益智不同部位營養成分與質量評價

牛晴，劉平懷，曹猛，王秀海，王盛林，黃家興

（海南大學材料與化工學院，海南海口570228）

益智別名益智子、摘艼子，為姜科（Zingiberaceae）植物益智（Alpinia oxyphylla Miq.）的干燥成熟果實，多年生草本植物，株高1 m～3 m；莖叢生；葉2列，葉片披針形，長25 cm～35 cm；蒴果球形（干時紡錘形），果皮上有13～20條顯著的縱條紋；種子不規則扁圓形[1]。益智容易種植和管理，在廣西、云南、海南等南部地區有大面積種植，益智仁同檳榔、砂仁、巴戟天一起共同構成“四大南藥”。益智以干燥成熟果實或種子入藥，具有益脾、暖腎、固氣、澀精等功效[2]。早在明朝醫學家李時珍所著的《本草綱目》中就記載了益智的功效：“益智仁，辛溫，無毒。主治遺精虛漏、小便余瀝、益氣安神、補不足、安三焦等”。在食用方面亦有益智做益智粽的相關記載，《南方草木狀》：“建安八年，交州刺史張津嘗以益智子粽餉魏武帝”；《廣州記》：“益智，如葉蘘，莖如竹箭；子從心中出，一枝有十子。內白骨四，破去之，取外皮蜜煮為粽子，味辛”。在海南省偏遠地仍有把益智果腌制，或者把益智果去皮、留仁、磨粉用于煮粥食用的習慣。中國的保健食品受傳統藥食同源思想和中醫理論的影響，其原料多以中草藥為主；中草藥中富含具有一定抗氧化活性的功效成分，且目前國家已批準的保健食品功能中的降血糖、降血壓、增加免疫力、抗衰老等功能均與抗氧化活性有關[3]。不少文獻研究表明益智提取物[4]、益智精油[5]、益智中的活性成分原兒茶酸[6-7]具有抗氧化的藥理活性，這是益智可用于作為保健食品原料的理論基礎，目前單一益智制品有九制益智、甜酸益智、糖沙益智、蜜餞益智等，此外市場上還有許多與其它食品原料一起制成的保健產品。

2010版和2015版《中國藥典》均記載益智飲片炮制為益智仁除去雜質及外殼，其后搗碎；國家食品藥品監督管理局《既是食品又是藥品》也包括益智仁。且益智為多年生草本植物，采收果實六到七年后，由于結果能力下降，藥農會將益智的整株丟棄[8]。因此益智莖、葉、果皮、果梗等成為益智仁采收及應用后的廢棄物，有必要拓展益智的額外利用價值，為豐富中華藥材庫以及人類食品、醫藥、能源等方面具有重大意義。近幾年的研究趨向于益智莖葉、根莖、果皮等部位的化學成分[9-13]。除益智仁之外的其他部位的營養成分尚未研究，文章對益智莖、葉、果皮、果仁、果梗5個部位的營養成分分析比較，得出除益智仁之外具有營養價值的部位，為益智莖、葉、果皮、果梗用于食品、保健食品、新食品原料等提供理論基礎。

1 材料和方法

1.1 材料與試劑

益智各部位：海南省保亭和瓊中，所用益智各部位均為新鮮樣品，采收于2017年6月份，材料剪碎存放于-20℃以下冰箱中保存，用時取出。鮮樣處理：樣品粉碎機粉碎，冰箱中存放，測定前從冰箱中取出樣品，放置一段時間常溫散去樣品表面水分，精確稱重。干樣處理：部分營養素的分析采用干基，所用鮮樣于50℃左右烘箱中烘干的方式再進行測定。

冰乙酸，石油醚（沸程30℃～60℃）、濃硫酸、濃鹽酸、高氯酸、磷酸：西隴化工股份有限公司；考馬斯亮藍、焦性沒食子酸：上海麥克林生化科技有限公司；維生素B1、維生素B2、維生素A（純度≥95%）：上海源葉生物科技有限公司；甲醇（色譜純）、乙腈（色譜純）：美國ACS恩科化學；正己烷（色譜純）：美國TEDIA有限公司。

1.2 儀器與設備

DHG-9071A型電熱恒溫干燥箱：上海精宏實驗設備有限公司；SHA-C型水浴恒溫振蕩器：江蘇盛藍儀器制造有限公司；DK-98-Ⅱ型萬用電爐：天津市泰斯特儀器有限公司；TU-1810型紫外可見分光光度計：北京普析通用儀器有限責任公司；F97 Pro熒光分光光度計：上海棱光技術有限公司；CCA-1112型冷卻水循環裝置：上海愛朗儀器有限公司；ZSD-A1270A型全自動新型生化培養箱：上海智城分析儀器制造有限公司；Master-S plus UVF型實驗室超純水機：上海和泰儀器有限公司；SY-1000E多用途恒溫超聲提取機：北京弘祥隆生物技術開發有限公司；STARTER 3100 pH計：奧豪斯儀器（上海）有限公司。

1.3 測定方法

1.3.1 常規營養成分分析

以下營養素測定均為鮮重。水分測定：GB 5009.3-2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》；灰分測定：GB 5009.4-2016《食品安全國家標準食品中灰分的測定》；粗脂肪測定：GB 5009.6-2016《食品安全國家標準食品中脂肪的測定》；粗纖維測定：GB/T 5009.10-2003《植物類食品中粗纖維的測定》；總糖測定以葡萄糖作標準曲線，采用硫酸—蒽酮法測定；蛋白質測定：GB 5009.5-2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》分光光度法；色素測定參照文獻[14]。

1.3.2 維生素含量分析

以下營養素測定均為鮮重。

維生素B1測定參照GB5009.84-2016《食品安全國家標準食品中維生素B1的測定》；維生素B2測定參照GB5009.85-2016《食品安全國家標準食品中維生素B2的測定》；維生素B3測定參照GB5009.89-2016《食品安全國家標準食品中煙酸和煙酰胺的測定》；維生素B6測定參照GB/T 14702-2002《飼料中維生素B6的測定高效液相色譜法》；維生素C測定參照GB5009.86-2016《食品安全國家標準食品中抗壞血酸的測定》（熒光法）并做了部分改動，試液的制備：準確稱取3 g左右粉碎試樣，加入20 mL偏磷酸-乙酸溶液，超聲提取30 min，過濾，用提取液稀釋至25 mL，備用；

知識融合系統構建的目的是通過補充不完整的知識并獲取新的知識，來實現對多源知識的協同使用。其構建的基礎是個體用戶的需求、有效的知識源以及特定的信息環境。一個完整的知識融合系統可以被描述為人、技術、過程和信息/知識的組合，它必須能夠應對任何不可預知的改變（比如用戶需求），提供最新的資源評估數據，支持復雜業務操作的快速執行，并可以為知識客戶提供個性化的服務。基于以上分析，構建了一個知識融合系統的通用架構（見圖3）。

維生素A、維生素E測定參照GB5009.82-2016《食品安全國家標準食品中維生素A、D、E的測定》并做了部分改動，樣品液提取按照國標法進行，維生素A、E單獨測定，維生素A檢測波長325 nm，維生素E檢測波長 295 nm，流動相：甲醇∶乙腈（體積比）=1∶1。

1.3.3 礦質元素（重金屬）測定

樣品處理：采用干樣品，樣品在50℃～55℃下烘干，粉碎，過40目篩。

重金屬測定：GB 5009.268-2016《食品安全國家標準食品中多元素的測定電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）》壓力罐消解樣品。

1.3.4 脂肪酸組成分析

樣品處理：采用干樣。氣相色譜與質譜聯用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS） 分析脂肪酸組成，將樣品50℃烘干，采用索氏提取法提取油脂，脂肪甲酯化參照文獻[15]：稱取一定的油脂，加入1%硫酸-甲醇2 mL于70℃水浴中加熱60 min，加入正己烷搖勻，取上清液，再加入少量正己烷洗一次，合并兩次上清液，保存待測。將上述待測液用0.45 μm微孔濾膜過濾，通過氣相色譜-質譜聯用儀進行檢測。

氣相條件：色譜柱Agilent HP-5MS（5%苯基甲基氧化硅，325 ℃，30 m×250 μm×0.25 μm）；進樣口溫度：270 ℃；載氣：He；柱流量：1 mL/min；分流比：20∶1。質譜條件：EI源，電離電壓：70 eV，離子源溫度：230℃，掃描范圍：10 amu～500 amu，進樣量：1.0 μL。

1.4 營養價值評價方法

根據聯合國糧食及農業組織/世界衛生組織（Food and Agriculture Organization of the United Nations/World Health Organization，FAO/WHO）通過的國際食品標準制定的《營養標識導則》（CAC/GL 2-1985）：營養素參考值（nutrient reference values，NRVs）用于營養標簽和有關聲稱的一系列基于科學數據的數值。包括營養素參考值-要求（nutrient reference values-requirements，NRVs-R）基于營養素要求相關營養素水平的營養素參考值（nutrient reference values，NRV）。以此評價益智各部位的維生素和重要礦質元素含量情況。

脂肪酸組成的評價，食用油脂中的脂肪酸主要分為飽和脂肪酸（saturated fatty acid，SFA）、單不飽和脂肪酸（monounsaturated fatty acid，MUFA）和多不飽和脂肪酸（polyunsaturated fatty acid，PUFA）。通過計算SFA∶MUFA∶PUFA的值對益智各部位油脂中的營養價值進行評價。

1.5 數據處理

每個樣品進行3次平行試驗，結果表示為平均值±標準差（Mean±SD）的形式，試驗數據采用Excel2007和SPSS進行方差齊性分析、LSD檢驗。

2 結果與分析

2.1 常規成分分析

益智不同部位的營養成分測定結果如表1所示。

表1 益智不同部位常規營養成分含量Table 1 The content of conventional nutrients in different parts of Alpinia oxyphylla Miq.mg/100 g

比較保亭和瓊中兩個產地益智莖、葉中的常規營養成分可知：莖中油脂、色素、蛋白質3種營養成分含量在兩個地區不存在顯著性差異，其他常規營養成分含量存在顯著性差異，突出表現為莖QZ總糖、粗纖維含量分別是莖BT總糖含量的3.25倍、1.22倍；葉中水分、色素、蛋白質含量兩個產地無顯著性差異，灰分、總糖、油脂、粗纖維等營養成分的含量兩個地區存在顯著性差異，葉BT粗纖維含量高于葉QZ，含量為15.77 g/100 g，葉QZ的灰分、總糖、油脂含量均顯著高于葉BT，含量分別是葉BT的1.46倍、1.82倍、2.6倍。

保亭地區益智不同部位營養成分含量結果表明：保亭地區新鮮部位含水量最高的是果皮、果梗，含量可達80%以上，與其余各部位有顯著性差異；果仁（益智仁）中總糖含量遠遠高于其他部位，為35.48%，其次為葉，含量為4.09%。果皮、果梗中油脂含量分別為0.44、0.3g/100g，而果仁油脂含量為2.43g/100g，是果皮、果梗油脂含量的5.52倍、8.1倍，莖、葉油脂含量分別為1.83、1.69 g/100 g，是除果仁外油脂含量較高的兩個部位。油脂中的脂溶性成分具有多種保健作用，如β-胡蘿卜素對小鼠腫瘤具有免疫作用，視黃醇促進人體淋巴細胞抗體生成，植物油脂中富含的VE能刺激脾臟細胞增生等，因此可選擇益智莖、葉作為油脂開發利用的部位。一些天然植物色素由于同時含有中藥材特有有效成分，對人體多種疾病如高血壓、糖尿病等慢性非傳染性疾病具有治療、預防效果和保健功能[16]，益智葉中色素含量最高，為0.369 g/100 g，遠遠超過其他部位色素含量。益智中各部位粗纖維含量：葉>莖>果梗>果仁>果皮；各部位蛋白質含量：葉>果仁>果梗>果皮>莖。綜上所述，除益智仁外，益智其他部位在食品、保健品行業有突出的利用價值。

2.2 維生素含量結果分析

益智不同部位維生素含量見表2，《營養標識導則》維生素的NRVs-R見表3。

表2 益智不同部位維生素含量Table 2 The content of Vitamins in different parts of Alpinia oxyphylla Miq.mg/100 g

表3《營養標識導則》維生素的NRVs-RTable 3 NRVs-R of vitamins in“Guidelines for nutrition labeling”

通過保亭地區維生素測定結果可見，VB1、VB2、VC3個水溶性維生素在益智各部位均有檢出，其中VB1含量順序為：果梗BT>莖BT>葉BT>果皮BT>果仁BT，莖BT與葉BT含量無顯著性差異，果皮BT與果仁BT含量無顯著性差異，果梗作為與果實直接相連的部位含量最高，為0.066 mg/100 g。葉BT中所含的水溶性維生素含量分別為0.47、12.32 mg/100 g均顯著高于其他部位，255、10.6 g的新鮮益智葉與的NRVs-R值相當，此外，其脂溶性維生素VE含量為5.81 mg/100 g遠遠高于其他部位。脂溶性維生素VA、VE在傳統可食用果仁部位未檢出，但水溶性維生素VC是同一地區所有部位含量最高的為4.34 mg/100 g，其次是果皮，含量為4.11 mg/100 g，攝入一定量的益智仁可以補充VC。

瓊中地區益智葉 VB6、VC、VA、VE含量比較突出，分別為 12.97、13.04、0.901、43.76 mg/100 g。VB6參與氨基色氨酸轉化成作用巨大的神經傳遞素血清素的過程，與VB1、VB2共同完成食物消化分解，與鐵合作防治貧血，它能消化、吸收蛋白質和脂肪，并能促進人體合成胰島素、改變人的精神狀態等[17]。VA可調控花生四烯酸（ARA）和一氧化氮（NO）的生成，從而控制二者誘導的氧化應激反應，提高機體抗氧化、免疫能力[18]。質量為10、88.8 g的新鮮益智葉就可達到《營養標識導則》中VB6、VA的NRVs-R值。適量的補充維生素有利于機體的代謝活動。

比較海南保亭和瓊中兩個地區莖、葉中各維生素含量可知，維生素含量呈現地區差異性。突出表現在兩個地區益智葉中VC、VA、VE含量有極顯著的差異，瓊中地區益智葉VC、VA、VE含量遠遠高于保亭地區益智葉，分別為 13.04、0.901、43.76 mg/100 g，是保亭益智葉的3.45倍、7.21倍、7.53倍。

2.3 微量元素及礦質元素

人體日需量較大的有11種常量元素，為碳、氫、氧、氮、硫、磷、鈉、鉀、鈣、鎂、氯，14 種微量元素，為鐵、銅、錳、鋅、鉬、鉻、鈷、鎳、錫、釩、碘、硒、氟、硅，益智微量元素及礦質元素含量見表4，《營養標識導則》礦質元素的NRVs-R見表5，表6列出了部分元素對人體的重要作用[19]。

表4 益智微量元素及礦質元素含量Table 4 The content of trace elements and mineral elements in Alpinia oxyphylla Miq.

表5《營養標識導則》礦質元素的NRVs-RTable 5 NRVs-R of mineral elements in“Guidelines for nutrition labeling”

表6元素對人體的作用Table 6 The role of elements in the human body

本文分析了益智不同部位的24種元素的含量，其中 13 種元素鉀、鈉、鈣、鎂、錳、鐵、鋅、銅、鎳、鉻、鈷、錫、釩為已確認的人體必需元素。鋇被認為可能是必需的，鋁為無害元素。比較海南保亭和瓊中兩個產地的益智莖、葉比較突出的幾個元素含量可知：莖QZ、葉QZ中 Na、Ca、Mg、Fe、Zn 5 個元素含量分別大于莖 BT、葉BT中的含量；而K、Cu含量則相反，說明元素含量存在地域差異。且葉QZ中Ca、Mg、Fe含量是所有部位中含量最高的，113.1、94.3、121.7 g新鮮益智葉與《營養標識導則》中相應礦物質的NRVs-R值相當。

保亭地區益智各部位元素分布呈現一定差異。K含量：果皮>果梗>葉>莖>果仁；Ca含量：葉>果梗>果皮>莖>果仁；Mg含量：果皮>葉>果仁>莖>果梗；Fe含量：葉>果梗>果仁>果皮>莖；Cu含量在各部位間的差異很小；Mn含量：葉>莖>果梗>果皮>果仁；Zn含量：莖>果梗>果皮>果仁>葉。Ca、Fe、Mn在益智葉中含量最高；K和Mg在益智果皮中含量最高；益智莖為Zn含量最高的部位。

2.4 脂肪酸組成

采用GC-MS法對益智各部位的脂肪酸組成進行分析，結果見表7～表9。

表7 益智飽和脂肪酸組成Table 7 Saturated fatty acid composition of Alpinia oxyphylla Miq.%

表8 益智不飽和脂肪酸組成Table 8 Unsaturated fatty acid composition of Alpinia oxyphylla Miq.%

表9 益智脂肪酸含量匯總Table 9 Fatty acid content conclusion of Alpinia oxyphylla Miq. %

通過質譜數據庫檢索鑒定各部位脂肪酸的組成。膳食中脂肪酸的攝取在一定程度上與脂蛋白的生理代謝有關，脂肪酸中的部分飽和脂肪酸也可以達到調節體內生理代謝的作用，如月桂酸（12∶0）在體內具有抗病毒、抗菌的能力，同時可以防齲、抗蝕斑；棕櫚酸（16∶0）能降低血清中膽固醇的含量；硬脂酸（18∶0）部分能降低了膽固醇的溶解，同時可能會對膽酸的生成進行調節，從而降低血清和肝臟中膽固醇含量[20]。莖BT和果梗BT棕櫚酸含量較高，分別為11.8%、16.95%；而硬脂酸在益智的各部位均有檢出，其中葉BT和果仁BT兩個部位的含量相對較高，分別為6.17%、6.46%，硬脂酸經過脫氫反應轉化為油酸，而油酸也具有降低膽固醇的作用。另外，莖BT、果梗BT中飽和脂肪酸含量在20%以上 ；葉BT、果皮BT、果仁BT、莖QZ、葉QZ中飽和脂肪酸含量在10%～20%之間；此外，從益智的多種部位檢測出奇數碳原子飽和脂肪酸，英國《柳葉刀·糖尿病和內分泌學》雜志刊登一項研究表明，一些飽和脂肪酸其實有助于預防糖尿病。比如，奶、奶酪和酸奶等全脂奶制品中的某些飽和脂肪酸就有助于降低2型糖尿病風險，從酸奶等奶制品獲得的奇數鏈（碳原子數為15和17）飽和脂肪酸對2型糖尿病具有預防作用[21]，除葉BT、果仁BT2個部位，其他部位均檢測出C15∶0，其中果梗BT、莖QZ兩個部位含量相對較高，分別為0.78%、0.65%，在益智所有的部位中均檢測出C17∶0，同樣果梗BT、莖QZ兩個部位含量的含量較高，分別為1.16%、1.27%；除此之外仍檢測出許多其他的奇數碳飽和脂肪酸，如 C19∶0、C21∶0、C23∶0 等，其是否具有生理活性功能，有待于進一步研究。

食用油脂中脂肪酸的組成和比例是衡量油脂營養價值的重要指標，相關文獻報道，不同國家和組織對膳食中SFA、MUFA和PUFA的攝入量和構成比有較多的建議或推薦，對于不同的人群，SFA、MUFA和PUFA 的推薦比值通常在 1∶1∶1、3∶4∶3、1∶4∶1 或者 1∶6∶1等，中國營養學會的推薦值是 1∶1∶1[22]。從 SFA∶MUFA∶PUFA比值可以看出，莖BT、果梗BT、莖QZ中不飽和脂肪酸含量均大于飽和脂肪酸含量，其中莖BT的SFA∶MUFA∶PUFA 值為 1∶0.62∶0.79，相對較接近 1∶1∶1，脂肪酸組成相對分布均勻；必需脂肪酸主要包括兩種，一種是 ω-3系列的 α-亞麻酸（18∶3），一種是 ω-6系列的亞油酸（18∶2），益智莖BT、果梗BT中亞油酸含量較高，分別為16.53%、19.02%，分別占相應不飽和脂肪酸總量的56.1%、58.2%，目前已有亞油酸和亞油酸甲酯具有一定的抗炎作用的研究[23]，因此除果仁BT和莖QZ外的其他部位可用于抗炎藥物的研究，此外亞麻酸僅在葉BT中有檢出，含量為5.00%；此外，莖BT、果皮BT、果梗BT含有的棕櫚酸油脂[16∶1（n-7）]也具有降低炎癥反應的作用。

3 結論與討論

益智仁既是食品又是藥品，在保健品、食品、藥品等行業應用十分廣泛，近年來越來越多的學者逐漸致力于益智其他部位的研究，研究內容不斷豐富。文章通過對益智各部位的營養成分、兩個產地益智莖、葉營養成分研究發現：益智莖、葉的營養成分含量存在地域差異；不同部位的營養成分含量存在差異，主要表現為益智葉色素、粗纖維、蛋白質含量均高于其他部位，且礦質元素Ca、Fe、Mn在益智葉中含量最高。另外，不少藥理活性的研究對象為益智果，一些中藥材的使用也直接保留果皮使用，開發益智果皮的使用價值同樣具有重要意義。通過對益智各部位的脂肪酸組成分析中發現益智油脂中化學成分含量豐富，除了已統計的脂肪酸組成，還有許多的烷烴、醇、酮、支鏈脂肪酸等，油脂中還有許多未知成分有待進一步明確。益智莖、葉、果梗等部位的油脂中含有多種烷烴、烯烴等，其油脂有望為新能源的開發提供原料。