葫芦巴籽的多维特性：理化性质、功能特性与抗氧化活性的综合研究

本文系统研究了葫芦巴籽（Trigonella foenum-graecum）的理化特性、功能性质及抗氧化潜力。研究表明其富含蛋白质（25.24%）、膳食纤维和油脂（6.84%），具有良好的持水性（WHC）、乳化性和发泡性。脂肪酸分析显示其油脂富含多不饱和脂肪酸（PUFAs），尤其是亚油酸（52.81%）和亚麻酸，具有心血管保护和抗癌潜力。冷榨油与索氏提取油在酸值、过氧化值等指标上存在显著差异。研究为葫芦巴在功能食品和医药领域的应用提供了科学依据。

　　

多维特性解析：葫芦巴籽的理化、功能与抗氧化研究

1. 引言

葫芦巴（Trigonella foenum-graecum）是豆科芳香植物，数千年来因其烹饪和药用价值而被广泛使用。葫芦巴种子呈小颗粒状、黄褐色、近似矩形，其独特凹槽将胚根与子叶分开。种子富含半乳甘露聚糖，其半乳糖与甘露糖比例（M/G）约为1，这一特性决定了其技术功能性。葫芦巴籽的成分赋予其多种积极的生理效应，包括抗癌、降胆固醇、抗菌、抗糖尿病、保肝等特性。其油脂含有亚油酸、亚油酸甲酯、蒎烯、棕榈酸等成分，傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析表明其含有羧基，主要与不饱和必需脂肪酸相关。葫芦巴籽还具有显著的抗氧化自由基清除作用，其降血糖效应有助于管理血糖水平，因此在低升糖指数（GI）食品开发中具有应用潜力。理解葫芦巴籽的理化特性对于食品加工、药物制剂和营养保健品制备至关重要。

2. 材料与方法

2.1. 样品制备

研究采用‘Pusa early bunching’品种的葫芦巴种子，经人工清洗、晒干、研磨成细粉后备用。所有化学试剂均为分析纯。

2.2. 葫芦巴籽的尺寸、重量和摩擦特性分析

2.2.1. 尺寸特性

使用数显卡尺测量20粒种子的长度（L）、宽度（W）和厚度（T），计算几何平均直径（D_g）、球形度（φ）和种子表面积（A_s）。

2.2.2. 重量特性

通过体积法和甲苯置换法分别测定堆积密度（ρ_b）和真实密度（ρ_t），并计算孔隙率（ε）和比重。千粒重通过称重100粒种子后乘以10获得。

2.2.3. 摩擦特性

采用空心圆筒法测定休止角（θ），通过测量圆锥高度（h）和半径（r）计算得出。

2.3. 葫芦巴籽粉的理化和功能特性分析

2.3.1. 物理性质

测定粉末的堆积密度、振实密度（ρ_t），并计算卡尔指数（Carr’s index）和豪斯纳比（Hausner ratio），以评估粉末的压缩性和流动性。

2.3.2. 近似组成

采用官方分析方法（AOAC）测定水分、灰分、脂肪、蛋白质和纤维含量。蛋白质含量通过凯氏定氮法测定，换算系数为6.25。

2.3.3. 功能特性

评估持水能力（WHC）和持油能力（OHC），测定最低凝胶浓度（LGC）、发泡能力（FC）、发泡稳定性（FS）和乳化能力（EC）。

2.4. 傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析

采用溴化钾（KBr）压片法，在4000–400 cm^?1范围内记录葫芦巴籽粉的红外光谱。

2.5. 总酚含量（TPC）测定

采用Folin–Ciocalteu比色法测定总酚含量，以没食子酸当量（mg GAE/g）表示。

2.6. 抗氧化活性评估

采用DPPH（1,1-二苯基-2-三硝基苯肼）法测定自由基清除活性，计算抑制率。

2.7. 油脂提取与分析

2.7.1. 油脂提取

分别采用冷压法和索氏提取法（以石油醚为溶剂）从葫芦巴籽粉中提取油脂。

2.7.2. 理化分析

测定酸值、过氧化值、碘值和皂化值等油脂质量指标。

2.7.3. FTIR分析

对提取的油脂进行FTIR分析，鉴定其官能团。

2.7.4. 脂肪酸分析

通过气相色谱（GC）分析脂肪酸甲酯（FAMEs），鉴定油脂中各种脂肪酸的组成。

2.8. 统计分析

所有数据均进行三次重复测定，结果以平均值±标准差表示。采用单因素方差分析（ANOVA）和Tukey检验（p < 0.05）进行显著性分析。

3. 结果与讨论

3.1. 葫芦巴籽的尺寸、重量和摩擦特性

3.1.1. 尺寸特性

葫芦巴籽的尺寸为长度3.49 ± 0.06 mm，宽度2.30 ± 0.10 mm，厚度1.27 ± 0.04 mm。几何平均直径（D_g）为2.19 ± 0.09 mm，球形度（φ）为62.82% ± 1.88%，与已有研究结果一致。

3.1.2. 重量特性

真实密度为1360 kg/m³，高于水的密度，表明种子在水中会下沉，便于与较轻杂质分离。堆积密度为740 kg/m³，比重为1.36 ± 0.04，孔隙率为44.98% ± 2.41%。千粒重为7.63 ± 0.16 g，这些参数对于设计种子仓储和通风干燥系统具有重要意义。

3.1.3. 摩擦特性

休止角为24.88° ± 0.24°，表明种子流动性较好，有利于加工和输送。

3.2. 葫芦巴籽粉的理化和功能特性

3.2.1. 物理性质

粉末的堆积密度为0.59 ± 0.006 g/mL，振实密度为0.81 ± 0.01 g/mL。卡尔指数为26.85% ± 0.25%，豪斯纳比为1.36 ± 0.00，表明粉末具有中等流动特性。

3.2.2. 近似组成

葫芦巴籽粉的水分含量为12.08% ± 0.94%，粗蛋白含量高达25.24% ± 0.48%，粗脂肪含量为6.84% ± 0.59%，灰分含量为3.46% ± 0.36%，粗纤维含量为7.89% ± 0.27%。其高蛋白含量凸显了其作为植物蛋白源的潜力。

3.2.3. 功能特性

持水能力（WHC）为2.79 ± 0.16 g/g，持油能力（OHC）为0.93 ± 0.02 g/g，这归因于其丰富的碳水化合物和纤维。乳化能力（EC）为51.33%，发泡能力（FC）和发泡稳定性（FS）分别为25%和24%。最低凝胶浓度（LGC）为15%，表明其具有良好的凝胶形成能力。

3.3. 傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析

葫芦巴籽粉的FTIR光谱在3282.89 cm^–1处显示O-H伸缩振动，2924.99和2854.71 cm^–1处为C-H伸缩振动，1743.96 cm^–1处为C=O伸缩振动，1639.35 cm^–1处为N-H弯曲振动（表明蛋白质存在），1039.76 cm^–1处与胺类相关。

3.4. 总酚含量（TPC）

葫芦巴乙醇水提取物的总酚含量为74.85 ± 2.29 mg GAE/g，表明其含有丰富的酚类化合物，这些化合物是其主要抗氧化活性的贡献者。

3.5. 抗氧化活性

DPPH自由基清除活性为29.06% ± 0.27%，与总酚含量呈正相关，证实了葫芦巴的抗氧化潜力。

3.6. 油脂理化分析

冷榨油的酸值为0.13 ± 0.02 mg KOH/g，过氧化值为0.09 ± 0.00 meq/kg，碘值为135.49 ± 0.88 g/100g，皂化值为193.87 ± 0.08 mg KOH/g。索氏提取油的酸值（6.38 ± 0.31 mg KOH/g）和过氧化值（3.36 ± 0.08 meq/kg）较高，可能与提取过程中的加热有关。高碘值表明油脂中含有大量不饱和双键。

3.7. 葫芦巴籽油的FTIR分析

冷榨油和索氏提取油的FTIR光谱显示在2853.84–2923.58 cm^?1处有-CH₃和-CH₂伸缩振动，1743 cm^?1处为醛基，1460 cm^?1处为醇羟基（C-OH），1097 cm^?1处为芳香酸酯（C-O-C）和酚类化合物（C-OH）的伸缩振动，720 cm^?1处表明存在苯环。这些官能团证实了油脂中含有羧基、羟基、脂肪、醇、酰胺和酚类化合物。

3.8. 脂肪酸组成

气相色谱分析显示，冷榨油中单不饱和脂肪酸（MUFAs）含量为24.28%，多不饱和脂肪酸（PUFAs）为58.98%，总反式脂肪酸为0.55%。其主要成分为亚油酸（52.81%）和油酸（23.97%）。索氏提取油中PUFAs含量更高（66.27%），其中亚油酸为43.24%，亚麻酸为23.00%。亚油酸（Omega-6）和亚麻酸具有显著的心血管疾病管理和抗癌特性，油酸对冠心病和糖尿病有治疗作用。棕榈酸是主要的饱和脂肪酸。丰富的多不饱和脂肪酸使葫芦巴籽油在功能食品应用中具有广阔前景。

4. 结论

本研究全面揭示了葫芦巴籽的物理特性、化学成分、功能性质及生物活性。其高蛋白、高纤维和良好的功能特性（如持水性、乳化性）使其成为食品工业的理想配料。油脂中富含的多不饱和脂肪酸，特别是亚油酸和亚麻酸，赋予了其重要的营养和药用价值。冷榨法能更好地保持油脂的品质。FTIR和抗氧化活性分析进一步证实了其生物活性成分的存在。这些发现为葫芦巴在功能食品、医药和保健品等高附加值领域的开发和应用提供了坚实的科学基础，凸显了其作为多功能天然资源的巨大潜力。