陳晶 尹偉平 陳思 胡瑩瑩 武琳琳 劉巖 李岑 張樹權(quán)

摘要：為促進(jìn)水飛薊綜合開發(fā)和利用，對其蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉及礦質(zhì)元素含量進(jìn)行測定，分析氨基酸和脂肪酸成分，系統(tǒng)檢測并評估水飛薊籽實(shí)的營養(yǎng)成分。結(jié)果表明，水飛薊籽實(shí)中蛋白質(zhì)含量為12.05%，氨基酸種類豐富，包含人體所需的7種氨基酸（未檢測到色氨酸），EAA/TAA為0.324 0，SRC值為73.3，具有較高的營養(yǎng)價(jià)值，第一限制級氨基酸為亮氨酸；淀粉含量為227.25 mg·g^-1；水飛薊籽實(shí)中含有豐富的鈣、鎂、鉀、鐵、鋅、錳、硒等多種人體有益的礦質(zhì)元素，含量順序?yàn)殁}gt;鉀gt;鎂gt;磷gt;鐵gt;鈉gt;鋁gt;鋅gt;銅=錳gt;鉬gt;鎳gt;硼gt;硒；粗脂肪含量為31.74%，富含29種脂肪酸，其中不飽和脂肪酸11種，占比66.12%，不飽和脂肪酸比例高。綜上說明，水飛薊籽實(shí)營養(yǎng)價(jià)值非常高，可作為潛在的蛋白質(zhì)、脂肪酸、淀粉來源，藥用和非藥用部位都可加工利用，開發(fā)潛力巨大。

關(guān)鍵詞：水飛薊；營養(yǎng)成分；蛋白質(zhì)；脂肪酸

收稿日期：2024-03-31

基金項(xiàng)目：黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院博士后資金項(xiàng)目；黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新跨越工程項(xiàng)目（2021YYYF024）。

第一作者：陳晶（1984-），女，博士，副研究員，從事中藥材育種與栽培研究。E-mail：ccyj15@163.com。

通信作者：張樹權(quán)（1965-），男，碩士，研究員，從事中藥材等經(jīng)濟(jì)作物育種研究。E-mail：zsqhlj@126.com。

水飛薊[Silybum marianum （L.） Gaertn.]是一年生菊科的草本植物，20世紀(jì)70年代引進(jìn)中國，以籽實(shí)入藥。水飛薊的主要活性成分是水飛薊素，主要存在于種殼中。水飛薊素可以有效保護(hù)正常肝臟細(xì)胞，并促進(jìn)受損害細(xì)胞膜復(fù)原，降低毒物對肝細(xì)胞的損傷^[1-3]，具有清熱解毒、疏肝利膽的功效，是治療急慢性肝炎、肝損傷和保肝護(hù)肝的良藥^[4-5]；同時(shí)具有抗炎癥^[6]、抗纖維化^[7-8]、抗癌^[9]、抗菌和抗糖化^[10]等活性，是國際市場上非常受歡迎的提取物，也是全球市場占有率最高的黃酮類提取物之一^[11-12]。除去藥用成分外，水飛薊還含有大量的蛋白質(zhì)、脂肪酸、淀粉和微量元素等有益化合物，是一味極具開發(fā)利用價(jià)值的中藥材。目前，中藥生產(chǎn)企業(yè)將水飛薊種殼作為藥用部位用于提取水飛薊素，籽仁則多視為非藥用部位予以廢棄或僅做簡單處理^[13-15]。但水飛薊種殼所占質(zhì)量較小^[16]，大量“廢棄物”中營養(yǎng)成分未被有效利用，造成了浪費(fèi)。前人對水飛薊的研究大多聚焦于其藥用成分的分析與使用上，對其營養(yǎng)成分的系統(tǒng)性研究較少。本研究以水飛薊為主要研究對象，對其籽實(shí)中蛋白質(zhì)、脂肪酸、淀粉和礦質(zhì)元素的含量進(jìn)行了系統(tǒng)分析，使用氨基酸濃度測定試劑盒（微量法）檢查水飛薊氨基酸組成和含量，并進(jìn)行營養(yǎng)評價(jià)；采用氣相色譜質(zhì)譜法（GC-MS/MS）對水飛薊籽實(shí)脂肪酸成分進(jìn)行定量分析，系統(tǒng)研究其營養(yǎng)物質(zhì)，以期為今后對水飛薊進(jìn)行綜合開發(fā)和利用奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

水飛薊龍薊1號，由黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所選育。

1.2 方法

1.2.1 樣品的采集 2022年采自黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所康金試驗(yàn)基地。試驗(yàn)田土壤類型為淋溶性黑鈣土，pH6.55，有機(jī)質(zhì)3.2%，速效氮134.2 mg·kg^-1，速效磷 66.3 mg·kg^-1，速效鉀163 mg·kg^-1。播種前機(jī)械整地，起壟，壟寬0.65 m，結(jié)合整地施通用復(fù)合肥（12∶18∶15）15 kg·（667 m²）^-1。龍薊1號種子于4月28日進(jìn)行播種，條播，播種量為1.1 kg·（667 m²）^-1。播種后噴施二甲戊樂靈進(jìn)行封閉除草，5月中下旬陸續(xù)出苗后，及時(shí)進(jìn)行人工除草、鏟蹚，正常田間管理，及時(shí)灌溉、排水。于8月中旬種子成熟后采收備用。

1.2.2 粗蛋白、粗脂肪和淀粉含量的檢測 采用GB 5009.5-2016凱氏定氮法檢測水飛薊籽實(shí)中粗蛋白質(zhì)含量，采用GB 5009.2-2016索氏抽提法測定水飛薊籽實(shí)中粗脂肪含量，利用試劑盒比色法測定水飛薊籽實(shí)中淀粉含量。

1.2.3 氨基酸組成成分測定與營養(yǎng)評價(jià) 使用氨基酸含量檢查試劑盒（微量法）測定水飛薊籽實(shí)中氨基酸各組成成分含量。

利用氨基酸比值系數(shù)法對水飛薊籽實(shí)中氨基酸進(jìn)行營養(yǎng)評價(jià)^[17]，計(jì)算必需氨基酸（EAA）的氨基酸比值（RAA），氨基酸比值系數(shù)（RC）和比值系數(shù)分（SRC）^[18-19]。

RAA=待評蛋白質(zhì)某 EAA 含量/FAO 模式中相應(yīng)EAA含量

RC=待評蛋白質(zhì)中某必需氨基酸RAA值/各種氨基酸RAA的平均值

SRC=100-c.v.×100

式中，c.v.為RC的變異系數(shù)；c.v.=標(biāo)準(zhǔn)差/均值。

1.2.4 礦物元素含量的檢測 采用GB/T 35871-2018電感耦合等離子體發(fā)射光譜法，檢測水飛薊籽實(shí)的鈣、鐵、鉀、鎂、鈉、磷、鋅、銅、錳、鋁、硼、鉬、鎳、硒等元素的含量。

1.2.5 脂肪酸組成成分的測定 基于GC-MS/MS平臺，對水飛薊籽實(shí)中48種脂肪酸進(jìn)行定量分析。樣品解凍后，將0.05 g水飛薊籽實(shí)與150 μL甲醇溶液、200 μL甲基叔丁基醚溶液、50 μL36%磷酸溶液混合，渦旋3 min，在4 ℃、12 000 r·min^-1條件下離心5 min。移取200 μL上清液氮吹儀上吹干，加入300 μL 15%三氟化硼甲醇溶液。渦旋3 min，在60 ℃烘箱下保持30 min。冷卻至室溫，準(zhǔn)確加入500 μL正己烷溶液、200 μL飽和氯化鈉溶液。渦旋3 min，在4 ℃、12 000 r·min^-1條件下離心5 min后，移取100 μL正己烷層溶液用于上機(jī)分析。色譜條件為：DB-5MS色譜柱（30.00 m×0.25 mm×0.25 μm）；載氣為高純氦氣，純度gt;99.99%；升溫程序?yàn)槌跏紲囟?0 ℃，保持2 min，以30 ℃·min^-1升至200 ℃，保持1 min，以10 ℃·min^-1 升至240 ℃，保持1 min，以5 ℃·min^-1升至285 ℃，保持3 min；進(jìn)樣口溫度230 ℃；柱流速1.0 mL·min^-1；進(jìn)樣量1 μL。質(zhì)譜條件：安捷倫8890-5977B質(zhì)譜系統(tǒng)，離子源溫度230 ℃；電離電壓70 eV；傳輸線溫度240 ℃；四級桿溫度150 ℃；溶劑延遲時(shí)間4 min，采集方式為選擇性離子掃描。配制0.01，0.02，0.05，0.10，0.20，0.50，1.00，2.00，5.00，10.00，20.00和50.00 μg·mL^-1的不同脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)品溶液，獲取各個(gè)濃度標(biāo)準(zhǔn)品對應(yīng)的質(zhì)譜峰強(qiáng)度數(shù)據(jù)；以外標(biāo)濃度為橫坐標(biāo)，外標(biāo)峰面積為縱坐標(biāo)，繪制不同物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)曲線并進(jìn)行線性回歸，得到不同脂肪酸的標(biāo)準(zhǔn)曲線。將檢測到的所有樣本的積分峰面積代入相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)曲線線性方程進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)一步代入計(jì)算公式計(jì)算后，最終得到實(shí)際樣本中該物質(zhì)的絕對含量。

樣品中脂肪酸的含量（μg·g^-1）= c×V₃/1 000×V₁/V₂/m

式中，c為樣本中積分峰面積代入標(biāo)準(zhǔn)曲線得到的濃度值（μg·mL^-1）；V₁為樣本提取液體積（μL）；V₂為收集上清液體積（μL）；V₃為復(fù)溶體積（μL）；m為稱取樣本質(zhì)量（g）。

1.2.6 數(shù)據(jù)分析 采用Excel 2017軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，所有數(shù)據(jù)3次重復(fù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 水飛薊籽實(shí)蛋白質(zhì)、粗脂肪和淀粉含量分析

經(jīng)測定，水飛薊籽實(shí)中蛋白質(zhì)含量為12.05%±0.23%，粗脂肪含量為31.74%±0.82%，淀粉含量為227.25±0.83 mg·g^-1。

2.2 水飛薊籽實(shí)氨基酸組成分析和營養(yǎng)評價(jià)

2.2.1 氨基酸組成 由表1可知，水飛薊籽實(shí)中氨基酸種類豐富，包含人體所需的必需氨基酸7種，僅色氨酸未檢測到；富含天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、蛋氨酸等藥效氨基酸9種，藥效氨基酸總量約為61.86 mg·g^-1；包含絲氨酸、丙氨酸等甜味氨基酸7種，總量約為34.83 mg·g^-1；包含天冬氨酸和谷氨酸鮮味氨基酸2種，總量約為24.03 mg·g^-1；包含纈氨酸、蛋氨酸等苦味氨基酸6種，總量約為30.08 mg·g^-1；谷氨酸含量最高，含量為15.87 mg·g^-1，其次為精氨酸和天冬氨酸，含量分別為10.36和8.16 mg·g^-1。

2.2.2 必需氨基酸含量分析 對不同食物中必需氨基酸含量進(jìn)行了比較，水飛薊籽實(shí)中氨基酸總量為96.92 mg·g^-1，其中人體必需氨基酸總量為31.40 mg·g^-1，非必需氨基酸總量為65.52 mg·g^-1，EAA/TAA為0.324 0，水飛薊籽實(shí)中氨基酸總量和雞蛋相近，必需氨基酸與氨基酸總量的比值和雞蛋、大豆、花生相近，高于紫蘇（表2）。

2.2.3 氨基酸營養(yǎng)評價(jià) 由表3可知，RC值最高的是蛋氨酸+賴氨酸，為1.506；最低的是亮氨酸，為0.625。根據(jù)RC值可知，水飛薊籽實(shí)中纈氨酸、蛋氨酸+賴氨酸含量相對過剩，而亮氨酸和賴氨酸含量相對不足，第一限制級氨基酸是亮氨酸。說明若水飛薊籽實(shí)作為可食用的蛋白質(zhì)來源，應(yīng)該適量添加亮氨酸和賴氨酸。

水飛薊籽實(shí)SRC值為73.3，證明水飛薊籽實(shí)具有較高的營養(yǎng)價(jià)值，可作為潛在的蛋白質(zhì)來源進(jìn)行加工和利用。

2.3 水飛薊籽實(shí)礦質(zhì)元素含量分析

由表4可知，水飛薊籽實(shí)中大量元素含量表現(xiàn)為鈣gt;鉀gt;鎂gt;磷，其中鈣最高，為11.650 mg·g^-1，磷最低，為0.230 mg·g^-1；微量元素含量順序?yàn)殍Fgt;鈉gt;鋁gt;鋅gt;銅=錳gt;鉬gt;鎳gt;硼gt;硒，其中鐵最高，為0.120 mg·g^-1，硒最低，為1.23×10^-4 mg·g^-1?？梢?，水飛薊籽實(shí)中礦質(zhì)元素種類較為豐富，具有鈣、鎂、鉀、鐵、鋅、錳、硒等對人體有益的礦質(zhì)元素。

2.4 水飛薊籽實(shí)脂肪酸組成成分分析

由表5可知，水飛薊籽實(shí)中共檢測出29種脂肪酸，包括癸酸、己酸、神經(jīng)酸、十三烷酸、壬酸、木蠟酸、二十三烷酸、十一烷酸、月桂酸、肉豆蔻酸、十五烷酸、棕櫚酸、順式-9-棕櫚油酸、十七烷酸、硬脂酸、油酸、反油酸、亞油酸、反亞油酸、α-亞麻酸、十九烷酸、順式-10-十九碳烯酸、花生酸、順式-11-二十碳烯酸、順式-11，14-二十碳二烯酸、二十一烷酸、山崳酸、芥酸和草酸；其中脂肪酸含量前5位的是油酸、亞油酸、棕櫚酸、硬脂酸、花生酸，含量分別為9 281.15，8 206.15，4 286.36，2 438.68和1 324.54 μg·g^-1，辛酸含量很少，但可以檢測到。

水飛薊籽實(shí)中脂肪酸種類豐富，不飽和脂肪酸11種，含量為18 579.59 μg·g^-1，占29種脂肪酸總含量的66.12%，其中亞油酸含量居第2位，占其總脂肪酸含量的29.20%；α-亞麻酸含量為152.08 μg·g^-1，不飽和脂肪酸含量高，油脂更為健康。

3 討論

3.1 水飛薊籽實(shí)蛋白質(zhì)含量與營養(yǎng)評價(jià)

水飛薊的可食用性可以追溯到幾個(gè)世紀(jì)前的地中海盆地，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民將水飛薊納入到平時(shí)的飲食中^[25-26]。在西班牙，水飛薊可用作沙拉蔬菜或煮炒菜肴^[27]。在突尼斯和阿拉伯，水飛薊籽實(shí)更是傳統(tǒng)的可食用谷物^[28]。水飛薊籽實(shí)中蛋白質(zhì)為低分子量蛋白，更易被消化吸收^[29]，且小鼠毒性實(shí)驗(yàn)未見急性毒性^{[16，30-31]}。目前。國內(nèi)對水飛薊籽實(shí)中蛋白質(zhì)多用于飼料喂養(yǎng)家畜^[32-36]，未見食品中應(yīng)用，其食用價(jià)值有待進(jìn)一步開發(fā)利用。

水飛薊籽實(shí)中氨基酸總量和雞蛋相近，含量最高的前三位為谷氨酸、精氨酸和天冬氨酸，這與鄧小敏^[16]的研究結(jié)果一致。谷氨酸雖不是人體必需氨基酸，但營養(yǎng)價(jià)值卻很高，并作為碳氮營養(yǎng)參加了機(jī)體新陳代謝，可以保護(hù)肝臟，是肝病患者的輔助藥品；精氨酸是人體必需氨基酸，是保證嬰幼兒腦部發(fā)育必不可少的氨基酸，并且有解酒作用^[37]；天冬氨酸為藥效氨基酸，可用來防治心臟病、肝臟病、高血壓癥，和其他各種氨基酸一起制備氨基酸輸液，可作為氨解毒劑、肝功能促進(jìn)劑。這3種氨基酸與水飛薊的主要活性物質(zhì)水飛薊素有相似的功效，都可用于保肝護(hù)肝，治療肝類疾病。水飛薊籽實(shí)中EAA/TAA比值和雞蛋、大豆、花生相近，高于紫蘇，說明了其氨基酸種類豐富合理。另外，水飛薊籽實(shí)的SRC值為73.3，高于玉米^[38]、糜子^[39]、茶果樟^[40]等，SRC值越接近100，說明其營養(yǎng)價(jià)值也越高?？梢?，水飛薊籽實(shí)中蛋白質(zhì)具有較高的營養(yǎng)價(jià)值，其中甜味氨基酸含量高于苦味氨基酸，且含豐富的鮮味氨基酸，適口性好，不論是飼用還是作為潛在的食物來源均有巨大的開發(fā)潛力。水飛薊籽實(shí)中豐富的谷氨酸和必需氨基酸含量符合糧農(nóng)組織/世界衛(wèi)生組織要求的2歲～5歲幼兒的日常需求，且沒有對水飛薊籽實(shí)蛋白過敏的報(bào)道。Shahat等^[41]的研究表明，在小麥面包中加入3%的脫脂水飛薊籽粉可以改善面包的功能性?？梢姡w薊籽粉可以用于功能性食品的開發(fā)^[26]。

3.2 水飛薊籽實(shí)中礦質(zhì)元素含量

礦質(zhì)元素是植物生長發(fā)育所必需的微量元素，它是構(gòu)成人類組織和維持正常生理功能所需要的化合物，但其無法在人體內(nèi)合成，需要在食品中攝取。水飛薊籽實(shí)中礦質(zhì)元素含量的分析鮮見報(bào)道。本研究表明，水飛薊含有大量的礦質(zhì)元素，特別是鈣、鎂、鉀、鐵、錳、鋅、硒等對人類十分關(guān)鍵的礦質(zhì)元素，其含量遠(yuǎn)超過一般谷物^[42-43]，且水飛薊鋅銅、鋅鐵之比分別為1.00∶0.32（lt;10）、1.00∶1.71（lt;1），表明其鋅、銅、鐵含量合理^[44-45]。水飛薊籽實(shí)中鉀含量遠(yuǎn)高于鈉的含量，屬于高鉀低鈉型比例，有助于維持人體內(nèi)的水鹽代謝平衡，更利于降低血壓。

3.3 水飛薊籽實(shí)脂肪酸含量與成分

前人試驗(yàn)證實(shí)，水飛薊籽實(shí)中含有約20%～35%的脂肪酸^[46]，脂肪酸種類豐富，富含人體所必需的優(yōu)質(zhì)脂肪酸亞油酸和亞麻酸，不飽和脂肪酸比例較高^{[13，16，30]}，這與本研究結(jié)果一致。本研究采用GC-MS/MS平臺對水飛薊籽實(shí)中48種脂肪酸進(jìn)行了定量分析，共鑒定出29種脂肪酸，分析的脂肪酸種類要多于以往研究^{[13，16，30，47-48]}。其中，含量最高的脂肪酸為油酸，其次是亞油酸，這和尹起范等^[48]利用GC-MS 聯(lián)用方法測定新疆產(chǎn)水飛薊精油中脂肪酸的組成以及其相對含量的研究結(jié)果相同，均是油酸含量高于亞油酸。有研究表明，水飛薊籽油是適宜食用的健康油脂，其營養(yǎng)價(jià)值與葵花油、紅花油相近^[49]，且具有較強(qiáng)的抗氧化能力^[50-51]，在2014年被中國衛(wèi)生和健康委員會評定為新資源食品。但水飛薊籽油在國內(nèi)超市中很少見到，消費(fèi)者對其了解不多，水飛薊籽油的宣傳也鮮少見到?？梢?，水飛薊籽油的可食用性和對人體的益處還有待進(jìn)一步擴(kuò)大宣傳。另外，水飛薊籽實(shí)內(nèi)油脂還可以作為日化原料，生產(chǎn)香皂、洗滌用品等。

4 結(jié)論

綜上所述，水飛薊籽實(shí)蛋白質(zhì)含量為12.05%，淀粉含量為227.25 mg·g^-1，粗脂肪含量為31.74%。水飛薊籽實(shí)氨基酸種類豐富，含有7種必需氨基酸（未檢測到色氨酸），甜味氨基酸含量高于苦味氨基酸，且富含豐富的鮮味氨基酸，EAA/TAA為0.324 0，SRC值為73.3，營養(yǎng)價(jià)值較高，第一限制級氨基酸為亮氨酸。水飛薊籽實(shí)礦質(zhì)元素種類豐富，富含鈣、鎂、鉀、鐵、鋅、錳、硒等對人體有益的礦質(zhì)元素，大量元素含量順序?yàn)殁}gt;鉀gt;鎂gt;磷，微量元素含量順序?yàn)殍Fgt;鈉gt;鋁gt;鋅gt;銅=錳gt;鉬gt;鎳gt;硼gt;硒，且鋅、銅、鐵含量合理。水飛薊籽實(shí)富含29種脂肪酸，含有人體所必需的脂肪酸亞油酸和亞麻酸，脂肪酸含量前5位的是油酸、亞油酸、棕櫚酸、硬脂酸和花生酸，不飽和脂肪酸比例高?？梢姡w薊除了藥用價(jià)值以外，其營養(yǎng)價(jià)值也非常豐富，可作為潛在的蛋白質(zhì)、脂肪酸、淀粉來源。

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Composition of Nutrition and Fatty Acids in

Silybum marianum Seeds

CHEN Jing^1，2， YING Weiping²， CHEN Si^1，2， HU Yingying²， WU Linlin²， LIU Yan²， LI Cen²， ZHANG Shuquan²

（1.Postdoctoral Workstation， Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences， Harbin 150086， China; 2.Institute of Industrial Crops， Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences， Harbin 150086， China）

Abstract：In order to promote its comprehensive development and utilization of Silybum Marianum， the content of protein， fat， starch and mineral element were determined， and the amino acid and fatty acid composition were analyzed to systematically dectet and evaluate the nutritional composition. The results showed that the protein content of Silybum marianum seeds was 12.05%， and the variety of amino acids was abundance which included 7 kinds of essential amino acids （tryptophan not detected）. The ratio of essential amino acids to total amino acids （EAA/TAA） was 0.324 0， and the SRC was 73.3， as well as containing high nutritional value. Leucine was the first limiting amino acid. The starch content of silybum marianum seeds was 227.25 mg·g^-1. The variety of mineral elements was abundance， including calcium， magnesium， potassium， iron， zinc， manganese， selenium and other beneficial mineral elements， and the order of content was calciumgt; potassiumgt; magnesiumgt; phosphorusgt; irongt; sodiumgt; aluminumgt; zincgt; copper= manganesegt; molybdenumgt; nickelgt; borongt; selenium. The crude fat content of silybum marianum seeds was 31.74%， which was rich in 29 types of fatty acids， including 11 unsaturated fatty acids， accounting for 66.12%， and had a high proportion of unsaturated fatty acids. The nutritional value of Silybum marianum seeds was very rich to be used as a potential source of protein， fatty acids and starch. To sum up， it can be processed and utilized in both medicinal and non medicinal parts， with huge development potential.

Keywords：Silybum marianum; nutritional composition; protein; fatty acids