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Analysis of Nutritional Components and Acute Toxicity of Bauhinia variegata

花匠小妙招
2024-11-07 05:24

摘要: 为评价洋紫荆(Bauhinia variegata)花的营养价值和急性毒性作用，本研究按照食品安全国家标准法对3种花色洋紫荆花的营养成分进行检测分析，并采用改良寇氏法测定洋紫荆花乙醇浸膏对小鼠的急性毒性作用，以期为洋紫荆花资源的开发利用提供理论依据。结果表明：在所测定的17种氨基酸中，3种花色洋紫荆花的氨基酸种类一致，同种氨基酸在3种花色洋紫荆花中含量差别不大；粉花洋紫荆中Fe的含量极显著低于红花和白花洋紫荆，Mn的含量显著高于红花和白花洋紫荆；粉花洋紫荆中维生素C的含量极显著高于红花和白花洋紫荆。急性毒性试验结果显示：红花洋紫荆乙醇浸膏的半数致死量(Lethal Dose 50%，LD50)为30.34 g/kg，95%平均可信限为27.97-32.91 g/kg；粉花洋紫荆乙醇浸膏的LD50值为33.79 g/kg，95%平均可信限为30.43-37.53 g/kg；白花洋紫荆乙醇浸膏的LD50值为30.24 g/kg，95%平均可信限为27.11-33.73 g/kg。根据WHO外源化合物经口急性毒性分级标准，3种花色洋紫荆花乙醇浸膏灌胃小鼠一次经口LD50值均大于15 g/kg，毒性分级为无毒，为洋紫荆花可食用性的开发利用提供科学依据。

WANG Yafeng1 , LIANG Meng1, XIE Taojie2, YANG Bingyuan1, PENG Jing1, HE Ruijie1, ZHU Hongjie2, HUANG Yonglin1

Abstract: In order to evaluate the nutritional value and acute toxicity of Bauhinia variegata, the nutritional components of three kinds of flower colors of B.variegata were tested and analyzed according to the National Food Safety Standard method, and the acute toxicity of ethanol extract of B.variegata flowers on mice was determined by modified karber's method. It hopes to provide theoretical basis for the development and utilization of B.variegata resources. The results showed that among the 17 amino acids determined, the amino acids of three kinds of flower colors of B.variegata were identical, and the content of the same amino acid in three kinds of flower colors of B.variegata had little difference. The content of Fe in pink flowers of B.variegata was significantly lower than that in safflowers of B.variegata and white flowers of B.variegata, and the content of Mn was significantly higher than that in safflowers of B.variegata and white flowers of B.variegata. The content of vitamin C in pink flowers of B.variegata was significantly higher than that in safflowers of B.variegata and white flowers of B.variegata. The results of the acute toxicity test showed that the LD50 value of safflowers of B.variegata ethanol extract was 30.34 g/kg and the 95% average confidence limit was 27.97-32.91 g/kg. The LD50 value of pink flowers of B.variegata ethanol extract was 33.79 g/kg and the 95% average confidence limit was 30.43-37.53 g/kg. The LD50 value of white flowers of B.variegata ethanol extract was 30.24 g/kg and the 95% average confidence limit was 27.11-33.73 g/kg. According to the WHO oral acute toxicity grading standard of exogenous compounds, the LD50 value of three kinds of B.variegata ethanol extracts in mice were all greater than 15 g/kg in one oral administration, and the toxicity was classified as non-toxic. The above results provide a scientific basis for the development and utilization of edible flower of B.variegata.

Key words: Bauhinia variegata nutrient composition amino acid acute toxicity edibility

洋紫荆(Bauhinia variegata)为豆科(Leguminosae)羊蹄甲属(Bauhinia)植物，广泛分布于我国南部省份，适应性强，生长迅速[1]。洋紫荆在多个城市主要作为园林景观观花树种，在早春时节，花先于叶开放，满树繁花，清新淡雅，呈现出美丽壮观的景象[2]。《中华本草》中记载洋紫荆为广西、云南等地的民间药用植物，主要变种白花洋紫荆又名老白花，可食用，云南普洱当地人常采食老白花，其具有清热解毒、止咳平喘、消炎等功效[3]。洋紫荆在中国资源丰富，并具有较高的药用价值和景观生态功能[2-4]，因此人们越来越重视对洋紫荆的资源保护与开发利用。近年来广州、南宁、柳州等南方城市大面积种植洋紫荆，使其成为城市主要的观花树种，不少民众也采集洋紫荆花泡茶、食用等。

目前，洋紫荆的文献报道主要集中在园林绿化、种子萌发及幼苗繁育[5-7]等方面，而关于洋紫荆花营养成分及可食用性研究未见有报道，对不同花色洋紫荆花物质基础、营养成分的系统研究还很欠缺，缺少对洋紫荆花可食用性和安全性的科学依据。柳州市园林科学研究所经过多年选育，共培育出4种花色洋紫荆花[8, 9]。本研究拟通过对柳州市园林科学研究所提供的白花、红花、粉花共3种洋紫荆花样品进行检测，并对其进行营养成分及小鼠的急性毒性分析，以期为洋紫荆花的可食用性及其资源的合理开发利用提供理论依据。

1 材料与方法1.1 材料1.1.1 植物样品

2021年3月从柳州市园林科学研究所中试基地采摘成熟后自然掉落完整无损的3种花色洋紫荆花于室温阴凉处晾晒，40℃鼓风干燥至恒重，粉碎，过60目筛，备用。乙醇等试剂均为分析纯，购于西陇科学股份有限公司。

1.1.2 仪器与设备

K1100自动凯氏定氮仪(济南海能仪器股份有限公司)，日立L-8900型全自动氨基酸分析仪(株式会社日立制作所)，Agilent1200高效液相色谱仪[安捷伦科技(中国)有限公司]，CA-1111冷却水循环装置(东京理化器械株式会社)，N-1100型旋转蒸发仪(东京理化器械株式会社)，X7 Series等离子体质谱仪[赛默飞世尔科技(中国)有限公司]，WFH-203紫外分析仪(上海精科实业有限公司)，PUZS-600A朗普全自动生化分析仪(北京朗普新技术有限公司)。

1.1.3 试验动物

昆明系小鼠50只，雌雄兼半，体质量(20±2) g，由长沙市天勤生物技术有限公司提供，动物许可证号SCXK(湘)2019-0014。动物饲养于温度20-25℃、相对湿度60%-70%的环境中，试验前适应性饲养7 d。

1.2 方法1.2.1 营养成分测定

取上述备用的洋紫荆花粉末，按照以下国家标准法对相关营养成分进行检测。氨基酸测定：GB 5009.124-2016；胱氨酸测定：GB 5009.124-2016改良法；蛋白质测定：凯氏定氮法(GB 5009.5-2016)；灰分测定：灼烧称重法(GB 5009.4-2016)；脂肪测定：索氏抽提法(GB 5009.6-2016)；粗多糖测定：苯酚-硫酸法(SN/T 4260-2015)；微量元素钙、铁、钾、镁、锰、钠、锌、硒、锌测定：电感耦合等离子体质谱分析(SS/NGB/SOP/4061-01)；微量元素磷测定：GB 5009.87-2016；维生素C测定：采用高效液相色谱-荧光检测器进行检测，参照GB 5009.86-2016；维生素A、E测定：反向高效液相色谱法(GB 5009.82-2016)；亚硝酸盐测定：GB 5009.33-2016。

1.2.2 氨基酸评价方法

以1973年联合国粮农组织(FAO)及世界卫生组织(WHO)规定的必需氨基酸均衡模式为标准，用蛋白质化学评分法对洋紫荆花中的必需氨基酸含量进行比较，计算必需氨基酸评分(AAS)、化学评分(CS)[10]，计算公式为

AAS＝样品每克蛋白质中某种必需氨基酸含量(mg/g N)/(FAO/WHO)评分模式中同种必需氨基酸含量(mg/g N)，

CS＝样品每克蛋白质中某种必需氨基酸含量(mg/g N)/鸡蛋蛋白质中同种必需氨基酸含量(mg/g N)。

1.2.3 洋紫荆乙醇浸膏

取新采摘的3种花色洋紫荆花各30 kg，用纯乙醇室温浸提3次，每次浸泡7 d，合并提取液并过滤，52℃减压浓缩18-20 h至无醇味后得浸膏。

1.2.4 急性毒性试验

参照毒理学试验方法与技术以及半数致死量(Lethal Dose 50%，LD50)计算原则[11-13]，经预试验，测出药物样品100%动物死亡和0%动物死亡的剂量范围。正式试验，3种花色洋紫荆花各取50只小鼠，随机分为5组，每组10只，试验前禁食12 h(不禁水)，根据预试验中不同花色100%动物死亡和0%动物死亡的剂量不同，可将白花各剂量组间距设为1∶0.8，粉花和红花各剂量组间距设为1∶0.86。一次给予小鼠灌胃不同剂量的药液，容量为0.4 mL/10 g，立即观察小鼠染毒后1 h内的中毒反应，随后每隔4 h观察每组小鼠的中毒反应，连续观察7 d，并记录动物毒性反应情况及死亡数，采用改良寇氏法分别计算3种花色乙醇浸膏的LD50和95%平均可信限[13]。试验结束后，取存活小鼠的血液和尿液进行生化检测，将所有小鼠处死、解剖后，取心脏和肝脏于10%福尔马林液中固定，石蜡包埋切片，采用HE染色法观察其病理组织学改变。

1.2.5 数据处理

营养成分检测时各项目均做3次独立重复试验，所得数据用SPSS 17.0软件进行统计分析，所得结果用平均值±标准差表示。

2 结果与分析2.1 营养成分分析2.1.1 一般营养成分分析

3种花色洋紫荆花一般营养成分含量如表 1所示。红花洋紫荆中粗蛋白含量显著高于白花和粉花洋紫荆(P < 0.05)。粉花洋紫荆中脂肪和水分含量显著低于白花和红花洋紫荆(P < 0.05)，而其他营养成分含量差别不明显。洋紫荆花中蛋白质和膳食纤维的含量远远高于菠菜、芹菜和莴苣，是一种高蛋白、高膳食纤维的可食用花[10]。

表 1 洋紫荆花中一般营养成分含量(g/100 g)Table 1 Content of general nutrients in flowers of Bauhinia variegata (g/100 g)

种类
Types 粗蛋白
Crude protein 总膳食纤维
Total dietary fiber 脂肪
Fat 粗多糖
Crude polysaccharide 水分
Moisture 灰分
Ash 白花洋紫荆
White flowers of B.variegata 16.0±0.10 43.0±0.26 2.4±0.12 1.32±0.05 9.96±0.07 6.5±0.06 红花洋紫荆
Safflowers of B.variegata 18.5±0.21* 44.5±0.34 2.4±0.05 1.00±0.05* 11.10±0.12 5.9±0.07 粉花洋紫荆
Pink flowers of B.variegata 15.9±0.14 41.3±0.21 2.0±0.03* 1.97±0.08 6.21±0.05* 5.9±0.06 注：*表示同列数据中具有显著性差异(P < 0.05)
Note: *indicates significant differences in the same column of data (P < 0.05)

2.1.2 矿物质元素成分分析

由表 2可知，洋紫荆花常量元素主要有Ca、Mg、K，其中K的含量最高，白花、红花、粉花洋紫荆的含量分别为(23 400±56.9) mg/kg、(22 600±49.5) mg/kg、(22 500±32.6) mg/kg，3种花色洋紫荆花均具有高钾低钠的特征，钾的含量远高于常见水果蔬菜，如红枣、苹果、芹菜、苦瓜、洋葱[14]，缺钾人群可选择洋紫荆花作为补充矿物质元素钾的优良来源。此外，白花洋紫荆中Ca、Mg的含量也比较丰富。粉花洋紫荆中Mn的含量显著高于白花和红花洋紫荆(P < 0.05)，可作为人体补充Mn元素的天然食物来源。白花和红花洋紫荆中Fe的含量极显著高于粉花洋紫荆(P < 0.01)，说明白花和红花洋紫荆可作为人体补充Fe元素较好的天然食物来源。

表 2 洋紫荆花矿物质元素含量(mg/kg)Table 2 Content of mineral elements of B.variegata (mg/kg)

矿物质元素
Mineral elements 白花洋紫荆
White flowers of B.variegata 红花洋紫荆
Safflowers of B.variegata 粉花洋紫荆
Pink flowers of B.variegata 常量元素
Macroelements 钙Ca 5 280±29.5 4 440±21.4* 5 260±18.7 钾K 23 400±56.9 22 600±49.5 22 500±32.6 镁Mg 2 660±12.5 2 240±16.7 2 520±14.5 磷P 350±9.5 329±8.2 291±8.1* 钠Na 35.1±2.1 28.9±1.9 10.2±1.4* 微量元素
Microelements 铁Fe 206.0±6.8 256.0±7.5 97.2±4.6** 锰Mn 36.1±3.4 42.9±3.9 63.6±4.7* 锌Zn 39.3±1.2 34.9±0.9 37.1±1.0 硒Se 0.68±0.1 0.30±0.0 0.53±0.0 注：*表示同行数据具有显著性差异(P < 0.05)，**表示同行数据具有极显著性差异(P < 0.01)
Note: *indicates significant differences in the same row of data (P < 0.05), **indicates extremely significant differences in the same row of data(P < 0.01)

2.1.3 氨基酸组成及评价

3种花色洋紫荆花氨基酸含量如表 3所示。3种花色洋紫荆花中均含有17种常见氨基酸，且8种必需氨基酸俱全。3种花色氨基酸含量差别不大，含量最高的均为天冬氨酸，其次为谷氨酸、亮氨酸，胱氨酸和蛋氨酸含量较少。白花、红花、粉花洋紫荆中鲜味氨基酸(天冬氨酸和谷氨酸)含量占氨基酸总量的比例均较高，分别为33.66%、38.16%、34.60%，其中红花洋紫荆中鲜味氨基酸占比最高，其风味和口感更鲜美。

表 3 3种花色洋紫荆花氨基酸组成(g/100 g)Table 3 Amino acid composition of three kinds of flower colors of B.variegata (g/100 g)

氨基酸种类
Types of amino acids 白花洋紫荆
White flowers of B.variegata 红花洋紫荆
Safflowers of B.variegata 粉花洋紫荆
Pink flowers of B.variegata 天冬氨酸Asp 2.91±0.2* 3.63±0.4 3.36±0.4 苏氨酸Thr 0.58±0.0 0.55±0.0 0.58±0.1 丝氨酸Ser 0.68±0.0 0.63±0.0 0.67±0.0 谷氨酸Glu 1.54±0.2 1.49±0.1 1.36±0.1 甘氨酸Gly 0.61±0.0 0.60±0.0 0.59±0.0 丙氨酸Ala 0.81±0.0 0.75±0.0 0.78±0.0 缬氨酸Val 0.70±0.0 0.67±0.0 0.72±0.0 蛋氨酸(甲硫氨酸)Met 0.09±0.0 0.10±0.0 0.15±0.0 异亮氨酸Ile 0.51±0.0 0.49±0.0 0.54±0.0 亮氨酸Leu 0.92±0.1 0.88±0.0 0.92±0.1 酪氨酸Tyr 0.42±0.0 0.39±0.0* 0.46±0.0 苯丙氨酸Phe 0.64±0.0 0.64±0.0 0.64±0.0 赖氨酸Lys 0.84±0.1 0.79±0.0 0.85±0.0 组氨酸His 0.33±0.0 0.34±0.0 0.39±0.0 精氨酸Arg 0.56±0.0 0.56±0.0 0.55±0.0 脯氨酸Pro 0.86±0.1 0.69±0.0* 0.84±0.0 胱氨酸Cys 0.22±0.0 0.22±0.0 0.24±0.0 氨基酸总量
Total amino acids 13.22 13.42 13.64 注：*表示同行数据中具有显著性差异(P < 0.05)
Note：*indicates significant differences in the same row of data (P < 0.05)

由表 4可知，3种花色洋紫荆花中蛋氨酸+胱氨酸的AAS值均最低，为第一限制性氨基酸。按照WHO/FAO建议的必需氨基酸评分标准模式，白花和红花洋紫荆中蛋氨酸+胱氨酸含量均低于标准模式中相应必需氨基酸含量，白花和红花洋紫荆与蛋氨酸+胱氨酸含量丰富的食物(如常见的鱼类)搭配食用，可以提高蛋白质的营养价值，达到蛋白质互补的效果。粉花洋紫荆中必需氨基酸含量均高于标准模式中相应氨基酸含量，为更优质的蛋白质来源。

表 4 3种花色洋紫荆花必需氨基酸评价Table 4 Evaluation of essential amino acids in three kinds of flower colors of B.variegata

种类
Types 评分标准
Scoring model 亮氨酸
Leu 赖氨酸
Lys 异亮氨酸
Ile 蛋氨酸+胱氨酸
Met+Cys 苯丙氨酸+酪氨酸
Phe+Tyr 苏氨酸
Thr 缬氨酸
Val 白花洋紫荆
White flowers of B.variegata AAS 1.31 1.53 1.28 0.89 1.77 1.45 1.41 CS 2.30 2.71 2.04 1.35 2.94 2.76 2.80 红花洋紫荆
Safflowers of B.variegata AAS 1.26 1.44 1.23 0.91 1.72 1.38 1.34 CS 2.20 2.55 1.96 1.39 2.86 2.62 2.68 粉花洋紫荆
Pink flowers of B.variegata AAS 1.31 1.55 1.35 1.11 1.83 1.45 1.44 CS 2.30 2.74 2.16 1.70 3.06 1.38 2.88

2.1.4 维生素和亚硝酸盐的含量分析

3种花色洋紫荆花的维生素含量如表 5所示。其中，维生素C含量最高，粉花洋紫荆中维生素C含量极显著高于红花和白花洋紫荆(P < 0.01)，粉花洋紫荆可作为人体补充维生素C的优良来源。白花洋紫荆中维生素E的含量高于红花和粉花洋紫荆，说明白花洋紫荆可更好地促进人体生长和生育。根据《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762-2017)中对亚硝酸盐的限量规定，亚硝酸盐的残留量不得超过20 mg/kg，可见3种花色洋紫荆花中亚硝酸盐的含量均低于国家标准。

表 5 3种花色洋紫荆花维生素和亚硝酸盐含量Table 5 Vitamin and nitrite content of three kinds of flower colors of B.variegata

种类
Types 维生素C
(mg/100 g)
Vitamin C
(mg/100 g) 维生素A
(μg/100 g)
Vitamin A
(μg/100 g) 维生素E
(mg α-TE/100 g)
Vitamin E
(mg α-TE/100 g) 维生素PP
(μg/100 g)
Vitamin PP
(μg/100 g) 烟酸
(μg/100 g)
Niacin
(μg/100 g) 烟酰胺
(μg/100 g)
Nicotinamide
(μg/100 g) 亚硝酸盐
(mg/kg)
Nitrite
(mg/kg) 白花洋紫荆
White flowers of B.variegata 14.6 < 30 3.10 < 220 < 100 < 120 < 1 红花洋紫荆
Safflowers of B.variegata 12.2 < 30 2.34 < 220 < 100 < 120 < 1 粉花洋紫荆
Pink flowers of B.variegata 173.0** < 30 2.14 < 220 < 100 < 120 < 1 注：**表示同列数据具有极显著性差异(P < 0.01)
Note：**indicates extremely significant differences in the same column of data (P < 0.01)

2.2 急性毒性试验2.2.1 LD50测定

3种花色洋紫荆花乙醇浸膏灌胃染毒后，各剂量组小鼠在7 d内存活情况如表 6所示。采用改良寇氏法计算小鼠单次灌胃洋紫荆花乙醇浸膏的LD50，白花洋紫荆LD50值为30.24 g/kg，95%平均可信限为27.11-33.73 g/kg；红花洋紫荆LD50值为30.34 g/kg，95%平均可信限为27.97-32.91 g/kg；粉花洋紫荆LD50值为33.79 g/kg，95%平均可信限为30.43-37.53 g/kg。根据WHO口服外源毒物分级标准[13]，急性毒性试验中小鼠一次经口LD50在5 g/kg-15 g/kg为实际无毒，小鼠一次经口LD50大于15 g/kg为无毒，综上可知3种花色洋紫荆花乙醇浸膏均无毒性。

表 6 3种花色洋紫荆花乙醇浸膏对小鼠的急性毒性试验结果Table 6 Acute toxicity test result of ethanol extract from three kinds of flower colors of B.variegata in mice

种类
Types 组别
Group 剂量(g/kg)
Dose (g/kg) 剂量对数
Dose logarithm 动物数
Number of animals 死亡数
Number of death 死亡率(%)
Mortality rate (%) 白花洋紫荆
White flowers of B.variegata A1 14.7 1.17 10 0 0 A2 18.4 1.26 10 0 0 A3 23.0 1.36 10 1 10 A4 28.8 1.46 10 4 40 A5 36.0 1.56 10 8 80 红花洋紫荆
Safflowers of B.variegata B1 21.9 1.34 10 0 0 B2 25.4 1.40 10 2 20 B3 29.6 1.47 10 3 30 B4 34.4 1.54 10 9 90 B5 40.0 1.60 10 9 90 粉花洋紫荆
Pink flowers of B.variegata C1 23.0 1.36 10 1 10 C2 26.7 1.43 10 2 20 C3 31.0 1.49 10 3 30 C4 36.1 1.56 10 5 50 C5 42.0 1.62 10 9 90

2.2.2 小鼠临床症状及病理组织变化

洋紫荆花乙醇浸膏灌胃染毒后，随着灌胃剂量的增大，小鼠会出现明显的神经系统症状，其中白花(36.0 g/kg)、红花(40.0 g/kg)、粉花(42.0 g/kg)洋紫荆剂量组小鼠表现出眼、口、鼻颜色变深，竖毛，最后出现抽搐、强直性痉挛后死亡；而白花(18.4 g/kg、14.7 g/kg)、红花(21.9 g/kg)、粉花(23.0 g/kg)洋紫荆剂量组小鼠能正常饮食和运动，各器官系统无异常表现。病理组织观察显示，所有小鼠的心脏、肝脏与正常组间无明显差异，未见心肌细胞肥大、排列紊乱、细胞间隙模糊、肿胀等异常改变，肝窦无明显扩张，血液、尿液检测结果均正常。

3 结论

本研究首次对洋紫荆花的主要营养成分和急性毒性作用进行分析，结果表明洋紫荆花中含有多种营养素和矿质元素，氨基酸种类齐全。急性毒性试验发现，3种花色洋紫荆花乙醇浸膏灌胃小鼠一次经口LD50均大于15 g/kg，毒性分级为无毒，可食用。综上所述，洋紫荆花营养丰富，膳食纤维含量较高，并且富含人体必需的微量元素，符合当下人们追求天然绿色食品的愿望。此外，洋紫荆具有较好的观赏价值，要加强人工选育，推进定向栽培，促进资源的有效开发利用并服务地方经济发展。