不同产区苦杏仁营养成分分析

吴月亮,许 淼,董胜君,刘明国

(沈阳农业大学林学院,辽宁沈阳 110866)

野杏(Armeniacavulgrisvar. ansu)和山杏(Armeniacasibirica)均为蔷薇科杏属植物[1],是我国北方地区重要的生态经济型树种[2-3],主要分布于新疆、甘肃、宁夏、山西、河北、辽宁、吉林、黑龙江和内蒙古等省区,其中西北甘肃和宁夏为有代表性的野杏资源集中分布区[4],辽西朝阳和内蒙古赤峰为山杏主产区[5-6],内蒙古呼伦贝尔扎兰屯市位于大兴安岭东南麓山前低山丘陵,也为山杏资源集中分布区[4],山杏资源十分丰富。野杏和山杏的种仁为苦杏仁,可烘烤和盐腌制成各种小食品[7-8]。苦杏仁含有丰富的蛋白质、脂肪和苦杏仁苷等成分,其中苦杏仁蛋白含有8种人体必需的氨基酸[9],可用于制作杏仁露;苦杏仁脂肪酸中不饱和脂肪含量在95%左右[10],可制成高级食用油,为一种非传统的油料潜力资源[11-13],且杏仁油凝固点低(-20 ℃),可用于航空航天及精密仪器的润滑油;特别是苦杏仁苷,有抗癌防癌功能,还有祛痰、止咳、平喘等作用[14]。因此苦杏仁被广泛应用于食品、工业和医药领域[15],具有很高的经济价值,在国内外市场上供不应求[16-17]。

我国科研人员对杏属不同种杏仁[9]、杏不同品种杏仁[18]、不同产地或地区的杏仁[10,19-20]的营养成分进行过研究,取得了一定的成果,但野杏和山杏主要产区苦杏仁的营养成分分析和评价尚未开展。本文对不同产区苦杏仁的蛋白质(氨基酸)、脂肪(脂肪酸)、总糖、粗纤维和苦杏仁苷的含量进行测定,并对不同产区苦杏仁主要营养成分蛋白质、脂肪酸和苦杏仁苷营养价值进行评价,以期为不同产区苦杏仁的综合开发和分类利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

野杏苦杏仁 来源于有代表性的野杏集中分布区西北甘肃和宁夏产区(AV1)初选的优树;山杏苦杏仁来源于有代表性的山杏集中分布区辽西朝阳和内蒙古赤峰产区(AS1)初选的优树及内蒙古呼伦贝尔产区(AS2)初选的优树。初选优树的标准参考尹明宇等在内蒙古开展西伯利亚杏优良单株选择[21]刘明国等在辽西地区开展山杏优良单株选择时的标准[22],将高于单位树冠垂直投影面积产核量200 g/m2的野杏和山杏单株作为初选优树,每个产区初选优树90株,采集优树果实,带回实验室剥去果皮,将杏核晾干后取出杏仁,每个产区杏仁均匀混合,粉碎,用于不同产区苦杏仁各种营养成分的测定,三个产区的地理信息见表1；乙腈 色谱纯,美国Tieda 试剂有限公司;硫酸铜、硫酸钾、硫酸、盐酸、无水乙醚、石油醚、乙酸锌、亚铁氰化钾、氢氧化钾、甲醇、苯酚、柠檬酸钠、氢氧化钠、苯石油醚 沈阳西陇化工有限公司。

表1 不同产区苦杏仁采样的地理范围Table 1 Geographical range of sampling bitter almond from different growing areas

NKD-6280型全自动凯氏定氮仪 上海袆鸿分析仪器有限公司;A300型自动氨基酸分析仪 德国曼默博尔公司;H7407型索氏抽提器 北京恒奥德仪器仪表有限公司;Agilent 1200高效液相色谱仪 美国Agilent公司;6890PLUS气相色谱仪 美国Agilent公司。

1.2 实验方法

1.2.1 不同产区苦杏仁营养成分测定 以不同产区苦杏仁为测定材料,测定各种营养成分时,需重复取样品3次。苦杏仁蛋白含量参照GB 5009.5-2016《食品中蛋白质的测定》[23]标准中凯氏定氮法测定,脂肪含量参照GB/T 5009.6-2016《食品中脂肪的测定》[24]标准中索氏抽提法测定,总糖含量参照GB/T 5009.8-2016《食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖的测定》[25]标准测定,粗纤维含量参照GB/T 5009.10-2003《植物类食品中粗纤维的测定》[26]标准测定,苦杏仁苷含量参照《苦杏仁 2010版中国药典质量标准》[27]测定,氨基酸含量参照GB/T 5009.124-2016《食品中氨基酸的测定》[28]标准测定,脂肪酸含量参照GB/T 5009.168-2016《食品中脂肪酸的测定》[29]标准测定。

1.2.2 不同产区苦杏仁蛋白营养价值评价 蛋白质的营养价值与蛋白质的氨基酸组成密切相关,采用氨基酸比值系数法对蛋白质的营养价值进行评价[30],氨基酸比值系数分越接近100,表明必需氨基酸(EAA)在氨基酸生理平衡方面所做的贡献越大,蛋白质相对营养价值越高[31]。根据公式(1)～(3)分别计算氨基酸比值(ratio of amino acid,RAA)、氨基酸比值系数(ratio coefficient of amino acid,RC)和氨基酸比值系数分(score of RC,SRC),理想氨基酸模式采用联合国粮农组织(Food and Agriculture Organization of the United Nations,FAO)/世界卫生组织(World Health Organization,WHO)提出的模式[32],(3)式中n=8。

RAAi=[苦杏仁蛋白中某种必需氨基酸含量(mg/g pro)]/[理想模式蛋白质中必需氨基酸含量(mg/g pro)]

式(1)

式中:RAAi为第i个氨基酸比值；

式(2)

式(3)

1.3 数据处理

采用Excel 2013软件计算苦杏仁蛋白中各必需氨基酸的RAA、RC和不同产区苦杏仁蛋白的SRC值。采用SPSS 19.0统计软件,计算出各营养成分含量的平均值、标准差以及变异系数,并对试验数据进行方差分析,采用S-N-K法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同产区苦杏仁营养成分的比较分析

蛋白质、脂肪、总糖、粗纤维和苦杏仁苷等是苦杏仁的主要营养成分(见表2),不同产区苦杏仁蛋白质含量为19.6%～25.7%,平均值为21.8%;脂肪含量为40.0%～46.7%,平均值为43.0%;总糖含量为3.2%～5.2%,平均值为4.2%;粗纤维含量为9.1%～10.8%,平均值为10.0%;苦杏仁苷含量为4.7%～5.0%,平均值为4.8%。不同产区苦杏仁总糖、蛋白质、粗纤维、脂肪、苦杏仁苷含量的变异系数分别为20.70%、13.47%、8.25%、7.49%和3.12%,总糖含量的变异系数最大,苦杏仁苷含量的变异系数最小。

表2 不同产区苦杏仁营养成分含量的变异分析Table 2 Variation analysis of nutritional contents of bitter almond from different growing areas

在蛋白质含量的比较中,AS2>AV1>AS1,AS2苦杏仁蛋白质含量与AV1和AS1两地苦杏仁蛋白质含量的差异均达到极显著水平(P<0.01),但AV1和AS1蛋白质含量的差异不显著(P>0.05);在脂肪含量的比较中,AV1>AS2>AS1,其中AV1和AS1苦杏仁脂肪含量差异达到极显著水平(P<0.01),但AV1和AS2,AS2和AS1脂肪含量差异不显著(P>0.05);在总糖含量的比较中,AS1>AV1>AS2,不同产区间苦杏仁总糖含量的差异均达到极显著水平(P<0.01);在粗纤维含量的比较中,AS2>AV1>AS1,其中AS2和AS1苦杏仁粗纤维含量差异达到极显著(P<0.01)水平,但AS2和AV1,AV1和AS1苦杏仁粗纤维含量差异均不显著(P>0.05);在苦杏仁苷含量的比较中,AS1>AS2>AV1,其中AS2和AV1苦杏仁苷含量差异不显著(P>0.05),但AS1与AS2和AV1两地苦杏仁苷含量差异均达到极显著水平(P<0.01)。不同产区间苦杏仁营养成分含量的差异既有因苦杏仁不同种产生的遗传方面的原因,也有因产区间不同自然地理和气候条件导致的原因,但在不同产区间苦杏仁每种营养成分含量的差异没有一致的规律性。

2.2 不同产区苦杏仁的氨基酸组成及蛋白质营养价值评价

2.2.1 不同产区苦杏仁的氨基酸组成及含量分析 不同产区苦杏仁均检测到18种氨基酸,包含人体必需的8种氨基酸(见表3)。在必需氨基酸(EAA)中,各种氨基酸含量平均值范围为1.1～13.8 mg/g,其中亮氨酸含量最高,占EAA总量的25.4%,蛋氨酸含量最低;在非必需氨基酸(NEAA)中,各种氨基酸含量平均值范围为2.5～47.1 mg/g,谷氨酸含量最高,占NEAA总量的34.6%,半胱氨酸含量最低。各种氨基酸含量在不同产区苦杏仁间的差异均达到了极显著(P<0.01)水平,半胱氨酸的变异系数最大,蛋氨酸的变异系数最小,各种氨基酸变异系数的范围是5.26%～16.47%。

表3 不同产区苦杏仁的氨基酸组成及含量Table 3 Composition and content of amino acid of bitter almond from different growing areas

不同产区苦杏仁的EAA、NEAA和TAA含量的排列次序与蛋白质含量的排列次序基本相同,从高到低依次为AS2>AV1>AS1。不同产区苦杏仁的EAA值为49.8～60.9 mg/g,平均值为54.2 mg/g;TAA值为172.7～217.9 mg/g,平均值为190.3 mg/g;不同产区苦杏仁EAA/TAA值范围为28.0%～28.9%,与FAO/WHO规定的EAA/TAA标准(40%)[33]差距不小,营养价值从高到低依次为AS1>AV1>AS2。

2.2.2 不同产区苦杏仁蛋白营养价值评价 蛋白质营养价值评价采用氨基酸比值系数法。根据EAA含量及比例计算RAA、RC和SRC,就可以对蛋白质的营养价值进行直观的评价[34]。由表4可知,AS1苦杏仁蛋白中的SRC为72.77,AV1苦杏仁蛋白中的SRC为69.59,AS2苦杏仁蛋白中的SRC为69.01,由此可见,与AV1和AS2苦杏仁蛋白相比,AS1苦杏仁蛋白质为营养价值更高的植物蛋白,这与不同产区苦杏仁EAA/TAA值得出的结论相同。

表4 不同产区苦杏仁各种必需氨基酸的RAA、RC和SRC比较Table 4 Comparison of RAA,RC and SRC of essential amino acids of bitter almond from different growing areas

在不同产区苦杏仁蛋白的必需氨基酸中,与FAO必需氨基酸理想模式相比,只有苯丙氨酸+酪氨酸(Phe+Tyr)的RAA超过1,其他必需氨基酸的RAA均小于1。在不同产区苦杏仁蛋白的必需氨基酸中,蛋氨酸和半胱氨酸(Met+Cys)均为第一限制氨基酸;在AV1苦杏仁蛋白中,赖氨酸(Lys)为第二限制氨基酸,苏氨酸(Thr)为第三限制氨基酸;在AS1苦杏仁蛋白中,苏氨酸(Thr)为第二限制氨基酸,赖氨酸(Lys)为第三限制氨基酸;在AS2苦杏仁蛋白中,苏氨酸(Thr)和赖氨酸(Lys)的RAA值相等,因此苏氨酸(Thr)和赖氨酸(Lys)均为第二限制氨基酸。

2.3 不同产区苦杏仁脂肪酸组成及含量分析

脂肪是苦杏仁中主要的营养成分,不同产区苦杏仁脂肪中含有多种脂肪酸。由表5可知,AV1和AS1苦杏仁测得8种饱和脂肪酸和5种不饱和脂肪酸,而AS2苦杏仁测得6种饱和脂肪酸和5种不饱和脂肪酸。除山萮酸差异显著(P<0.05)外,其他脂肪酸的相对含量在不同产区苦杏仁间的差异均达到了极显著(P<0.01)水平,月桂酸的变异系数最大,油酸的变异系数最小,各种脂肪酸变异系数的范围是0.16%～82.47%。

表5 不同产区苦杏仁脂肪酸组成及含量分析Table 5 Analysis of fatty acid composition of bitter almond from different growing areas

在饱和脂肪酸中,不同产区苦杏仁的各种脂肪酸平均值范围为0.016%～4.056%,棕榈酸的相对含量最高,豆蔻酸相对含量最低;在不饱和脂肪酸中,不同产区苦杏仁的各种脂肪酸平均值范围为0.112%～66.964%,油酸的相对含量最高,亚油酸的相对含量次之,α-亚麻酸相对含量最低;不同产区苦杏仁油酸相对含量从高到低的排列次序为:AV1>AS1>AS2,而不同产区苦杏仁亚油酸相对含量次序为:AS2>AS1>AV1,与油酸正好相反。

不同产区苦杏仁不饱和脂肪酸中单不饱和脂肪酸相对含量范围是67.495%～67.738%,单不饱和脂肪酸相对含量从高到低的排列次序为AV1>AS1>AS2,平均值为67.601%,多不饱和脂肪酸平均值为27.034%;不同产区苦杏仁不饱和脂肪酸与总脂肪酸的比值(U/T)范围是93.849%～95.034%,平均值为94.635%。

3 结论与讨论

苦杏仁的主要营养成分中蛋白质、脂肪和苦杏仁苷的利用价值最大。苦杏仁中脂肪含量最高,不同产区苦杏仁脂肪含量为40.0%～46.7%,在脂肪含量的比较中,AV1>AS2>AS1;不同产区苦杏仁不饱和脂肪酸与总脂肪酸比值(U/T)的平均值为94.635%,苦杏仁脂肪可制成高级食用油;不饱和脂肪酸中单不饱和脂肪酸相对含量范围是67.495%～67.738%,油酸相对含量范围是66.844%～67.083%,两者从高到低的排列次序均为AV1>AS1>AS2,食用油的营养价值主要取决于单不饱和脂肪酸(油酸)含量[35],AV1苦杏仁的脂肪酸因单不饱和脂肪酸(油酸)相对含量较高而有更高的营养价值。

不同产区苦杏仁蛋白质含量为19.6%～25.7%,苦杏仁中EAA/TAA的平均值为28.5%,EAA/TAA值从高到低依次为AS1>AV1>AS2;不同产区苦杏仁的SRC值范围为69.01～72.77,SRC值从高到低依次为AS1>AV1>AS2,AS1苦杏仁蛋白质为营养价值更高的植物蛋白。

不同产区苦杏仁苷含量为4.7%～5.0%,在苦杏仁苷含量的比较中,AS1>AS2>AV1,苦杏仁苷有防癌抗癌的功能,因AS1苦杏仁苷含量高而在制药领域有更高的利用价值。

AV1产区苦杏仁为野杏苦杏仁,AS1和AS2苦杏仁为山杏苦杏仁,尽管AS1和AS2两产区间纬度相差较大,但脂肪含量差异不明显,而AV1苦杏仁脂肪含量比AS1和AS2苦杏仁脂肪含量分别高16.75%和10.40%,可见遗传因素可能是不同产区的苦杏仁脂肪含量差异的主要因素。韦苑妮研究发现同一种杏苦杏仁在不同产区和不同产地油脂含量差异较小,不同种杏苦杏仁油脂含量差异显著,认为苦杏仁油脂含量可能主要受到品种的影响,地理环境因素的影响有限[36],与本研究结果类似。

AS1产区苦杏仁比AV1和AS2产区苦杏仁蛋白营养价值更高,可能是因为AS1相比AV1和AS2产区自然条件较好有关,因为辽西朝阳和内蒙古赤峰产区为半干旱地区,纬度和海拔低,而西北甘肃和宁夏产区干旱少雨、土壤贫瘠,内蒙古呼伦贝尔产区纬度高、年均温低、生长期短等。姜仲茂等研究不同产地野生长柄扁桃仁氨基酸组成及营养价值时,也认为扁桃仁氨基酸品质和营养价值可能与不同产地土质营养和气温条件有关[34]。

苦杏仁苷属于次生代谢产物,环境与次生代谢产物存在一定的关系,随着环境条件的恶化,植株生长状况减弱,次生代谢产物增加,但当环境严重恶化时,生长和次生代谢受阻,代谢产物降低[37],AS1辽西朝阳和内蒙古赤峰产区苦杏仁苷含量高,而其他两个产区苦杏仁苷含量低,可能是由于两个产区环境恶劣而次生代谢受阻所造成。

本研究所采用的苦杏仁为有代表性的野杏和山杏三个产区初选优树的苦杏仁,所选优树可继续开展良种选育研究,亦可直接用于当地无性系经济林生产,其苦杏仁营养成分的测定和营养价值评价,将为苦杏仁的产品研究与开发提供科学依据,对苦杏仁产业的发展具有重要的意义。