天津、黄骅地区西伯利亚白刺枝叶中氨基酸及矿物元素分析1)

倪建伟 武 香 张华新

(中国林业科学研究院，北京，100091)

白刺属(Nitraria L.)是蒺藜科(Zygophyllaceae)的一个小属，为多分枝、耐盐碱、旱生型低矮灌木。全世界共有12种，我国有8种，主要分布在甘肃、青海、新疆、内蒙古、河北等地［1］。在生态价值上，白刺因自然生于盐渍化坡梗高地和泥质海滩丘垄型裸地上，耐盐能力极强，因此能够有效改善土壤营养，为其他植物群落的生存创造条件，白刺属植物是优良的固沙灌木植物，是荒漠、半荒漠和盐碱地等地区的重要建群植物［2－3］。在营养价值上，白刺的果实和枝叶都含有丰富的营养成分和活性物质，如氨基酸、矿质元素、黄酮和生物碱等［4－6］。其中西伯利亚白刺(Nitraria sibirica Pall.)和唐古特白刺(Nitraria tangutorum Bobr.)是西部蒙、藏、维等少数民族的传统药材。白刺经常在藏药的复方上出现，民间也常用白刺治疗胃病、伤风感冒、头晕头痛，叶子常用于辅助治疗痉挛、神经痛和心律不齐等症状［7］。这些都是与白刺枝叶内的各种化学成分离不开的。

对白刺的研究已逐步受到人们的重视，尤其对白刺果实的研究，已利用白刺的果实研制出了白刺酒和白刺饮料［8－9］。在营养分析方面，张凤枰等［10］对青藏高原白刺的水溶性维生素与枸杞和沙棘做了比较，得知白刺果粉维生素质量分数丰富，张勇［11］、杨占寿［12］等对甘肃省的3种白刺属植物叶片微量元素做了分析，结果表明白刺叶片微量元素质量分数较高，对人体生理功能具有重要作用，胡端龙等［5］对白刺属植物的化学成分研究现状做了初步分析，冯云子等［13］对白刺主要功能性成分及其功效研究做了总结，明显表现出白刺的营养和药用价值，高航等［6］研究了柴达木盆地的西伯利亚白刺和唐古特白刺枝、叶和果皮的氨基酸质量分数。但尚未发现对西伯利亚白刺枝、叶必需氨基酸、总氨基酸和矿物元素做详细分析的报道。氨基酸是构成机体蛋白质的基本物质，是生物不可缺少的营养成分，特别是必需氨基酸，是人体不能合成的，必需由食物供给，矿物元素同样对生物体是非常重要的，某些中药的有效成分也离不开无机矿物离子的参与，因此，氨基酸和矿物元素的质量分数直接关系到食品营养价值和药用价值的高低，为此，文中以不同地区西伯利亚白刺的茎、叶为研究对象比较了其氨基酸和矿物元素的组成和质量分数差异，分析了氨基酸总量、必需氨基酸、常量及微量元素等的分布特点，旨在为西伯利亚白刺进一步开发提供依据，并为盐碱地资源的充分利用打下基础。

1 材料与方法

2010年9月16—18日采集天津大港地区和河北黄骅港地区的西伯利亚白刺叶片和枝茎，将采回的新鲜样品用干净柔软的湿布擦净后，置于烘箱中105℃杀青15 min，之后调整温度到85℃，烘至恒质量，用粉碎机粉碎，过80目筛子并储存于磨口玻塞的广口瓶中，待用。

仪器:L－8800型全自动氨基酸分析仪，SH220型石墨消解仪，Z－5300型原子吸收分光光度计等。

试剂:优级纯硝酸，优级纯高氯酸，优级纯盐酸，光谱纯测量元素标准品，去离子水等。

粗蛋白采用凯氏定氮法测定［14］;氨基酸按GB7649－87法测定;矿物元素采用原子吸收分光光度计法测定［15］。

2 结果与分析

2.1 氨基酸分析

所测的18种氨基酸在白刺的枝叶中均可检测出，但在质量分数和组成上有所差异，结果如表1所示。

表1 两地区西伯利亚白刺叶、枝氨基酸质量分数 mg·g－1

由表1可以明显地看出，白刺叶子中氨基酸的总质量分数和必需氨基酸的质量分数均高于枝条中相应的质量分数，叶中氨基酸总量是枝条中的1.29～1.79倍，叶中必需氨基酸的量是枝条中必需氨基酸的1.46～1.86倍。总的氨基酸当中以天门冬氨酸、谷氨酸、丙氨酸和脯氨酸的质量分数相对较高，枝叶中的质量分数都已超过或接近10 mg·g－1。其中天津大港区白刺叶子和枝条中的天门冬氨酸、丙氨酸质量分数较黄骅港高，而谷氨酸的质量分数较之低;脯氨酸在两港区白刺枝叶中是唯一一种枝条中质量分数大于叶片中质量分数的氨基酸，黄骅港枝条中质量分数达13 mg·g－1，叶片中仅6.3 mg·g－1，而大港区枝条中为 11.8 mg·g－1，叶片中为 7 mg·g－1。

在氨基酸总量上，天津大港地区西伯利亚白刺叶片中的质量分数达147 mg·g－1，高于黄骅港区叶片质量分数122.8 mg·g－1;在枝条中黄骅港地区的氨基酸总量为 94.83 mg·g－1，高于天津大港区 91.65 mg·g－1。必需氨基酸的总量和氨基酸总量规律相似，在叶片中天津大港区较高，为 50.2 mg·g－1，黄骅港区仅为39.2 mg·g－1;在枝条中黄骅港区较高，为26.83 mg·g－1，天津大港区为 26.05 mg·g－1。必需氨基酸质量分数最高的为缬氨酸，天津大港区和黄骅港区白刺叶子中缬氨酸的质量分数分别达9.6、7.7 mg·g－1，枝条中达到 5.2、5.4 mg·g－1。由此可见，两地白刺的叶子和枝条中氨基酸的质量分数不成正比，但总氨基酸质量分数越大，相应必需氨基酸的质量分数也越大。

2.2 必需氨基酸比值系数评价

各类蛋白质的氨基酸组成比例不同，但所含必需氨基酸组成越接近人体需求比例，则其营养价值越高，1973年联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)提出了评价蛋白质营养价值的必需氨基酸比值系数法的评分模式［16－18］，计算氨基酸评分(AAS)方法如下:

根据各地点和部位氨基酸质量分数和表2中粗蛋白的质量分数，对每种必需氨基酸进行评分，得到表3，可知两地区白刺多种必需氨基酸质量分数高于或接近于FAO/WHO修订的理想蛋白质中必需氨基酸模式谱中的质量分数。黄骅港和天津大港叶子的氨基酸评分以(丙氨酸+酪氨酸)最高，分别为95和106，黄骅港白刺枝条中必需氨基酸评分以缬氨酸(86)为最高，大港区枝条以色氨酸最高。两地区亮氨酸或“蛋氨酸+胱氨酸”的必需氨基酸评分值最低，因此，这些白刺枝叶的第一限制性氨酸酸为亮氨酸或“蛋氨酸+胱氨酸”。在营养食用方面，可以添加以这种限制氨基酸质量分数较高的食品或作料来提高综合营养吸收。

表2 两地区西伯利亚白刺叶、枝粗蛋白质量分数

表3 FAO/WHO标准必需氨基酸质量分数及两地区西伯利亚白刺叶、枝必需氨基酸评分表

2.3 矿物元素分析

由表4可知，黄骅港和大港地区西伯利亚白刺叶片和枝条中常量元素和微量元素质量分数丰富。各港区表现为叶片中的各矿物元素质量分数明显大于枝条中的质量分数，但两港区间有较大的差异。在常量元素中，黄骅港区质量分数的总体规律由大到小表现为 Na、K、Ca、Mg，但在天津大港区总体规律由大到小的顺序为Na、Ca、K、Mg;常量元素在叶片中的质量分数远远高于枝条中的质量分数，其中叶片中Na的质量分数是枝条中的2.36～4.00倍，叶片中K的质量分数是枝条中的1.23～2.95倍，叶片中Ca的质量分数是枝条中的1.55～1.92倍，叶片中Mg的质量分数是枝条中的1.81～2.30倍，而这元素对叶片的发育，尤其是对叶绿素的合成起着重要的作用;在微量元素中，两港区均以Fe质量分数为最高，其由大到小的顺序为 Fe、Mn、Zn、Cu。白刺叶片中Na的质量分数高达65～75 mg·g－1，致使叶片味道较咸。黄骅港地区微量元素质量分数较天津大港区低，其中天津大港区枝条中Fe的质量分数为 1531.75 mg·kg－1，明显比黄骅港区叶片中的质量分数要高。

表4 两港区西伯利亚白刺枝、叶部分矿物元素质量分数

3 结论与讨论

黄骅港和大港区西伯利亚白刺叶子和枝条中氨基酸质量分数丰富，种类齐全，含有18种氨基酸，包括8种必需氨基酸。在各氨基酸中，天门冬氨酸、谷氨酸、丙氨酸和脯氨酸质量分数明显较其他氨基酸质量分数高，这与索有瑞［19］对柴达木盆地西伯利亚白刺的研究相符，但与之相比，天津大港和黄骅港地区白刺叶片与枝条中的天门冬氨酸和丙氨酸质量分数明显要高，叶片中的谷氨酸也偏高，但枝条中偏低。在天津大港和黄骅港地区白刺中脯氨酸表现为枝条中大于叶子中的质量分数，与柴达木盆地中的表现相反，并且比大港、黄骅港白刺中的质量分数高，地域差异显著，这很可能与当地的气候与土壤盐碱类型有关。

西伯利亚白刺叶片中的氨基酸总量和必需氨基酸的质量分数均高于枝条中的质量分数，天津大港区叶片中氨基酸总量和必需氨基酸总量分别为147、91.65 mg·g－1，而黄骅港地区叶片中的分别为122.80、39.20 mg·g－1，天津大港区较高。依据WHO/FAO提出的评分模式给西伯利亚白刺必需氨基酸评分，可知白刺中枝叶中多种必需氨基酸的质量分数高于或接近于模式氨基酸的质量分数，可以将白刺枝条和叶片作为新的营养物质进行开发。而枝、叶中必需氨基酸的第一限制氨基酸为亮氨酸或“蛋氨酸+胱氨酸”，与高航等［6］研究的柴达木地区西伯利亚白刺枝叶相同，由此可知，西伯利亚白刺在氨基酸合成中，合成亮氨酸或“蛋氨酸+胱氨酸”的量是最少的，因此与含这种限制氨基酸量高的物质结合做营养开发食用，可提高综合营养的利用率。

西伯利亚白刺叶片中的矿物元素质量分数明显高于枝条中的质量分数，并且质量分数丰富。张勇等［11］对甘肃西伯利亚白刺叶片元素进行了测定，结果为:Na 67.29 mg·g－1;K 13.20 mg·g－1;Ca 14.79 mg·g－1;Mg 9.30 mg·g－1;Fe 825.20 mg·kg－1;Mn 62.30 mg·kg－1;Zn 226.30 mg·kg－1;Cu 15.80 mg·kg－1;李天才等［20］对柴达木地区西伯利亚白刺叶片微量元素测定的结果为:Fe 203.00 mg·kg－1;Mn 59.46 mg·kg－1;Zn 33.16 mg·kg－1;Cu 11.28 mg·kg－1;由此可见西伯利亚白刺在不同地区对各种矿物元素都有富集作用，但不同地区的白刺对矿物元素的富集能力是不同的，其中以含Na量为最高，其次是 K、Ca、Mg，这是因为白刺是聚盐生的耐盐植物，耐盐能力强，通过聚集周围的)盐分而改善盐碱土，降低土壤含盐量。刘金荣等［21］对新疆的西伯利亚白刺果实中矿物元素进行了测定，高航等［15］对柴达木地区西伯利亚白刺果实矿物元素进行了测定，结果其质量分数都小于白刺叶片中的质量分数。这也说明西伯利亚白刺对矿物元素的富集程度在叶子和枝条上更为突出，就元素质量分数而言，对叶子和枝条的营养开发大于果实，利用其对于人体和动物补充矿物元素大有益处。

氨基酸除了组成蛋白质外，还有一些特殊的药理功能［22］，氨基酸往往是中药的主要有效成分或辅助成分，矿物元素同样参与机体的代谢过程，对机体具有重要的生化活性、营养作用和保健功能，这也正与民间认为白刺具有保健作用相符。将白刺枝叶做饲用材料在多篇文献中提到［23－24］，已成为一项开发课题。总之，白刺以其丰富的营养价值和高度的耐盐能力，使白刺在营养、保健、医学和盐碱地治理和改良上都有极高的开发价值，由于不同地区西伯利亚白刺的局部生态环境、土壤营养分布、气候等诸多因素的差异使得白刺氨基酸和矿物元素质量分数出现地区差异，在开发利用时要考虑到地区差异。本研究仅对黄骅港和天津大港区的西伯利亚白刺叶子和枝条中氨基酸和矿物元素做了测定和营养分析，为将来合理开发白刺资源提供了基础数据。新疆、内蒙古、宁夏、辽宁等地同样为白刺生长集中地，其他品种白刺，包括枝、叶和果实等营养器官也有较高的营养价值，除氨基酸和矿物元素外，像黄酮、多糖、生物碱等仍有较高的研究价值，均需在今后工作中不断完善。

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