沙棘为多年生落叶灌木或小乔木，是一种喜光、耐水、耐旱、生长性极好的小浆果植物，多为橘黄色或橘红色，地理分布很广，在东经 2°～123°，北纬 27°～69°之间，跨欧亚两洲温带地区，分为6个种和12个亚种。我国是沙棘属植物分布区面积最大，种类最多的国家。目前在山西、陕西、内蒙古、河北、甘肃、宁夏、辽宁、青海、四川、云南、贵州、新疆、西藏等19个省和自治区都有分布，总面积达1 800万亩[1-2]。我国现有的野生或种植的沙棘品种主要有，亚种沙棘，分布面积最大，占我国沙棘资源面积的80%以上，主要分布在黄河中游地区；西藏沙棘，主要分布在青藏高原；蒙古沙棘，主要分布在新疆的天山以北；柳叶沙棘，主要分布在西藏东南部；云南沙棘，主要分布在云贵高原等地区；江孜沙棘，主要分布在四川西部，青藏高原东部等。沙棘的广泛栽植不仅能够防风固沙、保持水土，有利于生态环境的保护，更重要的是由于其含有丰富的维生素、多糖、蛋白质、氨基酸、微量元素等营养成分以及黄酮类、甾体类化合物、原花青素、三萜烯类、鞣质、5-羟色胺等生物活性物质，具备药食同源的特性，在保健品、食品等开发研究方面得到广泛重视[3-5]。
沙棘果渣是沙棘果榨汁后的副产品，除了少部分被用作动物饲料外，大部分都被丢弃，经细菌分解后腐烂产生难闻的气味，不仅污染环境，更造成资源的极大的浪费[6]。经研究表明，沙棘果渣中依旧含有多种必需氨基酸和微量元素，黄酮的含量甚至会高过沙棘汁和沙棘油中的黄酮[7-8]，且不同品种的沙棘果渣由于受到地理环境、后期培育、基因等因素的影响，他们在基本营养成分，矿物质元素，和总黄酮的含量方面都表现出显著地差异。近年来，黄酮作为优良的天然抗氧化剂，降低了合成抗氧化剂的潜在毒副作用的风险，且在抗氧化和自由基清除能力方面展现出卓越的优势，黄酮作为高效的天然抗氧化剂已成为人们研究的热点之一[9]。裴轶琨利用高压脉冲电场作用沙棘果皮渣，以提高其总黄酮含量[10]，罗丽等分析了沙枣与沙棘果实乙醇提取物抗氧化性的差异[11]。目前，有关不同品种沙棘果渣营养成分及抗氧化性分析的研究鲜见报道，鉴于此，本文主要选取我国境内的几个品种的沙棘，对其果渣的营养成分及抗氧化能力进行分析评价，以期为开发新的天然抗氧化剂和合理利用沙棘果渣资源提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
沙棘果渣：郑州市澳玛生物科技有限公司，品种为：亚种沙棘、西藏沙棘、蒙古沙棘、柳叶沙棘、云南沙棘、江孜沙棘；DPPH、芦丁标准品：美国sigma公司；无水甲醇、无水乙醇、亚硝酸钠、氢氧化钠、氯化铝、水杨酸：分析纯，国药集团化学试剂有限公司。
1.2 仪器与设备
101-3ABS型电热恒温鼓风干燥箱：北京市永光明医疗器械厂；FW-100高速万能粉碎机：北京中兴伟业仪器有限公司；2300全自动凯氏定氮仪：瑞典FOSS公司；835-50型高速氨基酸分析仪：日本Hitachi公司；Optima 2100DV电感耦合等离子体发射光谱仪：美国PE公司；MARS6型消化萃取仪：美国CEM公司。
1.3 试验方法
1.3.1 沙棘果渣样品制备
6个品种沙棘果渣用清水冲洗表面洗去果渣上的浮色，烘干后，置于粉碎机中粉碎30 s，过60目筛，收集后置于4℃冰箱备用。
1.3.2 基本营养成分测定
沙棘果渣营养成分测定以国标为准，GB 5009.5-2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》；GB 5009.9-2016《食品安全国家标准食品中淀粉的测定》；GB 5009.6-2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》；GB 5009.3-2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》；GB 5009.4-2016《食品安全国家标准食品中灰分的测定》；GB 5009.88-2014《食品安全国家标准食品中膳食纤维的测定》。
1.3.3 矿物质元素测定
根据已报道文献做少许修改，步骤如下：分别称取6个品种的沙棘果渣0.5 g放入消化管中，加入硝酸∶双氧水=4∶1（体积比）混合液体10 mL在消化仪中消化[12]，消化完全后用超纯水定容到25 mL待用。吸取微量样品消化液到电感耦合等离子体发射光谱仪，分析样品中矿物质元素的含量。
1.3.4 氨基酸的测定及评价
使用835-50型高速氨基酸分析仪测定6个品种沙棘果渣中氨基酸含量。
1.3.5 沙棘果渣提取液制备、总黄酮的测定及抗氧化性分析
分别称取定量的6个品种沙棘果渣于50 mL的离心管中，加入含0.1%盐酸的70%甲醇-水混合液40 mL，在超声波清洗仪中反应30 min，于离心机中离心（8 000 r/min）3 min，收集上清液，再次用 40 mL 的含0.1%盐酸的70%甲醇-水混合液溶解沉淀，重复上述步骤。合并2次提取液，放在4℃冰箱保存备用。
1.3.5.1 沙棘果渣总黄酮含量测定
依据AlCl3比色法[13]测定。
1.3.5.2 DPPH自由基的清除能力评价
DPPH自由基清除能力根据已报道文献做少许修改，步骤如下[14]，吸取2 mL的沙棘果渣提取液与2 mL，70%甲醇，1 mL 0.5 mmol/L新鲜配制的DPPH无水乙醇溶液于比色管中，混匀，暗处放置30 min，于517 nm波长处测定吸光度A。样品对照组（A1）用无水乙醇代替DPPH无水乙醇溶液，用70%甲醇代替样品提取液作为模型对照组（A2），并按下式计算黄酮对DPPH自由基清除率
1.3.5.3 羟基自由基的清除能力评价
·OH清除能力的测定方法根据已发表文献做少许修改[15]，取2 mL沙棘果渣提取液，依次加入2 mL 6 mmol/LFeSO4，2mL6mmol/LH2O2，混匀后静置 10min，再加入2 mL 6 mmol/L水杨酸，混匀，静置30 min，在波长510 nm处测其吸光度（A），用等体积的蒸馏水代替水杨酸时的吸光度（A1）。空白对照组以蒸馏水代替黄酮溶液吸光度（A2）。计算黄酮对羟自由基的清除率
1.4 统计分析
试验数据的统计分析结果均采用OriginPro 8.6专业软件来处理，试验数据均表示为平均值±标准偏差（means±standard deviation）。
2 结果与分析
2.1 基本营养成分分析
6个品种沙棘果渣基本营养成分见表1。
表1 6个品种沙棘果渣基本营养成分
Table 1 Basic nutritional components of six sea buckthorn fruit residue %
品种 蛋白质 脂肪 水分 灰分 粗纤维亚种 19.47±0.27 17.92±0.11 12.35±0.39 5.15±0.12 37.80±0.45西藏 12.44±0.23 19.53±0.08 14.92±0.34 9.78±0.11 42.41±0.54蒙古 15.51±0.27 16.56±0.18 13.25±0.52 7.74±0.46 43.09±0.58柳叶 16.43±0.21 18.15±0.17 15.33±0.49 8.27±0.21 42.73±0.98云南 13.68±0.54 15.74±0.14 15.96±0.48 9.12±0.36 38.73±0.92江孜 17.82±0.33 16.74±0.25 9.69±0.53 9.98±0.32 39.31±0.67
由表1可知，6个品种的沙棘果渣基本营养成分的含量（以干物质计算）存在不同程度的差异，6个品种的沙棘果渣蛋白质含量在（13.68±0.54）%～（19.47±0.27）%之间，脂肪含量在（15.74±0.14%～19.53±0.08%）之间，水分含量在（9.69±0.53）%～（15.96±0.48）%之间，灰分含量在（5.15±0.12）%～（9.98±0.32）%之间，粗纤维的含量在（37.80±0.45）%～（43.09±0.58）%之间。这是由于基因、营养、气候和地理环境的不同，同一物种的不同品种之间也会存在较大差异。
2.2 矿物质元素分析
矿物质元素是机体的重要组成部分，一方面维持着细胞内外的渗透压与机体的酸碱平衡，另一方面参与机体的各种生命活动。6个品种的沙棘果渣矿物质元素的含量见表2。
表2 6个品种的沙棘果渣矿物质元素的含量
Table 2 Content of mineral element from six sea buckthorn fruit residue ×10-2mg/g
品种 Ca Fe P Mn Zn亚种 244.31±1.00 11.48±0.07 235.10±1.15 1.46±0.14 1.04±0.01西藏 175.44±0.56 6.44±0.05 187.15±0.39 1.14±0.11 1.26±0.01蒙古 161.95±0.57 4.37±0.04 274.35±0.56 0.57±0.01 0.90±0.01柳叶 139.85±0.42 5.63±0.04 217.47±0.35 0.89±0.01 1.02±0.01云南 124.01±0.30 3.39±0.10 154.43±0.37 0.48±0.02 1.02±0.02江孜 182.55±0.45 7.67±0.04 225.07±0.41 0.93±0.14 0.88±0.01
表2展示了6个品种沙棘果渣含有几种主要的矿物质元素。钙离子是构成骨骼和牙齿的主要成分；铁离子输送氧气，促进血红蛋白的合成；磷元素核酸、蛋白质、磷脂的主要组成成分；锰离子是软骨生长的辅助因子，亦可促进钙的吸收；锌离子是促进机体生长和组织再生的催化剂、且对免疫力的提高其关键性作用。由表2可知亚种沙棘果渣中钙离子、铁离子和锰离子的含量分别达到2.443、0.115、0.014 6 mg/g，为6个品种中含量最高，此外磷元素和锌离子的含量也在6个品种沙棘果排名靠前，因此亚种沙棘果渣品种可作为优良的矿物质补充剂。
2.3 氨基酸含量分析
人体所需氨基酸主要包括必需氨基酸（essential amino acid，EAA）和非必需氨基酸（nonessential amino acid，NEAA），而必需氨基酸必须从体外摄取，所以必需氨基酸的含量和构成比例是评价蛋白质营养价值的重要标准，6个品种沙棘果渣中氨基酸的含量见表3。
表3 6个品种沙棘果渣中氨基酸的含量
Table 3 The contents of amine acids from six sea buckthorn fruit residue %
注：*表示必需氨基酸。
氨基酸种类 亚种 西藏 蒙古 柳叶 云南 江孜天冬氨酸（Asp） 1.01 1.17 1.07 1.00 1.11 0.75苏氨酸（Thr）* 0.31 0.22 0.25 0.34 0.18 0.19丝氨酸（Ser） 0.36 0.31 0.42 0.28 0.48 0.22谷氨酸（Glu） 1.56 0.84 1.01 1.34 0.74 0.92甘氨酸（Gly） 0.29 0.24 0.21 0.36 0.17 0.27丙氨酸（Ala） 0.34 0.42 0.27 0.39 0.51 0.25胱氨酸（Cys） 0.08 0.12 0.08 0.21 0.12 0.08缬氨酸（Val）* 0.37 0.29 0.28 0.48 0.36 0.34蛋氨酸（Met）* 0.04 0.04 0.06 0.11 0.09 0.07异亮氨酸（Ile）* 0.36 0.17 0.16 0.24 0.22 0.27亮氨酸（Leu）* 0.64 0.62 0.58 0.42 0.39 0.52酪氨酸（Tyr） 0.16 0.11 0.21 0.22 0.17 0.16苯丙氨酸（Phe）* 0.41 0.27 0.33 0.34 0.28 0.33赖氨酸（Lys）* 0.55 0.29 0.36 0.25 0.47 0.19组氨酸（His） 0.15 0.16 0.13 0.11 0.12 0.22精氨酸（Arg） 0.68 0.56 0.47 0.66 0.72 0.28脯氨酸（Pro） 0.17 0.19 0.26 0.21 0.16 0.34 TAA 7.28 6.02 6.15 6.96 6.29 5.4 EAA 2.88 1.9 2.02 2.28 1.99 1.91 EAA/TAA 39.1 31.5 32.8 32.7 31.6 35.3
由表3知，6个品种沙棘果渣中含有17种氨基酸（色氨酸未检测），其中中国沙棘果渣中必需氨基酸的含量和构成比例分别为2.88%和39.1%，为6个品种中含量和比例之最。联合国粮农组织（food and agriculture organization，FAO）/世界卫生组织（world health organization，WHO）推荐的理想蛋白质模式认为：蛋白质氨基酸组成EAA/TAA[总氨基酸（total amine acids，TAA）]在40%以上，蛋白质的质量较好[16]。由此可见亚种沙棘果渣氨基酸组成接近理想蛋白模式。
2.4 芦丁标准曲线及总黄酮含量的测定
以芦丁质量浓度（X）为横坐标，吸光度波长在510 nm处（Y）为纵坐标绘制芦丁标准曲线如图1所示，芦丁标准曲线回归方程为：Y=0.39X+0.045，R2=0.997，表明该标曲在0.25 mg/mL～1.5 mg/mL范围内呈良好的线性关系。
图1 芦丁标准曲线
Fig.1 Standard curve of rutin
6个品种沙棘果渣中总黄酮的含量见表4。
表4 6个品种沙棘果渣中总黄酮的含量
Table 4 The content of total flavonoids from six sea buckthorn fruit residue %
品种 总黄酮亚种 3.19±0.11西藏 2.14±0.09蒙古 2.39±0.15柳叶 1.87±0.07云南 1.44±0.08江孜 2.56±0.08
由表4知，6个品种沙棘果渣总黄酮含量在1.44%到3.19%之间，其中中国沙棘果渣中总黄酮含量为最高。
2.5 清除DPPH自由基和羟基自由基能力的评价
自由基性质比较活泼、且毒性最大，能与细胞中的大部分分子发生反应，引发组织细胞病变，导致各种疾病的发生和机体衰老，且反应速度非常快[17]，黄酮类抗氧化作用是通过酚羟基与自由基反应，形成共振稳定的半锟式自由基而中断链式反应[18]。对6个品种沙棘果渣提取液抗氧化能力分析，结果如图2所示。
中国沙棘果渣黄酮提取液（5 mg/mL）的DPPH自由基清除能力和羟基自由基的清除能力分别达到了57.4%和45.1%，为6个品种中最优，这也进一步验证了总黄酮的抗氧化性与其浓度呈正相关。由此证明，中国沙棘果渣品种可作为抗氧化功能食品的原料之一。
图2 6个品种沙棘果渣提取液（5 mg/mL）的抗氧化能力
Fig.2 The antioxidant capacity of six varieties of sea buckthorn pomace extracts（5 mg/mL）
A.DPPH自由基清除率；B.羟基自由基清除率。
3 结论
6个品种的沙棘果渣由于受到基因、营养、气候和地理环境的影响，他们的营养成分及含量存在显著性差异，其中中国沙棘果渣含有19.47%的蛋白质，为6个品种果渣最高，且和人体息息相关的矿物质元素Ca、P、Fe、Mn、Zn 的含量均在 6 个品种的沙棘果渣中名列前茅，必需氨基酸的含量占39.1%接近规定的理想蛋白模式。同时中国沙棘果渣中总黄酮的含量达到3.19%也为6个品种最高，5 mg/mL中国沙棘果渣提取液的DPPH自由基和羟基自由基清除率分别达到57.4%和45.1%。
通过对比6个品种的沙棘果渣，中国沙棘果渣可作为良好的蛋白质来源，矿物质来源和天然的抗氧化剂用于功能性食品的开发，为充分合理利用沙棘果渣资源提供理论基础。
[1]DULF F V.Fatty acids in berry lipids of six sea buckthorn(Hippophae rhamnoides L.,subspecies carpatica)cultivars grown in Romania[J].Chemistry Central Journal,2012,6(1):106-106
[2]SAYEGH M,MIGLIO C,RAY S.Potential cardiovascular implications of Sea Buckthorn berry consumption in humans[J].International Journal of Food Sciences&Nutrition,2014,65(5):521-528
[3]CHAUHAN A S,NEGI P S,RAMTEKE R S.Antioxidant and antibacterial activities of aqueous extract of Seabuckthorn(Hippophae rhamnoides)seeds[J].Fitoterapia,2007,78(7):590-592
[4]TING H C,HSU Y W,TSAI C F,et al.The in vitro and in vivo antioxidant properties of sea buckthorn (Hippophae rhamnoides L.)seed oil[J].Food Chemistry,2001,125:652-659
[5]XUE Y,MIAO Q,ZHAO A,et al.Effects of sea buckthorn(Hippophaë rhamnoides)juice and L-quebrachitol on type 2 diabetes mellitusin db/dbmice[J].Journal of Functional Foods,2015,16:223-233
[6]LARMO P S,KANGAS A J,SOININEN P,et al.Effects of sea buckthorn and bilberry on serum metabolites differ according to baseline metabolic profiles in overweight women:a randomized crossover trial[J].American Journal of Clinical Nutrition,2013,98(4):941-951
[7]李晓花.沙棘有效成分动态变化研究[D].长春:吉林农业大学,2003
[8]刘勇,廉永善,王颖莉,等.沙棘的研究开发评述及其重要意义[J].中国中药杂志,2014,39(9):1547-1552
[9]白生文,汤超,田京,等.沙棘果渣总黄酮提取工艺及抗氧化活性分析[J].食品科学,2015,36(10):59-64
[10]裴轶琨.响应面法优化高压脉冲电场提取沙棘果皮渣黄酮[J].中国酿造,2012,31(10):57-61
[11]罗丽,梁琪,毕阳,等.沙枣与沙棘果实乙醇提取物抗氧化性的比较分析[J].甘肃农业大学学报,2012,47(4):130-135
[12]吴冬青,李彩霞,安红钢,等.FAAS法测定芦笋果实中的微量元素[J].广东微量元素科学,2007,14(2):43-46
[13]凌关庭.抗氧化食品与健康[M].北京:化学工业出版社,2004
[14]YE C L,DAI D H,HU W L.Antimicrobial and antioxidant activities of the essential oil from onion(Allium cepa L.)[J].Food Control,2013,30(1):48-53
[15]ZHONG K,LIN W J,WANG Q,et al.Extraction and radicals scavenging activity of polysaccharides with microwave extraction from mung bean hulls[J].International Journal of Biological Macromolecules,2012,51(4):612-617
[16]崔令军,王保平,乔杰,等.泡桐花营养成分分析评价[J].食品工业科技,2014,24:338-341
[17]白姗姗,刘博奥,刘玉梅.啤酒花废弃枝叶的营养成分及抗氧化活性研究[J].酿酒科技,2016(3):61-64
[18]郑丽,刘振春,张星,等.紫薯茎叶中黄酮的提取及其功能性研究进展[J].食品安全质量检测学报,2016,7(9):3566-3573