貴州金佛山方竹筍營養(yǎng)及功能成分剖析

任春春，賈玉龍，婁義龍，喬世玉，許文靜，秦禮康*

1(貴州大學(xué) 釀酒與食品工程學(xué)院，貴州 貴陽，550025)2(貴陽市園林綠化科學(xué)研究院，貴州 貴陽，550008) 3(貴州宏財(cái)聚農(nóng)投資有限責(zé)任公司，貴州 盤州，561601)4(四川大學(xué) 輕工科學(xué)與工程學(xué)院，四川 成都，610000)

竹筍于2 500年前被用于傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)之中，使它贏得了“森林蔬菜之王”的稱號，其特性被記載在《本草綱目》一書中[1]。至今，竹筍仍廣泛用于各種藥物中，以改善消化，減輕高血壓，預(yù)防癌癥和心血管疾病等[2]。竹筍富含蛋白質(zhì)、氨基酸、礦物質(zhì)和膳食纖維[3]，還含有維生素、黃酮、多酚和植物甾醇等活性物質(zhì)，尤其是竹筍纖維在控制代謝性疾病方面顯現(xiàn)出了治療潛力[4]，已被推薦為一種新型功能性食品成分[5],被認(rèn)為是一種健康有益的蔬菜和未來的保健食品之一。

金佛山方竹(Chimonobambusautilis)為禾本科竹亞科寒竹屬植物[6]，因竹桿呈方形而得名。金佛山方竹筍以獨(dú)特的鮮、香、嫩、脆品質(zhì)享譽(yù)全球，被喻為 “筍中之王”[7]。它含有多種微量元素和維生素，質(zhì)嫩肉厚，色美味鮮，被歷代美食家譽(yù)為美食。它是中國西南地區(qū)特有竹種[8]，主要分布在貴州、四川、重慶和云南，以貴州的面積最大，達(dá)5.3×104hm2，在海拔1 000～2 100 m處可形成純林，集中分布于大婁山山脈中段的桐梓、正安和綏陽等縣。每年在“中秋節(jié)”前后出筍，彌補(bǔ)了竹筍的淡季。目前，對金佛山方竹研究主要集中在生長育種[9]及其特性、栽培技術(shù)和發(fā)展策略[10]等方面，但對其鮮筍營養(yǎng)和功能成分的研究報(bào)道較少。所以，本文擬對比分析貴州金佛山方竹鮮筍的營養(yǎng)及功能成分，并通過主成分分析進(jìn)行品質(zhì)評價(jià)，旨為后續(xù)產(chǎn)品開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

9個(gè)方竹筍樣品均采樣于貴州，將采樣的樣品在24 h內(nèi)剝殼切碎用液氮處理-80 ℃保存?zhèn)溆?，一個(gè)月內(nèi)進(jìn)行分析。詳細(xì)信息見表1。

表1 試樣筍詳細(xì)信息Table 1 Details of sample bamboo shoots

蘆丁、沒食子酸、γ-氨基丁酸、β谷甾醇、豆甾醇，美國Sigma公司；乙睛和甲醇為色譜級，北京百靈威公司；磷酸氫二鉀、磷酸二氫鉀、碳酸鈉、2,4-二硝基氟苯、氫氧化鈉、磺基水楊酸、亞硝酸鈉、三氯化鋁，均為分析純，天津市永大化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

1260 Infinity 高效液相色譜儀，美國安捷倫公司；RE-2000B 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海亞榮生化儀器廠；H2-16KR 臺式高速冷凍離心機(jī)，湖南可成儀器設(shè)備有限公司；L-8800 氨基酸自動(dòng)分析儀，日立公司；Spectra Max190 光吸收酶標(biāo)儀，美谷分子儀器有限公司；JK9870全自動(dòng)凱氏定氮儀，上海儀電分析儀器有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 基本營養(yǎng)素分析

水分測定參照GB/T 5009.3—2016；蛋白質(zhì)測定參照GB/T 5009.5—2016；膳食纖維測定參照GB 5009.88—2014；礦物質(zhì)元素測定：鉀測定參照GB 5009.91—2017,鈣測定參照GB 5009.92—2016,鐵測定參照GB 5009.90—2016,鎂測定參照GB 5009.241—2017,磷測定參照GB 5009.87—2016,鋅和硒測定參照GB 5009.268—2016;脂肪測定參照GB 5009.6—2016;單寧測定參照NY/T 1600—2008；總糖采用蒽酮硫酸法測定。

1.3.2 總游離氨基酸(total free amino acid,TFAA)分析

樣品前處理參照WEN等[11]的方法，測定條件：色譜柱：LCAK06/Na(4.6 mm×150 mm)；流動(dòng)相A：0.12 mol/L檸檬酸鈉溶液(pH=3.45);流動(dòng)相B：0.2 mol/L檸檬酸鈉溶液(pH=10.85)；柱溫：58～74 ℃梯度控溫，反應(yīng)器溫度：130 ℃；流速：洗脫泵0.45 mL/min，衍生泵0.25 mL/min，檢測波長：570 和440 nm。

1.3.3 功能成分測定

多酚黃酮測定：3 g樣品，加入15 mL 70%(體積分?jǐn)?shù))乙醇振蕩提取1 h，10 000 r/min，4 ℃，離心10 min，濾渣重復(fù)3次，合并上清液，45 ℃旋干定容至10 mL。用Folin-Ciocalteau法測定多酚，參照BEAK等[12]的方法，取1 mL提取液加人1 mL福林酚，3 mL去離子水，暗反應(yīng)6 min，加入4 mL 100 g/L碳酸鈉，去離子水定容到10 mL，暗反應(yīng)90 min，760 nm測吸光度。參照孫小青[13]的方法測定黃酮，取1 mL提取液，加入1 mL去離子水，加入0.5 mL 50 g/L亞硝酸鈉搖勻反應(yīng)6 min，加入0.5 mL 100 g/L三氯化鋁，反應(yīng)6 min，最后加入1 mL 1 mol/L氫氧化鈉搖勻，去離子水定容到10 mL。靜置15 min，510 nm測定吸光度。

植物甾醇測定：3 g樣品加入10 mL無水乙醇，35 ℃超聲提取50 min。10 000 r/min 離心10 min，上清液定容到10 mL，過0.22 μm膜準(zhǔn)備上機(jī)。測定條件參照呂國提[14]的方法稍作修改，色譜柱：Agilent SB-C18(4.6 mm×250 mm，5 μm)，進(jìn)樣量10 μL，流速0.8 mL/min，流動(dòng)相：甲醇，進(jìn)樣時(shí)間25 min，柱溫30 ℃，吸光度205 nm。

γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid，GABA)測定：參照XU等[15]的方法，取1 mL所得提取液加入1 mL 0.5 mol/L碳酸氫鈉(pH 9.0)和1 mL 2,4-二硝基氟苯(1%)混勻于10 mL容量瓶在暗處60 ℃反應(yīng)1 h，反應(yīng)后用0.02 mol/L的磷酸緩沖液(pH 7.0)定容至10 mL。過0.22 μm膜過濾，測定條件：色譜柱：Agilent SB-C18(4.6 mm×250 mm，5 μm)；流動(dòng)相：A(50%乙睛)；B[磷酸緩沖液(0.02 mol/L，pH 7.0)]；0～5 min：16%～40%A；5～15 min：40%～70%A；15～20 min：70%～100%A；20～26 min：100%～16%A；26～30 min：16%A。柱溫35 ℃，進(jìn)樣量20 μL，波長360 nm，流速0.8 mL/min。

多糖測定：參照鄭炯等[16]的方法稍作修改，超聲波輔助提取麻竹筍多糖,取1 g脫脂筍，加入40 mL去離子水，超聲30 min，溫度55 ℃，功率400 W，10 000 r/min 離心10 min，重復(fù)上述操作，合并上清液，旋干定容至25 mL。加入100 mL乙醇沉淀多糖，無水乙醇、丙酮和石油醚抽洗，定容至100 mL。采用硫酸苯酚法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

每個(gè)樣品重復(fù)3次，數(shù)據(jù)處理和主成分分析采用SPSS 26軟件處理，結(jié)果均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用Origin 2018進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 方竹筍基本營養(yǎng)素變化

方竹筍基本營養(yǎng)素含量如表2所示，100 g鮮筍中9個(gè)鮮筍水分達(dá)到為90.03～93.14 g。筍是人類潛在的蛋白質(zhì)來源，9個(gè)方竹筍蛋白質(zhì)含量豐富，Q-2含量為42.30 g/100g DW，含量最低為Q-5(32.23 g/100g DW)，高于WANG等[2]所統(tǒng)計(jì)的不同竹種蛋白質(zhì)為21.1～25.8 g/100g和19.01～33.4 g/100g，且竹筍中蛋白質(zhì)高于一些常見的豆科植物，如扁豆(20.6%)、鷹嘴豆(23.6%)、蕓豆(24.0%)等[17]。SAYANIKA等[18]研究表明，竹筍中的優(yōu)勢蛋白質(zhì)分子質(zhì)量較低(20.10～15.50 kDa)，在防御、應(yīng)激和發(fā)育中發(fā)揮重要作用。鮮筍中含有豐富的膳食纖維，9個(gè)方竹筍膳食纖維含量為17.87～38.11 g/100g DW，高于普通蔬菜。PARK等[19]研究結(jié)果表明，竹筍膳食纖維具有調(diào)節(jié)血脂和腸道功能的作用。竹筍纖維與水結(jié)合后可達(dá)到自身重量的3～5倍，因此也有助于解決水分遷移問題，在高水分和中水分食品中加入竹纖維可有效緩解水分流失[3]。竹筍中總糖與其口感有直接聯(lián)系，總糖含量高，竹筍口感較佳[20]，9個(gè)方竹筍間總糖含量有顯著性差異(P<0.05)，說明其口感可能有一定差異。竹筍是一種低脂肪的健康食物，9個(gè)方竹筍粗脂肪含量為0.94～2.17 mg/100g DW，低于詹卉等[21]研究的滄源龍竹(4.62%)和牡竹屬竹筍 (2.46%～2.86%)。Q-5(0.26 g/100g)單寧含量略低于Q-6，顯著低于其他樣品。大量單寧對人體有不利影響，但少量單寧對人體是有利的。

表2 方竹筍基本營養(yǎng)素含量 單位：g/100 g

有研究表明礦物質(zhì)會(huì)參與細(xì)胞能量的產(chǎn)生，可體現(xiàn)在人體功能和生理感知上，包括感覺到的身心疲勞和認(rèn)知功能[22]。由表3可知，9個(gè)方竹筍礦物質(zhì)含量豐富，含有人體必需的K、P、Ca和Mg等常量元素。9個(gè)竹筍中K含量最高，其次是P、Ca和Mg。K是心臟健康的重要礦物質(zhì)，在酸堿平衡，滲透壓調(diào)節(jié)，神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo)，肌肉收縮(尤其是心肌和細(xì)胞膜功能)方面起作用。9個(gè)方竹筍的K含量為3 571.43～9 620.00 mg/100g DW，高于WAIKHOM等[23]研究的15種竹筍中的K元素含量(1 310～3 533 mg/100g)。P是人體中第二豐富的元素，是DNA和RNA的主要

表3 方竹筍礦物質(zhì)含量Table 3 Mineral content of square bamboo shoots

成分，9個(gè)方竹筍中的P含量為562.20～2 231.20 mg/100g DW。竹筍是Mg和Ca的最佳來源之一，9個(gè)方竹筍Mg的中含量為45.72～307.25 mg/100g DW，Ca的含量為67.59～533.77 mg/100g DW。9 個(gè)方竹筍中的微量礦物質(zhì)元素Fe含量為3.49～8.74 mg/100g DW，Zn含量為6.59～15.63 mg/100g DW，Se只有Q-8樣品檢測到。Fe和Zn是人體不可缺少的元素，F(xiàn)e參與了多個(gè)代謝過程。Zn缺乏是一個(gè)全球性的營養(yǎng)問題，馬鈴薯，豆類，卷心菜，黃瓜和胡蘿卜等蔬菜中的鋅含量都低于1 mg/100g，竹筍中的中的Zn和Fe含量高于這些蔬菜[24]。

2.2 方竹筍游離氨基酸比較

游離氨基酸(free amino acids，F(xiàn)AA)能夠被人體直接吸收，它的含量與食品的營養(yǎng)價(jià)值緊密相關(guān)[25]。由表4可知，9個(gè)方竹筍樣品中共檢測到17種氨基酸，各個(gè)樣品總游離氨基酸存在顯著差異(P<0.05)，其中Q-5總游離氨基酸含量高達(dá)到5 683.72 mg/100g DW，最低Q-4含量為821.27 mg/100g DW?？偙匦璋被?essential amino acid，EAA)含量為280.87～2 058.74 mg/100g DW，Q-5含量(2 058.74 mg/100g DW)顯著高于其他樣本(P<0.05)。根據(jù)FAO/WHO的模式標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量較好的蛋白質(zhì)氨基酸組成中EAA/TFAA應(yīng)在40.0%左右[26]，9個(gè)樣品中EAA/TFAA的比例為17.64%～37.20%，其中Q-1、Q-9和Q-8達(dá)到37.20%、37.02%和36.69%，基本符合FAO/WHO的模式標(biāo)準(zhǔn)。而Q-3、Q4和Q-7的EAA/TFAA值低于30%，可能是因?yàn)槠渲械墓劝彼岜壤^高(高于50%)，從而影響EAA/TFAA的比值，但谷氨酸是一種重要的功能性氨基酸，具有調(diào)節(jié)神經(jīng)中樞及大腦皮質(zhì)功能、參與蛋白質(zhì)的合成、增強(qiáng)腸道屏障功能和抗氧化能力的作用[27]。

表4 方竹筍游離氨基酸含量 單位：mg/100g

2.3 方竹筍功能成分差異

竹筍是植物中酚類化合物的來源之一，由圖1-a可知，9個(gè)鮮筍中Q-2多酚含量為854.07 mg/100g DW，顯著高于其他樣品(P<0.05)，最低含量為602.83 mg/100g DW。高于毛竹中的總酚含量(5.48 mg/g)，毛竹中檢測出8種酚酸，分別是原兒茶酸、對羥基苯甲酸、兒茶素、咖啡酸、綠原酸、丁香酸、對香豆酸和阿魏酸[28]。黃酮類化合物主要以不溶性形式的游離糖苷配基或類黃酮配體存在于不同的竹組織中，9個(gè)不同方竹筍中黃酮含量為299.35～638.86 mg/100g DW。與竹筍相比，竹筍殼中總酚和總黃酮更高及種類更豐富。

植物甾醇，是植物界自然存在的親脂甾醇家族，具有降膽固醇、抗?jié)儭⒖拱?、抗炎、免疫調(diào)節(jié)等多種保健作用，被認(rèn)為是具有價(jià)值的膳食補(bǔ)充劑[29]。竹筍是植物甾醇的良好來源，被檢測出多達(dá)17種甾醇，但常檢測到只有6種植物甾醇，其中β-谷甾醇占比最高(80%左右)。由圖1-b可知9個(gè)方竹筍中β-谷甾醇含量為208.99～306.77 mg/100g DW，豆甾醇含量為81.89～130.36 mg/100g DW。9種鮮筍中β-谷甾醇和豆甾醇含量總和為299.42～436.79 mg/100g DW，高于LU等[30]報(bào)道的毛竹中總甾醇含量(279.6 mg/100g DW)、苦竹總甾醇含量(227.1 mg/100g DW)和INGUDAM等[31]報(bào)道的印度12種竹筍中總甾醇含量 (40.5～293.8 mg/100g)，說明方竹筍中植物甾醇也具有一定研究價(jià)值。

GABA是由谷氨酸經(jīng)谷氨酸脫羧酶催化形成的一種的非蛋白質(zhì)氨基酸[32]，它是一種神經(jīng)遞質(zhì)，因具有降血壓、利尿、鎮(zhèn)靜等作用而備受關(guān)注。但是人體內(nèi)GABA含量會(huì)因年齡和環(huán)境改變而日益減少，因此在日常飲食中補(bǔ)充GABA對改善人體健康具有重要意義。由圖1-c可知，9個(gè)方竹筍中的GABA含量為70.06～704.94 mg/100g DW，其中Q-1(704.94 mg/100g DW)顯著高于其他鮮筍(P<0.05)，高于已有研究的8種蔬菜GABA水平[33]。

竹筍多糖是竹筍主要活性成分之一，被證明具有多種生物活性，如抗氧化、抗糖尿病、促進(jìn)腸道益生菌健康、增強(qiáng)免疫力等[34]。由圖1-d可知9個(gè)竹筍中Q-7多糖(1 798.31 mg/100g DW)和Q-1(1 399.39 mg/100g DW)顯著高于其他樣品(P<0.05)。

a-多酚和黃酮含量；b-植物甾醇含量；c-GABA含量；d-多糖含量圖1 方竹筍功能成分含量Fig.1 Functional component content of bamboo shoots

2.4 基于主成分分析的方竹筍品質(zhì)評價(jià)

采用SPSS 26對9個(gè)金佛山方竹筍的22項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，首先需對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行降維處理，再根據(jù)累積方差貢獻(xiàn)率>80%和初始特征值>1的原則[35]，從而確定主成分的數(shù)目。由表5可知，提取到6個(gè)主成分因子，特征值大于1，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到93.377%，說明可運(yùn)用提取的6個(gè)主成分代替方竹筍的22個(gè)指標(biāo)來對方竹筍進(jìn)行比較。

表5 方竹筍品質(zhì)評價(jià)因子的特征值和累積方差貢獻(xiàn)率Table 5 Eigenvalues and cumulative variance contribution rates of quality evaluation factors of bamboo shoots

表6為方竹筍的22個(gè)指標(biāo)主成分得分系數(shù)矩陣，該矩陣可反映不同指標(biāo)對相應(yīng)主成分的影響情況。由表6可看出對主成分1、2、3、4、5、6影響最大的載荷值為0.229、0.223、0.294、0.305、0.307、0.418，對應(yīng)指標(biāo)為水分、β-谷甾醇、GABA、黃酮、多糖、Ca。

根據(jù)因子載荷矩陣表6，分別建立6個(gè)主成分(F1、F2、F3、F4、F5、F6)得分模型：

表6 主成分在各品質(zhì)指標(biāo)上旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣Table 6 Factor loading matrix of principal component after rotation on each quality index

建立綜合得分模型：

F1=x1×0.229-x2×0.121+x3×0.217+x4×0.150+x5×0.046-x6×0.222-x7×0.024-x8×0.025-x9×0.094+x10×0.039+x11×0.067+x12×0.024-x13×0.029+x14×0.028+x15×0.031+x16×0.002+x17×0.018-x18×0.022+x19×0.069-x20×0.002+x21×0.066+x22×0.110

F2=x1×0.017+x2×0.097+x3×0.045-x4×0.035+x5×0.125+x6×0.016+x7×0.025+x8×0.059+x9×0.037+x10×0.223+x11×0.147+x12×0.009-x13×0.075+x14×0.015+x15×0.030+x16×0.039-x17×0.114-x18×0.257+x19×0.047-x20×0.154-x21×0.179-x22×0.022

F3=-x1×0.117+x2×0.006-x3×0.008+x7×0.052-x4×0.026-x5×0.012+x6×0.020+x8×0.103+x9×0.294+x10×0.043+x11×0.100-x12×0.003+x13×0.282+x14×0.261-x15×0.098+x16×0.088+x17×0.076+x18×0.106+x19×0.086+x20×0.000+x21×0.093+x22×0.159

F4=x1×0.042-x2×0.147-x3×0.033-x4×0.114+x5×0.284-x6×0.026+x7×0.305-x8×0.124+x9×0.051+x10×0.092-x11×0.045+x12×0.113-x13×0.067+x14×0.097+x15×0.060-x16×0.068-x17×0.032-x18×0.123-x19×0.191+x20×0.037-x21×0.007-x22×0.096

F5=x1×0.012-x2×0.034+x3×0.030+x4×0.231+x5×0.056-x6×0.037-x7×0.004+x8×0.162+x9×0.045-x10×0.092-x11×0.174+x12×0.307+x13×0.009-x14×0.005+x15×0.013+x16×0.278-x17×0.049-x18×0.076+x19×0.015-x20×0.004-x21×0.115-x22×0.167

F6=x1×0.082+x2×0.015-x3×0.023+x4×0.062+x5×0.021-x6×0.061-x7×0.084+x8×0.212-x9×0.197-x10×0.208-x11×0.212+x13×0.059-x14×0.095+x15×0.418-x16×0.072+x17×0.311+x18×0.036-x19×0.205-x20×0.188-x21×0.198+x12×0.006-x22×0.012

F綜合=(F1×23.430+F2×21.577+F3×17.290+F4×13.817+F5×10.787+F6×6.478)/100

通過計(jì)算和綜合得分如表7，綜合得分越高說明該樣綜合品質(zhì)越好，綜合排名前3的為竹筍為Q-1、Q-6和Q-2，得分最低為Q-3。

表7 九個(gè)方竹筍品質(zhì)預(yù)測評價(jià)結(jié)果Table 7 Quality prediction evaluation results of 9 kinds of square bamboo shoots

3 結(jié)論

通過比較9個(gè)竹筍試樣的營養(yǎng)成分，其蛋白質(zhì)含量高達(dá)32.225～42.301 g/100g DW，與其他竹筍相比較為豐富。Q-1、Q-9和Q-8的EAA/TFAA比值(37.20%、37.02%和36.69%)更接近FAO/WHO的模式標(biāo)準(zhǔn)(40%左右)。9個(gè)竹筍試樣功能成分比較得出，Q-2多酚含量(854.07 mg/100g DW)，顯著高于其他樣品(P<0.05)，9種鮮筍中β-谷甾醇和豆甾醇含量總和高于毛竹[30]和印度12個(gè)竹筍中總甾醇含量[31]。9個(gè)方竹筍中Q-1的GABA含量(704.94 mg/100g DW) 顯著高于其他鮮筍(P<0.05)。綜上，竹筍中的功能成分有一定研究價(jià)值。通過主成分分析中提取出6個(gè)主成分，特征值大于1，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到93.377%，其中水分、β-谷甾醇、GABA、黃酮、多糖、Ca等因子為關(guān)鍵指標(biāo)，綜合排名前3的竹筍為Q-1、Q-6和Q-3。雖然9種試樣都采樣于貴州，但其種植海拔、溫度和土壤不同，導(dǎo)致方竹筍之間存在品質(zhì)差異。本研究可為貴州地區(qū)的金佛山方竹筍育種和栽培及后期研究提供理論基礎(chǔ)。