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(1.北京林業(yè)大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,北京 100083; 2.北京農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究中心,北京市功能花卉工程技術(shù)研究中心, 農(nóng)業(yè)基因資源與生物技術(shù)北京市重點實驗室(北京市農(nóng)林科學(xué)院),北京 100080)

表1 14個百合種/品種Table 1 14 Lilium species or cultivars

注:亞洲百合雜種系(Asiatic Hybrids,A)、東方百合雜種系(Oriental Hybrids,O)、喇叭百合雜種系(Trumpet Hybrids,T)、麝亞百合(亞洲百合雜種系與麝香百合雜種系的雜交種,LA)[3]。

百合是百合科(Liliaceae)百合屬(Lilium)所有種的總稱,是一種多年生球根草屬植物,起源于東亞且在歐洲和北美洲作為觀賞植物被廣泛栽培,目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的品種有一百余種[1]。百合具有較高的食用和藥用價值,是我國衛(wèi)生部審批通過的首批藥食同源植物。百合味甘性寒,養(yǎng)陰潤肺,清心安神,用于陰虛久咳,痰中帶血,虛煩驚悸,失眠多夢,精神恍惚等癥[2]。

百合花色彩艷麗,產(chǎn)量高,但其利用率極低。沈赟[3]檢測了蘭州百合花中的營養(yǎng)成分,結(jié)果顯示,花瓣中蛋白質(zhì)、維生素C含量高于常見的蔬菜、水果,糖含量適中,脂肪含量較低。金麗麗等[18]認(rèn)為百合花中含有豐富的礦物質(zhì)元素,其中K、Ca、Mg、Fe、Na、Cd、Mn、Zn、Cu分別為2758.80、1121.99、460.66、83.69、22.40、8.43、3.66、3.06、0.82 mg/100 g,Co、Ni和Pb等未檢出。但對于不同種/品種百合花瓣綜合品質(zhì)的分析鮮有報道。

本文以14個種/品種百合花瓣為研究對象,詳細(xì)分析了其中基本營養(yǎng)成分、活性物質(zhì)、礦物質(zhì)的含量,旨在為進(jìn)一步開發(fā)百合資源,尋找營養(yǎng)價值更高的食用百合花瓣,以及百合花瓣的廣泛應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

盛花期百合 于北京農(nóng)林科學(xué)院生物中心百合屬種質(zhì)資源圃基地內(nèi)采集了14個百合主栽種/品種的花瓣,去除花藥、花絲等,清洗后冷凍干燥,研缽研碎后過60目篩,置于-80 ℃冰箱內(nèi)低溫保存;所測種/品種如表1所示；3,5-二硝基水楊酸、丙三醇、福林酚試劑 上海麥克林生物有限公司;氫氧化鈉、葡萄糖、12H2O合磷酸氫二鈉、2H2O合磷酸二氫鈉、α-淀粉酶、纖維素酶(10000 U/g)、無水碳酸鈉、硫酸鉀 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;乙酸乙酯、無水乙醇、乙酸鈉、冰醋酸、正己烷、一水合檸檬酸、檸檬酸鈉、濃鹽酸、濃硫酸、乙醚、氨水、氯仿、三乙胺、異硫氰酸苯酯 北京化工廠;沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品、蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品 純度≥98%,上海源葉生物科技有限公司;以上試劑均為分析純。

725紫外可見分光光度計 上海光譜儀器有限公司;RE-2000A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海亞榮生化儀器廠;超聲波清洗儀 昆山市超聲儀器有限公司;AL104-IC電子天平 平梅特勒托利多儀器(上海)有限公司;高速冷凍離心機 賽默飛世爾科技(中國)有限公司;電熱恒溫水浴鍋 上海精宏實驗設(shè)備有限公司;ZK-82A型真空干燥箱 北京市實驗儀器總廠。

1.2 試驗方法

1.2.1 基本理化指標(biāo)的測定

1.2.1.1 可溶性總糖含量的測定 稱取2 g百合粉于50 mL離心管(精確到0.001 g),加入20 mL 85%的乙醇,80 ℃下水浴30 min,隨后于離心機6000 r/min下離心6 min,留上清,向沉淀中加入10 mL 85%的乙醇重復(fù)提取兩次,合并提取液于試管中。旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)將溶液濃縮至總體積為10 mL備用,采用蒽酮比色法在625 nm處使用紫外分光光度計測定計算可溶性總糖含量。

1.2.1.2 淀粉含量的測定 方法參照GB 5009.9-2016《食品中淀粉的測定》中酶水解法并改進(jìn)[4]。稱取2 g百合粉于50 mL離心管(精確到0.001 g),加入30 mL乙醚超聲30 min,渦旋離心,棄上清,重復(fù)兩次。向所得沉淀物中加入30 mL 85%乙醇,渦旋離心,濾渣用冷水洗滌3次(每次20 mL),離心(6000 r/min)5 min,棄上清。

取上述濾渣于錐形瓶內(nèi),加入50 mL含有適量α-淀粉酶pH5.5左右的磷酸鹽緩沖液60 ℃恒溫水浴水解2.5 h,之后加入50 mL含有適量糖化酶pH4.5左右的醋酸緩沖液,50 ℃恒溫水浴1.5 h,待冷卻靜置后將溶液轉(zhuǎn)入100 mL容量瓶定容,取40 mL溶液于離心管中離心,得上層清夜。使用DNS比色法在540 nm處使用紫外分光光度計測定計算淀粉含量。

1.2.1.3 粗纖維含量的測定 粗纖維的含量參照GB/T 5009.10-2003《植物類食品中粗纖維的測定》中粗纖維的測定方法并改進(jìn)[5]。稱取2 g百合粉于50 mL離心管(精確到0.001 g),加入30 mL正己烷超聲30 min,于離心機4000 r/min下離心6 min,棄上清。向下層沉淀中加入25 mL 85%乙醇超聲30 min,于離心機4000 r/min下離心6 min,濾渣反復(fù)水洗。將上述沉淀物轉(zhuǎn)移至100 mL具塞三角瓶中,加入50 mL pH4.56的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖溶液及200 mg的纖維素酶,30 ℃恒溫振蕩(90 r/min)酶解10 h,酶解后抽濾定容至100 mL容量瓶中。

1.2.1.4 蛋白質(zhì)含量的測定 蛋白質(zhì)含量參照GB 5009.5-2016《食品中蛋白質(zhì)的測定》中凱氏定氮法測定[6]。

1.2.2 活性物質(zhì)的測定

1.2.2.1 多糖含量的測定 參照楊鄭州等[7]對多糖含量的測定,稱取百合粉1 g于50 mL離心管中(精確到0.001 g),加入15 mL 85%的乙醇,用玻璃棒溶解混勻,超聲2次,每次30 min提取,離心機2000 r/min條件下離心6 min,棄上清。向沉淀物中加入20 mL的蒸餾水,超聲40 min,離心機2000 r/min條件下離心6 min。吸取5 mL上清液于新的離心管中,調(diào)pH至3～3.5后加入20 mL的無水乙醇,超聲20 min,靜止反應(yīng)1.5 h,離心機4000 r/min條件下離心6 min,棄上清,將沉淀物置于50 ℃烘箱中2 h,即得干燥的粗多糖。稱取粗多糖用蒸餾水溶解后,轉(zhuǎn)移至容量瓶中,得到多糖溶液備用。采用苯酚硫酸法測定多糖含量。

1.2.2.2 總黃酮含量的測定 總黃酮含量參照亞硝酸鈉-硝酸鋁顯色法測定[8]。將百合花瓣磨粉過篩,稱取2 g百合粉于50 mL離心管(精確到0.001 g),加30 mL 80%乙醇,超聲40 min,混勻離心后得到上清液,濾渣進(jìn)行二次提取,合并兩次提取液,并過0.45 μm有機相濾膜,得到的待測液于試管中備用。

取1 mL待測液于10 ml比色管中,加30%乙醇至5 mL,加0.3 mL 5% NaNO2放置5 min后,加0.3 mL 10% Al(NO3)3反應(yīng)6 min,再加入2 mL 1 mol/L的NaOH后,加水定容至10 mL,于510 nm波長下測定吸光度值。

1.2.2.3 多酚含量的測定 多酚含量的測定參照福林酚比色法[9]。稱取2 g百合粉于50 mL離心管(精確到0.001 g),加入30 mL 70%乙醇,超聲30 min,混勻離心后得到上清液,濾渣進(jìn)行二次提取,合并兩次提取液,并過0.45 μm有機相濾膜,得到的待測液于試管中備用。

取1 mL待測液于10 mL比色管中,依次加入1.0 mL福林酚試劑(50%)和2.0 mL 15% Na2CO3溶液,用超純水定容至10 mL,充分混勻后,室溫放置1 h,于760 nm波長下測定吸光度值,以不加反應(yīng)液的樣品為空白樣品。

1.2.2.4 總生物堿含量的測定 生物堿的測定參照李紅娟[13]的測定方法。稱取2 g百合粉于50 mL圓底燒瓶中(精確到0.001 g),加入90%的pH為4的酸性乙醇溶液(0.4 mL HCl),料液比1∶40,超聲提取功率 400 W,溫度為50 ℃,超聲提取30 min。冷卻后將提取液減壓濃縮至干,浸膏用50 mL去離子水溶解,常溫下減壓過濾除去不溶物,水溶液用50 mL石油醚萃取3次,之后50 mL乙醚萃取3次,水層用 1%的H2SO4調(diào)pH約為2.5后,用50 mL氯仿萃取,上清液繼續(xù)氯仿萃取2次,保留氯仿部分。酸性水溶液再用5%氨水調(diào)pH約為9后(約為3 mL氨水),用50 mL氯仿萃取,上清液繼續(xù)氯仿萃取2次,合并氯仿層,濃縮氯仿溶液,所得生物堿濃縮物,用甲醇定容至50 mL,轉(zhuǎn)移至棕色瓶中,于-20 ℃冰箱保存。測定時稀釋5倍。

取1 mL待測液,加入溴甲酚綠指示液1 mL、檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液(pH為5.4)2 mL,搖勻后,用甲醇定溶至10 mL刻度,靜置,于351 nm處測定。

1.2.3 游離氨基酸的測定 氨基酸含量參照GB/T 5009.124-2016《食品中氨基酸的測定》方法進(jìn)行測定[11]。

1.2.4 礦物質(zhì)元素的測定 氮(N)、磷(P)、鉀(K)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、鐵(Fe)、銅(Cu)、鉛(Pb)、鈷(Co)、鎳(Ni)等礦物質(zhì)元素的測定參照火焰原子吸收光譜法[11],每組數(shù)據(jù)做3次,取平均值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用SPSS 22.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析,因子分析采用主成分分析,聚類分析采用Ward’s method分層聚類,樣本之間的距離采用歐式距離平方,得出聚類樹。

2 結(jié)果與分析

2.1 14種百合花瓣品質(zhì)分析

由表2所示,14個百合花瓣種/品種中各指標(biāo)的含量均存在一定差異?？扇苄钥偺呛空w較高且在不同百合種/品種之間可溶性總糖含量差異較大,其中‘穿梭’、‘耀眼’高達(dá)40%以上,岷江百合、‘紀(jì)念冊’中的可溶性總糖含量較低,分別為5.01%、4.29%。百合花瓣中淀粉含量大多在5%左右,宜昌百合中含量最高,為9.76%,而‘紀(jì)念冊’、‘函數(shù)’中含量較低,分別為3.85%、3.86%。百合中含有少量的粗纖維,含量最低者‘耀眼’中僅含0.84%,花瓣中蛋白質(zhì)含量較高,其中卷丹含量最高。與傳統(tǒng)食用百合蘭州百合鱗莖中基本營養(yǎng)成分相比[10],花瓣中蛋白質(zhì)含量均高于蘭州百合鱗莖(7.10%),淀粉含量均低于蘭州百合鱗莖(64.57%)且差異較大,約低10倍,粗纖維含量與蘭州百合鱗莖(2.62%)含量接近,差異不明顯。

表2 14種/品種百合花瓣基本營養(yǎng)成分Table 2 Basic nutritive components of 14 species or cultivars of lily petals

注:同一列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)；表8同。

植物中所含的生物活性物質(zhì)在抗氧化、提高免疫力、降低膽固醇等方面具有良好的作用,從而對人體起到重要的生理保健功效[8]。薛梅等[14]在適當(dāng)?shù)奶幚項l件下發(fā)現(xiàn)百合鱗莖總黃酮提取量為32.236 mg/g,其總黃酮提取液對DPPH自由基的清除效果優(yōu)于相同濃度的維生素C溶液。百合花瓣中總黃酮含量相差較大,其中‘函數(shù)’中總黃酮含量極高,達(dá)81.90 mg/g,較含量最低的紫脊百合(11.57 mg/g)高約7倍?；ò曛械亩喾雍肯嗖畈淮?在31.33～55.59 mg/g之間。

表3 14種/品種百合花瓣中氨基酸含量(%)Table 3 The amino acid content of 14 species or cultivars of lily petals(%)

續(xù)表

注:a:必需氨基酸;b:藥效氨基酸;TAA:氨基酸總量。

表4 不同種/品種百合花瓣中礦物質(zhì)元素Table 4 Contents of minerals elements of different species or cultivars of lily petals

百合花瓣的多糖含量在6.43～29.15 mg/g之間,岷江百合(6.43 mg/g)、蘭州百合(8.01 mg/g)中多糖含量較低,卷丹、‘京白’中多糖含量偏高,分別為29.15、24.55 mg/g。大部分種/品種百合花瓣中總生物堿含量相差不大,但‘函數(shù)’中總生物堿極高,約為一般種/品種十倍,達(dá)2.1 mg/g。與傳統(tǒng)食用百合蘭州百合鱗莖相比[8],百合花瓣中總黃酮含量較高,含量最高者‘函數(shù)’比蘭州百合鱗莖(4.70 mg/g)中高約20倍,但是總生物堿、多糖含量較蘭州百合鱗莖低[15]。

2.2 氨基酸組分分析

為了研究不同種/品種花瓣中氨基酸的含量及比例的差異,對14種花瓣中的氨基酸含量進(jìn)行測定分析,其結(jié)果如表3。百合花瓣中所含氨基酸種類齊全,共檢測出17種氨基酸,含7種必需氨基酸(色氨酸易水解,被完全破壞),同時含有豐富的藥效氨基酸,具有良好的保健功能,其中谷氨酸、亮氨酸的總體含量較高。與蘭州百合鱗莖中氨基酸含量相比[16],百合花瓣中氨基酸總含量較少。14種百合花瓣中,卷丹、宜昌百合中的氨基酸總量較高,但是花瓣中的氨基酸總量種/品種差異較小,氨基酸含量最高者卷丹(15.91%)與含量最低者岷江百合(8.21%)僅相差2倍左右。

2.3 礦物質(zhì)元素含量分析

現(xiàn)代研究表明,植物的食用性與安全性不僅與其活性成分有關(guān),而且與無機元素的種類和含量也有密切的聯(lián)系[17]。表4結(jié)果顯示,百合花瓣中K含量較高,其次是Ca、Mg、N。K是人體必需微量元素,可以調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)適宜的滲透壓和體液的酸堿平衡,參與細(xì)胞內(nèi)糖和蛋白質(zhì)的代謝。P、Fe、Cu含量較少,Pb、Co、Ni等重金屬均未檢出。綜合14個百合種/品種,卷丹和宜昌百合中礦物質(zhì)元素總體含量較高。從礦物質(zhì)元素含量分析,百合花瓣的廣泛栽培很有必要。

2.4 14種/品種百合花瓣營養(yǎng)主成分分析

對14種/品種百合花瓣中營養(yǎng)成分進(jìn)行主成分分析,以特征值≥1為提取主成分的標(biāo)準(zhǔn)。主成分一、主成分二、主成分三、主成分四、主成分五、主成分六(PC1、PC2、PC3、PC4、PC5、PC6)的特征值均大于1,并且累計貢獻(xiàn)值達(dá)86.085%(由表5和圖1可知),表明這六個主成分已經(jīng)代表原始變量的絕大部分信息。因此選擇前六個主成分代替原始16個營養(yǎng)指標(biāo),從而起到降維的作用。由表6可知,PC1主要代表氨基酸總量,且為正相關(guān)。PC2主要與淀粉含量有關(guān)(負(fù)相關(guān)),PC3主要代表總生物堿的含量(負(fù)相關(guān)),PC4主要反映多酚的含量(正相關(guān)),PC5、PC6中無顯著代表指標(biāo)。由此可以對各百合種/品種的營養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行分類與評價。

表5 特征值及方差分析表Table 5 Eigenvalue and variance analysisTable

圖1 主成分分析特征根碎石圖Fig.1 Principal component analysis feature root gravel map

根據(jù)主成分得分情況(表7)可知各個主成分的方差貢獻(xiàn)率不同,因此對于各主成分的評價應(yīng)根據(jù)其貢獻(xiàn)率為權(quán)重,由主成分得分和對應(yīng)權(quán)重相乘求和構(gòu)建綜合評價函數(shù),函數(shù)公式如下:

F=0.27364F1+0.15900F2+0.14834F3+0.10445F4+0.09928F5+0.07613F6

其中,F為每種/品種百合花瓣的綜合評價得分,F1～F6為每個主成分得分。

表6 旋轉(zhuǎn)后因子荷載矩陣Table 6 Factor load matrix after rotation

根據(jù)綜合評價模型得出不同種/品種百合綜合得分和排序結(jié)果(表7)。計算結(jié)果可知排名前5的種/品種為卷丹、‘耀眼’、紫脊百合、‘函數(shù)’、‘艾迪沃’。

2.5 14種/品種百合花瓣的聚類分析

為了進(jìn)一步探索不同種/品種百合花瓣各營養(yǎng)成分的含量與組成的差異性,在完成對14種百合花瓣營養(yǎng)成分的主成分分析后,根據(jù)因子得分結(jié)果進(jìn)行聚類分析。如圖2所示,在歐氏平方距離為20處,將14個百合種/品種分為4大類。第一類為紫脊百合;第二類由宜昌百合、‘穿梭’組成;第三類為卷丹、‘函數(shù)’;第四類為余下的九種百合。由表8所示,四大分類中各營養(yǎng)成分存在差異,第一類百合種/品種中N、Fe的含量較高;第二類是可溶性總糖、粗纖維、K、Mg、淀粉含量最豐富的種/品種;第三類百合中蛋白質(zhì)、總黃酮、多酚、多糖、總生物堿、氨基酸總量、P、Ca、Cu均高于其他類,綜合營養(yǎng)品質(zhì)較高;第四類百合中綜合品質(zhì)較一般,低于其他類。

圖2 14種/品種百合聚類分析圖Fig.2 The cluster of the 14 species or cultivars lily

表7 不同種/品種百合花瓣的主成分得分Table 7 Scores of the principal components from different species or cultivars of lily petals

表8 4類百合花瓣營養(yǎng)成分含量比較Table 8 Comparison of nutrient component of four types of lily petals

3 結(jié)論

本文通過對14種/品種百合花瓣營養(yǎng)成分及理化指標(biāo)的測定發(fā)現(xiàn),不同種/品種的百合花瓣其基本營養(yǎng)成分含量存在一定的差異,其中卷丹的綜合品質(zhì)較高。本研究發(fā)現(xiàn),百合花瓣中黃酮和多酚含量均不低于蘭州百合鱗莖,說明其具有較好的藥用價值。花瓣中的氨基酸總含量較低,但種類豐富同時含多種藥效氨基酸,可能適于部分功能性食品的氨基酸添加。同時花瓣中可溶性總糖較高且富含多種礦物質(zhì)元素，尤其含有較多的K元素,K元素的存在對于調(diào)節(jié)人體細(xì)胞內(nèi)適宜的滲透壓和體液的酸堿平衡具有重要作用,還可參與細(xì)胞內(nèi)糖和蛋白質(zhì)的代謝,使得花瓣在具有良好的觀賞價值的同時具有更高的食用價值。因此,可以加大力度開發(fā)百合花瓣的食、藥用用途,為多用途型百合花瓣的開發(fā)提供參考意見。