天津、黃驊地區(qū)西伯利亞白刺枝葉中氨基酸及礦物元素分析1)

倪建偉 武 香 張華新

(中國林業(yè)科學(xué)研究院，北京，100091)

白刺屬(Nitraria L.)是蒺藜科(Zygophyllaceae)的一個小屬，為多分枝、耐鹽堿、旱生型低矮灌木。全世界共有12種，我國有8種，主要分布在甘肅、青海、新疆、內(nèi)蒙古、河北等地［1］。在生態(tài)價值上，白刺因自然生于鹽漬化坡梗高地和泥質(zhì)海灘丘壟型裸地上，耐鹽能力極強(qiáng)，因此能夠有效改善土壤營養(yǎng)，為其他植物群落的生存創(chuàng)造條件，白刺屬植物是優(yōu)良的固沙灌木植物，是荒漠、半荒漠和鹽堿地等地區(qū)的重要建群植物［2－3］。在營養(yǎng)價值上，白刺的果實(shí)和枝葉都含有豐富的營養(yǎng)成分和活性物質(zhì)，如氨基酸、礦質(zhì)元素、黃酮和生物堿等［4－6］。其中西伯利亞白刺(Nitraria sibirica Pall.)和唐古特白刺(Nitraria tangutorum Bobr.)是西部蒙、藏、維等少數(shù)民族的傳統(tǒng)藥材。白刺經(jīng)常在藏藥的復(fù)方上出現(xiàn)，民間也常用白刺治療胃病、傷風(fēng)感冒、頭暈頭痛，葉子常用于輔助治療痙攣、神經(jīng)痛和心律不齊等癥狀［7］。這些都是與白刺枝葉內(nèi)的各種化學(xué)成分離不開的。

對白刺的研究已逐步受到人們的重視，尤其對白刺果實(shí)的研究，已利用白刺的果實(shí)研制出了白刺酒和白刺飲料［8－9］。在營養(yǎng)分析方面，張鳳枰等［10］對青藏高原白刺的水溶性維生素與枸杞和沙棘做了比較，得知白刺果粉維生素質(zhì)量分?jǐn)?shù)豐富，張勇［11］、楊占壽［12］等對甘肅省的3種白刺屬植物葉片微量元素做了分析，結(jié)果表明白刺葉片微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，對人體生理功能具有重要作用，胡端龍等［5］對白刺屬植物的化學(xué)成分研究現(xiàn)狀做了初步分析，馮云子等［13］對白刺主要功能性成分及其功效研究做了總結(jié)，明顯表現(xiàn)出白刺的營養(yǎng)和藥用價值，高航等［6］研究了柴達(dá)木盆地的西伯利亞白刺和唐古特白刺枝、葉和果皮的氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)。但尚未發(fā)現(xiàn)對西伯利亞白刺枝、葉必需氨基酸、總氨基酸和礦物元素做詳細(xì)分析的報道。氨基酸是構(gòu)成機(jī)體蛋白質(zhì)的基本物質(zhì)，是生物不可缺少的營養(yǎng)成分，特別是必需氨基酸，是人體不能合成的，必需由食物供給，礦物元素同樣對生物體是非常重要的，某些中藥的有效成分也離不開無機(jī)礦物離子的參與，因此，氨基酸和礦物元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)直接關(guān)系到食品營養(yǎng)價值和藥用價值的高低，為此，文中以不同地區(qū)西伯利亞白刺的莖、葉為研究對象比較了其氨基酸和礦物元素的組成和質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異，分析了氨基酸總量、必需氨基酸、常量及微量元素等的分布特點(diǎn)，旨在為西伯利亞白刺進(jìn)一步開發(fā)提供依據(jù)，并為鹽堿地資源的充分利用打下基礎(chǔ)。

1 材料與方法

2010年9月16—18日采集天津大港地區(qū)和河北黃驊港地區(qū)的西伯利亞白刺葉片和枝莖，將采回的新鮮樣品用干凈柔軟的濕布擦凈后，置于烘箱中105℃殺青15 min，之后調(diào)整溫度到85℃，烘至恒質(zhì)量，用粉碎機(jī)粉碎，過80目篩子并儲存于磨口玻塞的廣口瓶中，待用。

儀器:L－8800型全自動氨基酸分析儀，SH220型石墨消解儀，Z－5300型原子吸收分光光度計等。

試劑:優(yōu)級純硝酸，優(yōu)級純高氯酸，優(yōu)級純鹽酸，光譜純測量元素標(biāo)準(zhǔn)品，去離子水等。

粗蛋白采用凱氏定氮法測定［14］;氨基酸按GB7649－87法測定;礦物元素采用原子吸收分光光度計法測定［15］。

2 結(jié)果與分析

2.1 氨基酸分析

所測的18種氨基酸在白刺的枝葉中均可檢測出，但在質(zhì)量分?jǐn)?shù)和組成上有所差異，結(jié)果如表1所示。

表1 兩地區(qū)西伯利亞白刺葉、枝氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù) mg·g－1

由表1可以明顯地看出，白刺葉子中氨基酸的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)和必需氨基酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于枝條中相應(yīng)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，葉中氨基酸總量是枝條中的1.29～1.79倍，葉中必需氨基酸的量是枝條中必需氨基酸的1.46～1.86倍?？偟陌被岙?dāng)中以天門冬氨酸、谷氨酸、丙氨酸和脯氨酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對較高，枝葉中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都已超過或接近10 mg·g－1。其中天津大港區(qū)白刺葉子和枝條中的天門冬氨酸、丙氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)較黃驊港高，而谷氨酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較之低;脯氨酸在兩港區(qū)白刺枝葉中是唯一一種枝條中質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于葉片中質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氨基酸，黃驊港枝條中質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)13 mg·g－1，葉片中僅6.3 mg·g－1，而大港區(qū)枝條中為 11.8 mg·g－1，葉片中為 7 mg·g－1。

在氨基酸總量上，天津大港地區(qū)西伯利亞白刺葉片中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)147 mg·g－1，高于黃驊港區(qū)葉片質(zhì)量分?jǐn)?shù)122.8 mg·g－1;在枝條中黃驊港地區(qū)的氨基酸總量為 94.83 mg·g－1，高于天津大港區(qū) 91.65 mg·g－1。必需氨基酸的總量和氨基酸總量規(guī)律相似，在葉片中天津大港區(qū)較高，為 50.2 mg·g－1，黃驊港區(qū)僅為39.2 mg·g－1;在枝條中黃驊港區(qū)較高，為26.83 mg·g－1，天津大港區(qū)為 26.05 mg·g－1。必需氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的為纈氨酸，天津大港區(qū)和黃驊港區(qū)白刺葉子中纈氨酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別達(dá)9.6、7.7 mg·g－1，枝條中達(dá)到 5.2、5.4 mg·g－1。由此可見，兩地白刺的葉子和枝條中氨基酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不成正比，但總氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，相應(yīng)必需氨基酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也越大。

2.2 必需氨基酸比值系數(shù)評價

各類蛋白質(zhì)的氨基酸組成比例不同，但所含必需氨基酸組成越接近人體需求比例，則其營養(yǎng)價值越高，1973年聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)和世界衛(wèi)生組織(WHO)提出了評價蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值的必需氨基酸比值系數(shù)法的評分模式［16－18］，計算氨基酸評分(AAS)方法如下:

根據(jù)各地點(diǎn)和部位氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)和表2中粗蛋白的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，對每種必需氨基酸進(jìn)行評分，得到表3，可知兩地區(qū)白刺多種必需氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于或接近于FAO/WHO修訂的理想蛋白質(zhì)中必需氨基酸模式譜中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。黃驊港和天津大港葉子的氨基酸評分以(丙氨酸+酪氨酸)最高，分別為95和106，黃驊港白刺枝條中必需氨基酸評分以纈氨酸(86)為最高，大港區(qū)枝條以色氨酸最高。兩地區(qū)亮氨酸或“蛋氨酸+胱氨酸”的必需氨基酸評分值最低，因此，這些白刺枝葉的第一限制性氨酸酸為亮氨酸或“蛋氨酸+胱氨酸”。在營養(yǎng)食用方面，可以添加以這種限制氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的食品或作料來提高綜合營養(yǎng)吸收。

表2 兩地區(qū)西伯利亞白刺葉、枝粗蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)

表3 FAO/WHO標(biāo)準(zhǔn)必需氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)及兩地區(qū)西伯利亞白刺葉、枝必需氨基酸評分表

2.3 礦物元素分析

由表4可知，黃驊港和大港地區(qū)西伯利亞白刺葉片和枝條中常量元素和微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)豐富。各港區(qū)表現(xiàn)為葉片中的各礦物元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯大于枝條中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，但兩港區(qū)間有較大的差異。在常量元素中，黃驊港區(qū)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的總體規(guī)律由大到小表現(xiàn)為 Na、K、Ca、Mg，但在天津大港區(qū)總體規(guī)律由大到小的順序?yàn)镹a、Ca、K、Mg;常量元素在葉片中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于枝條中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，其中葉片中Na的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是枝條中的2.36～4.00倍，葉片中K的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是枝條中的1.23～2.95倍，葉片中Ca的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是枝條中的1.55～1.92倍，葉片中Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是枝條中的1.81～2.30倍，而這元素對葉片的發(fā)育，尤其是對葉綠素的合成起著重要的作用;在微量元素中，兩港區(qū)均以Fe質(zhì)量分?jǐn)?shù)為最高，其由大到小的順序?yàn)?Fe、Mn、Zn、Cu。白刺葉片中Na的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)65～75 mg·g－1，致使葉片味道較咸。黃驊港地區(qū)微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)較天津大港區(qū)低，其中天津大港區(qū)枝條中Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1531.75 mg·kg－1，明顯比黃驊港區(qū)葉片中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)要高。

表4 兩港區(qū)西伯利亞白刺枝、葉部分礦物元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)

3 結(jié)論與討論

黃驊港和大港區(qū)西伯利亞白刺葉子和枝條中氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)豐富，種類齊全，含有18種氨基酸，包括8種必需氨基酸。在各氨基酸中，天門冬氨酸、谷氨酸、丙氨酸和脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯較其他氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，這與索有瑞［19］對柴達(dá)木盆地西伯利亞白刺的研究相符，但與之相比，天津大港和黃驊港地區(qū)白刺葉片與枝條中的天門冬氨酸和丙氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯要高，葉片中的谷氨酸也偏高，但枝條中偏低。在天津大港和黃驊港地區(qū)白刺中脯氨酸表現(xiàn)為枝條中大于葉子中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，與柴達(dá)木盆地中的表現(xiàn)相反，并且比大港、黃驊港白刺中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，地域差異顯著，這很可能與當(dāng)?shù)氐臍夂蚺c土壤鹽堿類型有關(guān)。

西伯利亞白刺葉片中的氨基酸總量和必需氨基酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于枝條中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，天津大港區(qū)葉片中氨基酸總量和必需氨基酸總量分別為147、91.65 mg·g－1，而黃驊港地區(qū)葉片中的分別為122.80、39.20 mg·g－1，天津大港區(qū)較高。依據(jù)WHO/FAO提出的評分模式給西伯利亞白刺必需氨基酸評分，可知白刺中枝葉中多種必需氨基酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于或接近于模式氨基酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可以將白刺枝條和葉片作為新的營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行開發(fā)。而枝、葉中必需氨基酸的第一限制氨基酸為亮氨酸或“蛋氨酸+胱氨酸”，與高航等［6］研究的柴達(dá)木地區(qū)西伯利亞白刺枝葉相同，由此可知，西伯利亞白刺在氨基酸合成中，合成亮氨酸或“蛋氨酸+胱氨酸”的量是最少的，因此與含這種限制氨基酸量高的物質(zhì)結(jié)合做營養(yǎng)開發(fā)食用，可提高綜合營養(yǎng)的利用率。

西伯利亞白刺葉片中的礦物元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯高于枝條中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并且質(zhì)量分?jǐn)?shù)豐富。張勇等［11］對甘肅西伯利亞白刺葉片元素進(jìn)行了測定，結(jié)果為:Na 67.29 mg·g－1;K 13.20 mg·g－1;Ca 14.79 mg·g－1;Mg 9.30 mg·g－1;Fe 825.20 mg·kg－1;Mn 62.30 mg·kg－1;Zn 226.30 mg·kg－1;Cu 15.80 mg·kg－1;李天才等［20］對柴達(dá)木地區(qū)西伯利亞白刺葉片微量元素測定的結(jié)果為:Fe 203.00 mg·kg－1;Mn 59.46 mg·kg－1;Zn 33.16 mg·kg－1;Cu 11.28 mg·kg－1;由此可見西伯利亞白刺在不同地區(qū)對各種礦物元素都有富集作用，但不同地區(qū)的白刺對礦物元素的富集能力是不同的，其中以含Na量為最高，其次是 K、Ca、Mg，這是因?yàn)榘状淌蔷埯}生的耐鹽植物，耐鹽能力強(qiáng)，通過聚集周圍的)鹽分而改善鹽堿土，降低土壤含鹽量。劉金榮等［21］對新疆的西伯利亞白刺果實(shí)中礦物元素進(jìn)行了測定，高航等［15］對柴達(dá)木地區(qū)西伯利亞白刺果實(shí)礦物元素進(jìn)行了測定，結(jié)果其質(zhì)量分?jǐn)?shù)都小于白刺葉片中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。這也說明西伯利亞白刺對礦物元素的富集程度在葉子和枝條上更為突出，就元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)而言，對葉子和枝條的營養(yǎng)開發(fā)大于果實(shí)，利用其對于人體和動物補(bǔ)充礦物元素大有益處。

氨基酸除了組成蛋白質(zhì)外，還有一些特殊的藥理功能［22］，氨基酸往往是中藥的主要有效成分或輔助成分，礦物元素同樣參與機(jī)體的代謝過程，對機(jī)體具有重要的生化活性、營養(yǎng)作用和保健功能，這也正與民間認(rèn)為白刺具有保健作用相符。將白刺枝葉做飼用材料在多篇文獻(xiàn)中提到［23－24］，已成為一項(xiàng)開發(fā)課題?？傊状桃云湄S富的營養(yǎng)價值和高度的耐鹽能力，使白刺在營養(yǎng)、保健、醫(yī)學(xué)和鹽堿地治理和改良上都有極高的開發(fā)價值，由于不同地區(qū)西伯利亞白刺的局部生態(tài)環(huán)境、土壤營養(yǎng)分布、氣候等諸多因素的差異使得白刺氨基酸和礦物元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)出現(xiàn)地區(qū)差異，在開發(fā)利用時要考慮到地區(qū)差異。本研究僅對黃驊港和天津大港區(qū)的西伯利亞白刺葉子和枝條中氨基酸和礦物元素做了測定和營養(yǎng)分析，為將來合理開發(fā)白刺資源提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。新疆、內(nèi)蒙古、寧夏、遼寧等地同樣為白刺生長集中地，其他品種白刺，包括枝、葉和果實(shí)等營養(yǎng)器官也有較高的營養(yǎng)價值，除氨基酸和礦物元素外，像黃酮、多糖、生物堿等仍有較高的研究價值，均需在今后工作中不斷完善。

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