牡丹花粉營養成分評價及相關性分析

張孟琴，孫亞真，范一霖

（1.銅仁學院材料與化學工程學院，貴州銅仁554300；2.河南林業職業學院，河南洛陽471001；3.洛陽市出入境檢驗檢疫局，河南洛陽471003）

植物花粉是生命的精華，具有較高的營養與藥用價值，富含碳水化合物、蛋白質、維生素、氨基酸、礦物元素、脂類等有機營養成分和酶、激素、輔酶、多肽、黃酮等多種活性物質。是一種綠色、健康的新型天然保健品和滋補藥品，具有改善大腦機能、調節新陳代謝、提高身體免疫力、以及養顏、減肥等多種功效[1-4]。

牡丹（學名Paeonia suffruticosa）屬毛茛科、芍藥屬多年生落葉灌木。其花色艷麗，花朵雍容華貴，素有“花中之王”的美譽，觀賞價值極高。同時，牡丹根和皮均是名貴的中藥材，具有很高的藥用價值。《本草綱目》中記述，丹皮“和血，生血，涼血。治血中伏火，除燥熱”。現代研究表明，丹皮具有抗菌、消炎、止血、鎮痛、抗腫瘤等活性，還能促進單核細胞吞噬功能，提高機體特異性免疫功能[5-7]。牡丹全身是寶，牡丹籽油中含有多種氨基酸、維生素、礦物質、不飽和脂肪酸等多種對人體有益的成分[8-11]，肖豐坤等[9]采用超臨界CO2萃取工藝從滇牡丹籽中提取的植物油—不飽和脂肪酸的含量達89.34%，其中亞麻酸含量高達72.26%。現今油用牡丹已于2011年3月被衛生部列為新資源食品（2011年第9號）。牡丹花也是傳統的中藥材，具有清熱解毒之功效，而且可燉可炒，具有較高的食用價值。清《養心錄》記載：“牡丹花瓣，湯淖可，蜜浸可”。牡丹花中不僅含有豐富的蛋白質、脂肪、氨基酸、微量元素、微生素等對人體有益的營養成分，還含有能降低血壓、鎮咳及抗腫瘤的紫云英苷、芍藥花苷、沒食子酸、丹皮酚等活性成分[12-15]。牡丹在我國栽培種植面積累計高達近百萬畝，目前市場上以牡丹花為原料，開發出的具有美容、安神、養血、降壓作用的牡丹花茶、牡丹花果酒、牡丹花精油，制作的牡丹花醬、牡丹花糕點、牡丹醋等產品越來越受到人們的歡迎。

牡丹花朵大，花粉產量多，目前我國牡丹花粉的年產量估計可達數千噸，但牡丹花粉的利用率較低，大量的牡丹花粉資源被浪費。何得平[16]對臨夏油用紫斑牡丹花粉營養成分進行了分析，得出其維生素E的含量高達45.22 mg/100 g。趙貴紅[17-18]以牡丹花粉為原料進行了牡丹花粉山藥酸奶、牡丹花粉蔬菜汁啤酒等特色食品的初步研制。劉娟等[19]對牡丹花粉中的黃酮進行了測定并對其抗氧化活性進行了研究。但前期研究中未見對牡丹栽培品種花粉間營養成分的變異系數及各成分間相關性進行分析評價的報道。

有著“千年帝都、牡丹花城”、“洛陽牡丹甲天下”等美譽的河南洛陽是我國牡丹的主要研究和栽培中心，現今種植的牡丹品種已達1 200余種，洛陽農林科學院與深圳華大基因研究院經過近三年的協作攻關，在世界上首次破譯了牡丹基因組，標志著牡丹科研水平達到了新階段，這極大加快了牡丹的標準化與規模化發展步伐。本研究以洛陽市6個主栽牡丹品種花粉為研究對象，對所含的蛋白質、礦物元素、脂肪及灰分的含量進行測定并對品種間各成分的差異、變異系數及相關性進行了分析和評價，研究結果有利于進一步開發牡丹花粉產業、豐富牡丹深加工產品種類。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

在牡丹盛花期的2017年4月10日于洛陽農林科學院的農博園內采集了“隴原紅”（西北牡丹品種紅色系列）、“烏金耀輝”（中原牡丹品種黑色系列）、“洛陽紅”（中原牡丹品種粉色系列）、“花蝴蝶”（中原牡丹品種復色系列）、“銀紅巧對”（中原牡丹品種紅色系列）、“鳳丹白”（江南牡丹品種白色系列）6個牡丹主栽品種的花粉，真空干燥箱內45℃～50℃烘干至質量恒重后取出，研缽研碎后過60目篩子，置于冰箱內-20℃低溫保存。

各單元素標準儲備液（濃度均為1 000 μg/mL）：國家有色金屬及電子材料分析測試中心生產；HNO3（優級純）：西隴化工股份有限公司；試驗用水：自制超純水；試驗所用器皿均經6 mol/L HNO3浸泡36 h，超純水淋洗干凈；其他試劑均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

ETHOS-1型微波消解儀：Italy，Miletstone公司；Prodigy中階梯光柵-交叉色散全譜直讀ICP發射光譜儀：America，Leeman 公司；FR-200MK II電子天平：Japan，A/D公司；101-1型電熱鼓風干燥箱：江蘇電器廠；SCAA-101水相針式濾器（13 mm×0.45 μm）：安譜實驗科技股份有限公司；Kjeltec 8200全自動凱氏定氮儀、Tecator Digestor高溫消化爐：German，Fuchs 公司；CY-AS1200C-S微波灰化爐：湖南長儀微波科技有限公司。

1.3 測定方法

1.3.1 蛋白質含量的測定

參照中華人民共和國衛生部GB 5009.5-2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》中的凱氏定氮法[20]，并加以改進。準確稱取各品種牡丹花粉（1.000 0±0.000 1）g，移入500 mL干燥的消化管中，在通風櫥中于每個消化管中加入0.4gCuSO4和6.0gK2SO4及20mL的H2SO4，搖勻，將消化管置于高溫消化爐中消化。240℃預消化30 min，再將溫度升至420℃消化90 min，直至消化液呈藍綠色透明狀，取出消化管冷卻至室溫，于全自動凱氏定氮儀中完成加液、蒸餾。參數如下：硼酸吸收液（20 g/L）30 mL，NaOH（40%）50 mL，蒸餾時間5 min，蒸汽量：100%。最后以0.1 moL/L的鹽酸標準溶液滴定終點，同時做試劑空白對照。每種樣品平行測定3次。

式中：X為試樣中蛋白質的含量，g/100 g；V1為試樣消耗鹽酸標準溶液的體積，mL；V2為試劑空白消耗鹽酸標準溶液的體積，mL；C為鹽酸標準溶液的濃度，mol/L；0.014為 1.0 mL鹽酸（1.0 mol/L）標準溶液相當的氮的質量，g；M為試樣的質量，g；6.25為氮換算為蛋白質的系數。

1.3.2 脂肪含量的測定

參照中華人民共和國衛生部GB5009.6-2016《食品安全國家標準食品中脂肪的測定》中的酸水解法[21]。

1.3.3 灰分的測定

參照中華人民共和國食品安全國家標準GB5009.4-2016《食品安全國家標準食品中灰分的測定》中總灰分測定方法[22]。

1.3.4 礦物元素含量的測定

采用電感耦合等離子原子發射光譜法[23-25]。

1）微波消解程序：稱取6種不同品種牡丹花粉各（0.5000±0.0001）g，放入聚四氟乙烯微波消解罐中，然后緩慢加入8 mL高純濃HNO3，加蓋密封后置于微波消解儀內，設定消解程序進行微波消解。消解條件為：功率1 kW，0～15 min內升溫至190℃，保溫15 min～25 min；當溫度處于45℃以下、壓力小于0.1 Pa后，冷卻結束，取出罐體，卸下消化內罐，把消解罐內消解好的樣品溶液（消解液如有渾濁或沉淀現象，用SCAA-101水相針式濾器過濾至澄清透明狀溶液）及消解罐的淋洗液（至少清洗3次）合并一起轉移到25 mL A級容量瓶中，超純水定容至刻度。同法進行空白對照。

2）混合標準溶液的配置：分別取單元素標準儲備液（1 000 μg/mL），用 2%HNO3做介質配置成 10 μg/mL的混合標準儲備液。用2%HNO3將混合標準儲備液逐級稀釋，配置成 0、0.5、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 μg/mL系列混合標準溶液。

3）ICP工作條件：激發功率1.1 kW、氬氣壓力0.55 MPa～0.6 MPa，光室溫度33℃，冷卻氣流量19.0 L/min，霧化氣流量1.0 L/min，輔助氣流量0.2 L/min，檢測器溫度蠕動泵進樣，溶液提升速率1.4 mL/min，等離子觀察方式為水平觀測。

分析波長的選擇及背景校正：K（769.90 nm）、Ca（315.89 nm）、Mg （279.08 nm）、Na （589.59 nm）、Fe（239.56 nm）、Zn （206.20 nm）、Cu （327.40 nm）、Mn（259.37 nm）、Se（196.09 nm）、B（249.68 nm）。

將濃度為10 μg/mL的各單元素標準溶液導入ICP，自動背景校正。選擇干擾少、精密度高的分析譜線，建立工作曲線。在ICP-AES最佳工作條件下測定各樣品中 K、Ca、Mg、Na、Zn、Fe、Cu、Mn、Se 和 B 10 種元素的含量，平行測定3次，計算平均值。

式中：X為被測定元素的含量，μg/g；C為儀器測得的樣品溶液中元素的濃度，μg/g；C0為試劑空白溶液中元素的濃度，μg/g；M為樣品的質量，g；n為稀釋倍數。

1.4 數據統計與分析

數據分析采用Microsoft Excel及SPSS Base Ver.16.0等軟件進行處理。

2 結果與分析

2.1 蛋白質、脂肪及灰分含量的測定

蛋白質、脂肪及灰分含量測定結果見表1。

表1 不同品種牡丹花粉中蛋白質、脂肪和灰分的含量Table 1 The content of protein，lipid and ash in pollen of different Paeonia suffrutisosa cultivar

由表1可知，6種牡丹花粉中的蛋白質含量非常豐富，平均含量為37.34%。其中“銀紅巧對”品種花粉中蛋白質的含量最高（39.48%），“烏金耀輝”花粉中的蛋白質含量最低（35.03%），品種間蛋白質含量的最大差異為12.7%，變異系數為4.74%，低于10%，表明品種之間蛋白質含量變幅較小，遺傳比較穩定；6種牡丹品種花粉中脂肪的含量處于較低的水平，但品種間差異有統計學意義，平均含量為3.19%，其中“隴原紅”花粉中脂肪的含量最高（4.94%），而“烏金耀輝”花粉中脂肪的含量最低（1.79%），品種之間脂肪含量的差異幅度最高達176.0%，變異系數為30.51%，遠高于10%，表明品種之間脂肪含量變幅很大，不同品種間存在較大差異；與上述蛋白質及脂肪含量不同，牡丹品種間花粉中灰分含量差異沒有統計學意義，平均含量為5.24%，品種間灰分含量的差異幅度最高為7.8%（表1），變異系數僅為3.79%，遠遠低于10%，表明品種間灰分含量差異較小，含量相對比較穩定。

2.2 礦物元素含量的測定

2.2.1 工作曲線、儀器檢出限及精密度和準確度測定

各元素的工作曲線、儀器檢出限及準確度和精密度的檢測結果見表2。

表2 線性相關系數、儀器檢出限、精密度及回收率Table 2 The linear correlation coefficient，detection limits，precision and recovery

由表2可知，各元素工作曲線的線性相關系數均在0.998 5～0.999 9之間，表明回歸方程具有良好的線性關系。平行測定空白溶液11次，系統自動計算標準偏差，儀器的檢出限為 0.000 2 μg/mL～0.008 5 μg/mL。各元素的加標回收率在90.08%～114.15%之間，各元素的相對標準偏差（RSD）在0.20%～6.30%之間，表明本方法具有較好的準確度和較高的精密度。

2.2.2 常量元素的含量

6種牡丹花粉中常量元素的含量見表3。

表3 牡丹花粉常量元素含量Table 3 The constant elements in pollen of peony cultivar μg/g

由表3可知，6種不同品種牡丹花粉中常量元素含量的高低順序為K＞Ca＞Mg＞Na，方差分析結果顯示，品種間牡丹花粉的常量元素含量差異均有統計學意義。品種間花粉中K的含量在（10 396.05±457.96）μg/g～（14 538.07±55.65）μg/g ，平均含量為13 009.85 μg/g，“銀紅巧對”牡丹花粉中K的含量最高（14 538.07±55.65）μg/g，品種間K含量的變異系數為11.54%，高于10%，表明品種間K含量變異較大；品種間花粉中Ca的含量在 （2 618.84±260.05）μg/g～（6 043.21 ± 91.82）μg/g，平均含量為 3 837.26 μg/g，“洛陽紅”牡丹花粉中Ca的含量最高（6 043.21±91.82）μg/g，品種間變異系數為31.04%，遠遠高于10%，表明品種間Ca含量變異很大；品種間花粉中Mg的含量在 （2 291.64± 49.92）μg/g～（3 212.17±16.88）μg/g，平均含量為 2 896.74 μg/g，“花蝴蝶”牡丹花粉中Mg元素的含量最高（3 212.17±16.88）μg/g，品種間變異系數為11.01%，高于10%，表明品種間Mg含量變異較大；品種間花粉中Na含量在（6.28±0.51）μg/g～（25.93 ± 0.05）μg/g，平均含量為 18.49 μg/g，“隴原紅”牡丹花粉中Na的含量最高（25.93±0.05）μg/g，品種間變異系數為 35.73%，遠遠高于10%，表明品種間Na含量變異很大。

2.2.3 微量元素的含量

6種不同品種牡丹花粉中微量元素的含量見表4。

表4 牡丹花粉微量元素的含量Table 4 Content of microelements in pollen of six peony cultivar μg/g

由表4可知，6種牡丹花粉中的微量元素含量高低的順序為Zn＞Fe＞Mn＞B＞Cu＞Se。方差分析結果顯示，除了Se元素含量的變異系數為3.24%，小于10%，品種間差異無統計學意義外，其他微量元素含量的變異系數均大于10%，品種間差異均表現出統計學意義。品種間花粉中Fe的含量在（49.76±0.66）μg/g～（103.03±4.06）μg/g，平均含量為 81.24 μg/g，“洛陽紅”牡丹花粉中 Fe的含量最高（103.03±4.06）μg/g；品種間花粉中 Mn 的含量在（28.69±0.06）μg/g～（60.11±0.21）μg/g，Mn 元素的平均含量為 48.24 μg/g，“銀紅巧對”牡丹花粉中 Mn的含量最高（60.11±0.21）μg/g；品種間花粉中 Cu 的含量在（16.17±0.13）μg/g～（25.66±0.19）μg/g，Cu 元素的平均含量為 18.57 μg/g，“銀紅巧對”牡丹花粉中Cu的含量最高（25.66±0.19）μg/g；品種間花粉中Zn含量在 （88.81±5.47）μg/g～（135.00±0.27）μg/g，Zn 元素的平均含量為 108.04 μg/g，“銀紅巧對”牡丹花粉中Zn元素的含量最高（135.00±0.27）μg/g；品種間花粉中 Se含量在（0.84±0.36）μg/g～（1.54 ± 0.44）μg/g，Se 元素的平均含量為 1.25 μg/g，“隴原紅”牡丹花粉中Se元素的含量最高（1.54±0.44）μg/g。品種間花粉中B含量在（16.16±0.10）μg/g～（33.78±0.74）μg/g，B 元素的平均含量為 27.4 μg/g，“烏金耀輝”牡丹花粉中B的含量最高（33.78±0.74）μg/g。

2.3 各成分含量的相關性分析

各成分含量的相關性分析見表5。

由表5可知，蛋白質含量與K、Cu的含量呈極顯著正相關，相關系數分別為0.655和0.539，與Se呈顯著正相關，相關系數為0.493，與Ca和B呈極顯著負相關，相關系數分別為-0.523和-0.619；脂肪含量與Se的含量呈顯著正相關，相關系數為0.420，與Mg、Fe呈顯著負相關，相關系數為-0.651、-0.739；灰分含量與Na的含量呈極顯著正相關，相關系數為0.710，與B呈顯著正相關（0.417），與K和Mg呈顯著負相關，相關系數分別為-0.433和-0.489；K與Ca呈極顯著負相關，相關系數為-0.583，而與Cu呈極顯著正相關，相關系數為0.550；Ca與Fe和Mn呈極顯著正相關，相關系數分別為0.783和0.540，與Zn呈顯著正相關，相關系數為0.473，與Se呈顯著負相關，相關系數為-0.462；Mg與Cu和Fe呈顯著正相關，相關系數分別為0.445和0.483；Zn與Cu、Fe和Na均呈極顯著正相關，相關系數分別為0.765、0.628和0.615，與Mn呈顯著正相關，相關系數為0.431；Cu與Fe、Mn呈顯著正相關，相關系數分別為0.446和0.469；Fe與Mn和B呈極顯著正相關，相關系數分別為0.658和0.608，與Se呈顯著負相關，相關系數為-0.495；Mn與B呈極顯著正相關，相關系數為0.771，與Na呈顯著正相關，相關系數為0.414。

表 5牡丹品種花粉各組分含量指標間相關性分析Table 5 Correlation analysis among different ingredient contents in peony samples

3 討論

3.1 牡丹花粉中主要營養成分的含量及開發前景

蛋白質與脂肪是生命的物質基礎，是構成機體生長發育產生新組織的原料。食品中總灰分的含量是評價食品質量的重要指標之一。本研究結果表明，牡丹品種花粉中脂肪含量與灰分含量均處于較低的水平，而蛋白質含量較高，達到35.03%～39.48%，遠高于已報道的牡丹花瓣中蛋白質含量[12-14]（6.25%～21.53%），比40種常見其他植物花粉中蛋白質含量（平均含量24%）高11%以上[26]，相當于中國主要食物—大豆中蛋白質的含量（35%～39%）。表明牡丹花粉可用于制作高蛋白的保健食品。

常量與微量元素都是人體不可缺少的營養成分。如缺鈣會導致骨質疏松，缺鎂會導致情緒不安與手足抽搐，缺鐵則會產生缺鐵性貧血，缺鋅則造成小兒發育不良等[27]。本研究結果顯示，牡丹花粉不僅含有豐富的人體必需的常量元素K、Ca、Mg和Na，而且含有人體代謝必需的微量元素Fe、Cu、Zn、Mn和Se。這些礦物元素的含量均高于牡丹籽油和牡丹花瓣中礦物元素的含量[10-14]，也遠高于大多數其他植物花粉中礦物元素的含量[28-29]，具有較高的營養價值和食用價值。測試的牡丹花粉中鉀的含量（平均為13 009.85 μg/g）與鈉的含量（平均為18.49 μg/g）的比值大于500以上，鉀鈉比高有助于維持肌體的酸堿平衡，對高血壓的預防和治療起到一定的作用。因此，牡丹花粉可作為富含常量元素與微量元素的天然植物產品進行開發。

3.2 牡丹花粉中主要營養成分的變異系數及資源開發

種質資源表型性狀的變異頻率是遺傳多樣性的數量化體現，而且變異系數與優質資源的優異選擇正相關[30]。一般情況下，變異系數大于10%，說明性狀在種質個體間差距較大，該抽樣群體中的個體在此性狀上存在較大變異，較好地保存了該性狀的基因資源[31]。相反，變異系數小的性狀，說明該性狀在種質間趨于穩定，評價和抽樣時可不作為重點考慮。本研究結果顯示，牡丹品種間花粉中蛋白質含量與灰分含量的變異系數均小于10%，表明這兩類物質遺傳較為穩定；但品種間花粉中脂肪含量與與絕大多數礦物元素（Se除外）含量的變異系數均大于10%，甚至高達30%以上，表明牡丹品種間這兩種成分含量的遺傳變異較大，進行種質資源篩選時有較大選擇余地。

3.3 牡丹花粉中主要營養成分之間的相關性

Skinner等[32]認為相關系數大于 0.707或小于-0.707才有生物學意義，相當于一個性狀占另一個性狀變異的50%以上，可以用一個性狀描述另一個性狀。在評價和保存種質資源選擇某一性狀時，做為選擇參數可優先考慮或預測該性狀的選擇可能對其他性狀產生的影響[33]。本研究的相關性分析結果表明，牡丹品種間花粉中蛋白質與脂肪及灰分之間相關性不顯著，但與K、Cu、Ca、Se和B元素之間相關性達顯著水平；脂肪含量與 Ca、Mg、Fe、Se 呈顯著相關性；灰分含量與K、Mg、Na、B呈顯著相關性。上述結果表明，在進行牡丹品種選育或保健食品開發時，主要營養成分（如蛋白質）與一些礦質元素均能兼顧。

4 結論

牡丹花粉中含有豐富的蛋白質和礦物元素，但脂肪和灰分的含量較低。品種間蛋白質含量和灰分含量的變異系數較小，而脂肪含量與礦質元素含量的變異系數較大。牡丹花粉品種間蛋白質、脂肪和灰分含量間無顯著相關性，但這些主要營養成分與各礦物元素之間的相關性達顯著水平。