牡丹花粉营养成分评价及相关性分析

张孟琴，孙亚真，范一霖

（1.铜仁学院材料与化学工程学院，贵州铜仁554300；2.河南林业职业学院，河南洛阳471001；3.洛阳市出入境检验检疫局，河南洛阳471003）

植物花粉是生命的精华，具有较高的营养与药用价值，富含碳水化合物、蛋白质、维生素、氨基酸、矿物元素、脂类等有机营养成分和酶、激素、辅酶、多肽、黄酮等多种活性物质。是一种绿色、健康的新型天然保健品和滋补药品，具有改善大脑机能、调节新陈代谢、提高身体免疫力、以及养颜、减肥等多种功效[1-4]。

牡丹（学名Paeonia suffruticosa）属毛茛科、芍药属多年生落叶灌木。其花色艳丽，花朵雍容华贵，素有“花中之王”的美誉，观赏价值极高。同时，牡丹根和皮均是名贵的中药材，具有很高的药用价值。《本草纲目》中记述，丹皮“和血，生血，凉血。治血中伏火，除燥热”。现代研究表明，丹皮具有抗菌、消炎、止血、镇痛、抗肿瘤等活性，还能促进单核细胞吞噬功能，提高机体特异性免疫功能[5-7]。牡丹全身是宝，牡丹籽油中含有多种氨基酸、维生素、矿物质、不饱和脂肪酸等多种对人体有益的成分[8-11]，肖丰坤等[9]采用超临界CO2萃取工艺从滇牡丹籽中提取的植物油—不饱和脂肪酸的含量达89.34%，其中亚麻酸含量高达72.26%。现今油用牡丹已于2011年3月被卫生部列为新资源食品（2011年第9号）。牡丹花也是传统的中药材，具有清热解毒之功效，而且可炖可炒，具有较高的食用价值。清《养心录》记载：“牡丹花瓣，汤淖可，蜜浸可”。牡丹花中不仅含有丰富的蛋白质、脂肪、氨基酸、微量元素、微生素等对人体有益的营养成分，还含有能降低血压、镇咳及抗肿瘤的紫云英苷、芍药花苷、没食子酸、丹皮酚等活性成分[12-15]。牡丹在我国栽培种植面积累计高达近百万亩，目前市场上以牡丹花为原料，开发出的具有美容、安神、养血、降压作用的牡丹花茶、牡丹花果酒、牡丹花精油，制作的牡丹花酱、牡丹花糕点、牡丹醋等产品越来越受到人们的欢迎。

牡丹花朵大，花粉产量多，目前我国牡丹花粉的年产量估计可达数千吨，但牡丹花粉的利用率较低，大量的牡丹花粉资源被浪费。何得平[16]对临夏油用紫斑牡丹花粉营养成分进行了分析，得出其维生素E的含量高达45.22 mg/100 g。赵贵红[17-18]以牡丹花粉为原料进行了牡丹花粉山药酸奶、牡丹花粉蔬菜汁啤酒等特色食品的初步研制。刘娟等[19]对牡丹花粉中的黄酮进行了测定并对其抗氧化活性进行了研究。但前期研究中未见对牡丹栽培品种花粉间营养成分的变异系数及各成分间相关性进行分析评价的报道。

有着“千年帝都、牡丹花城”、“洛阳牡丹甲天下”等美誉的河南洛阳是我国牡丹的主要研究和栽培中心，现今种植的牡丹品种已达1 200余种，洛阳农林科学院与深圳华大基因研究院经过近三年的协作攻关，在世界上首次破译了牡丹基因组，标志着牡丹科研水平达到了新阶段，这极大加快了牡丹的标准化与规模化发展步伐。本研究以洛阳市6个主栽牡丹品种花粉为研究对象，对所含的蛋白质、矿物元素、脂肪及灰分的含量进行测定并对品种间各成分的差异、变异系数及相关性进行了分析和评价，研究结果有利于进一步开发牡丹花粉产业、丰富牡丹深加工产品种类。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

在牡丹盛花期的2017年4月10日于洛阳农林科学院的农博园内采集了“陇原红”（西北牡丹品种红色系列）、“乌金耀辉”（中原牡丹品种黑色系列）、“洛阳红”（中原牡丹品种粉色系列）、“花蝴蝶”（中原牡丹品种复色系列）、“银红巧对”（中原牡丹品种红色系列）、“凤丹白”（江南牡丹品种白色系列）6个牡丹主栽品种的花粉，真空干燥箱内45℃～50℃烘干至质量恒重后取出，研钵研碎后过60目筛子，置于冰箱内-20℃低温保存。

各单元素标准储备液（浓度均为1 000 μg/mL）：国家有色金属及电子材料分析测试中心生产；HNO3（优级纯）：西陇化工股份有限公司；试验用水：自制超纯水；试验所用器皿均经6 mol/L HNO3浸泡36 h，超纯水淋洗干净；其他试剂均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

ETHOS-1型微波消解仪：Italy，Miletstone公司；Prodigy中阶梯光栅-交叉色散全谱直读ICP发射光谱仪：America，Leeman 公司；FR-200MK II电子天平：Japan，A/D公司；101-1型电热鼓风干燥箱：江苏电器厂；SCAA-101水相针式滤器（13 mm×0.45 μm）：安谱实验科技股份有限公司；Kjeltec 8200全自动凯氏定氮仪、Tecator Digestor高温消化炉：German，Fuchs 公司；CY-AS1200C-S微波灰化炉：湖南长仪微波科技有限公司。

1.3 测定方法

1.3.1 蛋白质含量的测定

参照中华人民共和国卫生部GB 5009.5-2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》中的凯氏定氮法[20]，并加以改进。准确称取各品种牡丹花粉（1.000 0±0.000 1）g，移入500 mL干燥的消化管中，在通风橱中于每个消化管中加入0.4gCuSO4和6.0gK2SO4及20mL的H2SO4，摇匀，将消化管置于高温消化炉中消化。240℃预消化30 min，再将温度升至420℃消化90 min，直至消化液呈蓝绿色透明状，取出消化管冷却至室温，于全自动凯氏定氮仪中完成加液、蒸馏。参数如下：硼酸吸收液（20 g/L）30 mL，NaOH（40%）50 mL，蒸馏时间5 min，蒸汽量：100%。最后以0.1 moL/L的盐酸标准溶液滴定终点，同时做试剂空白对照。每种样品平行测定3次。

式中：X为试样中蛋白质的含量，g/100 g；V1为试样消耗盐酸标准溶液的体积，mL；V2为试剂空白消耗盐酸标准溶液的体积，mL；C为盐酸标准溶液的浓度，mol/L；0.014为 1.0 mL盐酸（1.0 mol/L）标准溶液相当的氮的质量，g；M为试样的质量，g；6.25为氮换算为蛋白质的系数。

1.3.2 脂肪含量的测定

参照中华人民共和国卫生部GB5009.6-2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》中的酸水解法[21]。

1.3.3 灰分的测定

参照中华人民共和国食品安全国家标准GB5009.4-2016《食品安全国家标准食品中灰分的测定》中总灰分测定方法[22]。

1.3.4 矿物元素含量的测定

采用电感耦合等离子原子发射光谱法[23-25]。

1）微波消解程序：称取6种不同品种牡丹花粉各（0.5000±0.0001）g，放入聚四氟乙烯微波消解罐中，然后缓慢加入8 mL高纯浓HNO3，加盖密封后置于微波消解仪内，设定消解程序进行微波消解。消解条件为：功率1 kW，0～15 min内升温至190℃，保温15 min～25 min；当温度处于45℃以下、压力小于0.1 Pa后，冷却结束，取出罐体，卸下消化内罐，把消解罐内消解好的样品溶液（消解液如有浑浊或沉淀现象，用SCAA-101水相针式滤器过滤至澄清透明状溶液）及消解罐的淋洗液（至少清洗3次）合并一起转移到25 mL A级容量瓶中，超纯水定容至刻度。同法进行空白对照。

2）混合标准溶液的配置：分别取单元素标准储备液（1 000 μg/mL），用 2%HNO3做介质配置成 10 μg/mL的混合标准储备液。用2%HNO3将混合标准储备液逐级稀释，配置成 0、0.5、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 μg/mL系列混合标准溶液。

3）ICP工作条件：激发功率1.1 kW、氩气压力0.55 MPa～0.6 MPa，光室温度33℃，冷却气流量19.0 L/min，雾化气流量1.0 L/min，辅助气流量0.2 L/min，检测器温度蠕动泵进样，溶液提升速率1.4 mL/min，等离子观察方式为水平观测。

分析波长的选择及背景校正：K（769.90 nm）、Ca（315.89 nm）、Mg （279.08 nm）、Na （589.59 nm）、Fe（239.56 nm）、Zn （206.20 nm）、Cu （327.40 nm）、Mn（259.37 nm）、Se（196.09 nm）、B（249.68 nm）。

将浓度为10 μg/mL的各单元素标准溶液导入ICP，自动背景校正。选择干扰少、精密度高的分析谱线，建立工作曲线。在ICP-AES最佳工作条件下测定各样品中 K、Ca、Mg、Na、Zn、Fe、Cu、Mn、Se 和 B 10 种元素的含量，平行测定3次，计算平均值。

式中：X为被测定元素的含量，μg/g；C为仪器测得的样品溶液中元素的浓度，μg/g；C0为试剂空白溶液中元素的浓度，μg/g；M为样品的质量，g；n为稀释倍数。

1.4 数据统计与分析

数据分析采用Microsoft Excel及SPSS Base Ver.16.0等软件进行处理。

2 结果与分析

2.1 蛋白质、脂肪及灰分含量的测定

蛋白质、脂肪及灰分含量测定结果见表1。

表1 不同品种牡丹花粉中蛋白质、脂肪和灰分的含量Table 1 The content of protein，lipid and ash in pollen of different Paeonia suffrutisosa cultivar

由表1可知，6种牡丹花粉中的蛋白质含量非常丰富，平均含量为37.34%。其中“银红巧对”品种花粉中蛋白质的含量最高（39.48%），“乌金耀辉”花粉中的蛋白质含量最低（35.03%），品种间蛋白质含量的最大差异为12.7%，变异系数为4.74%，低于10%，表明品种之间蛋白质含量变幅较小，遗传比较稳定；6种牡丹品种花粉中脂肪的含量处于较低的水平，但品种间差异有统计学意义，平均含量为3.19%，其中“陇原红”花粉中脂肪的含量最高（4.94%），而“乌金耀辉”花粉中脂肪的含量最低（1.79%），品种之间脂肪含量的差异幅度最高达176.0%，变异系数为30.51%，远高于10%，表明品种之间脂肪含量变幅很大，不同品种间存在较大差异；与上述蛋白质及脂肪含量不同，牡丹品种间花粉中灰分含量差异没有统计学意义，平均含量为5.24%，品种间灰分含量的差异幅度最高为7.8%（表1），变异系数仅为3.79%，远远低于10%，表明品种间灰分含量差异较小，含量相对比较稳定。

2.2 矿物元素含量的测定

2.2.1 工作曲线、仪器检出限及精密度和准确度测定

各元素的工作曲线、仪器检出限及准确度和精密度的检测结果见表2。

表2 线性相关系数、仪器检出限、精密度及回收率Table 2 The linear correlation coefficient，detection limits，precision and recovery

由表2可知，各元素工作曲线的线性相关系数均在0.998 5～0.999 9之间，表明回归方程具有良好的线性关系。平行测定空白溶液11次，系统自动计算标准偏差，仪器的检出限为 0.000 2 μg/mL～0.008 5 μg/mL。各元素的加标回收率在90.08%～114.15%之间，各元素的相对标准偏差（RSD）在0.20%～6.30%之间，表明本方法具有较好的准确度和较高的精密度。

2.2.2 常量元素的含量

6种牡丹花粉中常量元素的含量见表3。

表3 牡丹花粉常量元素含量Table 3 The constant elements in pollen of peony cultivar μg/g

由表3可知，6种不同品种牡丹花粉中常量元素含量的高低顺序为K＞Ca＞Mg＞Na，方差分析结果显示，品种间牡丹花粉的常量元素含量差异均有统计学意义。品种间花粉中K的含量在（10 396.05±457.96）μg/g～（14 538.07±55.65）μg/g ，平均含量为13 009.85 μg/g，“银红巧对”牡丹花粉中K的含量最高（14 538.07±55.65）μg/g，品种间K含量的变异系数为11.54%，高于10%，表明品种间K含量变异较大；品种间花粉中Ca的含量在 （2 618.84±260.05）μg/g～（6 043.21 ± 91.82）μg/g，平均含量为 3 837.26 μg/g，“洛阳红”牡丹花粉中Ca的含量最高（6 043.21±91.82）μg/g，品种间变异系数为31.04%，远远高于10%，表明品种间Ca含量变异很大；品种间花粉中Mg的含量在 （2 291.64± 49.92）μg/g～（3 212.17±16.88）μg/g，平均含量为 2 896.74 μg/g，“花蝴蝶”牡丹花粉中Mg元素的含量最高（3 212.17±16.88）μg/g，品种间变异系数为11.01%，高于10%，表明品种间Mg含量变异较大；品种间花粉中Na含量在（6.28±0.51）μg/g～（25.93 ± 0.05）μg/g，平均含量为 18.49 μg/g，“陇原红”牡丹花粉中Na的含量最高（25.93±0.05）μg/g，品种间变异系数为 35.73%，远远高于10%，表明品种间Na含量变异很大。

2.2.3 微量元素的含量

6种不同品种牡丹花粉中微量元素的含量见表4。

表4 牡丹花粉微量元素的含量Table 4 Content of microelements in pollen of six peony cultivar μg/g

由表4可知，6种牡丹花粉中的微量元素含量高低的顺序为Zn＞Fe＞Mn＞B＞Cu＞Se。方差分析结果显示，除了Se元素含量的变异系数为3.24%，小于10%，品种间差异无统计学意义外，其他微量元素含量的变异系数均大于10%，品种间差异均表现出统计学意义。品种间花粉中Fe的含量在（49.76±0.66）μg/g～（103.03±4.06）μg/g，平均含量为 81.24 μg/g，“洛阳红”牡丹花粉中 Fe的含量最高（103.03±4.06）μg/g；品种间花粉中 Mn 的含量在（28.69±0.06）μg/g～（60.11±0.21）μg/g，Mn 元素的平均含量为 48.24 μg/g，“银红巧对”牡丹花粉中 Mn的含量最高（60.11±0.21）μg/g；品种间花粉中 Cu 的含量在（16.17±0.13）μg/g～（25.66±0.19）μg/g，Cu 元素的平均含量为 18.57 μg/g，“银红巧对”牡丹花粉中Cu的含量最高（25.66±0.19）μg/g；品种间花粉中Zn含量在 （88.81±5.47）μg/g～（135.00±0.27）μg/g，Zn 元素的平均含量为 108.04 μg/g，“银红巧对”牡丹花粉中Zn元素的含量最高（135.00±0.27）μg/g；品种间花粉中 Se含量在（0.84±0.36）μg/g～（1.54 ± 0.44）μg/g，Se 元素的平均含量为 1.25 μg/g，“陇原红”牡丹花粉中Se元素的含量最高（1.54±0.44）μg/g。品种间花粉中B含量在（16.16±0.10）μg/g～（33.78±0.74）μg/g，B 元素的平均含量为 27.4 μg/g，“乌金耀辉”牡丹花粉中B的含量最高（33.78±0.74）μg/g。

2.3 各成分含量的相关性分析

各成分含量的相关性分析见表5。

由表5可知，蛋白质含量与K、Cu的含量呈极显著正相关，相关系数分别为0.655和0.539，与Se呈显著正相关，相关系数为0.493，与Ca和B呈极显著负相关，相关系数分别为-0.523和-0.619；脂肪含量与Se的含量呈显著正相关，相关系数为0.420，与Mg、Fe呈显著负相关，相关系数为-0.651、-0.739；灰分含量与Na的含量呈极显著正相关，相关系数为0.710，与B呈显著正相关（0.417），与K和Mg呈显著负相关，相关系数分别为-0.433和-0.489；K与Ca呈极显著负相关，相关系数为-0.583，而与Cu呈极显著正相关，相关系数为0.550；Ca与Fe和Mn呈极显著正相关，相关系数分别为0.783和0.540，与Zn呈显著正相关，相关系数为0.473，与Se呈显著负相关，相关系数为-0.462；Mg与Cu和Fe呈显著正相关，相关系数分别为0.445和0.483；Zn与Cu、Fe和Na均呈极显著正相关，相关系数分别为0.765、0.628和0.615，与Mn呈显著正相关，相关系数为0.431；Cu与Fe、Mn呈显著正相关，相关系数分别为0.446和0.469；Fe与Mn和B呈极显著正相关，相关系数分别为0.658和0.608，与Se呈显著负相关，相关系数为-0.495；Mn与B呈极显著正相关，相关系数为0.771，与Na呈显著正相关，相关系数为0.414。

表 5牡丹品种花粉各组分含量指标间相关性分析Table 5 Correlation analysis among different ingredient contents in peony samples

3 讨论

3.1 牡丹花粉中主要营养成分的含量及开发前景

蛋白质与脂肪是生命的物质基础，是构成机体生长发育产生新组织的原料。食品中总灰分的含量是评价食品质量的重要指标之一。本研究结果表明，牡丹品种花粉中脂肪含量与灰分含量均处于较低的水平，而蛋白质含量较高，达到35.03%～39.48%，远高于已报道的牡丹花瓣中蛋白质含量[12-14]（6.25%～21.53%），比40种常见其他植物花粉中蛋白质含量（平均含量24%）高11%以上[26]，相当于中国主要食物—大豆中蛋白质的含量（35%～39%）。表明牡丹花粉可用于制作高蛋白的保健食品。

常量与微量元素都是人体不可缺少的营养成分。如缺钙会导致骨质疏松，缺镁会导致情绪不安与手足抽搐，缺铁则会产生缺铁性贫血，缺锌则造成小儿发育不良等[27]。本研究结果显示，牡丹花粉不仅含有丰富的人体必需的常量元素K、Ca、Mg和Na，而且含有人体代谢必需的微量元素Fe、Cu、Zn、Mn和Se。这些矿物元素的含量均高于牡丹籽油和牡丹花瓣中矿物元素的含量[10-14]，也远高于大多数其他植物花粉中矿物元素的含量[28-29]，具有较高的营养价值和食用价值。测试的牡丹花粉中钾的含量（平均为13 009.85 μg/g）与钠的含量（平均为18.49 μg/g）的比值大于500以上，钾钠比高有助于维持肌体的酸碱平衡，对高血压的预防和治疗起到一定的作用。因此，牡丹花粉可作为富含常量元素与微量元素的天然植物产品进行开发。

3.2 牡丹花粉中主要营养成分的变异系数及资源开发

种质资源表型性状的变异频率是遗传多样性的数量化体现，而且变异系数与优质资源的优异选择正相关[30]。一般情况下，变异系数大于10%，说明性状在种质个体间差距较大，该抽样群体中的个体在此性状上存在较大变异，较好地保存了该性状的基因资源[31]。相反，变异系数小的性状，说明该性状在种质间趋于稳定，评价和抽样时可不作为重点考虑。本研究结果显示，牡丹品种间花粉中蛋白质含量与灰分含量的变异系数均小于10%，表明这两类物质遗传较为稳定；但品种间花粉中脂肪含量与与绝大多数矿物元素（Se除外）含量的变异系数均大于10%，甚至高达30%以上，表明牡丹品种间这两种成分含量的遗传变异较大，进行种质资源筛选时有较大选择余地。

3.3 牡丹花粉中主要营养成分之间的相关性

Skinner等[32]认为相关系数大于 0.707或小于-0.707才有生物学意义，相当于一个性状占另一个性状变异的50%以上，可以用一个性状描述另一个性状。在评价和保存种质资源选择某一性状时，做为选择参数可优先考虑或预测该性状的选择可能对其他性状产生的影响[33]。本研究的相关性分析结果表明，牡丹品种间花粉中蛋白质与脂肪及灰分之间相关性不显著，但与K、Cu、Ca、Se和B元素之间相关性达显著水平；脂肪含量与 Ca、Mg、Fe、Se 呈显著相关性；灰分含量与K、Mg、Na、B呈显著相关性。上述结果表明，在进行牡丹品种选育或保健食品开发时，主要营养成分（如蛋白质）与一些矿质元素均能兼顾。

4 结论

牡丹花粉中含有丰富的蛋白质和矿物元素，但脂肪和灰分的含量较低。品种间蛋白质含量和灰分含量的变异系数较小，而脂肪含量与矿质元素含量的变异系数较大。牡丹花粉品种间蛋白质、脂肪和灰分含量间无显著相关性，但这些主要营养成分与各矿物元素之间的相关性达显著水平。