大棚種植菜用甘薯莖尖礦物質和氨基酸含量分析

俞涵琛 ，李玉龍 ，陸國權 ，張復仙

（1.浙江農林大學薯類作物研究所，浙江省農產品品質改良技術研究重點實驗室，杭州，311300；2.浙江衢州市農科院）

甘薯又名紅薯、番薯、地瓜等，為旋花科甘薯屬一年生或多年生草本植物。甘薯是我國四大主要糧食作物之一，我國甘薯總產量和種植面積均居世界首位[1]。長期以來，人們利用的只是甘薯的塊根，而對甘薯莖葉的研究較少。雖然普通甘薯品種的莖尖也可以食用，但其食味苦澀，而菜用甘薯品種的莖尖食味清香，更適合食用[2]。甘薯除了塊根供人們食用之外，其余部分都作飼料或者直接丟棄，其中也包括甘薯莖尖，這造成了資源的極大浪費。為了充分利用甘薯莖尖這一資源，我們需要全面了解甘薯莖尖中各礦質元素以及氨基酸組成和含量的情況。本研究對7種菜用甘薯莖尖的礦質營養成分和氨基酸組成含量進行特征分析，便于科學開發和利用甘薯莖尖資源。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

7種菜葉型甘薯參試品種來源見表1。各品種于3月中旬扦插于塑料大棚內。土壤為黃砂壤土，常規施肥和管理。于7月初取樣分析。樣品采集15 cm長的嫩尖，莖尖采收當天迅速送到實驗室制樣分析。

所用試劑包括濃硝酸（分析純）、過氧化氫溶液、鹽酸（分析純），均購自國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

Optima 7000 DV ICP-MS光譜儀，美國珀金埃爾默儀器（上海）有限公司生產；GAMMAI-16 LSC真空冷凍干燥機（德國Ghrist）；日立L-8900全自動氨基酸分析儀，日本日立高新技術株式會社；旋風粉碎機。

1.3 測定方法

①預處理 各樣品取莖尖10～15 cm的部分，用水清洗凈，自然風干。然后將莖切成2～3 cm的小段，放入冷凍干燥箱里冷凍干燥，并將已干燥的樣品用粉碎機粉碎，因此以下數據皆為干燥后的干基含量。

②礦質元素的測定 稱取磨碎的植株樣品0.3500 g，置于 50 mL消解管中，加入 10 mL濃硝酸，在消解儀上加熱（140℃），當溶液呈均勻醬油色時取下，稍冷卻后加雙氧水，再消煮，如此重復3～5次，每次添加雙氧水量逐漸減少，消煮到溶液呈無色或清亮后，冷卻洗入50 mL容量瓶中定容，用ICP-MS 測定[3]。

表1 7種葉菜型甘薯參試品種來源

③氨基酸的測定 a.預處理方法。取0.3000 g樣品，加入5 mL 6 mol/L的鹽酸，在110℃水解24 h，定容至 50 mL，取 0.5 ml冷凍干燥，再加入1.5 mL 0.02 mol/L的鹽酸，最后過濾上機測定。

b.儀器分析條件。梯度洗脫，分離柱柱溫57℃，反應柱柱溫135℃，緩沖液流速 0.35mL/min，茚三酮流速 0.35mL/min，選擇 L89_PH 4.6×60-2622.met分析方法，通道1檢測波長570 nm，通道2檢測波長 440 nm，進樣量 20 μL[4]。

2 結果與分析

2.1 礦質元素的含量

①必需常量元素 由表2可以看出，7種樣品中鉀含量是最高的，為27039.09～46246.90 mg/kg，其次為鈣、鎂、鈉含量，分別為5829.49～13876.58、2904.53～3903.17、544.24～11086.49 mg/kg。其中鎂含量較為平穩，Y3最高，達到了3903.17 mg/kg，最低的Y5為2904.53 mg/kg，鎂是葉綠素的構成成分，這可能跟甘薯莖尖顏色差異不大有關系。鈉的含量波動最大，最大的Y5達到了11086.49 mg/kg，最小的Y4只有544.24 mg/kg，Y3、Y6 的含量都超過了5000 mg/kg。鉀的含量最高，同時波動也較大，最大的 Y1達到了 46246.90 mg/kg，最小的 Y7為27039.09 mg/kg。鈣的含量處于第二位，有3個品種的含量超過了11000 mg/kg，分別為Y7、Y3、Y4，最高的 Y7 達到了 13876.58 mg/kg。Oduro等[5]的研究中提到紅薯葉的鈣含量在1310.52～1402.27 mg/100 g，與本文測得的含鈣最高的品種Y7基本一致，不同品種之間存在差異。

表2 各樣品干率、必需常量元素含量、必需微量元素含量

鈣對心肌有特殊影響，鈣與鉀相拮抗利于心肌收縮，維持心跳節律，鈣還具有中和酸性物質和解毒的作用，鈣還對多種酶有激活作用，如激活ATP酶等[6]；鎂是多種酶的激活劑[7]，對葡萄糖降解、脂肪、蛋白質、核酸的生物合成起重要作用，鎂還有參與脂肪的代謝和促進維生素C合成的作用[8]，甘薯莖尖具有解毒、降低膽固醇的作用[9]，可能與其含有較高的鈣、鎂有一定的關系。鈉是人體肌肉組織和神經組織中的重要成分之一，鈉元素在人體內過量或不足時，均會影響人體的正常生理功能[10]。

②必需微量元素 由表2數據可知，鐵、錳和鋅的含量較高，但不同的品種之間含量存在一定差異。鐵的含量在92.94～115.88 mg/kg，含量較為均一，其中最大的為Y6，最小的為Y1，略低于Oduro等[5]研究中紅薯葉的鐵含量，其最大原因是品種差異，預處理方法也有一定影響，也可能是測定部位不同造成的。錳含量在52.52～122.50 mg/kg，最大的為Y3，達到 122.50 mg/kg。研究表明，錳元素對膽固醇合成、碳水化合物及脂肪代謝等都起著重要的作用[3]，菜用甘薯莖尖有降低膽固醇等功效可能與其含有相對較高的錳元素有一定關系。鋅元素有促進人體生長發育的作用，與味覺蛋白合成味覺素，增強食欲，增強人體免疫力等功能，是人體中重要的微量元素。在7種材料中，Y2的鋅含量特別高，為292.93 mg/kg，而其他的6個樣品的鋅含量均在41.98～60.57 mg/kg，因此，Y2 品種甘薯可用于開發加強鋅元素的產品。鈷含量很低，在各材料間差別較大，鈷含量最少的是 Y1、Y6，僅為0.02 mg/kg，而最高的Y7是Y6的4倍，達到了0.08 mg/kg。鈷具有與氫氰酸形成不同配合物的明顯傾向，因而能解除氰化物的毒性[8]，薯莖尖能消炎解毒可能與其含有鈷有關。此外，鉬含量也較低，含量都在1.00 mg/kg以下，7種材料中含量最高的是Y6，達0.98 mg/kg，最低的是Y3，僅為0.49 mg/kg。鉬具有活化鐵質、防止貧血、幫助代謝、促進正常發育的生理作用，這可能與菜用薯莖尖增強人體免疫力有關聯。菜用甘薯莖尖的銅含量在6.08～12.14 mg/kg，含量較高，最高的為Y2，蔬菜的銅含量主要與當地種植條件有關[11]，同時也可能與該品種對銅的富集和吸收能力有關，Y2具有較高的含銅量，原因可能與種植土壤含銅量高及該品種對銅元素吸收能力好有關，具體原因還需進一步研究。鉻的含量在9.05～21.65 mg/kg，含鉻量最高的是Y5，為21.65 mg/kg，鉻對防治動脈粥樣硬化、冠心病、高血壓、腦血管疾病都有十分重要的作用，因而菜用型甘薯莖尖具有的預防高血壓等功效可能與其中含鉻有一定關聯。硼的含量在18.64～27.31 mg/kg，最大的是 Y1，最小的是 Y7，硼是人的一種重要營養成分，缺硼可使生長延緩，并出現骨關節炎[12]。

2.2 氨基酸組成和含量特征

①氨基酸種類及含量 對7個樣品進行17種氨基酸的測定分析，包括蘇氨酸（Thr）、纈氨酸（Val）、甲硫氨酸（Met）、異亮氨酸（Ile）、亮氨酸（Leu）、苯丙氨酸（Phe）、賴氨酸（Lys）7種人體必需氨基酸，組氨酸（His）、精氨酸（Arg）2 種嬰幼兒必需氨基酸，及8種其他氨基酸，分別為天冬氨酸（Asp）、絲氨酸（Ser）、谷氨酸（Glu）、甘氨酸（Gly）、丙氨酸（Ala）、半胱氨酸（Cys）、酪氨酸（Tyr）、脯氨酸（Pro），測定結果見表3。

葉菜型甘薯莖尖氨基酸平均含量的順序從高到 低 為Asp、Glu、Leu、Lys、Ala、Val、Phe、Gly、Arg、Ser、Ile、Thr、Pro、Tyr、His、Met、Cys。

②人體必需氨基酸含量及其組成 人體必需氨基酸是人體不能按需合成，必須從每日膳食中攝取，否則會影響機體蛋白質合成而不能維持機體的正常生長發育的氨基酸。由表4可知，菜用甘薯莖尖 E/T（EAA/T）的比例為33.20%～37.66%，其中比例最高的是Y3，其次是Y6，比例最低的是Y2。菜用甘薯莖尖中E/N（EAA/NEAA）的比例最高的為Y3，有 60.41%，最低的是 Y2，比例為49.71%。1973年FAO/WHO提出理想蛋白質的標準是E/T在40%左右，E/N 在0.60 以上[8]，因此可看出，Y2 這一菜用型品種的必需氨基酸含量并不如其他的品種，Y3的比例模式最符合理想蛋白質的標準。

從兒童必須氨基酸的含量CE看，菜用型甘薯莖尖中含量較高，其中Y7最高，有23.93 mg/g（表3），可以考慮將菜用型甘薯莖尖開發適合兒童食用的功能性食品。

③藥用氨基酸含量及其組分 藥用氨基酸是指在一般植物中含量少，有些人體不能合成，但又是維持機體氮平衡所必需的氨基酸，包含有 Glu、Asp、Arg、Gly、Phe、Tyr、Met、Leu、Lys 9種[13]。 藥用氨基酸含量用MAA表示，為以上9種氨基酸之和，M/T表示藥用氨基酸含量占氨基酸總量的百分比。

表3 各材料中氨基酸的含量 mg/g

由表3可知，菜用甘薯莖尖藥用氨基酸總量為164.23～189.34 mg/g，其中含量最高的是Y4，其次是Y7，最低的為Y3；從表4可以看出，M/T（MAA/T）范圍在61.68%～66.29%，其中，比例最高的為Y2，其次為Y4，最低的為Y6，可篩選藥用氨基酸比例較高的甘薯莖尖，用于開發功能性食品。

④味覺氨基酸含量及其組分 鮮味氨基酸含量用SOAA表示，為Glu、Asp 2種氨基酸含量之和；甜味氨基酸含量用SWAA表示，為Thr、Ala、Gly、Ser、Pro 5 種氨基酸含量之和[13]；芳香族氨基酸含量用AAA表示，為Tyr、Phe 2種氨基酸含量之和。

氨基酸不僅具有各種生理功能，還能使食物呈現出一定鮮美的味道。由表4可知，菜用型甘薯莖尖的呈味型氨基酸各品種間含量差異并不是很大。在鮮味、甜味氨基酸和芳香族氨基酸中，SOAA最高的是 Y4，達到了106.22 mg/g，SWAA 最高為Y7，達到 70.28 mg/g，AAA最高為Y7，達到26.04 mg/g，其中Y7的SOAA、SWAA和AAA都是較高的，可能在食味評價中有較好表現。

表4 各材料中必需氨基酸組成、藥用氨基酸組成、味覺氨基酸含量

3 小結與討論

本研究表明，甘薯莖尖含有豐富的礦質元素和氨基酸。常量元素方面，鉀含量最高，最高的是Y1；鈣含量其次，最高的是Y7；鎂居第三位，最高為Y3；鈉含量最小，同時波動最大，其最大值為Y5，達11086.49 mg/kg，最小值為Y4，只有 544.24 mg/kg。造成各品種常量元素差異的原因可能是品種間對礦物質吸收利用能力存在差異。

本研究表明，甘薯莖尖具有豐富的微量元素種類，且某些品種的某些微量礦質元素含量特別高，如Y5的鉻量達到了21.65 mg/kg，可針對性地開發相關功能性食品等。

本文檢測了17種氨基酸的含量，由于本研究采用鹽酸水解法，而天冬酰胺和谷氨酰胺在酸水解時釋放出氨而成為天冬氨酸和谷氨酸，色氨酸在酸水解中被破壞，因此樣品中可能還含有天冬酰胺、谷氨酰胺和色氨酸，相應的天冬氨酸和谷氨酸含量可能比實際值略高。測得的結果與歐行奇等[14]研究所述相比較略有差異，除可能是試驗品種和栽培條件不同所導致之外，還可能是預處理條件不同所致，且本研究將莖尖先在冷凍干燥下處理，測得的數據也是甘薯莖尖干基中所含的礦質元素和氨基酸含量。

本研究表明，甘薯莖尖具有種類繁多的氨基酸，其中人體必需氨基酸占總氨基酸比例最高的品種是Y3，藥用氨基酸含量最高的是Y4，Y7具有較高的呈味型氨基酸含量，且Y7還含有較高的兒童必需氨基酸。

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