綠蘆筍不同部位營養(yǎng)成分及活性評價研究

關(guān)云靜,周林燕,畢金峰,易建勇,李淑榮

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所/農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品加工重點實驗室,北京 100193;2.北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院,北京 102442)

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綠蘆筍不同部位營養(yǎng)成分及活性評價研究

關(guān)云靜1,周林燕1,畢金峰1,易建勇1,李淑榮2，*

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所/農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品加工重點實驗室,北京 100193;2.北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院,北京 102442)

對綠蘆筍不同部位的營養(yǎng)成分及其抗氧化活性進(jìn)行測定分析。結(jié)果表明,綠蘆筍四個部位的營養(yǎng)成分和抗氧化活性存在顯著差異(p<0.05);綠蘆筍葉和嫩尖中含有較高含量的蛋白質(zhì)、粗脂肪,葉和嫩莖中含有較高含量的總糖和還原糖;四個部位均含有多種礦物質(zhì)元素,其中K、Ca、Mg、Fe等元素含量較高;四個部位均含有16種氨基酸,包括8種必需氨基酸,其中天冬氨酸、谷氨酸、賴氨酸、亮氨酸含量較高;對活性物質(zhì)分析得出新鮮綠蘆筍葉中皂苷、黃酮含量最高,分別為1.33g/100g鮮重、0.48g/100g鮮重;四個部位水提物和醇提物均有一定的抗氧化能力,其中綠蘆筍葉抗氧化能力顯著高于其他三個部位(p<0.05)。綠蘆筍營養(yǎng)價值較高,有很好的開發(fā)前景。

綠蘆筍,營養(yǎng)成分,抗氧化活性

蘆筍(Asparagus)又名石刁柏、龍須菜、青蘆筍,是天門冬科天門冬屬多年生草本植物。作為藥食兩用的珍稀蔬菜,不但味道鮮美,而且具有多種特殊的營養(yǎng)和食療功效,在國際市場上享有“蔬菜之王”的美稱[1]。蘆筍含有人體不可缺少的氨基酸、礦物質(zhì)和其它多種營養(yǎng)元素,還含有皂角甙類及黃酮類等多種生物活性成分,具有抗腫瘤、抗突變、抗衰老、降血脂、免疫調(diào)節(jié)等多種生物學(xué)功能,營養(yǎng)學(xué)家和素食界人士均稱它是健康食品和全面的抗癌食品[2]。

因蘆筍含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì),且具有很好的保健和醫(yī)療作用,喜愛食用蘆筍的人逐年增多;再加之蘆筍由傳統(tǒng)的罐頭加工和生鮮銷售逐漸轉(zhuǎn)向深加工,蘆筍產(chǎn)品的需求量日益增加,特別是綠蘆筍產(chǎn)品在國際市場上需求數(shù)量逐年增加。我國蘆筍主要以罐藏及速凍產(chǎn)品形式出口,在國際上享有盛譽[3]。在綠蘆筍加工過程中,刨下的蘆筍皮、切下的筍基部等下腳料,以及在采收蘆筍后占植株70%～80%的枝葉被當(dāng)作廢棄物丟掉,不僅造成了資源的極大浪費,也對環(huán)境造成了一定程度的污染。

本文以綠蘆筍為原料,研究了綠蘆筍嫩尖、嫩莖、老莖、葉四個不同部位的營養(yǎng)成分并對其水提物和醇提物抗氧化活性進(jìn)行了分析,旨在為綠蘆筍加工廢料和枝葉的綜合利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮綠蘆筍和綠蘆筍葉 采購于唐山漢沽蘆筍種植園。

標(biāo)準(zhǔn)品蘆丁、菝葜皂苷元 購于美國 Sigma-Aldrich公司;其他試劑均為分析純。

UV1800紫外可見分光光度計 日本島津公司;KQ-500E超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司;DK-826電熱恒溫水浴鍋 上海精宏實驗設(shè)備有限公司;DGG-9203A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海森信實驗儀器有限公司;全自動纖維分析系統(tǒng)Fibertee2010 丹麥FOSS公司;KJELTEC2300全自動凱氏定氮儀 丹麥FOSS公司;L-8900全自動氨基酸分析儀 HITACHI日立集團;7700 ICP-MS電感耦合等離子體質(zhì)譜儀 美國安捷倫Agilent公司等。

1.2 樣品前處理

選取新鮮、干凈、無損的綠蘆筍和綠蘆筍葉,將綠蘆筍嫩尖(帶穗部分)、嫩莖、老莖(靠近蘆筍根部部分)、葉分開,50℃低溫烘干,分別磨粉,存儲在干燥器中,待用。

1.3 營養(yǎng)成分測定

1.3.1 基本營養(yǎng)成分測定 新鮮綠蘆筍嫩尖、嫩莖、老莖、葉的基本營養(yǎng)成分測定。水分含量按照GB 5009.3-2010測定;蛋白質(zhì)含量按照凱氏定氮法(GB 5009.5-2010),使用全自動凱氏定氮儀測定;粗脂肪含量采用索氏提取法(GB/T 5009.6-2003)測定;粗纖維含量依照GB/T 5009.88-2008測定;總糖和還原糖含量采用3,5-二硝基水楊酸(DNS)比色法[4]測定。

1.3.2 礦物質(zhì)含量的測定 稱取約0.5g樣品干粉,加2.5mL硝酸及5.0mL H2O2于密閉的聚乙烯、外套不銹鋼套筒內(nèi)消解。于140℃的烘箱中放至6h,取出,冷卻,消化液呈清亮無色或淡黃色的液體,用超純水將樣品消解液轉(zhuǎn)移至25mL PET塑料瓶中,并定容至25mL,過0.45μm濾膜,進(jìn)Agilent 7700 ICP-MS分析,測定礦物質(zhì)含量。

1.3.3 氨基酸含量的測定 樣品的前處理采用鹽酸水解法(色氨酸除外)。根據(jù)樣品蛋白質(zhì)含量稱取樣品干粉,保證樣品中含有50mg蛋白質(zhì)。樣品中加入10mL 6mol/L HCl,氮吹30s去除空氣,放置于烘箱內(nèi),110℃消化24h,過濾,用超純水定容至50mL,取1mL,氮吹揮發(fā)溶劑,用5mL 0.1mol/L HCl復(fù)溶,過0.22μm濾膜,取1mL存貯于1.5mL卡口小瓶中,采用L-8900全自動氨基酸分析儀測定16種氨基酸含量,每個樣品重復(fù)測定兩次。

1.3.4 抗氧化活性物質(zhì)的含量測定

1.3.4.1 維生素C含量的測定 稱取10.0g綠蘆筍干粉,加入2%偏磷酸,攪拌,經(jīng)布氏漏斗過濾后,移入100mL容量瓶中,用2%偏磷酸定容至刻度,搖勻,即得待測液,依次制備出綠蘆筍嫩尖、嫩莖、老莖、葉的待測液。維生素C含量測定采用紫外可見光分光光度法[5]。以不同梯度濃度的抗壞血酸溶液制作標(biāo)準(zhǔn)曲線;吸取0.5mL樣品待測液,用2%偏磷酸定容至10mL,搖勻,在波長243nm處測定吸光度,做3次重復(fù)實驗。

1.3.4.2 黃酮含量的測定 稱取3.0g綠蘆筍干粉,加入95%乙醇溶液100mL,充分?jǐn)嚢杈鶆?超聲波160W、40kHz、50℃提取40min,過濾,用70%乙醇定容至100mL,即得待測液,依次制備出綠蘆筍嫩尖、嫩莖、老莖、葉的待測液。以不同梯度濃度的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液制作標(biāo)準(zhǔn)曲線;0.2mL樣品待測液中加入1.5mL 5% NaNO3,放置6min,再加入1.5mL 10% Al(NO3)3,放置6 min后加入20mL 4% NaOH,用70%乙醇定容至25mL,放置10min,在510nm處測吸光度[6],做3次重復(fù)實驗。

1.3.4.3 皂苷含量的測定 稱3.0g綠蘆筍干粉,加入90mL 50%乙醇溶液,充分?jǐn)嚢杈鶆?超聲波40kHz、50℃提取30min,過濾,用50%乙醇定容至100mL,即得待測液[7],依次制備出嫩尖、嫩莖、老莖、葉的待測液。以不同梯度濃度的菝葜皂苷元標(biāo)準(zhǔn)溶液制作標(biāo)準(zhǔn)曲線;5mL樣品待測液水浴揮發(fā)溶劑,加入200μL 5%香草醛-冰醋酸溶液,800μL高氯酸,70℃水浴15min,用冰醋酸定容至5mL,545nm處測定其吸光度,做3次重復(fù)實驗[8]。

1.4 綠蘆筍水提物和醇提物抗氧化活性的測定

1.4.1 綠蘆筍水提物和醇提物的制備 醇提物:稱取3.0g綠蘆筍干粉,加入90mL 70%乙醇,50℃、40kHz超聲提取30 min,過濾,定容至100mL,即得綠蘆筍醇提物待測液。

水提物:將70%乙醇提取劑換成蒸餾水,按照提取醇提物的方法提取,即得綠蘆筍水提物待測液。

1.4.2 綠蘆筍水提物和醇提物DPPH自由基清除能力 參照Blois[9],Proestos[10]和Wang[11]等人的方法,準(zhǔn)確稱取DPPH標(biāo)準(zhǔn)品配制0.1mmol/L DPPH乙醇溶液,稀釋成不同梯度濃度,避光靜置30min,以無水乙醇為空白對照,測定517nm處的吸光值;在試管中加入400μL待測液和4.0mL 0.1mmol/L DPPH溶液,迅速混勻后避光靜置30min,以蒸餾水和70%乙醇分別為水提物和醇提物空白對照,測定517nm處的吸光值,同時測定400μL水(或醇)提取液與蒸餾水(或70%乙醇)的吸光度,按照以下公式計算DPPH自由基清除:

DPPH清除率(%)=1-(C1-C)/(C0-C)×100

式(1)

式中:C1為反應(yīng)30min后溶液DPPH濃度,C0為反應(yīng)0時刻溶液DPPH濃度,C為400μL水(醇)提取液與4mL蒸餾水(70%乙醇)混合溶液的吸光度。

1.4.3 綠蘆筍水提物和醇提物鐵還原抗氧化能力(FRAP)測定 參照Benzie[12]等方法,將NaAc-HAc緩沖液(pH3.6,300mmol/L)、10mmol/L TPTZ(40mmol/L HCl溶液配制)和20mmol/L FeCl3溶液按體積10∶1∶1配制而成FRAP試劑。以不同梯度濃度的FeSO4溶液制作標(biāo)準(zhǔn)曲線;將待測液稀釋100倍,取500μL稀釋后的待測液,加入4.5mL FRAP試劑,混合均勻,37℃水浴下反應(yīng)10min,以不加待測液的溶液為空白對照,測定593nm處吸光值,吸光值越大表示樣品的抗氧化能力越強。還原力用對應(yīng)的FeSO4濃度(μmol/L)表示,按照公式(2)計算還原能力:

FEAP(μmol/L)=C1-C0

式(2)

式中:C0為空白對照對應(yīng)的FeSO4濃度(μmol/L),C1為樣品對應(yīng)的FeSO4濃度(μmol/L)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 綠蘆筍不同部位基本營養(yǎng)成分分析

綠蘆筍嫩尖、嫩莖、老莖和葉的基本營養(yǎng)成分測定結(jié)果如表1所示。綠蘆筍可食部分(嫩尖、嫩莖、老莖)的水分含量在85%以上,是綠蘆筍貯藏難,易腐爛變質(zhì)的主要原因。綠蘆筍的基本營養(yǎng)成分(除水分外)含量最高的是蛋白質(zhì),其次為總糖和粗脂肪,粗纖維素含量最低,而綠蘆筍葉的基本營養(yǎng)成分顯著高于其他三個部位,100g鮮樣分別含7.171g蛋白質(zhì)、2.442g粗脂肪、1.948g總糖、0.450g粗纖維。綠蘆筍中還原糖占總糖的比例很高,葉、嫩莖和老莖中還原糖占總糖含量的91.1%～95.5%。與白蘆筍[13]相比,綠蘆筍葉中蛋白質(zhì)是白蘆筍的4.17倍,粗脂肪是白蘆筍的20.35倍;與其他蛋白質(zhì)或脂肪含量較高的蔬菜相比[14],100g新鮮綠蘆筍葉中蛋白質(zhì)含量是黃豆芽、黑豆苗的1.63倍,豌豆苗的1.49倍;粗脂肪含量是西蘭花的4.07倍,苜蓿的3.49倍,黃豆芽的1.53倍,可作為輔助料應(yīng)用于食品工業(yè)中。

表1 綠蘆筍不同部位基本營養(yǎng)成分比較Table 1 Contents of general nutrients in different parts of green asparagus

注:表中不同小寫字母(a、b、c、d)表示同一行中含量有顯著性差異(p<0.05),表4同；數(shù)據(jù)單位為g/100g鮮重。2.2 綠蘆筍不同部位礦物質(zhì)含量分析

采用ICP-MS測定綠蘆筍嫩尖、嫩莖、老莖、葉的礦物質(zhì)含量,結(jié)果如表2所示。綠蘆筍中K、Ca、Mg、Fe含量較高,其中K含量最高。綠蘆筍葉各元素含量顯著高于其他三個部位含量,100g鮮樣中含815.60mg K、334.60mg Ca、110.43mg Mg、20.40mg Fe。根據(jù)《中國食物成分表2004》[14]統(tǒng)計可知,一般蔬菜K含量為14～248mg/100g 鮮重,Ca含量為4～230mg/100g 鮮重,Mg含量為7～70mg/100g 鮮重,Fe含量為0.1～1.3mg/100g 鮮重。由表2可以看出,綠蘆筍K含量遠(yuǎn)高于一般蔬菜,Fe含量較高;綠蘆筍葉Ca、Mg含量遠(yuǎn)高于一般蔬菜。此外綠蘆筍中還含有人體細(xì)胞的活性因子——硒,100g新鮮綠蘆筍葉含6.98μg硒,高于一般蔬菜的硒含量(0.07～2.86μg/100g鮮重)[14],硒對防癌、抗癌,延緩衰老具有十分重要作用[15-16]。綠蘆筍鉀、鈣、鎂、硒含量豐富,對于兒童生長發(fā)育和改善老年人缺鈣和抗癌均有積極作用。

表2 綠蘆筍不同部位礦物質(zhì)元素含量Table 2 Contents of mineral elements in different parts of green asparagus

注:帶*的礦物質(zhì)元素含量單位為μg/100g鮮重,其余為mg/100g鮮重。

表3 綠蘆筍不同部位氨基酸含量Table 3 Contents of amino acids in different parts ofgreen asparagus

注:表中帶*的為必需氨基酸,數(shù)據(jù)單位為mg/100g鮮重。2.3 綠蘆筍不同部位氨基酸含量分析

綠蘆筍嫩尖、嫩莖、老莖、葉中氨基酸含量測定結(jié)果如表3所示。氨基酸的組成和含量是評定蔬菜營養(yǎng)價值的重要指標(biāo)。檢測到綠蘆筍中含有16種氨基酸,且必需氨基酸種類齊全,8種必需氨基酸均檢出,其中天冬氨酸和谷氨酸含量最高,其次為賴氨酸等,與車蘭蘭[17]等人研究結(jié)果一致。綠蘆筍葉中各氨基酸含量顯著高于其他三個部位氨基酸含量,其中谷氨酸含量最高為839.17mg/100g鮮重,其次天冬氨酸含量為576.75mg/100g鮮重,亮氨酸含量為512.43 mg/100g鮮重,賴氨酸含量為452.25mg/100g鮮重。對于以谷物為主的膳食者,可彌補膳食賴氨酸的不足,提高氨基酸利用率。由表3可看出,每100g綠蘆筍葉中總氨基酸(TAA)含量最高,為5.58g;葉中必需氨基酸與總氨基酸(EAA/TAA)比值為44.5%,必需氨基酸與非必需氨基酸(EAA/NEAA)比值為80.2%,與其他三個部位相比,更符合FAO/WHO的理想模式[13]。

2.4 綠蘆筍不同部位抗氧化活性物質(zhì)含量分析

綠蘆筍中抗氧化活性物質(zhì)的含量測定結(jié)果如表4所示。從表4可以看出,綠蘆筍嫩尖、嫩莖、老莖中黃酮、皂苷含量沒有顯著性差異,葉中含量顯著高于其他三個部位,黃酮(1.33g/100g 鮮重)、皂苷(479mg/100g 鮮重)含量分別是其他部位的15.7～40.2倍,8.6～15.6倍。維生素C在四個不同部位中的含量有顯著性差異,其中綠蘆筍葉中維生素C含量最高,為65.63mg/100g 鮮重。對于同一部位,綠蘆筍嫩尖中黃酮含量顯著高于其他二個活性成分含量,為85.07mg/100g 鮮重;嫩莖中皂苷含量顯著高于其他二個活性成分含量,為53.78mg/100g 鮮重;老莖中皂苷、黃酮、維生素C含量沒有顯著性差異;葉中黃酮含量顯著高于其他二個活性成分含量,為1333.10mg/100g 鮮重。黃酮類物質(zhì)具有抗癌和抗突變作用,可以抑制腫瘤的形成[18],皂苷類物質(zhì)也具有較好的藥理活性,對心血管系統(tǒng)疾病療效顯著[19]并具有顯著的抗癌特性[20]。綠蘆筍葉中富含黃酮、皂苷類活性物質(zhì),可作為活性物質(zhì)提取的一個新資源。

表4 綠蘆筍不同部位抗氧化活性成分含量比較(mg/100g鮮重)Table 4 Contents of antioxidant active components in different parts of green asparagus(mg/100g fw)

表5 綠蘆筍水提物和醇提物體外抗氧化活性比較Table 5 Antioxidant activities of water extract and ethanol extract of green asparagus

注:DPPH自由基清除能力用清除率表示,單位為%;鐵還原能力用對應(yīng)的FeSO4濃度表示,單位為μmol/L。表中不同字母(a、b、c、d)表示同一行中抗氧化能力有顯著性差異(p<0.05)。2.5 綠蘆筍水提物和醇提物抗氧化活性分析

采用DPPH法和FRAP法測定綠蘆筍水提物和醇提物抗氧化活性,結(jié)果如表5所示。由表5可知,綠蘆筍四個不同部位的水提物和醇提物都有一定抗氧化能力,其中綠蘆筍葉水提物和醇提物清除DPPH自由基能力和鐵還原能力顯著高于其他三個部位,與綠蘆筍葉中活性成分含量顯著高于其他部位的結(jié)果一致。綠蘆筍葉水提物和醇提物DPPH自由基清除率相差不大,均高達(dá)95%;鐵還原能力相差較大,醇提物鐵還原能力高?？寡趸钚缘牟顒e可能不僅取決于抗氧化物質(zhì)含量的高低,而且更主要取決于它們抗氧化物質(zhì)組成上的差別。與其他三個部位相比,綠蘆筍葉總抗氧化活性最高,有必要深入研究綠蘆筍葉中抗氧化物質(zhì)組成及其作用。

3 結(jié)論與展望

綠蘆筍四個部位(嫩尖、嫩莖、老莖、葉)中蛋白質(zhì)、總糖和粗脂肪含量較高,富含人體必需的8種必需氨基酸和4種礦物質(zhì)鉀、鈣、鐵、硒等,綠蘆筍中還含有豐富的活性物質(zhì)維生素C、黃酮、皂苷。綠蘆筍水提物和醇提物均具有一定的抗氧化活性。通過比較,可知綠蘆筍不同部位營養(yǎng)成分和抗氧化活性存在顯著性差異(p<0.05),綠蘆筍葉的營養(yǎng)成分含量和抗氧化活性顯著高于其它三個部位,綠蘆筍葉具有較高營養(yǎng)價值,有一定開發(fā)前景;有關(guān)綠蘆筍的抗氧化有待進(jìn)一步研究。此外,本文對合理開發(fā)利用綠蘆筍加工廢料及枝葉,將其變廢為寶,解決綠蘆筍加工廢料及枝葉處理問題,拓寬綠蘆筍深加工領(lǐng)域提供了一定的理論和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

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Evaluation of nutritive composition and antioxidant activityin different parts of green asparagus

GUAN Yun-jing1,ZHOU Lin-yan1,BI Jin-feng1,YI Jian-yong1,LI Shu-rong2,*

(1.Institute of Agro-Products Processing Science and Technology,Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Agro-Products Processing,Ministry of Agriculture,Beijing 100193,China;2. Beijing Vocational College of Agriculture,Beijing 102442,China)

The nutritional composition and antioxidant activity of different parts of the green asparagus were analyzed. The results showed that the content of nutritional ingredient and antioxidant activity of four parts of green asparagus were significantly different(p<0.05). Green asparagus leaves and tender tip contained high level of protein,fat,green asparagus leaves and tender tip contained high level of total sugar and reducing sugar. Green asparagus contained kinds of mineral elements,including K,Ca,Mg and Fe with the highest contents. Green asparagus contained 16 kinds of amino acids including 8 essential amino acids,in which aspartate,glutamic acid,lysine,and leucine were of the highest contents. Extracts of leaves had the highest contents of saponins and flavonoids,1.33g/100g fresh weight and 0.48g/100g fresh weight,respectively. Water extract and ethanol extract of different parts of green asparagus all showed antioxidant capacity. Extracts of green asparagus leaves showed significantly higher antioxidant capacity than those of the other parts(p<0.05). In conclusion,green asparagus contains rich nutritive components and has a good development prospects.

green asparagus;nutritional composition;antioxidant activity

2014-06-12

關(guān)云靜(1991-)，女，在讀碩士研究生，研究方向：果蔬加工技術(shù)。

*通訊作者:李淑榮(1968-)，女，博士，研究員，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品貯藏理論與技術(shù)。

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(201303079)；國家自然科學(xué)基金(31301528)。

TS201.4

A

1002-0306(2015)05-0343-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.05.064