云南紫山药茎叶的营养成分及开发利用前景

2024-04-30 09:48孙志刚陈友祥陈强刘永刚王绍昌凌敏苏俊武
安徽农业科学 2024年7期
关键词:营养成分开发利用

孙志刚 陈友祥 陈强 刘永刚 王绍昌 凌敏 苏俊武

摘要  对云南紫山药茎叶的营养、功能成分和开发利用进行研究,结果表明,云南紫山药茎叶中除蛋白质(157 g/kg)、脂肪(9 g/kg)、碳水化合物(666 g/kg)、粗纤维(309 g/kg)、灰分(96 g/kg)和能量(14 320 kJ/kg)等常规营养成分高外,还含有丰富的尿囊素(5.3 g/kg)、多酚(2.7 g/kg)、粗多糖(25.9 g/kg)、16种氨基酸、氮(25.1 g/kg)、磷(2 887 mg/kg)、钾(3 340 mg/kg)、钠(6.58 mg/kg)、钙(9 023 mg/kg)、镁(2 293 mg/kg)、锰(210 mg/kg)、锌(29.7 mg/kg)、铁(122.6 mg/kg)、硼(28.8 mg/kg)、钼(0.182 mg/kg)、β胡萝卜素(1 413 μg/g)、维生素E(73.6 mg/kg)和烟酸(31.12 μg/g)等成分,其地上生物量较高,在生长中可修剪下一部分茎叶和在秋季后采收利用,幼嫩的茎尖作蔬菜食用,叶片制成紫山药茶饮用,茎叶作为饲料可提高肉质和品质,对功能成分进行提取加工生产营养保健品、食品和药品,变废为宝,提高经济效益。

关键词紫山药;茎叶;营养成分;开发利用

中图分类号S632.1  文献标识码A  文章编号05176611(2024)07018705

doi:10.3969/j.issn.05176611.2024.07.044

Nutrient Composition and Development and Utilization Prospects of Stem and Leaf of Yunnan Purple Yam

SUN Zhi-gang1,CHEN You-xiang2,CHEN Qiang1 et al

(1.Yunnan Academy of Forestry and Grassland,Kunming,Yunnan 650201;2.Forestry and Grassland Science Research Institute of Pingbian Miao Autonomous County,Pingbian,Yunnan 661209)

AbstractA study was conducted on the nutrition,functional components,and development and utilization of the stems and leaves of Yunnan purple yam.The results showed that in addition to high conventional nutrients such as protein (157 g/kg),fat (9 g/kg),carbohydrates (666 g/kg),crude fiber (309 g/kg),ash (96 g/kg),and energy (14 320 kJ/kg),the stems and leaves of Yunnan purple yam also contain abundant allantoin (5.3 g/kg),polyphenols (2.7 g/kg),and crude polysaccharides (25.9 g/kg) 16 amino acids,nitrogen (25.1 g/kg),phosphorus (2 887 mg/kg),potassium (3 340 mg/kg),sodium (6.58 mg/kg),calcium (9 023 mg/kg),magnesium (2 293 mg/kg),manganese (210 mg/kg),zinc (29.7 mg/kg),iron (122.6 mg/kg),boron (28.8 mg/kg),molybdenum (0.182 mg/kg), β-Carotenoids (1 413 μg/g),vitamin E (73.6 mg/kg),and niacin (31.12 μg/g),and had high aboveground biomass,which could be pruned during growth and harvested and utilized after autumn.The tender stem tips were used as vegetables,and the leaves were made into purple yam tea for drinking.The stem and leaves could be used as feed to improve meat quality and extract and process functional components to produce nutritional and health products,food,and medicines,transform waste into treasure and improve economic benefits.

Key wordsPurple yam;Stems and leaves;Nutritional composition;Development and utilization

紫山药又名紫莳药、紫淮山和紫参薯等,属薯蓣科(Dioscoreaceae)薯蓣属(Dioscorea)参薯(D.alata),块茎肉质呈紫红色[1],分布于广东、广西、湖南、湖北、福建、四川、云南、貴州、江西[2]。紫山药通常应用的是地下的块茎,研究也多围绕块茎的特征进行[39],对地上部分的研究仅有宋曙辉等[10]进行茎尖营养及功能成分研究、王高鑫等[11]进行参薯茎叶营养成分和饲用价值分析。紫山药的地上部分通常废弃,但其生物量大,对茎叶的营养和功能成分进行研究,可为紫山药茎叶的开发利用提供科学依据,将废弃物变废为宝,提高紫山药的综合利用效率,增加山区群众的收益。

1材料与方法

1.1试验材料在云南省屏边县种植的云南紫山药良种选育试验地中,于2022年8月采集YP33、YP71、YP101、LD94、LD131、MZ13、SXC32、YS53、GT26共9个品系的植株,每个品系采集6~8株新鲜植株,切碎后晒干,制成风干样品,送英格尔检测技术服务(上海)有限公司和云南省分析测试中心进行检测,样品量分别为2 kg和200 g。

1.2测定内容英格尔检测技术服务(上海)有限公司测定内容为蛋白质、脂肪、碳水化合物、能量、水分、灰分、氨基酸类、维生素类、粗纤维、矿物质类、花青素类和粗多糖(以葡萄糖计)。云南省分析测试中心测定内容为薯蓣皂苷、尿囊素和多酚。

1.3统计分析方法采用Excel软件计算各功能成分的平均值、标准差、变异系数。

2结果与分析

2.1常规营养成分云南紫山药茎叶不同品系的常规营养成分含量见表1。由表1可知,碳水化合物含量较高,为646~703 g/kg,平均为666 g/kg,标准差为20 g/kg,不同品系间差异小,变异系数为2.97%。碳水化合物含量最高的YS53为703 g/kg,最低的YP101为646 g/kg,两者之间仅相差57 g/kg。

蛋白质含量较高,含量为130~170 g/kg,平均为157 g/kg,标准差为12 g/kg,不同品系间差异较小,变异系数为7.71%。蛋白质含量较高的LD94、YP101、YP71分别为170、169和166 g/kg,较低的YS53、SXC32、GT26分别为130、152和153 g/kg。

脂肪含量较低,为6~12 g/kg,平均为9 g/kg,标准差为2 g/kg,不同品系间差异较大,变异系数为23.79%。脂肪含量最高的YP101为12 g/kg,最低的YS53为6 g/kg,含量最高的品系是最低品系的2倍。

粗纤维含量较高,为270~337 g/kg,平均为309 g/kg,标准差为26 g/kg,不同品系间差异较小,变异系数为8.34%。粗纤维含量较高的SXC32、YP33、MZ13分别为337、335、333 g/kg,较低的YP71、GT26分别为270、276 g/kg。

能量较高,为14 120~14 510 kJ/kg,平均为14 320 kJ/kg,标准差为153 kJ/kg,不同品系间差异很小,变异系数为107%。能量最高的LD131为14 510 kJ/kg,最低的YP33为14 120 kJ/kg,两者之间仅相差390 kJ/kg。

水分含量为63.2~81.4 g/kg,平均为72.1 g/kg,标准差为6.7 g/kg,不同品系间差异较小,变异系数为9.34%。水分含量较高的YP33、YP101分别为81.4、79.4 g/kg,较低的SXC32、YP71分别为63.2、64.5 g/kg。

灰分含量为85~110 g/kg,平均为96 g/kg,标准差为9 g/kg,不同品系间差异较小,变异系数为9.19%。灰分含量较高的YP71、LD94分别为110、109 g/kg,较低的YS53、LD131、MZ13分别为85、88、89 g/kg。

2.2主要功能成分云南紫山药茎叶不同品系的主要功能成分含量见表2。由表2可知,云南紫山药茎叶的薯蓣皂苷含量为0.12~0.35 g/kg,平均为0.20 g/kg,标准差为0.08 g/kg,薯蓣皂苷含量较低,不同品系间差异较大,变异系数为36.69%。薯蓣皂苷含量较高的LD131、MZ13分别为0.35、0.30 g/kg,较低的SXC32、YP101、YS53分别为0.12、0.14、0.15 g/kg。

云南紫山药茎叶的尿囊素含量为3.9~6.5 g/kg,平均为5.3 g/kg,标准差为0.8 g/kg,尿囊素含量较高,不同品系间差异较小,变异系数为15.20%。尿囊素含量最高的MZ13为6.5 g/kg,最低的GT26为3.9 g/kg。

云南紫山药茎叶的多酚含量为2.0~3.5 g/kg,平均值为2.7 g/kg,标准差为0.5 g/kg,不同品系间差异较小,变异系数为16.81%。多酚含量较高的YP101和LD131分别为3.5和3.1 g/kg,较低的YP71、LD94分别为2.0、2.2 g/kg。

云南紫山药茎叶的粗多糖含量为21.7~31.1 g/kg,平均值为25.9 g/kg,标准差为3.2 g/kg,不同品系间差异较大,变异系数为12.29%。粗多糖含量较高的MZ13和LD131分别为31.1%和29.6%,较低的SXC32和YS53分别为21.7和22.1 g/kg。

云南紫山药茎叶中不含芍药素、天竺葵色素、矮牵牛色素、矢车菊色素、飞燕草色素和锦葵色素等花青素,即花青素含量为0。

2.3氨基酸含量云南紫山药茎叶不同品系的氨基酸含量见表3。由表3可知,氨基酸含量较高,总量在65.4~93.4 g/kg,平均为82.0 g/kg,标准差为9.9 g/kg,不同品系间差异较大,变异系数为12.03%。氨基酸含量较高的YP33、MZ13、YP101分别为93.4、93.1、92.3 g/kg,较低的YS53、YP71、GT26分别为65.4、73.2、74.0 g/kg。氨基酸含量由高到低依次为谷氨酸>天门冬氨酸>亮氨酸>甘氨酸>丙氨酸>缬氨酸>丝氨酸>赖氨酸>苯丙氨酸>苏氨酸>脯氨酸>精氨酸>异亮氨酸>组氨酸>酪氨酸>蛋氨酸,其中谷氨酸和天门冬氨酸含量占氨基酸总量的比例较高,分别为15.24%和10.49%,蛋氨酸含量占氨基酸總量的比例最低,仅有0.73%。

苯丙氨酸含量较高,为3.5~5.5 g/kg,平均为4.6 g/kg,标准差为0.7 g/kg,不同品系间差异较大,变异系数为13.02%。含量较高的YP33、YP101、MZ13分别为5.5、5.2、5.1 g/kg,较低的YS53、GT26、YP71分别为3.5、4.2、4.3 g/kg。

丙氨酸含量较高,为4.0~5.9 g/kg,平均为5.1 g/kg,标准差为0.7 g/kg,不同品系间差异较大,变异系数为12.51%。含量较高的YP33、YP101、MZ13分别为5.9、5.9、5.6 g/kg,较低的YS53、YP71、GT26分别为4.0、4.5、4.7 g/kg。

蛋氨酸含量较少,为0.4~0.7 g/kg,平均为0.6 g/kg,标准差为0.1 g/kg,不同品系间差异较大,变异系数为20.61%。含量最高的YP101、MZ13、YP71均为0.7 g/kg,较低的LD131、LD94、GT26分别为0.4、0.5、0.5 g/kg。

脯氨酸含量较高,为3.8~5.2 g/kg,平均为4.5 g/kg,标准差为0.5 g/kg,不同品系间差异较大,变异系数为12.16%。含量较高的YP33、YP101、MZ13分别为5.2、5.2、5.1 g/kg,较低的YS53、YP71、GT26分别为3.8、3.9、4.1 g/kg。

甘氨酸含量较高,为4.6~6.0 g/kg,平均为5.3 g/kg,标准差为0.6 g/kg,不同品系间差异较大,变异系数为11.16%。含量较高的YP33、MZ13、YP101分别为6.0、5.9、5.8 g/kg,最低的YS53、GT26、YP71均为4.6 g/kg。

谷氨酸含量较高,为9.9~14.1 g/kg,平均为12.5 g/kg,标准差为1.5 g/kg,不同品系间差异较大,变异系数为11.80%。含量较高的YP33、MZ13、YP101分别为14.1、14.1、13.9 g/kg,较低的YS53、YP71、GT26分别为9.9、10.9、11.6 g/kg。

精氨酸含量较高,为3.4~5.4 g/kg,平均为4.5 g/kg,标准差为0.7 g/kg,不同品系间差异较大,变异系数为15.43%。含量较高的MZ13、YP33、YP101分别为5.4、5.2、5.0 g/kg,较低的YS53、GT26、YP71分别为3.4、3.8、3.9 g/kg。

赖氨酸含量较高,为3.9~5.7 g/kg,平均为4.9 g/kg,标准差为0.6 g/kg,不同品系间差异较大,变异系数为12.33%。含量较高的MZ13、YP33、YP101分别为5.7、5.5、5.3 g/kg,较低的YS53、YP71、GT26分别为3.9、4.2、4.5 g/kg。

酪氨酸含量较高,为1.6~2.8 g/kg,平均为2.3 g/kg,标准差为0.4 g/kg,不同品系间差异较大,变异系数为18.70%。含量最高的YP33、YP101、MZ13均为2.8 g/kg,较低的YS53、YP71、GT26分别为1.6、2.0、2.0 g/kg。

亮氨酸含量较高,为5.5~8.4 g/kg,平均为7.2 g/kg,标准差为0.9 g/kg,不同品系间差异较大,变异系数为13.07%。含量较高的YP33、YP101、MZ13分别为8.4、8.2、8.1 g/kg,较低的YS53、GT26、YP71分别为5.5、6.5、6.6 g/kg。

丝氨酸含量较高,为4.0~5.8 g/kg,平均为5.0 g/kg,标准差为0.6 g/kg,不同品系间差异较大,变异系数为12.80%。含量较高的YP33、YP101、MZ13分别为5.8、5.7、5.7 g/kg,较低的YS53、YP71、GT26分別为4.0、4.4、4.5 g/kg。

苏氨酸含量较高,为3.6~5.5 g/kg,平均为4.6 g/kg,标准差为0.6 g/kg,不同品系间差异较大,变异系数为13.27%。含量较高的YP33、YP101、MZ13分别为5.5、5.3、5.1 g/kg,较低的YS53、GT26、YP71分别为3.6、4.1、4.2 g/kg。

天门冬氨酸含量较高,为7.1~9.9 g/kg,平均为8.6 g/kg,标准差为0.9 g/kg,不同品系间差异较大,变异系数为10.26%。含量较高的MZ13、YP101、LD94分别为9.9、9.6、8.8 g/kg,较低的YS53、GT26、YP71分别为7.1、7.7、8.0 g/kg。

缬氨酸含量较高,为3.9~5.9 g/kg,平均为5.0 g/kg,标准差为0.7 g/kg,不同品系间差异较大,变异系数为13.01%。含量较高的YP33、YP101、MZ13分别为5.9、5.7、5.7 g/kg,较低的YS53、YP71、GT26分别为3.9、4.5、4.6 g/kg。

异亮氨酸含量较少,为4.6~4.8 g/kg,平均为4.1 g/kg,标准差为1.3 g/kg,不同品系间差异很大,变异系数为3549%。含量较高的YP33、MZ13、YP101分别为4.8、4.7、4.6 g/kg,较低的YS53、YP71、GT26分别为3.2、3.7、3.7 g/kg。

组氨酸含量较高,为2.8~3.7 g/kg,平均为3.2 g/kg,标准差为0.3 g/kg,不同品系间差异较大,变异系数为10.00%。含量最高的YP33、MZ13、YP101分别为3.7、3.5、3.4 g/kg,较低的YP71、YS53、GT26分别为2.8、2.8、2.9 g/kg。

2.4矿物质含量云南紫山药茎叶不同品系的矿物质含量见表4。由表4可知,总氮含量为20.8~27.2 g/kg,平均为25.1 g/kg,标准差为1.9 g/kg,不同品系间差异较小,变异系数为7.67%。含量较高的LD94、YP101分别为27.2、27.0 g/kg,最低的YS53为20.8 g/kg。

磷含量为1 850~5 090 mg/kg,平均为2 887 mg/kg,标准差为1 175 mg/kg,不同品系间差异很大,变异系数为4070%。含量较高的YP71、YP101、YP33分别为5 090、4 230、3 800 mg/kg,较低的YS53、SXC32、LD94分别为1 850、1 980、2 070 mg/kg。

钾含量为2 730~3 930 mg/kg,平均为3 340 mg/kg,标准差为449 mg/kg,不同品系间差异较大,变异系数为13.44%。含量较高的YP71、LD94、YP101分别为3 930、3 850、3 650 mg/kg,较低的LD131、YS53、MZ13分别为2 730、2 770、2 930 mg/kg。

钠含量为4.48~10.00 mg/kg,平均为6.58 mg/kg,标准差为1.57 mg/kg,不同品系间差异较大,变异系数为23.81%。含量最高的YP33为10.00 mg/kg,较低的YS53、MZ13分别为4.48、5.12 mg/kg。

钙含量为5 860~11 800 mg/kg,平均为9 023 mg/kg,标准差为1 908 mg/kg,不同品系间差异较大,变异系数为21.15%。含量较高的LD94、GT26、LD131分别为11 800、10 900、9 980 mg/kg,较低的YS53、SXC32、YP33分别为5 860、6 820、7 710 mg/kg。

镁含量为1 570~2 790 mg/kg,平均为2 293 mg/kg,标准差为448 mg/kg,不同品系间差异较大,变异系数为19.52%。含量较高的LD94、GT26、YP71分别为2 790、2 790、2 670 mg/kg,较低的YS53、SXC32分别为1 570、1 790 mg/kg。

锰含量为138~282 mg/kg,平均为210 mg/kg,标准差为46 mg/kg,不同品系间差异较大,变异系数为22.05%。含量较高的GT26、MZ13分别为282、272 mg/kg,最低的LD131为138 mg/kg。

锌含量为23.3~35.5 mg/kg,平均为29.7 mg/kg,标准差为3.8 mg/kg,不同品系间差异较大,变异系数为12.64%。含量较高的MZ13、LD131、YP71分别为35.5、32.9、32.6 mg/kg,最低的YP33为23.3 mg/kg。

铁含量为69.8~246.0 mg/kg,平均为122.6 mg/kg,标准差为54.7 mg/kg,不同品系间差异很大,变异系数为4457%。含量最高的YP71为246.0 mg/kg,较低的MZ13、YS53、LD131分别为69.8、83.0、85.7 mg/kg。

基本不含有铜元素,在9个品系中仅有2个检出含有铜,YP71、YP33铜含量分别为5.5、1.2 mg/kg。

硼含量为15.9~36.4 mg/kg,平均为28.8 mg/kg,标准差为6.6 mg/kg,不同品系间差异较大,变异系数为22.82%。含量较高的YP71、LD94分别为36.4、36.1 mg/kg,较低的YS53、LD131、SXC32分别为15.9、23.3、24.6 mg/kg。

钼含量为0.112~0.318 mg/kg,平均为0.182 mg/kg,标准差为0.061 mg/kg,不同品系间差异很大,变异系数为33.76%。含量较高的YP101、YP71分别为0.318、0.220 mg/kg,较低的MZ13、YS53分别为0.112、0.116 mg/kg。

2.5维生素含量β胡萝卜素含量为5 680~2 100 μg/g,平均为1 413 μg/g,标准差为527 μg/g,不同品系間差异很大,变异系数为37.34%。含量较高的LD94、YP33、YP101分别为2 100、1 890、1 880 μg/g,较低的YS53、SXC32、MZ13分为568、855、920 μg/g。

基本不含有抗坏血酸,在检测的9个品系中,仅有1个品系检测出含有抗坏血酸,含量为166 mg/kg。不含维生素B1、维生素B2、维生素D。维生素E含量为55.2~95.9 mg/kg,平均为73.6 mg/kg,标准差为12.4 mg/kg,不同品系间差异较大,变异系数为16.90%。含量较高的LD131、YP33、MZ13分别为95.9、84.8、83.3 mg/kg,较低的YS53、YP71、LD94分别为55.2、64.0、66.8 mg/kg。

烟酸含量为9.34~82.78 μg/g,平均为31.12 μg/g,标准差为23.76 μg/g,不同品系间差异很大,变异系数为76.,35%。含量较高的YP101、MZ13、YS53分别为82.78、44.70、41.34 μg/g,较低的GT26、LD94、YP33分别为9.34、9.46、13.14 μg/g。

3开发利用前景

云南紫山药茎叶中含有大量的营养元素和保健功能成分,在食品、饮料、饲料和精深加工等方面都具有很好的开发利用价值。

3.1新鲜蔬菜根据宋曙辉等[10]的研究,紫山药茎尖的营养成分介于甘薯叶和叶柄之间,黄酮和酚酸等化合物略高于甘薯叶,含粗多糖约为1 900 mg/kg鲜重,其嫩茎尖为紫色,含有少量花青素,可望作为一种新型蔬菜推广利用。

3.2饲料云南紫山药茎叶中含有的蛋白质(157 g/kg)、脂肪(9 g/kg)、碳水化合物(666 g/kg)、粗纤维(309 g/kg)、灰分(96 g/kg)和能量(14 320 kJ/kg)等营养成分高,与王高鑫等[11]的研究结果(粗蛋白质19.55%、粗脂肪2.70%、粗纤维25.16%、粗灰分9.23%、酸性洗涤纤维33.76%、中性洗涤纤维50.73%、无氮浸出物43.36%、单宁0.66%)相近。王高鑫等[11]研究的粗饲料相对值(RFV)和粗饲料分级指数(GI)的均值分别为115.20和3.37,分别达到2级和3级饲料标准;其中粗蛋白质水平良好,均值高于甘薯蔓、柱花草和特级牧草标准;酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维、粗脂肪含量与甘薯蔓和柱花草有着相近的含量水平,同时有着较低的单宁含量,居于适量的单宁含量标准(0.5%~5.5%);研究显示参薯茎叶具有饲用的潜质,可以作为饲料开发利用。

云南紫山药地上部分较为发达,生物量较高,在生长中可修剪下一部分茎叶作为猪、牛等的饲料用,秋季后也可将地上部分采收作为干饲料。茎叶中还含有的大量氨基酸、矿物质和功能营养成分,被牲畜食用后,可提高肉食的质量和品质。

3.3饮料选用新鲜干净的云南紫山药叶片晾晒后制成紫山药茶,泡出的紫山药茶水微甜,喝后口内回甘,是很好的饮品。

3.4精深加工云南紫山药茎叶中除含有蛋白质、脂肪、碳水化合物、粗纤维和能量等常规营养成分外,还含有丰富的尿囊素(5.3 g/kg)、多酚(2.7 g/kg)、粗多糖(25.9 g/kg)、16种氨基酸、总氮(25.1 g/kg)、磷(2 887 mg/kg)、钾(3 340 mg/kg)、钠(6.58 mg/kg)、钙(9 023 mg/kg)、镁(2 293 mg/kg)、锰(210 mg/kg)、锌(29.7 mg/kg)、铁(122.6 mg/kg)、硼(28.8 mg/kg)、钼(0.182 mg/kg)、β胡萝卜素(1 413 μg/g)、维生素E(73.6 mg/kg)和烟酸(31.12 μg/g)等成分,可分别提取进行精深加工,生产营养保健品、食品和药品,提高经济效益。

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基金项目云南省产业技术领军人才培养项目(云发改人事〔2018〕29号)。

作者简介孙志刚(1966—),男,重庆人,工程师,从事森林培育研究。

通信作者,高级工程师,从事森林资源培育工作。

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