新疆不同種植年限鐵皮石斛營(yíng)養(yǎng)成分分析與評(píng)價(jià)

紀(jì)照紅，芮鴻飛，黎天天，麻擇宇，汪云吉，劉興泉，*

（1.浙江農(nóng)林大學(xué)農(nóng)業(yè)與食品科學(xué)學(xué)院，浙江臨安311300；2.第一師阿拉爾市食品藥品檢驗(yàn)所，新疆阿拉爾843300）

鐵皮石斛（Dendrobium officinal Kimura et Migo）系蘭科石斛屬植物，石斛屬植物按形態(tài)可分為鐵皮、金釵、霍山、黃草等數(shù)十各品種，其中鐵皮石斛最為珍貴[1－2]；在東亞、東南亞及澳大利亞等國(guó)家和地區(qū)都有分布，在我國(guó)主要分布于秦嶺、淮河以南的云南、廣西、貴州、浙江等地的山區(qū)[3－4]。鐵皮石斛位居“中華九大仙草”之首[5]，富含豐富的多糖、生物堿及倍半萜類化合物等有效成分，具有抗腫瘤、增強(qiáng)免疫力、降低血糖等功效[6－8]。鐵皮石斛可直接食用，或燉湯、泡茶、浸酒，通常被加工成鐵皮楓斗或鐵皮石斛功能性飲料，以鐵皮石斛為原料的保健品暢銷(xiāo)國(guó)內(nèi)外。但由于鐵皮石斛生長(zhǎng)環(huán)境要求高、自身繁殖困難，而且經(jīng)濟(jì)價(jià)值高，長(zhǎng)期無(wú)限制地采挖和不合理地開(kāi)發(fā)利用導(dǎo)致資源越來(lái)越少，現(xiàn)已成為國(guó)家二級(jí)保護(hù)植物[9]。

自20世紀(jì)70年代起國(guó)內(nèi)有關(guān)研究機(jī)構(gòu)便開(kāi)始了鐵皮石斛的開(kāi)發(fā)研究工作，采用組織培養(yǎng)、快速繁殖等生物技術(shù)培育出種苗，進(jìn)行人工栽培。目前，鐵皮石斛人工種植業(yè)發(fā)展迅速，已經(jīng)形成了一定的規(guī)模。2014年，新疆第一師阿拉爾市在十團(tuán)苗木基地開(kāi)始引種試種鐵皮石斛。目前，鐵皮石解已在新疆引種成功，但對(duì)從浙江引種于新疆的鐵皮石解的主要營(yíng)養(yǎng)與活性成分的研究還不是很深入，此外，針對(duì)鐵皮石解食藥兩用性以及以往的研究大都集在其有效化學(xué)成分和藥理作用方面，很少系統(tǒng)研究其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。鑒于此，本研究對(duì)采自新疆的不同種植年限鐵皮石斛的主要營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)，以期為新疆鐵皮石斛開(kāi)發(fā)利用提供基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料

新疆產(chǎn)“神元1號(hào)”1年、2年、3年生（生理年齡）人工大棚栽培的鐵皮石斛鮮條，2017年8月份采自于南疆。部分樣品用超純水洗凈，45℃烘箱真空干燥，粉碎、過(guò)60目篩，4℃冰箱保存。剩余部分鮮樣置于－80℃冰箱冷凍保存，以供維生素C的測(cè)定。

1.1.2 試劑

維生素C（≥99.7%）：廣東省化學(xué)試劑工程技術(shù)研究開(kāi)發(fā)中心；無(wú)水乙醚（AR）：北京市科瑞澳科技發(fā)展有限公司；鹽酸、硼砂、硼酸、乙醇、甲醇、濃硫酸、硫酸銅、硫酸鉀、乙酸等試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

TP－214電了天平：美國(guó)DENVER公司；HPLC－20AT高效液相色譜儀、UV－180紫外可見(jiàn)分光光度儀：日本島津公司；AA240FS原子吸收光譜儀：美國(guó)VARIAN公司；AFS－9800雙道原子熒光光度計(jì)：北京科創(chuàng)海光儀器有限公司；其他儀器為實(shí)驗(yàn)室常備儀器。

1.3 試驗(yàn)方法

水分的測(cè)定參考 GB 5009.3－2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測(cè)定》；灰分的測(cè)定參考GB 5009.4－2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中灰分的測(cè)定》；粗蛋白含量的測(cè)定參考GB 5009.5－2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》；粗脂肪的測(cè)定參考GB 5009.6－2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中脂肪的測(cè)定》；多糖的測(cè)定參考GB/T 15672－2009《食用菌中總糖含量的測(cè)定》；粗纖維的測(cè)定參考 GB 5009.88－2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中膳食纖維的測(cè)定》；VC的測(cè)定：鮮樣以草酸提取，高效液相色譜法測(cè)定；氨基酸的測(cè)定：參考遲曉峰等[10]方法；礦物元素的測(cè)定：鉀、鈉、鎂、銅、鐵、鋅、磷、錳、鈣：原子吸收分光光度法，硒：熒光分光光度法。生物堿的測(cè)定：參考諸燕等[11]方法。

1.4 數(shù)據(jù)分析

每組試驗(yàn)重復(fù)3次，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差（mean±SD）表示。采用SPASS 19.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果與分析

2.1 基本營(yíng)養(yǎng)成分

新疆產(chǎn)不同生長(zhǎng)年份鐵皮石斛鮮條的基本營(yíng)養(yǎng)成分的分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 不同種植年限鐵皮石斛基本營(yíng)養(yǎng)成分Table 1 Major nutritional components of Deudrobium officiuale（on wet weight）

由表1可知，鐵皮石斛的基本營(yíng)養(yǎng)成分中，水分含量最高，在 75.42%～84.52 之間，且隨著生理年齡的增加，水分含量顯著減少（P＜0.05）。多糖和灰分占鮮質(zhì)量的 6.77%～12.84%，1.05%～1.25%，2 年生條含量最低，3年生條含量最高。粗蛋白、生物堿含量在1.92%～3.81%和 0.022 5%～0.029 7%之間，隨著生理年齡的增加，其含量顯著增加（P＜0.05）。其中 VC隨著生理年齡的增加含量顯著減少（P＜0.05），粗脂肪含量無(wú)顯著差異（P＞0.05）。研究表明不同栽培年限對(duì)鐵皮石解的生長(zhǎng)及有效成分有明顯的影響作用[12]，栽培基質(zhì)及鐵皮石斛的附生材料對(duì)鐵皮石斛生長(zhǎng)及其營(yíng)養(yǎng)成分也有顯著影響[13]。本文研究新疆鐵皮石斛的營(yíng)養(yǎng)成分及變化趨勢(shì)與浙江等其他產(chǎn)地鐵皮石斛相一致，也存在一定的差異[14－16]，這與種質(zhì)及栽培的差異有關(guān)。

2.2 氨基酸組成

采用酸水解法對(duì)新疆產(chǎn)鐵皮石斛中的氨基酸組成進(jìn)行了分析，17種氨基酸在不同生長(zhǎng)年份的鐵皮石斛中均有檢出，其中必需氨基酸7種，半必需氨基酸2種，非必需氨基酸8種，由于酸水解法需加熱將蛋白質(zhì)消解成氨基酸，色氨酸在檢測(cè)中因熱分解，因而未作分析，分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 鐵皮石斛中氨基酸的含量（以干重計(jì)）Table 2 Amino acid content in Deudrobium officiuale（on dry weight）mg/g

由表2可知，一年、兩年、三年生鐵皮石斛中總氨基酸含量分別為27.51、31.71、36.83 mg/g；且鐵皮石斛中必須氨基酸總量、非必需氨基酸總量和鮮味氨基酸總量均隨著生長(zhǎng)年限的增加不斷增長(zhǎng)。1年和2年生鐵皮石斛生長(zhǎng)旺盛，對(duì)各類蛋白酶需求量大，因而含量較少，3年生鐵皮石解生長(zhǎng)進(jìn)程放緩，對(duì)氨基酸的需求量降低，含量較高[17]。張之鵬[12]研究結(jié)果表明2年生鐵皮石斛氨基酸總量最高，1年生次之，3年生最低，這種變化可能與氨基酸的功能和鐵皮石斛生理生化作用等因素有關(guān)，環(huán)境也是也是影響其氨基酸含量的因素之一。

從氨基酸組成看，一年、兩年、三年生鐵皮石斛中氨基酸的種類和含量的高低順序基本一致，含量最高的是天冬氨酸，其次是谷氨酸、精氨酸、蘇氨酸和丙氨酸。丙氨酸和甘氨酸為呈甜味的特征氨基酸，天冬氨酸和谷氨酸呈鮮味的特征氨基酸，一年、兩年、三年生鐵皮石斛中鮮味氨基酸均占總氨基酸含量的40%左右。

不同年份鐵皮石斛中各種必需氨基酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及WHO/FAO推薦的模式譜標(biāo)準(zhǔn)值分析結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 鐵皮石斛必須氨基酸含量FAO/WHO標(biāo)準(zhǔn)模式及雞蛋蛋白比較Table 3 Comparison of essential ammo acid in Deudrobium officiuale with egg protein，F(xiàn)AO/WHO amino acid mg/gN

由表3可知，新疆產(chǎn)一年、兩年、三年生鐵皮石斛必需氨基酸含量均高于FAO/WHO的理想模式；根據(jù)FAO/WHO的理想模式，蛋白質(zhì)中EAA/NEAA在60%以上則蛋白質(zhì)品質(zhì)較優(yōu)[18]，新疆產(chǎn)一年、兩年、三年生鐵皮石斛必需氨基酸和非必需氨基酸的比值均在60%以上，說(shuō)明新疆產(chǎn)鐵皮石斛都是優(yōu)秀的蛋白源。

氨基酸比值RAA=食物中氨基酸含量/模式氨基酸含量，氨基酸比值系數(shù)RC=氨基酸比值/氨基酸比值之均數(shù)，氨基酸比值系數(shù)分 SRC=100－CV×100（CV=標(biāo)準(zhǔn)差/均數(shù)）。如果食物中氨基酸與模式氨基酸含量一致，則RC值為1。RC＞1表明該EAA相對(duì)過(guò)剩，RC＜1則表示該EAA相對(duì)不足[18]。在FAO/WHO的氨基酸模式中，如果食物蛋白質(zhì)EAA的組成比例與標(biāo)準(zhǔn)一致，則RC為0，SRC=100；若食物蛋白質(zhì)EAA的RC越分散，則這些EAA在氨基酸生理方面貢獻(xiàn)較低，SRC的值越大（≤100），食物蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越差[19]。

采用氨基酸比值系數(shù)法對(duì)新疆產(chǎn)鐵皮石斛所含必須氨基酸進(jìn)行進(jìn)一步分析，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 鐵皮石解中的RAA，RC及SRC對(duì)比Table 4 The comparison on RAA，RC and SRC of Deudrobium officiuale

由4可知，新疆產(chǎn)一年、兩年、三年生鐵皮石斛必須氨基酸除Met+Cys小于1外，其他RC值都接近1或大于1，氨基酸比值系數(shù)分SRC分別為46.48、47.22和66.85，說(shuō)明第三年生鐵皮石斛蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值比之一年、兩年生較差，但因其藥效氨基酸含量較高，藥用價(jià)值較高[17]。在各種必須氨基酸中，第一限制氨基酸均為Met+Cys，根據(jù)蛋白質(zhì)互補(bǔ)法和其他蛋白按一定比例互混互補(bǔ)，能提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[20]。

2.3 礦質(zhì)元素的含量分析

新疆產(chǎn)不同年生鐵皮石斛的礦質(zhì)元素含量如表5所示。

表5 鐵皮石斛中礦質(zhì)元素的含量Table 5 Mineral elements composition in Deudrobium officiuale以干重計(jì)mg/kg

由表5可知，新疆產(chǎn)一年、兩年、三年生鐵皮石斛均含人體所需的磷、鉀、鎂、鈣、鈉等常量元素及鋅、鐵、錳、銅、硒等微量元素。其中鉀、鈣、磷含量較高，鎂、鈉含量次之；微量元素以鐵含量最高，其次是錳、鋅、銅，還含有少量的硒元素。

比較1年、2年、3年生鐵皮石斛元素的含量發(fā)現(xiàn)，磷、鎂、鈣、鋅、鐵、硒等元素均以3年生條顯著較高（P＜0.05），鉀、鈉、錳和銅等元素以 1 年生條顯著較高（P＜0.05）。研究表明栽培顯著影響了鐵皮石斛礦質(zhì)元素的含量[13]。隨著生長(zhǎng)年限的增加，2年生鐵皮石斛的鈣、鐵和鋅的含量顯著高于1年生，3年生最高。鈣是細(xì)胞壁合成的重要元素之一，在代謝調(diào)節(jié)中有著重要的作用；鐵能促進(jìn)葉綠素的合成，促進(jìn)植株的光合作；鋅是多種酶的催化劑，可以影響影響吲哚乙酸的含量而影響代謝[21]。2年生鐵皮石斛生長(zhǎng)旺盛，光合作用較強(qiáng)，植物對(duì)鈣、鐵和鋅等元素的需求量增減加；3年生植物生長(zhǎng)減慢，葉片開(kāi)始脫落，光合作用變?nèi)酰瑢?duì)鈣、鐵和鋅的需求減少，但因鈣鐵在植物中比容易轉(zhuǎn)移，因此在植物中積累。而鐵皮石斛開(kāi)花及萌蘗莖的生長(zhǎng)也有可能使元素轉(zhuǎn)移，含量略有差異[12]。

3 結(jié)論

浙江產(chǎn)鐵皮石斛已經(jīng)在新疆阿拉爾等南疆地區(qū)引種成功，本文對(duì)采自新疆的不同種植年限鐵皮石斛的主要營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)。鐵皮石斛的基本營(yíng)養(yǎng)成分中，水分含量最高，在 75.42%～84.52 之間，且隨著生理年齡的增加水分含量顯著減少（P＜0.05）。多糖和灰分分別占鮮質(zhì)量的 6.77%～12.84%，1.05%～1.25%，2年生條含量最低，3年生條含量最高。粗蛋白、生物堿含量在 1.92%～3.81%和 0.022 5%～0.029 7%之間且隨著生理年齡的增加而顯著增加（P＜0.05）。新疆產(chǎn) 1年、2年、3年生鐵皮石斛中總氨基酸含量分別為27.51、31.71、36.83 mg/g；且鐵皮石斛中必須氨基酸總量、非必需氨基酸總量和鮮味氨基酸總量均隨著生長(zhǎng)年限的增加不斷增長(zhǎng)；必需氨基酸和非必需氨基酸的比值均在60%以上，鮮味氨基酸均占總氨基酸含量的40%左右。第一限制氨基酸均為Met+Cys，新疆產(chǎn)1年、2年、3年生鐵皮石斛氨基酸比值系數(shù)SRC分別為46.48、47.22和66.85，說(shuō)明3年生鐵皮石斛蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較差，但因其藥效氨基酸含量較高。鐵皮石斛是“藥食同源”的植物資源，不僅能作為一種良好的中藥材，還可作為一種補(bǔ)充人體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的理想食品來(lái)源。因此，在鐵皮石斛藥用價(jià)值、保健功效及食用價(jià)值等方面進(jìn)行深度系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)，不僅具有較廣闊的市場(chǎng)開(kāi)發(fā)潛力，還能推動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展，使鐵皮石解這種藥食兩用的資源產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

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