农产品加工、保鲜、贮藏与分析检测5个产区咖啡果皮成分分析与营养评价

胡荣锁　董文江　宗迎　王海茹　赵建平

摘 要 通过对5个产区咖啡果皮基本成分、脂肪酸和氨基酸组成测定，并对脂肪酸和氨基酸进行营养评价，为咖啡果皮开发提供理论依据。结果表明：纤维素、蛋白质和总糖是咖啡果皮主要成分，纤维素和总糖含量最高是海南产区分别为18.585%和19.315%，蛋白质含量最高是德宏产区为15.916%，均显著高于其他4个产区。共检出17种氨基酸，色氨酸均未检出，氨基酸含量最高为海南产区样品（7.072%）；经氨基酸比值系数法（SRC）评价得分为42.43 ～ 52.68，最高为德宏产区样品，说明各产区咖啡果皮中必须氨基酸均有较佳的均衡性；5个产区样品共检出15种脂肪酸，含量最高为海南产区样品，为6.752%，∑ ω-6 / ∑ ω-3得分为2.975 ～ 4.710，不饱和脂肪酸不太均衡。综上，咖啡果皮营养价值丰富，具有较高的开发和利用价值。

关键词 咖啡；果皮；营养成分；评价

中图分类号 S1，TS209 文献标识码 A

Abstract The general nutrients， amino acids and fatty acids of five different region coffee peels were analyzed to evaluate the nutritional value and provide evidence for the industrial development. The fiber， protein and total sugar were the main components of coffee peel， and the highest content of fiber and total suger were observed in the samples from Hainan， which accounted for 18.585% and 19.315%， respectively. The highest content of protein was found in the samples from Dehong， which accounted for 15.916%， which was significantly higher than that in the samples from the other four regions. Seventeen amino acids were detected in the five region coffee peel， with no tryptophan detected. The amino acids content in the samples from Hainan was the highest （7.072%）. The score of ratio coefficient of amino acids （SRC） was between 42.43 and 52.68， and the highest level was in the samples from Dehong， which meaning that they all had balanced essential amino acids content in the samples from five regions. There were 15 types of fatty acids， and the highest value was in the samples from Hainan ，which accounted for 6.752%. Timnodonic acid was detected in all samples. ∑ω-6 / ∑ω-3 score was 2.975 ～ 4.710， which meaning that the unsaturated fatty acid was not well balanced. The results showed that the nutritional value of coffee peel was rich， and it had high development and utilization value.

Key words coffee；peel；nutritional components；evaluation

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2018.05.024

我國咖啡主要种植在云南省和海南省，云南省以小粒种咖啡为主，海南省以中粒种咖啡为主。云南省咖啡主要种植在普洱、德宏、保山和临沧，四大产区占云南咖啡种植面积的80%以上。咖啡果皮是咖啡初加工副产物，2016年我国咖啡果皮副产物年产50余万吨，目前我国咖啡果皮营养成分尚不明确。

国内对咖啡果皮成分组成及营养评价研究较少，仅胡荣锁等[1]报道了利用咖啡果皮提取可溶性膳食纤维，提取率达9.72%，且具有良好的功能特性；韩洪波等[2]报道了咖啡果皮咖啡因的测定方法，测定含量为1.79%。此外在果皮应用方面，胡荣锁等[3]利用咖啡果皮酿造咖啡果酒，并对其感官风味进行了详细评价；石磊等[4]报道咖啡果肉可用于牲畜饲料，其对牲畜生长性能具有一定的促进作用；国外对咖啡果皮成分组成及营养研究较少，其应用方面研究较多，Bonillahermosa等[5]、Esquive等[6]、Murthy等[7]都对不同咖啡果皮营养组成进行研究，在果皮应用方面报道了生成生物乙醇[8]、β-葡糖苷酶[9]、发酵乳酸[10]、单宁酸酶[11]、青贮饲料[12]、沼气[13]及研制鼠李饮料[14]等研究。

本研究以云南4个主要产区小粒种和海南中粒种咖啡果皮为原料，测定咖啡果皮基本组分、氨基酸和脂肪酸组成，并对脂肪酸和氨基酸进行营养评价，为我国咖啡果皮开发提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 实验材料 普洱咖啡果皮由云南農业大学热带作物学院协助收集，德宏、保山和临沧咖啡果皮自行收集，咖啡品种均为小粒波旁种；海南咖啡果皮来自万宁市兴隆镇，咖啡品种为中粒种。普洱咖啡果皮简称PECP，德宏咖啡果皮简称DHCP，保山咖啡果皮简称BSCP，临沧咖啡果皮简称LCCP，海南咖啡果皮简称HNCP。

1.1.2 试剂 纤维素酶为Celluclast 1.5 L，自黑曲霉（Aspergillus niger）中提取，购自中国Novozymes公司；正构烷烃（C8-C30），上海安谱公司；脂肪酸甲酯标准品，上海安谱公司；其他试剂均为国产分析纯。

1.1.3 仪器与设备 S-433D氨基酸分析仪，德国Sykam公司；NDA701杜马斯定氮仪，意大利VELP公司；7890A-5975C气相色谱质谱联用仪，美国Agilent公司；1290超高效液相色谱仪，美国Agilent公司。

1.2 方法

1.2.1 咖啡果皮营养组分测定方法 纤维素、半纤维素和木质素测定参考Michailof等[15]的方法；蛋白质含量测定采用杜马斯定氮仪检测，参考董文江等[16]的方法；绿原酸、咖啡因检测参考蔡荣华等[17]方法；葫芦巴碱参考刘宏程等[18]方法；游离氨基酸含量测定采用氨基酸自动分析仪测定，参考董文江等[16]的方法；脂肪酸测定使用气相色谱仪，参考Li等[19]的方法。

1.2.2 营养评价方法 氨基酸评价方法采用比值系数法，具体方法参考王芳[20]的方法。脂肪酸营养评价采用郑捷[21]的方法。

1.3 数据统计与处理

所有数据均重复测定3次，结果以平均值±标准差（Mean±SD）表示；使用SPSS 19.0软件ANOVA Duncan多重比较法进行差异性分析。

2 结果与分析

2.1 咖啡果皮基本营养成分的分析

对普洱、德宏、保山、临沧和万宁咖啡果皮的基本营养组分进行了测定，结果如表1所示。

由表1可知，咖啡果皮中含量较高的组分为纤维素、总糖、蛋白质和木质素，其中纤维素占总含量的17.704% ～ 18.585%，总糖占总含量的16.984% ～ 19.315%；同时可以看出咖啡果皮糖类以还原糖为主；咖啡因、绿原酸和葫芦巴碱是咖啡豆特征组分，在咖啡果皮中同样存在，但含量显著低于咖啡生豆的含量[22]。

虽然收集的均是卡蒂莫系列咖啡果皮，但由于生长环境、地域及种植条件等因素使成分之间也存在差异，除还原糖外，各指标间均存在差异不显著（p<0.05）；海南咖啡为中粒种咖啡，其果皮与云南咖啡果皮组分存在较大差异，因此除蛋白质外，其余指标均与其他4种咖啡果皮组分存在显著性差异（p<0.05）；同时可以看出，相对于种植条件，品种对咖啡果皮组分造成的差异性更加显著。

研究结果与前人结果存在较大的差异。例如，本研究检测总糖含量范围为16.984% ～ 19.315%，Bonillahermosa等[5]检测结果为1.21% ～ 9.7%，Esquivel等[6]检测含量范围为21% ～ 32%，Murthy等[7]检测含量为14.4%；对于蛋白质含量，本研究检测为14.862% ～ 15.916%，而Bonillahermosa等[5]检测范围为4.26% ～ 14.79%，Esquivel等[6]检测含量范围为7.5% ～ 15%，Murthy等[7]检测含量为11.5%，可见在不同研究中检测的总糖和蛋白质含量差异显著。此外，在纤维素、半纤维素等组分上本研究的结果与前人检测结果同样存在差异，其含量差异可能是品种、种植环境等因素造成的。

2.2 咖啡果皮中氨基酸的分析

对5个产区咖啡果皮中氨基酸进行检测，结果见表2。从结果中可以看出咖啡果皮含有17种氨基酸，其中非必须氨基酸8种、半必须氨基酸2种和必须氨基酸7种；非必须氨基酸和半必须氨基酸种类齐全，必须氨基酸中色氨酸含量过低，检测不出。氨基酸总量海南（7.072）>普洱（6.553）>保山（6.247）>临沧（5.388）>德宏（4.952），含量最高的为天门冬氨酸其次为谷氨酸，含量最低的为半胱氨酸和蛋氨酸，该研究结果和其中4个产区咖啡生豆的研究结果基本一致[16]。

组氨酸和精氨酸是人体能合成的两种氨基酸，属于半必须氨基酸，肖良俊等[23]将其归为必须氨基酸（EAA），王芳等[20]将其归为非必须氨基酸（NEAA），魏静等[24]作为半必须氨基酸单独存在，本研究采用魏静等人的分类方式。根据FAO/WHO的理想模式，质量较好的蛋白质其EAA/TAA为0.40左右，EAA/NEAA在0.60以上，由此可见，咖啡果皮均具有较高的营养价值，但营养价值最高的咖啡果皮为普洱，其次为保山，最低的为德宏。

氨基酸品质评价方式至少有3种，氨基酸比值系数法、模糊识别法[20]和营养品质评价法[24]，目前使用最广泛、认可度最高为氨基酸比值系数法，本研究采用该方法对各必须氨基酸品质进行分析评价，5个产区咖啡果皮的RAA、RC及SRC对比分析结果见表3。

从表3中可以看出，各产区咖啡果皮SRC值均较高，说明各产区必须氨基酸均有较佳的均衡性，其中SRC最高为德宏咖啡果皮（52.68），SRC最低为普洱咖啡果皮（42.43），说明德宏咖啡果皮虽然整体氨基酸营养最低但必须氨基酸均衡性最佳，而普洱咖啡果皮整体氨基酸营养最佳但必须氨基酸均衡性最低；各氨基酸中除色氨酸和蛋氨酸+半胱氨酸外，RAA及RC的数值均在1附近，表明各必需氨基酸接近FAO/WHO的推荐值；其中苏氨酸、缬氨酸RAA和RC的数值均大于1，说明营养过剩；色氨酸、赖氨酸和蛋氨酸+半胱氨酸RAA和RC的数值均小于1，说明营养不足；同时由于色氨酸未检出，各咖啡果皮第一限制性氨基酸均为色氨酸，根据蛋白质互补法和其他蛋白按一定比例互混互相补充，能提高其营养价值，以利于咖啡果皮后续利用开发。

2.3 咖啡果皮中脂肪酸的分析

咖啡果皮样品中15种脂肪酸离子流圖见图1。

由图1可以看出，仅分离出15种脂肪酸，所检出的脂肪酸保留时间主要集中在14～ 24 min之间，且含量最多的脂肪酸皆为饱和脂肪酸，不饱和脂肪酸检测能力相对较弱，这是因为本研究所采用的色谱柱为DB-5MS，而Li[19]的方法所用色谱柱为HP-88。对不同产区咖啡果皮的脂肪酸检测结果及分析分别见表4和表5。

由表4～5可知，咖啡果皮共检测出脂肪酸15种，主要脂肪酸为硬脂酸和棕榈酸，分别占总含量的1.058%～1.584%和1.383%～1.694%，其次为花生酸和亚油酸。脂肪酸总含量占咖啡果皮的5.411% ～ 6.752%，其中海南咖啡果皮脂肪酸含量最高；饱和脂肪酸含量最高的为海南产区咖啡为4.482%，而不饱和脂肪酸含量最高则为临沧产区为2.487%。5个产区均检出了二十碳五烯酸（EPA），EPA属于ω-3族，其具有抑制胆结石[25]、并对治疗肥胖[26]等功能；∑ ω-6 / ∑ ω-3得分范围区间分别为2.975 ～ 4.710，均不在成人适宜的比例（5～10）范围之内[21]，可能是咖啡果皮本身的脂肪酸存在不平衡。由显著性分析可知，各产区各脂肪酸指标均存在显著性差异（p<0.05），可见地域差异对脂肪酸造成的影响显著。

3 结论

针对咖啡果皮营养成分分析，可以看出咖啡果皮具有良好的应用前景，其主要成分是纤维素、蛋白质和总糖，分别占总含量的17.175% ～ 18.585%、14.863% ～ 15.916%和16.459% ～ 19.315%，虽然5个产区咖啡果皮组成含量存在差异，但整体趋势一致；海南咖啡果皮除蛋白质外，其余指标均存在显著性差异。

由咖啡果皮营养评价结果可知，咖啡果皮具有较高的利用价值，含有17种氨基酸和15种脂肪酸，氨基酸TAA含量为总含量的4.952%～7.072%，SRC介于42.43～52.68之间，脂肪酸含量占咖啡果皮的5.411%～6.752%，均说明氨基酸和脂肪酸价值较高；但色氨酸未检出，故其应用时应适当添加，∑ ω-6 / ∑ ω-3得分范围区间分别为2.975 ～ 4.710，不在成人适宜的∑ ω-6 / ∑ ω-3比例（5～10）范围之内，故在使用时要适当添加以能提高其营养价值。

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