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01 Introduction
核桃(Juglans regia L.)为胡桃科胡桃属植物,属落叶乔木,全世界有9属71种,原产于温带及亚热带地区。核桃营养丰富,食用价值高,是一种集脂肪、蛋白质、糖类、膳食纤维、维生素五大营养素于一体的优质坚果。核桃种植范围广泛,主要分布于亚洲、欧洲以及北美洲地区,近年来全球核桃产量和栽培面积逐年增加。我国作为核桃种植起源地之一,栽培历史已有3000年,目前核桃产量居世界之首,栽培和分布面积较广。
目前,对核桃副产品的研究主要集中于核桃壳、核桃青皮、核桃分心木,而对核桃雄花的研究较少。有研究表明核桃壳具有一定的功能活性成分,从核桃壳中提取出的黄酮对辐射诱导氧化损伤具有防御作用,此外,核桃壳在工业方面应用广泛,核桃壳粉末可以转化为催化剂改善电化学稳定性。核桃青皮可以作为活性成分的有效提取来源,其中有多种化合物具有抑制细胞生长、诱导细胞凋亡的功能,特别是从其中提取出的多糖体外抗氧化能力较好,胡桃醌是核桃青皮中的主要化合物,该物质可以有效对抗癌细胞和病毒。核桃分心木含有多种促进人体健康的膳食多酚、黄酮类化合物,具有良好的抗氧化及抗菌活性,对癌细胞的增长具有明显的抑制作用,在食品方面已被开发为速溶茶等相关产品。
核桃副产品的相关研究不仅有利于经济模式的转变和农业农村的发展,而且对地方生态环境的保护也能起到一定的作用,核桃雄花作为核桃副产品之一,对其深入研究同样具有重要意义。
河北农业大学田益玲教授团队在本文中比较了中国5种核桃雄花的常规营养成分和主要次生代谢产物,采用主成分分析氨基酸与品种间的关联性。
02 Results and Discussion
核桃雄花中含有少量多糖及皂苷,品种间含量差异较小(图1)。而多酚及黄酮含量丰富,品种间差异明显。核桃雄花中多酚及黄酮含量分别为25.01~62.31 mg/g、85.94~117.98 mg/g。多酚含量最高的为辽宁1号,是绿岭核桃雄花的2.6倍。黄酮含量最高的为上宋6号,比最低的绿岭核桃雄花高31.64 mg/g。因此,核桃雄花均可以作为多酚及黄酮类物质的良好天然补充来源,上宋6号核桃雄花可以作为多酚、黄酮类活性成分的提取来源。
长梗马兜铃素和胡桃醌是核桃仁中的主要酚类物质。长梗马兜铃素是一种鞣质,人体食用后经水解释放出鞣花酸,具有抗氧化、抗菌、消炎、抗癌、降血糖、降血压等功效。
图1不同品种核桃雄花次生代谢产物含量
核桃雄花中胡桃醌和鞣花酸含量丰富,品种间差异明显(图2)。5种核桃雄花中总鞣花酸平均含量为78.29 mg/100g,变异系数为27.69%;胡桃醌平均含量为63.48 mg/100g,变异系数为25.74%。鞣花酸和胡桃醌含量最高的品种分别为中林1号、辽宁1号核桃雄花。因此,核桃雄花可以作为鞣花酸及胡桃醌的提取来源之一,可根据种间差异性,针对性提取利用。
图2 不同品种核桃雄花总鞣花酸及胡桃醌含量
组成蛋白质的氨基酸种类与含量可作为评价食品营养价值的重要指标,5种核桃雄花氨基酸的测定结果如图3所示。核桃雄花可检出氨基酸20种,除绿岭核桃雄花外,均含有人体所需的8种必需氨基酸(图3)。品种间氨基酸种类相差较小,含量差异较大。含量相对较高的氨基酸为Asn、Val、Ccp和Arg。5种核桃雄花中Asn含量差异最大,Arg次之,麻核桃雄花中Asn含量最高可达14.1 mg/g。辽宁1号核桃雄花中Arg含量最多,接近绿岭核桃雄花Arg的1倍。
图3 不同品种核桃雄花氨基酸组成
PCA是通过数据降维的原理,主要研究物质与变量的潜在关系。试验以20种氨基酸为参数,对5种核桃雄花进行主成分分析。
PC1可以将不同品种核桃雄花区分开,说明品种间氨基酸的组成差异较大(图4)。通过PC2对集中于PC1正半轴的不同品种核桃雄花进行载荷距离区分,中林1号和上宋6号核桃雄花的载荷距离较近,说明这2个品种间的氨基酸组成差异较小;与绿岭雄花载荷距离较近的为Pro,说明Pro可以作为鉴别绿岭核桃雄花的氨基酸;而麻核桃雄花与其它4种核桃雄花的载荷距离较远,但与大部分氨基酸载荷距离较近,结合麻核桃雄花的氨基酸含量高的特点,考虑可将其作为补充氨基酸的良好来源。
图4 不同品种核桃雄花氨基酸的Bioplot图
03 Conclusion5种核桃雄花的营养成分及次生代谢产物含量均存在一定差异,蛋白质和纤维素是核桃雄花中的主要营养成分。核桃雄花中含有4.83~6.41 g/100g灰分及少量脂肪,绿岭核桃雄花的灰分和脂肪含量最高;核桃雄花中蛋白质含量为15.91~25.12 g/100g,特别是辽宁1号核桃雄花,可将其作为蛋白质的补充来源;核桃雄花中矿物质含量丰富,Ca、K、Mg、Na远高于核桃仁,矿物质含量最为丰富的是绿岭核桃雄花;核桃雄花中含有少量多糖及皂苷,多酚、黄酮类物质含量丰富,以鞣花酸及胡桃醌为代表的单体酚分别含有78.29 ± 21.69 mg/100g、63.48 ± 16.34 mg/100g,因此,核桃雄花可以作为多酚、黄酮类物质的天然植物来源;此外,核桃雄花中含有氨基酸20种,且Asn及Arg含量较多,PCA分析表明,不同品种核桃雄花的氨基酸主成分不同,利用氨基酸的含量及组成可以区分核桃雄花的种类,麻核桃雄花氨基酸含量最高,与多种氨基酸的相关性强。
总之,核桃雄花是一种值得综合开发的副产品资源,可将其作为蛋白质、纤维素、矿物质及天然活性成分的有效来源,核桃雄花中的多酚、黄酮类物质需要深入研究,尤其是核桃雄花中的鞣花酸及胡桃醌。此外,利用不同品种核桃雄花营养成分的差异,可进行针对性开发利用。
作者简介第一作者
曹智翔,男,工学硕士,现为北京科兴中维生物技术有限公司研究员,主要研究方向为经济林产品精深加工;食品添加剂开发;食品营养成分分析;参与科技部十三五重点研发计划项目、河北省农业科技园区(基地)建设专项、李保国山区特色经济林产业创新团队相关经济林作物红树莓、核桃、苹果等深加工项目等多项,在国内外期刊公开发表学术论文10余篇,其中SCI收录5篇,第一或共一作者2篇。
通讯作者
田益玲,女,河北农业大学食品科技学院食品分析与营养系教授,河北省高级营养师考评员,中国菌物学会产后加工分会理事,李保国山区特色经济林产业创新团队核心成员,特殊医学食品研发高级管理工程师。近年来主要研究核桃产业关键技术研发与新产品开发;李保国山区特色经济林产业创新团队相关经济林作物红树莓、核桃、苹果等深加工和杂粮功主食开发。近五年主持科技部重点研发计划项目2项,河北省科技成果转化项目1项,河北省农业科技园区(基地)建设专项1项,河北省科技支撑项目1项。以主持人身份获河北省科技进步三等奖2项、作为主研人员获其他省部级奖励3项,申请国家发明专利28项,授权专利12项,发表文章50多篇,二区以上SCI十余篇;转让成果三项。
论文网址https://www.sciopen.com/article/10.26599/FMH.2024.9420005
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