苹果渣营养成分分析

陈笑言,梁新红

（河南科技学院食品学院,河南新乡 453003）

苹果是蔷薇科水果,主要产于北半球的温带地区,苹果味道甜美,营养价值丰富[1-3].中国是全球最大的苹果生产国,约占全球苹果总产量的50%.苹果最初以鲜食为主,近年来苹果加工产品增多,以浓缩果汁为主,一般生产1 t 浓缩果汁需要7.3 t 苹果,这就造成大量的苹果渣产生[4-5],既造成了资源的浪费,又污染了环境.为了使废弃的苹果渣资源再利用,创造更大的经济价值,苹果渣的综合开发利用逐渐引起人们的重视.

随着人们生活水平不断提高,人们开始摄入大量的动物脂肪、蛋白质等高热量的食物,导致机体肥胖、血压血脂升高、糖尿病发病率升高,已经对人们的身体健康和生活质量构成相当大的威胁.苹果渣中含有大量的营养物质[6-9],有助于预防这些慢性疾病,所以检测其中的有效成分势在必行.侯玉洁等[10]测定出苹果渣中含有29.4%的中性纤维、13.0%的果胶;Bae 等[11]得出苹果渣中总膳食纤维（可溶性膳食纤维和不可溶性膳食纤维）的含量为20%.

苹果渣含有多种活性成分,主要有多糖、多酚类、黄酮类物质、维生素、矿物质等,关于苹果渣中营养成分的提取方法有很多.多糖的提取方法主要有溶剂提取法、酸碱提取法、复合酶辅助提取法、超声辅助提取法以及微波提取法等.苹果多酚类目前主要的提取方法是浸提法,苹果多酚易溶于水和乙醇,因此常选用水和乙醇作为浸提溶剂.有关苹果渣中黄酮类物质的提取研究较少,常用有机溶剂提取法和微波辅助法进行提取.

本文按照国标法对基本成分进行测定、利用氨基酸分析测定仪对氨基酸进行测定,利用原子分光光度计对矿物质进行测定,基于范氏原理纤维素含量分析法对纤维素成分测定.通过对各种营养成分的研究和应用,充分发掘苹果的潜在价值,不断深入和创新、使苹果渣价值最大化.

1 材料和方法

1.1 材料与试剂

苹果渣粉为红富士苹果榨汁后废弃物,由国投中鲁果汁股份有限公司提供;经过倾斜式高速万能粉碎机粉碎,过40 目筛备用.其他试剂均为分析纯.

1.2 仪器和设备

倾斜式高速万能粉碎机,北京中兴伟业仪器有限公司;H2050R 台式高速冷冻离心机,湖南湘仪实验室仪器开发有限公司;KQ-100E 型超声波清洗器,昆山市超声仪器有限公司;EHD-24 消解仪,东航科仪仪器有限公司;BT-9300H 激光粒度分布仪,丹东百特仪器有限公司;RE-52A 型旋转蒸发仪,上海亚荣生化仪器厂;MARS6 微波加速反应系统,培安（中国）服务技术中心;835-50 型高速氨基酸分析测定仪,日本,Hitachi;Z-5000 火焰原子吸收分光光度计,日本,Hitachi;电热恒温干燥箱,北京市永光明医疗仪器厂.

1.3 试验方法

1.3.1 基本成分测定 采用GB 5009.3-2010 进行水分含量测定[12];采用GB 5009.4-2010 进行灰分含量测定[13];采用GB/T 6433-2006 进行脂肪含量测定[14];采用GB 5009.9-2016 进行淀粉含量测定[15];采用GB 5009.5-2010 进行蛋白质含量测定[16];采用GB 5009.88-2014 进行总膳食纤维含量测定[17].

1.3.2 矿物质元素测定 称取苹果渣样品1.0 g,在消化管中再加入硝酸与高氯酸体积比为4∶1 的混酸溶液30 mL 进行消化,消化完全后放入通风橱中冷却,用容量瓶25 mL 定容至刻度备用,重复3 次.采用乙炔火焰原子分光光度法测定样品中各矿物质元素的含量.

1.3.3 氨基酸测定 使用835-50 型高速氨基酸自动分析仪对氨基酸含量进行测定.

1.3.4 膳食纤维化学成分测定 依据Van Soest（范氏）原理的纤维素含量分析方法,对膳食纤维的木质素、纤维素、半纤维素进行测定,用称量法对苹果渣膳食纤维素内果胶进行提取.

2 结果与分析

2.1 苹果渣的营养成分

苹果渣主要成分含量与DRIs 对比见表1.

表1 苹果渣主要成分含量与DRIs 对比Tab.1 Comparison of main contents and DRIs of apple

由表1 可知，苹果渣中水分质量分数为3.50%、灰分质量分数为2.49%、脂肪质量分数为7.32%、蛋白质质量分数为6.57%、淀粉质量分数为2.37%、膳食纤维质量分数为77.40%.通过表中数据可知1 kg 的苹果渣脂肪数值超出了参考摄入量的水平、蛋白质则超出了DRIs 值,而1 kg 苹果渣中膳食纤维含量丰富，是中国居民膳食参考摄入量的31 倍,远远地超出了需求量[18].脂肪是一种富含热能的营养素,是人体热能的主要来源;蛋白质是生物体发育及修补组织的原料;膳食纤维在维持人体健康、预防疾病方面有独特的生理功能,膳食纤维功能性食品的研发一直是食品科学的重要研究方向.苹果渣中成分含量丰富有利于进行大量的科学实验研究[19].

2.2 苹果渣中的矿物质元素

苹果渣样品中6 种矿物质元素的含量见表2.

表2 苹果渣样品中6 种矿物质元素的含量Tab.2 Contents of eight kinds of mineral elements in apple samples

通过原子吸收光谱法测得苹果渣中6 种矿物质元素含量,由表2 可知，总量约占苹果渣质量分数的0.112%,苹果样品中矿物质元素含量由高到低依次是K、Ca、Na、Fe、Mn、Zn,分别为76.30、29.82、3.16、2.88、0.21、0.17 g/kg 干质量.

上述各种矿物质元素在人体代谢过程中起着至关重要的作用.苹果渣中含有大量的矿物质元素K,能与人体多余的钠盐结合,使其从体内排出,当人体摄入的钠盐超出钠盐摄入量时,食用苹果有利于人体内电解质保持平衡,成人每天大约需要2 000 mg 的钾,所以苹果中的钾能满足人体对钾的需求[20].

Na 主要参与细胞内酸碱的平衡、神经的传递、血压的调节等;根据人体的需求量可知苹果中的钠含量也满足人体膳食所需.除了钾、钠外,需求量最大的钙含量也异常丰富.Ca 是人体生长发育和各种机能正常运行所必需的元素,并参与抗毒素的生成.参与人体新陈代谢,所以每天都需要补充常量元素Ca,否则会影响身体各项机能的良好发育、引发各种疾病.而Mn 可以促进骨骼的生长发育,保持正常的脑功能,改善机体造血功能是正常机体必需的微量元素之一.Fe、Zn 元素是机体中许多酶重要的激活剂,Fe 除了参与体内氧与二氧化碳的转运交换和组织呼吸的过程,还可以促进发育,提高机体的免疫力,构成铁血红素,预防和治疗缺铁性贫血,使皮肤恢复健康良好的血色.Zn 除参与机体免疫防御、骨骼发育等,在物质代谢、生殖功能中起着重要的作用;它能催化酶活性广泛参与体内蛋白质、脂肪和糖的代谢,是促进生长发育的关键元素.也是构成和记忆力有很大关联的核酸与蛋白必不可少的元素,而缺Zn 会导致生长缓慢、伤口愈合不良、免疫功能减退等症状.所以苹果是锌、铁缺失人群补充这两种元素的良好来源[21-26].

2.3 苹果渣中氨基酸的含量

氨基酸是构成蛋白质的最基本物质,从各种天然物质中分离得到氨基酸已达175 种以上,构成蛋白质的主要是其中的20 种,其中有8 种人体中不能合成的必需氨基酸包括亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、色氨酸和缬氨酸.它们对人体的生理活动、新陈代谢极其重要[27].样品中氨基酸含量的测定结果见3.

由表3 可知，苹果渣样品中含有17 种氨基酸,其总含量达到6.23 mg/g,人体必需的8 种氨基酸占总含量质量分数的36.6%,谷氨酸含量最高，为1.22 mg/g,天冬氨酸含量其次，为0.66 mg/g,蛋氨酸的含量最少，为0.08 mg/g.在成人的氨基酸参考摄入量中，1 kg 需求量均远小于样品1 kg 的含有量.随着食品科学的发展和人们对营养知识的关注,蛋白质中各种氨基酸的含量越来越受到人们重视.为提高蛋白质的生理效价而进行的食品开发及膳食合理搭配都具有重要意义.苹果渣蛋白质氨基酸分析结果见表4.

表3 样品中氨基酸含量的测定Tab.3 Determination of amino acid content in the sample

表4 苹果渣蛋白质氨基酸分析Tab.4 Analysis of amino acids of apple residues

根据表1 蛋白质的质量分数为6.57%,可求出苹果渣中氨基酸占蛋白质的质量分数（见表4）.再根据FAO/WHO 专家委员会（1973）制定的“暂定氨基酸分模式”中参考蛋白质可求出氨基酸分AAS,比值最低的为苏氨酸95.1,为第一限制氨基酸.

2.4 苹果渣中的膳食纤维

苹果渣和甘薯渣样品中膳食纤维的主要成分见表5.

表5 苹果渣和甘薯渣样品中膳食纤维的主要成分Tab.5 The main components of dietary fiber in apple samples and sweet potato

由从表5 可知，膳食纤维的主要成分有果胶、半纤维素、木质素、纤维素.苹果渣样品中含果胶、半纤维素、木质素、纤维素质量分数分别为18.05%,10.60%,17.12%,34.99%,其中果胶和纤维素含量较甘薯含量多,果胶是与纤维素、半纤维素结合在一起的高度甲酯化的聚半乳糖醛酸，存在于细胞壁中,不溶于水,在酶或酸的作用下可水解,果胶在食品工业上应用广泛[28-30].

3 结论

苹果渣营养成分分析结果表明:苹果渣中的营养成分包括水分、灰分、脂肪、蛋白质、淀粉和膳食纤维,其中含膳食纤维量非常丰富,质量分数为77.4%,符合人们对膳食营养素的需求;含钾、钙、钠、铁元素量分别为76.30、29.82、3.16、2.88 mg/kg,满足矿物质元素缺乏者的需求;苹果渣中含氨基酸量为6.23×104mg/kg,达到17 种之多,其中8 种必需氨基酸占总量的质量分数为36.60%;膳食纤维的营养成分有果胶、半纤维素、木质素、纤维素,其中苹果渣中的果胶和纤维素含量较多.