不同產地元寶楓種仁主要營養成分及評價

馬慶華，王興紅，劉慧慧，辛學兵，裴順祥，杜滿義，孔斌

（中國林業科學研究院華北林業實驗中心，北京九龍山暖溫帶森林國家長期科研基地，北京 102300）

元寶槭（Acer truncatum Bunge），常稱元寶楓，是無患子科槭屬的多年生落葉喬木[1-2]。該樹種是我國特有樹種，分布于內蒙古、陜西、遼寧、河南、江蘇等省份[2]。元寶楓樹形優美、葉色秀麗、果形奇特，是常用的觀葉、觀果植物。元寶楓種籽顆粒大，種仁含油率高達50%，元寶楓籽油已被衛生部批準為新資源食品[3]。隨著元寶楓產業的不斷發展，對元寶楓的開發利用研究不僅限于其籽油含量及脂肪酸組成，研究發現元寶楓還含有多種生物活性成分，如氨基酸、多糖、萜類、綠原酸等，使元寶楓逐漸成為一種集食用、藥用、觀賞和生態等多種價值為一體的重要資源植物[3-4]。

元寶楓種仁主要成分是油脂和蛋白質，其蛋白質含量約27%，與花生、葵花籽等種仁蛋白質含量類似[5]。元寶楓種仁中含有人體必需的8種氨基酸（賴氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸、色氨酸、蘇氨酸），其必需氨基酸含量及組成與巴旦杏仁、榛子仁、核桃仁等相比存在優勢[6]。元寶楓種仁蛋白是一種營養豐富的植物蛋白，合理利用元寶楓種仁蛋白，有助于進一步發展蛋白質資源。此外，元寶楓種仁含有多種與人體健康相關的營養元素，如鋅、鐵、磷、鉀等，這些元素作為生物催化劑（酶、輔酶、輔基）的成分或活性劑，在人體代謝的調控中占有特殊地位[7]。

近年來，針對元寶楓種仁、葉片及樹皮開展了一系列現代藥理研究，結果表明元寶楓具有抗氧化、降血壓、降血脂、改善血糖等作用，同時還表現出重要的抗腫瘤、抑制脂肪酸合酶的作用[3，8]。現有研究表明很多天然植物多糖具有降低肝糖原、清除活性氧自由基、抑制脂質過氧化等作用，在提高免疫力、抗腫瘤、降血糖、抗氧化等方面表現出明顯效果[9]。三萜類物質不僅在抗炎、抗菌等方面有重要的應用價值，還具有很強的抗腫瘤活性[10]。目前，針對元寶楓的綜合開發利用研究已取得突破性進展，然而針對元寶楓種仁的研究還存在明顯不足，尤其是不同產地元寶楓種仁成分和活性成分的異同鮮有報道，導致不同產地元寶楓種仁特異性和優勢未能充分被研究和利用[11]。因此，本試驗以全國3個主產地的元寶楓種仁為研究對象，較為全面地測定其理化性質和營養價值，并比較不同產地的差異性，為不同產地元寶楓種仁的加工和開發利用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

元寶楓翅果：北京市九龍山自然保護區、內蒙古自治區赤峰市翁牛特旗松樹山林場和陜西省楊陵農業高新技術示范區，其中北京市九龍山自然保護區元寶楓林為人工林，樹齡在40年以上；內蒙古自治區赤峰市翁牛特旗松樹山林場元寶楓林為天然林，樹齡在100年以上；陜西省楊陵農業高新技術示范區元寶楓林為人工林，樹齡在15年左右。人工采集當年生成熟翅果，自然風干并除去外果皮后粉碎種仁，過40目篩，得到元寶楓種仁粉末，用于營養成分的測定。

18種氨基酸標準品：Sigma-Aldrich公司；18種氨基酸（天門冬氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸、組氨酸、精氨酸、脯氨酸、色氨酸和胱氨酸）標準溶液（1 000 μg/mL）：國家有色金屬及電子材料分析測試中心；香草醛、鉬酸銨、釩酸銨、H2O2（均為分析純）、齊墩果酸（98%）、硝酸（優級純）：國藥集團北京化學試劑有限公司；碳酸鈉、鹽酸、硫酸（均為分析純）：北京化學試劑研究所有限責任公司；Inertsil ODS-SP：島津（上海）實驗器材有限公司。

1.2 儀器與設備

Foss 2000全自動凱氏測氮儀：福斯分析儀器公司；L－8900全自動氨基酸分析儀：日立高新技術公司；Mars6微波消解儀：美國CEM公司；MM400冷凍混合研磨儀：德國萊馳Retsch GmbH公司；UV1901紫外可見分光光度計：上海奧析科學儀器有限公司；LGJ－10冷凍干燥機：北京松源華興科技發展有限公司；PE AA800原子吸收分光光度計：島津上海實驗器材有限公司；FW-100D高速萬能粉碎機：天津鑫博得儀器有限公司；TDL-5A離心機：上海菲恰爾分析儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 果實形態測定

采用四分法隨機選取50粒翅果，用量角器測量翅果張開角（兩翅分裂的底端張開角度），用游標卡尺分別測量翅長（翅尖到翅果著生痕的直線距離）和翅寬（一翅的最寬處平行線距離）。翅果晾干后，去掉外果皮，隨機選取100粒種仁，測定其百粒重，重復3次。

1.3.2 種仁中營養成分的測定

蛋白質含量參照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》進行測定，樣品與濃硫酸和催化劑一同加熱消化，蛋白質分解轉化成銨態氮，消解物采用凱氏定氮法進行測定[12]，蛋白質系數為4.38。

多糖含量參照NY/T 1676—2008《食用菌中粗多糖含量的測定》進行測定，以無水乙醇為提取劑，進行超聲輔助提取，粗提物轉入圓底燒瓶，于沸水浴中提取3 h，提取物中多糖含量采用硫酸-苯酚比色法測定。

磷含量參照GB 5009.87—2016《食品安全國家標準食品中磷的測定》進行測定，樣品與濃硝酸和催化劑一同加熱消化，消解物磷酸鹽采用釩鉬黃分光光度法測定[12]。

鐵、鉀、鋅含量參照GB 5009.268—2016《食品安全國家標準食品中多元素的測定》進行測定，樣品與濃硫酸和催化劑一同加熱消化，消解物采用電感耦合等離子體質譜法（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）測定。

氨基酸組成分析參照GB/T 5009.124—2016《食品安全國家標準食品中氨基酸的測定》進行測定，樣品中蛋白質經鹽酸水解成為游離氨基酸，經離子交換柱分離后，與茚三酮溶液產生顯色反應，再通過可見光分光光度檢測器測定氨基酸含量。

色氨酸含量測定：樣品加入15 g/L的氫氧化鋰溶液，在110℃恒溫干燥箱中堿解16 h，用pH值為4.5的乙酸鈉緩沖溶液中和后，經Inertsil@ODS-SP（4.6 mm×150 mm，5 μm）分離，以甲醇-0.1%乙酸溶液（95∶5，體積比）為流動相等度洗脫，流速 1.0 mL/min，柱溫30℃，進樣量10 μL，二級管陣列檢測器277 nm波長采集數據，外標法定量，采用高效液相色譜法測定色氨酸含量。

三萜類物質含量測定參照《中華人民共和國藥典》2015版（一部）靈芝三萜的測定方法，樣品以無水乙醇為提取劑，進行超聲輔助提取得到提取液，以齊墩果酸為對照品，香草醛-冰醋酸和高氯酸為顯色劑，用紫外-可見分光光度計測定三萜類物質含量。

1.3.3 營養價值評價方法

參考聯合國糧食及農業組織（Food and Agriculture Organization of the United nations，FAO）的方法[13]。

氨基酸評分（amino acid score，AAS）：表示樣品蛋白質中某種氨基酸含量占FAO評分標準模式中同種氨基酸含量的百分比。

化學評分（chemical score，CS）：表示樣品蛋白質中某種氨基酸含量占雞蛋蛋白質中同種氨基酸含量的百分比。

必需氨基酸指數（essential amino acid index，EAAI）：以雞蛋蛋白質必需氨基酸為參考規范而計算。

生物價（biological value，BV）：指每 100 g食物來源蛋白質轉化成人體蛋白質的質量。

營養指數（nutrient index，NI）：為必需氨基酸指數與蛋白質含量百分率的乘積。

1.4 數據統計分析

除水分含量外，所有數據均是基于樣品通過3次重復試驗所得。由SAS 8.2軟件通過一般線性模型（general linear model，GLM）進行顯著性分析，分析方法為Duncan's多重范圍檢驗，顯著性水平為α＝0.05。

2 結果與分析

2.1 不同產地元寶楓翅果形態特征

北京市九龍山自然保護區、內蒙古自治區赤峰市翁牛特旗松樹山林場和陜西省楊陵農業高新技術示范區3個產地的元寶楓翅果形態特征如表1所示。

表1 不同產地元寶楓翅果形態特征Table 1 Morphological characteristics of Acer truncatum fruits in three producing areas

由表1可知，3個產地的元寶楓翅果均扁平，兩翅張開角約成直角為85.74°～89.14°。北京九龍山和內蒙古赤峰產地的元寶楓翅長和種仁百粒重均顯著高于陜西楊陵產地，北京九龍山和內蒙古赤峰產地元寶楓翅長為2.94 cm和3.02 cm，較陜西楊陵產地高12.64%和15.71%。北京九龍山和內蒙古赤峰兩個產地種仁百粒重為14.76 g和15.25 g，較陜西楊陵產地高14.15%和17.94%。魏伊楚[11]調查了內蒙古、遼寧、山東和陜西4個省區9個產地天然元寶楓種實表型性狀，結果表明元寶楓翅果張開角范圍為91°～128°，元寶楓翅果張開角度不同的原因歸因于產地地理環境條件的差異；果實形態與果實百粒重、出仁率以及種子形態與種子百粒重、出仁率呈現顯著正相關關系，果實個體大的，基本百粒重和出仁率也高。類似的，本研究中3個產地的元寶楓翅果個體也表現為北京九龍山和內蒙古赤峰產地的元寶楓果實翅長和果仁百粒重均顯著高于陜西楊陵產地元寶楓翅果，其原因可能由于不同產地氣候和元寶楓樹種基因型差異，同時樹齡可能也影響著果實形態特征、產量和品質[14]。

2.2 不同產地元寶楓種仁多糖和三萜含量

3個產地的元寶楓種仁多糖和三萜含量如圖1所示。

圖1 不同產地元寶楓種仁多糖和三萜含量Fig.1 Content of polysaccharides and triterpenoids in Acer truncatum seed kernels from different producing areas

由圖1可知，北京九龍山和陜西楊陵產地元寶楓種仁多糖含量顯著高于內蒙古赤峰產地，北京九龍山和陜西楊陵產地多糖含量分別為1.56%和1.58%，較內蒙古赤峰產地（1.04%）高48.89%和51.47%。3個產地的三萜含量無顯著差異，為20.75%～21.22%。多糖和三萜是藥食用植物重要的兩類組分，具有多種藥理活性，如植物多糖可以抑制腫瘤細胞誘導分化[15-16]，三萜酸對小鼠肝肉瘤B16和艾氏腹水癌的抑瘤率達30%[17]。本研究中3個產地的元寶楓種仁中多糖和三萜含量較高，表明其具有潛在的藥用價值。

2.3 不同產地元寶楓種仁的礦質元素組成

3個產地的元寶楓種仁礦質元素組成如圖2所示。

圖2 不同產地元寶楓種仁礦質元素含量Fig.2 Mineral element content in Acer truncatum seed kernels from different producing areas

由圖2可知，北京九龍山地區元寶楓種仁鐵含量最高（53.13 mg/kg），顯著高于內蒙古赤峰和陜西楊陵兩個產地，較兩個產地分別高65.56%和37.61%。北京九龍山和內蒙古赤峰兩個產地元寶楓鉀含量顯著高于陜西楊陵產地，較陜西楊陵產地分別高37.27%和48.89%。3個產地種仁均含有較高的鋅和磷元素，鋅含量 25.47 mg/kg～28.93 mg/kg，磷含量 4.45～4.82 g/kg。王性炎等[7]報道元寶楓種仁中鐵含量為36.62 mg/kg，與本研究中內蒙古赤峰和陜西楊陵兩產地鐵含量（30.20 mg/kg和36.33 mg/kg）類似，但均低于北京九龍山產地元寶楓種仁中鐵含量（53.13 mg/kg）。本研究中北京九龍山和內蒙古赤峰兩個產地鉀含量（8.61 g/kg和9.30 g/kg）顯著高于已報道的元寶楓種仁中鉀含量（6.20 mg/kg）[7]。本研究中3個產地的元寶楓種仁中鋅和磷含量顯著高于已報道的元寶楓葉片中相應元素含量[18]。

2.4 不同產地元寶楓種仁的氨基酸組成

3個產地的元寶楓種仁氨基酸組成如表2所示。

表2 不同產地元寶楓種仁氨基酸組成Table 2 Amino acid composition in Acer truncatum seed kernels from different producing areas g/100 g DW

由表2可知，3個產地的元寶楓種仁中氨基酸種類齊全，均含有人體所需的18種氨基酸。相比較來說，北京九龍山和內蒙古赤峰兩產地元寶楓種仁總氨基酸含量分別為25.29 g/100 g DW和24.63 g/100 g DW，顯著高于陜西楊陵產地，較陜西楊陵產地高11.75%和14.75%。3個產地的元寶楓種仁必需氨基酸總含量無明顯差異，為8.49 g/100 g DW～9.72 g/100 g DW。3產地元寶楓種仁非必需氨基酸總含量與氨基酸總含量存在類似趨勢，即北京九龍山和內蒙古赤峰兩產地種仁非必需氨基酸總含量顯著高于陜西楊陵產地，較陜西楊陵產地高12.84%和14.91%。

已有報道表明，天門冬氨酸參與鳥氨酸循環，促進氧和二氧化碳生成尿素，增強肝臟功能[19]。研究發現高等動物的高級中樞存在區域性高濃度的D-絲氨酸，并發揮著重要的神經遞質作用[20-21]。北京九龍山產地元寶楓種仁中天門冬氨酸、絲氨酸、丙氨酸、異亮氨酸和脯氨酸含量均顯著高于陜西楊陵產地，分別高28.64%、17.59%、27.71%、55.26%和43.97%。并且內蒙古赤峰產地的天門冬氨酸、絲氨酸和異亮氨酸也輕微或顯著高于陜西楊陵。

2.5 不同產地元寶楓種仁的營養評價

3個產地的元寶楓種仁蛋白質營養價值評分見表3。

表3 不同產地元寶楓種仁蛋白質營養價值評分Table 3 Nutritional value scores of proteins in Acer truncatum seed kernels from different producing areas

由表3可知，元寶楓種仁蛋白質營養價值存在差異。由于半胱氨酸與酪氨酸可分別由蛋氨酸與苯丙氨酸轉變而成，所以將半胱氨酸和蛋氨酸，酪氨酸和苯丙氨酸分別合并計算。北京九龍山產地元寶楓種仁中異亮氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸和色氨酸的AAS均超過100，蘇氨酸、蛋氨酸+胱氨酸和亮氨酸的AAS超過90，賴氨酸AAS最低（81.02）。類似的，內蒙古赤峰產地元寶楓種仁中蘇氨酸、蛋氨酸+胱氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸和色氨酸的AAS均超過100，纈氨酸和異亮氨酸ASS高于90，賴氨酸AAS最低（84.70）。陜西楊陵產地元寶楓種仁中蛋氨酸+胱氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸和色氨酸的AAS評分均超過100，賴氨酸AAS也最低（72.59）。故3個產地的元寶楓種仁第一限制氨基酸均為賴氨酸。3個產地的元寶楓種仁中18種氨基酸CS評分均低于90。3個產地的蛋白質含量為24.90%～28.05%，高于花豆（19%）、綠豆（約22%）、豌豆（約23%）等豆類種子的蛋白質含量[5]，表明元寶楓是一種潛在的蛋白質來源。并且，本研究3個產地的元寶楓種仁含有色氨酸、賴氨酸、纈氨酸等8種人體必需氨基酸，在氨基酸含量及組成上對比常見的巴旦杏仁、榛子仁、核桃仁等存在優勢[6]。

3個產地的元寶楓種仁必需氨基酸指數、生物價與營養指數見表4。

表4 不同產地元寶楓種仁的必需氨基酸指數、生物價與營養指數Table 4 EAAI，BV，and NI of Acer truncatum seed kernels from different producing areas

EAAI用以評價食物蛋白質的質量，根據相關EAAI評價標準：EAAI＞95 為優質蛋白源，86＜EAAI≤95為良好蛋白源，75＜EAAI≤86為可用蛋白源，EAAI≤75為不適用蛋白源[13]。由表4可知，依據EAAI，北京九龍山和內蒙古赤峰兩產地元寶楓種仁為優質蛋白源，陜西楊陵產地元寶楓種仁為良好蛋白源。BV值越高，表明該種蛋白質吸收消化后的利用程度就越高，與北京九龍山和陜西楊陵兩個產地相比，內蒙古赤峰產地元寶楓種仁中蛋白質更容易被機體吸收利用。NI是由EAAI及蛋白質含量計算而得到，北京九龍山地區元寶楓種仁的NI稍高于內蒙古赤峰和陜西楊陵產地。由此可見，3產地的元寶楓種仁均為適用蛋白源，但其利用程度存在差異。

3 結論

以北京市九龍山自然保護區、內蒙古自治區赤峰市翁牛特旗松樹山林場和陜西省楊陵農業高新技術示范區3個產地的元寶楓翅果為研究對象，研究其翅果形態特征、種仁營養物質和活性成分，結果表明北京九龍山和內蒙古赤峰兩產地元寶楓翅長（2.94 cm和3.02 cm）較陜西楊陵產地高12.64%和15.71%，北京九龍山和內蒙古赤峰兩個產地種仁百粒重（14.76 g和15.25 g）較陜西楊陵產地高14.15%和17.94%。并且北京九龍山產地種仁鐵含量（53.13 mg/kg）、鉀含量（8.61 g/kg）、氨基酸總含量（25.29%）均顯著高于陜西楊陵產地，內蒙古赤峰產地種仁鉀含量和氨基酸總含量也顯著高于陜西楊陵產地。3個產地的種仁三萜物質、鋅元素、磷元素和必需氨基酸總含量無明顯差異。

3個產地種仁的必需氨基酸指數較高（EAAI＞75），均適合做蛋白源，相比較來說北京九龍山和內蒙古赤峰兩產地為優質蛋白源，陜西楊陵產地為良好蛋白源。3個產地的元寶楓種仁均含有較高的活性多糖、三萜物質、必需氨基酸和礦質元素。綜合來看，3個產地的元寶楓種仁均具有較高的營養價值和潛在藥用價值，鐵和鉀含量及氨基酸組成存在差異，本研究為不同產地元寶楓種仁營養成分的開發和利用提供科學依據。