菏澤不同產(chǎn)地牡丹葉營養(yǎng)成分分析與評(píng)價(jià)

董立媛,王 瑤,寧 杰,張憲黨,*,丁文宇

(1.濟(jì)南大學(xué)、山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院 醫(yī)學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院,山東濟(jì)南 250200;2.山東省內(nèi)分泌與代謝病研究所,山東第一醫(yī)科大學(xué)(山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院),山東濟(jì)南 250062)

牡丹(PaeoniasuffruticosaAndr.)為毛茛科芍藥屬植物,是我國的十大傳統(tǒng)名花之一。它不僅是我國特有的原生資源植物,還是中華民族傳統(tǒng)文化的重要組成部分,享有“國花”盛譽(yù)。我國是牡丹栽培品種的起源中心,也是世界上牡丹資源最豐富的國家[1]。牡丹除具有重要的觀賞、文化價(jià)值外,還具有重要的藥用和經(jīng)濟(jì)價(jià)值[2]。牡丹含有多酚、黃酮[3]、萜類[4]、芳香烴類[5]等多種生物活性成分,具有抗氧化[6]、抗菌消炎[7]、抗腫瘤[8-9]、治療糖尿病腎病[10]、動(dòng)脈粥樣硬化[11]等作用。

牡丹上下都是寶,其根部作為中藥材“丹皮”入藥,古有記載,《神農(nóng)本草經(jīng)》列其為中品,具有清熱涼血、活血化瘀的功效;牡丹花可以觀賞,牡丹籽油2011年被我國政府批準(zhǔn)作為新資源食品。目前,對(duì)于牡丹葉卻開發(fā)甚少,一般作為垃圾處理,造成環(huán)境污染及資源浪費(fèi),如何將牡丹葉這一豐富資源變廢為寶成為亟需解決的問題。目前,對(duì)于牡丹葉營養(yǎng)活性成分測定的研究較少,不同產(chǎn)地間成分的比較也鮮有報(bào)道。因此,本研究參照食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)的分析方法,對(duì)菏澤地區(qū)三個(gè)不同產(chǎn)地牡丹葉的脂肪、蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪酸等多種營養(yǎng)成分進(jìn)行分析及評(píng)價(jià),以期為牡丹葉資源的開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

牡丹葉 分別采于山東省菏澤市曹縣(編號(hào)CX)、成武(編號(hào)CW)、鄆城(編號(hào)YC),經(jīng)鑒定為毛茛科植物牡丹PaeoniasuffruticosaAndr.的干燥葉,鮮葉首先用自來水、蒸餾水洗凈,后晾干、粉碎、過40目篩備用;18種氨基酸標(biāo)準(zhǔn)品(純度>98%) 北京索萊寶科技有限公司;銅、鐵、鋅、錳、鎂、鉀、硒元素標(biāo)準(zhǔn)品(純度>99%) 國家有色金屬及電子材料分析測試中心;鈣元素標(biāo)準(zhǔn)品(純度>99%) 國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院;18 種脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)品(純度>97%) 上海安譜實(shí)驗(yàn)科技有限公司;沒食子酸(純度>90.8%)、蘆丁(純度>92.6%) 中國食品藥品檢定研究院;維生素C(純度>99.5%) Dr. Ehrenstorfer;葡萄糖(純度>99.0%) 天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司;其它試劑 均為國產(chǎn)分析純。

DHG-9140A鼓風(fēng)干燥箱 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;K1100F凱氏自動(dòng)定氮分析儀 濟(jì)南海能儀器股份有限公司;Quintix-224分析天平 德國賽多利斯;5975c氣相色譜儀 美國安捷倫公司;L-8900全自動(dòng)氨基酸分析儀 日本日立公司;PinAAcle 900T原子吸收分光光度計(jì) 珀金埃爾默企業(yè)管理(上海)有限公司;PF52+SA520原子熒光光譜儀 北京普析通用儀器有限公司;TOPEX微波消解儀 上海屹堯儀器科技發(fā)展有限公司;TNX1100-30馬弗爐 上海向北實(shí)業(yè)有限公司;UV2550紫外分光光度計(jì) 日本島津制作所;1100高效液相色譜儀 美國安捷倫公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 基本營養(yǎng)及活性成分含量的測定 水分含量:采用直接干燥法[12]測定;灰分含量:參照GB 5009.4-2016 《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中灰分的測定》測定[13];蛋白質(zhì)含量:采用凱氏定氮法[14]測定;脂肪含量:采用索氏抽提法[15]測定;粗纖維含量:參照GB/T 5009.10-2003 《植物類食品中粗纖維的測定》[16]測定;總黃酮含量:參照文獻(xiàn)[17]方法,稍加改動(dòng),以蘆丁為標(biāo)準(zhǔn)品采用三氯化鋁比色法在510 nm處測定;總酚含量:參照文獻(xiàn)[18],改動(dòng)后以沒食子酸為標(biāo)準(zhǔn)品采用福林-酚比色法測定;可溶性糖含量:采用蒽酮-硫酸法[19]測定;維生素C含量:采用高效液相色譜法測定[20]。

1.2.2 脂肪酸及氨基酸含量的測定 脂肪酸:參照GB 5009.168-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中脂肪酸的測定》中的外標(biāo)法測定[21];氨基酸:參照GB 5009.124-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中氨基酸的測定》測定[22],脂肪酸、氨基酸含量以干基計(jì)。

1.2.3 牡丹葉氨基酸營養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià) 按照氨基酸平衡理論,根據(jù)世界衛(wèi)生組織(World Health Organization,WHO)和聯(lián)合國糧食與農(nóng)業(yè)組織(United Nations Food Agriculture Organization,FAO)2007年推薦的成人、11～14歲兒童的必需氨基酸評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)模式[23],中國預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院營養(yǎng)與食品衛(wèi)生研究所提出的雞蛋蛋白質(zhì)模式為基準(zhǔn)對(duì)牡丹葉氨基酸進(jìn)行營養(yǎng)評(píng)價(jià)。并計(jì)算出氨基酸評(píng)分(Amino acid score,AAS)、化學(xué)評(píng)分(Chemical score,CS)和必需氨基酸指數(shù)(Essential amino acid index,EAAI)[24]。

AAS=牡丹葉中氨基酸含量(mg/g蛋白質(zhì))/FAO/WHO評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)模式中同種氨基酸含量(mg/g蛋白質(zhì))

式(1)

CS=牡丹中葉氨基酸含量(mg/g蛋白質(zhì))/雞蛋白模式中同種氨基酸含量(mg/g蛋白質(zhì))

式(2)

式(3)

1.2.4 礦物質(zhì)元素含量的測定 礦物質(zhì)元素中銅、鋅、鐵、錳、鎂、鈣的含量:采用火焰原子吸收光譜法測定[25-30];硒元素含量:采用氫化物原子熒光光譜法測定[31];鉀元素含量:采用火焰發(fā)射光譜法測定[32],各元素含量以干基計(jì)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)檢測至少3個(gè)平行樣,結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差的形式表示,使用Microsoft Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及圖表制作,采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件,計(jì)算出各營養(yǎng)成分含量的平均值以及標(biāo)準(zhǔn)差,并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 基本營養(yǎng)及活性成分分析

由表1可知,菏澤牡丹葉含有豐富的蛋白質(zhì)、糖、總酚及維生素類物質(zhì),而脂肪、粗纖維、黃酮含量相對(duì)較低。牡丹葉基本營養(yǎng)成分中,蛋白質(zhì)含量較高,平均含量為15.7%;其次為水分,平均含量為8.5%;而脂肪平均含量為4.6%,相對(duì)較少。牡丹葉活性成分中,可溶性糖的含量最高,平均含量為12.0 g/100 g;其次為總酚,平均含量為8.5%。與常用食品菠菜相比,牡丹葉脂肪及蛋白質(zhì)含量較高而粗纖維、總黃酮、總酚以及維生素C含量較低;與新資源食品側(cè)柏葉相比,牡丹葉蛋白質(zhì)、總黃酮、總酚以及可溶性糖含量較高而脂肪及粗纖維含量相對(duì)較低。

表1 菏澤不同產(chǎn)地牡丹葉與其它葉類食物營養(yǎng)成分含量Table 1 Nutritional components in leaves of Paeonia suffruticosa from different regions in Heze and other leaves

不同產(chǎn)地牡丹葉樣品中蛋白質(zhì)含量差異顯著(P<0.05),YC樣品蛋白質(zhì)含量最高,達(dá)到21.9%,CW最低為7.9%。牡丹葉活性成分中,不同產(chǎn)地總酚、可溶性糖以及維生素C含量差異顯著(P<0.05),其中CW樣品可溶性糖含量最高為12.7 g/100 g,CX樣品總酚、維生素C含量最高,分別為9.8%與54.8 mg/100 g。總黃酮含量在1.2%～1.6%之間,差異相對(duì)較小。不同地區(qū)大部分營養(yǎng)成分含量差異明顯,這可能與種植環(huán)境及種植技術(shù)有關(guān),根據(jù)需要選擇種植地區(qū)及規(guī)范化種植技術(shù),有利于促進(jìn)菏澤牡丹產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

2.2 脂肪酸、氨基酸組成及評(píng)價(jià)

2.2.1 脂肪酸成分分析 由表2可知,牡丹葉中脂肪酸總含量較低,不足1%,其中,3種不飽和脂肪酸(油酸、亞油酸和亞麻酸)的含量占總脂肪酸的50.98%(均值),單不飽和脂肪酸約占14.15%(均值),多不飽和脂肪酸約占36.83%(均值)。三個(gè)產(chǎn)地的牡丹葉脂肪酸的含量差異明顯,CW牡丹葉的脂肪酸含量最高(0.4400%);YC牡丹葉不飽和脂肪酸含量最高(0.2211%)。單不飽和脂肪酸含量最高的來自CX(0.0727%),多不飽和脂肪酸最高的來自YC(0.2096%)。CX牡丹葉的MUFA/TFA值最高,為34.5204%,YC牡丹葉的UFA/TFA值、PUFA/TFA值最高,為61.3826%、58.1899%。

表2 菏澤不同產(chǎn)地牡丹葉脂肪酸組成及含量(%)Table 2 Fatty acid composition and contents in leaves of Paeonia suffruticosa Andr. from different regions in Heze(%)

單不飽和脂肪酸具有預(yù)防代謝綜合征及心腦血管疾病的作用[35],多不飽和脂肪酸具有調(diào)節(jié)機(jī)體的脂代謝、改善機(jī)體免疫功能、抵抗癌癥等作用[36]。此外,牡丹葉中含有的亞油酸和α-亞麻酸兩種人體必需脂肪酸用來合成其它脂肪酸,是人體不可缺少的營養(yǎng)成分。因此,YC產(chǎn)牡丹葉脂肪酸中不飽和脂肪酸含量最高,質(zhì)量最好。

2.2.2 氨基酸成分分析 氨基酸分析結(jié)果見表3,牡丹葉中18種氨基酸平均含量為14.14 g/100 g,其中必需氨基酸平均含量為5.5 g/100 g,占氨基酸總量的38.9%。其EAA/TAA分別為38.2%、38.5%、39.5%,EAA/NEAA分別為61.9%、62.6%、65.3%。與FAO/WHO推薦質(zhì)量較高的蛋白質(zhì)其理想模式(EAA/TAA比值為40%左右、EAA/NEAA的比值大于60%)相符[37]。因此,牡丹葉氨基酸構(gòu)成比例合理,其蛋白質(zhì)質(zhì)量較好。牡丹葉中谷氨酸、賴氨酸含量較高,其中賴氨酸屬于日常主食缺乏的氨基酸之一,尤其在嬰幼兒及孕婦營養(yǎng)食品中應(yīng)用廣泛[38]。經(jīng)過對(duì)比分析發(fā)現(xiàn),三個(gè)產(chǎn)地牡丹葉氨基酸總量和組成存在較大差異,其中YC的氨基酸總量(20.28 g/100 g)、必需氨基酸(8.01 g/100 g)、谷氨酸(2.77 g/100 g)、賴氨酸(1.69 g/100 g)含量均為最高,且其藥用氨基酸含量均高于其他兩個(gè)產(chǎn)地,為12.61 g/100 g,蛋白質(zhì)質(zhì)量最好,較適合應(yīng)用到嬰幼兒及孕婦營養(yǎng)食品中。

表3 菏澤不同產(chǎn)地牡丹葉氨基酸組成及含量Table 3 Amino acids composition and contents in leaves of Paeonia suffruticosa Andr. from different regions in Heze

藥用氨基酸是指一般植物中含量少,有些人體中不能合成且又是維持機(jī)體氮平衡所必需的氨基酸,包括天門冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、精氨酸、酪氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸9種(見表3)[39]。三個(gè)產(chǎn)地牡丹葉樣品中藥用氨基酸的平均含量為8.59 g/100 g,占氨基酸總量的60.7%,不同產(chǎn)地含量差異明顯,其中YC藥用氨基酸含量最高,其藥用價(jià)值最好。在這些氨基酸中,谷氨酸含量最高,其次為亮氨酸。谷氨酸及其衍生物在神經(jīng)發(fā)育、嗅覺記憶、控制腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移等方面發(fā)揮了廣泛的生理作用[40]。牡丹葉中藥用氨基酸占總氨基酸含量較高,因此,它可以作為藥用氨基酸的食物來源之一。

2.2.3 氨基酸評(píng)價(jià) 食品中必需氨基酸的種類、含量及組成決定了蛋白質(zhì)營養(yǎng)價(jià)值的高低,當(dāng)必需氨基酸組成與人體所需要的模式相符即氨基酸評(píng)分越接近100%時(shí),食物中蛋白質(zhì)能夠完全吸收,其營養(yǎng)價(jià)值最高。按全雞蛋標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算氨基酸評(píng)分結(jié)果見表4。由必需氨基酸的化學(xué)評(píng)分可知,三個(gè)產(chǎn)地牡丹葉樣品中,在全雞蛋白模式下第一限制氨基酸均為含硫氨基酸(蛋氨酸+半胱氨酸)。除賴氨酸與含硫氨基酸外,不同產(chǎn)地之間其余氨基酸評(píng)分差別較小,YC樣品賴氨酸評(píng)分最高達(dá)到1.01,CX樣品則為0.67。三個(gè)產(chǎn)地牡丹葉樣品除第一限制氨基酸外,其余必需氨基酸化學(xué)評(píng)分在0.63～1.02之間,表明牡丹葉氨基酸具有一定的營養(yǎng)價(jià)值。

表4 菏澤不同產(chǎn)地牡丹葉必需氨基酸評(píng)價(jià)Table 4 Evaluation of essential amino acids in leaves of Paeonia suffruticosa Andr. from different regions in Heze

必需氨基酸指數(shù)是蛋白質(zhì)中各種必需氨基酸含量與標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)中相應(yīng)的氨基酸含量之比的加權(quán)平均值,因此常用EAAI來評(píng)價(jià)蛋白源的營養(yǎng)價(jià)值。具體評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為:當(dāng)評(píng)價(jià)氨基酸個(gè)數(shù)在6～12時(shí),優(yōu)質(zhì)蛋白源EAAI>0.9,良好蛋白源0.85

根據(jù)WHO成人模式計(jì)算其氨基酸評(píng)分,結(jié)果如圖1A所示,在成人模式下,三個(gè)產(chǎn)地牡丹葉樣品的第一限制氨基酸均為含硫氨基酸(蛋氨酸+半胱氨酸)。除CX牡丹葉蛋氨酸+半胱氨酸的氨基酸評(píng)分為95%,接近人體需求(100%)外,其余必需氨基酸的氨基酸評(píng)分均在190%～437%。因此,三個(gè)產(chǎn)地中CX牡丹葉更符合成人需要,但是綜合來看相對(duì)于成人營養(yǎng)價(jià)值不高。

據(jù) 2007 年世界衛(wèi)生組織推薦的氨基酸模式(11～14歲需要量)對(duì)氨基酸進(jìn)行評(píng)價(jià),結(jié)果如圖1B所示。三個(gè)產(chǎn)地牡丹葉的第一限制氨基酸與成人模式相同,為蛋氨酸+半胱氨酸。所有必需氨基酸中,CX牡丹葉的賴氨酸,CW牡丹葉的異亮氨酸、纈氨酸、亮氨酸的氨基酸評(píng)分接近11～14歲兒童需要,分別為98%、97%、102%、107%,營養(yǎng)價(jià)值高。相比之下,CW、CX牡丹葉比YC牡丹葉更符合兒童蛋白質(zhì)需要,在將其開發(fā)利用為兒童食品時(shí),可搭配富含蛋氨酸與半胱氨酸食物如豆制品、瘦肉、核桃等,以提高其營養(yǎng)價(jià)值。

圖1 菏澤不同產(chǎn)地牡丹葉的成人需要量(A)和11～14歲需要量(B)的氨基酸評(píng)價(jià)Fig.1 Amino acid evaluation of leaves of Paeonia suffruticosa Andr. from different regions in Heze for the requirements of adult(A)and 11～14 year-old(B)population

綜合三種模式的氨基酸評(píng)價(jià)結(jié)果發(fā)現(xiàn),三個(gè)產(chǎn)地的牡丹葉的第一制氨基酸均為蛋氨酸+半胱氨酸。雞蛋白模式下,除了YC牡丹葉氨基酸為可用蛋白源以外,其他兩個(gè)產(chǎn)地的牡丹葉均為不適蛋白源。成人模式中,CX牡丹葉氨基酸更符合成人需要,但是相對(duì)于成人營養(yǎng)價(jià)值不高。11～14 歲兒童模式中,CW、CX牡丹葉更符合兒童需要。綜合三個(gè)產(chǎn)地結(jié)果分析,與成人相比,牡丹葉氨基酸更適合11～14歲兒童蛋白質(zhì)需要。

2.3 礦物質(zhì)元素組成及含量分析

由表5可知,牡丹葉中常量礦物質(zhì)元素鈣的含量最高,達(dá)到13933.33 mg/kg(均值),其次是鉀,為10366.67 mg/kg(均值)。這說明牡丹葉含有豐富的鈣元素,鈣是人體中最重要的礦物元素,它不僅是人體骨骼和牙齒的重要成分,并且參與人體多項(xiàng)生命活動(dòng),維持新陳代謝[41]。鉀在機(jī)體內(nèi)不僅能維持機(jī)體生理功能,還能調(diào)節(jié)機(jī)體免疫作用。牡丹葉中還含有較多的鎂元素,為5570.00 mg/kg(均值),鎂與鈣一樣,是構(gòu)成人體骨骼和牙齒的成分之一,它在人體中還參與能量和大分子物質(zhì)的代謝、遺傳信息的傳遞和表達(dá)以及抗衰老、抗癌防癌的作用[42]。相比之下,牡丹葉中的鈉元素含量較低,為56.40 mg/kg(均值),鈉在機(jī)體內(nèi)參與腺苷三磷酸的產(chǎn)生和利用、肌肉運(yùn)動(dòng)、能量代謝以及糖代謝等。不同產(chǎn)地之間各礦物質(zhì)含量差異較大,與其他兩個(gè)產(chǎn)地相比,CX的鈣含量(15.10 g/kg)最高;CW的鉀(12.70 g/kg)、鈉(58.20 mg/kg)含量最高;YC的鎂含量(6.79 g/kg)最高。

表5 菏澤不同產(chǎn)地牡丹葉礦物元素組成及含量(mg/kg)Table 5 Composition and content of mineral elements in leaves of Paeonia suffruticosa Andr.from different regions in Heze(mg/kg)

牡丹葉中含有鐵、銅、錳、鋅、硒等微量元素。其中含量最高的為鐵,在172.00～312.00 mg/kg,鐵作為人體必需的微量元素之一,是血紅蛋白、肌紅蛋白以及多種氧化代謝酶的重要組成成分,參與體內(nèi)氧氣的運(yùn)輸[43]。牡丹葉中含有微量元素硒,雖然其含量較低,為0.06 mg/kg(均值),但是硒在人體生命活動(dòng)中不可或缺。現(xiàn)代研究表明,硒元素具有抗氧化、免疫調(diào)節(jié)、心血管疾病的預(yù)防、抗病毒、抗衰老等諸多功能[44]。鐵、銅、錳、鋅作為第四周期微量元素,由于其理化性質(zhì)相似,當(dāng)鋅/銅大于10及鋅/鐵大于1時(shí),其生物學(xué)功能通常發(fā)生拮抗現(xiàn)象[45]。三個(gè)產(chǎn)地的牡丹葉鋅/銅比值分別為4.02、3.93、4.08;其鋅/鐵比值分別為0.046、0.085、0.158。由此可知,牡丹葉的鋅銅比、鋅鐵比均合理,說明牡丹葉中的微量元素易于被人體吸收。牡丹葉不同產(chǎn)地之間微量元素含量同樣差異較大,與其他兩個(gè)產(chǎn)地相比,CW的鐵含量(312.00 mg/kg)最高;YC的鋅(35.70 mg/kg)、錳(28.80 mg/kg)以及銅(8.76 mg/kg)含量最高;CX的硒(0.11 mg/kg)含量最高。

3 結(jié)論

通過對(duì)牡丹葉的營養(yǎng)及活性成分的分析發(fā)現(xiàn),牡丹葉中營養(yǎng)元素種類齊全、含量豐富,在符合現(xiàn)代人們高蛋白、低脂肪、減少攝入能量的同時(shí)能夠增加宏量元素的需求。菏澤不同產(chǎn)地牡丹葉中的營養(yǎng)及活性成分含量呈現(xiàn)明顯的差異性,其中YC牡丹葉中蛋白質(zhì)(21.9%)、氨基酸(20.28 g/100 g)、鎂(6.79 g/kg)含量均高于其他兩個(gè)產(chǎn)地;CW牡丹葉中可溶性糖(12.7 g/100 g)、總黃酮(1.6%)、脂肪酸(0.4400%)、鉀(12.70 g/kg)及鐵(312.00 mg/kg)含量均高于其他兩個(gè)產(chǎn)地;CX牡丹葉的總酚(9.8%)、維生素C(54.8 mg/100 g)、鈣(15.10 g/kg)含量均高于其他兩個(gè)產(chǎn)地,這可能與當(dāng)?shù)氐姆N植環(huán)境及種植技術(shù)有關(guān)。三個(gè)產(chǎn)地的牡丹葉氨基酸構(gòu)成均與FAO/WHO推薦模式相符,比例合理,具有較高的營養(yǎng)價(jià)值,適合11～14歲兒童需要,可開發(fā)為兒童食品的重要原料。牡丹葉有較高的營養(yǎng)價(jià)值和食用價(jià)值,但是不同產(chǎn)地牡丹葉營養(yǎng)及活性成分呈現(xiàn)出一定差異性,因此可根據(jù)開發(fā)產(chǎn)品的需求選擇原料產(chǎn)地,從而開發(fā)得到高品質(zhì)的功能性新資源食品。