盐生植物盐爪爪种子营养成分评价

赵 鹏 , ，徐先英，刘虎俊，詹科杰，袁宏波，王理德，郭春秀，刘光武

（1. 甘肃省荒漠化与风沙灾害防治国家重点实验室 / 甘肃省治沙研究所, 甘肃 兰州 730070；2. 甘肃民勤荒漠草地生态系统国家野外科学观测研究站 / 甘肃省治沙研究所, 甘肃 民勤 733000；3. 兰州大学西部生态安全省部共建协同创新中心, 甘肃 兰州 730010）

由于独特的抗逆性和潜在的资源性，盐生植物的研究与应用在全球变化背景下越来越受到国内外学者的重视。在土壤盐碱条件下，盐生植物的生长速率和生物量均高于传统作物，可作为发展盐地农业的重要种质资源。合理利用生长在干旱和半干旱地区的盐生植物是应对未来由淡水紧缺和土壤盐渍化引起的全球食品安全问题的最好选择[1]。盐爪爪(Kalidium foliatum)为苋科盐爪爪属小灌木，细胞液泡含水量高，具有极强的耐盐碱能力，主要通过从盐碱土壤中吸收大量的Na + 以降低土壤含盐量，进而改良土壤理化性质[2]，因此，盐爪爪既是盐生荒漠群落的优势种，也是生物防治土壤盐渍化的关键植物种，具有重要的生态价值[3]。甘肃境内盐爪爪荒漠草地近70 万hm2，占全省荒漠半荒漠草地面积的15%，主要分布在黄土高原北部及河西走廊冲积扇缘和丘间低地、盐湖盆地覆沙地；在重盐渍化的干河谷和河谷阶地，盐爪爪与柽柳(Tamarix chinensis)、白刺(Nitraria tangutorum)等形成盐生灌木草地[4]。作为肉质多汁含盐饲草，盐爪爪株丛大，生长旺盛，产草量高。盐爪爪地上部分残存量是冬季骆驼、马、羊等牲畜的主要饲草[5]；盐爪爪种子千粒重0.647 g 左右，易收集，耐贮藏，还可磨成粉，供人食用[6]。目前，国内外学者围绕盐爪爪种子萌发[7]、生物量[8]、生理特性[9]、遗传多样性[10]等方面开展了大量研究，但对种子营养成分的研究鲜见报道。为此，本研究在对种子营养物质测定的基础上，探讨了盐爪爪种子的营养价值，以期为盐生植物开发利用提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 样品采集与测定

盐爪爪种子于2020 年11 月采自于甘肃省武威市民勤县青土湖湖盆，用修枝剪把结满籽粒的枝条剪下，晾晒干燥之后，用石磙子、连枷、棒槌碾打之后，用叉子去除较长枝条杂质。借助风力将外壳和籽粒分离，实现净种目的。将采收的种子倒入装满自来水的水缸之中，质量较轻杂质浮在水面，盐爪爪种子沉入缸底。用罩滤将杂质除去，3～5 次重复后以彻底清除种子中的尘土。水洗法一方面可将种子中的尘土清洗干净，另一方面又可将种子碱味清洗掉。将清洗干净的种子晾晒干，防止在晾晒过程中二次尘土污染。

采用凯氏定氮法(GB 5009.5-2016)测定盐爪爪种子蛋白质含量；采用索氏抽提法(GB 5009.6-2016)测定脂肪含量；粗纤维含量参考GB/T 5009.10-2003测定；粗灰分含量参考GB 5009.4-2016 测定；水分含量采用直接干燥法(GB 5009.3-2016)检测；亚油酸、油酸、亚麻酸均采用外标法(GB 5009.168-2016)测定；采用电感耦合等离子体质谱法(GB 5009.92-2016)测定钙元素含量；采用电感耦合等离子体质谱法(GB 5009.90-2016)测定铁元素含量；采用二硫腙比色法(GB 5009.14-2017)测定锌元素含量；采用砷铈催化分光光度法(GB 5009.267-2016)测定碘元素含量。

盐爪爪种子酪氨酸、赖氨酸、谷氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、脯氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、甘氨酸、异亮氨酸、天门冬氨酸、亮氨酸、丝氨酸、丙氨酸含量采用氨基酸分析仪(茚三酮柱后衍生离子交换色谱仪)测定；胱氨酸含量采用氨基酸分析仪测定；色氨酸含量采用高效液相色谱法测定；铬含量采用石墨炉原子吸收光谱法(GB 5009.123-2014)测定；采用石墨炉原子吸收光谱法(GB 5009.15-2014)测定镉含量；采用原子荧光光谱分析法(GB 5009.17-2014)测定汞含量；采用石墨炉原子吸收光谱法(GB 5009.12-2017)测定铅含量；砷含量采用氢化物发生原子荧光光谱法(GB 5009.12-2017)测定；铜含量采用石墨炉原子吸收光谱法(GB 5009.13-2017)测定。

1.2 评价方法

依据1973 年联合国粮食与农业组织(Food and Agriculture Organization of the United Nations, FAO)/世 界卫生组 织(World Health Organization, WHO)推荐的每克氮氨基酸评分标准模式和我国提出的鸡蛋标准模式评价盐爪爪种子氨基酸的营养价值[11](表1)。氨 基 酸 评 分 值(amino acid scores, AAS)、化学评分值(chemical score, CS)及必需氨基酸指数(essential amino acid index, EAAI)计算如下：

式中：EAAI为必需氨基酸指数；an为盐爪爪种子各种必需氨基酸的含量；Ai为鸡蛋模式相应氨基酸含量。

2 结果与分析

2.1 主要营养成分

盐爪爪种子的营养成分含量分别为：蛋白质204 g·kg−1，脂肪54 g·kg−1，碳水化合物379 g·kg−1，粗纤维45 g·kg−1，灰分145 g·kg−1。

2.2 氨基酸评价

盐爪爪种子氨基酸种类丰富，共检测出18 种氨基酸，氨基酸总含量205.8 g·kg−1，必需氨基酸55.2 g·kg−1，占氨基酸总量的26.82% (E/T)，占非必需氨基酸总量的36.65% (E/N)，均低于FAO/WHO 规定的标准(EAA/TAA = 40%，EAA/NEAA = 60%)。必需氨基酸中赖氨酸含量最高，为11.3 g·kg−1；亮氨酸次之，为10.6 g·kg−1；色氨酸含量最低，为1.8 g·kg−1。非必需氨基酸中谷氨酸含量最高，为35.7 g·kg−1；甘氨酸和天门冬氨酸次之，分别为28.8 和22.8 g·kg−1；胱氨酸含量最低，为1.8 g·kg−1(表1)。

表1 盐爪爪种子氨基酸的种类、含量Table 1 Amino acid content of the seeds of Kalidium foliatum

盐爪爪种子8 种必需氨基酸含量均高于FAO/WHO推荐标准(表2)。异亮氨酸氨基酸评分值(ASS)最低，为1.16。化学评分中，异亮氨酸略低于蛋氨酸(0.88)。EAAI 指数用来评价食物蛋白质的质量，EAAI 越接近100，食物蛋白与标准蛋白的必需氨基酸组成越接近。盐爪爪种子EAAI 为120.40，与100 较为接近，营养价值较高。

表2 人体必需氨基酸的氨基酸评分和化学评分Table 2 Comparison of the essential amino acid composition of Kalidium foliatum with the proposed standard

2.3 矿质元素与脂肪酸组成

盐爪爪种子矿质元素与脂肪酸含量如表3 所列。常量元素钙含量为1 590 mg·kg−1，微量元素铁含量为332 mg·kg−1，锌 含 量 为44.1 mg·kg−1，碘 含 量 为0.03 mg·kg−1。有害矿质元素铬、铅未检出。汞含量0.007 mg·kg−1，小于食品安全国家标准(GB 16740-2014)保健品污染物限量0.3 mg·kg−1；砷含量0.09 mg·kg−1，小于食品安全国家标准(GB 16740-2014)保健品污染物限量(1.0 mg·kg−1)，镉含量0.007 mg·kg−1，小于食品安全国家标准(GB 2762-2012)谷物及其制品镉限量0.1 mg·kg−1。盐爪爪种子有害矿质元素均在食品安全国家标准范围之内。盐爪爪种子脂肪酸主要成分为亚油酸、油酸和亚麻酸，不饱和脂肪酸亚油酸、亚麻酸含量分别为28.1、10.7 g·kg−1，油酸含量为2.2 g·kg−1。

表3 盐爪爪种子矿质元素和脂肪酸含量Table 3 Contents of trace elements and lipids in the seeds of Kalidium foliatum

3 讨论与结论

3.1 盐爪爪种子营养物质组成

作为评价食物营养价值高低的衡量标准之一，蛋白质含量是植物营养成分检测中的首要指标[11]。本研究发现盐生植物盐爪爪种子蛋白质含量204 g·kg−1，略 低 于 荒 漠 植 物 沙 米(Agriophyllum squarrosum) (232 g·kg−1)，但高于藜麦(Chenopodium quinoa) (138 g·kg−1)、 小 麦(Triticum aestivum) (119g·kg−1)和 水 稻(Oryza sativa) (74 g·kg−1)。脂 肪 含 量为54 g·kg−1，低于沙米(97 g·kg−1)和藜麦(62 g·kg−1)，但比小麦(13 g·kg−1)和水稻(8 g·kg−1)高。碳水化合物含量379 g·kg−1，低于沙米(450 g·kg−1)、藜麦(642 g·kg−1)、小麦(752 g·kg−1)和水稻(779 g·kg−1)。盐爪爪具有较低的粗纤维含量(45 g·kg−1)，约占沙米(86 g·kg−1)的一半，但大于20 g·kg−1，属于粗纤维食物。灰分含量145 g·kg−1，约是沙米(50 g·kg−1)的3 倍[12-16]。据报道，蒙古国居民把盐爪爪种子当粮食食用[17]。此外，盐爪爪种子微量元素铁含量为332 mg·kg−1，高于沙米(57.1 mg·kg−1)、水稻(11.5 mg·kg−1)、红秃头小麦(49.76 mg·kg−1)[18]。锌含量44.1 mg·kg−1，高于小 麦(24.51 mg·kg−1)[19]。常 量 元 素 钙 含 量 为1 590 mg·kg−1， 高 于 小 麦 (129.8 mg·kg−1)、 玉 米 (220 mg·kg−1)，但低于野芝麻(Lamium barbatum) (4048.8 mg·kg−1)[20]。综上所述，盐爪爪种子具有高蛋白、高粗纤维、低碳水、富铁的营养特征。

3.2 盐爪爪种子氨基酸种类及含量

氨基酸含量是原材料营养性状评价的重要指标，也是营养学家进行配方设计时参考的关键指标。人体对每种必需氨基酸的需求有一定数量和比例要求，食品中任何一种必需氨基酸过多或过少均会造成人体所需氨基酸之间的不平衡，影响到机体的生理机能，导致代谢紊乱、机体抵抗力下降等健康问题。如苯丙氨酸对机体正常代谢和健康有密切的关系，缺乏苯丙氨酸会使新生儿出现嗜睡、腹泻、贫血、皮疹等症状[21]。盐爪爪种子氨基酸种类丰富，含有18 种氨基酸，其中必需氨基酸占氨基酸总量的26.82%，占非必需氨基酸总量的36.65%，低于FAO/WHO 规定的必需氨基酸含量40%和非必需氨基酸总量60%的标准[22]。盐爪爪种子蛋氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、缬氨酸含量分别是沙米的0.571、0.958、0.659、0.609、0.409、0.747、0.606 倍；小麦的2.914、4.313、1.51、1.389、1.520、1.799、1.762 倍；苦荞麦的2.40、3.323、2.172、2.319、2.868、2.633、1.365 倍；稻米的3.12、4.079、2.367、1.601、2.157、2.048、1.985 倍[23]，必需氨基酸指数120.40 与100 较为接近，营养价值较高。根据FAO/WHO 推荐的人体必需氨基酸需求标准，异亮氨酸是盐爪爪的第一限制性氨基酸[24]。60 kg 体重的健康成年人，每天吃220.8 g 盐爪爪、150 g 沙米或330 g 藜麦、480 g小麦、600 g 稻米可满足必需氨基酸的基本需求[25]。

3.3 盐爪爪种子脂肪酸含量

食物脂肪酸主要成分为亚油酸、油酸和亚麻酸。亚麻酸是构成人体组织细胞的主要成分，在体内能合成、代谢、转化为机体必需的生命活性因子DHA 和EPA。亚油酸是人体不可缺少的必需脂肪酸之一，对调节人体内电解质平衡、调节血压、降低胆固醇、预防心脑血管病具有重要作用。亚油酸、亚麻酸是人体的必需脂肪酸，在人体内不能合成，必须从体外摄取。盐爪爪种子含有73.91%人体必需脂肪酸，高于盐角草(Salicornia europaea) (70.8%)、盐地碱蓬(Suaeda salsa) (70.5%)和花生(Arachis hypogaea) (28.2%)[26]；含有非必需脂肪酸油酸含量26.10%，低于薏米(Coix lacryma-jobivar.ma-yuen)仁(48.44%)[27]，表明盐爪爪油脂开发应用前景较好。

盐爪爪种子是高蛋白、低碳水、富铁功能型食品加工的理想原材料。未来应开展盐爪爪人工繁育与驯化栽培研究，加强优良品种的筛选与培育，为我国西北地区盐渍化土地的综合利用提供技术支撑。