全 文 ：2012 年 10 月
第 27 卷第 10 期
中国粮油学报
Journal of the Chinese Cereals and Oils Association
Vol． 27，No． 10
Oct. 2012
金属盐离子对苦荞萌发及其总黄酮含量的影响
李晓丹 王 莉 王 韧 陈正行
(粮食发酵工艺与技术国家工程实验室 江南大学，无锡 214122)
摘 要 研究了在一定浓度的铝、锌、铜盐溶液浸种后，苦荞种子萌发 7 d 内发芽势、发芽率、粗蛋白含量
的变化，并采用正交试验法设计，用吸光光度法测定样品中的总黄酮含量。结果表明，铝、锌、铜盐溶液浸种萌
发对种子的芽苗生长和粗蛋白含量增加有促进的作用，而对发芽势和发芽率影响并不显著;正交试验发现对
总黄酮含量影响因素显著性依次为萌发温度 ＞萌发时间 ＞金属盐种类，最佳萌发工艺条件为:金属盐种类为
1 000 mg /L 硫酸铝溶液，萌发时间为 84 h，萌发温度 25 ℃，在此工艺条件下，苦荞种子中总黄酮含量可以达到
1 347． 1 mg /100 g DW。
关键词:苦荞 萌发 粗蛋白 总黄酮含量
中图分类号:S517 文献标识码:A 文章编号:1003 － 0174(2012)10 － 0026 － 06
收稿日期:2012 － 12 － 20
作者简介:李晓丹，女，1988 年出生，硕士，粮食油脂及植物蛋白
通讯作者:陈正行，男，1960 年出生，教授，谷物化学
荞麦隶属蓼科(Polygonaceae) ，荞麦属(Fagopy-
rum Mill．) ，为非禾本科谷物，主要的栽培品种有 2
种，即甜荞麦(F． Esculentum Moench，普通荞麦)和苦
荞麦［F． Tataricum(L．)Gaertn，鞑靼荞麦］［1］。
苦荞是一种营养价值很高的杂粮，其中蛋白质、脂
肪含量远远高于大米、小麦;另外，在保健功能方面，苦
荞中富含多种微生物、矿物质和膳食纤维，特别是含有
丰富的生物类黄酮物质［2］。苦荞中的黄酮主要成分
为芦丁(槲皮素 － 3 － O －芸香糖苷)、槲皮素、山奈酚
和桑色索等黄酮醇［3］。芦丁(Rutin)是苦荞含量最高
的黄酮，质量分数高达 1． 08%～6． 6%，是甜荞麦的 9 ～
300倍，占总黄酮质量分数的 70%～85%，在降血压、降
血糖、抗肿瘤和提高免疫力等方面具有相当重要的
作用［4 － 5］。我国苦荞麦遗传多样性极为丰富，主要分
为黄苦荞和黑苦荞，黄苦荞即普通苦荞，而黑苦荞外
壳呈黑色，种植面积小，芦丁含量是黄苦荞的 3 ～ 5
倍，其营养价值要比黄苦荞高得多［6］。
谷物、豆类等经适当的发芽处理后，其化学成分
均有所改变，营养价值得以提高并且形成独特的风
味及口感。近年来研究发现苦荞及其芽苗中富含抗
氧化的黄酮类物质和手性肌醇单体，将其作为一种
新型的食物原料和蔬菜备受消费者青睐。种子在浸
泡过程中使用适量浓度的盐液浸种，使植物机体产
生抗逆性反应，在萌发中产生更多功能性物质［7 － 8］。
近年来有研究表明，荞麦种子萌发后可使其蛋白质
的组成有所改变［9 － 10］，消化率显著改善［11 － 12］;在铝
浸种后，种子在萌发的过程中通过提高细胞内的
POD和 CAT活性、增加蛋白质和可溶性糖含量、提高
黄酮类化合物的含量及其活性来提高荞麦的铝适应
性［13 － 14］;通过在营养液中添加一些种子生长的必须
微量元素，可使得芽苗产量显著增加，而这些芽苗中
富集的微量元素亦对人体有益［15 － 16］。
因此，本试验研究了在一定萌发时间和温度下，
用不同的金属盐溶液浸种后，黑苦荞种子的发芽率
和芽长以及萌发的黑苦荞中粗蛋白和总黄酮含量的
变化，以期为获得富含黄酮类物质的苦荞种子及芽
苗提供理论依据。
1 材料与方法
1． 1 材料与设备
黑丰 1 号:内蒙;次氯酸钠(CP)、硫酸铝、硫酸
铜、硫酸锌、六水氯化铝、乙酸钾、乙醇、甲醇、浓硫
酸、氢氧化钠:均为分析纯，国药集团化学试剂有限
公司;溴甲酚绿 －亚甲基红指示剂(3∶ 2)、芸香苷:国
药集团化学试剂有限公司。
UV －1800 型紫外可见分光光度计:上海美谱达
(MAPADA)仪器有限公司;LRH － 150 生化培养箱:
上海恒科学仪器有限公司。
1． 2 试验方法
1． 2． 1 苦荞种子萌发试验
苦荞种子经除杂后，用 5% 次氯酸钠浸泡
30 min［17］，用去离子水冲洗干净。用一定浓度的盐
第 27 卷第 10 期 李晓丹等 金属盐离子对苦荞萌发及其总黄酮含量的影响
液浸泡 6 h［18］，浸泡温度与后萌发温度一致。双层去
离子水湿润纱布铺于萌发容器内，将苦荞种子均匀
的摊开，盖单层去离子水湿润纱布，在恒温培养箱中
培养。定时收取萌发的苦荞种子 50 ℃烘箱干燥，磨
粉，过 60 目筛，供测定用。
苦荞种子的萌发容器是用细棉线交叉绑在搪瓷
托盘上，将湿润的纱布铺在细棉线上，搪瓷托盘底部
盛去离子水，纱布被棉线架空不与搪瓷托盘底部的
去离子水接触，其中所用萌发器具和萌发空间均用
75%的乙醇溶液消毒。
1． 2． 2 苦荞种子萌发状况的测定
测定发芽势、发芽率以及 7 d内萌发种子的芽长
是根据 GB /T 3543． 4—1995 农作物种子检验规程发
芽试验中所述的方法。
发芽势 = 4 d 发芽的种子数 /供试种子数 ×
100%
发芽率 = 7 d 发芽的种子数 /供试种子数 ×
100%
测定不同盐溶液浸种后萌发 7 d 内苦荞种子中
粗蛋白含量是根据 GB 5009． 5—2010 食品中蛋白质
的测定中所述的凯氏定氮法并稍加改动。
1． 2． 3 试验设计
1． 2． 3． 1 单因素试验
萌发中浸种盐液的种类及其浓度:本试验选用 3
种无机盐作为萌发时浸种的溶液进行试验对比，分
别为硫酸铝溶液(浓度梯度为 100、500、1 000、2 000、
4 000 mg /L)、硫酸锌溶液(浓度梯度为 100、300、
500、700、900 mg /L)和硫酸铜溶液(浓度梯度为 20、
40、60、100、200 mg /L)。试验条件为萌发温度25 ℃，
萌发时间 72 h。
萌发温度:分别以 15、20、25、30、35 ℃为萌发温
度进行试验对比。浸种液均为水，萌发时间为 72 h。
萌发时间:分别以 48、60、72、84、96 h 为萌发温
度进行试验对比。浸种液均为水，萌发时间为25 ℃。
1． 2． 3． 2 正交试验
在单因素试验基础上，确定上述 3 因素的上下
临界限，按照 L9(3
4)正交表进行正交试验。
1． 2． 3． 3 萌发苦荞中总黄酮类物质的提取与测定
总黄酮类物质的测定方法是采用 NY /T 1295—
2007 荞麦及其制品中总黄酮含量的测定中所述方法
并稍加改动［19］。
提供取粉碎后样品 0． 2 g，精确至 0． 000 1 g，置
于 150 mL具塞三角瓶中，加入 70%甲醇溶液 30 mL，
将三角瓶置于(65 ± 2)℃的恒温水浴震荡器中在
(130 ± 10)r /min的振荡频率下振摇 6 h，趁热用离心
机于 3 000 r /min离心，上清液置于 50 mL容量瓶中，
冷却至室温，用 70%甲醇溶液定容至刻度，摇匀，为
试样待测液。
采用分光光度法，以标准芦丁为参照物进行测定。
标准曲线的绘制:用移液管分别吸取芦丁标准
溶液 0． 25、0． 50、1． 0、2． 0、3． 0、4． 0 mL，置于 10 mL
容量瓶中，加入三氯化铝溶液 2 mL、乙酸钾溶液
3 mL，用甲醇溶液定容至刻度，摇匀，室温下放置 30
min。同时做空白。标准曲线中芦丁含量分别为
0． 001 25、0． 002 50、0． 005 00、0． 010 0、0． 015 0、
0． 020 0 mg /mL。在波长 420 nm 处测定吸光度。以吸
光度值为横坐标，浓度值为纵坐标，绘制标准曲线。
样品中总黄酮含量的测定:准确吸取 1． 0 mL 试
料待测液置于 10 mL 容量瓶，其他操作与标准曲线
的绘制相同。
1． 2． 3． 4 萌发苦荞中金属盐离子残留的测定
铝离子残留量的测定采用 GB/T 5009． 182—2003
面制食品中铝的测定中所述方法［20］并稍加改动。铜
离子和锌离子残留量的测定方法是采用 GB /T
14609—2008 粮油检验 谷物及其制品中铜、铁、锰、
锌、钙、镁的测定 火焰原子吸收光谱法［21］。
1． 2． 4 统计方法
相关数据用 SPSS 软件处理，P ＜ 0． 05 为差异显
著，P ＜ 0． 01 为差异极显著。
2 结果与分析
2． 1 不同浸种液及萌发时间对苦荞种子生长状况
的影响
种子浸种后，按照 1． 2． 1 和 1． 2． 2 中所述方法在
25 ℃下对苦荞种子进行 7 d 萌发并测定其发芽势、
发芽率和芽长，结果见表 1，图 1。萌发状况的测定中
Al3 +、Zn2 +和 Cu2 +质量浓度分别为 1 000、500 和 60
mg /L，对照组浸种液为水。
表 1 不同溶液浸种萌发后苦荞种子的发芽势和发芽率
浸种液 水 Al Cu Zn
发芽势 /% 91 90 88 92
发芽率 /% 91 91 88 92
注:每组试验做 4 组平行，且 4 组平行测定的最大值与最小值之
差未超过国标中所规定的允许差范围
苦荞种子在萌发 12 h后均吸水膨胀，偶有露白，
12 ～ 24 h中大部分种子有出芽现象，芽长约 0． 2 cm。
从表 1 中可以看出，与水浸种萌发相比，金属盐浸泡
萌发对苦荞种子的发芽势和发芽率并无显著影响，3
种盐溶液在发芽势和发芽率也没有明显的区别。
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书中国粮油学报 2012 年第 10 期
但由图 1 中可知，较水浸种萌发，经盐溶液浸种
后的种子芽长更长，同样时间内生长速度更快，得到
的芽体更多。另外，3 种盐溶液中铝盐浸种后的芽
体生长情况最好，萌发 7 d 时芽体长达 7． 34 cm，比
水浸种萌发 7 d 时增加了 22． 07%，有利于增加产
量，而锌与铜盐浸种后效果区别不大，但都优于水
浸中的效果。综上所述，经盐溶液浸种的苦荞种子
芽体生长比水浸种后种子生长速度快，同时间内芽
体更长。
注:Al3 +、Cu2 +、Zn2 +质量浓度分别为 1 000、60、500 mg /L，对照
组为水。相同萌发时间中不同小写字母为 P ＜ 0． 05
图 1 不同溶液浸种萌发后苦荞种子的芽长
2． 2 不同浸种液及萌发时间对苦荞种子中粗蛋白
及黄酮含量的影响
2． 2． 1 浸种液及萌发时间对粗蛋白含量的影响
经测定，本试验所用原料中所含粗蛋白含量为
17． 76 g /100 g DW。苦荞种子经水浸种后，萌发 0 ～
1 d时，蛋白质含量略有下降，1 ～ 4 d 时蛋白质含量
随萌发时间的延长而增加，于第 4 天时达最大值
19． 52 g /100 g DW，之后 5 ～ 7 d 随萌发时间延长，蛋
白质含量下降，至第 7 天含量下降至 15． 85 g /100 g
DW。而经铝、铜、锌溶液浸种后的苦荞种子，萌发
0 ～ 2 d时，蛋白质含量持续下降，随后 2 ～ 7 d，经铝和
铜溶液浸种后的种子蛋白质含量随时间延长而增
图 2 苦荞种子经不同盐溶液浸种后萌发 7d内粗蛋白含量
加，至第 7 天含量达最大值，分别为 21． 87、22． 95
g /100 g DW，而经锌溶液浸种后的种子蛋白质含量
在 2 ～ 6 d中持续增加，至第 6 天达最大值 21． 20
g /100 g DW，之后含量急剧下降。综上所述，盐溶液
浸种对萌发的苦荞种子萌发后期蛋白质分解用于芽
体自身生长起到了一定抑制的作用，并在萌发过程
中有利于蛋白质含量的增加。但增加的蛋白质是否
易于消化吸收则有待于做进一步的探讨。
2． 2． 2 浸种盐液的种类及其浓度对苦荞种子中总
黄酮含量的影响
未萌发的苦荞种子中总黄酮含量为 572． 3
mg /100 g DW。
不同浸种盐液及其浓度对苦荞中总黄酮含量的
影响见图 3，萌发温度和时间均为 25 ℃、84 h。
图 3 不同质量浓度的 3 种盐溶液浸种后对总黄酮含量的影响
82
第 27 卷第 10 期 李晓丹等 金属盐离子对苦荞萌发及其总黄酮含量的影响
由图 3 可以发现，用硫酸铝溶液浸种时，当溶液
质量浓度为 1 000 mg /L，样品中总黄酮含量最高，比未
萌发样品中总黄酮含量增加 125． 15%，比用水浸种萌
发后所得样品含量增加 21． 92%，随着硫酸铝溶液浓
度增大，其总黄酮含量减小，并趋于平缓;用硫酸锌溶
液浸种时，当溶液质量浓度为 500 mg /L，样品中总黄
酮含量达最大值，比未萌发样品含量增加 116． 84%，
与水浸种相比增加 17． 46%;用硫酸铜溶液浸种时，当
溶液质量浓度增至 60 mg /L 时，样品中总黄酮含量最
高，比未萌发样品含量增加 118． 35%，比水浸种增加
24． 53%，之后含量随浓度增加而下降并趋于稳定。
综上所述，用所选 3 种盐溶液浸种后的萌发苦
荞中所含总黄酮含量与未萌发种子相比均大幅度增
加。每种溶液最佳浓度有所不同，Al、Zn、Cu 3 种盐
液浸种的最佳质量浓度分别为 1 000、500、60 mg /L。
3 种盐液低浓度浸种时，萌发种子中总黄酮含量均比
水浸种含量略低，但随着浓度适量增加，总黄酮含量
大幅度增加，浸种盐液浓度继续增加，总黄酮含量反
而呈现出了下降的趋势，并趋于平缓。另外，此处所
选 3 种浸种盐对于促进种子总黄酮含量增加的原理
并不相同，Al盐是对种子产生毒害机制，使种子对其
产生抗逆性而增加植物中对人类有益成分的含量;
而 Zn是种子生长所必需一种元素，用 Zn 盐浸种可
使种子生长速度加快;Cu既是种子生长的必需元素，
在一定浓度下也会对种子产生毒害机制，从两个方
面对种子进行胁迫。
2． 2． 3 萌发时间与萌发温度对苦荞种子中总黄酮
含量的影响
由图 4a可以发现，随着萌发时间的增加，苦荞
种子中的总黄酮含量呈增长趋势，48 ～ 60 h 阶段增
长速度较为缓慢，至 72 h 时含量比 60 h 时大幅度增
加，与水浸中相比增加到 72 ～ 96 h 阶段含量虽有增
加，但速度缓慢，萌发 96 h 时总黄酮含量仅比 72 h
增加5 ． 53%。但是，过长的萌发时间会提高种子霉
注:a中萌发温度 25 ℃，b中萌发时间为 72 h，浸种液均为水
图 4 萌发时间与萌发时间对总黄酮含量的影响
变的几率，影响芽体的生长，污染其他种子，使种子的萌
发过程不易控制，因此种子的萌发时间不宜超过 96 h。
由图 4b中可见，当温度为 25 ℃是，种子中总黄
酮含量最高;当温度为 30 ℃时，种子中总黄酮含量
呈现出明显降低的趋势。苦荞为耐寒植物，较高的
温度不适合苦荞种子的生长。
2． 3 萌发苦荞的工艺优化试验
通过对苦荞种子中总黄酮含量的单因素分析，
得出如下工艺参数范围:浸种盐液为 1 000 mg /L 的
硫酸铝溶液、500 mg /L 的硫酸锌溶液和 60 mg /L 的
硫酸铜溶液;萌发时间为 60 ～ 84 h;萌发温度为 20 ～
30 ℃。为了得到最佳的提取效果，以苦荞种子中总
黄酮含量作为指标，对上述因素进行正交优化试验，
结果见表 1。
表 1 因素水平表
水平
浸种盐
种类 A
萌发
时间 B /h
萌发
温度 C /℃
1 Al 60 20
2 Zn 72 25
3 Cu 84 30
由表 2 可以发现，影响因素的显著性大小关系
为:萌发温度 ＞萌发时间 ＞浸种盐种类。
表 2 优化试验以及直观差分析表
试验
号
因素
浸种盐种类 萌发时间 萌发温度 空列
含量
/mg /100 g DW
1 1 1 1 1 1 109． 1 ± 12． 1
2 1 2 2 2 1 303． 9 ± 13． 6
3 1 3 3 3 1 252． 3 ± 14． 1
4 2 1 2 3 1 181． 1 ± 12． 4
5 2 2 3 1 1 126． 0 ± 12． 5
6 2 3 1 2 1 131． 0 ± 13． 5
7 3 1 3 2 1 129． 4 ± 13． 7
8 3 2 1 3 1 113． 5 ± 12． 2
9 3 3 2 1 1 345． 4 ± 13． 7
均值 1 1 221． 8 1 139． 9 1 117． 9 1 193． 5
均值 2 1 146． 0 1 181． 1 1 276． 8 1 188． 1
均值 3 1 196． 1 1 242． 9 1 169． 2 1 182． 3
极差 R 75． 7 103． 0 159． 0 11． 2
注:每组试验做 3 次平行
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中国粮油学报 2012 年第 10 期
由表 3 可知，3 个因素均对苦荞种子中的总黄酮
含量有显著性影响，其中萌发温度对其有非常显著
的影响。由此可确定使用盐浸种萌发苦荞种子的最
佳条件为:浸种盐为 1 000 mg /L硫酸铝溶液，萌发时
间为 84 h，萌发温度为 25 ℃。在此工艺下，苦荞种
子中的总黄酮含量可以达到 1 347． 1 mg /100 g DW，
比未萌发种子中的含量增加了 135． 38%。
表 3 结果方差分析表
因素 偏差平方和 自由度 F Sig． 显著性
浸种盐种类 8 900． 2 2 47． 1 0． 021 ＊＊
萌发时间 16 129． 0 2 85． 3 0． 012 ＊＊
萌发温度 39 467． 7 2 208． 7 0． 005 ＊＊＊
误差 189． 1 2
注:F0． 05(2，2)= 19 F0． 01(2，2)= 99
由于在种子浸种吸水的过程中运用了金属离子
盐溶液浸种，因此分别对正交中 3 种离子的最优结
果即最佳条件所得样品、9 号样品和 4 号样品进行了
Al、Cu 和 Zn 元素残留量的测定。结果表明，最佳条
件所得样品中 Al 元素残留量为 13． 110 mg /kg，9 号
样品中 Cu 元素残留量为 8． 096 mg /kg，4 号样品中
Zn元素残留量为 44． 07 mg /kg，均小于 GB 2760—
2011［22］和 NY 861—2004［23］中 Al、Cu、Zn 元素的限
量(分别为 100，10，50 mg /kg)。因此，使用这 3 种金
属盐离子浸种萌发不但使苦荞中的功能性物质总黄
酮含量大幅度增加，而且并未使其中 Al、Zn 和 Cu 元
素含量超标。
3 讨论与结论
苦荞种子在萌发 12 h后均吸水膨胀，偶有露白，
12 ～ 24 h中大部分种子有出芽现象，芽长约 0． 2 cm。
相较于水浸种萌发，一定浓度的盐溶液浸种萌发对
苦荞种子的发芽势和发芽率没有显著的影响，但对
于种子芽体生长的影响较为显著，其中铝离子浸种
后萌发的效果最好，锌与铜的效果次之。但是，过高
的盐溶液浓度可能由于其本身毒性过大而对苦荞的
萌发起到一定的抑制作用，从而使苦荞中的发芽率
和芽苗产量降低，而过低的盐溶液浓度有可能因有
效元素含量过低而对其萌发的影响不显著［24］。因
此，浸种盐液的浓度还需进一步研究。
经盐溶液浸种后的苦荞种子在萌发 0 ～ 4 d 内蛋
白质含量比水浸种中含量增加速度慢。但在 4 ～ 7
天，经水浸种的种子中的蛋白质含量由第 4 天的最
大值开始随时间增加而下降，而经盐溶液浸种后的
种子中含量则以不同速度增加，并且分别在第 6 天
和第 7 天达最大值。由此可见，相较于水浸种，金属
盐离子浸种可使苦荞种子在萌发中后期蛋白质含量
显著增加，但其蛋白构成的变化及其消化率则需做
进一步研究。
对比多种不同浓度的盐溶液的浸种萌发效果，
由此可以确定各种盐溶液的最佳浓度，3 种盐溶液的
最佳萌发浓度分别为:硫酸铝溶液 1 000 mg /L，硫酸
锌溶液 500 mg /L，硫酸铜溶液 60 mg /L。经正交分析
后，得出的最佳萌发工艺条件为:浸种盐种类为1 000
mg /L硫酸铝溶液，萌发时间为 84 h，萌发温度25 ℃。
在此工艺下，苦荞种子中总黄酮含量可以达到 1 347． 1
mg /L，比未萌发种子中的含量提高了 135． 38%，与传
统水浸中萌发后含量提高了 27． 45%。同时对样品
中的铝、铜、锌元素残留量进行检测，与国标限量相
比并未超标。
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Effect of Metallic Ions on Germination and
Seedlings Physiology and the Content of
Flavones in Black Tartary Buckwheat
Li Xiaodan Wang Li Wang Ren Chen Zhengxing
(National Engineering Laboratory for Cereal Fermentation Technology /Jiangnan University，Wuxi 214122)
Abstract The influence of aluminum，zinc and copper on the seedling physiology，crude protein and total fla-
vones of black tartary buckwheat was studied． Absorptiophotometry was applied to determine the content of total fla-
vones in black tartary buckwheat through L9(3
4)orthographic experiments． The result showed that the effect of Al，Zn
and Cu solution played a notable role in the length and the content of protein of the seeds increasing during the germi-
nation stage，whereas had few influences on seed germination and its rate;based on the consequences of the single fac-
tor and orthographic experiments，the best germination processing parameter was ascertained as follows:the steeping
solution 1 000 mg /L aluminum sulfate solution，germination time 84 h，temperature 25 ℃ ． In the above － mentioned
condition，the content of total flavones in black tartary buckwheat would increase to 1 347． 1 mg /100 g (DW)．
Key words back tartary buckwheat，germination，protein，total flavones
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