珠芽魔芋營(yíng)養(yǎng)成分的分析和測(cè)定*

馮 瑩 閻燚剛 熊家輝 張 程 仇思潤(rùn) 單體江

(1.廣東省森林資源保育中心, 廣東 廣州510173; 2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院, 廣東 廣州510642)

珠芽魔芋Amorphophallusbulbifer為天南星科Areaceae 魔芋屬Amorphophallus多年生草本植物[1]。 珠芽魔芋最早發(fā)現(xiàn)于東南亞地區(qū), 是一種能夠在葉面上生長(zhǎng)出類似種子的珠芽, 又可以通過球莖或?qū)嵣N子進(jìn)行無(wú)性繁殖的特殊三倍體魔芋變種[2]。 魔芋傳統(tǒng)的栽培品種主要是白魔芋A.konjac和花魔芋A.albus及其雜交種[3], 全球魔芋資源主要分布在亞洲的熱帶和亞熱帶地區(qū), 泰國(guó)、 印度尼西亞、 中國(guó)、 馬來(lái)西亞、 越南、 老撾和印度等國(guó)家具有豐富的魔芋種質(zhì)資源[4], 目前已發(fā)現(xiàn)并命名的共有220 余種, 我國(guó)有25 種。 中國(guó)是世界上魔芋種植面積最大的國(guó)家, 約占全世界魔芋種植總面積的2/3, 而歐洲和美洲等基本無(wú)規(guī)模化種植[4]。 我國(guó)魔芋產(chǎn)業(yè)主要集中分布于西南和華南地區(qū), 云南省擁有我國(guó)60%的魔芋種類,是種質(zhì)資源數(shù)量最多的省[5]。 目前隨著中國(guó)魔芋種植面積的不斷擴(kuò)大, 傳統(tǒng)魔芋栽培品種的軟腐病也越來(lái)越嚴(yán)重, 嚴(yán)重制約著我國(guó)魔芋產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展[6]。 相較于白魔芋和花魔芋, 珠芽魔芋抗病力強(qiáng), 植株高大, 繁殖系數(shù)高[7], 其精粉中葡甘聚糖(KGM) 含量最高可達(dá)80%, 出粉率高于花魔芋和白魔芋[8]。 目前, 我國(guó)魔芋產(chǎn)量仍然供不應(yīng)求, 每年需從印度尼西亞等國(guó)家進(jìn)口大量的魔芋粉或是魔芋薯干, 因此, 珠芽魔芋的規(guī)?；N植和開發(fā)對(duì)于降低生產(chǎn)成本、 提高育種質(zhì)量、推動(dòng)魔芋產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展具有重要作用。 同時(shí),發(fā)展珠芽魔芋產(chǎn)業(yè)也有利于我國(guó)中西部地區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整, 鞏固脫貧攻堅(jiān)的成果以及服務(wù)鄉(xiāng)村振興[9]。 作為林下新資源植物, 對(duì)于珠芽魔芋的研究報(bào)道較少, 尚未見珠芽魔芋氨基酸和微量元素含量的研究報(bào)道。 為更好的開發(fā)和利用珠芽魔芋資源, 推動(dòng)珠芽魔芋的規(guī)?；N植以及魔芋產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展, 本研究以不同生長(zhǎng)年限的珠芽魔芋為研究材料, 分析并測(cè)定不同生長(zhǎng)年限的珠芽魔芋氨基酸、 粗多糖以及微量元素的組成及含量, 明確生長(zhǎng)時(shí)間對(duì)珠芽魔芋地下球莖營(yíng)養(yǎng)成分的影響, 為珠芽魔芋的綜合開發(fā)和利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試植物材料

珠芽魔芋采自廣東省肇慶市懷集縣的廣東金芽魔芋生物科技有限責(zé)任公司種植基地, 分別選取珠芽、 一年生和二年生的地下球莖作為供試材料。

1.2 試驗(yàn)方法

精確稱取洗凈晾干的珠芽魔芋樣品500 g, 其中微量元素的分析采用ICP—MS 半定量分析法,蛋白質(zhì)的含量測(cè)定采用中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB 5009.5—2016)[10]中的凱氏定氮法; 氨基酸含量的測(cè)定采用中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中氨基酸的測(cè)定》[11](GB 5009.124—2016) 中的方法進(jìn)行; 采用氨基酸分析儀(茚三酮柱后衍生離子交換色譜儀) 測(cè)定16 種氨基酸的含量; 粗多糖含量的測(cè)定采用苯酚—硫酸分光光度法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生長(zhǎng)年限珠芽魔芋氨基酸、 蛋白質(zhì)和粗多糖含量分析

不同生長(zhǎng)年限的珠芽魔芋中氨基酸、 蛋白質(zhì)和粗多糖含量測(cè)定結(jié)果如表1 所示。 結(jié)果表明,珠芽中蛋白質(zhì)的含量最高, 為2.11 g/100 g, 隨著生長(zhǎng)年限增長(zhǎng), 地下球莖中蛋白質(zhì)的含量逐漸下降, 一年生和二年生珠芽魔芋地下球莖的蛋白質(zhì)含量分別為1.67 g/100 g 和1.46 g/100 g。 粗多糖的含量與蛋白質(zhì)未表現(xiàn)出一致的規(guī)律性, 一年生的地下球莖粗多糖含量最高, 為3.42 g/100 g, 其次是珠芽, 粗多糖含量為3.38 g/100 g。 二年生珠芽魔芋粗多糖的含量最低, 為2.30 g/100 g。 16種水解氨基酸含量的測(cè)定結(jié)果表明, 除丙氨酸外,其他15 種氨基酸隨著生長(zhǎng)年限的增長(zhǎng)而逐漸降低, 表現(xiàn)出高度的一致性。 一年生和二年生珠芽魔芋地下球莖的丙氨酸含量相差不大, 但與珠芽中丙氨酸的含量相比明顯降低。 在檢測(cè)的16 種水解氨基酸中, 天冬氨酸(ASP) 含量最高, 其次是谷氨酸(GLU) 和精氨酸(ARG), 其他氨基酸含量均在0.12 g/100 g 以下; 所有氨基酸中蛋氨酸(MET) 含量最低, 在3 種不同的供試材料中的含量分別為0.020、 0.016 和0.009 g/100 g。

表1 不同生長(zhǎng)年限珠芽魔芋氨基酸、 蛋白質(zhì)和粗多糖含量分析Table 1 Analysis of amino acid, protein and crude polysaccharide contents of A. bulbifer with different growth years

2.2 不同生長(zhǎng)年限珠芽魔芋的微量元素分析

采用ICP-MS 半定量分析法測(cè)定不同生長(zhǎng)年限珠芽魔芋微量元素含量, 結(jié)果如表2 所示。 各微量元素含量在不同生長(zhǎng)年限的珠芽魔芋中并沒有表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性, 總體來(lái)看, 一年生和二年生地下球莖中微量元素的含量要高于珠芽。 其中在一年生地下球莖中, 有8 種微量元素的含量最高, 分別為硼、 鎂、 鋁、 鉀、 釩、 砷、 銣和鎘;在二年生地下球莖中, 也有7 種元素的含量最高,分別為鈉、 鈣、 鈦、 錳、 銅、 鍶和鋇; 而在珠芽中, 只有3 種元素的含量最高, 分別為鐵、 鈷和鋅。 其他10 種元素由于含量較低, 未測(cè)定到具體數(shù)值, 因此無(wú)法比較其在不同生長(zhǎng)年限供試材料中的差異。 在測(cè)試的28 種元素中, 元素K 在3 種供試材料中的含量均最高, 其中在一年生地下球莖中的含量高達(dá)的7 170 mg/kg, 其次是珠芽, 含量為5 150 mg/kg, 二年生地下球莖中K 的含量最低, 但也高達(dá)3 810 mg/kg, 遠(yuǎn)超過二年生地下球莖中其他元素的含量。 元素鎂和鈣的含量在3 種不同生長(zhǎng)年限的珠芽魔芋中也超過了100 mg/kg,其中鎂的含量變化較小, 在3 種不同供試材料中含量為200 ～300 mg/kg, 而鈣的含量變化較大,在二年生地下球莖中含量高達(dá)1 250 mg/kg, 而在珠芽中含量只有164 mg/kg。 其他元素含量均在20 mg/kg 以下, 其中有16 種微量元素含量在各年份的供試材料中低于1 mg/kg。 根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行的食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB 2762—2022)[12], 珠芽魔芋中測(cè)出的重金屬元素Hg、 Cu、 Pb 等含量均未超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

表2 不同生長(zhǎng)年限珠芽魔芋的微量元素分析Table 2 Trace element analysis of A. bulbifer with different growth years

3 結(jié)論與討論

魔芋富含優(yōu)質(zhì)的膳食纖維, 膳食纖維被譽(yù)為“第七營(yíng)養(yǎng)素”[13]; 魔芋多糖, 尤其是其中的葡甘聚糖, 能夠降低血壓和增加飽腹感, 同時(shí)魔芋本身的脂肪含量幾乎為零, 是糖尿病患者和減肥人群的理想食物[14]。 聶聰怡等[15]分析了魔芋塊莖中的主要成分, 發(fā)現(xiàn)僅次于水的成分為葡甘聚糖,約占64.78%。 葡甘聚糖是一種天然的植物中性多糖, 被廣泛應(yīng)用于食品、 醫(yī)藥和工業(yè)等領(lǐng)域, 具有很高的開發(fā)利用價(jià)值[16]。 在食品中加入魔芋葡苷聚糖不僅能夠保護(hù)食品免受氧化和微生物侵染變質(zhì), 還能起到保健作用[17]; 魔芋葡聚糖具有突出的生理活性, 能夠起到降血壓血脂[18]、 調(diào)節(jié)免疫活性[19]、 影響腸道微生物等作用[20]; 此外, 魔芋葡苷聚糖作為一種天然的生物質(zhì)材料, 表現(xiàn)出良好的成膜性和生物可降解性, 可用于建筑涂料、工業(yè)廢水處理和粘合劑等[21]。

目前對(duì)于珠芽魔芋多集中在魔芋多糖的研究,而對(duì)于其他營(yíng)養(yǎng)成分的研究則鮮有報(bào)道, 隨著國(guó)民生活質(zhì)量的提升, 人們對(duì)飲食的需求已不單單是填飽肚子, 而是更加關(guān)注其營(yíng)養(yǎng)成分[22]。 本研究對(duì)不同生長(zhǎng)年限珠芽魔芋中氨基酸、 微量元素、蛋白質(zhì)和粗多糖的含量進(jìn)行測(cè)定, 結(jié)果表明, 珠芽魔芋氨基酸和蛋白質(zhì)含量生長(zhǎng)年限的增加而降低, 而粗多糖的含量先升高后降低, 這可能與珠芽魔芋的生長(zhǎng)發(fā)育代謝有關(guān)。 天冬氨酸(ASP)在所有供試材料中的含量最高, 其次是谷氨酸(GLU) 和精氨酸(ARG)。 天冬氨酸是嘌呤嘧啶合成、 糖酵解等重要代謝過程的樞紐, 在神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育和調(diào)節(jié)動(dòng)物體內(nèi)激素水平中發(fā)揮重要作用[23-24]; 谷氨酸能夠調(diào)節(jié)腸上皮發(fā)育的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)和促進(jìn)腸上皮發(fā)育, 在腸道能量供應(yīng)和營(yíng)養(yǎng)調(diào)控中發(fā)揮著重要作用[25]; 精氨酸不僅與細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖及功能具有密切聯(lián)系, 還參與機(jī)體的免疫調(diào)節(jié), 在精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)中也應(yīng)用精氨酸實(shí)現(xiàn)了靶向治療癌癥[26]。 本研究對(duì)珠芽魔芋中的28 種元素進(jìn)行檢測(cè)和分析, 其中K 元素在所有供試材料中的含量均最高, 這一點(diǎn)與珠芽魔芋屬于塊莖類作物相符合。 此外, 礦質(zhì)元素的含量不僅與品種有關(guān), 還與水分和土壤等條件密切相關(guān), 本研究的測(cè)定結(jié)果表明不同元素的含量隨栽培年份延長(zhǎng)的變化規(guī)律各異, 因此在實(shí)際栽培中可依據(jù)不同年份對(duì)不同礦質(zhì)元素的需求情況設(shè)計(jì)施肥方案。 此外, 本研究中各重金屬元素含量均符合食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB 2762—2022)。

綜上所述, 我國(guó)作為全球魔芋生產(chǎn)大國(guó), 魔芋資源產(chǎn)業(yè)化具有廣闊的發(fā)展前景, 本研究結(jié)果為珠芽魔芋深加工提供數(shù)據(jù)參考, 拓寬了魔芋深加工產(chǎn)物在各行業(yè)的應(yīng)用, 充分發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。