富平柿饼营养成分和活性成分的分析

尹娟娟,王 君,赵旭艳,李 怡,黄保蓉

(甘肃省食品检验研究院,甘肃 兰州 730030)

陕西省渭南市富平县地处“八百里秦川”东北部的渭北高原,北部顺延乔山脚下,南部为关中平原边缘,海拔600～1 200 m,是世界闻名的柿子优生区。在日本吉野市全球唯一的柿子博物馆就有“世界上柿子的主产国为中国,柿子的优生区在富平”的记载。2001年,富平县被国家林业局命名为“中国名特优经济林之乡——中国柿子之乡”[1]。

富平柿子种类繁多,除鲜食外,还可深加工成柿饼、柿粉、柿脯、柿醋、柿酒等新产品。《本草纲目》等药典注解,其主治“虚劳不邑,消腹中宿血,柿蒂治呃逆,柿霜治上火口舌生疮、喉痛、咳嗽等症”[2-4]。

富平柿饼以当地生产的传统名优柿子品种“富平尖柿”为原料,经过清洗削皮、日晒压捏、捏晒整形、定型捂霜等多道工序精细制作而成,个大、柿霜白厚、底亮、质润、味香甜,而且“富平柿饼”营养丰富,具有止咳、化痰、除口疮等疗效,是冬春时令食品。明、清两代,富平柿饼曾充贡品。建国后,富平柿饼多次参加全国地方名产展览。1980年,国务院曾用富平“合儿饼”招待外国元首。2008年8月27日,原国家质检总局批准对“富平柿饼”实施地理标志产品保护[5]。因此,分析富平柿饼的营养成分,测定其各种营养成分含量,有利于更清楚地认识和发现柿饼的营养价值。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

柿饼购于富平县某种植专业户。

超纯水(比电阻为18.2 MΩ·cm):美国热电公司;硝酸(优级纯):国药集团化学试剂有限公司;聚酰胺粉:上海中秦化学试剂有限公司;正丁醇(分析纯)、冰乙酸:辽宁嘉诚精细化学品有限公司;人参皂苷Re标准品(≥98%):中国药品生物制品检定所;香草醛(分析纯):山东佰仟化工有限公司;高氯酸(分析纯):天津市化学试剂供销公司;Amberlite-XAD-2大孔树脂:Sigma化学公司;中性氧化铝(100～200目):天津市科密欧化学试剂有限公司;甲醇(色谱纯):北京百灵威科技有限责任公司;乙腈(色谱纯):德国默克集团。

1.2 仪器与设备

AE 200分析天平:美国METTLER TOLEDO公司;DUOPUR1308酸纯化仪、Ultra LAVE微波消解仪:意大利Milestone公司;NexION 300X电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS,inductivelycoupled plasmamass spectrometry):德国PerkinElmer公司;电感耦合等离子体光谱仪(ICP,inductively coupled plasma):美国THERMO FISHER公司;KDF-S90G马弗炉:东京理化公司;SOXTEC-SER(CV8000)脂肪抽提测定仪、Kjeltec 8400自动凯氏定氮仪:丹麦FOSS公司;Evolution 60型紫外分光光度计:美国赛默飞世尔科技有限公司;DHG-9145A型电热恒温鼓风干燥箱:上海一恒科学仪器有限公司;HH-S4型电热恒温水浴锅:北京科伟永兴仪器有限公司;Elmasonic S150型超声波提取仪:德国Elma(艾尔玛)公司;层析柱(10 mm×300 mm):广州禄源化玻仪器有限公司;Waterse2695高效液相色谱仪(配有示差折光检测器):美国沃特世公司。

1.3 实验方法

(1) 基本营养成分测定方法 水分含量测定参照《食品安全国家标准 食品中水分含量的测定》[6]中的105 ℃烘干恒重法;灰分含量测定参照《食品安全国家标准 食品中灰分含量的测定》[7]中的550 ℃干法灰分法;粗纤维含量测定参照《植物类食品中粗纤维的测定》[8]中的重量法;蛋白质含量测定参照《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》[9]中的凯氏定氮法;脂肪含量测定参照《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》[10]中的索氏抽提法;淀粉含量测定参照《食品安全国家标准 食品中淀粉的测定》[11]第二法;总糖含量测定参照《食品安全国家标准 食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖的测定》[12]中的第二法。

(2) 可溶性还原糖测定方法 可溶性还原糖含量参照《食品安全国家标准 食品中还原糖的测定》[13];而还原糖种类的定性及定量参照《食品安全国家标准 食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖的测定》[12]中的第一法高效液相色谱法。称取粉粹的试样2 g于100 mL容量瓶中,加水约50 mL,涡旋、超声溶解,加水定容至刻度,超声30 min,13 000 r/min离心10 min,取上清液过0.45 μm微孔滤膜至样品瓶,供液相色谱分析。高效液相色谱条件:Water®SPHERISORB®5μm NH2(4.6×250 mm),柱温40℃,流动相(V乙腈∶V水=8∶2),流动相速度(1.0 mL/min),进样量(20 μL),示差折光检测器温度40 ℃。

(3) 矿物质元素测定方法 矿物质元素Cu、Fe、Zn、Ca、Mg的测定采用电感耦合等离子体发射光谱仪,ICP-OES 测定工作条件见表1。矿物质元素Se、Co、Cr的测定采用电感耦合等离子体质谱,ICP-MS测定工作条件见表2。

表1 ICP-OES测定工作条件

表2 ICP-MS测定工作条件

样品前处理过程为:准确称取约0.250 0 g(精确至0.000 1 g)的柿饼样品于石英消化管中,加入3 mL硝酸,加盖密封后放入微波消解仪中,按设定好的消解程序进行样品消解。消化完毕后取出消化管,冷却至室温后,样品消化液用超纯水多次洗涤,合并洗涤液,定容至50 mL容量瓶中,混匀备用,同时做试剂空白。微波消解仪消解参数见表3。

表3 微波消解仪测定参数

(4) 活性物质分析方法 柿饼中总皂苷含量测试过程如下:称取1.000 g左右的试样,置于100 mL容量瓶中加少量水,超声30 min,再用水定容至100 mL,摇匀,放置,吸取上清液1.0 mL进行柱层析;用10 mL注射器作层析管,内装3 cm Amberlite-XAD-2大孔树脂,上加1 cm中性氧化铝。先用25 mL 70%乙醇洗柱,弃去洗脱液,再用25 mL水洗柱,弃去洗脱液,精确加入1.0 mL已处理好的试样溶液,用25 mL水洗柱,弃去洗脱液,用25 mL 70%乙醇洗脱人参皂苷,收集洗脱液于蒸发皿中,置于60 ℃水浴挥干,以此作显示用;在上述已挥干的蒸发皿中准确加入0.2 mL 5%香草醛冰乙酸溶液,转动蒸发皿,使残渣都溶解,再加0.8 mL高氯酸,混匀后移入5 mL带塞刻度离心管中,60 ℃水浴上加热10 min,取出,冰浴冷却后,准确加入冰乙酸5.0 mL,摇匀后,以1 cm比色池于560 nm波长处与标准管一起进行比色测定。吸取人参皂苷Re标准溶液(2.0 mg/mL)100 μL放蒸发皿中,放在水浴挥干(低于60 ℃),或热风吹干(勿使过热),以下操作从“用10 mL注射器…”起,与试样相同,测定吸光度值。

(5) 重金属元素分析方法 重金属元素Pb、As、Cd、Hg的测定采用电感耦合等离子体质谱。ICP-MS测定工作条件见表2。样品前处理过程同矿物质元素。

2 结果与分析

2.1 基本营养成分分析

富平柿饼基本营养成分的含量见表4。

由表4可知,富平柿饼基本营养成分全面,其中蛋白质质量分数为1.44%,脂肪质量分数为1.78%,粗纤维质量分数为1.75%,淀粉质量分数为26.08%,水分质量分数为29.22%,灰分质量分数为3.26%,总糖质量分数为53.01%,还原糖质量分数为50.44%。蛋白质是人体所必需的营养素,人体的发育以及受损细胞的修复和更新,都离不开蛋白质;粗纤维能够对肥胖、高血脂、糖尿病等起到一定的预防和治疗作用。

表4 富平柿饼基本营养成分的质量分数

2.2 可溶性还原糖组成分析

从测定数据可以看出,在柿饼所含的基本营养成分中,总糖质量分数为53.01%,许多研究表明,糖类在生物体内发挥着调节身体代谢的作用[14],并且还有调节身体平衡的功效[15]。我们进一步对还原糖含量进行了测定,发现还原糖占总糖的95%。并且对柿饼中还原糖的种类及含量用高效液相色谱进行了分析,发现富平柿饼中含有2种还原糖,分别为果糖和葡萄糖,质量分数分别为25.5%和24.2%。研究表明,果糖和木糖醇是糖类中甜度较高的糖,且不受胰岛素控制,可直接转变为糖源提供热量,也不易为口腔细菌所利用,可减轻胰腺的负担,减少龋齿的发生,这对胰岛素分泌失调的糖尿病患者、重大手术和重烧伤的病人,以及少年儿童都有很大益处。而葡萄糖具有强心、利尿、解毒的功效[16]。

2.3 矿物质含量及营养评价

我们用ICP-MS及ICP测定了富平柿饼中的7种矿物质元素,矿物质含量见表5。

表5 富平柿饼中矿物质元素含量

由表5可知,富平柿饼含有丰富的人体必需的矿物质元素,在所测的微量元素中,以Fe的含量最高,达25.35 mg/kg,其次是Zn、Cu、Co、Se,分别为1.74 mg/kg、1.57 mg/kg、0.01 mg/kg、0.01 mg/kg。研究表明,微量元素对人的生命起至关重要的作用。它们的摄入过量、不足、不平衡或缺乏都会不同程度地引起人体生理的异常或发生疾病。如Fe是构成血红蛋白的主要成分之一,缺乏Fe可引起缺铁性贫血;缺Zn时会引起食欲不振、生长迟缓、发育不良等;Se是甲状腺激素合成和代谢过程中的必需元素,缺乏Se可能引起表皮角质化和癌症,但摄入量过高,会引起中毒。

所测的常量元素中Ca和Mg的含量都较高,分别为367.8 mg/kg和365.0 mg/kg。研究表明,缺Ca时会出现神经肌肉抽搐,儿童的骨骼和牙齿发育迟缓,严重缺Ca的婴幼儿可出现佝偻病,成人发生骨质软化症及老人出现骨质疏松症;Mg能够增强骨骼和牙齿强度,有助于肌肉放松从而促进肌肉的健康,对保护心脏和神经系统健康是很重要的。可见,矿物质元素对人体的健康起着重要的作用,富平柿饼中富含人体所需的矿物质。

2.4 活性成分分析及评价

我们对富平柿饼中的活性成分总皂苷进行了测定,测定结果为每100 g柿饼中含有0.25 g总皂苷。皂苷系四环三萜化合物与低聚糖结合的产物,是天然产物化学库的重要组成之一,具有多种生物活性,如抗肿瘤、抗炎、免疫调节、抗病毒、抗真菌和保肝活性等[17]。

2.5 卫生学指标分析

富平柿饼中重金属含量分析结果见表6。

表6 富平柿饼中重金属含量分析结果

由表6可知,富平柿饼中未检出Cd、As、Hg,检出的Pb含量为0.03 mg/kg。参照《食品安全国家标准 食品中污染物限量》[18](简称《标准》),富平柿饼中检出的铅远低于《标准》中对铅含量的限量值1.0 mg/kg。对人体有害的重金属主要来源于被污染的空气、土壤和水质[19],富平柿饼重金属含量极微,说明了富平柿饼未被环境中的重金属污染,也说明当地适合柿饼的种植。

3 结论

研究首次对富平柿饼的营养成分及活性物质进行了测定,结果表明:(1)富平柿饼营养较为全面,蛋白质量分数为1.44%,脂肪质量分数为1.78%,粗纤维质量分数为1.75%,淀粉质量分数为26.08%,总糖质量分数为53.01%,水分质量分数为29.22%,灰分质量分数为3.26%。(2)富平柿饼中含丰富的还原糖,糖的主要种类为果糖和葡萄糖,质量分数分别为25.5%和24.2%。(3)富平柿饼含有丰富的矿物质元素,在所测的微量元素中,Fe含量最高,为25.35 mg/kg,其次是Zn、Cu、Co、Se,分别为1.74 mg/kg、1.57 mg/kg、0.01 mg/kg、0.01 mg/kg;在所测的常量元素中,Ca和Mg的含量都较高,分别为367.8 mg/kg和365.0 mg/kg。(4)富平柿饼含有活性物质总皂苷,质量分数为0.25%。实验得到的富平柿饼的营养成分和活性成分含量测定结果为富平柿饼的开发利用提供了一定的依据,也为富平柿饼经济价值的评价和指导消费者合理选择提供了一定的参考。