鐵皮石斛“巖上仙”基本營養(yǎng)成分分析

廖鮮艷， 許慧敏， 劉 萍， 陳誠杰， 李效凱， 黃俊逸,*

(1.上海大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院 食品營養(yǎng)與慢性病防治研究中心， 上海 200444； 2.浙江甲豐生態(tài)農(nóng)業(yè)科技有限公司， 浙江 臺(tái)州 318020； 3.上海大學(xué) 體育學(xué)院 運(yùn)動(dòng)與健康科學(xué)實(shí)驗(yàn)室， 上海 200444)

石斛是一種稀有的名貴中藥材，為多種植物的新鮮或干燥莖的統(tǒng)稱。傳統(tǒng)中醫(yī)常將其用于滋陰清熱、生津益胃、止咳潤肺[1]，現(xiàn)代藥理研究表明其具有抗衰老、增強(qiáng)免疫力、抗疲勞、清肺、降血糖等多種功能。鐵皮石斛(Dendrobiumofficinale)，因表皮呈鐵綠色而得名[2]，被譽(yù)為“中國九大仙草”之首[3]。

從20世紀(jì)70年代起，國內(nèi)外有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道了對(duì)鐵皮石斛基本營養(yǎng)成分的研究。例如，馬小雙等[4]研究發(fā)現(xiàn)紫桿鐵皮石斛水分含量高于黃桿鐵皮石斛水分含量。查學(xué)強(qiáng)等[5]研究8種鐵皮石斛種質(zhì)資源之間的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)可溶性蛋白質(zhì)和同工酶圖譜在種類和表達(dá)量上均有比較明顯的差異。魏靜等[6]分別對(duì)海南和浙江產(chǎn)鐵皮石斛的主要營養(yǎng)成分進(jìn)行測定，結(jié)果表明海南產(chǎn)鐵皮石斛具有較高的營養(yǎng)價(jià)值和良好的開發(fā)應(yīng)用前景。莫瑞華等[7]的結(jié)果表明鐵皮石斛的莖部多糖含量高于根部；各部位的總生物堿含量相差較大，莖部較低，根部雖高，但總體含量較低。

可見，對(duì)鐵皮石斛營養(yǎng)成分的分析，主要集中于鐵皮石斛莖，關(guān)于鐵皮石斛葉卻鮮有報(bào)道。因此，本文對(duì)不同季節(jié)(春、秋)的浙江仿野生鐵皮石斛(巖上仙)和其不同部位(莖、葉)的主要營養(yǎng)成分進(jìn)行系統(tǒng)分析，為鐵皮石斛的合理利用、產(chǎn)品開發(fā)奠定理論基礎(chǔ)，同時(shí)為鐵皮石斛葉的開發(fā)與利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備

1.1.1實(shí)驗(yàn)材料

春秋季節(jié)的三年生鐵皮石斛“巖上仙”由浙江甲豐生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司提供。

1.1.2實(shí)驗(yàn)試劑

考馬斯亮藍(lán)G250、氯化鈉、牛血清蛋白、85%磷酸、濃硫酸、氫氧化鈉、丙酮、石油醚、無水乙醇、苯酚、葡萄糖、無水碳酸鈉、過氧化氫、濃硝酸、24種元素(K，Zn，F(xiàn)e，Se等)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液等試劑，均為AR級(jí)，購于國藥化學(xué)集團(tuán)試劑有限公司。

1.1.3儀器與設(shè)備

DZF- 6020型真空干燥箱，上海一恒科技有限公司；202- 2- A型電熱恒溫干燥箱，上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠；DHG- 9240A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、HWS- 24型雙列四孔恒溫水浴鍋，上?；厶﹥x器制造有限公司；UV- 1600PC型紫外可見分光光度計(jì)，MAPADA 公司；HPLC Agilent 1100，美國 Agilent 公司；MD6型微波消解儀，北京盈安美誠科學(xué)儀器有限公司；ZEEnit700/700P型原子吸收光譜儀，德國耶拿分析儀器股份公司；FW100型高速萬能粉碎機(jī)，天津市泰斯特儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1鐵皮石斛預(yù)處理

新鮮鐵皮石斛先用蒸餾水清洗干凈，然后將其莖、葉分離，將莖切成約1 cm小段。莖和葉分別置于60 ℃熱風(fēng)干燥箱中干燥至恒重。干燥后用粉碎機(jī)打磨成粉，過100目篩，用保鮮袋密封在4 ℃冰箱中保存，備用。

1.2.2水分含量的測定

按照鄭超等[8]的方法并稍作改進(jìn)。

1.2.3蛋白質(zhì)的提取和測定

可溶性蛋白質(zhì)和總蛋白質(zhì)的測定方法分別按照鄧麗莉等[9]和郭應(yīng)時(shí)等[10]的方法并稍作改進(jìn)。

1.2.4粗纖維的提取和測定

按照張崇玉等[11]方法并稍作改進(jìn)。

1.2.5脂肪的提取和測定

按照于文萃[12]的方法進(jìn)行測定。

1.2.6多糖的提取和測定

多糖的測定采用苯酚- 硫酸法，按照周桂芬等[13]的方法并稍作改進(jìn)。

1.2.7總氨基酸含量的測定

參照張亮等[14]的方法。采用HPLC方法，具體條件：流動(dòng)相A[0.05 mol/L 乙酸鈉緩沖液(以乙酸調(diào)pH值6.5)- 乙腈(1∶1) ]和流動(dòng)相B[0.05 mol/L乙酸鈉緩沖液(以乙酸調(diào)pH值6.5) ]梯度洗脫，洗脫時(shí)間為0～15 min，5% A；15～60 min，5%～23% A； 60～100 min，23%～50% A；100～115 min，50%～60% A；115～125 min，60%～5% A，檢測波長254 nm，流速0.6 mL/min，柱溫室溫。

1.2.8礦物質(zhì)元素含量的測定

礦物質(zhì)元素含量的測定按照Zhu等[15]和李險(xiǎn)峰等[16]的方法用ICP- MS進(jìn)行測定。

1.2.9數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

所有數(shù)據(jù)均采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析并作圖，所有實(shí)驗(yàn)均重復(fù)測定3次，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，并通過單因素方差分析(one-way ANOVA)對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析，p<0.05表明具有顯著性差異。

2 結(jié)果與討論

2.1 鐵皮石斛水分含量分析

不同季節(jié)鐵皮石斛莖和葉中水分含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))均在82.0%～86.5%，同一季節(jié)的莖和葉的w(水)差異不顯著；但秋季莖(863.10 mg/g)和葉(862.30mg/g)水分含量分別略高于春季莖(829.10 mg/g)和葉(846.20 mg/g)，見表1。這一結(jié)果略高于馬小雙等[4]測定的廣南鐵皮石斛紫桿(789 mg/g)和黃桿(731 mg/g)的水分含量。巖上仙鐵皮石斛的水分含量比較高，可能是由于巖上仙鐵皮石斛的產(chǎn)地—浙江長潭湖桃花島經(jīng)常受暖濕氣流影響，常年濕度保持在65%～85%之間，且多山澗小溪。在這種環(huán)境下，鐵皮石斛生長茂盛，水分含量稍高于其他產(chǎn)地。

水分為鮮重的測量值，其他指標(biāo)為干燥后的測量值,均為3次測量的平均值。

2.2 鐵皮石斛可溶性蛋白質(zhì)和總蛋白質(zhì)含量分析

由表1可知，巖上仙鐵皮石斛中可溶性蛋白質(zhì)的質(zhì)量比相對(duì)較低(小于10 mg/g)，同一部位秋季收獲的樣品其可溶性蛋白含量略高于春季樣品，秋季莖比春季莖提高7.4%，秋季葉比春季葉提高27.3%。莖和葉相比較發(fā)現(xiàn)，葉中的可溶性蛋白質(zhì)高于莖中的含量，其中秋季葉可溶性蛋白質(zhì)質(zhì)量比(4.20 mg/g)比秋季莖(2.90 mg/g)高約44.8%。

巖上仙鐵皮石斛中總蛋白質(zhì)的含量相對(duì)較高，不同部位和季節(jié)的含量變化趨勢與可溶性蛋白質(zhì)類似，同一部位秋季收獲的樣品其總蛋白含量略高于春季樣品的含量，秋季石斛莖比春季石斛莖提高10.9%，秋季石斛葉比春季石斛葉提高9.3%。對(duì)比莖和葉，發(fā)現(xiàn)葉中的總蛋白質(zhì)高于莖中的含量，其中秋季葉總蛋白質(zhì)質(zhì)量比(67.03 mg/g)比秋季莖(51.02 mg/g)高約31.4%。

表1 鐵皮石斛營養(yǎng)成分分析

本文測得的總蛋白質(zhì)量比要高于魏靜等[6]對(duì)海南與浙江產(chǎn)鐵皮石斛的測定結(jié)果(40～50 mg/g)。這可能是由于鐵皮石斛生長環(huán)境以及土壤不同造成的。可見，不同品種的石斛其蛋白質(zhì)含量有一定的差異。

另外比較本文所測定的可溶性蛋白質(zhì)和總蛋白含量，可見鐵皮石斛的蛋白質(zhì)大部分屬于不溶性蛋白質(zhì)。鐵皮石斛葉是補(bǔ)充蛋白質(zhì)的一個(gè)很好的來源。

2.3 鐵皮石斛粗纖維含量分析

由表1可知，鐵皮石斛的粗纖維含量非常豐富，秋季莖和葉中粗纖維的含量都遠(yuǎn)高于春季，秋季莖比春季莖提高了59.7%，秋季葉比春季葉提高了122.9%。產(chǎn)生這種差距的原因有可能是秋季收獲之前的氣候更適宜纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的生成。對(duì)比同一季節(jié)莖與葉的粗纖維含量，發(fā)現(xiàn)兩者相差不明顯。

粗纖維食物的規(guī)定是每百克食物中的粗纖維質(zhì)量超過2g(2%)，而鐵皮石斛干品的粗纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)(9%～20%)遠(yuǎn)超出這個(gè)百分比。因此，鐵皮石斛可作為粗纖維的重要來源之一。

2.4 鐵皮石斛脂肪含量分析

由表1可看出，鐵皮石斛莖和葉的粗脂肪質(zhì)量比隨季節(jié)的變化差異不大，均在10.0～15.0 mg/g。葉中脂肪的平均質(zhì)量比(13.90 mg/g)略高于莖中的脂肪質(zhì)量比，但這一結(jié)果高于海南鐵皮石斛脂肪質(zhì)量比(6.80 mg/g)[6]。

2.5 鐵皮石斛多糖含量分析

鐵皮石斛中的多糖與其他營養(yǎng)成分相比，其含量相對(duì)較高，這也是鐵皮石斛最具營養(yǎng)與保健價(jià)值的活性成分。由表1可以發(fā)現(xiàn)，莖中的多糖質(zhì)量比達(dá)到270～290 mg/g，葉中的多糖質(zhì)量比達(dá)到130～170 mg/g。秋季莖的多糖含量與春季莖中的含量相差不大，這說明莖中的多糖含量受季節(jié)的影響較?。坏锛救~中的多糖含量比春季葉中的多糖含量增加了16.76%。

姜殿強(qiáng)等[17]測定了貴州石生、樹生和棚生鐵皮石斛莖的多糖質(zhì)量比，測定結(jié)果分別為277.4、272.6、272.0 mg/g，可見巖上仙鐵皮石斛與貴州不同生長方式培育的鐵皮石斛多糖含量差距不大。唐麗等[18]測定了不同齡鐵皮石斛中葉的總多糖質(zhì)量比，測定結(jié)果的平均值約為180 mg/g，略高于春季巖上仙鐵皮石斛葉中多糖的含量，與秋季葉中的含量相當(dāng)。而多糖含量的差異與多種因素有關(guān)，如品種及生長環(huán)境中的溫度、濕度、光照度等。

研究表明，鐵皮石斛中的多糖可以調(diào)節(jié)機(jī)體免疫能力、降血糖、抗氧化、抗衰老等[19]。因此，多糖的含量很大程度地決定了鐵皮石斛保健價(jià)值的高低。莖的多糖含量顯著高于葉，這充分說明了莖的保健功效要強(qiáng)于葉。

2.6 鐵皮石斛氨基酸含量分析

鐵皮石斛中豐富的氨基酸，是其發(fā)揮營養(yǎng)價(jià)值、調(diào)節(jié)口感的物質(zhì)基礎(chǔ)。部分氨基酸及其代謝產(chǎn)物在體內(nèi)具有生物活性，對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)代謝、神經(jīng)內(nèi)分泌調(diào)節(jié)、基因表達(dá)、信號(hào)傳導(dǎo)及免疫功能等都具有調(diào)控作用[20-21]。

鐵皮石斛的氨基酸含量測定結(jié)果見表2。由表2可知，春季的莖和葉中均檢出17種氨基酸，按出峰順序依次為天冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu)、絲氨酸(Ser)、組氨酸(His)等。但張桂玲等[20]檢出鐵皮石斛中含有16種氨基酸，沒有檢出脯氨酸。之所以沒有檢出脯氨酸，有可能是檢測方法的不同，也有可能是鐵皮石斛品種的不同。

表2 鐵皮石斛中氨基酸質(zhì)量比

*為人體必需氨基酸。

從表2可以看出，對(duì)于鐵皮石斛“巖上仙”，其莖和葉中均含有豐富的氨基酸，葉中總氨基酸含量顯著高于莖。春季和秋季的莖和葉中總氨基酸質(zhì)量比分別為33.66、100.24、72.62、110.38 mg/g，均高于陳芳等[22]測定的莖中氨基酸質(zhì)量比(24.71 mg/g)。同一部位的氨基酸含量，秋季高于春季。

分析比較春季的氨基酸含量，在莖中，人體必需氨基酸占總氨基酸的32.11%；天冬氨酸和谷氨酸質(zhì)量比最高，分別為5.90 mg/g和5.60 mg/g，這2種氨基酸占總氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的34%；胱氨酸質(zhì)量比最低，僅為0.05 mg/g。在葉中，必需氨基酸占總氨基酸的38.72%；天冬氨酸和谷氨酸質(zhì)量比最高，分別為13.60 mg/g和13.80 mg/g，這2種氨基酸占總氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的27%；胱氨酸質(zhì)量比最低，僅為0.03 mg/g。

分析比較秋季的氨基酸含量，在莖中，人體必需氨基酸占總氨基酸的15.49%；天冬氨酸和脯氨酸質(zhì)量比最高，分別為4.80 mg/g和44.60 mg/g，這2種氨基酸占總氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的68%；胱氨酸質(zhì)量比最低，僅為0.08 mg/g。在葉中，必需氨基酸占總氨基酸的38.77%；亮氨酸和脯氨酸質(zhì)量比最高，分別為9.80 mg/g和38.10 mg/g，這2種氨基酸占總氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的43%；胱氨酸質(zhì)量比最低，僅為0.08 mg/g，與莖中的含量相當(dāng)。

各種必需氨基酸占總氨基酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及WHO/FAO推薦值列于表3。由表3可知，甲硫氨酸+胱氨酸占總氨基酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在不同部位及季節(jié)均低于推薦值。同一部位，春季莖必需氨基酸較接近于推薦標(biāo)準(zhǔn)，秋季莖明顯低于推薦標(biāo)準(zhǔn)，這是因?yàn)殡m然春秋季莖的必需氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)相差不大，但秋季莖中一種非必需氨基酸脯氨酸的質(zhì)量比較高(44.60 mg/g)，導(dǎo)致總氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，所以秋季莖中的必需氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯低于推薦標(biāo)準(zhǔn)。但春季莖中異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸明顯低于推薦標(biāo)準(zhǔn)。春季葉和秋季葉都較接近推薦標(biāo)準(zhǔn)，且秋季葉必需氨基酸占總氨基酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高。對(duì)于春季葉，除賴氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)略低于推薦標(biāo)準(zhǔn)外，其他必需氨基酸均高于推薦標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于秋季葉，除蘇氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)略低于推薦標(biāo)準(zhǔn)外，其他必需氨基酸均高于推薦標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于不同部位，葉明顯比莖氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)更高且更接近推薦標(biāo)準(zhǔn)。

表3 鐵皮石斛中各種必需氨基酸占總氨基酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

*為人體必需氨基酸。

結(jié)合本文分析，除了秋季莖之外，春季莖、葉以及秋季葉中氨基酸組成接近FAO/WHO提出的理想蛋白質(zhì)(必需氨基酸占總氨酸的40%)的標(biāo)準(zhǔn)。

從分析結(jié)果看，鐵皮石斛“巖上仙”含有豐富的氨基酸，且葉中的氨基酸含量遠(yuǎn)高于莖。其與劉振鵬等[21]研究結(jié)果基本一致。這一結(jié)果顯示鐵皮石斛葉可能是一個(gè)種很好的蛋白質(zhì)源。如果能將葉加工成一款保健飲料[23]，將會(huì)有很大的市場價(jià)值。

2.7 鐵皮石斛中的礦物質(zhì)元素含量分析

鐵皮石斛秋季莖中鐵質(zhì)量比(71.10 mg/kg)高于春季莖(60.70 mg/kg)約17%，但該結(jié)果明顯低于魏靜等[6]研究的浙江鐵皮石斛中的鐵元素質(zhì)量比(110.70 mg/kg)，見表4。鐵皮石斛莖中的鋅元素質(zhì)量比在春季達(dá)到56.50 mg/kg，明顯高于秋季莖(33.10 mg/kg)，提高了約70%。但莖中的鉀元素質(zhì)量比在春秋兩季幾乎沒有差異，平均在26.70 mg/g；春秋季莖中的鉀和鋅元素質(zhì)量比都明顯高于浙江產(chǎn)的鐵皮石斛中的鉀元素質(zhì)量比(6.94 mg/g)和鋅元素質(zhì)量比(27.1 mg/kg)[6]。不同產(chǎn)地結(jié)果的差異性可能歸因于植物所處的土壤環(huán)境[15]。

表4 不同部位和季節(jié)的鐵皮石斛中礦物質(zhì)元素質(zhì)量比

另外，大量的研究證實(shí)硒是生物體內(nèi)多種酶的重要組分，而且具有預(yù)防癌變、提高人體免疫力、解毒排毒、抗衰老、提高紅細(xì)胞的攜氧能力[24]等作用；但目前很少對(duì)鐵皮石斛中硒的含量有過研究。從本文的結(jié)果來分析，秋季鐵皮石斛中硒質(zhì)量比(1.05 mg/kg)明顯高于春季(0.56 mg/kg)，提高了約87%。由此可見，秋季更有利于硒元素的富集。鐵皮石斛能有效地幫助人們補(bǔ)充鉀、鋅、硒等礦物質(zhì)元素。因此對(duì)于富硒鐵皮石斛的需求，可以通過選擇富硒的土壤進(jìn)行規(guī)?；N植來實(shí)現(xiàn)。

3 結(jié) 論

浙江臺(tái)州氣候總的特點(diǎn)是季風(fēng)顯著、四季分明、年氣溫適中、光照較多、雨量豐沛和空氣濕潤，其適宜的自然條件為發(fā)展鐵皮石斛的人工種植提供了得天獨(dú)厚的地理環(huán)境和氣候優(yōu)勢。鐵皮石斛“巖上仙”，采用人工模擬自然的環(huán)境，不僅很好地富集了鐵皮石斛的營養(yǎng)成分，而且很好地提高了鐵皮石斛的質(zhì)量和產(chǎn)量。

對(duì)于“巖上仙”鐵皮石斛，秋季應(yīng)是較佳的收獲時(shí)間，因該季節(jié)其莖中鉀元素、粗纖維、多糖方面均有較高的含量。相較于莖，葉的最大優(yōu)勢在于氨基酸含量較高，“巖上仙”莖是鉀的較好來源，春季莖能很好地補(bǔ)充鋅，秋季莖可以很好地補(bǔ)充鐵和硒。