥炮制入藥能“去風(fēng)痹皮頑，令人心歡，利大腸、風(fēng)熱結(jié)燥”，“補中益氣，久服肥健不老”等[5]。近年來，火麻仁的功能特性越來越受到重視，其潤腸通便[6]、抗氧化[7]、降低心血管疾病[8]、抗炎護肝[9]等功能作用研究均有報道。目前對不同產(chǎn)地火麻仁營養(yǎng)成分差異的研究分析多集中在蛋白質(zhì)和脂肪[10,11]含量或單一物理性狀[12]的對比，而關(guān)于火麻仁的性狀、物理性質(zhì)及其他營養(yǎng)成分地域差異的全面研究鮮有報道。

本文選擇了安徽、廣西、甘肅、河北、黑龍江和云南6 個主要產(chǎn)區(qū)火麻仁，六個不同產(chǎn)地的火麻仁分別屬于麻用品種（安徽六安）、食用品種（廣西巴馬、甘肅天水和云南大姚）和麻食兼用品種（河北保定和黑龍江綏化）。通過對其外觀、物理性質(zhì)、營養(yǎng)成分和抗氧化活性進行比較，并對抗氧化性和主成分進行相關(guān)性分析，為火麻仁品質(zhì)的科學(xué)評價和火麻仁資源的開發(fā)利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

原料：火麻仁樣品分別在安徽六安（ALHS）、廣西巴馬（GBHS）、甘肅天水（GTHS）、河北保定（HBHS）、黑龍江綏化（HSHS）和云南大姚（YDHS）6 個地市的火麻種植地采收，每個產(chǎn)地均隨機在3 個不同地點選擇20 株以上，去除蟲害及干癟樣品。采收后將火麻仁密封袋中封口并置于實驗室4 ℃冰箱中保存。

試劑：槲皮素、沒食子酸、Trolox、2,2-聯(lián)苯基-1-苦基肼基（DPPH）、2,4,6-三吡啶基三嗪（TPTZ）購于麥克林；Folin-ciocalteu 試劑購于上海源葉生物科技有限公司，其余試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

EOS 800D 單反相機，佳能（中國）有限公司；K9840 型凱氏定氮儀，廣州海能儀器有限公司；CR-400 型全自動色差儀，日本柯尼卡美能達公司；A300 型全自動氨基酸分析儀，德國曼默博爾公司；Agilent 5110 型電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜儀（ICP-OES），美國安捷倫公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 外觀質(zhì)量及特性的描述和測定

分別描述帶殼火麻仁形狀、殼面光滑程度、核仁飽滿情況；用色差儀測定火麻仁外殼顏色的L*、a*、b*值；測定火麻仁全果（帶殼）的百粒質(zhì)量和核仁（去殼）百粒質(zhì)量，計算果仁出仁率（去殼核仁質(zhì)量占果實總質(zhì)量的百分率）。

1.3.2 主要營養(yǎng)成分測定

水分含量測定采用直接干燥法，參考國標(biāo)GB 5009.3-2016；脂肪含量測定采用索氏抽提法，參考GB 5009.6-2016；蛋白質(zhì)含量測定采用凱氏定氮法，參考國標(biāo)GB 5009.5-2016；灰分含量測定采用灼燒稱重法，參考國標(biāo)GB 5009.4-2016；總糖含量測定采用苯酚-硫酸法，參考國標(biāo)GB/T 15672-2009；氨基酸含量測定參考國標(biāo)GB 5009.124-2016；礦物元素含量測定參考譚亮等[13]方法。

1.3.3 酚類物質(zhì)含量測定

總酚含量測定采用Folin-Ciocalteu 法[14]，含量以每克樣品中含有的沒食子酸當(dāng)量（mg GAE/g）表示；總黃酮含量測定采用NaNO2-Al(NO3)3比色法[15]，含量以每克樣品中含有的槲皮素當(dāng)量（mg QE/g）表示。

1.3.4 火麻仁抗氧化活性的測定

1.3.4.1 DPPH 自由基清除能力

DPPH 自由基清除能力測定參考Ma 等[16]實驗方法。將1 mL樣品提取液與3 mL DPPH自由基溶液（0.1 mmol/L）混合。劇烈震蕩1 min，暗處避光反應(yīng)30 min后，迅速測定517 nm 波長下的吸光值。DPPH 自由基清除能力以每克樣品中含有的Trolox 當(dāng)量（μmol TE/g）表示。

1.3.4.2 鐵離子還原能力（Ferric Reducing Antioxidant Power，F(xiàn)RAP）測定

參考Benzie 等[17]實驗方法測定火麻仁鐵離子還原能力。按照10:1:1 比例將乙酸鹽緩沖液（300μmol/L，pH 3.6）、TPTZ（10 mmol/L）和FeCl3·6H2O（20 mmol/L）溶液混合，配制成FRAP 試劑。將2.8 mLFRAP 試劑加熱至37 ℃，然后加入0.2 mL 提取物上清液。將混合物置于37 ℃下反應(yīng)10 min，立即在593 nm 波長下測定吸光值。樣品FRAP 值以每克樣品中含有的Fe2+當(dāng)量（μmol FE/g）表示。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

所有樣品均設(shè)3 個平行試驗，實驗結(jié)果（干重）表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差。采用Origin 9.1 對數(shù)據(jù)進行處理與作圖，采用SPSS Statistic 24.0 對數(shù)據(jù)進行顯著性差異及相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同產(chǎn)地火麻仁外部感官及物理指標(biāo)比較

圖1 不同產(chǎn)地火麻仁及其核仁照片F(xiàn)ig.1 The photos of whole fruit and seed of Cannabis sativa L. from different growing regions

表1 不同產(chǎn)地火麻仁的物理指標(biāo)比較Table 1 Physical indexes of hempseed from different growing regions

圖1 是來自六個不同產(chǎn)地的火麻仁及核仁照片。從圖中可以直觀的看出，不同產(chǎn)地的火麻仁在大小、形狀、外殼光滑程度及色澤等都存在差異，YDHS 顆粒最大，GBHS 和GTHS 顆粒較小。由表1 統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，不同產(chǎn)地火麻仁的顆粒飽滿度、全果質(zhì)量、核仁質(zhì)量及出仁率等物理指標(biāo)也存在較大差異。除了ALHS 呈橢圓形外，其他產(chǎn)地的火麻仁呈近似圓形。GBHS、YDHS 和HBHS 的果殼表面較粗糙，ALHS、GTHS 和HSHS 的果殼表面較為光滑。GBHS、YDHS、HSHS 核仁飽滿，ALHS、GTHS、HBHS 的核仁飽滿性稍差。從色澤上來看，不同產(chǎn)地火麻仁L*值在20.76～25.01 之間，GTHS 的亮度最大，HBHS 和HSHS的亮度較低；a*值范圍為1.46～1.68，HBHS 和HSHS顏色較其他四個產(chǎn)地火麻仁偏綠；不同產(chǎn)地的火麻仁b*值均為負(fù)值，其中GBHS 的b*最大（-0.34），HBHS的b*最?。?0.55）。由圖1 可以看出，隨著產(chǎn)地緯度的增加，火麻仁外殼的顏色呈現(xiàn)逐漸變淺的趨勢，由深棕色到棕綠色和灰白色變化。這可能是因為緯度越低，太陽輻射越強，促進植物中色素的積累。不同產(chǎn)地火麻仁的百粒全果及核仁質(zhì)量差異顯著（p＜0.05），YDHS 的全果質(zhì)量（7.29 g/100 粒）和核仁質(zhì)量（3.78 g/100 粒）顯著高于其他產(chǎn)地，其核仁質(zhì)量是HBHS的1.65 倍。王化東等[12]采用千粒重法測定了24 份火麻仁全果質(zhì)量為1.36～5.0 g/100 粒，研究結(jié)果之間存在差異可能是產(chǎn)地和品種不同的原因造成。六個產(chǎn)地火麻仁的出仁率在50%左右，GBHS 的出仁率最高（54.92%），GTHS 的出仁率最低（45.57%），其結(jié)果與核仁的飽滿程度一致。

2.2 不同產(chǎn)地火麻仁主要營養(yǎng)成分含量

由于地理位置的不同，光照、溫度、降雨及土壤等條件都有差異，直接影響了植物的生長發(fā)育，從而引起其外觀品質(zhì)和內(nèi)在的營養(yǎng)品質(zhì)的變化。對6 個產(chǎn)地的火麻仁主要營養(yǎng)成分進行比較分析，結(jié)果如表2所示。6 個產(chǎn)地火麻仁水分含量在5.72%～6.34%之間。不同產(chǎn)地火麻仁中的蛋白質(zhì)含量差異顯著（p＜0.05），YDHS 的蛋白質(zhì)含量最高，為19.18%，HBHS 的蛋白質(zhì)含量最低，僅為11.15%。吳發(fā)明等[11]研究發(fā)現(xiàn)，四川涼山火麻仁的蛋白質(zhì)含量高達27.48%，陜西靖邊火麻仁蛋白質(zhì)含量為17.90%。這可能是產(chǎn)地以及檢測方法的不同引起的?；鹇槿手械牡鞍踪|(zhì)主要由麻仁球蛋白（80%）和白蛋白（20%）組成[18]。Wang 等[19]通過火麻仁的體外模擬消化實驗，發(fā)現(xiàn)火麻仁蛋白比大豆蛋白更易消化?；鹇槿屎写罅坑椭?，ALHS 的脂肪含量高達53.06%，GBHS、YDHS 以及HBHS 的油脂含量均都超過50%，HSHS 的脂肪含量最低，但也接近其質(zhì)量的一半，魏月媛等[20]研究結(jié)果與本文一致。Callaway[21]研究發(fā)現(xiàn)，火麻油中含有大量的亞油酸和亞麻酸，其不飽和脂肪酸比例遠高于大豆、亞麻籽以及葵花籽等；而且，火麻油中n6/n3 脂肪酸的比例十分接近人體營養(yǎng)的需求，被認(rèn)為是優(yōu)質(zhì)油脂。YDHS的總糖含量最高（4.98 g/100 g），GBHS 的總糖含量最低（2.72 g/100 g）。不同產(chǎn)地的火麻仁的灰分差異顯著（p＜0.05），由高到低依次為GTHS＞ALHS＞HSHS＞HBHS＞GBHS＞YDHS，可能是由于產(chǎn)地氣候和地理環(huán)境的不同，使礦物質(zhì)積累量有差異。

2.3 不同產(chǎn)地火麻仁氨基酸含量

蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值不僅取決于其總含量的高低，還受氨基酸的構(gòu)成和含量影響。不同產(chǎn)地火麻仁的氨基酸組成及其含量如表3 所示。由表可知：在6 個產(chǎn)地的火麻仁中均檢測到17 種氨基酸，種類齊全，含量豐富。不同產(chǎn)地火麻仁的氨基酸總量（TAA）存在一定差異，其范圍在25.41～28.92 g/100 g 之間，YDHS的TAA 最高，其次為HSHS，GTHS 的TAA 最低，與蛋白含量檢測結(jié)果相同。6 個產(chǎn)地火麻仁的必需氨基酸（EAA）含量由高到低依次為YDHS＞HSHS＞GBHS＞HBHS＞ALHS＞GTHS，其中YDHS 的EAA 比例最高，為30.19%，ALHS的EAA比例最低，為29.85%。另外，從表3 可知，火麻仁中谷氨酸含量最高（5.16～5.85 g/100 g），還含有大量的精氨酸和天冬氨酸，與Wang等[19]研究結(jié)果一致。谷氨酸作為大腦皮質(zhì)和神經(jīng)中樞的重要補充劑，可以延緩能量物質(zhì)消耗，從而發(fā)揮促進運動疲勞恢復(fù)的作用[22]，而天冬氨酸在人體內(nèi)可以轉(zhuǎn)化為谷氨酸，這可能與火麻仁的抗疲勞作用[23]有關(guān)。另外，精氨酸對兒童的生長和發(fā)育具有促進作用，火麻仁可以作為補充精氨酸的食物來源。

2.4 不同產(chǎn)地火麻仁礦物元素含量

火麻仁中含有多種人體必需礦物元素，P、K、Mg、Ca 和Na 是其含量較高的常量元素，F(xiàn)e、Zn、Mn 和Cu 是其主要的微量元素[21,24]。對6 個產(chǎn)地火麻仁的礦質(zhì)元素含量進行測定，結(jié)果表明各常量元素含量在不同產(chǎn)地之間差異顯著（p＜0.05），平均含量由高到低依次為P＞K＞Mg＞Ca＞Na。6 個產(chǎn)地火麻仁均含有豐富的P（1050.51～1260.09 mg/100 g）和K（837.71～1020.15 mg/100 g），可以作為補充P 和K 的食源；除了Ca 含量（67.54 mg/100 g）以HBHS 最高外，其他常量元素含量均以GTHS 最高。4 種微量元素在火麻仁中平均含量由高到低依次為Fe＞Zn＞Mn＞Cu；HBHS的Fe（9.83 mg/100 g）和Cu（1.12 mg/100 g）含量最高，ALHS 的Zn 含量（5.94 mg/100 g）最高，YDHS的Mn 含量（6.02 mg/100 g）最高，GTHS 的微量元素在六個產(chǎn)地里含量最低。

表2 不同產(chǎn)地火麻仁主要營養(yǎng)成分含量（g/100 g）Table 2 The content of main nutritional components hempseed from different growing regions

表3 不同產(chǎn)地火麻仁的氨基酸含量（g/100 g）Table 3 Amino acid contents of hempseed from different growing regions

表4 不同產(chǎn)地火麻仁礦物元素含量（mg/100 g）Table 4 Mineral element contents of hempseed from different growing regions

2.5 不同產(chǎn)地火麻仁酚類物質(zhì)含量

2.5.1 不同產(chǎn)地火麻仁總酚含量

近年來，酚類物質(zhì)由于其天然的抗氧化作用越來越受到人們的關(guān)注。如圖2 所示，6 個產(chǎn)地火麻仁中總酚含量在1.71～2.57 mg GAE/g 之間。YDHS 總酚含量（2.57 mg GAE/g）最高，GBHS 含量（1.71 mg GAE/g）最低。Stefania 等[25]研究了火麻仁中總酚含量，結(jié)果顯示其總酚含量為2.21 mg GAE/g，而且發(fā)芽有助于總酚含量的提高。Chen 等[7]用超聲提取廣西和云南火麻仁的活性物質(zhì)，研究發(fā)現(xiàn)廣西火麻仁的總酚含量為1.36 mg GAE/g，云南火麻仁的總酚含量為1.51 mg GAE/g。各文獻報道的總酚含量存在一定的差異，可能主要是因為樣品以及樣品處理方法不同而引起的。此外，許春芳等[26]研究發(fā)現(xiàn)，柚皮苷是火麻油中含量最多的酚類物質(zhì)，約占總酚含量的30%～50%，其次為表兒茶素和對羥基苯甲酸。

圖2 不同產(chǎn)地火麻仁總酚含量Fig.2 Total phenolic content of hempseed from different growing regions

2.5.2 不同產(chǎn)地火麻仁總黃酮含量

圖3 不同產(chǎn)地火麻仁總黃酮含量Fig.3 Total flavonoid content of hempseed from different growing regions

黃酮類化合物是由多酚和吡喃環(huán)組成的苯并-c-吡喃酮衍生物[13]，作為植物中的次級代謝產(chǎn)物廣泛分布于水果、蔬菜和谷物中。本研究對不同產(chǎn)地火麻仁的總黃酮含量進行測定，結(jié)果如圖3所示，YDHS和GBHS的總黃酮含量明顯高于另外四個產(chǎn)地，分別為2.92 mg QE/g和2.24 mg QE/g，HSHS的總黃酮含量最低，僅為0.41 mg QE/g。YDHS的總黃酮含量是HSHS含量的7倍，是ALHS含量的5倍。許春芳等[26]在研究中發(fā)現(xiàn)八個產(chǎn)地（云南、秦巴、廣西、河北、四川、內(nèi)蒙古、遼寧、浙江）火麻油中的總黃酮含量在0.07～0.52 mg NA/g。這些數(shù)據(jù)表明，火麻仁的產(chǎn)地對其總黃酮含量存在顯著影響，且不同的部位和結(jié)果表示方法也會造成檢測含量的不同。（注：NA指柚皮苷）

2.6 不同產(chǎn)地火麻仁抗氧化活性分析

DPPH 是一種很穩(wěn)定的自由基，當(dāng)有抗氧化劑（供氫體）存在時，DPPH 的孤對電子被配對，會使溶液從紫色向無色轉(zhuǎn)變[27]，因此常用DPPH 自由基清除能力來檢測物質(zhì)的抗氧化能力。由圖4 可知，火麻仁的DPPH 自由基清除能力受地理位置的影響，YDHS 對DPPH 自由基清除能力最強（1.92 μmol TE/g），GBHS清除能力最弱（1.29 μmol TE/g）。研究結(jié)果表明，不同產(chǎn)地火麻仁提取物的DPPH 自由基清除能力不同，在1.29～1.92 μmol TE/g 范圍內(nèi)波動，對DPPH 自由基的清除能力從大到小依次為：YDHS＞ALHS＞HSHS＞GTHS＞HBHS＞GBHS。FRAP 法是以抗氧化物的還原能力為測定依據(jù)的檢測其抗氧化能力的方法[28]。由圖4 可知，不同產(chǎn)地火麻仁提取物的FRAP 值呈顯著性差異（p＜0.05），F(xiàn)RAP 值在4.69～8.89 μmol FE/g 之間，其鐵離子還原能力從大到小依次為YDHS＞HSHS＞ALHS＞HBHS＞GTHS＞GBHS。許春芳等[26]研究火麻油體外抗氧化活性發(fā)現(xiàn)，其抗氧化活性主要與山奈酚-3-O-葡萄糖苷、柚皮素、柚皮苷、黃豆苷元及對香豆酸有關(guān)，而火麻仁的主要成分為油脂，因此以上成分可能也是火麻仁發(fā)揮抗氧化作用的主要原因。

圖4 不同產(chǎn)地火麻仁提取物的抗氧化活性Fig.4 Antioxidant abilities of hempseed extracts from different producing regions

2.7 火麻仁中營養(yǎng)成分及不同抗氧化活性之間的相關(guān)性分析

為了探究火麻仁的主要抗氧化成分，研究了兩種抗氧化試驗結(jié)果與各營養(yǎng)成分之間的相關(guān)性。相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，DPPH 和總酚之間呈現(xiàn)顯著性相關(guān)（p＜0.05），酚類含量高的火麻仁其DPPH 自由基清除能力強。這一研究結(jié)果與Zhao 等[29]和Ilaiyaraja 等[30]所得結(jié)果一致。有研究表明黃酮類化合物是有效的抗氧化成分[31]，但是從本研究的相關(guān)性分析結(jié)果來看，總黃酮的含量與DPPH 和FRAP 之間均無顯著相關(guān)性（p＞0.05）。由表5 可知，火麻仁的鐵離子還原能力與總酚含量呈極顯著相關(guān)（p＜0.01）。趙鑫丹等[32]研究核桃提取物的抗氧化活性也有相同的發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)RAP 值與總酚含量呈顯著相關(guān)。從表5 還可以看出，DPPH 自由基清除能力與FRAP 之間呈極顯著相關(guān)（p＜0.01）。因為DPPH 自由基清除反應(yīng)和鐵離子還原實驗屬于單電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，都是反映樣品對高價態(tài)離子的還原能力[28]。

表5 火麻仁中營養(yǎng)成分及抗氧化活性之間的相關(guān)性分析Table 5 Correlation analysis of nutritional componentsand antioxidant activity of hempseed

3 結(jié)論

由于生長環(huán)境的不同，不同產(chǎn)地火麻仁外觀、物理特性及主要營養(yǎng)成分均存在差異。隨著產(chǎn)地緯度的增加，外殼顏色逐漸變淺，總體呈棕灰色。YDHS 表面較為光滑，顆粒飽滿，質(zhì)量最大；GBHS 出仁率最高，GTHS 出仁率最低，這可能與籽粒的飽滿程度及外殼的厚度有關(guān)?；鹇槿手械鞍踪|(zhì)含量差異顯著（p＜0.05），YDHS 含量最高，HBHS 含量最低；脂肪是火麻仁的最主要的成分，除了HSHS 和GTHS，其他產(chǎn)地火麻仁的脂肪含量均超高50%；YDHS 的總糖含量在6 個產(chǎn)地中最高；各產(chǎn)地火麻仁均含有豐富P、K、Mg 等礦物元素以及種類齊全的氨基酸，6 個產(chǎn)地火麻仁的必需氨基酸比例均高于大豆?？偡雍坑筛叩降鸵来螢閅DHS、HBHS、HSHS、GTHS、ALHS、GBHS，總黃酮含量由高到低依次為YDHS、GBHS、GTHS、HBHS、ALHS、HSHS?？寡趸瘜嶒炑芯堪l(fā)現(xiàn)，YDHS 的DPPH 自由基清除率及鐵離子還原能力最強，GBHS 最弱。相關(guān)性分析表明，DPPH 及FRAP和總酚之間呈顯著性相關(guān)（p＜0.05），而與總黃酮之間無顯著相關(guān)性（p＞0.05）?？偟膩碚f，YDHS 的蛋白質(zhì)、活性物質(zhì)豐富及其抗氧化活性較高，一方面可能與云南地區(qū)的地勢高、雨水陽光充足等種植環(huán)境有關(guān)，另一方面可能是該品種（“云麻一號”）是云南省農(nóng)科院育種篩選出高蛋白、高脂肪品種的原因。因此，開發(fā)不同類型火麻仁產(chǎn)品選擇原料時，可以根據(jù)產(chǎn)品營養(yǎng)需求選擇適宜產(chǎn)地，如開發(fā)保健功能油脂可以選擇ALHS，開發(fā)植物蛋白飲料及抗氧化功能食品可以選擇YDHS。