新疆不同种植年限铁皮石斛营养成分分析与评价

纪照红，芮鸿飞，黎天天，麻择宇，汪云吉，刘兴泉，*

（1.浙江农林大学农业与食品科学学院，浙江临安311300；2.第一师阿拉尔市食品药品检验所，新疆阿拉尔843300）

铁皮石斛（Dendrobium officinal Kimura et Migo）系兰科石斛属植物，石斛属植物按形态可分为铁皮、金钗、霍山、黄草等数十各品种，其中铁皮石斛最为珍贵[1－2]；在东亚、东南亚及澳大利亚等国家和地区都有分布，在我国主要分布于秦岭、淮河以南的云南、广西、贵州、浙江等地的山区[3－4]。铁皮石斛位居“中华九大仙草”之首[5]，富含丰富的多糖、生物碱及倍半萜类化合物等有效成分，具有抗肿瘤、增强免疫力、降低血糖等功效[6－8]。铁皮石斛可直接食用，或炖汤、泡茶、浸酒，通常被加工成铁皮枫斗或铁皮石斛功能性饮料，以铁皮石斛为原料的保健品畅销国内外。但由于铁皮石斛生长环境要求高、自身繁殖困难，而且经济价值高，长期无限制地采挖和不合理地开发利用导致资源越来越少，现已成为国家二级保护植物[9]。

自20世纪70年代起国内有关研究机构便开始了铁皮石斛的开发研究工作，采用组织培养、快速繁殖等生物技术培育出种苗，进行人工栽培。目前，铁皮石斛人工种植业发展迅速，已经形成了一定的规模。2014年，新疆第一师阿拉尔市在十团苗木基地开始引种试种铁皮石斛。目前，铁皮石解已在新疆引种成功，但对从浙江引种于新疆的铁皮石解的主要营养与活性成分的研究还不是很深入，此外，针对铁皮石解食药两用性以及以往的研究大都集在其有效化学成分和药理作用方面，很少系统研究其营养价值。鉴于此，本研究对采自新疆的不同种植年限铁皮石斛的主要营养成分进行分析与评价，以期为新疆铁皮石斛开发利用提供基础资料。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 材料

新疆产“神元1号”1年、2年、3年生（生理年龄）人工大棚栽培的铁皮石斛鲜条，2017年8月份采自于南疆。部分样品用超纯水洗净，45℃烘箱真空干燥，粉碎、过60目筛，4℃冰箱保存。剩余部分鲜样置于－80℃冰箱冷冻保存，以供维生素C的测定。

1.1.2 试剂

维生素C（≥99.7%）：广东省化学试剂工程技术研究开发中心；无水乙醚（AR）：北京市科瑞澳科技发展有限公司；盐酸、硼砂、硼酸、乙醇、甲醇、浓硫酸、硫酸铜、硫酸钾、乙酸等试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

TP－214电了天平：美国DENVER公司；HPLC－20AT高效液相色谱仪、UV－180紫外可见分光光度仪：日本岛津公司；AA240FS原子吸收光谱仪：美国VARIAN公司；AFS－9800双道原子荧光光度计：北京科创海光仪器有限公司；其他仪器为实验室常备仪器。

1.3 试验方法

水分的测定参考 GB 5009.3－2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》；灰分的测定参考GB 5009.4－2016《食品安全国家标准食品中灰分的测定》；粗蛋白含量的测定参考GB 5009.5－2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》；粗脂肪的测定参考GB 5009.6－2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》；多糖的测定参考GB/T 15672－2009《食用菌中总糖含量的测定》；粗纤维的测定参考 GB 5009.88－2014《食品安全国家标准食品中膳食纤维的测定》；VC的测定：鲜样以草酸提取，高效液相色谱法测定；氨基酸的测定：参考迟晓峰等[10]方法；矿物元素的测定：钾、钠、镁、铜、铁、锌、磷、锰、钙：原子吸收分光光度法，硒：荧光分光光度法。生物碱的测定：参考诸燕等[11]方法。

1.4 数据分析

每组试验重复3次，结果以平均值±标准偏差（mean±SD）表示。采用SPASS 19.0对试验数据进行处理，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果与分析

2.1 基本营养成分

新疆产不同生长年份铁皮石斛鲜条的基本营养成分的分析结果见表1。

表1 不同种植年限铁皮石斛基本营养成分Table 1 Major nutritional components of Deudrobium officiuale（on wet weight）

由表1可知，铁皮石斛的基本营养成分中，水分含量最高，在 75.42%～84.52 之间，且随着生理年龄的增加，水分含量显著减少（P＜0.05）。多糖和灰分占鲜质量的 6.77%～12.84%，1.05%～1.25%，2 年生条含量最低，3年生条含量最高。粗蛋白、生物碱含量在1.92%～3.81%和 0.022 5%～0.029 7%之间，随着生理年龄的增加，其含量显著增加（P＜0.05）。其中 VC随着生理年龄的增加含量显著减少（P＜0.05），粗脂肪含量无显著差异（P＞0.05）。研究表明不同栽培年限对铁皮石解的生长及有效成分有明显的影响作用[12]，栽培基质及铁皮石斛的附生材料对铁皮石斛生长及其营养成分也有显著影响[13]。本文研究新疆铁皮石斛的营养成分及变化趋势与浙江等其他产地铁皮石斛相一致，也存在一定的差异[14－16]，这与种质及栽培的差异有关。

2.2 氨基酸组成

采用酸水解法对新疆产铁皮石斛中的氨基酸组成进行了分析，17种氨基酸在不同生长年份的铁皮石斛中均有检出，其中必需氨基酸7种，半必需氨基酸2种，非必需氨基酸8种，由于酸水解法需加热将蛋白质消解成氨基酸，色氨酸在检测中因热分解，因而未作分析，分析结果见表2。

表2 铁皮石斛中氨基酸的含量（以干重计）Table 2 Amino acid content in Deudrobium officiuale（on dry weight）mg/g

由表2可知，一年、两年、三年生铁皮石斛中总氨基酸含量分别为27.51、31.71、36.83 mg/g；且铁皮石斛中必须氨基酸总量、非必需氨基酸总量和鲜味氨基酸总量均随着生长年限的增加不断增长。1年和2年生铁皮石斛生长旺盛，对各类蛋白酶需求量大，因而含量较少，3年生铁皮石解生长进程放缓，对氨基酸的需求量降低，含量较高[17]。张之鹏[12]研究结果表明2年生铁皮石斛氨基酸总量最高，1年生次之，3年生最低，这种变化可能与氨基酸的功能和铁皮石斛生理生化作用等因素有关，环境也是也是影响其氨基酸含量的因素之一。

从氨基酸组成看，一年、两年、三年生铁皮石斛中氨基酸的种类和含量的高低顺序基本一致，含量最高的是天冬氨酸，其次是谷氨酸、精氨酸、苏氨酸和丙氨酸。丙氨酸和甘氨酸为呈甜味的特征氨基酸，天冬氨酸和谷氨酸呈鲜味的特征氨基酸，一年、两年、三年生铁皮石斛中鲜味氨基酸均占总氨基酸含量的40%左右。

不同年份铁皮石斛中各种必需氨基酸的质量分数及WHO/FAO推荐的模式谱标准值分析结果见表3。

表3 铁皮石斛必须氨基酸含量FAO/WHO标准模式及鸡蛋蛋白比较Table 3 Comparison of essential ammo acid in Deudrobium officiuale with egg protein，FAO/WHO amino acid mg/gN

由表3可知，新疆产一年、两年、三年生铁皮石斛必需氨基酸含量均高于FAO/WHO的理想模式；根据FAO/WHO的理想模式，蛋白质中EAA/NEAA在60%以上则蛋白质品质较优[18]，新疆产一年、两年、三年生铁皮石斛必需氨基酸和非必需氨基酸的比值均在60%以上，说明新疆产铁皮石斛都是优秀的蛋白源。

氨基酸比值RAA=食物中氨基酸含量/模式氨基酸含量，氨基酸比值系数RC=氨基酸比值/氨基酸比值之均数，氨基酸比值系数分 SRC=100－CV×100（CV=标准差/均数）。如果食物中氨基酸与模式氨基酸含量一致，则RC值为1。RC＞1表明该EAA相对过剩，RC＜1则表示该EAA相对不足[18]。在FAO/WHO的氨基酸模式中，如果食物蛋白质EAA的组成比例与标准一致，则RC为0，SRC=100；若食物蛋白质EAA的RC越分散，则这些EAA在氨基酸生理方面贡献较低，SRC的值越大（≤100），食物蛋白质的营养价值越差[19]。

采用氨基酸比值系数法对新疆产铁皮石斛所含必须氨基酸进行进一步分析，结果见表4。

表4 铁皮石解中的RAA，RC及SRC对比Table 4 The comparison on RAA，RC and SRC of Deudrobium officiuale

由4可知，新疆产一年、两年、三年生铁皮石斛必须氨基酸除Met+Cys小于1外，其他RC值都接近1或大于1，氨基酸比值系数分SRC分别为46.48、47.22和66.85，说明第三年生铁皮石斛蛋白质的营养价值比之一年、两年生较差，但因其药效氨基酸含量较高，药用价值较高[17]。在各种必须氨基酸中，第一限制氨基酸均为Met+Cys，根据蛋白质互补法和其他蛋白按一定比例互混互补，能提高其营养价值[20]。

2.3 矿质元素的含量分析

新疆产不同年生铁皮石斛的矿质元素含量如表5所示。

表5 铁皮石斛中矿质元素的含量Table 5 Mineral elements composition in Deudrobium officiuale以干重计mg/kg

由表5可知，新疆产一年、两年、三年生铁皮石斛均含人体所需的磷、钾、镁、钙、钠等常量元素及锌、铁、锰、铜、硒等微量元素。其中钾、钙、磷含量较高，镁、钠含量次之；微量元素以铁含量最高，其次是锰、锌、铜，还含有少量的硒元素。

比较1年、2年、3年生铁皮石斛元素的含量发现，磷、镁、钙、锌、铁、硒等元素均以3年生条显著较高（P＜0.05），钾、钠、锰和铜等元素以 1 年生条显著较高（P＜0.05）。研究表明栽培显著影响了铁皮石斛矿质元素的含量[13]。随着生长年限的增加，2年生铁皮石斛的钙、铁和锌的含量显著高于1年生，3年生最高。钙是细胞壁合成的重要元素之一，在代谢调节中有着重要的作用；铁能促进叶绿素的合成，促进植株的光合作；锌是多种酶的催化剂，可以影响影响吲哚乙酸的含量而影响代谢[21]。2年生铁皮石斛生长旺盛，光合作用较强，植物对钙、铁和锌等元素的需求量增减加；3年生植物生长减慢，叶片开始脱落，光合作用变弱，对钙、铁和锌的需求减少，但因钙铁在植物中比容易转移，因此在植物中积累。而铁皮石斛开花及萌蘖茎的生长也有可能使元素转移，含量略有差异[12]。

3 结论

浙江产铁皮石斛已经在新疆阿拉尔等南疆地区引种成功，本文对采自新疆的不同种植年限铁皮石斛的主要营养成分进行分析与评价。铁皮石斛的基本营养成分中，水分含量最高，在 75.42%～84.52 之间，且随着生理年龄的增加水分含量显著减少（P＜0.05）。多糖和灰分分别占鲜质量的 6.77%～12.84%，1.05%～1.25%，2年生条含量最低，3年生条含量最高。粗蛋白、生物碱含量在 1.92%～3.81%和 0.022 5%～0.029 7%之间且随着生理年龄的增加而显著增加（P＜0.05）。新疆产 1年、2年、3年生铁皮石斛中总氨基酸含量分别为27.51、31.71、36.83 mg/g；且铁皮石斛中必须氨基酸总量、非必需氨基酸总量和鲜味氨基酸总量均随着生长年限的增加不断增长；必需氨基酸和非必需氨基酸的比值均在60%以上，鲜味氨基酸均占总氨基酸含量的40%左右。第一限制氨基酸均为Met+Cys，新疆产1年、2年、3年生铁皮石斛氨基酸比值系数SRC分别为46.48、47.22和66.85，说明3年生铁皮石斛蛋白质的营养价值较差，但因其药效氨基酸含量较高。铁皮石斛是“药食同源”的植物资源，不仅能作为一种良好的中药材，还可作为一种补充人体营养物质的理想食品来源。因此，在铁皮石斛药用价值、保健功效及食用价值等方面进行深度系统研究与开发，不仅具有较广阔的市场开发潜力，还能推动当地经济的发展，使铁皮石解这种药食两用的资源产生更大的经济效益与社会效益。

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