海洋鹽生植物海馬齒(Sesuvium portulacastrum)對環(huán)境鹽度脅迫的耐受性及營養(yǎng)價值綜合評價

我國是一個海洋大國, 海洋是開發(fā)食品、能源、水資源和生活空間的戰(zhàn)略性開發(fā)基地(王永生, 2004)。近年來, 海洋蔬菜的開發(fā)前景逐漸被認(rèn)知, 海洋蔬菜營養(yǎng)價值較高, 有保健功能, 各類海藻菜肴以及加工品普遍為人們所喜愛(王玫, 1999)。海洋蔬菜具有可觀的開發(fā)前景和潛力, 為了更好地發(fā)揮廣闊海洋區(qū)域優(yōu)勢, 克服土地與淡水資源的劣勢, 有必要大力研究和開發(fā)新型海洋蔬菜種類, 解決海洋蔬菜生產(chǎn)難的問題。

海馬齒(Sesuvium portulacastrum)屬于番杏科(Aizoaceae)、海馬齒屬(Sesuvium), 為多年生匍匐性肉質(zhì)草本鹽生植物, 廣泛分布于全球的熱帶與亞熱帶海岸(中國科學(xué)院華南植物研究所, 1964)。海馬齒具有較強(qiáng)的生命力, 生長在海邊沙地或鹽堿地, 在鹽漬和非鹽漬條件下均能生長良好, 能完成其生活史(梁勝偉等, 2009)。海馬齒在全淡水到全海水鹽度下均能健康生長, 耐鹽性較廣(張艷琳等, 2009; Shabala, 2013; Ventura et al, 2014)。在我國, 海馬齒多用于飼料, 其嫩葉嫩莖可以用作蔬菜食用。在印度, 海馬齒作為普通蔬菜供當(dāng)?shù)厝耸秤?Lokhande et al, 2009)。另外, 海馬齒具備有一定的藥用價值, 富含萜、烯以及一些揮發(fā)性油類物質(zhì)。臨床上證明對發(fā)燒、壞血病等病癥有很好的療效(Magwa et al, 2006)。海馬齒作為海洋蔬菜的開發(fā)前景極具優(yōu)勢和價值, 為更好地了解和開發(fā)海馬齒, 本研究選擇鹽度為單脅迫因子, 確定其不同鹽度下的栽培效果, 并對海馬齒可食用部位進(jìn)行營養(yǎng)物質(zhì)的測定, 對其營養(yǎng)價值進(jìn)行綜合評價, 以期為海馬齒的開發(fā)提供依據(jù)和條件。

海馬齒(Sesuvium portulacastrum)采自海南省樂東黎族自治縣海岸(109.17°E, 18.75°N)。

海馬齒在土壤中栽培2個月, 生長旺盛。取海馬齒一對葉片, 兩個莖節(jié), 約為5cm的莖段。先用自來水將海馬齒清洗三次, 放入飽和次氯酸鈣溶液中消毒5min, 再用純水清洗三次, 插于不同鹽度下的1/2的Hoagland營養(yǎng)液中培養(yǎng)(Arnon et al, 1940), 鹽度用氯化鈉調(diào)節(jié)。水培過程中, 充氧氣培養(yǎng), 每周更換一次營養(yǎng)液。

配置鹽度為0、10、20、30、35的1/2 Hoagland營養(yǎng)液, 將海馬齒莖段扦插于營養(yǎng)液中進(jìn)行水培, 依次分為A、B、C、D、E五組, 每組三個重復(fù), 每個處理30株, 培養(yǎng)50天, 記錄各組存活率、濕重、莖長, 確定海馬齒適合生長的鹽度區(qū)間。

測定項目包括蛋白質(zhì)、粗纖維、碳水化合物、脂肪、礦物質(zhì)、氨基酸和維生素等。主要營養(yǎng)物質(zhì)灰分、水分、脂肪、粗纖維、碳水化合物的檢測方法為重量法(GB5009), 蛋白質(zhì)的檢測為容量法(GB 5009.5-2010);氨基酸的檢測方法為GB/T 5009.124-2003;鈣、銅、鋅、鐵、鎂和錳采用FAAS (GB/T 5009-2003) 法, 磷和碘的檢測采用分光光度法, 鉀和鈉采用火焰光度法, 硒采用原子熒光光度法; β-胡蘿卜素、維生素E、維生素B2、維生素B1采用的標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 5009-2003, 葉酸為GB/T 17813-1999, 泛酸、維生素PP、維生素C采用HPLC的檢測方法, 維生素B6采用標(biāo)準(zhǔn)為GB 5413.13-2010;亞麻酸和亞油酸檢測方法為GB/T 22223-2008。

平均營養(yǎng)價值估算法(Averge nutive value, ANV):是由Grubben提出的食品營養(yǎng)價值評價的方法, ANV越大則營養(yǎng)價值越高(莊建平, 1992)。公式如下: ANV=蛋白質(zhì)(g)/5+維生素(g)+鈣(mg)/100+鐵(mg)/2+胡蘿卜素(mg)+抗壞血酸(mg)/40。

營養(yǎng)評分分類估算法:根據(jù)蔬菜每100g可食用部分, 所含的抗壞血酸、胡蘿卜素、核黃素、鉀、鐵、鈣和維生素的數(shù)量。按照一定的綜合評分標(biāo)準(zhǔn)得出分?jǐn)?shù)進(jìn)行分類。10—22分為第一類, 營養(yǎng)價值非常高; 5—9分為第二類, 營養(yǎng)價值相當(dāng)高; 3—4分為第三類, 營養(yǎng)價值較高; 1—2分為第四類, 營養(yǎng)價值稍高(李寶樹等, 1999)。

蛋白質(zhì)的評價方法:世界衛(wèi)生組織和聯(lián)合國糧農(nóng)組織(WHO/FAO)提出了評價蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值的模式, 稱為氨基酸比值系數(shù)法(Food and Agriculture Organization of the United Nations/Word Health Organization, 1973)。利用必需氨基酸模式, 就算出必需氨基酸的氨基酸比值(RAA, Ratio of amino acid)、氨基酸比值系數(shù)(RC, Ratio coefficient of amino acid)、氨基酸比值系數(shù)分(SRC, Score of RC)。RAA表示為某種食物中某個必需氨基酸的含量與模式中相應(yīng)必需氨基酸的倍數(shù)比。若食物的蛋白質(zhì)氨基酸組成含量與模式氨基酸一致, 那么各個必需氨基酸的RC值為1, 大于或小于1均表示偏離了氨基酸模式。若RC大于1, 那么該必需氨基酸相對過剩, 小于1, 則表示該必需氨基酸相對不足。RC最小的氨基酸為限制氨基酸。SRC表示某種食物蛋白質(zhì)價值的高低。

采用Excel 2007、Origin 8.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

在不同鹽度培養(yǎng)下, 海馬齒根莖葉的生長及形態(tài)、植株的長勢皆有所不同。扦插三天后, 海馬齒莖段開始長出新根, A、B、C組最早萌發(fā), D組別次之, 而E組別直至第六天才陸續(xù)長根。如圖 1所示, 隨著鹽度的升高, 海馬齒的莖加粗, 莖間變短, 葉子加厚。在0、10和20鹽度水培下的海馬齒生長旺盛, 能迅速適應(yīng)鹽度環(huán)境, 萌芽生根。在鹽度為30水培下, 海馬齒的莖間明顯變短, 莖變粗, 葉子肉質(zhì)化程度加重。如圖 2所示, E組的生長明顯受到限制, 培養(yǎng)50天后, 存活率只有30%, 莖生長受到明顯限制, 只有1—2對新葉。除了A與B組別之間的莖長不存在顯著性差異(P=0.13), 其余組別間皆存在顯著性差異(E組存活率過低, 不計入統(tǒng)計), 可見海馬齒的莖生長明顯受到鹽度的影響, 高鹽度條件對海馬齒的生長有抑制作用。

如圖 3所示, 隨著鹽度的升高, 海馬齒的存活率逐漸降低。A、B、C三組的存活率在90%以上, D組為73%, E組低至30%。培養(yǎng)50天后, A、B、C三組的海馬齒生長良好, 濕重明顯增加。除了A、B和C三組無顯著差異(P > 0.05), 其余各組間的濕重增加量差異顯著(P < 0.05)。可見, 0—20鹽度為海馬齒栽培的適宜鹽度, 海馬齒的存活率高, 生物量增長快。30鹽度下海馬齒的生長受到限制, 存活率降低, 植株生長變慢。35鹽度下海馬齒存活率大大降低, 植株發(fā)育受到顯著的抑制。

首先, 從海馬齒的基本營養(yǎng)成分看, 如表 1所示, 每100g海馬齒食用部分, 根據(jù)食物能量計算公式(Livesey, 2001), 總能量為74.9—93.3kJ, 水分含量為93%, 灰分為2.6%, 粗纖維為0.95%, 蛋白質(zhì)占3.0%, 碳水化合物為1.4%, 脂肪含量低于0.5%。灰分是含量最高的基本營養(yǎng)物質(zhì), 而粗纖維的含量最低, 海馬齒具有肉質(zhì)多水的特點。每100g海馬齒含有兩種重要的多不飽和脂肪酸, 亞麻酸含量為0.0024g, 亞油酸為0.0012g。亞麻酸和亞油酸是重要的營養(yǎng)成分, 能夠為人體提供必需脂肪酸。

其次, 海馬齒含有種類豐富的礦質(zhì)元素(表 2)。海馬齒的礦質(zhì)元素以Na和K為主, Ca、Mg和P次之, I、Mn、Fe、Zn、Cu、Se依次降低。K、Na元素能調(diào)節(jié)人體細(xì)胞液的滲透壓, 維持機(jī)體的酸堿平衡。海馬齒是一種高鈉低鉀植物, 其鈉/鉀比為4.26。K/(Ca+Mg)的比值較為合適, 為3.11。海馬齒為濱海鹽生植物, Ⅰ含量為4.67mg/100g, 遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般的綠色蔬菜, 對碘元素具有較強(qiáng)的富集能力。鈣和磷是骨架的重要成分, 影響著人體的生長發(fā)育, 同時磷又是蛋白質(zhì)的組成成分。兒童及老人Ca元素的攝入量普遍不足, 海馬齒可提供豐富的Ca元素。Zn、Se、Mn、Fe、Cu等重金屬元素, 一方面為重要的微量元素, 另一方面, 若超出一定的量, 則會影響人體健康。另外, 海馬齒的重金屬含量較為合理, 控制在可允許的范圍內(nèi), 符合綠色食品的標(biāo)準(zhǔn)(如表 3)。

再次, 如表 4所示, 海馬齒含有多種維生素, 其中維生素E含量最高, 胡蘿卜素和維生素PP次之, 維生素B6、維生素B1、維生素B2、維生素B2、泛酸、維生素C和葉酸再次之。海馬齒的維生素種類豐富, 能為人體提供多種維生素補(bǔ)充。

海馬齒含有16氨基酸(如表 5), 種類齊全, 含量高。谷氨酸含量最多, 其次是天冬氨酸、亮氨酸和精氨酸, 蛋氨酸含量較低, 未能測出。每100g食用部分, 總氨基酸含量達(dá)556mg, 必需氨基酸含量為219mg, 所占比例為39.39%。鮮味氨基酸含量(天門冬氨酸和谷氨酸)為128mg, 比例為23.02%。谷氨酸、天冬氨酸與氯化鈉反應(yīng)生成谷氨酸鈉(味精)和天冬氨酸鈉, 是食物中的重要鮮味物質(zhì)。

為了滿足機(jī)體合成組織細(xì)胞蛋白質(zhì)的需求, 食物中的必需氨基酸含量不僅數(shù)量要充分, 而且互相間要合乎一定的比例, 才能更好地被人體吸收。聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織(FAO/WHO)公布了“理想蛋白質(zhì)”的必需氨基酸模式譜(Food and Agriculture Organization of the United Nations/Word Health Organization, 1973)。如表 4、表 5、表 6所示, 海馬齒有6種必需氨基酸組合所占比例皆高于模式譜, 本試驗未測定胱氨酸, 故無法判斷蛋氨酸+胱氨酸的比例情況, 海馬齒的其他各類必需氨基酸所占比例皆高于模式譜, 可見海馬齒所含必需氨基酸種類齊全, 配比合理, 易于人體吸收。

如表 6所示, 海馬齒的必需氨基酸RAA為0.19—0.25, RC為0.84—1.09, SRC為90.69。海馬齒RC較為靠近1, 與氨基酸模式偏離不大。個別必需氨基酸的不足會影響蛋白質(zhì)的整體營養(yǎng)價值, 蘇氨酸在海馬齒中的RC最小, 為0.84, 是限制氨基酸。蘇氨酸限制了海馬齒氨基酸的利用水平。海馬齒的SRC為90.69, 其蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值較高, 品質(zhì)良好。

海馬齒是一種肉質(zhì)草本鹽生植物, 能在淡水及海水中生長。海馬齒在鹽度0—23之間能快速生長, 當(dāng)鹽度為35以上時, 生長受到明顯的抑制(Messeddi et al, 2001)。在高鹽的誘導(dǎo)下, 細(xì)胞內(nèi)的可溶性糖和脯氨酸含量都顯著升高, 利用滲透調(diào)節(jié)機(jī)制適應(yīng)外界的鹽脅迫(張艷琳等, 2009)。與上述結(jié)果相似, 本次實驗中, 海馬齒的栽培鹽度條件可控制在0—20之間。在30和35的鹽度下, 海馬齒生長緩慢, 出現(xiàn)明顯的高鹽脅迫反應(yīng)。可見海馬齒已形成一套有效的抵抗高鹽脅迫的機(jī)制。我國近海或灘涂有廣闊海域能滿足海馬齒的栽培條件, 為海馬齒的海水栽培提供可能。對于海馬齒的栽培而言, 需要具備易栽培、存活率高和生長快等特點。

平均營養(yǎng)價值估算法(Averge nutive value, ANV)是蔬菜營養(yǎng)價值評價的方法, ANV越大則營養(yǎng)價值越高(Livesey, 2001)。本次實驗中, 海馬齒的ANV分?jǐn)?shù)為2.95—2.96。另外, 根據(jù)營養(yǎng)評分分類估算法, 得出海馬齒每100g可食用部分的綜合評分為2, 屬于第四類, 營養(yǎng)價值稍高。李寶樹等(1999)對《食物成分表》中所列的106種蔬菜進(jìn)行營養(yǎng)價值評估, 其中ANV分?jǐn)?shù)小于海馬齒的蔬菜有35種, 海馬齒的營養(yǎng)價值高于其中的33%。根據(jù)營養(yǎng)評分分類得出, 有10種蔬菜的綜合分?jǐn)?shù)低于1分, 1—2分的蔬菜有28種, 海馬齒高于或等于其中的36%。可見兩種評分標(biāo)準(zhǔn)得出的結(jié)果大致相同, 海馬齒的營養(yǎng)價值稍高。根據(jù)評估的標(biāo)準(zhǔn), 海馬齒的總體營養(yǎng)價值高于紅蘿卜、馬鈴薯、萵苣筍、大白菜等多種常見蔬菜, 具有開發(fā)成營養(yǎng)型蔬菜的潛力。

海馬齒作為濱海鹽生植物, 具備了海洋蔬菜的一些特點, 有著內(nèi)陸植物沒有的獨特營養(yǎng)價值。海馬齒的基本營養(yǎng)物質(zhì)與菜心、白菜和甘藍(lán)等綠色葉菜較為相近(楊暹等, 2002)。海馬齒富含萜、烯以及一些揮發(fā)性油類物質(zhì), 對發(fā)燒、壞血病等病癥有很好的療效, 表明海馬齒具備一定的藥用價值(Magwa et al, 2006)。多不飽和脂肪酸對人體的具有重要的作用, 天然存在的多不飽和脂肪酸以花生四烯酸、亞油酸和亞麻酸最為重要, 被稱為必需脂肪酸(楊暹等, 2002)。海馬齒含有亞油酸和亞麻酸兩種必需脂肪酸, 對人體大為有用。另外, 較之菜心, 海馬齒具有高蛋白低脂肪的特點。

礦質(zhì)元素在人體中具有重要的生理功能, 均衡的礦質(zhì)元素攝食對人體健康非常重要。海馬齒擁有豐富的礦質(zhì)元素, 含有較高的Na和K。K作為重要的堿性物質(zhì), 對酸堿平衡起著十分重要的作用。Na是細(xì)胞維持滲透壓的必需元素, 合理調(diào)節(jié)鈉的含量和濃度對機(jī)體有著重要的作用(汪祿祥, 2005)。碘缺乏病是全球性公共衛(wèi)生問題, 中國是受碘缺乏嚴(yán)重威脅的國家之一。世界范圍內(nèi)的牧草、蔬菜、糧食作物和野生植物葉片碘含量約為0.1—1.0mg/kg (顧愛軍等, 2004)。海馬齒的碘含量為46.7mg/kg, 是典型的高碘植物, 可以為人類提供豐富的碘補(bǔ)充。根據(jù)FAO/WHO的報告, 成年人每日需鈉量為1100— 3300mg, 需鉀量為1875—5625mg, 需鈣400—500mg, 需鐵10—15mg, 需錳2.5—5.0mg, 需鎂300—350mg, 需鋅15mg (中國營養(yǎng)學(xué)會, 1990)。每100g海馬齒食用部分, 含鈉量為810mg, 鉀為190mg, 鈣為36mg, 鐵為3.1mg, 錳為0.5mg, 鎂為25mg, 鋅為0.16mg。可見, 海馬齒的礦質(zhì)元素組成適合人體攝食所需, 多食海馬齒可以保證各類礦質(zhì)元素的補(bǔ)充。

在開發(fā)野菜時不僅要考慮植物的營養(yǎng)成分含量的高低, 同時要考慮有害成分的多少, 才能保證開發(fā)出營養(yǎng)、保健和安全的食品(常麗新等, 2006)。對海馬齒的重金屬含量進(jìn)行評價時發(fā)現(xiàn), Zn、Cu、Se和Fe等重金屬的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家重金屬的限定標(biāo)準(zhǔn), 安全指標(biāo)良好。梁勝偉等(2009)的研究表明, 當(dāng)溶液中的汞濃度達(dá)到25μmol/L時, 海馬齒地上部分積累的汞含量為0.7μg/L, 高于國家限定標(biāo)準(zhǔn)的0.01mg/kg。考慮到部分植物具有耐重金屬的特性, 栽培野菜的土壤環(huán)境也較為重要。

維生素是人體維持正常生命活動不可缺少的物質(zhì), 與其他營養(yǎng)物相比, 其需要量甚微。維生素E是一種脂溶性維生素, 又稱生育酚, 能提高免疫力, 有抗不育和抗氧化防早衰的生理功能(常麗新等, 2006), 植物油中具有豐富的維生素E, 故極少發(fā)生維生素E不足。β-胡蘿卜素是形成維生素A的重要前體, 對增強(qiáng)人體免疫力方面相當(dāng)重要, 維生素A缺乏是發(fā)展中國家普遍存在的嚴(yán)重問題(汪祿祥, 2005), 成年人需要量為每日0.133mg的β-胡蘿卜素。維生素PP又稱為煙酸或維生素B3, 成年人每日需要量為5mg。成年人每日需補(bǔ)充維生素B1和B2的量為0.5mg, 維生素C為30mg (中國營養(yǎng)學(xué)會, 1990)。每100g海馬齒食用部分, 含有β-胡蘿卜素0.889mg, 維生素PP為0.527mg, 維生素B1為0.053mg, 維生素B2為0.0088mg, 維生素C含量少于0.1mg。海馬齒的大部分維生素能夠滿足人體攝食所需, 但維生素C含量過低, 需依靠其他方式補(bǔ)充。

蛋白質(zhì)最基本的營養(yǎng)作用是為人體提高充分?jǐn)?shù)量的必需氨基酸, 蛋白質(zhì)的質(zhì)量決定于必需氨基酸的數(shù)量和比例, 必需氨基酸的比例越大, 則其生物價值或品質(zhì)越高(Friedman, 1996)。海馬齒的必需氨基酸含量較為豐富, 其必需氨基酸占總氨基酸的比例為39.9%, 華南8種野菜的必需氨基酸占總氨基酸的百分比為39.10%—42.58%, 而高蛋白植物大豆為33.59% (郭巨先等, 2001)。另外, 與FAO/WHO所公布的“理想蛋白質(zhì)”的必需氨基酸模式譜相比較, 除了本實驗未測定胱氨酸, 無法判定蛋氨酸+胱氨酸的比例外, 海馬齒其他6種必需氨基酸組合所占比例皆高于模式譜。可見, 海馬齒的必需氨基酸配比合理, 不會限制總蛋白質(zhì)的消化率。

本研究表明, 海馬齒的鮮味氨基酸(天冬氨酸和谷氨酸)的相對含量較高, 占總氨基酸比例的23.02%; 郭巨先等(2001)所報道的菜心、一點紅等華南8種主要野生蔬菜的鮮味氨基酸的比例為22.85%—25.88%, 由此可見海馬齒具有一定鮮味特性。谷氨酸能與體內(nèi)的血氨結(jié)合生成谷氨酰胺, 參與肌肉、大腦以及大腦的解毒作用。天冬氨酸還能延緩牙齒和骨骼的破壞。谷氨酸和天冬氨酸還具有增強(qiáng)記憶的功能(劉青廣等, 2007)。海馬齒微酸, 含鹽, 用煮沸的清水漂洗幾遍, 可去除多余的鹽分, 以便有較好的口感(National Research Council U. S. (NRC), 1990)。

海馬齒生命力旺盛, 栽培簡易, 可以在土壤及水環(huán)境下生長。在鹽度20條件下能夠快速生長, 耐鹽性強(qiáng), 適鹽度廣, 方便我國熱帶及亞熱帶海域種植。海馬齒的營養(yǎng)豐富, 含有較高的蛋白質(zhì), 氨基酸種類齊全, 必需氨基酸比例合理; 礦質(zhì)元素種類豐富, 含量較高, 具有濱海植物特有的營養(yǎng)優(yōu)勢; 含有豐富的β-胡蘿卜素, 為人體提供維生素A前體。海馬齒的鮮味氨基酸含量較高, 肉質(zhì)化植物, 經(jīng)過合適的烹調(diào)可成為可口的食品。綜上所述, 海馬齒栽培簡單, 營養(yǎng)價值高, 是值得開發(fā)利用的天然海洋植物。