大棚种植菜用甘薯茎尖矿物质和氨基酸含量分析

大棚种植菜用甘薯茎尖矿物质和氨基酸含量分析甘薯又名红薯、番薯、地瓜等，为旋花科甘薯属一年生或多年生草本植物。

甘薯是我国四大主要粮食作物之一，我国甘薯总产量和种植面积均居世界首位。

长期以来，人们利用的只是甘薯的块根，而对甘薯茎叶的研究较少。

虽然普通甘薯品种的茎尖也可以食用，但其食味苦涩，而菜用甘薯品种的茎尖食味清香，更适合食用。

甘薯除了块根供人们食用之外，其余部分都作饲料或者直接丢弃，其中也包括甘薯茎尖，这造成了资源的极大浪费。

为了充分利用甘薯茎尖这一资源，我们需要全面了解甘薯茎尖中各矿质元素以及氨基酸组成和含量的情况。

本研究对7种菜用甘薯茎尖的矿质营养成分和氨基酸组成含量进行特征分析，便于科学开发和利用甘薯茎尖资源。

1 材料与方法1.1 材料与试剂7种菜叶型甘薯参试品种来源见表1。

各品种于3月中旬扦插于塑料大棚内。

土壤为黄砂壤土，常规施肥和管理。

于7月初取样分析。

样品采集15 cm长的嫩尖，茎尖采收当天迅速送到实验室制样分析。

所用试剂包括浓硝酸（分析纯）、过氧化氢溶液、盐酸（分析纯），均购自国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备Optima 7000 DV ICP-MS光谱仪，美国珀金埃尔默仪器（上海）有限公司生产；GAMMAI-16 LSC真空冷冻干燥机（德国Ghrist）；日立L-8900全自动氨基酸分析仪，日本日立高新技术株式会社；旋风粉碎机。

1.3 测定方法①预处理各样品取茎尖10～15 cm的部分，用水清洗净，自然风干。

然后将茎切成2～3 cm的小段，放入冷冻干燥箱里冷冻干燥，并将已干燥的样品用粉碎机粉碎，因此以下数据皆为干燥后的干基含量。

②矿质元素的测定称取磨碎的植株样品0.350 0 g，置于50 mL 消解管中，加入10 mL浓硝酸，在消解仪上加热（140℃），当溶液呈均匀酱油色时取下，稍冷却后加双氧水，再消煮，如此重复3～5次，每次添加双氧水量逐渐减少，消煮到溶液呈无色或清亮后，冷却洗入50 mL容量瓶中定容，用ICP-MS测定。

③氨基酸的测定a.预处理方法。

取0.300 0 g样品，加入5 mL 6 mol/L的盐酸，在110℃水解24 h，定容至50 mL，取0.5 ml冷冻干燥，再加入1.5 mL 0.02 mol/L的盐酸，最后过滤上机测定。

b.仪器分析条件。

梯度洗脱，分离柱柱温57℃，反应柱柱温135℃，缓冲液流速0.35 mL/min，茚三酮流速0.35 mL/min，选择L89_PH 4.6×60-2622.met分析方法，通道1检测波长570 nm，通道2检测波长440 nm，进样量20 μL。

2 结果与分析2.1 矿质元素的含量①必需常量元素由表2可以看出，7种样品中钾含量是最高的，为27 039.09～46 246.90 mg/kg，其次为钙、镁、钠含量，分别为5 829.49～13 876.58、2 904.53～3 903.17、544.24～11 086.49 mg/kg。

其中镁含量较为平稳，Y3最高，达到了3 903.17 mg/kg，最低的Y5为2 904.53 mg/kg，镁是叶绿素的构成成分，这可能跟甘薯茎尖颜色差异不大有关系。

钠的含量波动最大，最大的Y5达到了11 086.49 mg/kg，最小的Y4只有544.24 mg/kg，Y3、Y6的含量都超过了5 000 mg/kg。

钾的含量最高，同时波动也较大，最大的Y1达到了46 246.90 mg/kg，最小的Y7为27 039.09 mg/kg。

钙的含量处于第二位，有3个品种的含量超过了11 000 mg/kg，分别为Y7、Y3、Y4，最高的Y7达到了13 876.58 mg/kg。

Oduro等的研究中提到红薯叶的钙含量在1 310.52～1 402.27 mg/100 g，与本文测得的含钙最高的品种Y7基本一致，不同品种之间存在差异。

钙对心肌有特殊影响，钙与钾相拮抗利于心肌收缩，维持心跳节律，钙还具有中和酸性物质和解毒的作用，钙还对多种酶有激活作用，如激活ATP酶等；镁是多种酶的激活剂，对葡萄糖降解、脂肪、蛋白质、核酸的生物合成起重要作用，镁还有参与脂肪的代谢和促进维生素C合成的作用，甘薯茎尖具有解毒、降低胆固醇的作用，可能与其含有较高的钙、镁有一定的关系。

钠是人体肌肉组织和神经组织中的重要成分之一，钠元素在人体内过量或不足时，均会影响人体的正常生理功能。

②必需微量元素由表2数据可知，铁、锰和锌的含量较高，但不同的品种之间含量存在一定差异。

铁的含量在92.94～115.88 mg/kg，含量较为均一，其中最大的为Y6，最小的为Y1，略低于Oduro 等研究中红薯叶的铁含量，其最大原因是品种差异，预处理方法也有一定影响，也可能是测定部位不同造成的。

锰含量在52.52～122.50 mg/kg，最大的为Y3，达到122.50 mg/kg。

研究表明，锰元素对胆固醇合成、碳水化合物及脂肪代谢等都起着重要的作用，菜用甘薯茎尖有降低胆固醇等功效可能与其含有相对较高的锰元素有一定关系。

锌元素有促进人体生长发育的作用，与味觉蛋白合成味觉素，增强食欲，增强人体免疫力等功能，是人体中重要的微量元素。

在7种材料中，Y2的锌含量特别高，为292.93 mg/kg，而其他的6个样品的锌含量均在41.98～60.57 mg/kg，因此，Y2品种甘薯可用于开发加强锌元素的产品。

钴含量很低，在各材料间差别较大，钴含量最少的是Y1、Y6，仅为0.02 mg/kg，而最高的Y7是Y6的4倍，达到了0.08 mg/kg。

钴具有与氢氰酸形成不同配合物的明显倾向，因而能解除氰化物的毒性，薯茎尖能消炎解毒可能与其含有钴有关。

此外，钼含量也较低，含量都在1.00 mg/kg以下，7种材料中含量最高的是Y6，达0.98 mg/kg，最低的是Y3，仅为0.49 mg/kg。

钼具有活化铁质、防止贫血、帮助代谢、促进正常发育的生理作用，这可能与菜用薯茎尖增强人体免疫力有关联。

菜用甘薯茎尖的铜含量在 6.08～12.14 mg/kg，含量较高，最高的为Y2，蔬菜的铜含量主要与当地种植条件有关，同时也可能与该品种对铜的富集和吸收能力有关，Y2具有较高的含铜量，原因可能与种植土壤含铜量高及该品种对铜元素吸收能力好有关，具体原因还需进一步研究。

铬的含量在9.05～21.65 mg/kg，含铬量最高的是Y5，为21.65 mg/kg，铬对防治动脉粥样硬化、冠心病、高血压、脑血管疾病都有十分重要的作用，因而菜用型甘薯茎尖具有的预防高血压等功效可能与其中含铬有一定关联。

硼的含量在18.64～27.31 mg/kg，最大的是Y1，最小的是Y7，硼是人的一种重要营养成分，缺硼可使生长延缓，并出现骨关节炎。

2.2 氨基酸组成和含量特征①氨基酸种类及含量对7个样品进行17种氨基酸的测定分析，包括苏氨酸（Thr）、缬氨酸（Val）、甲硫氨酸（Met）、异亮氨酸（Ile）、亮氨酸（Leu）、苯丙氨酸（Phe）、赖氨酸（Lys）7种人体必需氨基酸，组氨酸（His）、精氨酸（Arg）2种婴幼儿必需氨基酸，及8种其他氨基酸，分别为天冬氨酸（Asp）、丝氨酸（Ser）、谷氨酸（Glu）、甘氨酸（Gly）、丙氨酸（Ala）、半胱氨酸（Cys）、酪氨酸（Tyr）、脯氨酸（Pro），测定结果见表3。

叶菜型甘薯茎尖氨基酸平均含量的顺序从高到低为Asp、Glu、Leu、Lys、Ala、Val、Phe、Gly、Arg、Ser、Ile、Thr、Pro、Tyr、His、Met、Cys。

②人体必需氨基酸含量及其组成人体必需氨基酸是人体不能按需合成，必须从每日膳食中摄取，否则会影响机体蛋白质合成而不能维持机体的正常生长发育的氨基酸。

由表4可知，菜用甘薯茎尖E/T （EAA/T）的比例为33.20%～37.66%，其中比例最高的是Y3，其次是Y6，比例最低的是Y2。

菜用甘薯茎尖中E/N（EAA/NEAA）的比例最高的为Y3，有60.41%，最低的是Y2，比例为49.71%。

1973年FAO/WHO 提出理想蛋白质的标准是E/T在40%左右，E/N在0.60 以上，因此可看出，Y2这一菜用型品种的必需氨基酸含量并不如其他的品种，Y3的比例模式最符合理想蛋白质的标准。

从儿童必须氨基酸的含量CE看，菜用型甘薯茎尖中含量较高，其中Y7最高，有23.93 mg/g（表3），可以考虑将菜用型甘薯茎尖开发适合儿童食用的功能性食品。

③药用氨基酸含量及其组分药用氨基酸是指在一般植物中含量少，有些人体不能合成，但又是维持机体氮平衡所必需的氨基酸，包含有Glu、Asp、Arg、Gly、Phe、Tyr、Met、Leu、Lys 9种。

药用氨基酸含量用MAA表示，为以上9种氨基酸之和，M/T表示药用氨基酸含量占氨基酸总量的百分比。

由表3可知，菜用甘薯茎尖药用氨基酸总量为164.23～189.34 mg/g，其中含量最高的是Y4，其次是Y7，最低的为Y3；从表4可以看出，M/T（MAA/T）范围在61.68%～66.29%，其中，比例最高的为Y2，其次为Y4，最低的为Y6，可筛选药用氨基酸比例较高的甘薯茎尖，用于开发功能性食品。

④味觉氨基酸含量及其组分鲜味氨基酸含量用SOAA表示，为Glu、Asp 2种氨基酸含量之和；甜味氨基酸含量用SWAA表示，为Thr、Ala、Gly、Ser、Pro 5种氨基酸含量之和；芳香族氨基酸含量用AAA表示，为Tyr、Phe 2种氨基酸含量之和。

氨基酸不仅具有各种生理功能，还能使食物呈现出一定鲜美的味道。

由表4可知，菜用型甘薯茎尖的呈味型氨基酸各品种间含量差异并不是很大。

在鲜味、甜味氨基酸和芳香族氨基酸中，SOAA最高的是Y4，达到了106.22 mg/g，SWAA最高为Y7，达到70.28 mg/g，AAA最高为Y7，达到26.04 mg/g，其中Y7的SOAA、SWAA和AAA 都是较高的，可能在食味评价中有较好表现。

3 小结与讨论本研究表明，甘薯茎尖含有丰富的矿质元素和氨基酸。

常量元素方面，钾含量最高，最高的是Y1；钙含量其次，最高的是Y7；镁居第三位，最高为Y3；钠含量最小，同时波动最大，其最大值为Y5，达11 086.49 mg/kg，最小值为Y4，只有544.24 mg/kg。

造成各品种常量元素差异的原因可能是品种间对矿物质吸收利用能力存在差异。

本研究表明，甘薯茎尖具有丰富的微量元素种类，且某些品种的某些微量矿质元素含量特别高，如Y5的铬量达到了21.65 mg/kg，可针对性地开发相关功能性食品等。

本文检测了17种氨基酸的含量，由于本研究采用盐酸水解法，而天冬酰胺和谷氨酰胺在酸水解时释放出氨而成为天冬氨酸和谷氨酸，色氨酸在酸水解中被破坏，因此样品中可能还含有天冬酰胺、谷氨酰胺和色氨酸，相应的天冬氨酸和谷氨酸含量可能比实际值略高。