黃永橋，高亮，張群英，申鷹，楊昌彪，吳新文，馬凱

1(貴州省檢測技術研究應用中心，貴州 貴陽，550014)2(貴州省分析測研究院，貴州 貴陽，550014) 3(貴州省植物園，貴州 貴陽，550004)

樹莓是薔薇科(Rosaceae)懸鉤子屬(Rubus)多年生聚合漿果，又名山莓、覆盆子，在全球有30多個國家種植，我國南北各地均有分布。其果實柔嫩多汁、氣味宜人、風味獨特，具有很高營養(yǎng)價值和獨特保健功能，屬于第三代新興水果，備受消費者青睞[1]。樹莓為藥食同源植物，其富含氨基酸、維生素、有機酸、礦物元素、黃酮類、酚酸類等營養(yǎng)成分，被譽為“黃金水果”[2-3]。

目前對樹莓成分研究主要集中在生物活性成分分析及其藥理作用的研究[4-9]。如黃酮類、生物堿、香豆素類、萜類、有機酸、酚酸類及甾體等化學成分具有抗氧化、降血糖、抗菌、抗炎、抗衰老、抗血栓、抗癌、抗肥胖、預防心血管疾病等藥理作用。關于樹莓營養(yǎng)成分的研究報道多集中于營養(yǎng)成分含量差異性探討，鮮見有對樹莓營養(yǎng)成分含量及營養(yǎng)質量進行系統(tǒng)研究的報道。如郭軍戰(zhàn)等[2]對樹莓和黑莓中總糖、總酸、總蛋白質、4種維生素、17種氨基酸及7種礦物元素含量的比較分析，得出不同品種在營養(yǎng)成分含量上存在明顯的差異。YU等[10]對樹莓中膳食纖維、蛋白質、花青素、維生素C、7種礦物元素等含量進行了研究，結果表明樹莓可作為花青素、維生素C、鐵、鉀營養(yǎng)元素的主要來源。因此，對樹莓營養(yǎng)成分進行營養(yǎng)質量評價，可為樹莓資源的綜合利用提供科學依據。

本文以成熟樹莓果實為研究對象，在分析測定4種樹莓中17種氨基酸、12種礦物元素和3種維生素含量的基礎上，通過與理想蛋白質的比較分析及營養(yǎng)質量指數(index of nutritional quality，INQ)的計算對上述成分的營養(yǎng)質量進行研究探討，以期進一步明確不同品種樹莓中上述32種成分營養(yǎng)質量的差異性，旨在對樹莓的評價更加全面、準確，為樹莓種植栽培、良種選育、質量標準的制定及其綜合開發(fā)利用提供科學依據和理論支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

樹莓成熟果實采摘于貴州省植物園樹莓研發(fā)基地，所摘樹莓品名由貴州省植物園張群英研究員提供。小蜜莓(一種貴州野生樹莓)采摘于2021年5月10日；掌葉覆盆子采摘于2021年5月18日；紅莓(托拉蜜)采摘于2021年6月10日；黑莓(雙季黑莓H1)采摘于2021年6月10日。

鹽酸(≥36%)、硝酸、檸檬酸鈉、NaOH(均為優(yōu)級純)，國藥集團化學試劑有限公司；17種氨基酸混標，天津阿爾塔科技有限公司；鈉、鈣、鉀、鎂、磷、鐵、鉻、鎂、鋅、銅、錳、硒、鉬元素標準溶液，國家有色金屬及電子材料分析測試中心；維生素B1、維生素B2、維生素B6標準物質(>95%)，德國Dr.Ehrenstorfer GmbH 公司；實驗室用水均為超純水(電阻率≥18.2 MΩ·cm)。

BSM220分析天平，上海卓精電子科技有限公司；電熱鼓風干燥箱，天津市科斯特儀器有限公司；LA8080氨基酸自動分析儀，日本日立高新技術公司；聚四氟乙烯壓力消解罐，上海新諾儀器廠；Agilent 7800電感耦合等離子體質譜儀(inductively coupled plasma mass spectrometry,ICP-MS)，美國Agilent公司；Ultimate 3000液相色譜儀(配有FLD檢測器)，美國Thermo Fisher公司；Milli-Q超純水機，美國Millipore公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 氨基酸的測定

17種氨基酸含量測定參照GB 5009.124—2016《食品安全國家標準 食品中氨基酸的測定》，采用氨基酸自動分析儀進行分析檢測。

1.2.2 礦物元素的測定

12種礦物元素(鈉、鈣、鉀、磷、鐵、鉻、鎂、鋅、銅、錳、硒、鉬)樣品前處理參照GB 5009.268—2016 《食品安全國家標準 食品中多元素的測定》，采用ICP-MS進行分析檢測。

1.2.3 維生素的測定

維生素B1含量測定參照GB 5009.84—2016《食品安全國家標準 食品中維生素B1的測定》、維生素B2含量測定參照GB 5009.85—2016《食品安全國家標準 食品中維生素B2的測定》、維生素B6含量測定參照GB 5009.154—2016《食品安全國家標準 食品中維生素B6的測定》，均采用液相色譜儀進行分析檢測。

1.3 氨基酸營養(yǎng)評價方法

通過計算必需氨基酸(essential amino acid，EAA)、非必需氨基酸(nonessential amino acid，NEAA)占氨基酸總量(total of amino acids，TAA)的相對含量，與1973年世界衛(wèi)生組織(World Health Organization，WHO)/聯(lián)合國糧食及農業(yè)組織(Food and Agriculture Organization of the United Nations，F(xiàn)AO)修訂的人體必需氨基酸含量模式譜比較，計算氨基酸比值(ratio of amino acid，RAA)、氨基酸評分(amino acid score，AAS)、氨基酸比值系數(ratio coefficient of amino acid，RCAA)、氨基酸比值系數評分(score of RC，SRCAA)、化學評分(chemistry score of amino acid，CSAA)、必需氨基酸指數(essential amino acid index，EAAI)[11]。計算如公式(1)～(8)所示：

必需氨基酸含量/氨基酸總量=EAA/TAA

(1)

必需氨基酸含量/非必需氨基酸含量=EAA/NEAA

(2)

RAA=樣品中某必需氨基酸的相對含量/WHO和FAO模式中相應氨基酸的相對含量

(3)

AAS=樣品中某必需氨基酸相對含量/WHO和FAO模式中相應氨基酸的相對含量×100

(4)

RCAA=樣品中某必需氨基酸RAA/各種氨基酸RAA的平均值

(5)

SRCAA=100-CV×100(CV=RCAA的標準差/RCAA的均值)

(6)

CSAA=樣品中某必需氨基酸相對含量/卵清蛋白中相應必需氨基酸的相對含量×100

(7)

EAAI=100×

(8)

式中：Thr樣、Met+Cys樣、Ile樣、Leu樣、Phe+Tyr樣、Lys樣、Val樣為樣品中氨基酸相對含量；Thr標、Met+Cys標、Ile標、Leu標、Phe+Tyr標、Lys標、Val標為標準蛋白(卵清蛋白)中氨基酸相對含量。

通常，RAA和RCAA的數值越接近1，表明該必需氨基酸越接近WHO/FAO的推薦值；AAS、CSAA、SRCAA的數值越接近100，表明該食品中各種必需氨基酸的含量越均衡，其營養(yǎng)價值就越高；EAAI越接近100，說明該樣品養(yǎng)分價值越高[12-13]。

1.4 礦物元素和維生素評價方法

采用INQ對樹莓中12種礦物元素和3種維生素進行評價，計算如公式(9)所示[14]：

(9)

INQ是進行膳食評價時對食物中的各營養(yǎng)素對人體需要的滿足程度的判定以及對熱能的滿足程度來衡量該種食物的營養(yǎng)質量。如通常情況下，INQ<1，表明該營養(yǎng)素含量低于推薦攝入量，長期食用，可能引發(fā)該類營養(yǎng)素攝入不足的危害，說明其營養(yǎng)質量差；INQ≥1，表明該營養(yǎng)素含量高于或等于推薦攝入量，說明其營養(yǎng)質量好；INQ>2，表明該種食物可作為該類營養(yǎng)素的良好來源[15-16]。

1.5 數據分析

采用Excel 2016軟件對實驗數據進行處理，顯著性分析采用SPSS 22.0軟件，采用Origin 2018進行熱圖分析。

2 結果與分析

2.1 樹莓中氨基酸的含量及組成

實驗對4個品種樹莓中17種氨基酸進行測定，結果見表1，其中包含除色氨酸外的7種EAA，10種NEAA，非必需氨基酸包含2種半必需氨基酸(半胱氨酸和酪氨酸)。4個品種樹莓中含量最高的氨基酸均為谷氨酸，為(1.49±0.24)～(2.04±0.10) mg/g，其次為天冬氨酸，為(1.07±0.05)～(1.80±0.03)mg/g，谷氨酸和天冬氨酸占總氨基酸的25.81%～37.00%；含量最低的均為蛋氨酸，為(0.02±0.00)～(0.04±0.02)mg/g。小蜜莓的脯氨酸含量高于其他3種，為(1.49±0.04)mg/g，4個品種樹莓中絲氨酸和半胱氨酸含量接近無差異顯著性(P>0.05)，丙氨酸含量存在差異顯著性(P<0.05)。

4個品種樹莓中總氨基酸含量為(8.52±0.66)～(11.35±0.32)mg/g，必需氨基酸含量為(2.61±0.16)～(3.61±0.52)mg/g，非必需氨基酸含量為(5.91±0.70)～(7.74±0.33)mg/g，其中小蜜莓的總氨基酸、必需氨基酸和非必需氨基酸含量均為最高。小蜜莓、掌葉覆盆子和紅莓的總氨基酸含量接近，三者與黑莓存在較大差異。

4個品種樹莓中必需氨基酸/總氨基酸為28.49%～33.00%，必需氨基酸/非必需氨基酸為39.84%～49.24%，其中掌葉覆盆子的必需氨基酸/總氨基酸和必需氨基酸/非必需氨基酸均高于其他幾個品種。根據1973年WHO/FAO提出的理想蛋白質的標準，必需氨基酸/總氨基酸在40%以上，必需氨基酸/非必需氨基酸在60%以上[17]。因此，4個品種樹莓中，小蜜莓、掌葉覆盆子和黑莓相對于紅莓，較為接近理想蛋白質的要求。

2.2 呈味氨基酸和功能氨基酸含量分析

氨基酸結構式上側鏈基團的不同，導致了氨基酸滋味和功能的差別[18]，在L-型氨基酸中，當側基很小時，一般為甜感，當側基較大并帶堿基時，通常以苦味為主；若側基帶有芳香基團，通常具有香味。根據氨基酸的滋味特征[18-21]，可將氨基酸分為甜味氨基酸(sweet amino acid，SwAA)、鮮味氨基酸(flavor amino acid，F(xiàn)AA)、苦味氨基酸(bitter amino acids，BAA)、芳香族氨基酸(aromatic amino acid，ArAA)、酸味氨基酸(sour amino acids，SAA)；甜味氨基酸包含甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、脯氨酸；苦味氨基酸包含纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、蛋氨酸、酪氨酸、精氨酸、苯丙氨酸、組氨酸；鮮味氨基酸包含賴氨酸、谷氨酸、天冬氨酸；芳香族氨基酸包含苯丙氨酸、酪氨酸、半胱氨酸；酸味氨基酸包含天冬氨酸、谷氨酸、組氨酸。

根據氨基酸的功能特征[22]，可將氨基酸分為藥用氨基酸(medicinal amino acid，MAA)、支鏈氨基酸(branchedchain amino acid，BcAA)；藥用氨基酸包含天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、賴氨酸、精氨酸；支鏈氨基酸包含纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸。

由表2可知，4種樹莓的甜味氨基酸、鮮味氨基酸、苦味氨基酸、芳香族氨基酸、酸味氨基酸、藥用氨基酸、支鏈氨基酸與氨基酸總量的占比分別為25.80%～34.57%、32.64%～43.62%、26.88%～32.04%、5.07%～6.54%、28.56%～38.91%、58.87%～67.80%、13.96%～16.70%。

表2 樹莓中呈味氨基酸和功能氨基酸含量Table 2 Contents of flavor amino acids and functional amino acids in raspberries

小蜜莓的甜味氨基酸含量最高，含量為(3.92±0.15) mg/g，與其他3種樹莓存在顯著性差異(P<0.05)，掌葉覆盆子的藥用氨基酸占氨基酸總量的比例最高，達67.80%，紅莓的鮮味氨基酸和酸味氨基酸與黑莓存在差異顯著性(P<0.05)，小蜜莓、掌葉覆盆子的苦味氨基酸、芳香族氨基酸、支鏈氨基酸與紅莓和黑莓存在差異顯著性(P<0.05)。

研究表明，支鏈氨基酸在豐富飲食和代謝健康之間為正相關關系，包括機體質量調節(jié)、肌肉蛋白的合成以及葡萄糖的穩(wěn)態(tài)等[22-23]。4種樹莓中藥用氨基酸占總量的60%左右，可見4種樹莓均有一定的保健功能。掌葉覆盆子的藥用氨基酸和支鏈氨基酸均高于其他幾種，因此，更適合深加工，如功能性飲料的開發(fā)。

2.3 氨基酸評分

2.3.1 氨基酸評分AAS和第一限制氨基酸FLAA

通過與WHO/FAO理想蛋白模式進行比較，根據樹莓中必需氨基酸含量及所占百分比計算氨基酸評分，對不同品種樹莓營養(yǎng)價值進行直觀評價，其中評分最低的為第一限制氨基酸(first limiting amino acid，F(xiàn)LAA)，氨基酸評分越接近100，說明氨基酸越接近標準氨基酸模式譜。由表3可知，不同品種樹莓的氨基酸評分變化趨勢一致，第一限制氨基酸均為蛋氨酸+半胱氨酸，且評分均低于40，評分最高的為賴氨酸，均高于120，且掌葉覆盆子賴氨酸的氨基酸評分為141.57；除第一限制氨基酸外，小蜜莓的其他幾種氨基酸評分接近100，說明其氨基酸組成更合理，營養(yǎng)更均衡。

表3 樹莓中必需氨基酸的氨基酸評分Table 3 Essential amino acids scores of raspberry

2.3.2 氨基酸化學評分及氨基酸指數

氨基酸化學評分是樣品的必需氨基酸相對含量與標準蛋白(卵清蛋白)中相應必需氨基酸的相對含量的比較，是評價樣品營養(yǎng)價值的一種方式。由表4可知，氨基酸化學評分與氨基酸評分的變化趨勢一致，第一限制氨基酸均為蛋氨酸+半胱氨酸，且評分為19.21～23.47，屬于重度缺乏；4個品種樹莓中只有賴氨酸的評分大于100，其他幾種氨基酸的化學評分相對較低，均未達到標準氨基酸模式譜，說明4個品種樹莓的氨基酸組成合理性欠佳。

必需氨基酸指數表示樣品和標準蛋白(卵清蛋白)中的必需氨基酸接近水平，氨基酸指數越接近100，說明蛋白質的營養(yǎng)價值越高，是評價食物營養(yǎng)價值的常用指標之一。由表4可知，4個品種樹莓的氨基酸指數值相差不大，均在60%左右；小蜜莓和掌葉覆盆子的氨基酸指數值較高，其中掌葉覆盆子的氨基酸指數值最高為65.43%，說明其蛋白質較其他幾種樹莓更為優(yōu)質。

表4 樹莓中必需氨基酸的化學評分和氨基酸指數Table 4 Chemical score and amino acid index of raspberry

綜上，4個品種樹莓第一限制氨基酸評分很低，屬于重度缺乏，其他幾種必需氨基酸的評分也反映出氨基酸配比的合理性有所欠缺，且氨基酸指數不高。因此在進行深加工時應使用互補法來改善氨基酸配比，提高營養(yǎng)均衡性。

2.4 氨基酸比值系數和氨基酸比值系數評分

根據樹莓中必需氨基酸含量及占比計算氨基酸比值系數和氨基酸比值系數評分，由表5可知，4種樹莓中必需氨基酸的氨基酸比值系數變化趨勢一致，蛋氨酸+半胱氨酸均小于1，較為缺乏，賴氨酸均大于1.28，表現(xiàn)為相對過剩，其他幾種必需氨基酸的氨基酸比值系數值接近1，營養(yǎng)價值相對均衡；4種樹莓中必需氨基酸的氨基酸比值系數分值相近，與標準氨基酸模式的偏離程度一致，說明從氨基酸比值系數分值反映出4種樹莓中蛋白質質量相當，營養(yǎng)價值一樣。

表5 樹莓中必需氨基酸比值系數和氨基酸比值系數評分Table 5 Ratio coefficient and score of essential amino acids in raspberry

2.5 樹莓中礦物元素和維生素分析

實驗對4種樹莓中12種礦物元素和3種維生素的含量進行了測定，具體結果見表6。樹莓中含有豐富的礦物元素，其中人體活動必需的常量元素鈉、鎂、鉀、鈣、磷含量高于其他幾種元素，鉀的含量最高為(135.13±2.68)～(179.56±12.69) mg/100 g；小蜜莓中鈉、鎂和磷的含量高于其他3種樹莓(P<0.05)，黑莓中鉀含量及掌葉覆盆子中鈣含量顯著高于小蜜莓和樹莓(P<0.05)。人體活動必需的8種微量元素含量相對較低，其中掌葉覆盆子中錳、鐵、鉻的含量高于其他3種樹莓(P<0.05)，紅莓中鋅和鉬含量高于其他3種(P<0.05)，硒元素在小蜜莓、掌葉覆盆子和黑莓中含量接近，無顯著差異性(P>0.05)。維生素B1的含量在4種樹莓中比較接近，掌葉覆盆子中維生素B2含量顯著高于其他3種(P<0.05)，小蜜莓中維生素B6含量顯著高于其他3種(P<0.05)，且維生素B6含量在4種樹莓中存在差異顯著性(P<0.05)。

采用營養(yǎng)質量指數法對樹莓中12種營養(yǎng)元素和3種維生素進行評價，各營養(yǎng)元素的每日參考攝入量均參考中國食物成分表標準版《中國居民膳食營養(yǎng)素參考攝入量》中18～50周歲的推薦值，其中18～50周歲成人身體活動水平(中度)的能量推薦值為9 625 kJ/d[24]。由表6可知，4種樹莓中鈉、鉻、硒和鉬的營養(yǎng)質量指數值均小于1，紅莓中鈣的營養(yǎng)質量指數值小于1，說明上述營養(yǎng)元素有所欠缺，在新產品研究開發(fā)的過程中需提高上述營養(yǎng)元素的水平，增加營養(yǎng)均衡性；4種樹莓中鋅、鈣(紅莓除外)以及掌葉覆盆子和紅莓中磷的營養(yǎng)質量指數值為1～2，滿足人體所需的攝入量，營養(yǎng)均衡；4種樹莓中鎂、鉀、錳、鐵、銅及小蜜莓和黑莓中磷的營養(yǎng)質量指數值均大于2，其中掌葉覆盆子中錳的營養(yǎng)質量指數值為16.39，黑莓中銅的營養(yǎng)質量指數值為12.70，說明4種樹莓可作為上述營養(yǎng)元素的良好來源，可為特殊人群補充該營養(yǎng)素。

4種樹莓中維生素B2的營養(yǎng)質量指數值為1～5，說明其能滿足人體所需的攝入量；維生素B1和維生素B6的營養(yǎng)質量指數值均大于2，說明4種樹莓可作為維生素B1和維生素B6營養(yǎng)元素的良好來源，其中小蜜莓、紅莓和黑莓維生素B6的營養(yǎng)質量指數值分別為115.97、21.78和13.90，可作為特殊人群補充該營養(yǎng)素的良好來源。

表6 樹莓中營養(yǎng)素含量及營養(yǎng)質量指數Table 6 Nutrient content and nutritional quality index of raspberry

2.6 樹莓的分類判別

為了更加直觀的顯示各營養(yǎng)成分的含量在4種樹莓中的分布情況，對17種氨基酸(圖1)及3種維生素含量和7種微量元素含量(圖2)制做了熱圖并對4種樹莓進行聚類分析。蘇氨酸、谷氨酸、甘氨酸、半胱氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、組氨酸、精氨酸、鉻及鋅顏色無明顯變化，表明其在4種樹莓中含量相近；天冬氨酸、丙氨酸、錳、鐵、鉬及維生素B6表現(xiàn)出間隔的顏色，即在4種樹莓中含量呈現(xiàn)波動性的變化，硒、維生素B1、維生素B2及脯氨酸在小蜜莓中的顏色較其他3種深，說明小蜜莓中的含量高于其他3種；總體看小蜜莓中含量相對較高，其次為掌葉覆盆子。聚類分析將4種樹莓分為兩類，第一類為小蜜莓，其營養(yǎng)成分的含量相對較高且更均衡，且脯氨酸和維生素B6顯著高于其他3種；第二類為掌葉覆盆子、紅莓和黑莓，其中掌葉覆盆子中賴氨酸和錳的含量高于其他幾種，其他營養(yǎng)成分含量較紅莓和黑莓更均衡，故可將第二類進一步分為兩個亞類，掌葉覆盆子為一個亞類，紅莓和黑莓為一個亞類。

圖1 樹莓中17種氨基酸含量熱圖Fig.1 Heat map of 17 amino acids in raspberry

圖2 樹莓中3種維生素和7種微量元素含量熱圖Fig.2 Heat map of 3 vitamins and 7 trace elements in raspberry

3 結論

該研究對4種樹莓中17種氨基酸、12種礦物元素和3種維生素含量進行分析檢測，采用氨基酸組成、氨基酸評分、氨基酸比值、氨基酸比值系數、氨基酸比值系數評分、必需氨基酸指數等評價方法以及采用營養(yǎng)質量指數對樹莓中氨基酸、礦物元素和維生素進行綜合評價。

研究結果表明，樹莓可以作為鎂、鉀、錳、鐵、銅、維生素B1、維生素B6的良好來源，尤其小蜜莓和紅莓中維生素B6、掌葉覆盆子中錳、黑莓中銅和維生素B6可為特殊人群補充該營養(yǎng)素。通過營養(yǎng)成分含量對4種樹莓進行分類判別，結果直觀反映營養(yǎng)成分在4種樹莓中的分布情況，聚類分析結果表明營養(yǎng)成分含量及組成與樹莓的種類及品質特征存在相關性；小蜜莓作為貴州一種野生樹莓，較其他3種樹莓營養(yǎng)成分含量相對較高且更均衡，在野生資源綜合開發(fā)利用及新品種選育等方面值得進一步研究；其他3種樹莓為人工選育，某些營養(yǎng)元素含量很高，但各營養(yǎng)元素含量不均衡，有待進一步選育出更優(yōu)良品種。

與其他水果相比，樹莓氨基酸的氨基酸比值系數評分和氨基酸指數得分與百香果[22]、刺梨[12]等水果相近，鉀的營養(yǎng)質量指數值與香蕉、芒果(大頭)、荔枝、龍眼、菠蘿、榴蓮等[16]水果相近，鎂、鐵、鋅的營養(yǎng)質量指數值高于上訴幾種水果；維生素B1、鈣、鎂、錳、銅、鋅的營養(yǎng)質量指數值高于新疆駿棗[14]；說明樹莓的某些營養(yǎng)成分的價值較一些常見水果更高。

該研究結果揭示了不同品種樹莓中17種氨基酸、12種礦物元素和3種維生素等32種營養(yǎng)成分營養(yǎng)質量的差異性，旨在對樹莓中營養(yǎng)成分的分析評價更全面、準確，為樹莓膳食合理搭配、均衡營養(yǎng)結構提供參考依據，為樹莓種植栽培、良種選育、質量標準的制定及其綜合開發(fā)利用提供科學依據和理論支撐。