不同产地元宝枫种仁主要营养成分及评价

马庆华，王兴红，刘慧慧，辛学兵，裴顺祥，杜满义，孔斌

（中国林业科学研究院华北林业实验中心，北京九龙山暖温带森林国家长期科研基地，北京 102300）

元宝槭（Acer truncatum Bunge），常称元宝枫，是无患子科槭属的多年生落叶乔木[1-2]。该树种是我国特有树种，分布于内蒙古、陕西、辽宁、河南、江苏等省份[2]。元宝枫树形优美、叶色秀丽、果形奇特，是常用的观叶、观果植物。元宝枫种籽颗粒大，种仁含油率高达50%，元宝枫籽油已被卫生部批准为新资源食品[3]。随着元宝枫产业的不断发展，对元宝枫的开发利用研究不仅限于其籽油含量及脂肪酸组成，研究发现元宝枫还含有多种生物活性成分，如氨基酸、多糖、萜类、绿原酸等，使元宝枫逐渐成为一种集食用、药用、观赏和生态等多种价值为一体的重要资源植物[3-4]。

元宝枫种仁主要成分是油脂和蛋白质，其蛋白质含量约27%，与花生、葵花籽等种仁蛋白质含量类似[5]。元宝枫种仁中含有人体必需的8种氨基酸（赖氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸、色氨酸、苏氨酸），其必需氨基酸含量及组成与巴旦杏仁、榛子仁、核桃仁等相比存在优势[6]。元宝枫种仁蛋白是一种营养丰富的植物蛋白，合理利用元宝枫种仁蛋白，有助于进一步发展蛋白质资源。此外，元宝枫种仁含有多种与人体健康相关的营养元素，如锌、铁、磷、钾等，这些元素作为生物催化剂（酶、辅酶、辅基）的成分或活性剂，在人体代谢的调控中占有特殊地位[7]。

近年来，针对元宝枫种仁、叶片及树皮开展了一系列现代药理研究，结果表明元宝枫具有抗氧化、降血压、降血脂、改善血糖等作用，同时还表现出重要的抗肿瘤、抑制脂肪酸合酶的作用[3，8]。现有研究表明很多天然植物多糖具有降低肝糖原、清除活性氧自由基、抑制脂质过氧化等作用，在提高免疫力、抗肿瘤、降血糖、抗氧化等方面表现出明显效果[9]。三萜类物质不仅在抗炎、抗菌等方面有重要的应用价值，还具有很强的抗肿瘤活性[10]。目前，针对元宝枫的综合开发利用研究已取得突破性进展，然而针对元宝枫种仁的研究还存在明显不足，尤其是不同产地元宝枫种仁成分和活性成分的异同鲜有报道，导致不同产地元宝枫种仁特异性和优势未能充分被研究和利用[11]。因此，本试验以全国3个主产地的元宝枫种仁为研究对象，较为全面地测定其理化性质和营养价值，并比较不同产地的差异性，为不同产地元宝枫种仁的加工和开发利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

元宝枫翅果：北京市九龙山自然保护区、内蒙古自治区赤峰市翁牛特旗松树山林场和陕西省杨陵农业高新技术示范区，其中北京市九龙山自然保护区元宝枫林为人工林，树龄在40年以上；内蒙古自治区赤峰市翁牛特旗松树山林场元宝枫林为天然林，树龄在100年以上；陕西省杨陵农业高新技术示范区元宝枫林为人工林，树龄在15年左右。人工采集当年生成熟翅果，自然风干并除去外果皮后粉碎种仁，过40目筛，得到元宝枫种仁粉末，用于营养成分的测定。

18种氨基酸标准品：Sigma-Aldrich公司；18种氨基酸（天门冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、组氨酸、精氨酸、脯氨酸、色氨酸和胱氨酸）标准溶液（1 000 μg/mL）：国家有色金属及电子材料分析测试中心；香草醛、钼酸铵、钒酸铵、H2O2（均为分析纯）、齐墩果酸（98%）、硝酸（优级纯）：国药集团北京化学试剂有限公司；碳酸钠、盐酸、硫酸（均为分析纯）：北京化学试剂研究所有限责任公司；Inertsil ODS-SP：岛津（上海）实验器材有限公司。

1.2 仪器与设备

Foss 2000全自动凯氏测氮仪：福斯分析仪器公司；L－8900全自动氨基酸分析仪：日立高新技术公司；Mars6微波消解仪：美国CEM公司；MM400冷冻混合研磨仪：德国莱驰Retsch GmbH公司；UV1901紫外可见分光光度计：上海奥析科学仪器有限公司；LGJ－10冷冻干燥机：北京松源华兴科技发展有限公司；PE AA800原子吸收分光光度计：岛津上海实验器材有限公司；FW-100D高速万能粉碎机：天津鑫博得仪器有限公司；TDL-5A离心机：上海菲恰尔分析仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 果实形态测定

采用四分法随机选取50粒翅果，用量角器测量翅果张开角（两翅分裂的底端张开角度），用游标卡尺分别测量翅长（翅尖到翅果着生痕的直线距离）和翅宽（一翅的最宽处平行线距离）。翅果晾干后，去掉外果皮，随机选取100粒种仁，测定其百粒重，重复3次。

1.3.2 种仁中营养成分的测定

蛋白质含量参照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》进行测定，样品与浓硫酸和催化剂一同加热消化，蛋白质分解转化成铵态氮，消解物采用凯氏定氮法进行测定[12]，蛋白质系数为4.38。

多糖含量参照NY/T 1676—2008《食用菌中粗多糖含量的测定》进行测定，以无水乙醇为提取剂，进行超声辅助提取，粗提物转入圆底烧瓶，于沸水浴中提取3 h，提取物中多糖含量采用硫酸-苯酚比色法测定。

磷含量参照GB 5009.87—2016《食品安全国家标准食品中磷的测定》进行测定，样品与浓硝酸和催化剂一同加热消化，消解物磷酸盐采用钒钼黄分光光度法测定[12]。

铁、钾、锌含量参照GB 5009.268—2016《食品安全国家标准食品中多元素的测定》进行测定，样品与浓硫酸和催化剂一同加热消化，消解物采用电感耦合等离子体质谱法（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）测定。

氨基酸组成分析参照GB/T 5009.124—2016《食品安全国家标准食品中氨基酸的测定》进行测定，样品中蛋白质经盐酸水解成为游离氨基酸，经离子交换柱分离后，与茚三酮溶液产生显色反应，再通过可见光分光光度检测器测定氨基酸含量。

色氨酸含量测定：样品加入15 g/L的氢氧化锂溶液，在110℃恒温干燥箱中碱解16 h，用pH值为4.5的乙酸钠缓冲溶液中和后，经Inertsil@ODS-SP（4.6 mm×150 mm，5 μm）分离，以甲醇-0.1%乙酸溶液（95∶5，体积比）为流动相等度洗脱，流速 1.0 mL/min，柱温30℃，进样量10 μL，二级管阵列检测器277 nm波长采集数据，外标法定量，采用高效液相色谱法测定色氨酸含量。

三萜类物质含量测定参照《中华人民共和国药典》2015版（一部）灵芝三萜的测定方法，样品以无水乙醇为提取剂，进行超声辅助提取得到提取液，以齐墩果酸为对照品，香草醛-冰醋酸和高氯酸为显色剂，用紫外-可见分光光度计测定三萜类物质含量。

1.3.3 营养价值评价方法

参考联合国粮食及农业组织（Food and Agriculture Organization of the United nations，FAO）的方法[13]。

氨基酸评分（amino acid score，AAS）：表示样品蛋白质中某种氨基酸含量占FAO评分标准模式中同种氨基酸含量的百分比。

化学评分（chemical score，CS）：表示样品蛋白质中某种氨基酸含量占鸡蛋蛋白质中同种氨基酸含量的百分比。

必需氨基酸指数（essential amino acid index，EAAI）：以鸡蛋蛋白质必需氨基酸为参考规范而计算。

生物价（biological value，BV）：指每 100 g食物来源蛋白质转化成人体蛋白质的质量。

营养指数（nutrient index，NI）：为必需氨基酸指数与蛋白质含量百分率的乘积。

1.4 数据统计分析

除水分含量外，所有数据均是基于样品通过3次重复试验所得。由SAS 8.2软件通过一般线性模型（general linear model，GLM）进行显著性分析，分析方法为Duncan's多重范围检验，显著性水平为α＝0.05。

2 结果与分析

2.1 不同产地元宝枫翅果形态特征

北京市九龙山自然保护区、内蒙古自治区赤峰市翁牛特旗松树山林场和陕西省杨陵农业高新技术示范区3个产地的元宝枫翅果形态特征如表1所示。

表1 不同产地元宝枫翅果形态特征Table 1 Morphological characteristics of Acer truncatum fruits in three producing areas

由表1可知，3个产地的元宝枫翅果均扁平，两翅张开角约成直角为85.74°～89.14°。北京九龙山和内蒙古赤峰产地的元宝枫翅长和种仁百粒重均显著高于陕西杨陵产地，北京九龙山和内蒙古赤峰产地元宝枫翅长为2.94 cm和3.02 cm，较陕西杨陵产地高12.64%和15.71%。北京九龙山和内蒙古赤峰两个产地种仁百粒重为14.76 g和15.25 g，较陕西杨陵产地高14.15%和17.94%。魏伊楚[11]调查了内蒙古、辽宁、山东和陕西4个省区9个产地天然元宝枫种实表型性状，结果表明元宝枫翅果张开角范围为91°～128°，元宝枫翅果张开角度不同的原因归因于产地地理环境条件的差异；果实形态与果实百粒重、出仁率以及种子形态与种子百粒重、出仁率呈现显著正相关关系，果实个体大的，基本百粒重和出仁率也高。类似的，本研究中3个产地的元宝枫翅果个体也表现为北京九龙山和内蒙古赤峰产地的元宝枫果实翅长和果仁百粒重均显著高于陕西杨陵产地元宝枫翅果，其原因可能由于不同产地气候和元宝枫树种基因型差异，同时树龄可能也影响着果实形态特征、产量和品质[14]。

2.2 不同产地元宝枫种仁多糖和三萜含量

3个产地的元宝枫种仁多糖和三萜含量如图1所示。

图1 不同产地元宝枫种仁多糖和三萜含量Fig.1 Content of polysaccharides and triterpenoids in Acer truncatum seed kernels from different producing areas

由图1可知，北京九龙山和陕西杨陵产地元宝枫种仁多糖含量显著高于内蒙古赤峰产地，北京九龙山和陕西杨陵产地多糖含量分别为1.56%和1.58%，较内蒙古赤峰产地（1.04%）高48.89%和51.47%。3个产地的三萜含量无显著差异，为20.75%～21.22%。多糖和三萜是药食用植物重要的两类组分，具有多种药理活性，如植物多糖可以抑制肿瘤细胞诱导分化[15-16]，三萜酸对小鼠肝肉瘤B16和艾氏腹水癌的抑瘤率达30%[17]。本研究中3个产地的元宝枫种仁中多糖和三萜含量较高，表明其具有潜在的药用价值。

2.3 不同产地元宝枫种仁的矿质元素组成

3个产地的元宝枫种仁矿质元素组成如图2所示。

图2 不同产地元宝枫种仁矿质元素含量Fig.2 Mineral element content in Acer truncatum seed kernels from different producing areas

由图2可知，北京九龙山地区元宝枫种仁铁含量最高（53.13 mg/kg），显著高于内蒙古赤峰和陕西杨陵两个产地，较两个产地分别高65.56%和37.61%。北京九龙山和内蒙古赤峰两个产地元宝枫钾含量显著高于陕西杨陵产地，较陕西杨陵产地分别高37.27%和48.89%。3个产地种仁均含有较高的锌和磷元素，锌含量 25.47 mg/kg～28.93 mg/kg，磷含量 4.45～4.82 g/kg。王性炎等[7]报道元宝枫种仁中铁含量为36.62 mg/kg，与本研究中内蒙古赤峰和陕西杨陵两产地铁含量（30.20 mg/kg和36.33 mg/kg）类似，但均低于北京九龙山产地元宝枫种仁中铁含量（53.13 mg/kg）。本研究中北京九龙山和内蒙古赤峰两个产地钾含量（8.61 g/kg和9.30 g/kg）显著高于已报道的元宝枫种仁中钾含量（6.20 mg/kg）[7]。本研究中3个产地的元宝枫种仁中锌和磷含量显著高于已报道的元宝枫叶片中相应元素含量[18]。

2.4 不同产地元宝枫种仁的氨基酸组成

3个产地的元宝枫种仁氨基酸组成如表2所示。

表2 不同产地元宝枫种仁氨基酸组成Table 2 Amino acid composition in Acer truncatum seed kernels from different producing areas g/100 g DW

由表2可知，3个产地的元宝枫种仁中氨基酸种类齐全，均含有人体所需的18种氨基酸。相比较来说，北京九龙山和内蒙古赤峰两产地元宝枫种仁总氨基酸含量分别为25.29 g/100 g DW和24.63 g/100 g DW，显著高于陕西杨陵产地，较陕西杨陵产地高11.75%和14.75%。3个产地的元宝枫种仁必需氨基酸总含量无明显差异，为8.49 g/100 g DW～9.72 g/100 g DW。3产地元宝枫种仁非必需氨基酸总含量与氨基酸总含量存在类似趋势，即北京九龙山和内蒙古赤峰两产地种仁非必需氨基酸总含量显著高于陕西杨陵产地，较陕西杨陵产地高12.84%和14.91%。

已有报道表明，天门冬氨酸参与鸟氨酸循环，促进氧和二氧化碳生成尿素，增强肝脏功能[19]。研究发现高等动物的高级中枢存在区域性高浓度的D-丝氨酸，并发挥着重要的神经递质作用[20-21]。北京九龙山产地元宝枫种仁中天门冬氨酸、丝氨酸、丙氨酸、异亮氨酸和脯氨酸含量均显著高于陕西杨陵产地，分别高28.64%、17.59%、27.71%、55.26%和43.97%。并且内蒙古赤峰产地的天门冬氨酸、丝氨酸和异亮氨酸也轻微或显著高于陕西杨陵。

2.5 不同产地元宝枫种仁的营养评价

3个产地的元宝枫种仁蛋白质营养价值评分见表3。

表3 不同产地元宝枫种仁蛋白质营养价值评分Table 3 Nutritional value scores of proteins in Acer truncatum seed kernels from different producing areas

由表3可知，元宝枫种仁蛋白质营养价值存在差异。由于半胱氨酸与酪氨酸可分别由蛋氨酸与苯丙氨酸转变而成，所以将半胱氨酸和蛋氨酸，酪氨酸和苯丙氨酸分别合并计算。北京九龙山产地元宝枫种仁中异亮氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸和色氨酸的AAS均超过100，苏氨酸、蛋氨酸+胱氨酸和亮氨酸的AAS超过90，赖氨酸AAS最低（81.02）。类似的，内蒙古赤峰产地元宝枫种仁中苏氨酸、蛋氨酸+胱氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸和色氨酸的AAS均超过100，缬氨酸和异亮氨酸ASS高于90，赖氨酸AAS最低（84.70）。陕西杨陵产地元宝枫种仁中蛋氨酸+胱氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸和色氨酸的AAS评分均超过100，赖氨酸AAS也最低（72.59）。故3个产地的元宝枫种仁第一限制氨基酸均为赖氨酸。3个产地的元宝枫种仁中18种氨基酸CS评分均低于90。3个产地的蛋白质含量为24.90%～28.05%，高于花豆（19%）、绿豆（约22%）、豌豆（约23%）等豆类种子的蛋白质含量[5]，表明元宝枫是一种潜在的蛋白质来源。并且，本研究3个产地的元宝枫种仁含有色氨酸、赖氨酸、缬氨酸等8种人体必需氨基酸，在氨基酸含量及组成上对比常见的巴旦杏仁、榛子仁、核桃仁等存在优势[6]。

3个产地的元宝枫种仁必需氨基酸指数、生物价与营养指数见表4。

表4 不同产地元宝枫种仁的必需氨基酸指数、生物价与营养指数Table 4 EAAI，BV，and NI of Acer truncatum seed kernels from different producing areas

EAAI用以评价食物蛋白质的质量，根据相关EAAI评价标准：EAAI＞95 为优质蛋白源，86＜EAAI≤95为良好蛋白源，75＜EAAI≤86为可用蛋白源，EAAI≤75为不适用蛋白源[13]。由表4可知，依据EAAI，北京九龙山和内蒙古赤峰两产地元宝枫种仁为优质蛋白源，陕西杨陵产地元宝枫种仁为良好蛋白源。BV值越高，表明该种蛋白质吸收消化后的利用程度就越高，与北京九龙山和陕西杨陵两个产地相比，内蒙古赤峰产地元宝枫种仁中蛋白质更容易被机体吸收利用。NI是由EAAI及蛋白质含量计算而得到，北京九龙山地区元宝枫种仁的NI稍高于内蒙古赤峰和陕西杨陵产地。由此可见，3产地的元宝枫种仁均为适用蛋白源，但其利用程度存在差异。

3 结论

以北京市九龙山自然保护区、内蒙古自治区赤峰市翁牛特旗松树山林场和陕西省杨陵农业高新技术示范区3个产地的元宝枫翅果为研究对象，研究其翅果形态特征、种仁营养物质和活性成分，结果表明北京九龙山和内蒙古赤峰两产地元宝枫翅长（2.94 cm和3.02 cm）较陕西杨陵产地高12.64%和15.71%，北京九龙山和内蒙古赤峰两个产地种仁百粒重（14.76 g和15.25 g）较陕西杨陵产地高14.15%和17.94%。并且北京九龙山产地种仁铁含量（53.13 mg/kg）、钾含量（8.61 g/kg）、氨基酸总含量（25.29%）均显著高于陕西杨陵产地，内蒙古赤峰产地种仁钾含量和氨基酸总含量也显著高于陕西杨陵产地。3个产地的种仁三萜物质、锌元素、磷元素和必需氨基酸总含量无明显差异。

3个产地种仁的必需氨基酸指数较高（EAAI＞75），均适合做蛋白源，相比较来说北京九龙山和内蒙古赤峰两产地为优质蛋白源，陕西杨陵产地为良好蛋白源。3个产地的元宝枫种仁均含有较高的活性多糖、三萜物质、必需氨基酸和矿质元素。综合来看，3个产地的元宝枫种仁均具有较高的营养价值和潜在药用价值，铁和钾含量及氨基酸组成存在差异，本研究为不同产地元宝枫种仁营养成分的开发和利用提供科学依据。