馮 瑩 閻燚剛 熊家輝 張 程 仇思潤 單體江

(1.廣東省森林資源保育中心, 廣東 廣州510173; 2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院, 廣東 廣州510642)

珠芽魔芋Amorphophallusbulbifer為天南星科Areaceae 魔芋屬Amorphophallus多年生草本植物[1]。 珠芽魔芋最早發(fā)現(xiàn)于東南亞地區(qū), 是一種能夠在葉面上生長出類似種子的珠芽, 又可以通過球莖或?qū)嵣N子進行無性繁殖的特殊三倍體魔芋變種[2]。 魔芋傳統(tǒng)的栽培品種主要是白魔芋A.konjac和花魔芋A.albus及其雜交種[3], 全球魔芋資源主要分布在亞洲的熱帶和亞熱帶地區(qū), 泰國、 印度尼西亞、 中國、 馬來西亞、 越南、 老撾和印度等國家具有豐富的魔芋種質(zhì)資源[4], 目前已發(fā)現(xiàn)并命名的共有220 余種, 我國有25 種。 中國是世界上魔芋種植面積最大的國家, 約占全世界魔芋種植總面積的2/3, 而歐洲和美洲等基本無規(guī)?；N植[4]。 我國魔芋產(chǎn)業(yè)主要集中分布于西南和華南地區(qū), 云南省擁有我國60%的魔芋種類,是種質(zhì)資源數(shù)量最多的省[5]。 目前隨著中國魔芋種植面積的不斷擴大, 傳統(tǒng)魔芋栽培品種的軟腐病也越來越嚴重, 嚴重制約著我國魔芋產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展[6]。 相較于白魔芋和花魔芋, 珠芽魔芋抗病力強, 植株高大, 繁殖系數(shù)高[7], 其精粉中葡甘聚糖(KGM) 含量最高可達80%, 出粉率高于花魔芋和白魔芋[8]。 目前, 我國魔芋產(chǎn)量仍然供不應(yīng)求, 每年需從印度尼西亞等國家進口大量的魔芋粉或是魔芋薯干, 因此, 珠芽魔芋的規(guī)?；N植和開發(fā)對于降低生產(chǎn)成本、 提高育種質(zhì)量、推動魔芋產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展具有重要作用。 同時,發(fā)展珠芽魔芋產(chǎn)業(yè)也有利于我國中西部地區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整, 鞏固脫貧攻堅的成果以及服務(wù)鄉(xiāng)村振興[9]。 作為林下新資源植物, 對于珠芽魔芋的研究報道較少, 尚未見珠芽魔芋氨基酸和微量元素含量的研究報道。 為更好的開發(fā)和利用珠芽魔芋資源, 推動珠芽魔芋的規(guī)模化種植以及魔芋產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展, 本研究以不同生長年限的珠芽魔芋為研究材料, 分析并測定不同生長年限的珠芽魔芋氨基酸、 粗多糖以及微量元素的組成及含量, 明確生長時間對珠芽魔芋地下球莖營養(yǎng)成分的影響, 為珠芽魔芋的綜合開發(fā)和利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試植物材料

珠芽魔芋采自廣東省肇慶市懷集縣的廣東金芽魔芋生物科技有限責(zé)任公司種植基地, 分別選取珠芽、 一年生和二年生的地下球莖作為供試材料。

1.2 試驗方法

精確稱取洗凈晾干的珠芽魔芋樣品500 g, 其中微量元素的分析采用ICP—MS 半定量分析法,蛋白質(zhì)的含量測定采用中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)(GB 5009.5—2016)[10]中的凱氏定氮法; 氨基酸含量的測定采用中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中氨基酸的測定》[11](GB 5009.124—2016) 中的方法進行; 采用氨基酸分析儀(茚三酮柱后衍生離子交換色譜儀) 測定16 種氨基酸的含量; 粗多糖含量的測定采用苯酚—硫酸分光光度法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生長年限珠芽魔芋氨基酸、 蛋白質(zhì)和粗多糖含量分析

不同生長年限的珠芽魔芋中氨基酸、 蛋白質(zhì)和粗多糖含量測定結(jié)果如表1 所示。 結(jié)果表明,珠芽中蛋白質(zhì)的含量最高, 為2.11 g/100 g, 隨著生長年限增長, 地下球莖中蛋白質(zhì)的含量逐漸下降, 一年生和二年生珠芽魔芋地下球莖的蛋白質(zhì)含量分別為1.67 g/100 g 和1.46 g/100 g。 粗多糖的含量與蛋白質(zhì)未表現(xiàn)出一致的規(guī)律性, 一年生的地下球莖粗多糖含量最高, 為3.42 g/100 g, 其次是珠芽, 粗多糖含量為3.38 g/100 g。 二年生珠芽魔芋粗多糖的含量最低, 為2.30 g/100 g。 16種水解氨基酸含量的測定結(jié)果表明, 除丙氨酸外,其他15 種氨基酸隨著生長年限的增長而逐漸降低, 表現(xiàn)出高度的一致性。 一年生和二年生珠芽魔芋地下球莖的丙氨酸含量相差不大, 但與珠芽中丙氨酸的含量相比明顯降低。 在檢測的16 種水解氨基酸中, 天冬氨酸(ASP) 含量最高, 其次是谷氨酸(GLU) 和精氨酸(ARG), 其他氨基酸含量均在0.12 g/100 g 以下; 所有氨基酸中蛋氨酸(MET) 含量最低, 在3 種不同的供試材料中的含量分別為0.020、 0.016 和0.009 g/100 g。

表1 不同生長年限珠芽魔芋氨基酸、 蛋白質(zhì)和粗多糖含量分析Table 1 Analysis of amino acid, protein and crude polysaccharide contents of A. bulbifer with different growth years

2.2 不同生長年限珠芽魔芋的微量元素分析

采用ICP-MS 半定量分析法測定不同生長年限珠芽魔芋微量元素含量, 結(jié)果如表2 所示。 各微量元素含量在不同生長年限的珠芽魔芋中并沒有表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性, 總體來看, 一年生和二年生地下球莖中微量元素的含量要高于珠芽。 其中在一年生地下球莖中, 有8 種微量元素的含量最高, 分別為硼、 鎂、 鋁、 鉀、 釩、 砷、 銣和鎘;在二年生地下球莖中, 也有7 種元素的含量最高,分別為鈉、 鈣、 鈦、 錳、 銅、 鍶和鋇; 而在珠芽中, 只有3 種元素的含量最高, 分別為鐵、 鈷和鋅。 其他10 種元素由于含量較低, 未測定到具體數(shù)值, 因此無法比較其在不同生長年限供試材料中的差異。 在測試的28 種元素中, 元素K 在3 種供試材料中的含量均最高, 其中在一年生地下球莖中的含量高達的7 170 mg/kg, 其次是珠芽, 含量為5 150 mg/kg, 二年生地下球莖中K 的含量最低, 但也高達3 810 mg/kg, 遠超過二年生地下球莖中其他元素的含量。 元素鎂和鈣的含量在3 種不同生長年限的珠芽魔芋中也超過了100 mg/kg,其中鎂的含量變化較小, 在3 種不同供試材料中含量為200 ～300 mg/kg, 而鈣的含量變化較大,在二年生地下球莖中含量高達1 250 mg/kg, 而在珠芽中含量只有164 mg/kg。 其他元素含量均在20 mg/kg 以下, 其中有16 種微量元素含量在各年份的供試材料中低于1 mg/kg。 根據(jù)我國現(xiàn)行的食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)(GB 2762—2022)[12], 珠芽魔芋中測出的重金屬元素Hg、 Cu、 Pb 等含量均未超過國家標(biāo)準(zhǔn)。

表2 不同生長年限珠芽魔芋的微量元素分析Table 2 Trace element analysis of A. bulbifer with different growth years

3 結(jié)論與討論

魔芋富含優(yōu)質(zhì)的膳食纖維, 膳食纖維被譽為“第七營養(yǎng)素”[13]; 魔芋多糖, 尤其是其中的葡甘聚糖, 能夠降低血壓和增加飽腹感, 同時魔芋本身的脂肪含量幾乎為零, 是糖尿病患者和減肥人群的理想食物[14]。 聶聰怡等[15]分析了魔芋塊莖中的主要成分, 發(fā)現(xiàn)僅次于水的成分為葡甘聚糖,約占64.78%。 葡甘聚糖是一種天然的植物中性多糖, 被廣泛應(yīng)用于食品、 醫(yī)藥和工業(yè)等領(lǐng)域, 具有很高的開發(fā)利用價值[16]。 在食品中加入魔芋葡苷聚糖不僅能夠保護食品免受氧化和微生物侵染變質(zhì), 還能起到保健作用[17]; 魔芋葡聚糖具有突出的生理活性, 能夠起到降血壓血脂[18]、 調(diào)節(jié)免疫活性[19]、 影響腸道微生物等作用[20]; 此外, 魔芋葡苷聚糖作為一種天然的生物質(zhì)材料, 表現(xiàn)出良好的成膜性和生物可降解性, 可用于建筑涂料、工業(yè)廢水處理和粘合劑等[21]。

目前對于珠芽魔芋多集中在魔芋多糖的研究,而對于其他營養(yǎng)成分的研究則鮮有報道, 隨著國民生活質(zhì)量的提升, 人們對飲食的需求已不單單是填飽肚子, 而是更加關(guān)注其營養(yǎng)成分[22]。 本研究對不同生長年限珠芽魔芋中氨基酸、 微量元素、蛋白質(zhì)和粗多糖的含量進行測定, 結(jié)果表明, 珠芽魔芋氨基酸和蛋白質(zhì)含量生長年限的增加而降低, 而粗多糖的含量先升高后降低, 這可能與珠芽魔芋的生長發(fā)育代謝有關(guān)。 天冬氨酸(ASP)在所有供試材料中的含量最高, 其次是谷氨酸(GLU) 和精氨酸(ARG)。 天冬氨酸是嘌呤嘧啶合成、 糖酵解等重要代謝過程的樞紐, 在神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育和調(diào)節(jié)動物體內(nèi)激素水平中發(fā)揮重要作用[23-24]; 谷氨酸能夠調(diào)節(jié)腸上皮發(fā)育的信號網(wǎng)絡(luò)和促進腸上皮發(fā)育, 在腸道能量供應(yīng)和營養(yǎng)調(diào)控中發(fā)揮著重要作用[25]; 精氨酸不僅與細胞的生長、增殖及功能具有密切聯(lián)系, 還參與機體的免疫調(diào)節(jié), 在精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)中也應(yīng)用精氨酸實現(xiàn)了靶向治療癌癥[26]。 本研究對珠芽魔芋中的28 種元素進行檢測和分析, 其中K 元素在所有供試材料中的含量均最高, 這一點與珠芽魔芋屬于塊莖類作物相符合。 此外, 礦質(zhì)元素的含量不僅與品種有關(guān), 還與水分和土壤等條件密切相關(guān), 本研究的測定結(jié)果表明不同元素的含量隨栽培年份延長的變化規(guī)律各異, 因此在實際栽培中可依據(jù)不同年份對不同礦質(zhì)元素的需求情況設(shè)計施肥方案。 此外, 本研究中各重金屬元素含量均符合食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)(GB 2762—2022)。

綜上所述, 我國作為全球魔芋生產(chǎn)大國, 魔芋資源產(chǎn)業(yè)化具有廣闊的發(fā)展前景, 本研究結(jié)果為珠芽魔芋深加工提供數(shù)據(jù)參考, 拓寬了魔芋深加工產(chǎn)物在各行業(yè)的應(yīng)用, 充分發(fā)揮其經(jīng)濟效益和社會效益。