不同品种、成熟度带壳莲子营养品质研究

林 雄,林 鸿,杨炳昆,曾绍校,林少玲,郭泽镔

(福建农林大学食品科学学院,中国—爱尔兰国际合作食品物质学与结构设计研究中心,福建省特种淀粉品质科学与加工技术重点实验室,福建福州 350002)

莲子(Lotus seed)亦称莲实、莲米,为睡莲科植物莲(NelumbonuciferaGaertn.)的干燥成熟种子,呈卵圆形或椭圆形,在我国的种植历史悠久,是我国出口创汇的一个特色农副产品[1]。自古以来,莲子作为一种高级的滋补食品,在民间广为食用[2]。根据《本草纲目》记载,莲子具有“补心肾、益精血、强筋骨、利耳目”之功效,现已被我国卫生部列为87种药食两用食物。其食用方式多样,除了加工成干莲、速冻鲜莲、莲子汁、各式糕点等,还可以鲜食,又可与多种食物搭配成营养药膳[2]。

果蔬的成熟期可根据果实外观形态、营养物质含量等要素分为可采收成熟期、加工成熟期、生理成熟期三个阶段[3]。可采收成熟期的果蔬果实大小开始固定,但果实中营养物质的积累较为匮乏,果实风味不足;加工成熟期的果蔬果实营养物质积累丰富,果实风味最佳,适宜采摘作为鲜食;而生理成熟期的果蔬果实果肉变软,更适宜作为果酱的原料。因此,不同的加工方式应选择不同果实状态的不同成熟期果蔬作为原料进行加工。然而品种、成熟期和环境因素的差异影响了莲子的营养品质,进而影响莲子加工产品的品质特性。

鲜莲子作为福建特色产品,课题组前期对其进行了大量研究,许丽宾[4]、Guo等[5]选取了四个成熟期的新鲜建莲子为试验对象,通过对不同成熟度鲜莲的营养品质、加工品质、淀粉的品质特性等各种指标进行测定,为不同莲子加工方式原料的选择提供了理论依据。但目前未见针对不同品种、不同成熟期莲子营养品质的系统研究。本文以福建省主栽莲子品种——‘建选17号’、‘建选35号’、‘太空莲35号’和‘京广1号’四个莲子品种为试验原料,选取每个品种三个不同成熟度的莲子进行品质特性等方面的研究。通过对不同成熟期鲜莲子的营养与加工特性进行检测分析,对比不同成熟期莲子品质特性的差异,探究其品质特性的变化规律。通过上述品质特性的研究,筛选出适宜加工的莲子品种,为带壳莲子调理食品的加工研究提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

四个不同品种鲜莲:‘建选17号’、‘建选35号’、‘太空莲35号’、‘京广1号’ 由建瓯市光祥莲子专业合作社提供，在莲子采收期(6～9月份),带蓬采样,鲜莲样品分级标准参照许丽宾[4]提出的不同成熟度鲜莲的分级标准,见表1。

表1 不同成熟期鲜莲的分级标准

DJG-9053A电热鼓风干燥箱 上海一恒科技有限公司;2010半自动纤维分析仪 瑞典FOSS公司;7700X电感耦合等离子体质谱仪 美国安捷伦公司;MARS5微波消解仪 美国CEM公司;Vario EL元素分析仪 德国Elementar公司;L-8900氨基酸自动分析仪 日本日立公司;DS-200高速组织粉碎机 常州翔天实验仪器厂;SHA-C水浴恒温振荡器 常州国华电器有限公司;KQ5200DE数控超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 主要营养成分测定 水分含量的测定参照GB 5009.3-2016《食品中水分的测定方法》[6]中的直接干燥法;蛋白质含量的测定参照GB 5009.5-2016《食品中蛋白质的测定方法》[7]中的凯氏定氮法;脂肪含量的测定参照GB/T 5009.6-2016《食品中脂肪的测定方法》[8]的索氏抽提法;粗纤维含量的测定参照GB/T 5009.10-2003《植物类食品中粗纤维的测定》[9];灰分含量的测定参照GB 5009.4-2016《食品中灰分的测定方法》[10];淀粉含量的测定参照GB/T 5009.9-2016《食品中淀粉的测定》[11]中的酸水解法。

1.2.2 不同成熟期莲子矿物质含量 钙、铁、镁、锰、锌、硒、铜、钾含量的测定参照课题组许丽宾[4]的测定方法。

1.2.3 不同成熟期莲子氨基酸含量 参照GB/T 5009.124-2016《食品中氨基酸的测定》[12]。

1.2.4 不同成熟期莲子氨基酸评分 常用氨基酸评分(AAS)作为评定食物蛋白质营养价值的参考[13]。

AAS计算公式如下:

AAS=被测食物蛋白质每克氮或蛋白质氨基酸含量(mg)/参考蛋白质的每克氮或蛋白质氨基酸含量(mg)×100

参考蛋白质采用WHO人体必需氨基酸模式。将被测食物蛋白中必需氨基酸与参考蛋白质中的必需氨基酸进行比较,比值最低者为限制氨基酸。由于限制氨基酸的存在,使食物蛋白质的利用受到限制。被测食物蛋白质的第一限制氨基酸与参考蛋白质中同种必需氨基酸的比值即为该蛋白质的氨基酸分。

1.3 数据统计与分析

采用DPS 9.50对试验结果进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 主要营养成分含量分析

由表2中可知,鲜莲子的主要营养物质中脂肪和粗纤维含量相对较低,一般为2.00～3.00 g/100 g鲜重。其中,粗纤维含量在不同品种不同成熟期的鲜莲子样品中差异较小,最大值为2.57 g/100 g鲜重(‘京广1号’完熟期),最小值为2.03 g/100 g鲜重(‘太空莲35号’乳熟期),两者之比为1.27。现代营养学研究表明,常食富含粗纤维的食物对预防心脏病、结肠癌等都具有十分重要的意义[14]。在各个品种中,‘太空莲35号’不同成熟期鲜莲子的脂肪含量相比其他三个品种差异较大,完熟期鲜莲子脂肪含量为3.80 g/100 g鲜重,约为乳熟期鲜莲子脂肪含量的2.1倍。鲜莲的灰分含量较低,一般为4.00～6.00 g/100 g鲜重。最大值为5.73 g/100 g鲜重(‘建选17号’完熟期),最小值为4.20 g/100 g鲜重(‘太空莲35号’乳熟期),两者之比为1.36。

表2 不同成熟期鲜莲子主要营养成分的含量(g/100 g鲜重)

鲜莲子的主要营养物质中淀粉含量最高,最大值为61.27 g/100 g鲜重(‘建选35号’完熟期),最小值为35.33 g/100 g鲜重(‘太空莲35号’乳熟期),两者之比为1.73;其次是蛋白质含量,最大值为23.07 g/100 g鲜重(‘建选35号’完熟期),最小值为17.67 g/100 g鲜重(‘太空莲35号’乳熟期),两者之比为1.30。‘建选35号’完熟期鲜莲子中蛋白质含量比一些日常主食高[15],可作为一种新的植物蛋白资源。

在鲜莲子主要营养素中,含量由高至低的顺序为:水分>淀粉>蛋白质>灰分>脂肪>粗纤维。不同莲子品种三种成熟期水分含量存在显著性差异(p<0.05),其中水分含量排序:乳熟期>蜡熟期>完熟期,乳熟期鲜莲子更适宜鲜食。淀粉作为主要的储能物质,其含量高低影响莲子的食用和加工品质。在不同成熟期鲜莲子中,乳熟期鲜莲子中淀粉含量较低。同时,乳熟期鲜莲子中蛋白质相对蜡熟期和完熟期而言较低,其他主要营养素累积还不够充分,结合鲜莲子产量和资源综合利用等因素,莲子深加工不应选择乳熟期鲜莲子作为主要加工原料。除水分外其他营养素的变化情况为:同一品种不同成熟期鲜莲子中主要营养素含量随着成熟度的增大而增大。这是由于随着鲜莲子成熟度变大,鲜莲子中的各种营养素都在不断累积,使得同一品种不同成熟期鲜莲子中主要营养素含量随着成熟度的增大而增大。

比较四个不同品种鲜莲子,乳熟期水分含量存在显著性差异(p<0.05),‘太空莲35号’水分含量最高;四个品种乳熟期或完熟期淀粉含量不存在显著性差异(p>0.05),蛋白质含量存在显著性差异(p<0.05),‘建选35号’完熟期蛋白质含量最高。综上可知,‘太空莲35号’乳熟期鲜食口感最佳,综合淀粉和蛋白质含量等因素考虑,‘建选35号’完熟期更适合用于莲子深加工。

2.2 莲子矿物质含量分析

矿物质又称灰分,是人体必需的七大营养元素之一,可分为常量元素和微量元素两大类[4]。矿物质元素是构成人体组织及多种酶和生理活性物质的重要成分,从机体组织的建造、修复,到生理代谢,增强免疫功能,甚至直接防病治病,无处不显示出生命矿物质元素的活力[16]。四种不同成熟期鲜莲子中矿物元素的含量如表3所示,推荐摄入量/适宜摄入量是针对18～50岁中国居民进行考虑的。

由表3～表6可知,在常量元素(钾、镁、钙)中,四个品种每100 g鲜莲子中的钾元素含量约为成人推荐摄入量的78.5%～126.5%。其中‘京广1号’乳熟期中钾元素含量最低,为1570.00 mg/100 g鲜重;‘建选17号’完熟期中钾元素含量最高,为2530.00 mg/100 g鲜重。镁元素含量约为成人推荐摄入量的46.46%～52.48%。其中,‘太空莲35号’乳熟期中镁元素含量最低,为162.67 mg/100 g鲜重;‘建选35号’完熟期中镁元素含量最高,为183.67 mg/100 g鲜重。钙元素含量约为成人推荐摄入量的16.64%～21.86%。其中,‘太空莲35号’乳熟期中钙元素含量最低,为133.17 mg/100 g鲜重;‘建选17号’完熟期中钙元素含量最高,为174.87 mg/100 g鲜重。由此可知,鲜莲子中矿物元素较为丰富,在所测定的矿物元素中,钙、钾、镁含量在每一种莲子的各个成熟度中均较高,含量顺序为钾>镁>钙。

表3 不同成熟期建选17号鲜莲子、建选35号鲜莲子、太空莲35号鲜莲子、京广1号鲜莲子中矿物元素的含量(mg/100 g鲜重) Table 3 Contents of mineral elements in Jianxuan No.17 fresh lotus seed,Jianxuan No.35 fresh lotus seed,Space lotus No.35 fresh lotus seed,Jingguang No.1 fresh lotus seed at different ripening stages(mg/100 g fresh weight)

表4 不同成熟期建选17号鲜莲子氨基酸的含量(g/100 g鲜重)

表5 不同成熟期建选35号鲜莲子氨基酸的含量(g/100 g鲜重)

表6 不同成熟期太空莲35号鲜莲子必需氨基酸的含量(g/100 g鲜重)

比较同一品种不同成熟度鲜莲子,其矿物质元素含量高低:完熟期>蜡熟期>乳熟期;同一品种不同成熟度鲜莲子矿物质含量进行比较(除‘京广1号’镁元素),完熟期与乳熟期存在显著性差异(p<0.05),完熟期鲜莲子中矿物质含量相对较高。在同一品种不同成熟度的鲜莲子中钾、镁、钙三种元素的含量随着成熟度的增加而增加,可能是由于随着成熟度增加,莲子主要营养素不断累积,随之引起元素含量的增加。可见,完熟期鲜莲子相对乳熟期与蜡熟期更适合作为莲子深加工产品的原料。乳熟期鲜莲子中矿物质含量相比蜡熟期和完熟期鲜莲子较小,营养和保健价值较低,不应提早采收作为带壳莲子调理食品的原料。微量元素中锰、铁、锌、铜在体内含量极小,但却是某些特殊生理功能物质的组成部分,其含量的缺失和不足会导致人体产生各种疾病[18],可见微量元素对人体也是相对重要。四个品种每100 g鲜莲子中的锰元素含量约为成人推荐摄入量的600%～1221%,最大值为42.74 mg/100 g鲜重(‘建选17号’完熟期),最小值为21.03 mg/100 g鲜重(‘太空莲35号’乳熟期),两者之比为2.03。铁元素含量约为成人推荐摄入量的19.05%～33.87%,最大值为5.08 mg/100 g鲜重(‘太空莲35号’完熟期),最小值为2.86 mg/100 g鲜重(‘建选35号’乳熟期),两者之比为1.78。锌元素含量约为成人推荐摄入量的13.55%～19.36%,最大值为3.01 mg/100 g鲜重(‘建选35号’完熟期),最小值为2.11 mg/100 g鲜重(‘建选17号’乳熟期),两者之比为1.43。铜元素含量约为成人推荐摄入量的52.15%～69.00%,最大值为1.38 mg/100 g鲜重(‘建选17号’完熟期),最小值为1.04 mg/100 g鲜重(‘太空莲35号’乳熟期),两者之比为1.33。而四个品种鲜莲子中几乎不含硒(小于0.1 mg/kg)。在同一品种不同成熟度的鲜莲子中微量元素含量随着成熟度的增加而增加。原因也可能是由于随着成熟度增加,莲子的主要营养素的不断累积,随之引起元素含量的增加。鲜莲子中微量元素丰富,具有较高的营养和保健价值,可作为良好的药膳进补的食材。

比较不同品种鲜莲相同成熟度可知,四个品种完熟期鲜莲子中钾、锰元素含量存在显著性差异(p>0.05),‘建选17号’鲜莲子钾元素和锰元素含量最高,四个品种鲜莲子完熟期铜元素含量不存在显著性差异(p<0.05)。由表3可以看出,‘建选17号’鲜莲子完熟期灰分含量与其他三个品种存在显著性差异(p<0.05),灰分含量高低:‘建选17号’>‘建选35号’>‘京广1号’>‘太空莲35号’。综上比较,‘建选17号’鲜莲子完熟期矿物质含量相对较高,更适合作为莲子深加工原料。

2.3 不同成熟期莲子氨基酸含量的分析

鲜莲子中的氨基酸含量及种类分布丰富,构成生物体蛋白质的20种氨基酸中,除色氨酸、天冬酰胺以及谷氨酰胺外,其余17种氨基酸均被检出。四个品种不同成熟期鲜莲子中的氨基酸含量为15.41%～21.37%,含量最高的是‘建选35号’蜡熟期,含量最低的是‘太空莲35号’乳熟期。在必需氨基酸中，甲硫氨酸的含量最低,而赖氨酸和亮氨酸的含量较高。在‘建选17号’中,赖氨酸含量约占氨基酸总量的6.51%～6.96%,亮氨酸含量约占氨基酸总量的6.52%～6.87%;在‘建选35号’中,赖氨酸含量约占氨基酸总量的6.41%～6.83%,亮氨酸含量约占氨基酸总量的6.50%～7.14%;在‘太空莲35号’中,赖氨酸含量约占氨基酸总量的6.44%～7.01%,亮氨酸含量约占氨基酸总量的6.22%～6.88%;在‘京广1号’中,赖氨酸含量约占氨基酸总量的6.39%～6.88%,亮氨酸含量约占氨基酸总量的6.55%～6.78%。由此可知,适时食用鲜莲子,可作为及时补充赖氨酸和亮氨酸含量的有效方式,以期来提高体内蛋白质的生物利用率。在非必需氨基酸组分的含量方面,四个品种的谷氨酸含量在非必需氨基酸占比上都最高,其次为天门冬氨酸,而半胱氨酸的含量最低。

表4～表7是不同品种鲜莲子样品中必需氨基酸、非必需氨基酸的组成及含量。同一品种不同成熟期进行比较可知,四个品种鲜莲子乳熟期大部分氨基酸含量与蜡熟期、完熟期的氨基酸含量存在显著性差异(p<0.05),‘建选17号’、‘建选35号’、‘太空莲35号’的必需氨基酸总含量和非必需氨基酸总含量高低:蜡熟期>完熟期>乳熟期;‘京广1号’的必需氨基酸总含量和非必需氨基酸总含量高低:完熟期>蜡熟期>乳熟期,可见,乳熟期氨基酸含量相对缺乏,不适合用于莲子深加工。

表7 不同成熟期京广1号鲜莲子氨基酸的含量(g/100 g 鲜重)

不同品种莲子的氨基酸含量进行比较可知,‘京广1号’完熟期必需氨基酸总含量最高,非必需氨基酸总含量排第二,适合用作莲子深加工原料。

2.4 不同成熟期莲子氨基酸评分

四个品种不同成熟期鲜莲子中蛋白质必需氨基酸组成评分如表8所示。由表8可知,鲜莲子中蛋白质的必需氨基酸组成较为全面。但除赖氨酸以外,其他必需氨基酸含量都比WHO/FAO于1973年提出的理想蛋白质中人体必需氨基酸含量要低,不同成熟度之间各种必需氨基酸的含量有一定的差异。

表8 不同成熟期建选17号鲜莲子、建选35号鲜莲子、太空莲35号鲜莲子、京广1号鲜莲子的必需氨基酸组成评分

比较同一品种不同成熟期必需氨基酸组成评分,‘建选17号’、‘建选35号’、‘太空莲35号’蜡熟期必需氨基酸组成评分比乳熟期和完熟期都高,这三个品种蜡熟期更适合用于莲子加工;‘京广1号’鲜莲子完熟期必需氨基酸组成评分比乳熟期和蜡熟期都高,在选择此品种用于莲子加工时建议选择完熟期。

比较不同品种必需氨基酸组成评分,‘建选17号’蜡熟期的苏氨酸、缬氨酸、赖氨酸评分最高,‘建选35号’蜡熟期亮氨酸评分最高,‘京广1号’完熟期异亮氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸评分最高。四个鲜莲品种中,甲硫氨酸为鲜莲子的第一限制氨基酸。在蜡熟期鲜莲子中的蛋白质生物价最为接近100,利用率最高,营养价值最好,其次是完熟期,最后是乳熟期。

3 结论

同一品种不同成熟期鲜莲子中主要营养素含量差异明显,总体变化趋势一致,即鲜莲子的成熟度与其营养素(除水分外)含量随成熟度增加而逐渐增多。根据主要营养成分结果表明,乳熟期的鲜莲子中淀粉和蛋白质等各种主要营养成分累积还不够充分。结合鲜莲产量和资源综合利用等因素,乳熟期鲜莲子不适合作为莲子深加工原料。

同一品种鲜莲子中矿物元素含量差异主要与成熟度有关,均随莲子成熟期的延长而递增。而乳熟期鲜莲子中矿物质含量相比蜡熟期和完熟期鲜莲子较小,营养和保健价值较低,不适宜提早采收作为带壳莲子调理食品的原料。

根据氨基酸测定结果可知,不同品种鲜莲子中必需氨基酸都较为齐全,但含量相对不均,属于半完全蛋白质。在必需氨基酸含量方面，四个品种鲜莲子中甲硫氨酸的含量最低,而赖氨酸和亮氨酸的含量较高。在非必需氨基酸组分的含量方面,四个品种的谷氨酸含量在非必需氨基酸占比上都最高,其次为天门冬氨酸,而半胱氨酸的含量最低,甲硫氨酸是四种鲜莲子的第一限制氨基酸。