益智不同部位营养成分与质量评价

牛晴，刘平怀，曹猛，王秀海，王盛林，黄家兴

（海南大学材料与化工学院，海南海口570228）

益智别名益智子、摘艼子，为姜科（Zingiberaceae）植物益智（Alpinia oxyphylla Miq.）的干燥成熟果实，多年生草本植物，株高1 m～3 m；茎丛生；叶2列，叶片披针形，长25 cm～35 cm；蒴果球形（干时纺锤形），果皮上有13～20条显著的纵条纹；种子不规则扁圆形[1]。益智容易种植和管理，在广西、云南、海南等南部地区有大面积种植，益智仁同槟榔、砂仁、巴戟天一起共同构成“四大南药”。益智以干燥成熟果实或种子入药，具有益脾、暖肾、固气、涩精等功效[2]。早在明朝医学家李时珍所著的《本草纲目》中就记载了益智的功效：“益智仁，辛温，无毒。主治遗精虚漏、小便余沥、益气安神、补不足、安三焦等”。在食用方面亦有益智做益智粽的相关记载，《南方草木状》：“建安八年，交州刺史张津尝以益智子粽饷魏武帝”；《广州记》：“益智，如叶蘘，茎如竹箭；子从心中出，一枝有十子。内白骨四，破去之，取外皮蜜煮为粽子，味辛”。在海南省偏远地仍有把益智果腌制，或者把益智果去皮、留仁、磨粉用于煮粥食用的习惯。中国的保健食品受传统药食同源思想和中医理论的影响，其原料多以中草药为主；中草药中富含具有一定抗氧化活性的功效成分，且目前国家已批准的保健食品功能中的降血糖、降血压、增加免疫力、抗衰老等功能均与抗氧化活性有关[3]。不少文献研究表明益智提取物[4]、益智精油[5]、益智中的活性成分原儿茶酸[6-7]具有抗氧化的药理活性，这是益智可用于作为保健食品原料的理论基础，目前单一益智制品有九制益智、甜酸益智、糖沙益智、蜜饯益智等，此外市场上还有许多与其它食品原料一起制成的保健产品。

2010版和2015版《中国药典》均记载益智饮片炮制为益智仁除去杂质及外壳，其后捣碎；国家食品药品监督管理局《既是食品又是药品》也包括益智仁。且益智为多年生草本植物，采收果实六到七年后，由于结果能力下降，药农会将益智的整株丢弃[8]。因此益智茎、叶、果皮、果梗等成为益智仁采收及应用后的废弃物，有必要拓展益智的额外利用价值，为丰富中华药材库以及人类食品、医药、能源等方面具有重大意义。近几年的研究趋向于益智茎叶、根茎、果皮等部位的化学成分[9-13]。除益智仁之外的其他部位的营养成分尚未研究，文章对益智茎、叶、果皮、果仁、果梗5个部位的营养成分分析比较，得出除益智仁之外具有营养价值的部位，为益智茎、叶、果皮、果梗用于食品、保健食品、新食品原料等提供理论基础。

1 材料和方法

1.1 材料与试剂

益智各部位：海南省保亭和琼中，所用益智各部位均为新鲜样品，采收于2017年6月份，材料剪碎存放于-20℃以下冰箱中保存，用时取出。鲜样处理：样品粉碎机粉碎，冰箱中存放，测定前从冰箱中取出样品，放置一段时间常温散去样品表面水分，精确称重。干样处理：部分营养素的分析采用干基，所用鲜样于50℃左右烘箱中烘干的方式再进行测定。

冰乙酸，石油醚（沸程30℃～60℃）、浓硫酸、浓盐酸、高氯酸、磷酸：西陇化工股份有限公司；考马斯亮蓝、焦性没食子酸：上海麦克林生化科技有限公司；维生素B1、维生素B2、维生素A（纯度≥95%）：上海源叶生物科技有限公司；甲醇（色谱纯）、乙腈（色谱纯）：美国ACS恩科化学；正己烷（色谱纯）：美国TEDIA有限公司。

1.2 仪器与设备

DHG-9071A型电热恒温干燥箱：上海精宏实验设备有限公司；SHA-C型水浴恒温振荡器：江苏盛蓝仪器制造有限公司；DK-98-Ⅱ型万用电炉：天津市泰斯特仪器有限公司；TU-1810型紫外可见分光光度计：北京普析通用仪器有限责任公司；F97 Pro荧光分光光度计：上海棱光技术有限公司；CCA-1112型冷却水循环装置：上海爱朗仪器有限公司；ZSD-A1270A型全自动新型生化培养箱：上海智城分析仪器制造有限公司；Master-S plus UVF型实验室超纯水机：上海和泰仪器有限公司；SY-1000E多用途恒温超声提取机：北京弘祥隆生物技术开发有限公司；STARTER 3100 pH计：奥豪斯仪器（上海）有限公司。

1.3 测定方法

1.3.1 常规营养成分分析

以下营养素测定均为鲜重。水分测定：GB 5009.3-2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》；灰分测定：GB 5009.4-2016《食品安全国家标准食品中灰分的测定》；粗脂肪测定：GB 5009.6-2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》；粗纤维测定：GB/T 5009.10-2003《植物类食品中粗纤维的测定》；总糖测定以葡萄糖作标准曲线，采用硫酸—蒽酮法测定；蛋白质测定：GB 5009.5-2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》分光光度法；色素测定参照文献[14]。

1.3.2 维生素含量分析

以下营养素测定均为鲜重。

维生素B1测定参照GB5009.84-2016《食品安全国家标准食品中维生素B1的测定》；维生素B2测定参照GB5009.85-2016《食品安全国家标准食品中维生素B2的测定》；维生素B3测定参照GB5009.89-2016《食品安全国家标准食品中烟酸和烟酰胺的测定》；维生素B6测定参照GB/T 14702-2002《饲料中维生素B6的测定高效液相色谱法》；维生素C测定参照GB5009.86-2016《食品安全国家标准食品中抗坏血酸的测定》（荧光法）并做了部分改动，试液的制备：准确称取3 g左右粉碎试样，加入20 mL偏磷酸-乙酸溶液，超声提取30 min，过滤，用提取液稀释至25 mL，备用；

知识融合系统构建的目的是通过补充不完整的知识并获取新的知识，来实现对多源知识的协同使用。其构建的基础是个体用户的需求、有效的知识源以及特定的信息环境。一个完整的知识融合系统可以被描述为人、技术、过程和信息/知识的组合，它必须能够应对任何不可预知的改变（比如用户需求），提供最新的资源评估数据，支持复杂业务操作的快速执行，并可以为知识客户提供个性化的服务。基于以上分析，构建了一个知识融合系统的通用架构（见图3）。

维生素A、维生素E测定参照GB5009.82-2016《食品安全国家标准食品中维生素A、D、E的测定》并做了部分改动，样品液提取按照国标法进行，维生素A、E单独测定，维生素A检测波长325 nm，维生素E检测波长 295 nm，流动相：甲醇∶乙腈（体积比）=1∶1。

1.3.3 矿质元素（重金属）测定

样品处理：采用干样品，样品在50℃～55℃下烘干，粉碎，过40目筛。

重金属测定：GB 5009.268-2016《食品安全国家标准食品中多元素的测定电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）》压力罐消解样品。

1.3.4 脂肪酸组成分析

样品处理：采用干样。气相色谱与质谱联用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS） 分析脂肪酸组成，将样品50℃烘干，采用索氏提取法提取油脂，脂肪甲酯化参照文献[15]：称取一定的油脂，加入1%硫酸-甲醇2 mL于70℃水浴中加热60 min，加入正己烷摇匀，取上清液，再加入少量正己烷洗一次，合并两次上清液，保存待测。将上述待测液用0.45 μm微孔滤膜过滤，通过气相色谱-质谱联用仪进行检测。

气相条件：色谱柱Agilent HP-5MS（5%苯基甲基氧化硅，325 ℃，30 m×250 μm×0.25 μm）；进样口温度：270 ℃；载气：He；柱流量：1 mL/min；分流比：20∶1。质谱条件：EI源，电离电压：70 eV，离子源温度：230℃，扫描范围：10 amu～500 amu，进样量：1.0 μL。

1.4 营养价值评价方法

根据联合国粮食及农业组织/世界卫生组织（Food and Agriculture Organization of the United Nations/World Health Organization，FAO/WHO）通过的国际食品标准制定的《营养标识导则》（CAC/GL 2-1985）：营养素参考值（nutrient reference values，NRVs）用于营养标签和有关声称的一系列基于科学数据的数值。包括营养素参考值-要求（nutrient reference values-requirements，NRVs-R）基于营养素要求相关营养素水平的营养素参考值（nutrient reference values，NRV）。以此评价益智各部位的维生素和重要矿质元素含量情况。

脂肪酸组成的评价，食用油脂中的脂肪酸主要分为饱和脂肪酸（saturated fatty acid，SFA）、单不饱和脂肪酸（monounsaturated fatty acid，MUFA）和多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acid，PUFA）。通过计算SFA∶MUFA∶PUFA的值对益智各部位油脂中的营养价值进行评价。

1.5 数据处理

每个样品进行3次平行试验，结果表示为平均值±标准差（Mean±SD）的形式，试验数据采用Excel2007和SPSS进行方差齐性分析、LSD检验。

2 结果与分析

2.1 常规成分分析

益智不同部位的营养成分测定结果如表1所示。

表1 益智不同部位常规营养成分含量Table 1 The content of conventional nutrients in different parts of Alpinia oxyphylla Miq.mg/100 g

比较保亭和琼中两个产地益智茎、叶中的常规营养成分可知：茎中油脂、色素、蛋白质3种营养成分含量在两个地区不存在显著性差异，其他常规营养成分含量存在显著性差异，突出表现为茎QZ总糖、粗纤维含量分别是茎BT总糖含量的3.25倍、1.22倍；叶中水分、色素、蛋白质含量两个产地无显著性差异，灰分、总糖、油脂、粗纤维等营养成分的含量两个地区存在显著性差异，叶BT粗纤维含量高于叶QZ，含量为15.77 g/100 g，叶QZ的灰分、总糖、油脂含量均显著高于叶BT，含量分别是叶BT的1.46倍、1.82倍、2.6倍。

保亭地区益智不同部位营养成分含量结果表明：保亭地区新鲜部位含水量最高的是果皮、果梗，含量可达80%以上，与其余各部位有显著性差异；果仁（益智仁）中总糖含量远远高于其他部位，为35.48%，其次为叶，含量为4.09%。果皮、果梗中油脂含量分别为0.44、0.3g/100g，而果仁油脂含量为2.43g/100g，是果皮、果梗油脂含量的5.52倍、8.1倍，茎、叶油脂含量分别为1.83、1.69 g/100 g，是除果仁外油脂含量较高的两个部位。油脂中的脂溶性成分具有多种保健作用，如β-胡萝卜素对小鼠肿瘤具有免疫作用，视黄醇促进人体淋巴细胞抗体生成，植物油脂中富含的VE能刺激脾脏细胞增生等，因此可选择益智茎、叶作为油脂开发利用的部位。一些天然植物色素由于同时含有中药材特有有效成分，对人体多种疾病如高血压、糖尿病等慢性非传染性疾病具有治疗、预防效果和保健功能[16]，益智叶中色素含量最高，为0.369 g/100 g，远远超过其他部位色素含量。益智中各部位粗纤维含量：叶>茎>果梗>果仁>果皮；各部位蛋白质含量：叶>果仁>果梗>果皮>茎。综上所述，除益智仁外，益智其他部位在食品、保健品行业有突出的利用价值。

2.2 维生素含量结果分析

益智不同部位维生素含量见表2，《营养标识导则》维生素的NRVs-R见表3。

表2 益智不同部位维生素含量Table 2 The content of Vitamins in different parts of Alpinia oxyphylla Miq.mg/100 g

表3《营养标识导则》维生素的NRVs-RTable 3 NRVs-R of vitamins in“Guidelines for nutrition labeling”

通过保亭地区维生素测定结果可见，VB1、VB2、VC3个水溶性维生素在益智各部位均有检出，其中VB1含量顺序为：果梗BT>茎BT>叶BT>果皮BT>果仁BT，茎BT与叶BT含量无显著性差异，果皮BT与果仁BT含量无显著性差异，果梗作为与果实直接相连的部位含量最高，为0.066 mg/100 g。叶BT中所含的水溶性维生素含量分别为0.47、12.32 mg/100 g均显著高于其他部位，255、10.6 g的新鲜益智叶与的NRVs-R值相当，此外，其脂溶性维生素VE含量为5.81 mg/100 g远远高于其他部位。脂溶性维生素VA、VE在传统可食用果仁部位未检出，但水溶性维生素VC是同一地区所有部位含量最高的为4.34 mg/100 g，其次是果皮，含量为4.11 mg/100 g，摄入一定量的益智仁可以补充VC。

琼中地区益智叶 VB6、VC、VA、VE含量比较突出，分别为 12.97、13.04、0.901、43.76 mg/100 g。VB6参与氨基色氨酸转化成作用巨大的神经传递素血清素的过程，与VB1、VB2共同完成食物消化分解，与铁合作防治贫血，它能消化、吸收蛋白质和脂肪，并能促进人体合成胰岛素、改变人的精神状态等[17]。VA可调控花生四烯酸（ARA）和一氧化氮（NO）的生成，从而控制二者诱导的氧化应激反应，提高机体抗氧化、免疫能力[18]。质量为10、88.8 g的新鲜益智叶就可达到《营养标识导则》中VB6、VA的NRVs-R值。适量的补充维生素有利于机体的代谢活动。

比较海南保亭和琼中两个地区茎、叶中各维生素含量可知，维生素含量呈现地区差异性。突出表现在两个地区益智叶中VC、VA、VE含量有极显著的差异，琼中地区益智叶VC、VA、VE含量远远高于保亭地区益智叶，分别为 13.04、0.901、43.76 mg/100 g，是保亭益智叶的3.45倍、7.21倍、7.53倍。

2.3 微量元素及矿质元素

人体日需量较大的有11种常量元素，为碳、氢、氧、氮、硫、磷、钠、钾、钙、镁、氯，14 种微量元素，为铁、铜、锰、锌、钼、铬、钴、镍、锡、钒、碘、硒、氟、硅，益智微量元素及矿质元素含量见表4，《营养标识导则》矿质元素的NRVs-R见表5，表6列出了部分元素对人体的重要作用[19]。

表4 益智微量元素及矿质元素含量Table 4 The content of trace elements and mineral elements in Alpinia oxyphylla Miq.

表5《营养标识导则》矿质元素的NRVs-RTable 5 NRVs-R of mineral elements in“Guidelines for nutrition labeling”

表6元素对人体的作用Table 6 The role of elements in the human body

本文分析了益智不同部位的24种元素的含量，其中 13 种元素钾、钠、钙、镁、锰、铁、锌、铜、镍、铬、钴、锡、钒为已确认的人体必需元素。钡被认为可能是必需的，铝为无害元素。比较海南保亭和琼中两个产地的益智茎、叶比较突出的几个元素含量可知：茎QZ、叶QZ中 Na、Ca、Mg、Fe、Zn 5 个元素含量分别大于茎 BT、叶BT中的含量；而K、Cu含量则相反，说明元素含量存在地域差异。且叶QZ中Ca、Mg、Fe含量是所有部位中含量最高的，113.1、94.3、121.7 g新鲜益智叶与《营养标识导则》中相应矿物质的NRVs-R值相当。

保亭地区益智各部位元素分布呈现一定差异。K含量：果皮>果梗>叶>茎>果仁；Ca含量：叶>果梗>果皮>茎>果仁；Mg含量：果皮>叶>果仁>茎>果梗；Fe含量：叶>果梗>果仁>果皮>茎；Cu含量在各部位间的差异很小；Mn含量：叶>茎>果梗>果皮>果仁；Zn含量：茎>果梗>果皮>果仁>叶。Ca、Fe、Mn在益智叶中含量最高；K和Mg在益智果皮中含量最高；益智茎为Zn含量最高的部位。

2.4 脂肪酸组成

采用GC-MS法对益智各部位的脂肪酸组成进行分析，结果见表7～表9。

表7 益智饱和脂肪酸组成Table 7 Saturated fatty acid composition of Alpinia oxyphylla Miq.%

表8 益智不饱和脂肪酸组成Table 8 Unsaturated fatty acid composition of Alpinia oxyphylla Miq.%

表9 益智脂肪酸含量汇总Table 9 Fatty acid content conclusion of Alpinia oxyphylla Miq. %

通过质谱数据库检索鉴定各部位脂肪酸的组成。膳食中脂肪酸的摄取在一定程度上与脂蛋白的生理代谢有关，脂肪酸中的部分饱和脂肪酸也可以达到调节体内生理代谢的作用，如月桂酸（12∶0）在体内具有抗病毒、抗菌的能力，同时可以防龋、抗蚀斑；棕榈酸（16∶0）能降低血清中胆固醇的含量；硬脂酸（18∶0）部分能降低了胆固醇的溶解，同时可能会对胆酸的生成进行调节，从而降低血清和肝脏中胆固醇含量[20]。茎BT和果梗BT棕榈酸含量较高，分别为11.8%、16.95%；而硬脂酸在益智的各部位均有检出，其中叶BT和果仁BT两个部位的含量相对较高，分别为6.17%、6.46%，硬脂酸经过脱氢反应转化为油酸，而油酸也具有降低胆固醇的作用。另外，茎BT、果梗BT中饱和脂肪酸含量在20%以上 ；叶BT、果皮BT、果仁BT、茎QZ、叶QZ中饱和脂肪酸含量在10%～20%之间；此外，从益智的多种部位检测出奇数碳原子饱和脂肪酸，英国《柳叶刀·糖尿病和内分泌学》杂志刊登一项研究表明，一些饱和脂肪酸其实有助于预防糖尿病。比如，奶、奶酪和酸奶等全脂奶制品中的某些饱和脂肪酸就有助于降低2型糖尿病风险，从酸奶等奶制品获得的奇数链（碳原子数为15和17）饱和脂肪酸对2型糖尿病具有预防作用[21]，除叶BT、果仁BT2个部位，其他部位均检测出C15∶0，其中果梗BT、茎QZ两个部位含量相对较高，分别为0.78%、0.65%，在益智所有的部位中均检测出C17∶0，同样果梗BT、茎QZ两个部位含量的含量较高，分别为1.16%、1.27%；除此之外仍检测出许多其他的奇数碳饱和脂肪酸，如 C19∶0、C21∶0、C23∶0 等，其是否具有生理活性功能，有待于进一步研究。

食用油脂中脂肪酸的组成和比例是衡量油脂营养价值的重要指标，相关文献报道，不同国家和组织对膳食中SFA、MUFA和PUFA的摄入量和构成比有较多的建议或推荐，对于不同的人群，SFA、MUFA和PUFA 的推荐比值通常在 1∶1∶1、3∶4∶3、1∶4∶1 或者 1∶6∶1等，中国营养学会的推荐值是 1∶1∶1[22]。从 SFA∶MUFA∶PUFA比值可以看出，茎BT、果梗BT、茎QZ中不饱和脂肪酸含量均大于饱和脂肪酸含量，其中茎BT的SFA∶MUFA∶PUFA 值为 1∶0.62∶0.79，相对较接近 1∶1∶1，脂肪酸组成相对分布均匀；必需脂肪酸主要包括两种，一种是 ω-3系列的 α-亚麻酸（18∶3），一种是 ω-6系列的亚油酸（18∶2），益智茎BT、果梗BT中亚油酸含量较高，分别为16.53%、19.02%，分别占相应不饱和脂肪酸总量的56.1%、58.2%，目前已有亚油酸和亚油酸甲酯具有一定的抗炎作用的研究[23]，因此除果仁BT和茎QZ外的其他部位可用于抗炎药物的研究，此外亚麻酸仅在叶BT中有检出，含量为5.00%；此外，茎BT、果皮BT、果梗BT含有的棕榈酸油脂[16∶1（n-7）]也具有降低炎症反应的作用。

3 结论与讨论

益智仁既是食品又是药品，在保健品、食品、药品等行业应用十分广泛，近年来越来越多的学者逐渐致力于益智其他部位的研究，研究内容不断丰富。文章通过对益智各部位的营养成分、两个产地益智茎、叶营养成分研究发现：益智茎、叶的营养成分含量存在地域差异；不同部位的营养成分含量存在差异，主要表现为益智叶色素、粗纤维、蛋白质含量均高于其他部位，且矿质元素Ca、Fe、Mn在益智叶中含量最高。另外，不少药理活性的研究对象为益智果，一些中药材的使用也直接保留果皮使用，开发益智果皮的使用价值同样具有重要意义。通过对益智各部位的脂肪酸组成分析中发现益智油脂中化学成分含量丰富，除了已统计的脂肪酸组成，还有许多的烷烃、醇、酮、支链脂肪酸等，油脂中还有许多未知成分有待进一步明确。益智茎、叶、果梗等部位的油脂中含有多种烷烃、烯烃等，其油脂有望为新能源的开发提供原料。