馬慶華，王興紅，劉慧慧，辛學兵，裴順祥，杜滿義，孔斌

（中國林業(yè)科學研究院華北林業(yè)實驗中心，北京九龍山暖溫帶森林國家長期科研基地，北京 102300）

元寶槭（Acer truncatum Bunge），常稱元寶楓，是無患子科槭屬的多年生落葉喬木[1-2]。該樹種是我國特有樹種，分布于內(nèi)蒙古、陜西、遼寧、河南、江蘇等省份[2]。元寶楓樹形優(yōu)美、葉色秀麗、果形奇特，是常用的觀葉、觀果植物。元寶楓種籽顆粒大，種仁含油率高達50%，元寶楓籽油已被衛(wèi)生部批準為新資源食品[3]。隨著元寶楓產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，對元寶楓的開發(fā)利用研究不僅限于其籽油含量及脂肪酸組成，研究發(fā)現(xiàn)元寶楓還含有多種生物活性成分，如氨基酸、多糖、萜類、綠原酸等，使元寶楓逐漸成為一種集食用、藥用、觀賞和生態(tài)等多種價值為一體的重要資源植物[3-4]。

元寶楓種仁主要成分是油脂和蛋白質(zhì)，其蛋白質(zhì)含量約27%，與花生、葵花籽等種仁蛋白質(zhì)含量類似[5]。元寶楓種仁中含有人體必需的8種氨基酸（賴氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸、色氨酸、蘇氨酸），其必需氨基酸含量及組成與巴旦杏仁、榛子仁、核桃仁等相比存在優(yōu)勢[6]。元寶楓種仁蛋白是一種營養(yǎng)豐富的植物蛋白，合理利用元寶楓種仁蛋白，有助于進一步發(fā)展蛋白質(zhì)資源。此外，元寶楓種仁含有多種與人體健康相關(guān)的營養(yǎng)元素，如鋅、鐵、磷、鉀等，這些元素作為生物催化劑（酶、輔酶、輔基）的成分或活性劑，在人體代謝的調(diào)控中占有特殊地位[7]。

近年來，針對元寶楓種仁、葉片及樹皮開展了一系列現(xiàn)代藥理研究，結(jié)果表明元寶楓具有抗氧化、降血壓、降血脂、改善血糖等作用，同時還表現(xiàn)出重要的抗腫瘤、抑制脂肪酸合酶的作用[3，8]?，F(xiàn)有研究表明很多天然植物多糖具有降低肝糖原、清除活性氧自由基、抑制脂質(zhì)過氧化等作用，在提高免疫力、抗腫瘤、降血糖、抗氧化等方面表現(xiàn)出明顯效果[9]。三萜類物質(zhì)不僅在抗炎、抗菌等方面有重要的應(yīng)用價值，還具有很強的抗腫瘤活性[10]。目前，針對元寶楓的綜合開發(fā)利用研究已取得突破性進展，然而針對元寶楓種仁的研究還存在明顯不足，尤其是不同產(chǎn)地元寶楓種仁成分和活性成分的異同鮮有報道，導致不同產(chǎn)地元寶楓種仁特異性和優(yōu)勢未能充分被研究和利用[11]。因此，本試驗以全國3個主產(chǎn)地的元寶楓種仁為研究對象，較為全面地測定其理化性質(zhì)和營養(yǎng)價值，并比較不同產(chǎn)地的差異性，為不同產(chǎn)地元寶楓種仁的加工和開發(fā)利用提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

元寶楓翅果：北京市九龍山自然保護區(qū)、內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市翁牛特旗松樹山林場和陜西省楊陵農(nóng)業(yè)高新技術(shù)示范區(qū)，其中北京市九龍山自然保護區(qū)元寶楓林為人工林，樹齡在40年以上；內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市翁牛特旗松樹山林場元寶楓林為天然林，樹齡在100年以上；陜西省楊陵農(nóng)業(yè)高新技術(shù)示范區(qū)元寶楓林為人工林，樹齡在15年左右。人工采集當年生成熟翅果，自然風干并除去外果皮后粉碎種仁，過40目篩，得到元寶楓種仁粉末，用于營養(yǎng)成分的測定。

18種氨基酸標準品：Sigma-Aldrich公司；18種氨基酸（天門冬氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸、組氨酸、精氨酸、脯氨酸、色氨酸和胱氨酸）標準溶液（1 000 μg/mL）：國家有色金屬及電子材料分析測試中心；香草醛、鉬酸銨、釩酸銨、H2O2（均為分析純）、齊墩果酸（98%）、硝酸（優(yōu)級純）：國藥集團北京化學試劑有限公司；碳酸鈉、鹽酸、硫酸（均為分析純）：北京化學試劑研究所有限責任公司；Inertsil ODS-SP：島津（上海）實驗器材有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Foss 2000全自動凱氏測氮儀：福斯分析儀器公司；L－8900全自動氨基酸分析儀：日立高新技術(shù)公司；Mars6微波消解儀：美國CEM公司；MM400冷凍混合研磨儀：德國萊馳Retsch GmbH公司；UV1901紫外可見分光光度計：上海奧析科學儀器有限公司；LGJ－10冷凍干燥機：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：島津上海實驗器材有限公司；FW-100D高速萬能粉碎機：天津鑫博得儀器有限公司；TDL-5A離心機：上海菲恰爾分析儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 果實形態(tài)測定

采用四分法隨機選取50粒翅果，用量角器測量翅果張開角（兩翅分裂的底端張開角度），用游標卡尺分別測量翅長（翅尖到翅果著生痕的直線距離）和翅寬（一翅的最寬處平行線距離）。翅果晾干后，去掉外果皮，隨機選取100粒種仁，測定其百粒重，重復3次。

1.3.2 種仁中營養(yǎng)成分的測定

蛋白質(zhì)含量參照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準食品中蛋白質(zhì)的測定》進行測定，樣品與濃硫酸和催化劑一同加熱消化，蛋白質(zhì)分解轉(zhuǎn)化成銨態(tài)氮，消解物采用凱氏定氮法進行測定[12]，蛋白質(zhì)系數(shù)為4.38。

多糖含量參照NY/T 1676—2008《食用菌中粗多糖含量的測定》進行測定，以無水乙醇為提取劑，進行超聲輔助提取，粗提物轉(zhuǎn)入圓底燒瓶，于沸水浴中提取3 h，提取物中多糖含量采用硫酸-苯酚比色法測定。

磷含量參照GB 5009.87—2016《食品安全國家標準食品中磷的測定》進行測定，樣品與濃硝酸和催化劑一同加熱消化，消解物磷酸鹽采用釩鉬黃分光光度法測定[12]。

鐵、鉀、鋅含量參照GB 5009.268—2016《食品安全國家標準食品中多元素的測定》進行測定，樣品與濃硫酸和催化劑一同加熱消化，消解物采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）測定。

氨基酸組成分析參照GB/T 5009.124—2016《食品安全國家標準食品中氨基酸的測定》進行測定，樣品中蛋白質(zhì)經(jīng)鹽酸水解成為游離氨基酸，經(jīng)離子交換柱分離后，與茚三酮溶液產(chǎn)生顯色反應(yīng)，再通過可見光分光光度檢測器測定氨基酸含量。

色氨酸含量測定：樣品加入15 g/L的氫氧化鋰溶液，在110℃恒溫干燥箱中堿解16 h，用pH值為4.5的乙酸鈉緩沖溶液中和后，經(jīng)Inertsil@ODS-SP（4.6 mm×150 mm，5 μm）分離，以甲醇-0.1%乙酸溶液（95∶5，體積比）為流動相等度洗脫，流速 1.0 mL/min，柱溫30℃，進樣量10 μL，二級管陣列檢測器277 nm波長采集數(shù)據(jù)，外標法定量，采用高效液相色譜法測定色氨酸含量。

三萜類物質(zhì)含量測定參照《中華人民共和國藥典》2015版（一部）靈芝三萜的測定方法，樣品以無水乙醇為提取劑，進行超聲輔助提取得到提取液，以齊墩果酸為對照品，香草醛-冰醋酸和高氯酸為顯色劑，用紫外-可見分光光度計測定三萜類物質(zhì)含量。

1.3.3 營養(yǎng)價值評價方法

參考聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（Food and Agriculture Organization of the United nations，F(xiàn)AO）的方法[13]。

氨基酸評分（amino acid score，AAS）：表示樣品蛋白質(zhì)中某種氨基酸含量占FAO評分標準模式中同種氨基酸含量的百分比。

化學評分（chemical score，CS）：表示樣品蛋白質(zhì)中某種氨基酸含量占雞蛋蛋白質(zhì)中同種氨基酸含量的百分比。

必需氨基酸指數(shù)（essential amino acid index，EAAI）：以雞蛋蛋白質(zhì)必需氨基酸為參考規(guī)范而計算。

生物價（biological value，BV）：指每 100 g食物來源蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化成人體蛋白質(zhì)的質(zhì)量。

營養(yǎng)指數(shù)（nutrient index，NI）：為必需氨基酸指數(shù)與蛋白質(zhì)含量百分率的乘積。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

除水分含量外，所有數(shù)據(jù)均是基于樣品通過3次重復試驗所得。由SAS 8.2軟件通過一般線性模型（general linear model，GLM）進行顯著性分析，分析方法為Duncan's多重范圍檢驗，顯著性水平為α＝0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同產(chǎn)地元寶楓翅果形態(tài)特征

北京市九龍山自然保護區(qū)、內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市翁牛特旗松樹山林場和陜西省楊陵農(nóng)業(yè)高新技術(shù)示范區(qū)3個產(chǎn)地的元寶楓翅果形態(tài)特征如表1所示。

表1 不同產(chǎn)地元寶楓翅果形態(tài)特征Table 1 Morphological characteristics of Acer truncatum fruits in three producing areas

由表1可知，3個產(chǎn)地的元寶楓翅果均扁平，兩翅張開角約成直角為85.74°～89.14°。北京九龍山和內(nèi)蒙古赤峰產(chǎn)地的元寶楓翅長和種仁百粒重均顯著高于陜西楊陵產(chǎn)地，北京九龍山和內(nèi)蒙古赤峰產(chǎn)地元寶楓翅長為2.94 cm和3.02 cm，較陜西楊陵產(chǎn)地高12.64%和15.71%。北京九龍山和內(nèi)蒙古赤峰兩個產(chǎn)地種仁百粒重為14.76 g和15.25 g，較陜西楊陵產(chǎn)地高14.15%和17.94%。魏伊楚[11]調(diào)查了內(nèi)蒙古、遼寧、山東和陜西4個省區(qū)9個產(chǎn)地天然元寶楓種實表型性狀，結(jié)果表明元寶楓翅果張開角范圍為91°～128°，元寶楓翅果張開角度不同的原因歸因于產(chǎn)地地理環(huán)境條件的差異；果實形態(tài)與果實百粒重、出仁率以及種子形態(tài)與種子百粒重、出仁率呈現(xiàn)顯著正相關(guān)關(guān)系，果實個體大的，基本百粒重和出仁率也高。類似的，本研究中3個產(chǎn)地的元寶楓翅果個體也表現(xiàn)為北京九龍山和內(nèi)蒙古赤峰產(chǎn)地的元寶楓果實翅長和果仁百粒重均顯著高于陜西楊陵產(chǎn)地元寶楓翅果，其原因可能由于不同產(chǎn)地氣候和元寶楓樹種基因型差異，同時樹齡可能也影響著果實形態(tài)特征、產(chǎn)量和品質(zhì)[14]。

2.2 不同產(chǎn)地元寶楓種仁多糖和三萜含量

3個產(chǎn)地的元寶楓種仁多糖和三萜含量如圖1所示。

圖1 不同產(chǎn)地元寶楓種仁多糖和三萜含量Fig.1 Content of polysaccharides and triterpenoids in Acer truncatum seed kernels from different producing areas

由圖1可知，北京九龍山和陜西楊陵產(chǎn)地元寶楓種仁多糖含量顯著高于內(nèi)蒙古赤峰產(chǎn)地，北京九龍山和陜西楊陵產(chǎn)地多糖含量分別為1.56%和1.58%，較內(nèi)蒙古赤峰產(chǎn)地（1.04%）高48.89%和51.47%。3個產(chǎn)地的三萜含量無顯著差異，為20.75%～21.22%。多糖和三萜是藥食用植物重要的兩類組分，具有多種藥理活性，如植物多糖可以抑制腫瘤細胞誘導分化[15-16]，三萜酸對小鼠肝肉瘤B16和艾氏腹水癌的抑瘤率達30%[17]。本研究中3個產(chǎn)地的元寶楓種仁中多糖和三萜含量較高，表明其具有潛在的藥用價值。

2.3 不同產(chǎn)地元寶楓種仁的礦質(zhì)元素組成

3個產(chǎn)地的元寶楓種仁礦質(zhì)元素組成如圖2所示。

圖2 不同產(chǎn)地元寶楓種仁礦質(zhì)元素含量Fig.2 Mineral element content in Acer truncatum seed kernels from different producing areas

由圖2可知，北京九龍山地區(qū)元寶楓種仁鐵含量最高（53.13 mg/kg），顯著高于內(nèi)蒙古赤峰和陜西楊陵兩個產(chǎn)地，較兩個產(chǎn)地分別高65.56%和37.61%。北京九龍山和內(nèi)蒙古赤峰兩個產(chǎn)地元寶楓鉀含量顯著高于陜西楊陵產(chǎn)地，較陜西楊陵產(chǎn)地分別高37.27%和48.89%。3個產(chǎn)地種仁均含有較高的鋅和磷元素，鋅含量 25.47 mg/kg～28.93 mg/kg，磷含量 4.45～4.82 g/kg。王性炎等[7]報道元寶楓種仁中鐵含量為36.62 mg/kg，與本研究中內(nèi)蒙古赤峰和陜西楊陵兩產(chǎn)地鐵含量（30.20 mg/kg和36.33 mg/kg）類似，但均低于北京九龍山產(chǎn)地元寶楓種仁中鐵含量（53.13 mg/kg）。本研究中北京九龍山和內(nèi)蒙古赤峰兩個產(chǎn)地鉀含量（8.61 g/kg和9.30 g/kg）顯著高于已報道的元寶楓種仁中鉀含量（6.20 mg/kg）[7]。本研究中3個產(chǎn)地的元寶楓種仁中鋅和磷含量顯著高于已報道的元寶楓葉片中相應(yīng)元素含量[18]。

2.4 不同產(chǎn)地元寶楓種仁的氨基酸組成

3個產(chǎn)地的元寶楓種仁氨基酸組成如表2所示。

表2 不同產(chǎn)地元寶楓種仁氨基酸組成Table 2 Amino acid composition in Acer truncatum seed kernels from different producing areas g/100 g DW

由表2可知，3個產(chǎn)地的元寶楓種仁中氨基酸種類齊全，均含有人體所需的18種氨基酸。相比較來說，北京九龍山和內(nèi)蒙古赤峰兩產(chǎn)地元寶楓種仁總氨基酸含量分別為25.29 g/100 g DW和24.63 g/100 g DW，顯著高于陜西楊陵產(chǎn)地，較陜西楊陵產(chǎn)地高11.75%和14.75%。3個產(chǎn)地的元寶楓種仁必需氨基酸總含量無明顯差異，為8.49 g/100 g DW～9.72 g/100 g DW。3產(chǎn)地元寶楓種仁非必需氨基酸總含量與氨基酸總含量存在類似趨勢，即北京九龍山和內(nèi)蒙古赤峰兩產(chǎn)地種仁非必需氨基酸總含量顯著高于陜西楊陵產(chǎn)地，較陜西楊陵產(chǎn)地高12.84%和14.91%。

已有報道表明，天門冬氨酸參與鳥氨酸循環(huán)，促進氧和二氧化碳生成尿素，增強肝臟功能[19]。研究發(fā)現(xiàn)高等動物的高級中樞存在區(qū)域性高濃度的D-絲氨酸，并發(fā)揮著重要的神經(jīng)遞質(zhì)作用[20-21]。北京九龍山產(chǎn)地元寶楓種仁中天門冬氨酸、絲氨酸、丙氨酸、異亮氨酸和脯氨酸含量均顯著高于陜西楊陵產(chǎn)地，分別高28.64%、17.59%、27.71%、55.26%和43.97%。并且內(nèi)蒙古赤峰產(chǎn)地的天門冬氨酸、絲氨酸和異亮氨酸也輕微或顯著高于陜西楊陵。

2.5 不同產(chǎn)地元寶楓種仁的營養(yǎng)評價

3個產(chǎn)地的元寶楓種仁蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值評分見表3。

表3 不同產(chǎn)地元寶楓種仁蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值評分Table 3 Nutritional value scores of proteins in Acer truncatum seed kernels from different producing areas

由表3可知，元寶楓種仁蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值存在差異。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算。北京九龍山產(chǎn)地元寶楓種仁中異亮氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸和色氨酸的AAS均超過100，蘇氨酸、蛋氨酸+胱氨酸和亮氨酸的AAS超過90，賴氨酸AAS最低（81.02）。類似的，內(nèi)蒙古赤峰產(chǎn)地元寶楓種仁中蘇氨酸、蛋氨酸+胱氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸和色氨酸的AAS均超過100，纈氨酸和異亮氨酸ASS高于90，賴氨酸AAS最低（84.70）。陜西楊陵產(chǎn)地元寶楓種仁中蛋氨酸+胱氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸和色氨酸的AAS評分均超過100，賴氨酸AAS也最低（72.59）。故3個產(chǎn)地的元寶楓種仁第一限制氨基酸均為賴氨酸。3個產(chǎn)地的元寶楓種仁中18種氨基酸CS評分均低于90。3個產(chǎn)地的蛋白質(zhì)含量為24.90%～28.05%，高于花豆（19%）、綠豆（約22%）、豌豆（約23%）等豆類種子的蛋白質(zhì)含量[5]，表明元寶楓是一種潛在的蛋白質(zhì)來源。并且，本研究3個產(chǎn)地的元寶楓種仁含有色氨酸、賴氨酸、纈氨酸等8種人體必需氨基酸，在氨基酸含量及組成上對比常見的巴旦杏仁、榛子仁、核桃仁等存在優(yōu)勢[6]。

3個產(chǎn)地的元寶楓種仁必需氨基酸指數(shù)、生物價與營養(yǎng)指數(shù)見表4。

表4 不同產(chǎn)地元寶楓種仁的必需氨基酸指數(shù)、生物價與營養(yǎng)指數(shù)Table 4 EAAI，BV，and NI of Acer truncatum seed kernels from different producing areas

EAAI用以評價食物蛋白質(zhì)的質(zhì)量，根據(jù)相關(guān)EAAI評價標準：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[13]。由表4可知，依據(jù)EAAI，北京九龍山和內(nèi)蒙古赤峰兩產(chǎn)地元寶楓種仁為優(yōu)質(zhì)蛋白源，陜西楊陵產(chǎn)地元寶楓種仁為良好蛋白源。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，與北京九龍山和陜西楊陵兩個產(chǎn)地相比，內(nèi)蒙古赤峰產(chǎn)地元寶楓種仁中蛋白質(zhì)更容易被機體吸收利用。NI是由EAAI及蛋白質(zhì)含量計算而得到，北京九龍山地區(qū)元寶楓種仁的NI稍高于內(nèi)蒙古赤峰和陜西楊陵產(chǎn)地。由此可見，3產(chǎn)地的元寶楓種仁均為適用蛋白源，但其利用程度存在差異。

3 結(jié)論

以北京市九龍山自然保護區(qū)、內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市翁牛特旗松樹山林場和陜西省楊陵農(nóng)業(yè)高新技術(shù)示范區(qū)3個產(chǎn)地的元寶楓翅果為研究對象，研究其翅果形態(tài)特征、種仁營養(yǎng)物質(zhì)和活性成分，結(jié)果表明北京九龍山和內(nèi)蒙古赤峰兩產(chǎn)地元寶楓翅長（2.94 cm和3.02 cm）較陜西楊陵產(chǎn)地高12.64%和15.71%，北京九龍山和內(nèi)蒙古赤峰兩個產(chǎn)地種仁百粒重（14.76 g和15.25 g）較陜西楊陵產(chǎn)地高14.15%和17.94%。并且北京九龍山產(chǎn)地種仁鐵含量（53.13 mg/kg）、鉀含量（8.61 g/kg）、氨基酸總含量（25.29%）均顯著高于陜西楊陵產(chǎn)地，內(nèi)蒙古赤峰產(chǎn)地種仁鉀含量和氨基酸總含量也顯著高于陜西楊陵產(chǎn)地。3個產(chǎn)地的種仁三萜物質(zhì)、鋅元素、磷元素和必需氨基酸總含量無明顯差異。

3個產(chǎn)地種仁的必需氨基酸指數(shù)較高（EAAI＞75），均適合做蛋白源，相比較來說北京九龍山和內(nèi)蒙古赤峰兩產(chǎn)地為優(yōu)質(zhì)蛋白源，陜西楊陵產(chǎn)地為良好蛋白源。3個產(chǎn)地的元寶楓種仁均含有較高的活性多糖、三萜物質(zhì)、必需氨基酸和礦質(zhì)元素。綜合來看，3個產(chǎn)地的元寶楓種仁均具有較高的營養(yǎng)價值和潛在藥用價值，鐵和鉀含量及氨基酸組成存在差異，本研究為不同產(chǎn)地元寶楓種仁營養(yǎng)成分的開發(fā)和利用提供科學依據(jù)。