不同品種、成熟度帶殼蓮子營養品質研究

林 雄,林 鴻,楊炳昆,曾紹校,林少玲,郭澤鑌

(福建農林大學食品科學學院,中國—愛爾蘭國際合作食品物質學與結構設計研究中心,福建省特種淀粉品質科學與加工技術重點實驗室,福建福州 350002)

蓮子(Lotus seed)亦稱蓮實、蓮米,為睡蓮科植物蓮(NelumbonuciferaGaertn.)的干燥成熟種子,呈卵圓形或橢圓形,在我國的種植歷史悠久,是我國出口創匯的一個特色農副產品[1]。自古以來,蓮子作為一種高級的滋補食品,在民間廣為食用[2]。根據《本草綱目》記載,蓮子具有“補心腎、益精血、強筋骨、利耳目”之功效,現已被我國衛生部列為87種藥食兩用食物。其食用方式多樣,除了加工成干蓮、速凍鮮蓮、蓮子汁、各式糕點等,還可以鮮食,又可與多種食物搭配成營養藥膳[2]。

果蔬的成熟期可根據果實外觀形態、營養物質含量等要素分為可采收成熟期、加工成熟期、生理成熟期三個階段[3]。可采收成熟期的果蔬果實大小開始固定,但果實中營養物質的積累較為匱乏,果實風味不足;加工成熟期的果蔬果實營養物質積累豐富,果實風味最佳,適宜采摘作為鮮食;而生理成熟期的果蔬果實果肉變軟,更適宜作為果醬的原料。因此,不同的加工方式應選擇不同果實狀態的不同成熟期果蔬作為原料進行加工。然而品種、成熟期和環境因素的差異影響了蓮子的營養品質,進而影響蓮子加工產品的品質特性。

鮮蓮子作為福建特色產品,課題組前期對其進行了大量研究,許麗賓[4]、Guo等[5]選取了四個成熟期的新鮮建蓮子為試驗對象,通過對不同成熟度鮮蓮的營養品質、加工品質、淀粉的品質特性等各種指標進行測定,為不同蓮子加工方式原料的選擇提供了理論依據。但目前未見針對不同品種、不同成熟期蓮子營養品質的系統研究。本文以福建省主栽蓮子品種——‘建選17號’、‘建選35號’、‘太空蓮35號’和‘京廣1號’四個蓮子品種為試驗原料,選取每個品種三個不同成熟度的蓮子進行品質特性等方面的研究。通過對不同成熟期鮮蓮子的營養與加工特性進行檢測分析,對比不同成熟期蓮子品質特性的差異,探究其品質特性的變化規律。通過上述品質特性的研究,篩選出適宜加工的蓮子品種,為帶殼蓮子調理食品的加工研究提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

四個不同品種鮮蓮:‘建選17號’、‘建選35號’、‘太空蓮35號’、‘京廣1號’ 由建甌市光祥蓮子專業合作社提供，在蓮子采收期(6～9月份),帶蓬采樣,鮮蓮樣品分級標準參照許麗賓[4]提出的不同成熟度鮮蓮的分級標準,見表1。

表1 不同成熟期鮮蓮的分級標準

DJG-9053A電熱鼓風干燥箱 上海一恒科技有限公司;2010半自動纖維分析儀 瑞典FOSS公司;7700X電感耦合等離子體質譜儀 美國安捷倫公司;MARS5微波消解儀 美國CEM公司;Vario EL元素分析儀 德國Elementar公司;L-8900氨基酸自動分析儀 日本日立公司;DS-200高速組織粉碎機 常州翔天實驗儀器廠;SHA-C水浴恒溫振蕩器 常州國華電器有限公司;KQ5200DE數控超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 主要營養成分測定 水分含量的測定參照GB 5009.3-2016《食品中水分的測定方法》[6]中的直接干燥法;蛋白質含量的測定參照GB 5009.5-2016《食品中蛋白質的測定方法》[7]中的凱氏定氮法;脂肪含量的測定參照GB/T 5009.6-2016《食品中脂肪的測定方法》[8]的索氏抽提法;粗纖維含量的測定參照GB/T 5009.10-2003《植物類食品中粗纖維的測定》[9];灰分含量的測定參照GB 5009.4-2016《食品中灰分的測定方法》[10];淀粉含量的測定參照GB/T 5009.9-2016《食品中淀粉的測定》[11]中的酸水解法。

1.2.2 不同成熟期蓮子礦物質含量 鈣、鐵、鎂、錳、鋅、硒、銅、鉀含量的測定參照課題組許麗賓[4]的測定方法。

1.2.3 不同成熟期蓮子氨基酸含量 參照GB/T 5009.124-2016《食品中氨基酸的測定》[12]。

1.2.4 不同成熟期蓮子氨基酸評分 常用氨基酸評分(AAS)作為評定食物蛋白質營養價值的參考[13]。

AAS計算公式如下:

AAS=被測食物蛋白質每克氮或蛋白質氨基酸含量(mg)/參考蛋白質的每克氮或蛋白質氨基酸含量(mg)×100

參考蛋白質采用WHO人體必需氨基酸模式。將被測食物蛋白中必需氨基酸與參考蛋白質中的必需氨基酸進行比較,比值最低者為限制氨基酸。由于限制氨基酸的存在,使食物蛋白質的利用受到限制。被測食物蛋白質的第一限制氨基酸與參考蛋白質中同種必需氨基酸的比值即為該蛋白質的氨基酸分。

1.3 數據統計與分析

采用DPS 9.50對試驗結果進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 主要營養成分含量分析

由表2中可知,鮮蓮子的主要營養物質中脂肪和粗纖維含量相對較低,一般為2.00～3.00 g/100 g鮮重。其中,粗纖維含量在不同品種不同成熟期的鮮蓮子樣品中差異較小,最大值為2.57 g/100 g鮮重(‘京廣1號’完熟期),最小值為2.03 g/100 g鮮重(‘太空蓮35號’乳熟期),兩者之比為1.27。現代營養學研究表明,常食富含粗纖維的食物對預防心臟病、結腸癌等都具有十分重要的意義[14]。在各個品種中,‘太空蓮35號’不同成熟期鮮蓮子的脂肪含量相比其他三個品種差異較大,完熟期鮮蓮子脂肪含量為3.80 g/100 g鮮重,約為乳熟期鮮蓮子脂肪含量的2.1倍。鮮蓮的灰分含量較低,一般為4.00～6.00 g/100 g鮮重。最大值為5.73 g/100 g鮮重(‘建選17號’完熟期),最小值為4.20 g/100 g鮮重(‘太空蓮35號’乳熟期),兩者之比為1.36。

表2 不同成熟期鮮蓮子主要營養成分的含量(g/100 g鮮重)

鮮蓮子的主要營養物質中淀粉含量最高,最大值為61.27 g/100 g鮮重(‘建選35號’完熟期),最小值為35.33 g/100 g鮮重(‘太空蓮35號’乳熟期),兩者之比為1.73;其次是蛋白質含量,最大值為23.07 g/100 g鮮重(‘建選35號’完熟期),最小值為17.67 g/100 g鮮重(‘太空蓮35號’乳熟期),兩者之比為1.30。‘建選35號’完熟期鮮蓮子中蛋白質含量比一些日常主食高[15],可作為一種新的植物蛋白資源。

在鮮蓮子主要營養素中,含量由高至低的順序為:水分>淀粉>蛋白質>灰分>脂肪>粗纖維。不同蓮子品種三種成熟期水分含量存在顯著性差異(p<0.05),其中水分含量排序:乳熟期>蠟熟期>完熟期,乳熟期鮮蓮子更適宜鮮食。淀粉作為主要的儲能物質,其含量高低影響蓮子的食用和加工品質。在不同成熟期鮮蓮子中,乳熟期鮮蓮子中淀粉含量較低。同時,乳熟期鮮蓮子中蛋白質相對蠟熟期和完熟期而言較低,其他主要營養素累積還不夠充分,結合鮮蓮子產量和資源綜合利用等因素,蓮子深加工不應選擇乳熟期鮮蓮子作為主要加工原料。除水分外其他營養素的變化情況為:同一品種不同成熟期鮮蓮子中主要營養素含量隨著成熟度的增大而增大。這是由于隨著鮮蓮子成熟度變大,鮮蓮子中的各種營養素都在不斷累積,使得同一品種不同成熟期鮮蓮子中主要營養素含量隨著成熟度的增大而增大。

比較四個不同品種鮮蓮子,乳熟期水分含量存在顯著性差異(p<0.05),‘太空蓮35號’水分含量最高;四個品種乳熟期或完熟期淀粉含量不存在顯著性差異(p>0.05),蛋白質含量存在顯著性差異(p<0.05),‘建選35號’完熟期蛋白質含量最高。綜上可知,‘太空蓮35號’乳熟期鮮食口感最佳,綜合淀粉和蛋白質含量等因素考慮,‘建選35號’完熟期更適合用于蓮子深加工。

2.2 蓮子礦物質含量分析

礦物質又稱灰分,是人體必需的七大營養元素之一,可分為常量元素和微量元素兩大類[4]。礦物質元素是構成人體組織及多種酶和生理活性物質的重要成分,從機體組織的建造、修復,到生理代謝,增強免疫功能,甚至直接防病治病,無處不顯示出生命礦物質元素的活力[16]。四種不同成熟期鮮蓮子中礦物元素的含量如表3所示,推薦攝入量/適宜攝入量是針對18～50歲中國居民進行考慮的。

由表3～表6可知,在常量元素(鉀、鎂、鈣)中,四個品種每100 g鮮蓮子中的鉀元素含量約為成人推薦攝入量的78.5%～126.5%。其中‘京廣1號’乳熟期中鉀元素含量最低,為1570.00 mg/100 g鮮重;‘建選17號’完熟期中鉀元素含量最高,為2530.00 mg/100 g鮮重。鎂元素含量約為成人推薦攝入量的46.46%～52.48%。其中,‘太空蓮35號’乳熟期中鎂元素含量最低,為162.67 mg/100 g鮮重;‘建選35號’完熟期中鎂元素含量最高,為183.67 mg/100 g鮮重。鈣元素含量約為成人推薦攝入量的16.64%～21.86%。其中,‘太空蓮35號’乳熟期中鈣元素含量最低,為133.17 mg/100 g鮮重;‘建選17號’完熟期中鈣元素含量最高,為174.87 mg/100 g鮮重。由此可知,鮮蓮子中礦物元素較為豐富,在所測定的礦物元素中,鈣、鉀、鎂含量在每一種蓮子的各個成熟度中均較高,含量順序為鉀>鎂>鈣。

表3 不同成熟期建選17號鮮蓮子、建選35號鮮蓮子、太空蓮35號鮮蓮子、京廣1號鮮蓮子中礦物元素的含量(mg/100 g鮮重) Table 3 Contents of mineral elements in Jianxuan No.17 fresh lotus seed,Jianxuan No.35 fresh lotus seed,Space lotus No.35 fresh lotus seed,Jingguang No.1 fresh lotus seed at different ripening stages(mg/100 g fresh weight)

表4 不同成熟期建選17號鮮蓮子氨基酸的含量(g/100 g鮮重)

表5 不同成熟期建選35號鮮蓮子氨基酸的含量(g/100 g鮮重)

表6 不同成熟期太空蓮35號鮮蓮子必需氨基酸的含量(g/100 g鮮重)

比較同一品種不同成熟度鮮蓮子,其礦物質元素含量高低:完熟期>蠟熟期>乳熟期;同一品種不同成熟度鮮蓮子礦物質含量進行比較(除‘京廣1號’鎂元素),完熟期與乳熟期存在顯著性差異(p<0.05),完熟期鮮蓮子中礦物質含量相對較高。在同一品種不同成熟度的鮮蓮子中鉀、鎂、鈣三種元素的含量隨著成熟度的增加而增加,可能是由于隨著成熟度增加,蓮子主要營養素不斷累積,隨之引起元素含量的增加。可見,完熟期鮮蓮子相對乳熟期與蠟熟期更適合作為蓮子深加工產品的原料。乳熟期鮮蓮子中礦物質含量相比蠟熟期和完熟期鮮蓮子較小,營養和保健價值較低,不應提早采收作為帶殼蓮子調理食品的原料。微量元素中錳、鐵、鋅、銅在體內含量極小,但卻是某些特殊生理功能物質的組成部分,其含量的缺失和不足會導致人體產生各種疾病[18],可見微量元素對人體也是相對重要。四個品種每100 g鮮蓮子中的錳元素含量約為成人推薦攝入量的600%～1221%,最大值為42.74 mg/100 g鮮重(‘建選17號’完熟期),最小值為21.03 mg/100 g鮮重(‘太空蓮35號’乳熟期),兩者之比為2.03。鐵元素含量約為成人推薦攝入量的19.05%～33.87%,最大值為5.08 mg/100 g鮮重(‘太空蓮35號’完熟期),最小值為2.86 mg/100 g鮮重(‘建選35號’乳熟期),兩者之比為1.78。鋅元素含量約為成人推薦攝入量的13.55%～19.36%,最大值為3.01 mg/100 g鮮重(‘建選35號’完熟期),最小值為2.11 mg/100 g鮮重(‘建選17號’乳熟期),兩者之比為1.43。銅元素含量約為成人推薦攝入量的52.15%～69.00%,最大值為1.38 mg/100 g鮮重(‘建選17號’完熟期),最小值為1.04 mg/100 g鮮重(‘太空蓮35號’乳熟期),兩者之比為1.33。而四個品種鮮蓮子中幾乎不含硒(小于0.1 mg/kg)。在同一品種不同成熟度的鮮蓮子中微量元素含量隨著成熟度的增加而增加。原因也可能是由于隨著成熟度增加,蓮子的主要營養素的不斷累積,隨之引起元素含量的增加。鮮蓮子中微量元素豐富,具有較高的營養和保健價值,可作為良好的藥膳進補的食材。

比較不同品種鮮蓮相同成熟度可知,四個品種完熟期鮮蓮子中鉀、錳元素含量存在顯著性差異(p>0.05),‘建選17號’鮮蓮子鉀元素和錳元素含量最高,四個品種鮮蓮子完熟期銅元素含量不存在顯著性差異(p<0.05)。由表3可以看出,‘建選17號’鮮蓮子完熟期灰分含量與其他三個品種存在顯著性差異(p<0.05),灰分含量高低:‘建選17號’>‘建選35號’>‘京廣1號’>‘太空蓮35號’。綜上比較,‘建選17號’鮮蓮子完熟期礦物質含量相對較高,更適合作為蓮子深加工原料。

2.3 不同成熟期蓮子氨基酸含量的分析

鮮蓮子中的氨基酸含量及種類分布豐富,構成生物體蛋白質的20種氨基酸中,除色氨酸、天冬酰胺以及谷氨酰胺外,其余17種氨基酸均被檢出。四個品種不同成熟期鮮蓮子中的氨基酸含量為15.41%～21.37%,含量最高的是‘建選35號’蠟熟期,含量最低的是‘太空蓮35號’乳熟期。在必需氨基酸中，甲硫氨酸的含量最低,而賴氨酸和亮氨酸的含量較高。在‘建選17號’中,賴氨酸含量約占氨基酸總量的6.51%～6.96%,亮氨酸含量約占氨基酸總量的6.52%～6.87%;在‘建選35號’中,賴氨酸含量約占氨基酸總量的6.41%～6.83%,亮氨酸含量約占氨基酸總量的6.50%～7.14%;在‘太空蓮35號’中,賴氨酸含量約占氨基酸總量的6.44%～7.01%,亮氨酸含量約占氨基酸總量的6.22%～6.88%;在‘京廣1號’中,賴氨酸含量約占氨基酸總量的6.39%～6.88%,亮氨酸含量約占氨基酸總量的6.55%～6.78%。由此可知,適時食用鮮蓮子,可作為及時補充賴氨酸和亮氨酸含量的有效方式,以期來提高體內蛋白質的生物利用率。在非必需氨基酸組分的含量方面,四個品種的谷氨酸含量在非必需氨基酸占比上都最高,其次為天門冬氨酸,而半胱氨酸的含量最低。

表4～表7是不同品種鮮蓮子樣品中必需氨基酸、非必需氨基酸的組成及含量。同一品種不同成熟期進行比較可知,四個品種鮮蓮子乳熟期大部分氨基酸含量與蠟熟期、完熟期的氨基酸含量存在顯著性差異(p<0.05),‘建選17號’、‘建選35號’、‘太空蓮35號’的必需氨基酸總含量和非必需氨基酸總含量高低:蠟熟期>完熟期>乳熟期;‘京廣1號’的必需氨基酸總含量和非必需氨基酸總含量高低:完熟期>蠟熟期>乳熟期,可見,乳熟期氨基酸含量相對缺乏,不適合用于蓮子深加工。

表7 不同成熟期京廣1號鮮蓮子氨基酸的含量(g/100 g 鮮重)

不同品種蓮子的氨基酸含量進行比較可知,‘京廣1號’完熟期必需氨基酸總含量最高,非必需氨基酸總含量排第二,適合用作蓮子深加工原料。

2.4 不同成熟期蓮子氨基酸評分

四個品種不同成熟期鮮蓮子中蛋白質必需氨基酸組成評分如表8所示。由表8可知,鮮蓮子中蛋白質的必需氨基酸組成較為全面。但除賴氨酸以外,其他必需氨基酸含量都比WHO/FAO于1973年提出的理想蛋白質中人體必需氨基酸含量要低,不同成熟度之間各種必需氨基酸的含量有一定的差異。

表8 不同成熟期建選17號鮮蓮子、建選35號鮮蓮子、太空蓮35號鮮蓮子、京廣1號鮮蓮子的必需氨基酸組成評分

比較同一品種不同成熟期必需氨基酸組成評分,‘建選17號’、‘建選35號’、‘太空蓮35號’蠟熟期必需氨基酸組成評分比乳熟期和完熟期都高,這三個品種蠟熟期更適合用于蓮子加工;‘京廣1號’鮮蓮子完熟期必需氨基酸組成評分比乳熟期和蠟熟期都高,在選擇此品種用于蓮子加工時建議選擇完熟期。

比較不同品種必需氨基酸組成評分,‘建選17號’蠟熟期的蘇氨酸、纈氨酸、賴氨酸評分最高,‘建選35號’蠟熟期亮氨酸評分最高,‘京廣1號’完熟期異亮氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸評分最高。四個鮮蓮品種中,甲硫氨酸為鮮蓮子的第一限制氨基酸。在蠟熟期鮮蓮子中的蛋白質生物價最為接近100,利用率最高,營養價值最好,其次是完熟期,最后是乳熟期。

3 結論

同一品種不同成熟期鮮蓮子中主要營養素含量差異明顯,總體變化趨勢一致,即鮮蓮子的成熟度與其營養素(除水分外)含量隨成熟度增加而逐漸增多。根據主要營養成分結果表明,乳熟期的鮮蓮子中淀粉和蛋白質等各種主要營養成分累積還不夠充分。結合鮮蓮產量和資源綜合利用等因素,乳熟期鮮蓮子不適合作為蓮子深加工原料。

同一品種鮮蓮子中礦物元素含量差異主要與成熟度有關,均隨蓮子成熟期的延長而遞增。而乳熟期鮮蓮子中礦物質含量相比蠟熟期和完熟期鮮蓮子較小,營養和保健價值較低,不適宜提早采收作為帶殼蓮子調理食品的原料。

根據氨基酸測定結果可知,不同品種鮮蓮子中必需氨基酸都較為齊全,但含量相對不均,屬于半完全蛋白質。在必需氨基酸含量方面，四個品種鮮蓮子中甲硫氨酸的含量最低,而賴氨酸和亮氨酸的含量較高。在非必需氨基酸組分的含量方面,四個品種的谷氨酸含量在非必需氨基酸占比上都最高,其次為天門冬氨酸,而半胱氨酸的含量最低,甲硫氨酸是四種鮮蓮子的第一限制氨基酸。