馬慶華,余海,李恩杰,褚陽(yáng),戴新陸,張永安
(中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院華北林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心,北京102300)
歐李(Cerasus humilis(Bge.)Sok.)為薔薇科、櫻桃屬落葉小灌木,廣泛分布于黑龍江、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古、河北、山東、河南等地,是我國(guó)特有的一個(gè)果藥兼用型野生樹種[1-3]。大量研究表明,歐李綜合價(jià)值很高,其果實(shí)香氣濃郁,尤其是鈣、鐵含量豐富,被譽(yù)為“鈣果”;歐李果仁為《中華人民共和國(guó)藥典》記載的“郁李仁”,是我國(guó)傳統(tǒng)中藥材[4-5]。并且,歐李根可入藥,葉片和枝條是牛、羊的上好飼草飼料[6]。然而由于受地域、氣候等因素影響,歐李品種繁多,品種特性有很大差異[7-8]。因此,有必要深入研究特定生態(tài)區(qū)歐李(根系、枝條、葉片、果肉、果仁)的營(yíng)養(yǎng)特性,從而充分發(fā)揮其生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益[9]。
九龍山自然保護(hù)區(qū)屬于暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候,干旱少雨,水土流失嚴(yán)重,生態(tài)環(huán)境脆弱[10]。尤其在干旱季節(jié),土壤含水量?jī)H10.5 %,有機(jī)質(zhì)含量0.5 %~0.6 %的向陽(yáng)溝嶺坡地,其它灌木和草本往往枯死,而野生歐李卻能正常生長(zhǎng),開花結(jié)果,形成茂密的灌木叢林,成為干旱山區(qū)一道靚麗的風(fēng)景。因此,本研究以北京市九龍山自然保護(hù)區(qū)自然分布狀態(tài)下的野生歐李為研究對(duì)象,對(duì)其不同器官的多糖、蛋白質(zhì)、Ca、Fe、Zn、Se 含量及脂肪酸、氨基酸組成等進(jìn)行分析,以期為歐李果樹的繁育及根、莖、葉、果、仁的綜合利用提供理論依據(jù)。
野生歐李(Cerasus humilis):采集于北京九龍山自然保護(hù)區(qū),將其分成根系、枝條、葉片、果肉和果仁5 個(gè)部分,除果仁外,其它器官75 ℃烘干24 h,粉碎待用。
Ca、Fe、Zn、Se 標(biāo)準(zhǔn)溶液:國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心;18 種氨基酸標(biāo)準(zhǔn)品:Sigma-Aldrich公司;香草醛,齊墩果酸,鉬酸銨,甲醇,硝酸、H2O2(分析純):北京國(guó)藥集團(tuán)。
Foss 2000 全自動(dòng)凱氏測(cè)氮儀:福斯分析儀器公司;L-8900 全自動(dòng)氨基酸分析儀:日立高新技術(shù)公司;Mars6微波消解儀:美國(guó)CEM Corporation;MM400 冷凍混合研磨儀:德國(guó)萊馳Retsch GmbH;UV1901 紫外可見分光光度計(jì):上海奧析科學(xué)儀器有限公司;LGJ-10 冷凍干燥機(jī):北京松源華興科技發(fā)展有限公司;PE AA800 原子吸收分光光度計(jì):島津上海實(shí)驗(yàn)器材有限公司。
1.3.1 粗多糖和蛋白質(zhì)含量測(cè)定
1)歐李多糖提?。簠⒄?NY/T 1676-2008《食用菌中粗多糖含量的測(cè)定》;
2)蛋白質(zhì)含量測(cè)定參照:GB 5009.5-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》,蛋白質(zhì)系數(shù)為4.38。
1.3.2 Ca、Fe、Zn、Se 含量測(cè)定
1)鈣、鐵、鋅含量參照:GB 5009.268-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中多元素的測(cè)定》;
2)硒含量參照:GB 5009.93-2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中硒的測(cè)定》。
1.3.3 脂肪酸組成
按照GB/T 14772-2008《食品中粗脂肪的測(cè)定》方法得到歐李果實(shí)粗脂肪提取液,再利用KOH-甲醇酯化法對(duì)歐李粗脂肪提取液進(jìn)行甲基衍生化處理,最后減壓蒸干后,用1 mL 正己烷溶解,過膜后得到氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(gas chromatography-mass spectrometer,GC-MS)分析試樣。
GC-MS 工作條件:色譜柱DB-17MS(30 m ×0.25 mm×0.25 μm)石英柱,進(jìn)樣口溫度 250 ℃,初始溫度 40 ℃,然后升至 195 ℃,保持 2 min,再升至 205 ℃和230 ℃,保持 1 min;流速 1 mL/min,分流比 45 ∶1;接口溫度 250 ℃,離子源溫度 230 ℃,EI,電子能量 70 eV,全掃描模式 m/z:12 amu~580 amu。
1.3.4 氨基酸組成
1)氨基酸組成分析參照 GB/T 5009.124-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中氨基酸的測(cè)定》;
2)色氨酸含量通過加15 g/L 的氫氧化鋰溶液進(jìn)行堿水解,采用高效液相色譜法測(cè)定。
1.3.5 營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)方法
氨基酸評(píng)分(amino acid score,AAS)、化學(xué)評(píng)分(chemical score,CS)、必需氨基酸指數(shù)(essential amino acid index,EAAI)、生物價(jià)(biological value,BV)、營(yíng)養(yǎng)指數(shù)(nutrient index,NI)的評(píng)價(jià)方法參考 Bano 等[11]和聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織(Food and Agriculture Organization of the United nations,F(xiàn)AO)的方法[12]。
除果仁外,所有數(shù)據(jù)均是基于干品通過3 次重復(fù)試驗(yàn)所得,由SAS 8.2 軟件通過一般線性模型(general linear model,GLM)進(jìn)行顯著性分析,分析方法為Duncan's 多重范圍檢驗(yàn),顯著性水平為α=0.05。
野生歐李在北京門頭溝九龍山自然保護(hù)區(qū)有著廣泛的分布,常見于海拔600 m~1 000 m 的低山、丘陵,尤其在向陽(yáng)山坡或者林地邊緣生長(zhǎng)較多,資源豐富。歐李為落葉小灌木,高0.8 m~1.5 m,分枝多,嫩枝纖細(xì),褐色、陽(yáng)面紅褐色,光滑。開花期為每年4 月底至5 月初,花量大,為當(dāng)?shù)刂匾墼粗参镏弧?/p>
圖1 九龍山自然保護(hù)區(qū)野生歐李生長(zhǎng)狀況Fig.1 Growth status of wild Cerasus humilis in Jiulongshan nature preserve
九龍山野生歐李各器官(根系、枝條、葉片、果肉和果仁)中多糖和蛋白質(zhì)含量見圖2。
九龍山野生歐李各器官中根系粗多糖含量最高,其次是果肉、葉片和枝條,果仁中含量最低。根系、果肉、葉片、枝條和果仁多糖提取率依次為7.39%、5.87%、3.05%、2.57%和1.49%。多糖是藥用植物中非常重要的成份,具有增加機(jī)體免疫力、抗病毒、抑制腫瘤等生理活性[13]。
圖2 九龍山野生歐李各器官多糖和蛋白質(zhì)含量Fig.2 Contents of polysaccharide yield and protein in different organs of wild Cerasus humilis in Jiulongshan nature preserve
九龍山野生歐李各器官中蛋白質(zhì)含量存在顯著差異,歐李各器官中果仁蛋白質(zhì)含量最高(為38.30%),其它4 種器官中含量類似(介于5.58%~7.29%之間),果仁中蛋白質(zhì)含量是其它器官的5.25 倍~6.82 倍。類似的,張美莉等報(bào)道內(nèi)蒙古歐李鮮果肉蛋白質(zhì)含量為6.18%,果仁中蛋白質(zhì)含量為26.72%[14]。
九龍山野生歐李各器官(根系、枝條、葉片、果肉和果仁)中鈣、鐵、鋅和硒含量見圖3。
圖3 九龍山野生歐李各器官礦質(zhì)元素含量Fig.3 Contents of mineral nutrients in different organs of wild Cerasus humilis in Jiulongshan nature preserve
九龍山野生歐李礦質(zhì)元素含量豐富,各器官中鈣、鐵、鋅和硒含量不同。鈣含量以葉片中最高,為28.62 g/kg,極顯著高于其它器官,分別是根系、枝條、果肉和果仁中鈣含量的 3.82、2.31、18.49、13.09 倍。鐵含量以枝條和葉片中含量最高,分別為162.53 mg/kg和169.51 mg/kg,顯著高于根系、果肉和果仁中鐵含量,是根系鐵含量的2.03 倍~2.12 倍,是果肉和果仁鐵含量的 9.28 倍~10.09 倍。
相比來說,果仁中鋅含量最高,其次為枝條、根系、葉片,果肉中鋅含量最低。果仁中鋅含量分別是枝條、根系、葉片、果肉的 1.31、2.22、2.28、9.33 倍;5 種器官中果仁硒含量最高,其次是根系、枝條、果肉,葉子中硒含量最低。果仁中硒含量分別是根系、枝條、葉片、果肉的2.68、3.35、4.70、89.33 倍。相比較來說,李曉亮報(bào)道歐李果實(shí)中鐵含量為108.99 mg/kg,鋅含量為5.76 mg/kg,硒含量為0.006 6 mg/kg[15]。
九龍山野生歐果仁和果肉中脂肪酸組成見表1。
九龍山野生歐李果仁含油量較高,油中含有豐富的人體必需脂肪酸,其中油酸和亞油酸含量分別為25.40%和12.52%,不飽和脂肪酸總含量超過90%。相似的,劉俊英等報(bào)道歐李果中油酸含量為20.32%、亞油酸含量為15.65%[16]。相比較來說,果肉中油脂含量較低,僅為0.38%,其中棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸和花生酸含量均低于果仁,僅α-亞麻酸高于果仁。已有研究表明,歐李果仁具有降血脂、軟化血管及減少心血管疾病發(fā)生的作用[17-18]。
表1 九龍山野生歐李果仁和果肉中脂肪酸組成Table 1 Fatty acid composition in nuts and fruits in different organs of wild Cerasus humilis in Jiulongshan nature preserve %
野生歐李各器官氨基酸種類齊全,5 種器官中均檢測(cè)到18 種氨基酸,其中包括8 種人體必需氨基酸見表2。
表2 九龍山野生歐李各器官氨基酸組成Table 2 Amino acid composition in nuts and fruits in different organs of wild Cerasus humilis in Jiulongshan nature preserve %
續(xù)表2 九龍山野生歐李各器官氨基酸組成Continue table 2 Amino acid composition in nuts and fruits in different organs of wild Cerasus humilis in Jiulongshan nature preserve %
必需氨基酸含量和總氨基酸含量均以果仁中最高,其次是葉子,根系、枝條和果肉中相差不大。果仁中必需氨基酸含量是其它器官的3.69 倍~8.13 倍,總氨基酸是其它器官的5.93 倍~9.90 倍。除脯氨酸外,歐李果仁中其它17 種氨基酸均顯著高于4 種器官相應(yīng)氨基酸含量。依據(jù)FAO/WHO 提出的理想蛋白源標(biāo)準(zhǔn):組成蛋白質(zhì)的必需氨基酸總量/總氨基酸的值應(yīng)達(dá)總量(E/T)的40%左右,必需氨基酸/非必需氨基酸的值(E/N)應(yīng)在60%以上。歐李枝條和葉片均高于上述標(biāo)準(zhǔn),達(dá)到理想蛋白源標(biāo)準(zhǔn)。
天門冬氨酸和谷氨酸是呈味氨基酸,是食物中的重要鮮味物質(zhì),歐李枝條、葉片、果肉和果仁中這兩種氨基酸與總氨基酸的比值高達(dá)20 %以上,分別為20.0%、22.62%、30.25%、38.62%,表明歐李中這4 種器官都是口感比較鮮美的天然資源,相比較來說,果肉和果仁的口感優(yōu)于枝條和葉片。
采用國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)對(duì)歐李蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行評(píng)價(jià),由于半胱氨酸與酪氨酸可分別由蛋氨酸與苯丙氨酸轉(zhuǎn)變而成,所以將半胱氨酸和蛋氨酸,酪氨酸和苯丙氨酸分別合并計(jì)算。4 個(gè)器官(根系、枝條、果肉和果仁)僅苯丙氨酸+酪氨酸的AAS 評(píng)分超過100,根系、枝條、果肉和果仁第一限制氨基酸分別為異亮氨酸、纈氨酸、色氨酸和賴氨酸。葉片中除蛋氨酸+胱氨酸的AAS 評(píng)分低于90 外,其他均超過90。5 個(gè)器官CS 評(píng)分較低,除葉片中苯丙氨酸+酪氨酸的CS 評(píng)分均超過100 外,其它CS 評(píng)分均低于100。因此,通過利用各器官之間的氨基酸互補(bǔ)性,有利于提高歐李蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。
九龍山野生歐李各器官營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)見表3。
表3 九龍山野生歐李各器官蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)分Table 3 The nutritional value of protein in different organs of wild Cerasus humilis in Jiulongshan nature preserve
EAAI 用以評(píng)價(jià)食物蛋白質(zhì)的質(zhì)量,根據(jù)相關(guān)EAAI 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn):EAAI>95 為優(yōu)質(zhì)蛋白源,86<EAAI<95 為良好蛋白源,75<EAAI<86 為可用蛋白源,EAAI<75 為不適用蛋白源[11-12]。依據(jù)EAAI,僅歐李葉子為優(yōu)質(zhì)蛋白源。BV 值越高,表明該種蛋白質(zhì)吸收消化后的利用程度就越高,歐李葉子中蛋白質(zhì)更容易被機(jī)體吸收利用。NI 是由EAAI 及蛋白質(zhì)含量計(jì)算而得到,果仁營(yíng)養(yǎng)指數(shù)最高,其次是葉子,枝條、根系和果肉相差不大。
表4 九龍山野生歐李不同器官的必需氨基酸指數(shù)、生物價(jià)與營(yíng)養(yǎng)指數(shù)Table 4 The indexes of EAAI,BV and NI in different organs of wild Cerasus humilis in Jiulongshan nature preserve
歐李為中國(guó)特有的果藥兼用型野生樹種,具有“四耐”特性,即耐干旱、耐貧瘠、耐嚴(yán)寒、耐鹽堿,對(duì)陽(yáng)坡、溝壑和貧瘠的石質(zhì)山區(qū)等逆境抗性很強(qiáng),被國(guó)家林業(yè)局列為生態(tài)林優(yōu)良樹種,明確其在荒山治理中的特殊作用[19-20]。
九龍山野生歐李葉片中鈣和鐵含量豐富,鈣含量(28.62 g/kg) 是果肉和果仁中鈣含量的 13.09 倍~18.49倍,鐵含量(169.51 mg/kg)是果肉和果仁中鐵含量的9.28 倍~10.09 倍。枝條中鈣和鐵含量與葉片類似。依據(jù)國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn),葉片和枝條均達(dá)到優(yōu)質(zhì)蛋白源標(biāo)準(zhǔn)。歐李的莖葉不但鈣鐵營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高,而且枝條細(xì)軟適口,可作為優(yōu)良的牛羊飼料[21]。
歐李果實(shí)中的鈣主要以果膠鈣形態(tài)為主,容易為消化吸收[22]。九龍山野生歐李果仁中油脂含量高達(dá)40%以上,其主要成份分別為油酸25.40 %和亞油酸12.52%,油脂中的不飽和脂肪酸含量達(dá)90%,歐李油脫去苦杏仁苷后可作食用油。九龍山歐李果仁中苦杏仁苷、白藜蘆醇等含量極其藥理特性有待于深入研究。
綜上所述,九龍山野生歐李葉片和枝條鈣鐵含量很高,且為優(yōu)質(zhì)蛋白源,可開發(fā)成優(yōu)質(zhì)飼料。果仁富含不飽和必需脂肪酸和硒等營(yíng)養(yǎng),油脂價(jià)值較高;果實(shí)可食用,根系具有潛在藥用價(jià)值。因此,九龍山野生歐李集根、莖、葉、花(觀賞)、果肉、果仁開發(fā)于一體,具有較好的生態(tài)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。