刺梨果渣的營養(yǎng)、保健成分及利用價(jià)值評(píng)價(jià)

周禹佳,樊衛(wèi)國

(國家林業(yè)和草原局刺梨工程技術(shù)研究中心(貴州大學(xué)),貴州 貴陽,550025)

刺梨(RosaroxburghiiTratt)為薔薇科薔薇屬植物,多分布于我國西南地區(qū)。刺梨在貴州省的種植規(guī)模達(dá)230萬畝,據(jù)2019年國家林業(yè)和草原局刺梨工程技術(shù)研究中心(貴州大學(xué))調(diào)查,貴州省平均畝產(chǎn)刺梨鮮果達(dá)189.5 kg。據(jù)貴州省工業(yè)和信息化廳統(tǒng)計(jì),2019年貴州省刺梨鮮果年產(chǎn)量達(dá)6.6萬t,貴州省內(nèi)刺梨的規(guī)?；a(chǎn)品加工企業(yè)已達(dá)40余家,每年共需采收4.4萬t刺梨鮮果進(jìn)行榨汁加工。壓榨刺梨的出汁率約為65%,貴州省年均可產(chǎn)生1.5萬t刺梨果渣。大量的刺梨果渣被加工企業(yè)榨汁后直接丟棄,沒有得到高效利用。刺梨果渣堆放時(shí)不僅容易發(fā)生腐爛,產(chǎn)生有害物質(zhì)污染土壤和空氣,還對(duì)土地造成了空間浪費(fèi)。因此,探究刺梨果渣的營養(yǎng)保健成分及其利用價(jià)值,能為更好地利用刺梨果渣提供重要依據(jù),有效緩解刺梨果渣的浪費(fèi),對(duì)增加刺梨加工副產(chǎn)物的附加值，促進(jìn)刺梨產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

本研究以‘貴農(nóng)5號(hào)’刺梨果渣為材料,測定刺梨果渣中各營養(yǎng)成分的含量,與其他果渣進(jìn)行比較,分析并評(píng)價(jià)刺梨果渣的利用價(jià)值,為刺梨果渣的利用提供重要依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

實(shí)驗(yàn)材料為‘貴農(nóng)5號(hào)’刺梨果渣,2019年9月收集于刺梨榨汁加工企業(yè)；水解氨基酸標(biāo)品、游離氨基酸標(biāo)品和試劑,德國曼默博爾公司北京分理處；營養(yǎng)元素標(biāo)準(zhǔn)品,國家有色金屬及電子材料分析中心；高峰淀粉酶、蛋白酶、糖化酶、福林肖卡試劑,北京Solarbio公司；乙醇、乙腈、甲醇、維生素標(biāo)品、單糖標(biāo)品等,上海源葉生物科技有限公司。其中乙腈和甲醇為色譜純,其余試劑為分析純。

1.2 主要儀器

D-37520冷凍離心機(jī),Thermo Fisher；SKD-200凱氏定氮儀、FT350/FT355纖維素分析儀,FOSS;TCPE-9820電感耦合等離子發(fā)射光譜儀、LC-15C;液相色譜儀,日本島津公司；UV-1100分光光度計(jì)，美譜達(dá);A300全自動(dòng)氨基酸分析儀等，德國曼默博爾。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品處理

將收集到的刺梨果渣于80 ℃烘干至恒重,去除種子后進(jìn)行粉碎,過40目篩,密封,于4 ℃冰箱中冷藏保存。測定磷、鉀、鈣、鎂、鐵、錳、銅、鋅和硼這9種元素含量時(shí),樣品處理參照GB 5009.268—2016，采用硝酸與高氯酸(10∶1體積比)處理的濕式消解法。測定膳食纖維的單糖組分及含量時(shí),參照GB 5009.88—2014的酶解法得到總膳食纖維殘?jiān)?并參照NY/T 2016—2011采用酸提取法處理樣品。測定游離氨基酸的含量時(shí),樣品處理參照GB/T 30987—2014,稱取適量樣品沸水沖泡10 min后過濾。測定蛋白質(zhì)氨基酸的含量時(shí),樣品處理參照GB 5009.124—2016,稱取適量樣品加入6 mol/L的鹽酸于110 ℃水解24 h后過濾脫酸。

1.3.2 測定方法

可溶性糖含量的測定參照文獻(xiàn)[9]的蒽酮比色法。還原糖含量的測定參照NY/T 2742—2015,使用3,5-二硝基水楊酸比色法?？傻味ㄋ岷康臏y定參照GB/T 12456—2008酸堿滴定法。粗蛋白含量的測定參照GB 5009.5—2016的凱氏定氮法。粗脂肪含量的測定參照GB/T 14772—2008的索式提取法。粗纖維含量的測定參照GB/T 5009.10—2003的酸堿水解法。淀粉含量的測定參照GB 5009.9—2016的酶水解法。總酚含量的測定參照文獻(xiàn)[10-11],采用分光光度計(jì)法?？傸S酮含量的測定參照文獻(xiàn)[11]中的分光光度計(jì)法。總膳食纖維(dietary fiber,DF)、可溶性膳食纖維(soluble dietary fiber,SDF)、不可溶性膳食纖維(insoluble dietary fiber,IDF)含量的測定參照GB 5009.88—2014。中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、纖維素、半纖維素、木質(zhì)素含量的測定分別參照GB/T 20806—2006、NY/T 1459—2007、GB/T 20805—2006。果膠含量的測定參照NY/T 2016—2011、文獻(xiàn)[12-13]的方法。單糖組分及其含量的測定參照文獻(xiàn)[14-15]的柱前衍生化高效液相色譜法,并進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)。維生素C含量的測定參照GB/T 5009.86—2016,使用2,6-二氯靛酚法。維生素E含量的測定參照GB/T 17812—2008,使用高效液相色譜法。維生素B1和維生素B2含量的測定參照文獻(xiàn)[16]采用高效液相色譜法。維生素B12含量的測定參照文獻(xiàn)[17],采用高效液相色譜法。氮元素含量的測定參照GB 5009.5—2016,使用凱氏定氮法；磷、鉀、鈣、鎂、鐵、錳、銅、鋅和硼元素含量的測定參照GB 5009.268—2016,使用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法。游離氨基酸含量的測定參照GB/T 30987—2014的全自動(dòng)氨基酸分析儀法。蛋白質(zhì)氨基酸含量的測定參照GB 5009.124—2016的全自動(dòng)氨基酸分析儀法。所有的測定內(nèi)容均進(jìn)行3次重復(fù)。

1.4 利用價(jià)值評(píng)價(jià)方法

將刺梨果渣中的營養(yǎng)成分含量與蘋果渣、藍(lán)莓果渣、沙棘果渣、獼猴桃果渣、菠蘿果渣、柑橘果渣和甘蔗渣進(jìn)行對(duì)比,評(píng)價(jià)刺梨果渣的利用價(jià)值。

根據(jù)FAO/WHO[18]提出的蛋白質(zhì)評(píng)價(jià)方法,計(jì)算實(shí)驗(yàn)材料的必需氨基酸(essential amino acids, EAA)與非必需氨基酸(non-essential amino acids, NEAA)的比值,EAA與總氨基酸(total amino acids, TAA)的比值,當(dāng)EAA/NEAA為60%,EAA/TAA為40%時(shí),試驗(yàn)材料是優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2003版進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和整理。

2 結(jié)果與分析

2.1 刺梨果渣中主要營養(yǎng)成分和部分功效成分的含量

刺梨果渣中的主要營養(yǎng)成分和部分功效成分含量如表1所示,其中粗纖維和可溶性糖的含量最高,分別達(dá)到了40.67和11.43 g/100 g DW。刺梨果渣中富含淀粉和粗蛋白,含量分別為10.04和6.38 g/100 g DW?？傻味ㄋ岬暮枯^高,為2.46 g/100 g DW。粗脂肪和還原糖的含量最低,分別為1.40和1.27 g/100 g DW。刺梨果渣中的功效成分含量豐富,總酚和總黃酮的含量分別為2838.36和273.11 mg/100 g DW。

表1 刺梨果渣中主要營養(yǎng)成分和部分功效成分的含量Table 1 Main nutrients and part of health-care composition content in the Rosa roxburghii pomace

2.2 刺梨果渣中膳食纖維的組分及含量

刺梨果渣中的膳食纖維含量十分豐富。如表2所示,刺梨果渣中的總膳食纖維含量達(dá)到了60.40 g/100 g DW,其中可溶性膳食纖維有5.21 g/100 g DW,不溶性膳食纖維有56.08 g/100 g DW,不溶性膳食纖維為主要成分,含量占總膳食纖維的92.85%。刺梨果渣中中性洗滌纖維含量為37.01 g/100 g DW,酸性洗滌纖維的含量為25.88 g/100 g DW。膳食纖維的組分中,纖維素的含量最高,為20.74 g/100 g DW,占總膳食纖維的34.34%；其次為半纖維素,含量為11.10 g/100 g DW,占總膳食纖維的18.38%；木質(zhì)素的含量最低,只有5.06 g/100 g DW,占總膳食纖維的8.38%。刺梨果渣膳食纖維中的總果膠為7.52 g/100 g DW,其中絕大多數(shù)為水不溶性的原果膠,含量為6.09 g/100 g DW,水溶性果膠含量較少,為2.20 g/100 g DW。

表2 刺梨果渣中膳食纖維的組分及含量 單位：g/100 g DW

如表3所示,刺梨果渣的膳食纖維中含有甘露糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、鼠李糖、葡萄糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖和巖藻糖9種單糖,總含量為15.34 g/100 g DW。其中,半乳糖和半乳糖醛酸是含量最多的單糖,分別為3.75和2.46 g/100 g DW,分別占總單糖含量的24.45%和16.04%。含量最少的單糖是葡萄糖醛酸和巖藻糖,分別為0.37和0.24 g/100 g DW,分別占總單糖含量的2.41%和1.56%。9種單糖在刺梨果渣膳食纖維中含量的排序?yàn)榘肴樘?半乳糖醛酸>葡萄糖>阿拉伯糖>鼠李糖>木糖>甘露糖>葡萄糖醛酸>巖藻糖。

表3 刺梨果渣的膳食纖維中單糖的組分及含量 單位：g/100 g DW

2.3 刺梨果渣中維生素的含量

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)刺梨果渣含有極豐富的維生素。刺梨果渣中VC、VE、VB1、VB2和VB12的含量如表4所示,含量最多的是VC,達(dá)到了366.02 mg/100 g DW,其次是VE,含量為6.54 mg/100 g DW,VB1和VB2的含量最少,分別為0.03和0.02 mg/100 g DW,刺梨果渣中還含有VB12,含量為0.06 mg/100 g DW。

2.4 刺梨果渣中營養(yǎng)元素的含量

刺梨果渣中富含營養(yǎng)元素。如表5所示,刺梨果渣中含量最高的大量元素為磷和氮,分別為1.09和1.02 g/100 g DW；其次是鉀和鈣,含量分別為0.90和0.87 g/100 g DW；含量最低的大量元素是鎂,含量

為0.18 g/100 g DW。刺梨果渣中鐵和錳是含量最高的微量元素,分別達(dá)到了148.68和137.37 mg/kg DW；其次為硼和銅,含量分別為31.14和29.96 mg/kg DW；含量最低的是鋅,為23.70 mg/kg DW。刺梨果渣營養(yǎng)元素的含量從高到低排序?yàn)榱?氮>鉀>鈣>鎂>鐵>錳>硼>銅>鋅。

表4 刺梨果渣中的維生素含量 單位：mg/100 g DW

表5 刺梨果渣中營養(yǎng)元素的含量Table 5 Content of nutrient element in the pomace of R.roxburghii

2.5 刺梨果渣中游離氨基酸和蛋白質(zhì)氨基酸的組分與含量

如表6所示,刺梨果渣中的蛋白質(zhì)氨基酸有18種,含量共有5.71 g/100 g DW,未檢測到天冬酰胺。其中脯氨酸和谷氨酸的含量最高,分別達(dá)到了0.82和0.75 g/100 g DW；其次為天冬氨酸和異亮氨酸,含量分別為0.54和0.43 g/100 g DW；組氨酸和色氨酸的含量最低,分別為0.13和0.02 g/100 g DW。刺梨果渣中含有9種蛋白質(zhì)必需氨基酸和2種半必需氨基酸,必需氨基酸的含量為2.26 g/100 g DW,分別是蘇氨酸、纈氨酸、甲硫氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、色氨酸,賴氨酸和組氨酸,其中組氨酸為嬰兒必需氨基酸。2種半必需氨基酸是半胱氨酸和酪氨酸。

表6 刺梨果渣中游離氨基酸和蛋白質(zhì)氨基酸的組分與含量Table 6 Composition and content of free amino acid and protein amino acid in the pomace of R.roxburghii

刺梨果渣中檢測到了17種游離氨基酸,含量共有243.28 mg/100 g DW,未檢測到甘氨酸和半胱氨酸。其含量最多的游離氨基酸是精氨酸和脯氨酸,分別達(dá)到了75.50和32.00 mg/100 g DW；其次是谷氨酸和天冬酰胺,含量分別為29.67和22.33 mg/100 g DW；甲硫氨酸和苯丙氨酸是刺梨果渣中含量最少的游離氨基酸,含量分別為1.90和1.35 mg/100 g DW。刺梨果渣的游離氨基酸中含有9種人體必需氨基酸和1種半必需氨基酸(酪氨酸),9種必需氨基酸的含量為65.85 mg/100 g DW。

2.6 刺梨果渣中的蛋白質(zhì)營養(yǎng)評(píng)價(jià)

如表7所示,刺梨果渣中的EAA含量達(dá)到了2.26 g/100 g DW,NEAA含量為3.45 g/100 g DW, EAA/NEAA為65.51%, EAA/TAA為39.58%。根據(jù)FAO/WHO[18],蛋白質(zhì)中的EAA/NEAA為60%,EAA/TAA為40%是優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì),因此刺梨果渣已經(jīng)非常接近優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的要求,不僅能滿足人體的正常生理需求,還具有極高的蛋白質(zhì)可利用率。

表7 刺梨果渣中蛋白質(zhì)氨基酸分類的含量與比值Table 7 Content and ratio of protein amino acid composition in the pomace of R.roxburghii

2.7 刺梨果渣與7種果渣中主要營養(yǎng)保健成分含量的對(duì)比

刺梨果渣中的主要營養(yǎng)保健成分含量與幾種常見果渣(蘋果渣、藍(lán)莓果渣、沙棘果渣、獼猴桃果渣、菠蘿果渣、柑橘果渣和甘蔗渣)的對(duì)比如表8所示。

刺梨果渣中含有豐富的總酚,其含量高于蘋果渣、藍(lán)莓果渣和菠蘿果渣,達(dá)到了菠蘿果渣的4.4倍,蘋果渣的3.7倍,藍(lán)莓果渣的1.4倍。刺梨果渣由于總酚含量較高,可用于抗衰老型保健品的開發(fā)。此外,刺梨果渣中還富含VC和VE,VC含量是菠蘿果渣的23.8倍,沙棘果渣的20.7倍,蘋果渣的16.3倍;VE的含量為沙棘果渣的3.8倍,蘋果渣的1.2倍。豐富的維生素含量使刺梨果渣作為食品開發(fā)時(shí)能為人體提供充足的維生素,滿足人體需要,還能作為維生素保健品進(jìn)行開發(fā)。蔡金騰等[53]測得刺梨鮮果的VC含量為2 087.80 mg/100 g DW,遠(yuǎn)大于刺梨果渣。這可能是因?yàn)閴赫ズ秃娓商幚硎勾汤婀鼡p失了部分VC。汪東風(fēng)等[54]也發(fā)現(xiàn)果實(shí)采后的儲(chǔ)藏溫度越高,時(shí)間越久,越不利于食物中維生素的保留,且果實(shí)的加工、預(yù)處理也會(huì)損失一些維生素。因此,之后對(duì)刺梨果渣的加工和利用時(shí),需要考慮刺梨果渣的制備方式和儲(chǔ)存環(huán)境對(duì)維生素含量的影響,低溫真空保存更益于刺梨果渣維生素的保留。

表8 刺梨果渣與7種果渣主要營養(yǎng)成分含量的比較Table 8 Compare of main nutrition and health-care component content of Rosa roxburghii and 7 fruit pomace

刺梨果渣中還含有豐富的磷、鈣、鐵和鋅元素,其中磷的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于蘋果渣、沙棘果渣、菠蘿果渣、柑橘果渣和甘蔗渣,達(dá)到了菠蘿果渣的272.5倍,蘋果渣的21.8倍,甘蔗渣的13.6倍,柑橘果渣的8.4倍,沙棘果渣的3.5倍；鈣的含量高于蘋果渣、藍(lán)莓果渣、沙棘果渣、菠蘿果渣、柑橘果渣和甘蔗渣,達(dá)到了菠蘿果渣的96.7倍,蘋果渣的14.7倍,藍(lán)莓果渣的4.6倍,甘蔗渣的2.6倍；8種果渣中除無獼猴桃果渣鐵含量的數(shù)據(jù)外,其余果渣鐵的含量從大到小排序?yàn)楦收嵩?沙棘果渣>蘋果渣>刺梨果渣>柑橘果渣>藍(lán)莓果渣>菠蘿果渣,刺梨果渣中鐵的含量為菠蘿果渣的4.1倍,藍(lán)莓果渣的2.7倍；刺梨果渣中鋅的含量高于蘋果渣、藍(lán)莓果渣、柑橘果渣和甘蔗渣中的含量,是藍(lán)莓果渣的12.0倍,柑橘果渣的2.6倍。刺梨果渣由于富含磷、鈣、鐵、鋅,不僅能作為食品開發(fā)為人體提供充足的營養(yǎng)元素,滿足人體生長需求,還能作為營養(yǎng)元素的保健品開發(fā)。刺梨果渣中含有十分豐富的膳食纖維,其含量大于藍(lán)莓果渣、獼猴桃果渣和菠蘿果渣,與蘋果渣的含量相差不大,達(dá)到了菠蘿果渣的4.2倍,獼猴桃果渣的2.3倍,藍(lán)莓果渣的2.3倍。麥麩是公認(rèn)的膳食纖維良好的來源之一,其總膳食纖維含量通常為35～50 g/100 g DW[55],刺梨果渣中的膳食纖維含量高達(dá)60.4 g/100 g DW,高于麥麩中的膳食纖維含量,因此刺梨果渣可同樣作為提取膳食纖維的良好來源。刺梨果渣中的淀粉和粗纖維含量較高,淀粉含量達(dá)到了蘋果渣的1.9倍；粗纖維為沙棘果渣的3.2倍,菠蘿果渣的2.7倍,蘋果渣的2.6倍。研究顯示,刺梨果渣中含有蘋果渣和沙棘果渣中未檢測到的色氨酸,其蛋白質(zhì)TAA和EAA含量均大于蘋果渣(2.08 g/100 g DW[21])。刺梨果渣中粗蛋白的含量大于蘋果渣、獼猴桃果渣、菠蘿果渣和甘蔗渣,可溶性總糖含量高于沙棘果渣,粗脂肪含量大于藍(lán)莓果渣、菠蘿果渣和甘蔗渣。SKINNER等[56]的研究顯示,蘋果渣是優(yōu)良的果膠提取原料,刺梨果渣膳食纖維中的果膠含量與蘋果渣中的平均含量相差不大,因此刺梨果渣也可作為果膠的提取原料。對(duì)比陳成花等[26]的研究發(fā)現(xiàn),刺梨果渣中膳食纖維的單糖組分比藍(lán)莓果渣的種類多,且刺梨果渣中的鼠李糖、半乳糖、木糖和阿拉伯糖的含量都比藍(lán)莓果渣中的含量高。

3 結(jié)論

通過以上對(duì)比可以看出,刺梨果渣中的營養(yǎng)成分和部分保健成分普遍優(yōu)于蘋果、藍(lán)莓、獼猴桃和菠蘿等果渣。刺梨果渣富含總酚、VC、VE、磷、鈣、鐵、鋅、膳食纖維、粗纖維和氨基酸,營養(yǎng)成分十分豐富,具有優(yōu)良的保健效果。參考蘋果、藍(lán)莓和獼猴桃等果渣的利用,刺梨果渣可大量用作食品、保健品或飼料的開發(fā)。在食品開發(fā)上可用于食醋、餅干、果凍、果醬、面包、刺梨餅等。由于刺梨果渣含有豐富的總酚、VC、VE、磷、鈣、鐵和鋅元素,刺梨果渣還能用于保健品的開發(fā)。刺梨果渣用作飼料開發(fā)時(shí),以一定的比例與普通飼料混合代替普通飼料,既能為飼料加工廠節(jié)約成本,也能生產(chǎn)綠色無污染健康飼料,為動(dòng)物提供充足的營養(yǎng),改善動(dòng)物健康。此外,刺梨果渣因?yàn)楹休^高的膳食纖維,可用作優(yōu)良的膳食纖維提取原料。刺梨果渣豐富的總酚含量使其具有較高的抗氧化性,在之后的加工利用中還可作為提取酚類的優(yōu)良原料。刺梨果渣還可用于提取果膠,作為酸奶、糖果和果醬加工中的凝膠劑。刺梨果渣在食品、保健品和飼料等方面的應(yīng)用能解決大量刺梨果渣被加工廠遺棄的問題,減少環(huán)境污染,形成可持續(xù)化發(fā)展,還能延長刺梨產(chǎn)業(yè)的加工鏈,提高刺梨產(chǎn)品的綜合利用。綜上所述,刺梨果渣營養(yǎng)成分十分豐富,還有優(yōu)良的保健效果,具有極高的利用價(jià)值。