胡大佐,白瑞亮,王成忠,于婷娟,杨明冠,姜 华,赵之峰,孙 锐,*

(1.齐鲁工业大学(山东省科学院)食品科学与工程学院,山东济南 250300;2.山东省经济林管理站,山东济南 250000;3.济南市林果科技推广和产业服务中心,山东济南 250000)

核桃(JuglansregiaL.)属胡桃科(Juglandaceae)落叶乔木,其适应性强,在我国广泛分布。核桃树用途广泛,既可用作观赏树种栽培,也能作为油料原料和中药材原料,经济和药用价值很高[1]。山东省济南市、泰安市等地分布有当地特产的鸡爪绵核桃,其果实质量约10.55～21.05 g,出仁率约50%左右,口感好,营养丰富;蛋白质含量约13%～21%、脂肪含量约54%～67%,可溶性糖含量约3%～6%[2-4]。对于核桃的开发利用多集中于果实,对其它部位的研究和开发较少。核桃花是核桃种植过程中产量较大的附加产品,核桃雌雄花序比例约为1∶30～1∶300,在核桃的栽培过程中需要除去雄花序以保证果实的营养供给,过程中就会产出大量的核桃雄花[5],在西北、华北等盛产核桃花的地区,当地居民有着食用核桃花的传统,主要作为蔬菜食用,也有部分作为药用或饲用[6]。但仅当地居民消费也会造成核桃雄花资源的浪费,而目前的常规干制保存会造成核桃雄花的营养流失,不利于产品推广。因此增加对于核桃雄花的研究,开发核桃花茶、优化其加工工艺,提高核桃雄花的保鲜时间与干制品的复水性,能够提高核桃产业竞争力和企业效益,对经济和社会发展有着重要意义。

目前对于核桃雄花营养成分的分析已有一定研究,其蛋白质含量最高可达21%,按干重计算高于干蕨菜和脱水白菜[7]。核桃雄花营养丰富,绿色健康,富含抗氧化成分,有助于延缓人体衰老[8-10],有着一定的保健作用。济南等地鸡爪绵核桃雄花产量大,适宜实现规模化加工生产,但核桃雄花成熟期短,一般在三月中下旬至四月中旬。不同生长阶段的核桃花的营养成分和品质有着一定差异,在加工后的风味和口感也会有所不同,自然掉落的核桃雄花水分含量低,相较于幼嫩的核桃雄花,口感粗糙、不够脆嫩。因此选择不同生长阶段的核桃雄花进行采收极为重要,但目前对于不同生长阶段核桃雄花营养成分的对比分析较少。为了获得风味与口感更好的核桃雄花,使人们食用时获得更好的口感与营养,本文对比了不同成熟度的核桃雄花的多个理化指标分析其营养成分的差异,同时也为后续核桃雄花的进一步生产加工提供一定的指导和参考,根据所需工艺需求不同可以选择不同阶段的核桃雄花作为原材料。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

高氯酸、硝酸 优级纯,阿拉丁试剂公司;葡萄糖 分析纯,济南盛茉莉化工有限公司;乙醇、盐酸、磷酸、硼酸、草酸、氢氧化钠、亚硝酸钠、酒石酸钾钠、亚硫酸氢钠、碳酸钠、硝酸铝、重蒸酚、碘、碘化钾、考马斯亮蓝G-250、牛血清白蛋白、酚酞、3,5-二硝基水杨酸 分析纯,天津富宇试剂公司;芦丁标准品 国药集团化学试剂有限公司;Ca、Na、K、Fe、Mg、Zn元素标准品 国家标准物质中心。

LCD-A500分析天平 福州华志;YP10002电子天平 上海光正;DHS-20A自动水分测定仪 力辰科技;NAI-ZFCDY-6Z自动脂肪测定仪 上海那艾;TRL-12M马弗炉 洛阳泰瑞;722s分光光度计 上海仪电;ZDJ-4A型自动电位滴定仪 上海雷磁;原子吸收分光光度计TAS-990 北京普析通用仪器有限责任公司。

1.2 实验方法

1.2.1 不同生长阶段鸡爪绵核桃雄花的采集 鸡爪绵核桃雄花采自济南市南部山区核桃种植区,核桃花分化持续约一年,从当年四月上旬直到翌年四月中下旬[11]。参照常君等的研究[12],以雄花体积开始增大,叶片完全展开,花序长约3～5 cm时作为半成熟阶段;花药由绿变黄,开始有大量花粉散出,花序长约7～9 cm作为成熟阶段;自然掉落在地上的核桃雄花作为自然掉落阶段,样品采回后置于-20 ℃冰箱内保存。

1.2.2 不同生长阶段核桃雄花主要营养成分含量的测定 水分采用自动水分测定仪进行测定;灰分采取马弗炉灰化法;粗脂肪含量的检测采取索氏提取法;粗蛋白含量的检测采取凯氏定氮法;可溶性蛋白含量的检测采取考马斯亮蓝法[13],所得标准曲线线性回归方程为Y=0.0197X+0.0918,相关系数R2=0.9911;总糖和可溶性糖含量的检测采取3,5-二硝基水杨酸比色法[14],所得标准曲线线性回归方程为Y=0.97X-0.022,相关系数R2=0.9856;总酸含量的检测采用ZDJ-4A型自动电位滴定仪进行测定;黄酮含量的测定参照DB43/T 476-2009植物源性食品中总黄酮的测定,所得标准曲线线性回归方程为Y=0.9334X-0.0174,相关系数R2=0.9939。

1.2.3 矿质元素的检测 样品处理:称取1.000 g(精确至0.0001 g)干燥至恒重并过筛后的样品放入高压消解罐中加入混合酸(浓硝酸∶高氯酸=4∶1),放入烘干箱中在100 ℃下预热1 h后在130 ℃保温2 h。将消解罐取出自然冷却到室温后打开,将消解液移入50 mL容量瓶中并用去离子水定容至刻度。

含量的测定:吸取标准溶液制备标准溶液,Na标准溶液浓度分别为0、0.5、1.0、1.5 μg/mL;K标准溶液浓度分别为0.0、1.0、2.0、3.0、4.0 μg/mL;Mg标准液浓度分别为0.0、0.1、0.2、0.3、0.4 μg/mL;Zn标准液浓度分别为0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 μg/mL。将标准溶液与样品溶液分别导入空气-乙炔火焰原子吸收分光光度计中,依次分别在589.0、766.5、285.2和213.9 nm下测定含量。

1.3 数据处理

单个因素三次平行试验,利用SPSS 23统计软件进行数据处理,采用单因素方差分析,显著性水平P<0.05。

表1 不同生长阶段核桃雄花常规指标的对比

表2 不同生长阶段核桃雄花可溶性成分指标的对比(mg/100 g)

2 结果与分析

2.1 不同生长阶段核桃雄花主要营养成分含量的对比

核桃雄花在不同生长阶段主要营养成分含量对比见表1。水分含量直接决定了食品口感与耐储性,对食品品质有着重要影响[15];由表1可知半成熟阶段和成熟阶段的核桃雄花水分含量较为接近,均为85%左右,而自然掉落阶段核桃雄花水分含量与其他阶段差异显著(P<0.05),水分含量仅为27.50%。灰分是核桃花经过高温后残留的无机盐和氧化物,如表1所示,核桃雄花灰分含量在8.51%～12.92%之间,半成熟阶段与成熟阶段核桃雄花灰分含量较低,均为9%左右,自然掉落的核桃雄花其灰分含量显著(P<0.05)高于前者,可达12.92%。核桃雄花中脂肪含量在不同生长阶段差异较大,在半成熟阶段和成熟阶段时较低,分别为0.78%和0.90%,自然掉落时脂肪含量明显较高,为2.66%,这主要是由于水分的降低而导致脂肪相对含量上升导致的。三个阶段的核桃雄花粗蛋白含量均较高,其中自然掉落阶段的核桃雄花含有的粗蛋白最多,为17.82%,其次是半成熟阶段的16.38%,成熟阶段的核桃雄花蛋白含量最低,为14.53%。在总糖含量方面,半成熟阶段的核桃雄花总糖含量最高,为14.36 g/100 g,其次为成熟阶段的13.49 g/100 g,最低的是自然掉落阶段的9.52 g/100 g,推测是由于自然掉落的核桃雄花部分组织已纤维化,导致测得总糖含量偏低。

2.2 不同生长阶段核桃雄花可溶性营养成分含量的对比

可溶性蛋白与是植物细胞重要的内含物,是重要的渗透调节物质和营养物质,对食品品质有着重要影响[16]。不同成熟阶段核桃雄花可溶性蛋白和含量见表2。由表2可知不同成熟阶段核桃雄花中可溶性蛋白含量有着显著性差异(P<0.05),成熟阶段核桃雄花可溶性蛋白含量显著(P<0.05)高于半成熟阶段与自然掉落的核桃雄花,约80.30 mg/100 g,而半成熟阶段和自然掉落的核桃雄花可溶性蛋白含量分别为57.50和69.05 mg/100 g。

总酸含量和可溶性糖是影响核桃雄花口感和品质的重要因素之一,可溶性糖含量能够在一定水平上反映核桃雄花的甜度[17]。不同成熟阶段核桃雄花总酸和可溶性糖含量见表2。自然掉落阶段和半成熟阶段的核桃雄花中总酸含量显著高于成熟阶段,其含量由高到低分别为223.67、190.33、81.33 mg/100 g;可溶性糖含量随着核桃雄花的生长升高而降低,其含量分别为3220.00、1753.33、1326.67 mg/100 g。

黄酮类化合物具有生理活性与药理作用,能够抗肿瘤、抗癌抗氧化及抗自由基,降血糖,保护神经系统等[18-19]。不同成熟阶段核桃雄花总黄酮含量见表2。半成熟阶段黄酮含量最高,为922.33 mg/100 g、成熟阶段和自然掉落阶段的核桃雄花黄酮含量分别为772.00和774.22 mg/100 g,可能是伴随着核桃雄花的生长,有部分黄酮类物质被氧化而导致其含量下降。

2.3 不同生长阶段矿物质含量的对比

矿物质元素对人体有着重要作用:K有助于预防和治疗高血压;Zn与免疫功能、味觉、虚症及清热功能有关[20-21]。不同生长阶段核桃雄花矿物质元素含量如表3所示。核桃雄花中Na元素的含量随着生长而增长,半成熟阶段的含量较低,约8.05 mg/100 g,成熟阶段达到12.13 mg/100 g,自然掉落的核桃雄花Na元素含量也较高,为13.33 mg/100 g;随着核桃雄花生长,Zn元素含量也在升高,从半成熟阶段的5.19 mg/100 g、成熟阶段的5.39 mg/100 g到自然掉落时的6.55 mg/100 g。在半成熟阶段K元素含量为173.19 mg/100 g,成熟阶段212.19 mg/100 g,自然掉落阶段为208.28 mg/100 g,可见成熟阶段的核桃雄花中K元素含量最高。而Mg元素在测定的三个样本中含量变化不大,半成熟阶段为31.43 mg/100 g,成熟阶段为31.46 mg/100 g,自然掉落的核桃雄花含量为30.16 mg/100 g。

表3 不同生长阶段核桃雄花矿质元素的对比(mg/100 g)

表5 成熟阶段核桃雄花与其他蔬菜的营养成分比较

2.4 核桃雄花中营养成分与生长阶段相关性分析

对核桃雄花中营养成分与生长阶段的线性回归分析和相关性系数的计算结果见表4。结果表明,水分、总糖、可溶性糖的含量与核桃雄花生长阶段呈负相关,而灰分、粗脂肪含量与核桃花的生长阶段呈正相关;在矿质元素含量方面,Na、Zn元素随着核桃雄花的生长都有着一定的积累,K元素在掉落阶段的含量相较于成熟阶段有略微降低,而Mg元素在各个阶段含量差距不大,其他指标在不同阶段均有一定的波动。伴随着核桃雄花的生长,营养成分中有些可溶性成分与不溶性成分的变化趋势不同,出现这种情况可能是由于掉落的核桃雄花经过自然风干,水分蒸发导致部分可溶性成分损失,而不溶性成分含量随着水分丧失而相对升高。可以看出,各生长阶段核桃雄花营养成分含量都有不同,半成熟阶段与成熟阶段核桃雄花的营养成分差异相对较小,其与掉落阶段的核桃雄花营养成分差异更大一些。

表4 核桃雄花营养成分与生长阶段的相关性分析

3 讨论

核桃雄花营养丰富,相比于香椿[22],核桃雄花可溶性糖含量更高,且蛋白质含量也较高,是可口的优质蔬菜;每100 g不同生长阶段核桃雄花提供的能量分别为130.23、120.21、133.89 kcal,也是蔬菜中提供热量较多的品种,相对于普通蔬菜水果,其黄酮含量更高,有着更好的抗氧化活性[23]。以成熟阶段核桃雄花与鸡爪绵核桃果仁、其他常见蔬菜与野菜相比较结果见表5,相较于核桃果仁17.17%的蛋白含量,核桃雄花中蛋白含量略低,脂肪含量低于果仁(62.75%),可溶性糖含量也低于果仁。核桃雄花粗蛋白含量约14.53%,远高于其他蔬菜,其总糖含量也高于其他蔬菜,脂肪含量与其他蔬菜接近,能够为人体提供更多热量和蛋白质。在矿物质含量方面,其钠含量低于白菜(492.50 mg/100 g)、菠菜(242.00 mg/100 g)和油菜(405.30 mg/100 g),高于干蕨菜(0.50 mg/100 g);其Zn含量约5.39 mg/100 g,高于油菜和蕨菜。

自然掉落阶段的核桃雄花水分含量过低,口感粗糙,不适宜直接食用,但由于其蛋白含量较高,营养也较为丰富,可以作为动物饲料原料进行开发应用以提高资源利用率。成熟阶段的核桃雄花总糖含量半成熟阶段较为接近,可溶性糖含量低于半成熟阶段,但其总酸含量低(190.33 mg/100 g),因此口感较好,苦涩味较轻,相较于其他且含有丰富的蛋白质,Zn含量也较高,适宜作为鲜食蔬菜食用或进行进一步加工处理。半成熟阶段核桃雄花黄酮含量为922.33 mg/100 g,高于其他阶段,用于提取其中黄酮类物质可以获得较好的得率。

4 结论

综上所述,核桃雄花的营养成分较为齐全,具有较高的使用价值,是补充人体营养的健康食品。综合比较不同生长阶段的核桃雄花的营养成分与口感,半成熟阶段的核桃雄花有相对较高的黄酮含量,可以提取其中的氧化活性物质,成熟阶段的核桃雄花口感较好、营养丰富,适用于鲜食或作为后续加工制作干制品或核桃花茶的原料,而自然掉落阶段的核桃雄花尽管不适宜人们食用,但蛋白质含量也较高,可以用于饲料加工以充分利用资源。