李世玉，陸旭鵬，戴志剛，王華峰，粟建光，孫健，謝冬微*

(1.南通大學生命科學學院，江蘇 南通 226019；2.中國農(nóng)業(yè)科學院麻類研究所，湖南 長沙 410205)

亞麻是我國重要的經(jīng)濟作物，且亞麻籽中富含多種功能營養(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)后的整體營養(yǎng)價值一般會得到進一步的提高。將亞麻籽加工成亞麻芽菜將會顯著提高其營養(yǎng)價值。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，能夠促進人體腸道蠕動。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)學界廣泛應用于臨床。雖然亞麻芽菜中含有多種重要的功能營養(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，富鋅營養(yǎng)亞麻芽菜的制備將會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)，有細胞的地方就會有鋅的存在。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]，鋅缺乏會嚴重影響機體的生長發(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受到影響[5-6]。中國存在著許多鋅缺乏嚴重而影響生長發(fā)育的兒童[7]。人體內(nèi)的鋅主要是通過食物攝入，其中動物肝臟、瘦肉、魚類等含有豐富的鋅，但富鋅的蔬菜相對較少。通過外源食品級鋅對植物種子處理，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。前人對外源鋅浸種后綠豆芽、大豆種子、紅香糙米等的生長發(fā)育、營養(yǎng)成分進行了研究[9-11]。徐娜等[10]指出，在不影響種子萌發(fā)生長的前提下，10 μg/mL的硫酸鋅溶液浸種處理利于豆芽對鋅的積累，并且能夠顯著提高生物對鋅的接受率；徐航丹等[11]發(fā)現(xiàn)硫酸鋅浸種可以促進紅香糙米對鋅的積累，鋅含量的增加可以達到3.55～12.25倍。然而目前，關(guān)于外源鋅浸種處理對亞麻芽菜中鋅含量及生長發(fā)育的影響暫未見報道。同時，亞麻芽菜中重要的營養(yǎng)成分是否受到外源鋅處理的影響，也并未見任何探索。本研究以亞麻籽為材料，通過不同濃度食品級硫酸鋅浸種的方式，培育高鋅且營養(yǎng)豐富的亞麻芽菜，從生長指標、重要營養(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)過程中進行鋅強化的可能性，旨在使高鋅營養(yǎng)亞麻芽菜成為人體補鋅的膳食來源，并為其進一步在植物保健食品領(lǐng)域的應用提供理論依據(jù)。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

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，用超純水漂洗至無氣味后，分別加入150 mL的食品級硫酸鋅溶液，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補充一次超純水，使濾紙始終保持濕潤狀態(tài)即可。

1.2 試驗方法

1.2.1 生長指標測定

隨機選取20根生長狀況良好的亞麻芽菜，使用電子游標卡尺測量亞麻芽菜的下胚軸長、粗和根長。另外隨機選擇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，計算芽菜的含水率。

1.2.2 芽菜中營養(yǎng)成分的測定

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

可溶性蛋白含量的測定：參照GB 5009.5—2016中凱氏定氮法測定。

可溶性糖含量的測定：采用苯酚法[13]。

游離氨基酸總量的測定：采用茚三酮溶液顯色法[13]。

總脂肪的測定：參照GB/T 5009.6—2016中索氏提取法測定。

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

1.2.3 芽菜中氰化物含量測定

稱取0.3 g烘干樣品，參照改進的異煙酸-吡唑啉酮比色法[14]測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確測定氰化物的含量，進而能推測出亞麻籽中生氰糖苷的含量。

1.2.4 芽菜中木酚素含量測定

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

1.2.5 芽菜中鋅含量測定

參照GB/T 13885—2003，采用原子吸收光譜法測定。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定其中的鋅含量。儀器條件為:最大吸收波長λ =213.9 nm，燈電流3.0 mA，狹縫寬度0.2 nm，標準曲線回歸方程為A=0.7261C+0.0205 (R2=0.9955)。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源食品級鋅浸種對亞麻芽菜生長的影響

由表1可知，鋅濃度在0.0～2.0 mmol/L時各指標總體表現(xiàn)較好。鋅濃度在1.0～2.0 mmol/L時，下胚軸長呈先增加后降低的趨勢，但均高于對照組。在1.5 mmol/L Zn2+濃度處理時，芽菜下胚軸最長達到34.58 mm，較對照組高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)，芽菜的根長均低于對照，其中在鋅濃度為3.0 mmol/L時，根長最短為27.74 mm，較對照降低28.13 %；不同外源鋅浸種對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，芽菜含水率最高為89.36%，較對照提高3.00%，而當鋅濃度為3.0 mmol/L時，芽菜含水率最低為84.10%，較對照降低3.10%。

表1 外源食品級鋅浸種對亞麻芽菜生長的影響Table 1 Effects of exogenous food-grade zinc soaking seed on the growth of flax sprout

2.2 外源食品級鋅浸種對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，芽菜中蛋白質(zhì)含量范圍為14.61 ～ 17.55 mg/g。當鋅濃度為2.0 mmol/L時，芽菜中蛋白質(zhì)含量達到最大值17.55 mg/g，與對照相比增加了16.45%。當鋅濃度大于2 mmol/L時，芽菜中的蛋白質(zhì)含量開始下降，最低為12.39 mg/g。

圖1 外源食品級鋅浸種對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 外源食品級鋅浸種對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，芽菜中的可溶性糖含量比對照增加9.89%～29.76%。當鋅濃度為1.0 mmol/L時，芽菜中的可溶性糖含量積累最高為28.92 mg/g。當鋅濃度為3.0 mmol/L時，可溶性糖含量較對照明顯降低。

圖2 外源食品級鋅浸種對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 外源食品級鋅浸種對亞麻芽菜中游離氨基酸總量的影響

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

圖3 外源食品級鋅浸種對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 外源食品級鋅浸種對亞麻芽菜總脂肪比例的影響

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

圖4 外源食品級鋅浸種對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 外源食品級鋅浸種對亞麻芽菜中維生素C含量的影響

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

圖5 外源食品級鋅浸種對亞麻芽菜中維生素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 外源食品級鋅浸種對亞麻芽菜中維生素E含量的影響

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

圖6 外源食品級鋅浸種對亞麻芽菜中維生素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 外源食品級鋅浸種對亞麻芽菜中氰化物含量的影響

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

圖7 外源食品級鋅浸種對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 外源食品級鋅浸種對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，芽菜中木酚素含量較對照高19.40%～30.84%。但當浸種液中鋅濃度高于2.5 mmol/L時，芽菜中木酚素含量開始下降但仍略高于對照。

圖8 外源食品級鋅浸種對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 外源食品級鋅浸種對亞麻芽菜中鋅積累的影響

圖9顯示，食品級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，與對照相比增加幅度達到28.85%～102.49%。

圖9 外源食品級鋅浸種對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

鋅對植物生長發(fā)育的影響主要是依靠調(diào)節(jié)植物生長素(IAA)的代謝來實現(xiàn)的[16]。研究發(fā)現(xiàn)，鋅濃度在0.0～2.0 mmol/L時各指標總體表現(xiàn)較好。適當濃度的外源鋅溶液浸種能夠提高植物種子的代謝水平，從而促進植物的生長發(fā)育，但鋅濃度過高時可能會出現(xiàn)抑制植物生長發(fā)育的現(xiàn)象[17]，過量的鋅會加速活性氧的生成，并且對種子中貯存的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等營養(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。本研究中當鋅濃度為2.0 mmol/L時，芽菜中蛋白質(zhì)的含量達到最大值，與對照相比增加了16.45%。但當鋅濃度在2.5～3.0 mmol/L時，芽菜中的蛋白質(zhì)含量開始下降。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。當鋅濃度為1.0 mmol/L時，芽菜中的可溶性糖含量積累最高。當鋅濃度為3.0 mmol/L時，可溶性糖含量較對照明顯降低。隨著外源鋅濃度的增加，亞麻芽菜內(nèi)可溶性糖含量增加，但當外源鋅濃度過高時，這種滲透調(diào)節(jié)作用會被破壞，可溶性糖含量降低[21]。當外源鋅濃度為1.0 mmol/L時，芽菜中的總脂肪百分比達到最大，比對照增加了21.21%。本研究中當外源鋅濃度在1.5 mmol/L時，芽菜中維生素C含量積累最多，比對照增加25.30%。外源鋅濃度為1.0 mmol/L時，芽菜中的維生素E含量最高，比對照增加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胞的分裂活性[22]，從而促進亞麻芽菜的生長及維生素的合成。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，與對照相比增加幅度達到28.85%～102.49%。根據(jù)中國營養(yǎng)學會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)，能夠提高每日補鋅量為3.22 mg，該計量遠低于國家標準中鋅的最高攝入量。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。當浸種液中鋅濃度在0.5～1.0 mmol/L時，亞麻芽菜中的氰化物含量較對照有所下降，降低比例在9.70%～14.84%，氰化物含量最低為2.01 mg/kg。而當浸種液的鋅濃度在2.5～3.0 mmol/L時，芽菜中的氰化物含量較對照升高，最高為2.40 mg/kg。目前，我國還沒有出臺評價亞麻芽菜安全性的標準，但在GB 2715—2016《食品安全國家標準糧食》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，顯著低于這個標準，這也間接說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鋅濃度的增加而增強，適當濃度的外源鋅(1.0～2.0 mmol/L)浸種，不僅能促進亞麻芽菜的生長發(fā)育，降低有害物質(zhì)氰化物含量，而且萌發(fā)后的亞麻芽菜營養(yǎng)品質(zhì)有明顯提高。

(2)外源鋅濃度過高時，從亞麻芽菜的生長發(fā)育到營養(yǎng)成分含量來看，芽菜都處于不良狀態(tài)，因此高濃度的鋅溶液浸種對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。