廣東石豆蘭及其易混偽品的營養(yǎng)成分分析與評價*

肖妮潔，柴勝豐，韋 霄，鄒 蓉，劉世勇，楊飛鵬，唐健民,4**

(1.桂林理工大學(xué)旅游與風(fēng)景園林學(xué)院，廣西桂林 541006；2.廣西壯族自治區(qū)中國科學(xué)院廣西植物研究所，廣西桂林 541006；3.廣西雅長蘭科植物國家級自然保護(hù)區(qū)管理中心，廣西百色 533209；4.鹿兒島大學(xué)，大學(xué)院聯(lián)合農(nóng)學(xué)研究科，日本鹿兒島〒890-0065)

廣東石豆蘭(Bulbophyllumkwangtunense)是蘭科石豆蘭屬的多年生植物[1]，具有發(fā)達(dá)的橫走莖，根狀莖直徑約2 mm，假鱗莖疏生，直立，圓柱形，頂生1葉；葉長圓形，先端稍凹缺；花白或淡黃色。廣東石豆蘭主要分布在云南、廣東、廣西、貴州、湖南、湖北、江西、福建、浙江、香港等地，通常生于海拔約800 m的山坡林下巖石上[2]。廣東石豆蘭在民間有著悠久的藥用歷史和食用傳統(tǒng)，具有清熱、滋陰、消腫、抗癌、抗焦慮、抗氧化等功效[3,4]，同時也具有較強(qiáng)的抗腫瘤活性及抗宮頸癌作用，還能延緩衰老、增強(qiáng)活力等[5]。由于廣東氣候炎熱、瘴氣多，民間常把廣東石豆蘭作為傳統(tǒng)的煲湯和煮涼茶的原材料，因此，廣東石豆蘭市場開發(fā)利用十分活躍，其資源也尤顯緊缺。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，民間常將廣東石豆蘭、密花石豆蘭(Bulbophyllumodoratissimum)和云南石仙桃(Pholidotayunnanensis)混合收購，以滿足市場的需求。研究報道，密花石豆蘭、云南石仙桃與廣東石豆蘭的形態(tài)特征及營養(yǎng)保健功能十分相似，均具有假鱗莖，不僅在民間可作藥用，還具有強(qiáng)抗氧化、降血糖、降壓、活血舒筋、消炎抑菌、保護(hù)心血管系統(tǒng)等保健功能，均被民間作為營養(yǎng)產(chǎn)品的原材料食用[6-8]，同時，二者相比廣東石豆蘭價格更加低廉。

目前，關(guān)于廣東石豆蘭的研究僅局限于資源分布[9]、化學(xué)成分[10]、藥理活性[11]等方面，缺少對其營養(yǎng)成分測定及評價等方面的研究。為更深入地了解廣東石豆蘭、密花石豆蘭及云南石仙桃3種蘭科植物的營養(yǎng)成分差異，探究密花石豆蘭、云南石仙桃能否真正替代廣東石豆蘭，本研究以廣東石豆蘭、密花石豆蘭及云南石仙桃3種蘭科植物的全株為試驗材料，測定其主要營養(yǎng)成分、活性物質(zhì)、礦物質(zhì)元素及其氨基酸含量，并對三者的營養(yǎng)價值進(jìn)行評價，以期為3種植物資源的合理開發(fā)利用提供基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

廣東石豆蘭、密花石豆蘭及云南石仙桃均為完整植株，由野外采集，引種于廣西植物研究所蘭科植物種質(zhì)資源圃內(nèi)。

TU-1901雙光束掃描紫外可見分光光度計(美國熱電公司)；K1160+K1124全自動凱氏定氮儀(濟(jì)南海能儀器股份有限公司)；ME303/02電子天平[梅特勒-托利多國際貿(mào)易(上海)有限公司]；C21GII高速冷凍離心機(jī)(株式會社日立制作所)；日立L-8900氨基酸分析儀(株式會社日立制作所)；X7Series等離子體質(zhì)譜儀(美國熱電公司)；2695高效液相色譜系統(tǒng)[沃特世科技(上海)有限公司]；TU-1810紫外可見分光光度計(北京譜析通用儀器有限責(zé)任公司)。

1.2 原料預(yù)處理

廣東石豆蘭、密花石豆蘭和云南石仙桃均于2021年7月中旬采集。在園內(nèi)選取3種蘭科植物全株，每種約100 g，3次重復(fù)，洗凈后放置微波爐殺青，中高火處理6 min，于烘箱內(nèi)60℃烘干至恒重，粉碎、過篩后備用。

1.3 檢測方法

灰分含量采用重量法測定(GB/T 8310-2013，GB 5009.4-2016)，粗蛋白含量采用凱氏定氮法[12]測定(GB 5009.5-2016)，總糖含量采用硫酸苯酚法[13]測定，粗脂肪含量采用索氏抽提法[14]測定(GB/T 5009.6-2016)，總黃酮含量參照參考文獻(xiàn)[15]規(guī)定的方法測定，茶多酚采用分光光度法(GB/T 8313-2018，NY 318-1997)測定，維生素E及維生素C采用高效液相色譜法(HPLC)測定。采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)對硒(Se)、鉀(K)、鈉(Na)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、銅(Cu)、鐵(Fe)、鋅(Zn)、鋁(Al)含量進(jìn)行測定(GB 5009.268-2016)，氨基酸含量采用日立L-8900型全自動氨基酸分析儀進(jìn)行測定(GB/T 5009.124-2016)。

1.4 氨基酸營養(yǎng)價值評價

參照1973年聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)和世界衛(wèi)生組織(WHO)建議的每克氮氨基酸評分(AAS)標(biāo)準(zhǔn)模式[16]以及全雞蛋蛋白質(zhì)的化學(xué)評分(CS)[17]模式，對AAS、CS和必需氨基酸指數(shù)(EAAI)進(jìn)行計算，并根據(jù)Brett法[18]對氨基酸的支/芳值(F值)進(jìn)行計算，具體公式如下：

AAS=aa/AAFAO/WHO×100%，

(1)

CS=aa/AAEgg×100%，

(2)

(3)

(4)

式中，aa為3種蘭科植物試驗樣品中每克氮的某種氨基酸含量(mg/g N)；AAFAO/WHO為FAO/WHO評分標(biāo)準(zhǔn)中同種氨基酸含量(mg/g N)；AAEgg為全雞蛋蛋白質(zhì)中同種氨基酸含量(mg/g N)；n為比較的氨基酸個數(shù)；aai為每種植物蛋白質(zhì)中每克氮的某種必需氨基酸的含量(mg/g N)；AAi為雞蛋蛋白質(zhì)中同種必需氨基酸的含量(mg/g N)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 主要營養(yǎng)成分和活性物質(zhì)的組成及含量

廣東石豆蘭、密花石豆蘭及云南石仙桃3種蘭科植物中主要營養(yǎng)成分和活性物質(zhì)的含量如表1所示。廣東石豆蘭中粗蛋白、灰分、總糖含量與密花石豆蘭及云南石仙桃無顯著差異(P>0.05)。3種植物維生素E的含量為廣東石豆蘭>密花石豆蘭>云南石仙桃，而維生素C含量則為廣東石豆蘭<密花石豆蘭<云南石仙桃。廣東石豆蘭與密花石豆蘭中茶多酚含量顯著高于云南石仙桃(P<0.05)。廣東石豆蘭與云南石仙桃中總黃酮含量顯著高于密花石豆蘭，而粗脂肪含量顯著低于密花石豆蘭(P<0.05)。

表1 廣東石豆蘭及其易混偽品主要營養(yǎng)成分和活性物質(zhì)成分含量(g/100 g)

2.2 礦物質(zhì)元素含量

廣東石豆蘭、密花石豆蘭及云南石仙桃3種蘭科植物中主要礦物質(zhì)元素的含量如表2所示。大部分礦物質(zhì)元素(K、Na、Mg、Cu、Fe、Zn、Al)的含量在3種蘭科植物中存在顯著差異(P<0.05)，僅有常量元素Ca和微量元素Se無顯著差異(P>0.05)。廣東石豆蘭中K和Na含量顯著高于密花石豆蘭及云南石仙桃，廣東石豆蘭與密花石豆蘭中Mg含量顯著高于云南石仙桃(P<0.05)。在3種蘭科植物中，常量元素含量均表現(xiàn)為Ca>K>Mg>Na，無論是廣東石豆蘭、密花石豆蘭還是云南石仙桃，K含量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于Na含量，具有明顯的高鉀低鈉的特征。而廣東石豆蘭中微量元素Cu含量顯著低于密花石豆蘭及云南石仙桃(P<0.05)；Fe和Al含量在3種蘭科植物中表現(xiàn)為密花石豆蘭>廣東石豆蘭>云南石仙桃。

表2 廣東石豆蘭及其易混偽品礦物質(zhì)元素含量(mg/kg)

2.3 氨基酸組成及其含量

由表3可知，廣東石豆蘭、密花石豆蘭及云南石仙桃中均含有16種氨基酸，包括7種必需氨基酸、2種半必需氨基酸以及7種非必需氨基酸。廣東石豆蘭與云南石仙桃中蘇氨酸(Thr)、脯氨酸(Pro)、甘氨酸(Gly)等含量均顯著高于密花石豆蘭(P<0.05)。3種植物中部分氨基酸(門冬氨酸Asp、絲氨酸Ser、谷氨酸Glu等)含量為云南石仙桃>廣東石豆蘭>密花石豆蘭。3種蘭科植物氨基酸組成比例存在顯著差異，廣東石豆蘭以谷氨酸含量最高，其次為亮氨酸(Leu)、門冬氨酸、丙氨酸(Ala)等，蛋氨酸含量最低；密花石豆蘭以亮氨酸含量最高，其次為門冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸等，蛋氨酸含量最低；云南石仙桃谷氨酸含量最高，其次為門冬氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸(Phe)等，蛋氨酸(Met)含量最低。

表3 廣東石豆蘭及其易混偽品的氨基酸組成(mg/100 g)

從氨基酸總量(ΣTAA)和必需氨基酸總量(ΣEAA)來看，廣東石豆蘭及云南石仙桃顯著高于密花石豆蘭(P<0.05)，且非必需氨基酸總量(ΣNEAA)顯著低于密花石豆蘭(P<0.05)。密花石豆蘭中鮮味氨基酸總量(ΣDAA)及藥效氨基酸總量(D)顯著低于廣東石豆蘭及云南石仙桃(P<0.05)。廣東石豆蘭的支/芳值(F)顯著高于密花石豆蘭和云南石仙桃(P<0.05)。ΣEAA/ΣTAA、ΣDAA/ΣTAA、ΣEAA/ΣNEAA三者的比值在廣東石豆蘭、密花石豆蘭及云南石仙桃3種蘭科植物之間也存在顯著差異(P<0.05)。

2.4 氨基酸營養(yǎng)價值評價

廣東石豆蘭、密花石豆蘭及云南石仙桃中必需氨基酸營養(yǎng)價值評價如表4所示。將3種蘭科植物中每克氮含氨基酸毫克數(shù)與FAO/WHO、雞蛋蛋白的氨基酸模式比較發(fā)現(xiàn)，3種蘭科植物中必需氨基酸含量均低于FAO/WHO和雞蛋蛋白模式，除蛋氨酸+胱氨酸(Met+Cys)外，其余氨基酸AAS和CS均接近或大于0.1。

表4 廣東石豆蘭及其易混偽品必需氨基酸評價

由AAS模式可知，3種蘭科植物均以酪氨酸+苯丙氨酸(Tyr+Phe)最高，以蛋氨酸+胱氨酸(Met+Cys)最低，為第一限制性氨基酸；廣東石豆蘭和云南石仙桃中第二限制性氨基酸均為賴氨酸(Lys)；密花石豆蘭中第二限制性氨基酸為蘇氨酸(Thr)。由CS模式可知，廣東石豆蘭和云南石仙桃中以蘇氨酸(Thr)最高，密花石豆蘭中以亮氨酸(Leu)最高，但3種蘭科植物均以蛋氨酸+胱氨酸(Met+Cys)為第一限制性氨基酸，第二限制性氨基酸均為賴氨酸(Lys)。EAAI是評價食物蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值的指標(biāo)之一，其值排序為云南石仙桃>廣東石豆蘭>密花石豆蘭。

根據(jù)FAO/WHO推薦模式，必需氨基酸占總氨基酸含量的40%，必需氨基酸與非必需氨基酸比值在60%以上為優(yōu)質(zhì)蛋白[19]，雖然本試驗中廣東石豆蘭、密花石豆蘭及云南石仙桃氨基酸含量不足以達(dá)到FAO/WHO和雞蛋蛋白的氨基酸模式標(biāo)準(zhǔn)，但是氨基酸比值均接近該指標(biāo)。

3 討論

廣東石豆蘭、密花石豆蘭及云南石仙桃都具有潤肺化痰、治肺結(jié)核等作用[6,8]，民間常用廣東石豆蘭的假鱗莖燉精肉食用，具有健脾、潤肺、治風(fēng)濕等保健功效，也常以廣東石豆蘭作茶飲，使皮膚有光澤、紅潤、富有生機(jī)，能達(dá)到延緩衰老、增強(qiáng)活力的美容效果，可能與植物體內(nèi)所含的營養(yǎng)成分有關(guān)。

據(jù)資料顯示，灰分是植物體礦物質(zhì)元素氧化物的總和，各種礦物質(zhì)以氧化物、硫酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽等形式存在于灰分中，構(gòu)成灰分元素[20]。本研究表明，在粗蛋白、灰分、總糖3種活性成分中，廣東石豆蘭與密花石豆蘭及云南石仙桃并不存在顯著性差異。3種蘭科植物中的主要營養(yǎng)成分以灰分含量最多，其次是粗蛋白，廣東石豆蘭、密花石豆蘭及云南石仙桃中粗蛋白的含量分別為0.853 g/100 g、0.980 g/100 g、0.946 g/100 g。由此可知，密花石豆蘭中粗蛋白含量多于其他兩種植物，但差異不顯著。黃酮類化合物是植物次生代謝產(chǎn)物，具有強(qiáng)抗氧化、降血糖、消炎抑菌、保護(hù)心血管系統(tǒng)等多種生理活性[21]。廣東石豆蘭與云南石仙桃中粗脂肪含量顯著低于密花石豆蘭，而總黃酮含量顯著高于密花石豆蘭。據(jù)試驗結(jié)果，廣東石豆蘭與云南石仙桃富含蛋白質(zhì)、總黃酮等營養(yǎng)成分，是營養(yǎng)價值較高的蘭科植物。與其他蘭科植物相比，如梵凈山石斛[22]，廣東石豆蘭中總黃酮含量(0.122 g/100 g)遠(yuǎn)高于梵凈山石斛總黃酮含量(0.07 g/100 g)，說明廣東石豆蘭在抗氧化、降血糖等功效上強(qiáng)于梵凈山石斛。維生素C含量在3種蘭科植物中存在顯著性差異，依次為云南石仙桃>密花石豆蘭>廣東石豆蘭。由于維生素C具有良好的抗氧化性，能夠改善脂類代謝，因此云南石仙桃在維生素C含量上更能滿足抗氧化的需求。廣東石豆蘭與密花石豆蘭中茶多酚含量顯著高于云南石仙桃，說明二者在抗氧化、調(diào)節(jié)血脂、抗病毒、抗菌等方面強(qiáng)于云南石仙桃。綜上可知，密花石豆蘭和云南石仙桃作為廣東石豆蘭的易混偽品，在高蛋白、高黃酮、高維生素C、少脂肪的需求上，云南石仙桃比密花石豆蘭更能代替廣東石豆蘭。

礦物質(zhì)元素在人體內(nèi)不能合成，而是隨著人體的新陳代謝排出體外，因此必須通過膳食予以補(bǔ)充。礦物質(zhì)為水溶性，在沖泡過程中會逐漸溶出[23]。本試驗中，礦物質(zhì)元素按照在機(jī)體內(nèi)含量的多少分為常量元素和微量元素。由試驗結(jié)果得知，廣東石豆蘭、密花石豆蘭及云南石仙桃中富含鉀、鈣和鎂等常量元素。其中，鈣元素含量最高，鈣與鎂、鉀、鈉等離子保持一定比例，可能與3種蘭科植物都具有抗衰老、治療骨質(zhì)疏松、預(yù)防心臟病等功效有關(guān)[24]；其次，鉀元素含量排第二，鉀元素具有減壓和保護(hù)血管等作用[25]，廣東石豆蘭中鉀含量顯著高于密花石豆蘭和云南石仙桃，說明密花石豆蘭和云南石仙桃作為廣東石豆蘭的易混偽品，不能在高鉀上完全替代廣東石豆蘭。Fe元素是人體內(nèi)含量最豐富的過渡金屬元素，是所有生物體內(nèi)能量轉(zhuǎn)換反應(yīng)中不可缺少的物質(zhì)[26,27]。密花石豆蘭中鐵元素含量顯著高于廣東石豆蘭及云南石仙桃，因此，密花石豆蘭更能滿足人體對Fe元素的需求。硒元素具有抗衰老、防癌抑癌、促進(jìn)免疫等保健功效，也是當(dāng)今的熱點研究話題，大多數(shù)人體內(nèi)會存在缺硒的情況，所以富硒產(chǎn)品很受大眾歡迎。楊天友等[22]的研究發(fā)現(xiàn)，梵凈山石斛中硒元素含量為0.007 0 mg/kg，在貴州深受喜愛。廣東石豆蘭中硒元素含量高達(dá)0.023 mg/kg，約為梵凈山石斛的3倍，可見廣東石豆蘭中硒元素較為豐富，具有較高的營養(yǎng)價值。

食品蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值在很大程度上取決于它們?yōu)轶w內(nèi)合成含氮化合物所提供的必需氨基酸含量和比例。從EAAI值來看，云南石仙桃蛋白質(zhì)品質(zhì)最優(yōu)。廣東石豆蘭與云南石仙桃中多項氨基酸(蘇氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸)含量均顯著高于密花石豆蘭。3種蘭科植物的必需氨基酸含量均低于FAO/WHO和雞蛋蛋白模式，除蛋氨酸+胱氨酸外，其AAS和CS均接近或大于0.1。根據(jù)FAO/WHO的理想指標(biāo)，3種植物的必需氨基酸含量均占總氨基酸含量的40%以上，必需氨基酸與非必需氨基酸比值也在60%以上，說明3種蘭科植物均接近FAO/WHO的理想指標(biāo)。但廣東石豆蘭與其他兩種易混偽品相比，其蛋白質(zhì)品質(zhì)仍比較低，還需要與其他食物混合膳食互補(bǔ)作為補(bǔ)充蛋白質(zhì)的原料，讓其營養(yǎng)價值達(dá)到最大化。

4 結(jié)論

通過對廣東石豆蘭、密花石豆蘭及云南石仙桃中的各項營養(yǎng)成分對比分析可知，3種蘭科植物均具有較高的營養(yǎng)價值，密花石豆蘭和云南石仙桃作為廣東石豆蘭的易混偽品，其中云南石仙桃中營養(yǎng)成分和礦物質(zhì)元素的含量與廣東石豆蘭更為接近，但在預(yù)防高血壓和心血管疾病以及在抗腫瘤活性、抗宮頸癌、延緩衰老等保健功效上，密花石豆蘭及云南石仙桃都不能完全替代廣東石豆蘭。廣東石豆蘭無論在藥用、食用還是觀賞價值上都有較高的開發(fā)價值，但由于現(xiàn)階段廣東石豆蘭資源相對緊缺，而市場開發(fā)又十分活躍，因此應(yīng)采取保護(hù)性開發(fā)措施，做到合理利用，為植物資源的開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。