刺梨果渣的營養、保健成分及利用價值評價

周禹佳,樊衛國

(國家林業和草原局刺梨工程技術研究中心(貴州大學),貴州 貴陽,550025)

刺梨(RosaroxburghiiTratt)為薔薇科薔薇屬植物,多分布于我國西南地區。刺梨在貴州省的種植規模達230萬畝,據2019年國家林業和草原局刺梨工程技術研究中心(貴州大學)調查,貴州省平均畝產刺梨鮮果達189.5 kg。據貴州省工業和信息化廳統計,2019年貴州省刺梨鮮果年產量達6.6萬t,貴州省內刺梨的規?；a品加工企業已達40余家,每年共需采收4.4萬t刺梨鮮果進行榨汁加工。壓榨刺梨的出汁率約為65%,貴州省年均可產生1.5萬t刺梨果渣。大量的刺梨果渣被加工企業榨汁后直接丟棄,沒有得到高效利用。刺梨果渣堆放時不僅容易發生腐爛,產生有害物質污染土壤和空氣,還對土地造成了空間浪費。因此,探究刺梨果渣的營養保健成分及其利用價值,能為更好地利用刺梨果渣提供重要依據,有效緩解刺梨果渣的浪費,對增加刺梨加工副產物的附加值，促進刺梨產業的可持續發展具有重要意義。

本研究以‘貴農5號’刺梨果渣為材料,測定刺梨果渣中各營養成分的含量,與其他果渣進行比較,分析并評價刺梨果渣的利用價值,為刺梨果渣的利用提供重要依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

實驗材料為‘貴農5號’刺梨果渣,2019年9月收集于刺梨榨汁加工企業；水解氨基酸標品、游離氨基酸標品和試劑,德國曼默博爾公司北京分理處；營養元素標準品,國家有色金屬及電子材料分析中心；高峰淀粉酶、蛋白酶、糖化酶、福林肖卡試劑,北京Solarbio公司；乙醇、乙腈、甲醇、維生素標品、單糖標品等,上海源葉生物科技有限公司。其中乙腈和甲醇為色譜純,其余試劑為分析純。

1.2 主要儀器

D-37520冷凍離心機,Thermo Fisher；SKD-200凱氏定氮儀、FT350/FT355纖維素分析儀,FOSS;TCPE-9820電感耦合等離子發射光譜儀、LC-15C;液相色譜儀,日本島津公司；UV-1100分光光度計，美譜達;A300全自動氨基酸分析儀等，德國曼默博爾。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品處理

將收集到的刺梨果渣于80 ℃烘干至恒重,去除種子后進行粉碎,過40目篩,密封,于4 ℃冰箱中冷藏保存。測定磷、鉀、鈣、鎂、鐵、錳、銅、鋅和硼這9種元素含量時,樣品處理參照GB 5009.268—2016，采用硝酸與高氯酸(10∶1體積比)處理的濕式消解法。測定膳食纖維的單糖組分及含量時,參照GB 5009.88—2014的酶解法得到總膳食纖維殘渣,并參照NY/T 2016—2011采用酸提取法處理樣品。測定游離氨基酸的含量時,樣品處理參照GB/T 30987—2014,稱取適量樣品沸水沖泡10 min后過濾。測定蛋白質氨基酸的含量時,樣品處理參照GB 5009.124—2016,稱取適量樣品加入6 mol/L的鹽酸于110 ℃水解24 h后過濾脫酸。

1.3.2 測定方法

可溶性糖含量的測定參照文獻[9]的蒽酮比色法。還原糖含量的測定參照NY/T 2742—2015,使用3,5-二硝基水楊酸比色法。可滴定酸含量的測定參照GB/T 12456—2008酸堿滴定法。粗蛋白含量的測定參照GB 5009.5—2016的凱氏定氮法。粗脂肪含量的測定參照GB/T 14772—2008的索式提取法。粗纖維含量的測定參照GB/T 5009.10—2003的酸堿水解法。淀粉含量的測定參照GB 5009.9—2016的酶水解法?？偡雍康臏y定參照文獻[10-11],采用分光光度計法?？傸S酮含量的測定參照文獻[11]中的分光光度計法?？偵攀忱w維(dietary fiber,DF)、可溶性膳食纖維(soluble dietary fiber,SDF)、不可溶性膳食纖維(insoluble dietary fiber,IDF)含量的測定參照GB 5009.88—2014。中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、纖維素、半纖維素、木質素含量的測定分別參照GB/T 20806—2006、NY/T 1459—2007、GB/T 20805—2006。果膠含量的測定參照NY/T 2016—2011、文獻[12-13]的方法。單糖組分及其含量的測定參照文獻[14-15]的柱前衍生化高效液相色譜法,并進行適當改進。維生素C含量的測定參照GB/T 5009.86—2016,使用2,6-二氯靛酚法。維生素E含量的測定參照GB/T 17812—2008,使用高效液相色譜法。維生素B1和維生素B2含量的測定參照文獻[16]采用高效液相色譜法。維生素B12含量的測定參照文獻[17],采用高效液相色譜法。氮元素含量的測定參照GB 5009.5—2016,使用凱氏定氮法；磷、鉀、鈣、鎂、鐵、錳、銅、鋅和硼元素含量的測定參照GB 5009.268—2016,使用電感耦合等離子體發射光譜法。游離氨基酸含量的測定參照GB/T 30987—2014的全自動氨基酸分析儀法。蛋白質氨基酸含量的測定參照GB 5009.124—2016的全自動氨基酸分析儀法。所有的測定內容均進行3次重復。

1.4 利用價值評價方法

將刺梨果渣中的營養成分含量與蘋果渣、藍莓果渣、沙棘果渣、獼猴桃果渣、菠蘿果渣、柑橘果渣和甘蔗渣進行對比,評價刺梨果渣的利用價值。

根據FAO/WHO[18]提出的蛋白質評價方法,計算實驗材料的必需氨基酸(essential amino acids, EAA)與非必需氨基酸(non-essential amino acids, NEAA)的比值,EAA與總氨基酸(total amino acids, TAA)的比值,當EAA/NEAA為60%,EAA/TAA為40%時,試驗材料是優質的蛋白質。

1.5 數據處理

用Excel 2003版進行數據的統計和整理。

2 結果與分析

2.1 刺梨果渣中主要營養成分和部分功效成分的含量

刺梨果渣中的主要營養成分和部分功效成分含量如表1所示,其中粗纖維和可溶性糖的含量最高,分別達到了40.67和11.43 g/100 g DW。刺梨果渣中富含淀粉和粗蛋白,含量分別為10.04和6.38 g/100 g DW?？傻味ㄋ岬暮枯^高,為2.46 g/100 g DW。粗脂肪和還原糖的含量最低,分別為1.40和1.27 g/100 g DW。刺梨果渣中的功效成分含量豐富,總酚和總黃酮的含量分別為2838.36和273.11 mg/100 g DW。

表1 刺梨果渣中主要營養成分和部分功效成分的含量Table 1 Main nutrients and part of health-care composition content in the Rosa roxburghii pomace

2.2 刺梨果渣中膳食纖維的組分及含量

刺梨果渣中的膳食纖維含量十分豐富。如表2所示,刺梨果渣中的總膳食纖維含量達到了60.40 g/100 g DW,其中可溶性膳食纖維有5.21 g/100 g DW,不溶性膳食纖維有56.08 g/100 g DW,不溶性膳食纖維為主要成分,含量占總膳食纖維的92.85%。刺梨果渣中中性洗滌纖維含量為37.01 g/100 g DW,酸性洗滌纖維的含量為25.88 g/100 g DW。膳食纖維的組分中,纖維素的含量最高,為20.74 g/100 g DW,占總膳食纖維的34.34%；其次為半纖維素,含量為11.10 g/100 g DW,占總膳食纖維的18.38%；木質素的含量最低,只有5.06 g/100 g DW,占總膳食纖維的8.38%。刺梨果渣膳食纖維中的總果膠為7.52 g/100 g DW,其中絕大多數為水不溶性的原果膠,含量為6.09 g/100 g DW,水溶性果膠含量較少,為2.20 g/100 g DW。

表2 刺梨果渣中膳食纖維的組分及含量 單位：g/100 g DW

如表3所示,刺梨果渣的膳食纖維中含有甘露糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、鼠李糖、葡萄糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖和巖藻糖9種單糖,總含量為15.34 g/100 g DW。其中,半乳糖和半乳糖醛酸是含量最多的單糖,分別為3.75和2.46 g/100 g DW,分別占總單糖含量的24.45%和16.04%。含量最少的單糖是葡萄糖醛酸和巖藻糖,分別為0.37和0.24 g/100 g DW,分別占總單糖含量的2.41%和1.56%。9種單糖在刺梨果渣膳食纖維中含量的排序為半乳糖>半乳糖醛酸>葡萄糖>阿拉伯糖>鼠李糖>木糖>甘露糖>葡萄糖醛酸>巖藻糖。

表3 刺梨果渣的膳食纖維中單糖的組分及含量 單位：g/100 g DW

2.3 刺梨果渣中維生素的含量

實驗發現刺梨果渣含有極豐富的維生素。刺梨果渣中VC、VE、VB1、VB2和VB12的含量如表4所示,含量最多的是VC,達到了366.02 mg/100 g DW,其次是VE,含量為6.54 mg/100 g DW,VB1和VB2的含量最少,分別為0.03和0.02 mg/100 g DW,刺梨果渣中還含有VB12,含量為0.06 mg/100 g DW。

2.4 刺梨果渣中營養元素的含量

刺梨果渣中富含營養元素。如表5所示,刺梨果渣中含量最高的大量元素為磷和氮,分別為1.09和1.02 g/100 g DW；其次是鉀和鈣,含量分別為0.90和0.87 g/100 g DW；含量最低的大量元素是鎂,含量

為0.18 g/100 g DW。刺梨果渣中鐵和錳是含量最高的微量元素,分別達到了148.68和137.37 mg/kg DW；其次為硼和銅,含量分別為31.14和29.96 mg/kg DW；含量最低的是鋅,為23.70 mg/kg DW。刺梨果渣營養元素的含量從高到低排序為磷>氮>鉀>鈣>鎂>鐵>錳>硼>銅>鋅。

表4 刺梨果渣中的維生素含量 單位：mg/100 g DW

表5 刺梨果渣中營養元素的含量Table 5 Content of nutrient element in the pomace of R.roxburghii

2.5 刺梨果渣中游離氨基酸和蛋白質氨基酸的組分與含量

如表6所示,刺梨果渣中的蛋白質氨基酸有18種,含量共有5.71 g/100 g DW,未檢測到天冬酰胺。其中脯氨酸和谷氨酸的含量最高,分別達到了0.82和0.75 g/100 g DW；其次為天冬氨酸和異亮氨酸,含量分別為0.54和0.43 g/100 g DW；組氨酸和色氨酸的含量最低,分別為0.13和0.02 g/100 g DW。刺梨果渣中含有9種蛋白質必需氨基酸和2種半必需氨基酸,必需氨基酸的含量為2.26 g/100 g DW,分別是蘇氨酸、纈氨酸、甲硫氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、色氨酸,賴氨酸和組氨酸,其中組氨酸為嬰兒必需氨基酸。2種半必需氨基酸是半胱氨酸和酪氨酸。

表6 刺梨果渣中游離氨基酸和蛋白質氨基酸的組分與含量Table 6 Composition and content of free amino acid and protein amino acid in the pomace of R.roxburghii

刺梨果渣中檢測到了17種游離氨基酸,含量共有243.28 mg/100 g DW,未檢測到甘氨酸和半胱氨酸。其含量最多的游離氨基酸是精氨酸和脯氨酸,分別達到了75.50和32.00 mg/100 g DW；其次是谷氨酸和天冬酰胺,含量分別為29.67和22.33 mg/100 g DW；甲硫氨酸和苯丙氨酸是刺梨果渣中含量最少的游離氨基酸,含量分別為1.90和1.35 mg/100 g DW。刺梨果渣的游離氨基酸中含有9種人體必需氨基酸和1種半必需氨基酸(酪氨酸),9種必需氨基酸的含量為65.85 mg/100 g DW。

2.6 刺梨果渣中的蛋白質營養評價

如表7所示,刺梨果渣中的EAA含量達到了2.26 g/100 g DW,NEAA含量為3.45 g/100 g DW, EAA/NEAA為65.51%, EAA/TAA為39.58%。根據FAO/WHO[18],蛋白質中的EAA/NEAA為60%,EAA/TAA為40%是優質的蛋白質,因此刺梨果渣已經非常接近優質蛋白質的要求,不僅能滿足人體的正常生理需求,還具有極高的蛋白質可利用率。

表7 刺梨果渣中蛋白質氨基酸分類的含量與比值Table 7 Content and ratio of protein amino acid composition in the pomace of R.roxburghii

2.7 刺梨果渣與7種果渣中主要營養保健成分含量的對比

刺梨果渣中的主要營養保健成分含量與幾種常見果渣(蘋果渣、藍莓果渣、沙棘果渣、獼猴桃果渣、菠蘿果渣、柑橘果渣和甘蔗渣)的對比如表8所示。

刺梨果渣中含有豐富的總酚,其含量高于蘋果渣、藍莓果渣和菠蘿果渣,達到了菠蘿果渣的4.4倍,蘋果渣的3.7倍,藍莓果渣的1.4倍。刺梨果渣由于總酚含量較高,可用于抗衰老型保健品的開發。此外,刺梨果渣中還富含VC和VE,VC含量是菠蘿果渣的23.8倍,沙棘果渣的20.7倍,蘋果渣的16.3倍;VE的含量為沙棘果渣的3.8倍,蘋果渣的1.2倍。豐富的維生素含量使刺梨果渣作為食品開發時能為人體提供充足的維生素,滿足人體需要,還能作為維生素保健品進行開發。蔡金騰等[53]測得刺梨鮮果的VC含量為2 087.80 mg/100 g DW,遠大于刺梨果渣。這可能是因為壓榨和烘干處理使刺梨果渣損失了部分VC。汪東風等[54]也發現果實采后的儲藏溫度越高,時間越久,越不利于食物中維生素的保留,且果實的加工、預處理也會損失一些維生素。因此,之后對刺梨果渣的加工和利用時,需要考慮刺梨果渣的制備方式和儲存環境對維生素含量的影響,低溫真空保存更益于刺梨果渣維生素的保留。

表8 刺梨果渣與7種果渣主要營養成分含量的比較Table 8 Compare of main nutrition and health-care component content of Rosa roxburghii and 7 fruit pomace

刺梨果渣中還含有豐富的磷、鈣、鐵和鋅元素,其中磷的含量遠遠高于蘋果渣、沙棘果渣、菠蘿果渣、柑橘果渣和甘蔗渣,達到了菠蘿果渣的272.5倍,蘋果渣的21.8倍,甘蔗渣的13.6倍,柑橘果渣的8.4倍,沙棘果渣的3.5倍；鈣的含量高于蘋果渣、藍莓果渣、沙棘果渣、菠蘿果渣、柑橘果渣和甘蔗渣,達到了菠蘿果渣的96.7倍,蘋果渣的14.7倍,藍莓果渣的4.6倍,甘蔗渣的2.6倍；8種果渣中除無獼猴桃果渣鐵含量的數據外,其余果渣鐵的含量從大到小排序為甘蔗渣>沙棘果渣>蘋果渣>刺梨果渣>柑橘果渣>藍莓果渣>菠蘿果渣,刺梨果渣中鐵的含量為菠蘿果渣的4.1倍,藍莓果渣的2.7倍；刺梨果渣中鋅的含量高于蘋果渣、藍莓果渣、柑橘果渣和甘蔗渣中的含量,是藍莓果渣的12.0倍,柑橘果渣的2.6倍。刺梨果渣由于富含磷、鈣、鐵、鋅,不僅能作為食品開發為人體提供充足的營養元素,滿足人體生長需求,還能作為營養元素的保健品開發。刺梨果渣中含有十分豐富的膳食纖維,其含量大于藍莓果渣、獼猴桃果渣和菠蘿果渣,與蘋果渣的含量相差不大,達到了菠蘿果渣的4.2倍,獼猴桃果渣的2.3倍,藍莓果渣的2.3倍。麥麩是公認的膳食纖維良好的來源之一,其總膳食纖維含量通常為35～50 g/100 g DW[55],刺梨果渣中的膳食纖維含量高達60.4 g/100 g DW,高于麥麩中的膳食纖維含量,因此刺梨果渣可同樣作為提取膳食纖維的良好來源。刺梨果渣中的淀粉和粗纖維含量較高,淀粉含量達到了蘋果渣的1.9倍；粗纖維為沙棘果渣的3.2倍,菠蘿果渣的2.7倍,蘋果渣的2.6倍。研究顯示,刺梨果渣中含有蘋果渣和沙棘果渣中未檢測到的色氨酸,其蛋白質TAA和EAA含量均大于蘋果渣(2.08 g/100 g DW[21])。刺梨果渣中粗蛋白的含量大于蘋果渣、獼猴桃果渣、菠蘿果渣和甘蔗渣,可溶性總糖含量高于沙棘果渣,粗脂肪含量大于藍莓果渣、菠蘿果渣和甘蔗渣。SKINNER等[56]的研究顯示,蘋果渣是優良的果膠提取原料,刺梨果渣膳食纖維中的果膠含量與蘋果渣中的平均含量相差不大,因此刺梨果渣也可作為果膠的提取原料。對比陳成花等[26]的研究發現,刺梨果渣中膳食纖維的單糖組分比藍莓果渣的種類多,且刺梨果渣中的鼠李糖、半乳糖、木糖和阿拉伯糖的含量都比藍莓果渣中的含量高。

3 結論

通過以上對比可以看出,刺梨果渣中的營養成分和部分保健成分普遍優于蘋果、藍莓、獼猴桃和菠蘿等果渣。刺梨果渣富含總酚、VC、VE、磷、鈣、鐵、鋅、膳食纖維、粗纖維和氨基酸,營養成分十分豐富,具有優良的保健效果。參考蘋果、藍莓和獼猴桃等果渣的利用,刺梨果渣可大量用作食品、保健品或飼料的開發。在食品開發上可用于食醋、餅干、果凍、果醬、面包、刺梨餅等。由于刺梨果渣含有豐富的總酚、VC、VE、磷、鈣、鐵和鋅元素,刺梨果渣還能用于保健品的開發。刺梨果渣用作飼料開發時,以一定的比例與普通飼料混合代替普通飼料,既能為飼料加工廠節約成本,也能生產綠色無污染健康飼料,為動物提供充足的營養,改善動物健康。此外,刺梨果渣因為含有較高的膳食纖維,可用作優良的膳食纖維提取原料。刺梨果渣豐富的總酚含量使其具有較高的抗氧化性,在之后的加工利用中還可作為提取酚類的優良原料。刺梨果渣還可用于提取果膠,作為酸奶、糖果和果醬加工中的凝膠劑。刺梨果渣在食品、保健品和飼料等方面的應用能解決大量刺梨果渣被加工廠遺棄的問題,減少環境污染,形成可持續化發展,還能延長刺梨產業的加工鏈,提高刺梨產品的綜合利用。綜上所述,刺梨果渣營養成分十分豐富,還有優良的保健效果,具有極高的利用價值。