紅腳艾營養(yǎng)成分分析與評價

邢澍祺,李 杰,韓惠娟,周 振,黃建香,林澤斌,*,楊崇仁

(1.廣東暨晴生物醫(yī)藥科技有限公司,廣東惠州 516081; 2.中國科學(xué)院昆明植物研究所,云南昆明 650201)

紅腳艾,又稱鮑菇艾,屬于菊科蒿屬植物南艾蒿(ArtemisiaverlotorumLamotte)。中國植物志中記載:南艾蒿可入藥,作為“艾”的代用品,具有溫經(jīng)止血、散寒止痛的作用[1]。南艾蒿在全國及全球各地皆有分布,不過由于環(huán)境差異,各地南艾蒿在形態(tài)、化學(xué)成分及功效上可能存在較大差異。紅腳艾因根莖呈紅色而得名,主要分布于嶺南地區(qū),南?？h、番禺縣、惠州市、博羅縣、羅浮山等地區(qū)縣志及通史皆有記載,常用做艾灸。晉代女名醫(yī)鮑姑曾利用紅腳艾艾灸治療贅瘤和贅疣,取得了顯著地療效[2]。紅腳艾除了可作為醫(yī)藥用品外,還具有一定的食用價值。在廣東地區(qū),當(dāng)?shù)厝顺２烧t腳艾制作成食材,如艾饅頭、艾糍粑、艾草茶和艾湯等。目前,國內(nèi)外對艾草作為食品相關(guān)的研究多為實際應(yīng)用方面的報道,如鄧志勇等[3]研究了艾草南瓜保健蛋糕的工藝,何義雁[4]改良了艾草米糕的加工工藝,而對于艾草營養(yǎng)成分含量檢測和食用營養(yǎng)價值的研究較少,其食用安全性方面的研究暫時未見諸報道。對于南艾蒿,國內(nèi)外的研究主要在于揮發(fā)油組成,提取物的功效及藥理作用方面[5-7],對于其營養(yǎng)成分、食用方面研究亦未見相關(guān)報道,這為其食用性的應(yīng)用推廣帶來不利影響。為此,本實驗以廣東省博羅縣羅浮山地區(qū)紅腳艾為材料,對其營養(yǎng)成分和食用價值進(jìn)行測定和初步評價,同時測試其食用方面的安全性,為紅腳艾的大范圍種植與推廣以及研究與利用提供更多的科學(xué)依據(jù),并進(jìn)一步促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紅腳艾 于2019年5月采自廣東省博羅縣羅浮山區(qū),經(jīng)中國科學(xué)院昆明植物研究所標(biāo)本館劉恩德高級工程師鑒定品種為南艾蒿(ArtemisiaverlotorumLamotte);HCl、NaOH、H2SO4、H3BO3、Na3C6H5O7·2H2O、無水乙醇、無水乙醚、石油醚、重鉻酸鉀、冰乙酸、羧甲基纖維素鈉(CMC-Na) 均為分析純,天津福晨化學(xué)試劑有限公司;甲醇、乙腈、二氯甲烷、正己烷 均為色譜純,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;SPF級SD大鼠 雌雄各10只,體重♂:155.8～163.8 g,♀:164.8～187.4 g,動物及飼料均購自廣東省醫(yī)學(xué)實驗動物中心,實驗動物合格證號:SCXK(粵)2008-0002;烏來糖(氨基甲酸乙酯) 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;氯化鈉注射液 廣東科倫藥業(yè)有限公司。

L-8800型氨基酸分析儀 日本日立公司;EClassical 3100高效液相色譜儀 大連依利特分析儀器有限公司;Agilent 7900電感耦合等離子體質(zhì)譜儀 安捷倫科技有限公司;TAS 990型原子吸收分光光度計 北京譜析通用儀器有限責(zé)任公司;YP-3001N電子天平 上海精密科學(xué)儀器有限公司;BS-3000A電子天平 上海友聲衡器有限公司;90-1B磁力攪拌器 上海司樂儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 紅腳艾的處理 新鮮紅腳艾收割后去梗,葉片用清水洗凈,60 ℃烘干,粉碎過40目篩,常溫干燥條件下保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 紅腳艾營養(yǎng)成分分析

1.2.2.1 基礎(chǔ)營養(yǎng)成分測定 紅腳艾中總糖含量采用高效液相色譜法,參照GB 5009.8-2016;蛋白質(zhì)含量采用凱氏定氮法,參照GB 5009.5-2016;脂肪含量采用索氏提取法,參照GB 5009.6-2016;總膳食纖維含量采用酶重量法,參照GB 5009.88-2014/6.3.1;可利用碳水化合物含量參照GB 28050-2011通過碳水化合物計算;水分含量采用直接干燥法,參照GB 5009.3-2016;灰分含量采用高溫灼燒法,參照GB 5009.4-2016。測定結(jié)果與黃花蒿[8]和五月艾[9]進(jìn)行研究比較。

1.2.2.2 維生素含量測定 紅腳艾中β-胡蘿卜素和維生素B2含量參照GB 5009.83-2016和GB 5009.85-2016,采用高效液相色譜法進(jìn)行測定。

1.2.2.3 礦物質(zhì)元素含量測定 鈉離子采用火焰原子吸收光譜法進(jìn)行測定,參照GB 5009.91-2017;鋅、鈣、鐵、鎂、鉀、銅、猛含量采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法,參照GB 5009.268-2016。測定結(jié)果與其他地區(qū)的艾進(jìn)行比較[10-11]。

1.2.2.4 氨基酸組成及含量 氨基酸組成參照GB 5009.124-2016使用氨基酸自動分析儀進(jìn)行測定。

1.2.3 蛋白質(zhì)營養(yǎng)評價 分別采用理想蛋白模式、氨基酸比值系數(shù)法和功能氨基酸種類與含量三種方法對紅腳艾蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值進(jìn)行評價。

1.2.3.1 理想蛋白模式 根據(jù) FAO/WHO提出的理想蛋白模式[12],計算氨基酸總量(TAA)、必需氨基酸總量(EAA)、非必需氨基酸總量(NEAA)、EAA/TAA的值、EAA/NEAA的值。

1.2.3.2 氨基酸比值系數(shù)法 參考FAO/WHO提出的氨基酸模式[13],計算氨基酸比值(RAA)、氨基酸比值系數(shù)(RC)和氨基酸比值系數(shù)分(SRC)。

1.2.3.3 功能性氨基酸 通過紅腳艾蛋白中功能性氨基酸的種類與含量,評價該蛋白的功能性[14]。

1.2.4 食用安全性測試 參照食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)GB 15193.3-2014中限量法急性經(jīng)口毒性試驗,對紅腳艾的食用安全性進(jìn)行測試和評價[15]。稱取22.1 g受試物,加入少量0.5% CMC-Na溶液研磨混勻后,加入0.5% CMC-Na溶液至260 mL,制得濃度為85 mg/mL的受試物混懸液。選取SPF級的SD大鼠20只,雌雄各半,體重♂:189.7～203.2 g,♀:181.1～196.6 g。采用上述受試物混懸液對實驗大鼠進(jìn)行灌胃實驗。受試物組大鼠按20 mL/kg體重灌胃給予受試物混懸液,24 h內(nèi)灌胃3次,劑量為5100 mg/kg體重,兩次灌胃時間間隔4～6 h,期間給予少量飼料,給予受試物后繼續(xù)禁食3 h。如試驗期間出現(xiàn)大鼠死亡,則降低劑量或設(shè)計多個劑量重新進(jìn)行試驗。觀察并記錄中毒作用體征出現(xiàn)和消失時間與死亡時間,為期14 d。對觀察期內(nèi)中毒死亡以及觀察期滿處死的均進(jìn)行大體解剖,肉眼觀察。根據(jù)GB 15193.3-2014急性經(jīng)口毒性分級(表1)對紅腳艾的毒性進(jìn)行評價。

表1 急性毒性(LD50)劑量分級Table 1 Acute toxicity(LD50)dose classification

1.3 數(shù)據(jù)處理

實驗重復(fù)測定三次;使用Excel 2010軟件計算營養(yǎng)成分、礦物質(zhì)元素與氨基酸組成測定結(jié)果的均值,計算大鼠急性毒性經(jīng)口試驗結(jié)果的均值及標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果與分析

2.1 營養(yǎng)成分分析

如表2所示,與黃花蒿和五月艾相比,紅腳艾中膳食纖維含量(59.6 g/100 g)最高,脂肪含量(5.5 g/100 g)與可利用碳水化合物含量(6.0 g/100 g)最低;且紅腳艾中未檢測出果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖。調(diào)查顯示,近年來我國居民的膳食結(jié)構(gòu)中碳水化合物與脂肪攝入量明顯過高,高血壓、糖尿病的患病率呈上升趨勢[16]?，F(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn),膳食纖維能夠調(diào)節(jié)人體血糖和血脂含量,有效預(yù)防肥胖和糖尿病、冠心病等疾病發(fā)生,對維持人體健康起到重要作用[17];也有研究證實,膳食纖維可有效控制Ⅱ型糖尿病患者的血糖水平,從而減輕糖尿病并發(fā)癥癥狀[18]。紅腳艾具有低糖低脂肪、高膳食纖維的營養(yǎng)特征,是一種適合“三高”人群,尤其是糖尿病患者食用的潛在食品來源。

表2 紅腳艾與其他艾的營養(yǎng)成分 及含量(g/100 g,以干重計)Table 2 Nutritional component contents of Artemisia verlotorum Lamotte and other Artemisia plant(g/100 g dry weight)

經(jīng)測定,紅腳艾中還含有β-胡蘿卜素(20.4 mg/100 g)和維生素B2(0.264 mg/100 g)等維生素。β-胡蘿卜素是類胡蘿卜素之一,能夠治療夜盲癥,對防治癌癥也有確切療效[19]。維生素B2能夠促進(jìn)發(fā)育和細(xì)胞再生,預(yù)防和消除口腔及皮膚的炎癥,增強(qiáng)視力,減輕眼睛的疲勞[20]。

礦物質(zhì)元素參與機(jī)體的正常生理代謝,是維持人體正常生理機(jī)能不可或缺的物質(zhì)。表3比較了不同產(chǎn)地2種艾的礦物質(zhì)元素含量,紅腳艾中含有豐富的Ca、Fe、K等人體所需礦物質(zhì)元素,其中Ca的含量高達(dá)1.25×104mg/kg,與蒙牛和伊利高鈣奶[21]中的Ca含量相差不大,表明紅腳艾可作為人體所需鈣元素的良好食物來源。Cu、Zn、Fe是人體中重要的礦物質(zhì)元素,能夠影響體內(nèi)多種酶的生物活性,在維持細(xì)胞增殖的過程中起重要作用[23]。紅腳艾中Cu、Zn、Fe含量分別為15.8、36.9、1240 mg/kg。相比于其他三個產(chǎn)地的艾草,紅腳艾中Cu、Fe含量相差不大,而Zn含量較低。按照Hill和Matron提出的當(dāng)Zn/Cu的值大于10及Zn/Fe的值大于1時,會產(chǎn)生生物拮抗作用[22],而紅腳艾Zn/Cu的值約為2.34,Zn/Fe的值約為0.03,表明紅腳艾Cu、Zn、Fe含量及比例較為合理。紅腳艾中K含量為3.5×103mg/kg,遠(yuǎn)高于Na(16.8 mg/kg),這種高鉀低鈉的比例,有助于維持人體內(nèi)的水鹽代謝平衡,在降低人體血壓方面具有重要作用[23]。

表3 不同艾的礦物質(zhì)元素含量(mg/kg)Table 3 Mineral element contents of different Artemisia herbal plant(mg/kg)

2.2 氨基酸組成及蛋白質(zhì)營養(yǎng)評價

紅腳艾蛋白中氨基酸組成及含量如表4所示,紅腳艾蛋白含有16種常見氨基酸,包含除色氨酸以外的7種必需氨基酸;氨基酸總量為14.23 g/100 g。其中谷氨酸含量最高(1.79 g/100 g),其次是天冬氨酸(1.53 g/100 g),分別占總氨基酸的12.58%和10.75%。

表4 紅腳艾蛋白中氨基酸的組成與含量Table 4 Amino acid composition and contents of Artemisia verlotorum Lamotte

2.2.1 以理想蛋白模式評價 紅腳艾蛋白中EAA/TAA與EAA/NEAA的值分別為40.97%和0.69,都分別高于FAO/WHO建議的40%和0.6[12],符合理想蛋白模式。

2.2.2 以氨基酸比值系數(shù)法評價 RC值的大小表示偏離FAO/WHO氨基酸模式的程度,RC<1表明該種氨基酸含量相對不足,RC>1表明該種氨基酸含量相對過剩,RC值最小的氨基酸為該蛋白質(zhì)的第一限制氨基酸[10]。如表5所示,紅腳艾蛋白質(zhì)中苯丙氨酸+酪氨酸RC值為1.385,為EAA中數(shù)值最高者;蛋氨酸+胱氨酸RC值為0.148,為EAA中數(shù)值最低者,是第一限制氨基酸?，F(xiàn)代營養(yǎng)學(xué)研究認(rèn)為,氨基酸的不足與過剩都會降低蛋白質(zhì)的利用率[24]。在日常飲食中,紅腳艾可與其他含硫氨基酸豐富的食物搭配,提高其蛋白質(zhì)利用率和食用價值。SRC值是通過比較某蛋白質(zhì)EAA組成比例與FAO/WHO氨基酸模式的差異,判斷該蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值,SRC值越接近100,表示這些氨基酸的平衡性越好,該蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值越高[13]。紅腳艾蛋白的SRC值為63.37,與扁豆(65.69)接近,略小于大米(70.5)與白菜(71.52),略高于玉米(55.14)與紅薯(60.57)[13],說明紅腳艾蛋白具有較高營養(yǎng)價值。

表5 紅腳艾中氨基酸比值系數(shù)法評價Table 5 The assessment of Artemisia verlotorum Lamotte amino acids using ratio coefficient method

2.2.3 以功能性氨基酸評價 功能性氨基酸是指除參與合成蛋白質(zhì)外還具有其他特殊功能的氨基酸,是人體正常生長和和多種生物活性物質(zhì)的合成所必需的,在調(diào)節(jié)胎兒發(fā)育、細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)和免疫功能調(diào)控中起到重要作用[25]。紅腳艾含有谷氨酸、天冬氨酸、亮氨酸、甘氨酸、精氨酸、組氨酸、脯氨酸7種功能性氨基酸,占總氨基酸含量的53.6%。其中谷氨酸含量最多,占1.79%,組氨酸的含量最少,僅為0.35%。谷氨酸和天冬氨酸是合成嘧啶核苷酸和嘌呤核苷酸的底物,在免疫細(xì)胞的增殖中起重要作用;同時,這兩種氨基酸也是小腸的主要能源物質(zhì),共同維持腸道的完整性,阻止腸道微生物向體循環(huán)的轉(zhuǎn)移[26]。

2.3 食用安全性測試

由表6可知,SD大鼠在給予受試物期間及14 d觀察期內(nèi)均未見異常癥狀,體重正常增長,未出現(xiàn)死亡現(xiàn)象,試驗結(jié)束進(jìn)行解剖,肉眼觀察未見異常。試驗結(jié)果表明,紅腳艾對SD大鼠的急性經(jīng)口毒性耐受劑量(LD50)>5100 mg/kg體重,毒性分級為實際無毒。

表6 紅腳艾粉對SD大鼠的急性經(jīng)口毒性試驗結(jié)果Table 6 Artemisia verlotorum Lamotte powder on SD rats of acute toxicity test

3 結(jié)論

紅腳艾中膳食纖維含量高達(dá)59.6 g/100 g,蛋白質(zhì)(18.9 g/100 g)含量次之,脂肪(5.5 g/100 g)與可利用碳水化合物(6.0 g/100 g)含量較低。同時紅腳艾中含有多種礦物質(zhì)元素,其中Ca的含量最高(1.25×104mg/kg)。紅腳艾蛋白中必需氨基酸占總氨基酸的40.97%,必需氨基酸/非必需氨基酸值為0.69,符合FAO/WHO推薦的理想蛋白模式;蛋氨酸+胱氨酸RC值最低,為第一限制氨基酸;功能性氨基酸含量豐富,占總氨基酸的53.6%。且急性毒性試驗表明,紅腳艾分級為實際無毒。紅腳艾具有獨(dú)特的營養(yǎng)成分結(jié)構(gòu),在日常食用和保健食品的開發(fā)利用中具有廣闊的應(yīng)用前景。