天津、黃驊地區西伯利亞白刺枝葉中氨基酸及礦物元素分析1)

倪建偉 武 香 張華新

(中國林業科學研究院，北京，100091)

白刺屬(Nitraria L.)是蒺藜科(Zygophyllaceae)的一個小屬，為多分枝、耐鹽堿、旱生型低矮灌木。全世界共有12種，我國有8種，主要分布在甘肅、青海、新疆、內蒙古、河北等地［1］。在生態價值上，白刺因自然生于鹽漬化坡梗高地和泥質海灘丘壟型裸地上，耐鹽能力極強，因此能夠有效改善土壤營養，為其他植物群落的生存創造條件，白刺屬植物是優良的固沙灌木植物，是荒漠、半荒漠和鹽堿地等地區的重要建群植物［2－3］。在營養價值上，白刺的果實和枝葉都含有豐富的營養成分和活性物質，如氨基酸、礦質元素、黃酮和生物堿等［4－6］。其中西伯利亞白刺(Nitraria sibirica Pall.)和唐古特白刺(Nitraria tangutorum Bobr.)是西部蒙、藏、維等少數民族的傳統藥材。白刺經常在藏藥的復方上出現，民間也常用白刺治療胃病、傷風感冒、頭暈頭痛，葉子常用于輔助治療痙攣、神經痛和心律不齊等癥狀［7］。這些都是與白刺枝葉內的各種化學成分離不開的。

對白刺的研究已逐步受到人們的重視，尤其對白刺果實的研究，已利用白刺的果實研制出了白刺酒和白刺飲料［8－9］。在營養分析方面，張鳳枰等［10］對青藏高原白刺的水溶性維生素與枸杞和沙棘做了比較，得知白刺果粉維生素質量分數豐富，張勇［11］、楊占壽［12］等對甘肅省的3種白刺屬植物葉片微量元素做了分析，結果表明白刺葉片微量元素質量分數較高，對人體生理功能具有重要作用，胡端龍等［5］對白刺屬植物的化學成分研究現狀做了初步分析，馮云子等［13］對白刺主要功能性成分及其功效研究做了總結，明顯表現出白刺的營養和藥用價值，高航等［6］研究了柴達木盆地的西伯利亞白刺和唐古特白刺枝、葉和果皮的氨基酸質量分數。但尚未發現對西伯利亞白刺枝、葉必需氨基酸、總氨基酸和礦物元素做詳細分析的報道。氨基酸是構成機體蛋白質的基本物質，是生物不可缺少的營養成分，特別是必需氨基酸，是人體不能合成的，必需由食物供給，礦物元素同樣對生物體是非常重要的，某些中藥的有效成分也離不開無機礦物離子的參與，因此，氨基酸和礦物元素的質量分數直接關系到食品營養價值和藥用價值的高低，為此，文中以不同地區西伯利亞白刺的莖、葉為研究對象比較了其氨基酸和礦物元素的組成和質量分數差異，分析了氨基酸總量、必需氨基酸、常量及微量元素等的分布特點，旨在為西伯利亞白刺進一步開發提供依據，并為鹽堿地資源的充分利用打下基礎。

1 材料與方法

2010年9月16—18日采集天津大港地區和河北黃驊港地區的西伯利亞白刺葉片和枝莖，將采回的新鮮樣品用干凈柔軟的濕布擦凈后，置于烘箱中105℃殺青15 min，之后調整溫度到85℃，烘至恒質量，用粉碎機粉碎，過80目篩子并儲存于磨口玻塞的廣口瓶中，待用。

儀器:L－8800型全自動氨基酸分析儀，SH220型石墨消解儀，Z－5300型原子吸收分光光度計等。

試劑:優級純硝酸，優級純高氯酸，優級純鹽酸，光譜純測量元素標準品，去離子水等。

粗蛋白采用凱氏定氮法測定［14］;氨基酸按GB7649－87法測定;礦物元素采用原子吸收分光光度計法測定［15］。

2 結果與分析

2.1 氨基酸分析

所測的18種氨基酸在白刺的枝葉中均可檢測出，但在質量分數和組成上有所差異，結果如表1所示。

表1 兩地區西伯利亞白刺葉、枝氨基酸質量分數 mg·g－1

由表1可以明顯地看出，白刺葉子中氨基酸的總質量分數和必需氨基酸的質量分數均高于枝條中相應的質量分數，葉中氨基酸總量是枝條中的1.29～1.79倍，葉中必需氨基酸的量是枝條中必需氨基酸的1.46～1.86倍。總的氨基酸當中以天門冬氨酸、谷氨酸、丙氨酸和脯氨酸的質量分數相對較高，枝葉中的質量分數都已超過或接近10 mg·g－1。其中天津大港區白刺葉子和枝條中的天門冬氨酸、丙氨酸質量分數較黃驊港高，而谷氨酸的質量分數較之低;脯氨酸在兩港區白刺枝葉中是唯一一種枝條中質量分數大于葉片中質量分數的氨基酸，黃驊港枝條中質量分數達13 mg·g－1，葉片中僅6.3 mg·g－1，而大港區枝條中為 11.8 mg·g－1，葉片中為 7 mg·g－1。

在氨基酸總量上，天津大港地區西伯利亞白刺葉片中的質量分數達147 mg·g－1，高于黃驊港區葉片質量分數122.8 mg·g－1;在枝條中黃驊港地區的氨基酸總量為 94.83 mg·g－1，高于天津大港區 91.65 mg·g－1。必需氨基酸的總量和氨基酸總量規律相似，在葉片中天津大港區較高，為 50.2 mg·g－1，黃驊港區僅為39.2 mg·g－1;在枝條中黃驊港區較高，為26.83 mg·g－1，天津大港區為 26.05 mg·g－1。必需氨基酸質量分數最高的為纈氨酸，天津大港區和黃驊港區白刺葉子中纈氨酸的質量分數分別達9.6、7.7 mg·g－1，枝條中達到 5.2、5.4 mg·g－1。由此可見，兩地白刺的葉子和枝條中氨基酸的質量分數不成正比，但總氨基酸質量分數越大，相應必需氨基酸的質量分數也越大。

2.2 必需氨基酸比值系數評價

各類蛋白質的氨基酸組成比例不同，但所含必需氨基酸組成越接近人體需求比例，則其營養價值越高，1973年聯合國糧農組織(FAO)和世界衛生組織(WHO)提出了評價蛋白質營養價值的必需氨基酸比值系數法的評分模式［16－18］，計算氨基酸評分(AAS)方法如下:

根據各地點和部位氨基酸質量分數和表2中粗蛋白的質量分數，對每種必需氨基酸進行評分，得到表3，可知兩地區白刺多種必需氨基酸質量分數高于或接近于FAO/WHO修訂的理想蛋白質中必需氨基酸模式譜中的質量分數。黃驊港和天津大港葉子的氨基酸評分以(丙氨酸+酪氨酸)最高，分別為95和106，黃驊港白刺枝條中必需氨基酸評分以纈氨酸(86)為最高，大港區枝條以色氨酸最高。兩地區亮氨酸或“蛋氨酸+胱氨酸”的必需氨基酸評分值最低，因此，這些白刺枝葉的第一限制性氨酸酸為亮氨酸或“蛋氨酸+胱氨酸”。在營養食用方面，可以添加以這種限制氨基酸質量分數較高的食品或作料來提高綜合營養吸收。

表2 兩地區西伯利亞白刺葉、枝粗蛋白質量分數

表3 FAO/WHO標準必需氨基酸質量分數及兩地區西伯利亞白刺葉、枝必需氨基酸評分表

2.3 礦物元素分析

由表4可知，黃驊港和大港地區西伯利亞白刺葉片和枝條中常量元素和微量元素質量分數豐富。各港區表現為葉片中的各礦物元素質量分數明顯大于枝條中的質量分數，但兩港區間有較大的差異。在常量元素中，黃驊港區質量分數的總體規律由大到小表現為 Na、K、Ca、Mg，但在天津大港區總體規律由大到小的順序為Na、Ca、K、Mg;常量元素在葉片中的質量分數遠遠高于枝條中的質量分數，其中葉片中Na的質量分數是枝條中的2.36～4.00倍，葉片中K的質量分數是枝條中的1.23～2.95倍，葉片中Ca的質量分數是枝條中的1.55～1.92倍，葉片中Mg的質量分數是枝條中的1.81～2.30倍，而這元素對葉片的發育，尤其是對葉綠素的合成起著重要的作用;在微量元素中，兩港區均以Fe質量分數為最高，其由大到小的順序為 Fe、Mn、Zn、Cu。白刺葉片中Na的質量分數高達65～75 mg·g－1，致使葉片味道較咸。黃驊港地區微量元素質量分數較天津大港區低，其中天津大港區枝條中Fe的質量分數為 1531.75 mg·kg－1，明顯比黃驊港區葉片中的質量分數要高。

表4 兩港區西伯利亞白刺枝、葉部分礦物元素質量分數

3 結論與討論

黃驊港和大港區西伯利亞白刺葉子和枝條中氨基酸質量分數豐富，種類齊全，含有18種氨基酸，包括8種必需氨基酸。在各氨基酸中，天門冬氨酸、谷氨酸、丙氨酸和脯氨酸質量分數明顯較其他氨基酸質量分數高，這與索有瑞［19］對柴達木盆地西伯利亞白刺的研究相符，但與之相比，天津大港和黃驊港地區白刺葉片與枝條中的天門冬氨酸和丙氨酸質量分數明顯要高，葉片中的谷氨酸也偏高，但枝條中偏低。在天津大港和黃驊港地區白刺中脯氨酸表現為枝條中大于葉子中的質量分數，與柴達木盆地中的表現相反，并且比大港、黃驊港白刺中的質量分數高，地域差異顯著，這很可能與當地的氣候與土壤鹽堿類型有關。

西伯利亞白刺葉片中的氨基酸總量和必需氨基酸的質量分數均高于枝條中的質量分數，天津大港區葉片中氨基酸總量和必需氨基酸總量分別為147、91.65 mg·g－1，而黃驊港地區葉片中的分別為122.80、39.20 mg·g－1，天津大港區較高。依據WHO/FAO提出的評分模式給西伯利亞白刺必需氨基酸評分，可知白刺中枝葉中多種必需氨基酸的質量分數高于或接近于模式氨基酸的質量分數，可以將白刺枝條和葉片作為新的營養物質進行開發。而枝、葉中必需氨基酸的第一限制氨基酸為亮氨酸或“蛋氨酸+胱氨酸”，與高航等［6］研究的柴達木地區西伯利亞白刺枝葉相同，由此可知，西伯利亞白刺在氨基酸合成中，合成亮氨酸或“蛋氨酸+胱氨酸”的量是最少的，因此與含這種限制氨基酸量高的物質結合做營養開發食用，可提高綜合營養的利用率。

西伯利亞白刺葉片中的礦物元素質量分數明顯高于枝條中的質量分數，并且質量分數豐富。張勇等［11］對甘肅西伯利亞白刺葉片元素進行了測定，結果為:Na 67.29 mg·g－1;K 13.20 mg·g－1;Ca 14.79 mg·g－1;Mg 9.30 mg·g－1;Fe 825.20 mg·kg－1;Mn 62.30 mg·kg－1;Zn 226.30 mg·kg－1;Cu 15.80 mg·kg－1;李天才等［20］對柴達木地區西伯利亞白刺葉片微量元素測定的結果為:Fe 203.00 mg·kg－1;Mn 59.46 mg·kg－1;Zn 33.16 mg·kg－1;Cu 11.28 mg·kg－1;由此可見西伯利亞白刺在不同地區對各種礦物元素都有富集作用，但不同地區的白刺對礦物元素的富集能力是不同的，其中以含Na量為最高，其次是 K、Ca、Mg，這是因為白刺是聚鹽生的耐鹽植物，耐鹽能力強，通過聚集周圍的)鹽分而改善鹽堿土，降低土壤含鹽量。劉金榮等［21］對新疆的西伯利亞白刺果實中礦物元素進行了測定，高航等［15］對柴達木地區西伯利亞白刺果實礦物元素進行了測定，結果其質量分數都小于白刺葉片中的質量分數。這也說明西伯利亞白刺對礦物元素的富集程度在葉子和枝條上更為突出，就元素質量分數而言，對葉子和枝條的營養開發大于果實，利用其對于人體和動物補充礦物元素大有益處。

氨基酸除了組成蛋白質外，還有一些特殊的藥理功能［22］，氨基酸往往是中藥的主要有效成分或輔助成分，礦物元素同樣參與機體的代謝過程，對機體具有重要的生化活性、營養作用和保健功能，這也正與民間認為白刺具有保健作用相符。將白刺枝葉做飼用材料在多篇文獻中提到［23－24］，已成為一項開發課題。總之，白刺以其豐富的營養價值和高度的耐鹽能力，使白刺在營養、保健、醫學和鹽堿地治理和改良上都有極高的開發價值，由于不同地區西伯利亞白刺的局部生態環境、土壤營養分布、氣候等諸多因素的差異使得白刺氨基酸和礦物元素質量分數出現地區差異，在開發利用時要考慮到地區差異。本研究僅對黃驊港和天津大港區的西伯利亞白刺葉子和枝條中氨基酸和礦物元素做了測定和營養分析，為將來合理開發白刺資源提供了基礎數據。新疆、內蒙古、寧夏、遼寧等地同樣為白刺生長集中地，其他品種白刺，包括枝、葉和果實等營養器官也有較高的營養價值，除氨基酸和礦物元素外，像黃酮、多糖、生物堿等仍有較高的研究價值，均需在今后工作中不斷完善。

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