碱蓬的营养价值及开发利用
2019-09-10付建鑫张桂香张炳文王瑞华戴华磊
付建鑫 张桂香 张炳文 王瑞华 戴华磊
摘 要:综述碱蓬的营养功能与精深加工利用现状,以期为碱蓬产品开发及生态资源研究提供科学依据。
关键词:碱蓬;营养价值;功能价值;精深加工
碱蓬在我国不仅分布广泛,而且产量高。据统计,每年仅黄河三角洲地区的碱蓬产量就高达3.3×10 5t[1-4]。碱蓬的茎、叶含有丰富的矿物质,其种籽中含有大量的共轭亚油酸、花生四烯酸[5-6]等不饱和脂肪酸。研究表明,碱蓬提取物中的黄酮、多糖具有抗氧化、降低血浆胆固醇功能,可用于心脑血管疾病预防、中老年人的保健,其芽、叶分离物具有抑菌消炎等功效[7]。目前国内外主要着眼于碱蓬耐盐机理研究及活性物质提取等方面[8]。本文对碱蓬的营养成分、活性物质功效及精深加工利用等方面研究进行综述,以期为碱蓬的综合利用提供科学依据。
我国共有碱蓬属植物20种,常见种为灰绿碱蓬和盐地碱蓬,产量最大的是灰绿碱蓬。盐地碱蓬主要分布于亚洲、欧洲部分地区和大洋洲岸,在我国主要分布在东北盐地、山西、宁夏、甘肃自贡及黄河三角洲滩涂地区[9-10],灰绿碱蓬主要分布于我国内蒙古以及新疆沙漠绿洲等地区,生长土壤环境主要为高盐高渗盐碱地。
1 碱蓬的营养价值
碱蓬的营养丰富,生长期幼嫩的茎叶中蛋白质、膳食纤维占干物质总量的30%以上,成熟后的种籽中油脂含量远高于大豆油脂含量,生长于盐地环境使得Ca、Fe、Mg等微量元素含量比其他植物要高出许多,除此之外,茎叶中也有丰富的氨基酸、维生素和矿物质[10-14]。
1.1 碱蓬籽中的氨基酸、脂肪酸
碱蓬种籽中富含多种人体必需的氨基酸及不饱和脂肪酸。其中,不饱和脂肪酸含量较高,是一种榨取植物食用油理想的原料来源。柳仁民[15]将超临界CO2萃取的油脂与传统方法制得的油脂进行了比较,发现在酸价、折光率、皂化值及碘值等理化评价指标方面,超临界CO2技术优于传统工艺;同时在探究影响提取条件的因素中发现,萃取温度对油脂提取得率影响最大,萃取时间、萃取压力及CO2通量次之。梁寅初[16]、陈然然等[17]等系统地测定了翅碱蓬种子和茎叶中的氨基酸和脂肪酸成分组成(表1、表2),为探讨作为人类新资源食品奠定了理论基础。
1.2 维生素
周浩[18]测定碱蓬当中抗坏血酸的含量达到822μg/g。徐红娟等[19]通过高效液相色谱法,测定了包括维生素C、维生素B1 、维生素B5 、维生素B6 、维生素B12 等5种维生素含量,维生素B1达到了0.27mg/g。
1.3 膳食纤维
衣丹等[20]利用提取蛋白后的碱蓬茎叶,通过酶法降解得到功能性质优于小麦麸皮的膳食纤维。在此基础上,薛菲[21]利用木瓜蛋白酶和糖化酶从碱蓬中提取出了可溶性膳食纤维,发现除了对羟基自由基和DPPH自由基具有清除能力之外还具有较强的铁还原力。碱蓬茎叶的干物质含量丰富,提取蛋白后剩余部分大约75%为膳食纤维,这其中包括了可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维,它们的含量分别达到了13.3%、60.7%[22],不溶性膳食纤维占了较大比重。
2 碱蓬的功能组分与保健价值
碱蓬除了含有丰富的营养素以外,还富含植物盐、多糖、黄酮及多酚等多种功能组分,具有抑菌抗炎、调控血脂、调节糖代谢及抗氧化等功效。
2.1 碱蓬的功能组分
碱蓬中发挥功能作用的组分主要包括黄酮、多糖、植物盐和色素等。
2.1.1 植物盐 碱蓬中的植物盐以富含微量元素的矿物盐形式存在。刘素华[23]测定碱蓬中的植物盐成分主要为NaCl、KCl,同时含有微量的钙、铁、锰等元素。王胜等[24-25]用二氧化碳—液氨萃取法提取到了低铅高锌、低锰、低铜的碱蓬植物盐。目前国外对碱蓬植物盐的提取工艺及专利报道较少,Jeong等[26]研究了一种跟碱蓬极其相似的植物。利用盐角草为提取原料,与常温碱蓬提取工艺不同的是,将提取物再分三阶段完全灰化,從而获得了高含量的植物盐。对于碱蓬及其相似植物的研究,其方法的共同特点都是从原料中提取出天然植物盐和生理活性功能和开发应用前景。
2.1.2 碱蓬多糖 庞庭才等[27]用响应面法提取碱蓬中的多糖,得率为8.2%。王邵晶[28]用乙醇溶剂提取法,回流提取6h重复2次,粗多糖经酶-Sevage法脱蛋白后,用DEAE-Sepharose CL-6B进行柱层析,经过红外光谱分析可知,碱蓬多糖分子量约为25万Da左右。Mzoughi[29]首次测定了碱蓬多糖中的单糖构成为阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖、鼠李糖、葡萄糖和木糖为主的中性单糖(52.5%),摩尔比分别为48.63%、5.85%、29.42%、7.96%、6.54%和1.60%。
2.1.3 碱蓬黄酮 黄酮作为一种天然保健成分兼具药理功效,其降低血脂、抗氧化等功能一直倍受关注。高健等[30]采用65%乙醇浸提方法,从盐地碱蓬中提取黄酮类化合物,得到粗黄酮并经聚酞胺柱层析进行了精制。在此基础上,王记莲等[31]采用超声波辅助的方法提高了黄酮提取率,达4.25%,优化了黄酮的提取条件为料液比1∶25、超声功率320W、提取温度70℃、乙醇浓度55%,为工业化生产奠定了基础。不同时期的生长状态对碱蓬黄酮含量也有一定影响。李岩[32]对不同生长时期的翅碱蓬总黄酮含量进行了比较,结果显示,硬翅碱蓬的总黄酮含量在花期达到最高14.37mg/g。赵学思[33]测定了展叶期、发芽期、花期、枯萎期4个不同时期的黄酮含量,分别为0.728%、0.518%、1.426%、0.212%,花期黄酮含量最高达到峰值。
2.1.4 碱蓬色素 吴涛等[34]研究发现,碱蓬生长末期的9—11月份,色素从墨绿色转为深红色,从中提取出了红色素。同时,发现色素的耐受性较差,稳定的pH范围在4~7,但是不受Fe 3+ 、Fe 2+ 、Mg 2+ 、Ca 2+ 等金属离子影响。石红旗[35]、刘晶晶[36]从翅碱蓬中提取出了花青素,并且发现在不同的处理方式下,花青素的结晶跟品质有着较大差异。王璐[37]通过不同型号树脂柱分离的方法确定了最佳吸附树脂及工艺条件,并确定了色素的主要成分为甜菜红类。碱蓬生长周期中经历嫩绿到深红色,证明其花青素含量丰富。碱蓬的不同品种、不同地域分布、不同生长时期,乃至不同的部位中色素含量不尽相同,同种植物在色素种类和其结构也存在着很大差异。在食品色素的研究领域,寻找安全无毒无害的色素应用到食品的开发中一直是研究的热点。因此,研究碱蓬色素的种类成分及分子结构有助于我们更加深入地了解安全性和可实用性。实现碱蓬色素的产业化提取和应用,既可以为寻求新型食品添加剂提供方向,又可以提高碱蓬的资源利用。
2.2 碱蓬功效成分提取技术
碱蓬的化学成分提取方法种类繁多,包括碱提酸沉法、超临界CO2提取法、溶剂提取法、超声微波联用辅助法及酶法等。目前较为常用的是超声微波提取法。每种方法都有各自的优缺点,根据各自方法的特点,提高提取效率,节省时间降低原料成本,可以并行多种方法联用来弥补单一方法的不足(表3)。
2.3 碱蓬的功能保健价值
对活性物质深入研究发现,碱蓬的保健功能作用突出,具有调控血脂、调节糖代谢、抑菌消炎和抗氧化的功效。
2.3.1 调控血脂 张泽生等[38]从碱蓬中提取的包括黄酮在内的17种相关物质,通过添加不同剂量碱蓬提取物饲喂小鼠,发现高剂量的饲喂组仓鼠血清中的总胆固醇、甘油三酯水平显著降低。公衍玲等[39]通过体外试验证明盐地碱蓬提取物中总黄酮具有清除羟自由基和氧自由基的功能,并且可以抑制α-淀粉酶和脂肪酶的活性。
2.3.2 抑菌、抗炎 Ravikumar[40]从Suaeda maritima中提取三萜类胡萝卜素并发现其具有肝保护活性。药物研究表明,碱蓬根茎部位提取的黄酮化合物对急性炎症有明显的抑制作用,其嫩芽的分离成分也对机体具有增强非特异性免疫功能的功效。赵学思[33]以不同生长时期内的碱蓬总黄酮提取物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌进行阳性实验,发现在花期时总黄酮提取物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制作用最佳,抑菌圈直径分别为19.54、29.46mm。说明花期的碱蓬总黄酮提取物最适宜作为一种天然的抗氧化剂和抑菌剂而广泛利用。
2.3.3 抗氧化 在人体正常的生命活动和机体代谢过程中会产生很多自由基。正常的情况下人体机能是可以清除这些自由基来保护细胞组织不受伤害,维持自由基的产生和清除的平衡。但是,由于焦虑、紧张、恶劣的环境等外界条件刺激下,使自由基的产生高于清除速度就会对人体造成伤害。碱蓬多糖是一种植物提取的天然多糖,具有较强的抗氧化能力[27],对OH -和DPPH均有明显的清除作用,且清除率随多糖质量浓度的增加而增大,呈现出剂量依赖效应,最高清除率分别为80.87%、88.12%。王昭晶等[41]将碱蓬多糖的抗氧化能与维生素C进行了比较试验,发现碱蓬多糖高于维生素C的超氧阴离子清除能力,羟基自由基的清除能力与维生素C相当。
3 碱蓬的精深开发
研究碱蓬的耐盐基因改良土壤、实施人工栽培,精深加工碱蓬作为高质量的饲料添加剂,开发营养健康的碱蓬食品都是精深加工利用的主要方向。
3.1 生态价值—碱蓬耐盐基因改良土壤盐碱化
我国广泛分布的碱蓬大部分属于耐盐品种,生长于盐碱地、沙漠等高渗环境,探究高浓度Na +、K +胁迫环境下碱蓬的生长机理和生化指标,为进一步耐盐基因的研究提供理论指导作用,对我国滩涂碱地的可持续发展具有重要意义。冯中涛[42]研究发现,盐地碱蓬可以通过调节根系(R0S)浓度来加快根系细胞的繁殖速度和增长密度,以此来适应盐渍的生长环境。Wu[43]发现了Suaeda liaotungensis K.细胞核中一种新型的NAC基因SlNAC8,C端包含活化结构域并且起转录激活剂的作用。过表达的SlNAC8基因在拟南芥植物表现出对干旱和盐胁迫的耐受性增强,同时也增强了RD20、GSTF6、COR47、RD29A、RD29B和NYC1的应激反应基因表达。Liu[44]研究发现,在许多植物中V-H +-PPase表达增加,对Suaeda corniculata半定量逆转录聚合酶链式反应的分析表明,盐碱和干旱条件下,ScVP在根、茎和叶中被诱导,过表达ScVP的轉基因植物在叶和根中积累更多Na +。
碱蓬自身不仅可以很好地适应高渗生长环境,还可以吸收土壤基质中的无机盐和矿物质离子改善土壤酸碱度、降低硬度。杨帆[45]通过比较角果碱蓬二型种子的不同形态、休眠和萌发特性,以其对盐浓度的响应能力为评价指标,发现正是由于碱蓬的环境选择能力,提高了该物种在高度异质性生境中的适合度,固水纳盐,进而改善了土壤培植能力。潘书轩[46]发现,在盐碱地种植碱蓬2年周期以后,土壤的可溶性总盐Na +、Cl -降低,盐离子浓度脱除率可达54.97%,为改善土壤环境提供了参考。
3.2 饲用价值
饲料添加剂在农畜养殖业中发挥着越来越重要的作用,无论是直接作为饲料,还是经过工艺处理作为畜用饲料营养增强剂,都具有广泛的应用。短期食用可以提高牲畜肌肉及脏器矿物元素含量,增强动物脏器功能;长期可以提高动物生产繁殖性能、增强免疫、改善肉质以及节省饲喂成本等。但是,由于碱蓬中生物盐成分含量较高,矿物盐摄入不均衡、生物富集所产生的不良生长状况在研究中也有报道。所以,合理的添加碱蓬,将碱蓬用于短板营养元素补充是今后的产业开发方向。在唐少刚等[47]的研究中,将碱蓬辅助作为饲料添加剂可以提高鸡仔的日均增重,并且与空白组相比,两组鸡仔的存活率无明显差异。孙海霞[48]发现,通过碱蓬干草饲喂羔羊,仔羊肌肉中钙、铜含量显著减少,肝中铁元素含量显著增加。候瑛倩[49]寻找一种富含高蛋白的饲料替代物,发现碱蓬干草不仅富含丰富的蛋白,还具有膳食纤维、多种维生素及矿物盐成分,是替代玉米作为饲料的优良资源。
3.3 食用价值
碱蓬丰富的种质资源和功效被人们所广泛认知,基于食品加工工艺的成熟和消费者日益增长的消费需求,碱蓬相关食品的开发成为食品工业化潮流下的重点方向。碱蓬的综合利用已经朝着功能性、多样性方向发展,关于碱蓬的新利用、新研究也在不断被研究发掘。近5年中,关于碱蓬及附加工食品的研究和专利呈现激增的趋势。朱丹实等[50-51]公开了一种强化碱蓬营养手握披萨和无糖饼干的制备方法。在传统的披萨制作工艺中添加了碱蓬,该方法使披萨富含丰富的膳食纤维、蛋白质、矿物质等,改变了传统披萨口感上的黏腻、热量高、不易消化等特点,有清热消积的功效。在无糖饼干中,以青稞面、燕麦、糙米面为主的面粉原料添加碱蓬粉,营养全面均衡并且对于特殊条件人群具有一定的适用功能。励建荣[52]、朱文慧等[53]从碱蓬可食角度制作了不同口味的盐渍碱蓬菜,不仅色泽靓丽、鲜脆营养,并且这一加工方式延长了碱蓬食品的保存时间。
4 结论
碱蓬植物的开发与研究,对社会的可持续发展和生态效益有着深远的影响。近年来,相关研究陆续报道了多糖、黄酮、植物盐等方面的研究,可见,碱蓬本身蕴含着巨大的经济价值和商业价值。因此,对加大碱蓬相关生化资源的基础研究、加大碱蓬相关研究成果的转化、开发碱蓬相关的营养健康食品都是今后研究的重要方向。◇
参考文献
[1]臧建国.自然资源植物资源[M].中国文史出版社,2017:34.
[2]任伟重,姜华,郑音,等.碱蓬资源的开发价值[J].辽宁农业科学,2011(5):51-53.
[3]黄建荣,申瑞雪.耐盐碱植物——滨海绿化的主力军[J].园林,2013(12):72-73.
[4]李敏,刘帅帅,徐飞.黄河三角洲芦苇—碱蓬群落结构和功能对3种人为干扰的响应[J].湿地科学,2017,15(1):92-98.
[5]贺湘凌,邓利,陈必强,等.黄须菜籽成分分析[J].精细化工,2001(8):490-492.
[6]张玲.河北滨海地区白刺及碱蓬属盐生植物营养成分分析[D].保定:河北农业大学,2013.
[7]王彦,田长彦.基于CSCD的盐生植物研究文献计量评价[J].植物分类与资源学报,2013,35(5):665-673.
[8]張爱琴,庞秋颖,阎秀峰.碱蓬属植物耐盐机理研究进展[J].生态学报,2013,33(12):3575-3583.
[9]中科院中国植物志编辑委员会.中国植物志(第25卷,第二分册)[M].北京:科学出版社,1979.
[10]孙稚颖.山东碱蓬属两种植物形态解剖学研究[J].食品与药品,2014,16(1):9-12.
[11]赵可夫,李法曾,樊守金,等.中国的盐生植物[J].植物学通报,1999(3):10-16.
[12]崔洋洋,周凤琴,郭庆梅,等.中药碱蓬的文献考证与研究进展[J].时珍国医国药,2010,21(10):2645-2646.
[13]赵海林,马艳芝,李静霞,等.盐地碱蓬食用价值的研究[J].安徽农业科学,2010,38(26):14350-14351.
[14]董诚明,罗晓铮,王春雷,等.伏牛山药用植物资源研究[J].时珍国医国药,2008(4):801-802.
[15]柳仁民,张坤,崔庆新.碱蓬籽油的超临界CO2流体萃取及其GC/MS分析[J].中国油脂,2003(2):42-45.
[16]梁寅初,黄巨富,骆爱玲.翅碱蓬氨基酸、蛋白质和脂肪酸成分的研究[J].Journal of Integrative Plant Biology,1988(1):103-106.
[17]陈然然,邵荣,杨剑,等.碱蓬籽油脂的超临界CO2提取工艺优化[J].化学工程师,2015,29(1):61-64、71.
[18]周浩.野生蔬菜盐地碱蓬的营养成分分析及评价[J].安徽农业科学,2009,37(29):14107-14108、14123.
[19]徐红娟.野生盐地碱蓬汁的营养成分分析[J].医学动物制,2008,24(8):F0003.
[20]衣丹,江洁,姜伟,等.盐生植物碱蓬制备膳食纤维的工艺优化研究[J].食品工业科技,2006(4):128-129、132.
[21]薛菲,刘顺刚,张祥胜,等.盐地碱蓬叶中可溶性膳食纤维的提取与抗氧化活性[J].江苏农业科学,2017,45(1):175-178.
[22]孙佳佳,王瑞华,张立强,等.碱蓬中蛋白质和膳食纤维的含量测定[J].山东化工,2018,47(6):78-79.
[23]刘素华,刘好鑫,尹金珠,等.响应面法优化盐地碱蓬中植物盐提取工艺的研究[J].食品工业,2017,38(3):74-78.
[24]王胜.一种轻度碱化盐地碱蓬中低铅高锌植物盐的提取方法[P].山东:CN104872612A,2015-09-02.
[25]王胜.一种植物盐及采用冷却结晶工艺制备盐地碱蓬植物盐的方法[P].山东:CN106262669A,2017-01-04.
[26]Jeong,Chang Woo,Jeoung,et al.The salicomia herbaceal salt containng fermented salicomia herbaceal using salt-tolerant microorganism and manufacturing method of the same[P].KR20170027174,2017-03-09.
[27]庞庭才,钟秋平,熊拯,等.响应面分析法优化碱蓬多糖提取工艺及其抗氧化性分析[J].南方农业学报,2015,46(7):1280-1286.
[28]王照晶.碱蓬多糖SPA的分离纯化和抗氧化活性研究[J].辽宁中医药大学学报,2009,11(9):168-169.
[29]Mzoughi Z,Abdelhamid A,Rihouey C,et al.Optimized extraction of pectin-like polysaccharide from Suaeda fruticosa leaves:Characterization,antioxidant,anti-inflammatory and analgesic activities[J].Carbohydrate Polymers,2018(185):127-137.
[30]高健.盐地碱蓬中黄酮类物质的提取及抗氧化性研究[J].盐城工学院学报,2005,18(2):55-57.
[31]王记莲,刘德驹,金绍娣.正交试验法优化盐地碱蓬中黄酮的超声提取工艺[J].黑龙江畜牧兽医,2015(1):24-26、30.
[32]李岩,张亚卓,郭璐,等.盐生植物翅碱蓬黄酮类物质及其抗氧化活性研究[J].食品研究与开发,2015,36(21):38-41.
[33]赵学思,师仁丽,李岩,等.碱蓬黄酮提取物的体外抗氧化及抑菌性研究[J].食品工业科技,2016,37(13):63-66、71.
[34]吴涛,姚志刚,许杰,等.盐地碱蓬红色素的提取工艺及稳定性研究[J].食品科学,2009,30(10):97-100.
[35]石红旗,郝林华,赵贝贝.盐生植物翅碱蓬花青素类物质研究[J].中国海洋药物,2005,24(6):32-36.
[36]刘晶晶.翅碱蓬花青素类物质的提取分离及组成和含量研究[D].乌鲁木齐:新疆农业大学,2012.
[37]王璐,姜雪,赵金阳,等.盐地碱蓬色素纯化及结构初步鉴定[J].中国食品添加剂,2014(2):141-147.
[38]张泽生,王婷婷,韩顺凯,等.盐地碱蓬提取物对高脂血症仓鼠血脂的影响[J].食品科技,2012,37(12):227-230.
[39]公衍玲,刘菲,金宏.响应面试验优化盐地碱蓬总黄酮乙醇萃取工艺及其抗氧化、降糖、降脂活性(英文)[J].食品科学,2016,37(8):1-7.
[40]Ravikumar S,Gnanadesigan M,Inbaneson S Jacob,et al. Hepatoprotective and antioxidant properties of Suaeda maritima(L.)dumort ethanolic extract on concanavalin-A induced hepatotoxicity in rats[J].Indian Journal of Experimental Biology,2011,49(6):455-460.
[41]王昭晶.堿蓬水溶性多糖SPB的分离纯化以及活性的初步研究[J].食品科技,2010,35(9):236-238.
[42]冯中涛,王殿,袁芳,等.真盐生植物盐地碱蓬根系边缘细胞在耐盐中的作用初探[J].植物生理学报,2011,47(10):976-982.
[43]Dandan Wu,Yinghao Sun,Hongfei Wang,et al.The SlNAC8 gene of the halophyte Suaeda liaotungensis enhances drought and salt stress tolerance in transgenic Arabidopsis thaliana[J].Gene,2018:662.
[44]Liu Liang,Wang Ying,Wang Nan,et al.Cloning of a vacuolar H(+)-pyrophosphatase gene from the halophyte Suaeda corniculata whose heterologous overexpression improves salt,saline-alkali and drought tolerance in Arabidopsis[J].Journal of Integrative Plant Biology,2011,53(9):731-742.
[45]杨帆,曹德昌,杨学军,等.盐生植物角果碱蓬种子二型性对环境的适应策略[J].植物生态学报,2012,36(8):781-790.
[46]潘书轩,孙良斌,张少民,等.盐地碱蓬在北疆的生育规律及其对盐渍土改良效果[J].西北农业学报,2014,23(12):201-206.
[47]唐少刚.黄须菜对肉仔鸡生长性能的影响[J].中国饲料,2007(10):32-33.
[48]孙海霞,伏晓晓,王敏玲,等.碱蓬干草饲喂水平对羔羊肌肉及器官组织中矿物元素的影响研究[J].草业学报,2013,22(4):346-350.
[49]候瑛倩,吴振,冯佳时,等.高粱配合啤酒酵母替代玉米在猪料中的应用[J].北方牧业,2014(17):29.
[50]朱丹实,赵玲玲,刘贺,等.一种杂粮碱蓬保健无糖饼干的制备方法[P].辽宁:CN107711988A,2018-02-23.
[51]朱丹实,赵玲玲,李君,等.一种强化碱蓬营养手握披萨的制备方法[P].辽宁:CN107711978A,2018-02-23.
[52]励建荣,朱文慧,步营,等.一种香辣海鲜碱蓬菜的加工制备方法[P].辽宁:CN106819966A,2017-06-13.
[53]朱文慧,步营,励建荣,等.一种泡椒风味海鲜碱蓬菜的加工制备方法[P].辽宁:CN106722488A,2017-05-31.
Nutritional Function,Development and Utilization of Suaeda
FU Jian-xin 1,ZHANG Gui-xiang 1,ZHANG Bing-wen 1,WANG Rui-hua 2,DAI Hua-lei 2
( 1Department of Food Science and Nutrition,University of Jinan,Jinan 250002,China; 2Dongying Guangyuan Biological Polytron Technologies Inc,Dongying 257000,China)
Abstract:This article summarized the nutritional functions,intensive processing and utilization of suaeda to provide reference for its products and ecological resources.
Keywords:suaeda;nutritional value;functional value;intensive processin
(责任编辑 李婷婷)