紫色象草和柱花草营养及草粉饮料研制

张宏建，郭方田，陈子雯，高晨轩，郑家鸿，吕贤彬，卢小良，2

（1.华南农业大学农学院，广州510642；2.华南农业大学南方草业中心，广州510642）

随着经济的发展，生活的改善，人们的饮食中摄入肉、蛋、乳等高能量的食品比例过高，造成了富贵病大幅跃升，食品行业及消费者本身，都非常期待出现一类营养更均衡、品质更安全、食用更方便的食品，以改善越来越失衡的膳食结构，提升国民的营养健康水平[1]。草类饮品材料天然健康，营养丰富，既符合现代人们对健康的追求，同时草粉冲剂的便捷能满足人们快节奏的生活。因此草粉研究发展是未来有潜力的发展方向。

目前紫色象草研究大多是作为能源草方向和牧草方向，而将其草作为草粉冲剂饮料的研究报告相对较少，本实验将以此为基点进行研究，着重对其营养价值进行评价。由于柱花草和大麦等禾本科植物也是目前用以研制植物饮料的热门材料，因此将这些材料与紫色象草分别进行了同类分析，深入的了解和认识它们的营养价值，帮助以紫色象草和柱花草为原料配制的饮料的市场开发与生产，同时拓宽紫象草的利用途径。

1 材料与方法

1.1 试验材料

紫色象草 （Pennisetum purpureum schumabcv.Red）、柱花草 （Stylosanthes guianensias SW.），均取材于华南农业大学增城宁西试验基地，N 23°14′，E 113°38′， 属亚热带季风气候。样品采集时间为2014年7月份，采样方法为随机采集植株的叶片部分。

青汁大麦若叶粉冲剂：为日本进口植物饮料冲剂，于市场渠道购买。以下简称青汁粉。在日本，此产品已获得日本健康协会认定的健康食品的标志[2]。

草混合粉：将紫色象草和柱花草草粉按质量1:1均匀混合所得到。

1.2 试验设计

将新鲜的1.1材料于70℃烘箱烘72小时后，粉碎过80目筛，制作成风干样品。

详细测定紫色象草、柱花草、草混合粉以及青汁粉中各项营养成分，包括蛋白质、纤维素、花青素、脂肪、胡萝卜素等含量。

通过以上几种草粉的营养物质含量比较分析以及草混合粉毒性分析得出草粉冲剂研制可行性报告。

1.3 测定内容与方法

1.3.1 蛋白质 凯氏定氮法

(1)试样消煮：称取1g试样倒入消煮管中，加混合催化剂然后加15ml浓硫酸。在消煮炉中先用小火200℃消煮20分钟，然后420℃消煮3小时至澄清蓝绿色。

(2)蒸馏：使用凯氏定氮仪。先注碱，再蒸馏。

(3)滴定：在酸式滴定管中加入配好的盐酸进行滴定，直至溶液由蓝色变为灰红色，记录下所用盐酸的量。

(4)结果计算：V×N×0.014×6.25×100∕W（V为盐酸用量N为盐酸浓度W为样品质量）

1.3.2 纤维素

纤维素含量在范氏法 （VanSoest）的基础上使用改进的滤袋分析法 （ANKOMA200i北京）测定。

1.3.3 花青素 香草醛—盐酸法[3]

将待测液配制成0.1g/L的甲醇溶液，取其1ml移入10ml试管内，做5个平行，依次加入6ml浓度为4%的香草醛甲醇溶液和3ml浓盐酸，加盖摇匀，在300℃±10℃避光条件下反应15分钟后，于500nm处测其吸光度，以甲醇代替样品溶液作为空白对照。用标准曲线计算出样品的原花青素含量。

1.3.4 脂肪

脂肪含量按GB/T6433-2006测定，测定仪器为SZF-06A型技术脂肪测定仪。

1.3.5 胡萝卜素

叶黄素、胡萝卜素的测定采用美国公职分析化学家协[4]提供的官方分析方法。先用提取剂提取色素，用热皂化去除叶绿素，再利用色谱柱进行总胡萝卜素、总叶黄素的分离洗脱，然后用日本津UV-2501PC分光光度计，在453nm波长下测定β-胡萝卜素的吸光值，在445nm波长下测定总叶黄素的吸光值[5]。

1.4 数据统计与分析

采用Excel2007和SPSS11.0数据分析软件进行数据输入和统计分析。

2 结果与分析

2.1 营养成分分析与评价

以1.3试验方法为操作指导，测定出4种材料的营养成分。通过表1可知，草混合粉营养成分的理论值与实验值在误差允许的范围内几乎相等，由此可知两种草粉混合并不影响各自的营养成分的含量，因此可采用草粉混合的方法使其营养物质互补，从而使草粉冲剂富含更丰富的营养物质。

如表1所示，紫色象草的花青素含量高达39.30%，与柱花草混合后仍然高达31.11%，高于青汁粉5个百分点左右。草混合粉的蛋白质与脂肪含量与青汁粉含量相当，分别在10%和11%左右波动。而纤维素含量达到31.16%，远远高于青汁粉的13.39%。

2.2 胡萝卜素含量

紫色象草的胡萝卜素含量毕竟有限，而柱花草胡萝卜素含量丰富，有研究表明柱花草可用于草汁饮料的生产[6]。因此将两种草粉混合，将有助于提高胡萝卜素含量。以1.3.5试验方法测定其胡萝卜素含量。

2.2.1 标准曲线的绘制

准确称取β-胡萝卜素对照品2.5mg置于25ml棕色容量瓶中，加正己烷20ml溶解，继续加正己烷至刻度，摇匀。分别吸取0.00、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50ml溶液置于25ml棕色容量瓶中加正己烷至刻度，以0.00ml为空白，在最适波长453nm处测定吸收度。 （对应的浓度0、2、4、6、8、10μg/ml）绘制标准曲线 （图1）。

图1 β-胡萝卜素标准曲线

叶黄素称取2.5mg于25ml容量瓶，分别吸取0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00ml溶液置于25ml棕色容量瓶中加正己烷至刻度，以0.00ml为空白 （对应的浓度0，4，8，12，16，20μg/ml），在445nm波长下测其吸光度。 绘制标准曲线 （图2）。

由图1得出线性回归方程y=0.596x-0.603，R2=0.999。

由图2得出线性回归方程y=0.460x-0.305，R2=0.980。

表1 营养物质成分含量

表2 草混合粉胡萝卜素和叶黄素含量

图2 叶黄素标准曲线

2.2.2 结果计算

将收集到的β-胡萝卜素溶液叶黄素溶液定容，分别在453nm和445nm的波长处测定吸光度，平行测定3次，取平均值。在标准曲线上查出相应的叶黄素浓度，并算出其质量[7]，得表2。

用日本津UV-2501PC分光光度计分别测得β-胡萝卜素溶液叶黄素溶液的吸光度两组数据，分别根据相应的标准曲线查出含量 （μg/ml），因为实验准确称取1g待测样品，分离脱洗后定容至200ml，因此通过计算得出混合草粉中β-胡萝卜素和叶黄素的含量分别是459.43μg/g和832.12μg/g，即为459.43mg/kg和832.12mg/kg。选取几种日常食用[8]且叶黄素和β-胡萝卜素含量都比较高的食物，如表3所示。与实验结果进行对比之后，草混合粉的叶黄素和β-胡萝卜素均高于一般蔬菜的水平。

2.3 毒性分析

紫色象草饲草营养价值高[9]，可用于饲养牛、羊、鱼、兔、鹅、鸵鸟等草食动物。柱花草是世界上热带、亚热带地区最重要的最重要的放牧和刈割兼用型豆科牧草[10]。由此可知其对于动物的可食性是安全的。在节粮型养鱼迅速发展时期，若只给鱼类投喂象草，不仅具有提高鱼种成活率、降低养殖成本的优势，并且鱼的肉质鲜嫩，鱼池的水质清新，是名副其实的无污染绿色食品[11]。针对以上因素考虑，不含有危害人体健康的成分。但就种植而言，有必要对其潜在的土壤重金属污染进行测定分析，以确定其作为食品的安全性与可靠性。

经过前期实验发现镉元素对紫色象草和其他禾本科饲草的影响较明显[12]，因此对两种牧草取样本单独测定镉含量。此实验由华南农业大学资源环境学院老师完成，并提供相应研究数据。

实验数据表明，紫色象草的叶部镉含量为0.0269mg/kg，柱花草的镉含量为0.0373mg/kg，根据国家现行标准 （GB15201-94）规定，杂粮的镉含量应≤0.05mg/kg，紫色象草的镉含量在安全值得范围内，因此并不会危害人体健康，可以放心食用。

3 讨论

基于表1数据绘制出营养成分比较表，对几种草粉的营养物质含量的比较，分别讨论紫色象草、柱花草以及草混合粉的营养和功效。

3.1 紫色象草

紫色象草中纤维素含量较其它三者高，食物纤维具有含水膨胀、增加便量、刺激肠壁、吸附胆固醇、胆酸等有毒物质、促进排泄的功效。纤维素可以使消费者获得饱腹感，有助控制体重。亦可以分解脂肪，研究表明多食纤维素比较多的食物可以起到治疗糖尿病、降压、减肥治疗肥胖症、治疗便秘等功效。紫色象草的花青素含量明显高于其它几种草粉。花青素具有很强的抗氧化活性，是一种优良的天然抗氧化剂和自由基清除剂[13]，能够减少冠心病、癌症和脑血管疾病的发病几率[14]。与其它抗氧化剂不同，花青素有跨越血脑屏障的能力，可以直接保护大脑中枢神经系统。花青素还能够增强血管弹性，改善循环系统和增进皮肤的光滑度，抑制炎症和过敏，改善关节的柔韧性。

表3 常见蔬菜中叶黄素和β-胡萝卜素含量

3.2 柱花草

蛋白质是组成人体一切细胞组织最重要的成分，同时也是参与人体各种生命活动的重要物质。人们多数通过摄入动物蛋白来满足身体蛋白需求，但同时又给身体造成了高脂肪的负担，相比之下，植物蛋白是最佳的辅助选择。柱花草的蛋白质含量是4种草粉中最高的，达到11.97%，而且脂肪的含量均在较低的水平上下浮动，柱花草是补充蛋白的不错选择。柱花草中富含胡萝卜素[6]，胡萝卜素中含有大量的β-胡萝卜素和叶黄素，其中β-胡萝卜素摄入人体消化器官后，可以转化成维生素A。可以维持眼睛和皮肤的健康，改善夜盲症、皮肤粗糙的状况，有助于身体免受自由基的伤害；叶黄素具有保护视力、抗氧化、降低白内障的发生率、延缓动脉硬化和抗癌的作用。

3.3 草混合粉

由2.1的结果可知，两种草粉的简单混合并不影响各自的营养成分。由图2所示，草混合粉的花青素含量依然相当显著，蛋白质、纤维素和脂肪维持原有水平。并且由2.2.2可知，草混合粉的胡萝卜素含量也远高于一般水平。综上所述，草混合粉把紫色象草富含花青素与纤维素的特性与柱花草富含β-胡萝卜素和叶黄素的优点结合起来，使草混合粉营养更加均衡全面，十分有利于人体的营养健康。

青汁大麦若叶粉冲剂饮料已经在日本等发达国家生产销售且市场反响良好，而该实验的草混合粉所含营养物质种类和数量都高于青汁大麦若叶粉冲剂饮料。且具有相当的快捷性，直接冲水即可饮用。因草粉中含有很多活性成分会因加热而降低功效，所以建议用50℃以下的温凉开水冲调，或用酸奶、豆浆、牛奶、果汁等各种饮品代替水冲饮，亦可添加蜂蜜、奶精等调味饮用。

4 结论

近年来，人们对健康营养的追求日益增加，健康消费的理念深入人心，促使市场消费需求发生许多变化，饮料正在向天然原料、新鲜口感方向发展。目前，市场上果汁，碳酸饮料等饮品琳琅满目，但是国内市场鲜见草类饮品，可见草类饮品市场是未开拓的，非常有潜力的。该文对紫色象草和柱花草营养价值与毒性进行了初步的检测分析，结论表明草混合粉营养丰富，作为饮品研发推广的初步设想是可行的。相信日后草粉饮料在我国饮料市场上必能分得一杯羹。