外源鋅對(duì)亞麻芽菜營(yíng)養(yǎng)及有害成分的影響

李世玉，陸旭鵬，戴志剛，王華峰，粟建光，孫健，謝冬微*

(1.南通大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，江蘇 南通 226019；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所，湖南 長(zhǎng)沙 410205)

亞麻是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物，且亞麻籽中富含多種功能營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如α-亞麻酸、亞麻膠、亞麻蛋白、木酚素等[1-3]，亞麻籽是非常好的保健品原材料。萌發(fā)是一種重要的食品生物加工技術(shù)，植物種子萌發(fā)后的整體營(yíng)養(yǎng)價(jià)值一般會(huì)得到進(jìn)一步的提高。將亞麻籽加工成亞麻芽菜將會(huì)顯著提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。亞麻芽菜中富含α-亞麻酸(ALA)，是人體必需脂肪酸之一，其可以預(yù)防血管炎性傷害，具有抗炎、抗氧化等功效，但不能依靠自身合成。亞麻芽菜含有的可溶性和不溶性的纖維，能夠促進(jìn)人體腸道蠕動(dòng)。亞麻芽菜還含有木酚素，是一種類似于人體性激素的特殊物質(zhì)，能夠降低乳腺癌、前列腺癌、結(jié)腸癌等疾病的發(fā)生率，有助于減輕女性絕經(jīng)期癥狀[2-3]，其現(xiàn)已被醫(yī)學(xué)界廣泛應(yīng)用于臨床。雖然亞麻芽菜中含有多種重要的功能營(yíng)養(yǎng)成分，但是鋅、硒、鎂等人體所必需的重要金屬離子含量較少。因此，富鋅營(yíng)養(yǎng)亞麻芽菜的制備將會(huì)大大提高亞麻芽菜產(chǎn)品的重要性及附加值。

鋅作為一種人體必需的微量元素之一，直接參與人體內(nèi)核酸與蛋白質(zhì)的合成，還可以激活人體內(nèi)的一些酶，使其發(fā)揮生物催化轉(zhuǎn)化的作用。在人體內(nèi)，有細(xì)胞的地方就會(huì)有鋅的存在。正常的成人體內(nèi)含鋅量大約為1.5～2.0 g，其中大約60%的鋅存在于人體肌肉，30%存在于骨骼當(dāng)中。鋅在人體內(nèi)廣泛參與了多種酶的合成，同300多種酶的活性密切相關(guān)[4]，鋅缺乏會(huì)嚴(yán)重影響機(jī)體的生長(zhǎng)發(fā)育，生育能力、孕婦胚胎發(fā)育、神經(jīng)發(fā)育和免疫活性等均會(huì)受到影響[5-6]。中國(guó)存在著許多鋅缺乏嚴(yán)重而影響生長(zhǎng)發(fā)育的兒童[7]。人體內(nèi)的鋅主要是通過(guò)食物攝入，其中動(dòng)物肝臟、瘦肉、魚類等含有豐富的鋅，但富鋅的蔬菜相對(duì)較少。通過(guò)外源食品級(jí)鋅對(duì)植物種子處理，可以有效提高芽菜中鋅含量，最常用的是用硫酸鋅溶液處理。前人對(duì)外源鋅浸種后綠豆芽、大豆種子、紅香糙米等的生長(zhǎng)發(fā)育、營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行了研究[9-11]。徐娜等[10]指出，在不影響種子萌發(fā)生長(zhǎng)的前提下，10 μg/mL的硫酸鋅溶液浸種處理利于豆芽對(duì)鋅的積累，并且能夠顯著提高生物對(duì)鋅的接受率；徐航丹等[11]發(fā)現(xiàn)硫酸鋅浸種可以促進(jìn)紅香糙米對(duì)鋅的積累，鋅含量的增加可以達(dá)到3.55～12.25倍。然而目前，關(guān)于外源鋅浸種處理對(duì)亞麻芽菜中鋅含量及生長(zhǎng)發(fā)育的影響暫未見(jiàn)報(bào)道。同時(shí)，亞麻芽菜中重要的營(yíng)養(yǎng)成分是否受到外源鋅處理的影響，也并未見(jiàn)任何探索。本研究以亞麻籽為材料，通過(guò)不同濃度食品級(jí)硫酸鋅浸種的方式，培育高鋅且營(yíng)養(yǎng)豐富的亞麻芽菜，從生長(zhǎng)指標(biāo)、重要營(yíng)養(yǎng)成分以及有害氰化物含量變化規(guī)律的角度探討亞麻種子萌發(fā)過(guò)程中進(jìn)行鋅強(qiáng)化的可能性，旨在使高鋅營(yíng)養(yǎng)亞麻芽菜成為人體補(bǔ)鋅的膳食來(lái)源，并為其進(jìn)一步在植物保健食品領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

稱取籽粒飽滿、大小均勻、種皮完整的亞麻種子約20 g，采用1.5%次氯酸鈉溶液消毒15 min。消毒結(jié)束后，用超純水漂洗至無(wú)氣味后，分別加入150 mL的食品級(jí)硫酸鋅溶液，Zn2+濃度分別為0(CK)、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mmol/L。然后將其置于24 ℃人工氣候箱內(nèi)浸種12 h。取出后，漂洗數(shù)次后瀝干，在鋪有一層滅菌濾紙的培養(yǎng)盒內(nèi)鋪平，將濾紙用超純水淋濕(12 h浸種吸水即可，繼續(xù)浸泡影響發(fā)芽率)，將其置于人工氣候箱內(nèi)于24 ℃條件下培養(yǎng)96 h。每隔6～8 h補(bǔ)充一次超純水，使濾紙始終保持濕潤(rùn)狀態(tài)即可。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定

隨機(jī)選取20根生長(zhǎng)狀況良好的亞麻芽菜，使用電子游標(biāo)卡尺測(cè)量亞麻芽菜的下胚軸長(zhǎng)、粗和根長(zhǎng)。另外隨機(jī)選擇50根亞麻芽菜，擦干表面水分，稱其鮮重，于105 ℃下烘干0.5 h后，將溫度調(diào)制80 ℃烘干至恒重，計(jì)算芽菜的含水率。

1.2.2 芽菜中營(yíng)養(yǎng)成分的測(cè)定

芽菜培育96 h后，用超純水漂洗數(shù)次，于30 ℃下烘干至恒重(溫度過(guò)高會(huì)破壞亞麻芽菜中的營(yíng)養(yǎng)成分，影響測(cè)定結(jié)果)，研磨成粉，過(guò)60目篩，儲(chǔ)存于干燥器中待測(cè)。

可溶性蛋白含量的測(cè)定：參照GB 5009.5—2016中凱氏定氮法測(cè)定。

可溶性糖含量的測(cè)定：采用苯酚法[13]。

游離氨基酸總量的測(cè)定：采用茚三酮溶液顯色法[13]。

總脂肪的測(cè)定：參照GB/T 5009.6—2016中索氏提取法測(cè)定。

維生素含量的測(cè)定：維生素C含量測(cè)定參照GB/T 6195—1986中的2,6-二氯靛酚滴定法；維生素E含量測(cè)定參照GB/T 5009.82—2003中的測(cè)定方法。

1.2.3 芽菜中氰化物含量測(cè)定

稱取0.3 g烘干樣品，參照改進(jìn)的異煙酸-吡唑啉酮比色法[14]測(cè)定亞麻籽的氰化物含量，優(yōu)化的異煙酸-吡唑啉酮比色法能夠準(zhǔn)確測(cè)定氰化物的含量，進(jìn)而能推測(cè)出亞麻籽中生氰糖苷的含量。

1.2.4 芽菜中木酚素含量測(cè)定

稱取0.5 g烘干樣品，利用高效液相色譜法進(jìn)行測(cè)定[15]。HPLC條件：色譜柱：ACQUITY UPLC (2.1 mm×100 mm，1.7 μm)；流動(dòng)相：A為乙腈，B 為0.3%甲酸，0～10 min，20%A；流速：0.2 mL/min；柱溫：35 ℃；運(yùn)行時(shí)間：10 min。

1.2.5 芽菜中鋅含量測(cè)定

參照GB/T 13885—2003，采用原子吸收光譜法測(cè)定。采用干式灰化法將亞麻芽菜樣品處理成粉末，用2 mol/L 稀鹽酸溶解，采用火焰原子吸收光譜法測(cè)定其中的鋅含量。儀器條件為:最大吸收波長(zhǎng)λ =213.9 nm，燈電流3.0 mA，狹縫寬度0.2 nm，標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程為A=0.7261C+0.0205 (R2=0.9955)。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源食品級(jí)鋅浸種對(duì)亞麻芽菜生長(zhǎng)的影響

由表1可知，鋅濃度在0.0～2.0 mmol/L時(shí)各指標(biāo)總體表現(xiàn)較好。鋅濃度在1.0～2.0 mmol/L時(shí)，下胚軸長(zhǎng)呈先增加后降低的趨勢(shì)，但均高于對(duì)照組。在1.5 mmol/L Zn2+濃度處理時(shí)，芽菜下胚軸最長(zhǎng)達(dá)到34.58 mm，較對(duì)照組高17.98%；在1.0、3.0 mmol/L Zn2+濃度處理下的芽菜下胚軸最粗，均為1.01 mm；在0.5～3.0 mmol/L Zn2+濃度范圍內(nèi)，芽菜的根長(zhǎng)均低于對(duì)照，其中在鋅濃度為3.0 mmol/L時(shí)，根長(zhǎng)最短為27.74 mm，較對(duì)照降低28.13 %；不同外源鋅浸種對(duì)亞麻芽菜的含水率影響也較為明顯，在鋅濃度為2.0 mmol/L時(shí)，芽菜含水率最高為89.36%，較對(duì)照提高3.00%，而當(dāng)鋅濃度為3.0 mmol/L時(shí)，芽菜含水率最低為84.10%，較對(duì)照降低3.10%。

表1 外源食品級(jí)鋅浸種對(duì)亞麻芽菜生長(zhǎng)的影響Table 1 Effects of exogenous food-grade zinc soaking seed on the growth of flax sprout

2.2 外源食品級(jí)鋅浸種對(duì)亞麻芽菜中可溶性蛋白含量的影響

由圖1可知，在外源施加鋅濃度為0.5 ～ 2.0 mmol/L時(shí)，芽菜中蛋白質(zhì)含量范圍為14.61 ～ 17.55 mg/g。當(dāng)鋅濃度為2.0 mmol/L時(shí)，芽菜中蛋白質(zhì)含量達(dá)到最大值17.55 mg/g，與對(duì)照相比增加了16.45%。當(dāng)鋅濃度大于2 mmol/L時(shí)，芽菜中的蛋白質(zhì)含量開(kāi)始下降，最低為12.39 mg/g。

圖1 外源食品級(jí)鋅浸種對(duì)亞麻芽菜中可溶性蛋白含量的影響Fig. 1 Effects ofexogenous food-grade zinc soak seed on soluble protein content in flax sprout

2.3 外源食品級(jí)鋅浸種對(duì)亞麻芽菜中可溶性糖含量的影響

如圖2所示，在鋅濃度在1.0～2.5 mmol/L范圍內(nèi)時(shí)，芽菜中的可溶性糖含量比對(duì)照增加9.89%～29.76%。當(dāng)鋅濃度為1.0 mmol/L時(shí)，芽菜中的可溶性糖含量積累最高為28.92 mg/g。當(dāng)鋅濃度為3.0 mmol/L時(shí)，可溶性糖含量較對(duì)照明顯降低。

圖2 外源食品級(jí)鋅浸種對(duì)亞麻芽菜中可溶性糖含量的影響Fig.2 Effects of exogenous food-grade zinc soaking seed on soluble sugar content in flax sprout

2.4 外源食品級(jí)鋅浸種對(duì)亞麻芽菜中游離氨基酸總量的影響

由圖3可知，當(dāng)浸種液中鋅濃度在0.5～1.5 mmol/L范圍內(nèi)時(shí)，芽菜中的游離氨基酸總量呈現(xiàn)逐漸升高的變化趨勢(shì)。當(dāng)浸種液中鋅濃度為1.5 mmol/L時(shí)，芽菜中積累的游離氨基酸總量最高為25.45 mg/g，比對(duì)照高27.31%。當(dāng)浸種液鋅濃度高于2.0 mmol/L后，芽菜中的游離氨基酸總量開(kāi)始出現(xiàn)下降的趨勢(shì)。外源鋅濃度在2.5 mmol/L時(shí)，芽菜中的游離氨基酸總量最低為15.78 mg/g。

圖3 外源食品級(jí)鋅浸種對(duì)亞麻芽菜中游離氨基酸總量的影響Fig.3 Effects of exogenous food-grade zinc soaking seed on total free amino acids in flax sprout

2.5 外源食品級(jí)鋅浸種對(duì)亞麻芽菜總脂肪比例的影響

由圖4可知，當(dāng)外源鋅的浸種濃度處于1.5～2.5 mmol/L時(shí)，亞麻芽菜中總脂肪百分比較對(duì)照略有升高，但并不顯著。當(dāng)外源鋅濃度為1.0 mmol/L時(shí)，芽菜中的總脂肪百分比達(dá)到最大，比對(duì)照增加了21.21 %。當(dāng)外源鋅濃度為3.0 mmol/L時(shí)，芽菜中的總脂肪百分比開(kāi)始下降。

圖4 外源食品級(jí)鋅浸種對(duì)亞麻芽菜中總脂肪比例的影響Fig.4 Effects of exogenous food grade zinc soak seed on total fat proportion in flax sprout

2.6 外源食品級(jí)鋅浸種對(duì)亞麻芽菜中維生素C含量的影響

由圖5可見(jiàn)，外源鋅浸種濃度在1.0 ～ 3.0 mmol/L時(shí)，亞麻芽菜中的維生素C含量均較對(duì)照增高，當(dāng)外源鋅濃度在1.5 mmol/L時(shí)，芽菜中維生素C含量積累最多為14.26 mg/g，比對(duì)照增加25.30%。

圖5 外源食品級(jí)鋅浸種對(duì)亞麻芽菜中維生素C含量的影響Fig.5 Effects of exogenous food-grade zinc soaking seed on Vitamin C content in flax sprout

2.7 外源食品級(jí)鋅浸種對(duì)亞麻芽菜中維生素E含量的影響

如圖6所示，當(dāng)外源鋅濃度在0.5～1.5 mmol/L時(shí)，芽菜中的維生素E含量呈先升高后降低的趨勢(shì)，外源鋅濃度為1 mmol/L時(shí)，維生素E含量最高為57.13 μg/g，比對(duì)照增加8.5%。外源鋅濃度在2.0～3.0 mmol/L時(shí)，維生素E含量趨于平穩(wěn)，略高于對(duì)照。

圖6 外源食品級(jí)鋅浸種對(duì)亞麻芽菜中維生素E含量的影響Fig.6 Effects of exogenous food-grade zinc soak seed on Vitamin E content in flax sprout

2.8 外源食品級(jí)鋅浸種對(duì)亞麻芽菜中氰化物含量的影響

如圖7所示，當(dāng)浸種液中鋅濃度在1.0～2.0 mmol/L時(shí)，亞麻芽菜中的氰化物含量較對(duì)照有所下降，降低比例在9.70%～14.84%，氰化物含量最低為2.01 mg/kg。而當(dāng)浸種液的鋅濃度在2.5～3.0 mmol/L時(shí)，芽菜中的氰化物含量較對(duì)照升高，最高為2.40 mg/kg。

圖7 外源食品級(jí)鋅浸種對(duì)亞麻芽菜中氰化物含量的影響Fig.7 Effect of exogenous food-grade zinc soaking seed on the content of cyanide in flax sprout

2.9 外源食品級(jí)鋅浸種對(duì)亞麻芽菜中木酚素含量的影響

如圖8所示，在鋅濃度處于0.5～2.5 mmol/L時(shí)，芽菜中木酚素含量較對(duì)照高19.40%～30.84%。但當(dāng)浸種液中鋅濃度高于2.5 mmol/L時(shí)，芽菜中木酚素含量開(kāi)始下降但仍略高于對(duì)照。

圖8 外源食品級(jí)鋅浸種對(duì)亞麻芽菜中木酚素含量的影響Fig.8 Effects of exogenous food-grade zinc soaking seed on the content of lignans in flax sprout

2.10 外源食品級(jí)鋅浸種對(duì)亞麻芽菜中鋅積累的影響

圖9顯示，食品級(jí)硫酸鋅溶液浸種能夠顯著增加亞麻芽菜中鋅的含量。本研究參考的鋅濃度范圍為0.0～3.0 mmol/L，亞麻芽菜中的鋅含量隨著浸種液中鋅濃度的升高而增加，與對(duì)照相比增加幅度達(dá)到28.85%～102.49%。

圖9 外源食品級(jí)鋅浸種對(duì)亞麻芽菜中鋅積累的影響Fig.9 Effects of exogenous food-grade zinc soaking seed on zinc accumulation in flax sprout

3 討論

鋅對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響主要是依靠調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)素(IAA)的代謝來(lái)實(shí)現(xiàn)的[16]。研究發(fā)現(xiàn)，鋅濃度在0.0～2.0 mmol/L時(shí)各指標(biāo)總體表現(xiàn)較好。適當(dāng)濃度的外源鋅溶液浸種能夠提高植物種子的代謝水平，從而促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育，但鋅濃度過(guò)高時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)抑制植物生長(zhǎng)發(fā)育的現(xiàn)象[17]，過(guò)量的鋅會(huì)加速活性氧的生成，并且對(duì)種子中貯存的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)造成氧化性損傷，從而影響種子的正常萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)。本研究中當(dāng)鋅濃度為2.0 mmol/L時(shí)，芽菜中蛋白質(zhì)的含量達(dá)到最大值，與對(duì)照相比增加了16.45%。但當(dāng)鋅濃度在2.5～3.0 mmol/L時(shí)，芽菜中的蛋白質(zhì)含量開(kāi)始下降。亞麻芽菜中蛋白質(zhì)含量的增加與核糖體含量[18]和硝酸還原酶的活性[19-20]有著密切的關(guān)系。當(dāng)鋅濃度為1.0 mmol/L時(shí)，芽菜中的可溶性糖含量積累最高。當(dāng)鋅濃度為3.0 mmol/L時(shí)，可溶性糖含量較對(duì)照明顯降低。隨著外源鋅濃度的增加，亞麻芽菜內(nèi)可溶性糖含量增加，但當(dāng)外源鋅濃度過(guò)高時(shí)，這種滲透調(diào)節(jié)作用會(huì)被破壞，可溶性糖含量降低[21]。當(dāng)外源鋅濃度為1.0 mmol/L時(shí)，芽菜中的總脂肪百分比達(dá)到最大，比對(duì)照增加了21.21%。本研究中當(dāng)外源鋅濃度在1.5 mmol/L時(shí)，芽菜中維生素C含量積累最多，比對(duì)照增加25.30%。外源鋅濃度為1.0 mmol/L時(shí)，芽菜中的維生素E含量最高，比對(duì)照增加8.5%。研究表明，在一定的外源鋅濃度范圍內(nèi)，外源鋅濃度的增加可以顯著提高細(xì)胞的分裂活性[22]，從而促進(jìn)亞麻芽菜的生長(zhǎng)及維生素的合成。本研究參考的鋅濃度范圍為0.0～3.0 mmol/L，亞麻芽菜中的鋅含量隨著浸種液中鋅濃度的升高而增加，與對(duì)照相比增加幅度達(dá)到28.85%～102.49%。根據(jù)中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)推薦的每日鋅攝入量，4歲以上兒童為5.5 mg/d、成年女性7.5 mg/d、成年男性12.5 mg/d。假設(shè)每日食用本研究設(shè)置的最高外源鋅濃度3.0 mmol/L培育的亞麻芽菜100 g(鮮重)，能夠提高每日補(bǔ)鋅量為3.22 mg，該計(jì)量遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中鋅的最高攝入量。所以，以正常的食用量食用培育出的富鋅亞麻芽菜引發(fā)鋅中毒的可能性比較小。亞麻籽中含有的生氰糖苷能夠在葡萄糖酶的作用下生成具有毒性的氫氰酸。當(dāng)浸種液中鋅濃度在0.5～1.0 mmol/L時(shí)，亞麻芽菜中的氰化物含量較對(duì)照有所下降，降低比例在9.70%～14.84%，氰化物含量最低為2.01 mg/kg。而當(dāng)浸種液的鋅濃度在2.5～3.0 mmol/L時(shí)，芽菜中的氰化物含量較對(duì)照升高，最高為2.40 mg/kg。目前，我國(guó)還沒(méi)有出臺(tái)評(píng)價(jià)亞麻芽菜安全性的標(biāo)準(zhǔn)，但在GB 2715—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)糧食》中規(guī)定木薯粉中氫氰酸的含量需低于10 mg/kg。而本研究亞麻芽菜中氰化物含量最高為2.40 mg/kg，顯著低于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，這也間接說(shuō)明亞麻芽菜作為食品是安全的。

4 結(jié)論

(1)亞麻種子在萌發(fā)過(guò)程中能夠吸收、富集微量元素鋅，且亞麻種子富集鋅的作用隨著外源食品級(jí)鋅濃度的增加而增強(qiáng)，適當(dāng)濃度的外源鋅(1.0～2.0 mmol/L)浸種，不僅能促進(jìn)亞麻芽菜的生長(zhǎng)發(fā)育，降低有害物質(zhì)氰化物含量，而且萌發(fā)后的亞麻芽菜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)有明顯提高。

(2)外源鋅濃度過(guò)高時(shí)，從亞麻芽菜的生長(zhǎng)發(fā)育到營(yíng)養(yǎng)成分含量來(lái)看，芽菜都處于不良狀態(tài)，因此高濃度的鋅溶液浸種對(duì)于芽菜的培育是不利的。除此之外，按照正常食用量食用培育出的富鋅亞麻芽菜發(fā)生鋅中毒的可能性極小。