林芝手掌參營養(yǎng)成分分析與評價

江洪濤，馬斌，畢娜，馬長中

（西藏農(nóng)牧學(xué)院食品科學(xué)學(xué)院，西藏林芝860000）

手掌參[Gymnadenia conopsea（L.）R.Br.]，又名為藏三七、掌參、佛手參，隸屬微子目（Microspermae），蘭科（Orchidaceae），手參屬（Gymnadenia R.Br.），是一種生長于海拔3 000 m～4 000 m高山灌木叢的青藏高原的植物。在全世界分布于歐洲和亞洲溫帶地區(qū)，在國內(nèi)主要分布于東北、內(nèi)蒙古、河北、山西、陜西、甘肅、四川、云南、西藏等地。它具有多糖、醇、酸、糖苷等化學(xué)成分，薛楠、岳正剛、李帥、張曉紅、楊帆等[1-5]對西藏林芝魯朗、黑龍江的手掌參塊莖化學(xué)成分、青藏高原12個地區(qū)手掌參的（high purity liquid chromatography，HPLC）指紋圖譜相似度以及內(nèi)蒙古手掌參多糖的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，具有對羥基苯甲醇、香草酸、糖苷、天麻素、芳香酸衍生物等化學(xué)成分，手掌參多糖結(jié)構(gòu)主要為1-3位和1-4位鍵合的糖苷鍵且為β-吡喃型糖。手掌參具有新型的氨基酸取代物（conopsamide A1）[6]，青海、西藏、甘肅手掌參具有活性多糖[7]，對四川、青海、河北、西藏手掌參根莖化合物指紋圖譜[8]進(jìn)行了分析。但有關(guān)西藏林芝手掌參蛋白質(zhì)及氨基酸、粗纖維、礦物質(zhì)元素等營養(yǎng)成分的綜合分析及評價鮮有報道。因此本研究主要對西藏林芝色季拉山、覺木村、比日神山的手掌參進(jìn)行了營養(yǎng)成分分析及評價，以期為林芝手掌參的綜合利用與開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

手掌參：2017年8月，分別采于西藏林芝市色季拉山（編號S）、比日神山（編號B）、八一鎮(zhèn)覺木村（編號G），經(jīng)西藏農(nóng)牧學(xué)院食品科學(xué)學(xué)院李連強(qiáng)副教授鑒定為手掌參。將采到的手掌參測水分后，自然晾干，用粉碎機(jī)粉碎后，放置于真空袋中備用。

甲醇、乙腈（色譜純）：北京迪馬科技有限公司；18種氨基酸（色譜純）標(biāo)品：上海源葉生物科技有限公司；11種元素標(biāo)液：中國鋼鐵研究院；鹽酸（分析純）：洛陽昊華化學(xué)試劑有限公司；硝酸（分析純）：西安三浦精細(xì)化工廠；2，4-二硝基氟苯（分析純）：山東西亞化學(xué)股份有限公司；濃硫酸（分析純）、硼酸（分析純）：成都化學(xué)試劑廠；磷酸氫二鈉（分析純）：成都市聯(lián)合化工試劑研究所；磷酸二氫鈉（分析純）：成都市科龍化工試劑廠；對二氨基苯甲醛（分析純）：天津市福晨化學(xué)試劑廠；水為超純水。

1.2 儀器與設(shè)備

JK-5000超聲波清洗機(jī)：合肥金尼克機(jī)械制造有限公司；SDZ-DⅢ循環(huán)水真空泵：上海羌強(qiáng)儀器公司；UPH-Ⅱ-10L超純水機(jī)：成都優(yōu)越科技公司；MS-105電子天平、Easy Plus pH計：瑞士梅特勒公司；DZF-6020真空干燥箱：四川普瑞賽斯儀器有限公司；1260高效液相色譜儀（配有紫外檢測器）：美國Agilent公司；AA7003原子吸收光譜儀、HG-01氫化物發(fā)生器：北京東西分析儀器有限公司；755B紫外-可見光分光光度計：上海菁華科技公司；SH-220石墨消解儀：濟(jì)南海能儀器公司；HG-10-4B陶纖馬福爐：上海禾工公司；FIWE3纖維測定儀：意大利VELP公司。

1.3 方法

1.3.1 各種營養(yǎng)成分分析

粗脂肪含量的分析采用GB 5009.6-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中脂肪的測定》；蛋白質(zhì)含量的分析采用GB 5009.5-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測定》；水分含量的測定采用GB 5009.3-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測定》；總糖含量的分析采用GB/T 15672-2009《食用菌中總糖含量的測定》[9]；灰分含量的分析采用GB 5009.4-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中灰分的測定》；粗纖維含量的分析采用GB 5009.88-2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中膳食纖維的測定》。

1.3.2 氨基酸成分測定

樣品經(jīng)6 mol/L HCl水解后，經(jīng)處理后，用2，4-二硝基氟苯衍生，17種氨基酸檢測采用高效液相法[10]，樣品經(jīng)6 mol/L NaOH水解后，經(jīng)處理后，用對二甲氨基苯甲醛顯色，色氨酸檢測采用比色法[11]。

色譜條件：流動相，B為0.02 mo1/L磷酸氫二鈉和0.02 mo1/L磷酸二氫鈉混合液，D為甲醇-乙腈（10∶90，體積比）。色譜柱Diamonsil AAA（5 μm，4.6 mm×250 mm，北京迪馬科技有限公司）。流速0.8 mL/min；梯度洗脫程序見表1；進(jìn)樣量10 μL；檢測波長360 nm；柱溫42℃，檢測周期為50 min。梯度洗脫程序見表1。

表1 梯度洗脫程序Table 1 Gradient elution program

1.3.3 氨基酸評價

按照2007年聯(lián)合國糧農(nóng)組織與世界衛(wèi)生組織（Food and Agriculture Organization of the United Nations/World Health Organization，F(xiàn)AO/WHO）建議的氨基酸評分標(biāo)準(zhǔn)模式[12]和中國預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院營養(yǎng)與食品衛(wèi)生研究所提出的雞蛋蛋白質(zhì)模式進(jìn)行營養(yǎng)學(xué)評價。公式：

式中：n為比較的氨基酸數(shù)；t為待評蛋白質(zhì)；s為雞蛋蛋白質(zhì)。

1.3.4 各種礦物質(zhì)元素分析

鉀、鈉、鈣、鎂、銅、鐵、鋅和錳元素含量分析采用GB 5413.21-2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)嬰幼兒食品和乳品中鈣、鐵、鋅、鈉、鉀、鎂、銅和錳的測定》，鎘、鉻、鉛元素含量分析采用GB 5009.15-2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中鎘的測定》、GB 5009.123-2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中鉻的測定》、GB 5009.12-2017《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中鎘的測定》，以上11種元素，火焰法和石墨爐法原子吸收按各種元素的最佳條件分析。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

試驗平行測定3次，其試驗結(jié)果采用Origin8.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（Mean±SD）表示，作圖采用GraphPad Prism v5.0。

2 結(jié)果與分析

2.1 手掌參主要營養(yǎng)成分分析

主要營養(yǎng)成分分析結(jié)果如表2。

表2 手掌參基本營養(yǎng)成分含量Table 2 Nutritional Components of Gymnadenia conopsea（L.）R.Br. %

由表2可知，水分在其營養(yǎng)成分中最為豐富，平均含量為78.02%；其次是總糖，總糖含量較高，平均含量高達(dá)39.27%。它含有7.23%的多糖[13]，多糖具有抗衰老、抗腫瘤、降血糖、降血脂，免疫調(diào)節(jié)等功能[14]。因此，手掌參是良好的碳水化合物源，具有明顯的保健功能。粗脂肪含量平均為2.43%，符合人們追求低脂滋補(bǔ)食品的保健理念。粗纖維含量平均為9.37%，根據(jù)GB 28050-2011《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)預(yù)包裝食品營養(yǎng)標(biāo)簽通則》中對食品膳食纖維的規(guī)定，手掌參是一種富含膳食纖維的食物（膳食纖維含量大于6 g/100 g），膳食纖維具有降低膽固醇、抑制腫瘤、改善腸道功能、促進(jìn)礦物質(zhì)吸收等功能[15]。其粗蛋白質(zhì)平均含量為7.17%，灰分含量低，平均為1.04%。綜上而言，手掌參具有珍貴的食用和藥用價值。

2.2 氨基酸分析及評價

氨基酸分析結(jié)果見表3。

由表3可知，3份樣品均含10種NEAA、8種EAA。此外手掌參還含有鳥氨酸[16]。E/T分別為37.67%、34.40%和30.50%，平均為34.19%，E/N為0.52（均值），比較接近FAO/WHO提出的理想蛋白質(zhì)模式（E/T＞40%，E/N＞0.60）。因此，手掌參氨基酸組成比較合理。

表3 手掌參氨基酸組成及含量比較Table 3 Amino acids comparison in Gymnadenia conopsea（L.）R.

續(xù)表3 手掌參氨基酸組成及含量比較Continue table 3 Amino acids comparison in Gymnadenia conopsea（L.）R.

3份樣品的鮮味氨基酸（谷氨酸、天冬氨酸、蛋氨酸和絲氨酸）總量分別為 256.47、249.63、267.71 mg/100 g。鮮味氨基酸分別占總氨基酸的23.20%、23.94%和23.97%（均值23.70%）。因此，手掌參具有一定的增鮮作用。

手掌參作為藥用植物，9種藥用氨基酸（谷氨酸、天冬氨酸、精氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、賴氨酸），因它們能維持機(jī)體氮平衡所需，故將其稱為藥用氨基酸。3份樣品藥用氨基酸總量分別為654.24、641.75 mg/100 g 以及 651.36 mg/100 g，與各樣品的總氨基酸含量比值為0.60左右。在這些藥用氨基酸中，精氨酸含量最高，其次為天冬氨酸，精氨酸在人體內(nèi)參與鳥氨酸循環(huán)，促進(jìn)尿素的形成，使人體內(nèi)產(chǎn)生的氨經(jīng)鳥氨酸循環(huán)轉(zhuǎn)變成無毒的尿素，由尿中排出，從而降低血氨濃度，精氨酸中有較高濃度的氫離子，有助于糾正肝性腦病時的酸堿平衡，而且具有提高機(jī)體免疫力、促進(jìn)肌肉合成、腸道發(fā)育等功能。因此，手掌參具有一定的藥用價值。

2.3 蛋白質(zhì)氨基酸評價

按照2007年WHO/FAO提出的氨基酸模式進(jìn)行氨基酸評價，蛋白質(zhì)氨基酸評價見圖1。

圖1 手掌參的氨基酸評價Fig.1 Amino acid scores of protein in Gymnadenia conopsea（L.）R.Br.

食品中含有必需氨基酸的種類以及所占的比重決定了食品蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值，如圖1A所示，3份樣品中色氨酸的酸價最高為59%（均值），苯丙氨酸與酪氨酸的酸價為49%（均值），亮氨酸與賴氨酸的酸價分別為14%和15%（均值），為第一限制氨基酸和第二限制氨基酸。異亮氨酸、蛋氨酸與半胱氨酸、蘇氨酸、纈氨酸的酸價分別為29%、38%、25%、27%；如圖1B所示，第一限制性氨基酸為亮氨酸，第二限制氨基酸為賴氨酸，色氨酸酸價為33%。3份樣品的氨基酸評價均低于FAO/WHO模式，手掌參只能作為一種用于輔助滿足成人及幼兒必需氨基酸需求量的食材，可以搭配含硫氨基酸和芳香族氨基酸豐富的食品以彌補(bǔ)限制氨基酸的不足。

按照2007年WHO/FAO提出的雞蛋蛋白質(zhì)氨基酸模式進(jìn)行氨基酸評價，見表4。

由表4可知，手掌參必須氨基酸的化學(xué)評價CS評分均低于雞蛋白模式，苯丙氨酸和酪氨酸評分相對較高為0.20（均值）。酪氨酸可以作為氨基酸復(fù)合制劑的原料，作營養(yǎng)增補(bǔ)劑，亦可治療脊髓灰質(zhì)炎和甲狀腺機(jī)能亢進(jìn)等癥以及預(yù)防肝癌的發(fā)生[17]，3份樣品的第一限制性氨基酸是亮氨酸和賴氨酸。必需氨基酸指數(shù)（EAAI）在86～95之間為良好蛋白源，75～86為可用蛋白源，小于75為不適蛋白源。S、B和G的EAAI分別為15.01、12.92和13.84，表明手掌參為不適蛋白源。

2.4 礦物質(zhì)元素分析

礦物質(zhì)分析結(jié)果如表5。

表5 取自不同地區(qū)的手掌參中礦質(zhì)元素含量（mg/kg干重）Table 5 Mineral elements composition of Gymnadenia conopsea（L.）R.Br.（mg/kg，dry wt.）

由表5可知，手掌參含有K、Na、Ca等多種人體所必需的常量元素，不含元素Zn和Mg。其中3份樣品的鈣、鈉、鉀含量均值分別為230.88、216.95 mg/kg以及135.92 mg/kg，Ca與K的含量最高，Ca是構(gòu)成人體骨骼和牙齒的重要組成部分，且在維持人體循環(huán)、呼吸、神經(jīng)、內(nèi)分泌、消化、血液、肌肉、骨骼、泌尿、免疫等各系統(tǒng)正常生理功能中起重要調(diào)節(jié)作用。幼兒缺Ca容易導(dǎo)致發(fā)育遲緩、食欲不振、牙齒不齊、骨軟化病以及佝僂病[17]。K元素的多攝入對人體能起到降血壓的作用[18]。手掌參含有人體必需的 Fe、Cu、Mn、Cr等微量元素。其中Fe元素（均值114.52 mg/kg）含量相對較高，F(xiàn)e元素是構(gòu)成人體的必不可少的元素之一，缺Fe會影響到人體的健康和發(fā)育，最大的影響即是缺鐵性貧血，世界衛(wèi)生組織的調(diào)查表明，大約有50%的女童、20%的成年女性、40%的孕婦會發(fā)生缺鐵性貧血。其富含Cr元素，Cr元素含量為1.21 mg/kg，人體對Cr元素的需求量雖少，但它參與人體糖、脂肪、蛋白質(zhì)的代謝，能幫助胰島素促進(jìn)葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的效率，是重要的血糖調(diào)節(jié)劑。在血糖調(diào)節(jié)方面，特別是對糖尿病患者而言有著重要的作用。它同時有助于人體的生長發(fā)育，并對血液中的膽固醇濃度也有控制作用，缺乏時可能導(dǎo)致心臟疾病[19]。Mn的平均含量約為48.05 mg/kg，主要存在于垂體、肝胰臟和骨骼的粒腺體中，為多種酶的組成部分。Mn元素參與體內(nèi)的造血過程，促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)脂肪的氧化作用，可防止動脈粥樣硬化，有利于人體健康[20]。含痕量Cd，Cd含量均在國家規(guī)定的食品安全標(biāo)準(zhǔn)范圍（鎘≤1.0 mg/kg）內(nèi)，不含重金屬鉛。

3 結(jié)論

西藏林芝手掌參主要成分為糖、粗纖維和蛋白質(zhì)，共占手掌參塊根的55.81%（均值），總糖含量較高，平均含量高達(dá)39.27%。含有18種氨基酸，氨基酸種類齊全，必需氨基酸含量占氨基酸總量（E/T）的34.19%（均值），必需氨基酸含量與非必需氨基酸的比值（E/N）為0.52（均值），鮮味氨基酸占氨基酸總量的23.70%（均值）。藥用氨基酸占氨基酸總量的59.63%（均值）；精氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、纈氨酸含量相對較高；色氨酸為第一限制氨基酸；脂肪含量較低為2.43%（均值）；其含常量元素 K、Ca、Na；Zn、Mg、Pb 等元素未檢出。據(jù)此，手掌參是一種高糖、高膳食纖維、低脂肪的植物。

在氨基酸評價中，賴氨酸和亮氨酸為手掌參的第一限制性氨基酸，因此搭配富含賴氨酸和亮氨酸的食物比較適宜，EAAI低于雞蛋白模式，不可作為食物的蛋白源，因此搭配山藥、肉類、豆類等一些富含蛋白的制品，提高膳食的蛋白營養(yǎng)價值。