作者：李莹 董浩 白卫东 李湘銮 李焱鑫 钱敏

摘 要：麻竹笋是我国常见竹笋中品质优良的一种禾本科植物,常出现于南方地区,其含糖率高,富含氨基酸、膳食纤维等,是一种营养丰富的天然优质食材,深受人们的喜爱。本文首先系统综述了麻竹笋中的主要营养成分,包括多糖、蛋白质、氨基酸、矿物质元素等物质;总结了麻竹笋中的主要风味物质并明确了其关键醛类风味化合物,对麻竹笋中苦涩风味的来源进行讨论,发现单宁是引起麻竹笋苦味的主要原因,简要总结了降低麻竹笋苦味的措施;重点探讨了麻竹笋中的黄酮、多酚、甾醇等生物活性物质及其功能,同时对膳食纤维在麻竹笋中发挥的功能性进行了简要的叙述。本综述可为麻竹笋的进一步应用推广,尤其是功能产品的开发提供理论依据,并为提高麻竹笋的利用率提供参考意义,进而拉动产区的经济效益。

0 引言

麻竹(Dendrocalamus latiflorus Munro)属于禾本科植物,在我国长江以南的广大丘陵地区被划分为精良的笋、材两用丛生竹种[1],它的幼芽可供食用,成熟的秆可用于建筑和造纸[2]。大叶麻竹笋又名甜竹和大绿竹,其发笋周期长、营养价值高,是一种家喻户晓的笋种,常出现于我国南方亚热带地区[3],倍受人们喜爱。麻竹笋的可食部分为初生、鲜滑的芽或鞭,口感鲜嫩脆爽、适口性强,是驰名的高产型竹笋,适合鲜食或经加工食用[4]。麻竹笋中营养与功能性成分丰富,含有20余种氨基酸以及多种人体必需的微量营养素[5],且具有低脂高蛋白高纤维的特点,此外,麻竹笋中还含有多酚、甾醇和黄酮等多种高水平的生物活性物质[6],具有重要的经济和研究应用价值[7]。

麻竹笋在食品领域应用广泛,目前对麻竹笋的研究主要集中在多糖物质、苦涩味去除、笋干复水化[8]以及不同处理条件对麻竹笋贮藏的影响[9]等,但鲜有对麻竹笋营养、风味和功能3种成分较为全面的总结与概述。本文综述了近10年内与麻竹笋营养成分、风味物质和功能组分相关的研究进展(图1),旨在更好地发挥麻竹笋的营养与风味作用,以期为麻竹笋功能性成分的深入研究及相关产品的开发应用提供参考依据,进一步提高麻竹笋的利用价值。

图1 麻竹笋营养成分、风味物质和功能组分的研究进展概述图

1 麻竹笋营养成分的研究

我国是竹笋的主要产地,原料资源丰富,并有食用竹笋的悠远习俗,距今已达上千年。笋的品质主要受碳水化合物、粗纤维、矿物质元素和氨基酸含量等的影响[10]。研究表明,种源和产地的不同,竹笋中的营养成分和利用价值也不同。为了更好地开发利用麻竹笋资源,发挥好麻竹笋中营养成分的作用,本文对其多糖、蛋白质、氨基酸、矿物质元素等成分进行详细的剖析阐述,为其在食品领域中综合功能的运用提供理论基础与依据[11]。

1.1 多糖

多糖是一种膳食纤维素,由10个以上的单糖通过糖苷键脱水缩合而成[12],膳食纤维被营养学家列为“第七营养素”,因此多糖也是麻竹笋中一种重要营养成分,还有抗氧化防癌等保健功能[13]。植物多糖的常见提取方法有溶剂提取法、物理强化辅助提取法、生物酶辅助提取法和物理强化联合酶辅助提取法等[14]。研究表明,竹笋多糖由15种常见氨基酸与多种不同的单糖共同构成,称为杂多糖-蛋白质复合物[15]。为得到纯度更高的竹笋多糖,有学者利用不同的脱蛋白方法对比探究麻竹笋多糖的分离纯化工艺,结果表明木瓜蛋白酶与Sevag法结合处理法效果最佳,分离纯化出的多糖质量最高,杂质含量仅在4.7%以下[16]。竹笋多糖的组分还与竹笋品种、生长状态、采样部位与提取工艺等因素有关[17]。不同生长状态的麻竹幼笋还原糖含量不同,按生长时期顺序变化趋势为降低后升高,其中还原糖含量最高的为幼笋萌动时期,最低为幼笋萌发时期,与萌动时期数据对比降低了50.60%(P<0.01)[18]。因此,后续可以选择萌动时期麻竹幼笋为研究对象,采用木瓜蛋白酶与Sevag法进行分离纯化得到麻竹笋纯化多糖,且目前对麻竹笋多糖的提取方法仍停留在溶剂提取法,未来可以进一步探究其他的提取方法对麻竹笋多糖提取率的影响。

1.2 蛋白质

蛋白质作为构成人体所有细胞和组织的重要组成部分,参与大多数生物过程[19],可溶性蛋白含量不仅是果蔬重要的生理生化指标,也是用于评价果蔬营养的参考评价指标之一[20]。竹笋中的营养成分会因笋龄和部位等其他因素的不同而产生变化,有研究通过定时测定不同处理条件下的麻竹笋可溶性蛋白含量,观察其在贮藏期间生理代谢的变化,发现采后麻竹笋可溶性蛋白都呈下降趋势,在‒0.2℃条件下贮藏的麻竹笋生理代谢效率最低[21]。说明冰温贮藏能抑制麻竹笋的新陈代谢,延缓营养物质的降解,但对于可溶性蛋白的保存效果不佳,贮藏25 d的麻竹笋与鲜麻竹笋相比,可溶性蛋白损失率超过50%,因此麻竹笋采摘后可溶性蛋白质的保留和利用仍待提高。徐圣友等[22]运用微量凯氏定氮法对安徽皖南地区的9种食用竹笋蛋白质含量进行测定,对它们的营养价值进行分析评价,发现不同品种竹笋的蛋白质含量存在较大差异,其中黄山雷竹的蛋白质含量最高,其次为斑竹,毛竹的蛋白质含量最低,总变化范围是19.01%～30.66%。竹笋的热能超过三分之一来自蛋白质,其余来自脂肪和糖类,由此可见竹笋以蛋白质供热为主,是一种良好蛋白质供给食物。此外,有学者从麻竹笋中分离出一种不具有红细胞凝集和核糖核酸酶活性的抗真菌蛋白Dendrocin,这种蛋白可以用于抑制真菌菌丝体生长[23]。综上所述,麻竹笋是一种良好的蛋白质供给食物,且未来可以利用麻竹笋分离出来的抗真菌蛋白进一步应用在生物工程上,探究抗真菌蛋白与其抗菌机制之间的关系。

1.3 氨基酸

除了多糖和蛋白质外,有研究者对麻竹笋中氨基酸的含量进行了测定。于增金等[24]采用氨基酸分析仪法对不同种植地类产出的麻竹笋开展实验,结果显示麻竹笋中除色氨酸外还含有其他17种氨基酸,在不同地类所产的麻竹笋中,农田和林地所产麻竹笋的氨基酸含量都远高于河岸冲击地的,这说明种植地类对农作物的营养价值影响较大,该研究可以为后续麻竹笋的种植选址提供参考,通过选择合适的种植地提高产出麻竹笋的营养价值。虽然种植地的不同会影响麻竹笋氨基酸的含量,但它仅对七类氨基酸含量影响较为明显,分别是谷氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、苏氨酸、组氨酸、精氨酸和亮氨酸,但对其他类型的氨基酸含量、必需氨基酸含量及占氨基酸总量比例无显著变化。人体的八大必需氨基酸是甲硫氨酸、缬氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸和苏氨酸[25],3种地类出产的麻竹笋中这八大必需氨基酸含量的变化范围为5.618～6.275 mg/g,由数据可见变动范围很小,说明三者间有差异,但不明显。对比不同地类出产的麻竹笋中必需氨基酸含量占总氨基酸的比例,可以看出,在河岸冲积地栽培的麻竹笋比例最高,其次是林地、农业用地竹笋,但三者的差异不大。鲜笋与其他蔬菜相比,游离氨基酸含量最高,且占总必需氨基酸的30%以上,因此竹笋可以作为良好的氨基酸来源性食品[26]。

1.4 矿物质元素

竹笋中含有多种微量营养素,尤其在矿物质元素方面,超过了几种常用的蔬菜。矿物质元素的缺乏是全球最常见和普遍的营养障碍,矿物质作为许多酶的重要辅助因子,对许多代谢过程至关重要[25],因此麻竹笋对解决微量营养素缺乏或隐性饥饿有很大的潜力。有学者利用电感耦合等离子体质谱法,测定5种不同品种竹笋中11种矿物元素的含量,结果表明,麻竹笋中常量元素Mg、Ca、K和Na的含量较高[27],而有害元素含量符合GB 2762—2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》要求,说明麻竹笋既营养又安全,且K是竹笋中最丰富的常量元素[19]。此外,在不同生长阶段测定了麻竹笋中的微量元素含量,发现微量元素的含量会随生长过程发生变化(表1)[28],而第二生长阶段的麻竹笋更适宜人体食用,这为进一步研究麻竹笋的食药两性提供了基础。

2 麻竹笋风味物质的研究

风味物质是决定人们对食物品质的好坏判断以及偏好程度的一个重要性指标。麻竹笋是风味物质种类数量最多的笋类之一,共鉴定出153种[29],其中醛类化合物是主要风味物质,相对含量占比超过60%,醛类物质中最主要的成分是4-羟基苯醛,另外醇类和酯类物质也较为丰富。麻竹笋的苦涩味是影响麻竹笋风味的关键因素,而苦涩味强度的主要物质来源是氰化物、百脉根苷、黄酮类及单宁酸[30],其中单宁是水溶性酚类化合物,会使人产生强烈的苦涩感。李雪蕾等[31]采用Folin-Denis可见分光光度法测定了不同光照强度下麻竹笋不同部位的单宁含量,发现单宁含量随光照强度降低而降低,随笋体尖始到底部逐渐降低。通过此研究得知可以在麻竹笋种植过程中,采取套袋措施与控制套袋时间进行避光,并尽量选择麻竹笋底部进行食用,从而减少苦涩味达到改进麻竹笋口感的目的。同样,从光照的角度,有研究发现从弱光环境中采集的竹笋苦味较少,综合代谢组学和转录组学分析表明,可以通过遮光处理形成竹笋基因表达差异,从而减少竹笋苦味,改善竹笋的口感和风味[32]。除避光之外,有研究证明热烫的方式也能有效去除麻竹笋中的苦味物质,在p H 4.0的醋酸水溶液中95℃热烫15 min,保持麻竹笋中的新鲜芳香味道效果最佳[33]。

除了苦味,周春红[34]用气相色谱-嗅觉测量法(gas chromatography-olfactometry,GC-O)发现大叶麻竹笋鲜样中含有16种特征香气化合物,总相对含量为38.83%,主要是青草味和涩味的香气化合物,以及特征香气化合物已醛和苯甲醛。同样,西南大学团队同时分析了竹笋腌制样品和新鲜样品的风味物质,通过GC-O分析在新鲜样品中鉴定出17种风味活性化合物,在腌制样品中鉴定出19种风味活性化合物,进一步证实了上述团队的实验结果,还说明了腌制能提高麻竹笋的风味[35]。

3 麻竹笋功能组分的研究

据文献报道,麻竹笋具有抗炎、抗癌和抗衰老等功能作用,与其含有丰富的多酚、黄酮、甾醇及膳食纤维等活性成分密切相关[36]。食用麻竹笋还对肥胖人群、高血糖人群[37]和接受化疗的癌症患者有益,有良好的辅助治疗效果,对排便不畅、部分肠道类疾病患者也有明显的好处,这些优点来源于竹笋在人体内的消化机制。

3.1 黄酮类物质

黄酮类化合物是竹子提取物的主要化学成分,作为强大的抗氧化剂,它们可以有效地破坏体内的氧自由基,减缓细胞退化和衰老,并抑制癌细胞生长,从而发挥抗癌和抗肿瘤作用。关于麻竹笋中的黄酮,目前研究较多的是不同提取方法或提取条件对黄酮的提取率影响。有研究表明,麻竹、苦竹、毛竹和早竹4种竹笋的黄酮含量在0.186～0.255 mg/g范围之间[38],而杨永峰等[39]测出不同地区的3种苦竹笋总黄酮类化合物含量为0.028～0.135 mg/g,与前人的研究结果相驳,推测是受到竹笋产出地区不同、笋样部位差异以及季节性的影响,这些因素仍需进一步考究。利用毛竹春笋研究黄酮类化合物的提取工艺,通过正交实验直观分析结果可知,总黄酮得率因提取方法不同而不同:乙醇热回流萃取>超声波萃取>水萃取,水萃取总黄酮得率低的原因可能是p H会影响黄酮类化合物在水中的溶解度[40]。后有学者通过优化竹笋总黄酮的提取工艺,最后测得苦竹笋总黄酮含量达到10.655 mg/g[41],明显高于前述两位学者的提取结果,说明竹笋黄酮的提取工艺正在逐渐进步,可以通过优化提取工艺的方式提高竹笋黄酮得率,这为更好地应用竹笋中黄酮及开发药理性新产品提供技术参考。

3.2 多酚物质

多酚物质主要存在于植物的皮、根、叶和果实中,是植物中继纤维素、半纤维素和木质素之后第二种最复杂的酚类次级代谢物[42]。多酚的化学性质不稳定,遇光易分解,生物利用率较低,但与食物中营养成分结合后稳定性增强,且具有抗氧化、消炎防癌、调节胆固醇和预防心血管疾病等生理作用[43],因此在各项研究中越来越受关注。有学者测定比较了4种不同溶剂对麻竹笋多酚的提取量,结果显示,60%甲醇、50%乙醇、30%丙酮、乙酸乙酯4种溶剂提取物中的总酚含量分别为4.94、4.85、4.47和2.22 mg/g[44],由此可知乙酸乙酯对麻竹笋多酚的提取效果最差,醇类溶剂的提取效果最佳,后续可继续深化探究不同浓度醇类溶剂的提取效果。

表1 不同生长阶段样品中元素含量[28]

3.3 甾醇

植物甾醇又称植物固醇,是一种功能性成分,通常游离存在或与脂肪酸、糖类等结合存在,是广泛分布在植物中的次级代谢产物,竹笋中常见的6种植物甾醇结构如图2所示,包括β-谷甾醇、芸苔甾醇、豆甾醇、麦角甾醇、胆甾醇和谷烷醇。陆柏益[38]从4种竹笋中分析这6种甾醇类化合物,发现竹笋的总甾醇含量在不同的品种之间有很大的差异,其中含量最低的是麻竹笋,为112.4 mg/100 g。此外,竹笋中甾醇含量最高的是β-谷甾醇,麻竹笋中的含量数值为89.9 mg/100 g,不同品种的竹笋中谷甾醇含量显著不同。TANG等[45]通过气相色谱-质谱法(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)测得发酵36 h后的竹笋总甾醇积累达到峰值,为(229.94±1.49) mg/100 g,由此证实可以通过发酵的方式提高竹笋的营养与药用价值。

3.4 膳食纤维

膳食纤维是一种多糖,在消化道内不能被消化或吸收,不提供能量,但在体内发挥着重要作用[46]。一旦进入消化道,膳食纤维会吸水膨胀引起饱腹感,可以帮助人体调节食物的摄入、消化和吸收从而降低血糖和脂肪水平,此外还有减轻炎症反应、改良肠道功能和延缓身体衰老等生物活性[47]。竹笋膳食纤维主要由纤维素、半纤维素、木质素和多糖组成,与其他膳食纤维相比,它具有更好的保水和保油性。有研究表明,不同地区的竹笋膳食纤维的体外降糖活性不同,以云南为例,发现采摘自西双版纳景洪傣族自治州的竹笋膳食纤维表现出最好的理化特性[48],包括热特性、持水能力、水膨胀能力和持油能力,这些都可以促进葡萄糖的吸附和延迟扩散。有研究发现剪切均匀辅助酶法提取竹笋膳食纤维效果最佳,提取到的膳食纤维含量最高,达到17.89%,能最高效地抑制α-淀粉酶的活性,同时保持最强的持水能力和最小的颗粒尺寸,具有优良物理化学和功能[49]。该研究表明剪切均匀辅助酶法提取法是一种高效率有发展前景的方法,可以为竹笋膳食纤维在食品或药物中的应用提供参考。在此基础上,有学者对竹笋膳食纤维的性质作了改良,采用高温蒸煮、高压均质化、超声波处理及其两两组合的方法辅助提取膳食纤维,研究其物化特性、结构和体外降血糖效果的影响,发现所有改性样品中的可溶性膳食纤维、阿拉伯糖和葡萄糖含量都有所增加,表明超声波处理-高温蒸煮、高压均质化-高温蒸煮和超声波处理-高压均质化是创新且有前途的改性方法,可以获得具有优良理化和功能特性的竹笋膳食纤维[50]。

4 结论与展望

随着食品科学与临床营养学的迅速发展,麻竹笋的营养价值和保健功能越来越清晰,其需求量也有增无减[51]。本文从麻竹笋的营养成分、风味物质和功能性组分3个方面总结,表明麻竹笋是一种营养和功能性成分含量丰富,风味价值高,具有抗氧化、消炎、延缓衰老和防癌等多种活性的特色食品,具有较大的市场开发潜力。

由于麻竹笋具有较高的营养和商业价值,对麻竹笋的营养成分和风味物质的研究具有重要意义。虽然国内外研究人员主要以其他果蔬为基础对竹笋的营养成分和风味物质进行了研究,并取得相关成果,但对不同生长季节的麻竹笋以及其功能特性的研究仍不够深入。目前麻竹笋的缺点如苦涩味重、纤维素含量太高等尚未解决,今后可以利用高新技术着手解决这些问题,提高麻竹笋的质量和品质,并发挥好我国南方的地区优势,把麻竹笋与常见畜禽肉类搭配烹饪,如麻竹笋焖鸡等,为当前如火如荼的预制菜产业开发新产品提供参考[52],从而推动食品行业的发展,进一步地开发利用好麻竹笋资源。

图2 竹笋中常见的6种植物甾醇结构图[26]

参考文献：略

作者：李莹 董浩 白卫东 李湘銮 李焱鑫 钱敏 仲恺农业工程学院轻工食品学院 仲恺农业工程学院, 广东省岭南特色食品科学与技术重点实验室, 农业农村部岭南特色食品绿色加工与智能制造重点实验室, 现代农业工程创新研究院

作者简介：李莹,硕士研究生,主要研究方向为食品加工与安全。*钱敏,硕士,高级实验师,主要研究方向为食品化学、食品加工与品质安全控制。

基金：广东省驻镇帮镇扶村农村科技特派员项目(KTP20210224、KTP20210383);广东省岭南特色食品科学与技术重点实验室项目(20211212040013);仲恺农业工程学院“广东英德麻竹笋科技小院”建设项目;

来源：《食品安全质量检测学报》期刊