基于氨基酸分析的薏苡飼用價值評價

鄧素芳 楊有泉 李春燕 應朝陽

資源的飼用部位為研究對象，測定其根、莖和葉的營養(yǎng)成分和氨基酸含量，并進行評價分析。結果表明：薏苡的根、莖、葉中均含有7種必需氨基酸和10種非必需氨基酸，各部位間氨基酸含量差異顯著，總體趨勢為葉>根>莖，其中臺灣紅衣薏苡葉的氨基酸含量顯著高于其他供試資源。薏苡飼用部位功能性氨基酸特別是藥用氨基酸含量豐富，占總氨基酸含量的59.34%～69.27%。通過氨基酸評分明確了（蛋氨酸+胱氨酸）是薏苡飼用資源的第一限制氨基酸，并通過分部位聚類篩選出2份氨基酸含量高的薏苡葉資源（臺灣紅衣薏苡和北峰野生薏苡），為薏苡飼用提供數(shù)據(jù)參考。

關鍵詞 薏苡；飼用部位；氨基酸；評價

中圖分類號 S543 文獻標識碼 A

Feeding Value Evaluation of Coix Based on Amino Acid Analysis

DENG Sufang， YANG Youquan， LI Chunyan， YING Zhaoyang*

Agricultural Ecology Institute， Fujian Academy of Agricultural Sciences / Fujian Engineering and

Technology Research Center for Hilly Prataculture， Fujian， Fuzhou 350013， China

Abstract Nutritional components and amino acid contents were analyzed and evaluated in different feed tissues of 9 coix germplasms in order to clarify the amino acid nutrition of coix feed parts. The results showed that 7 essential amino acids and 10 non-essential amino acids were detected in the root， stem and leaf of coix. The difference of amino acid content between different parts was significant. The overall order from high to low was leaves， roots and stems. Amino acid contents of Taiwan red coix leaves were significantly higher than that of the other test resources. Feed tissues of coix were rich in functional amino acids， especially medicinal amino acids， accounting for 59.34%～69.27% of the total amino acids. Amino acids score made clear that methionine-cystenine was the first limiting amino acid of coix. Two coix resources（Taiwan red coix and North peak wild coix）with the highest amino acid content were selected by cluster analysis of various parts， which provided data reference for the feeding of coix.

Key words Coix； feed tissue； amino acid； evaluation

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2017.08.016

薏苡（Coix lacryma-jobi）為禾本科（Poaceae）薏苡屬（Coix Linn.）一年生或多年生草本植物，廣泛種植于中國貴州、廣西、福建等地[1]。薏苡全株兼有食用、藥用和飼用功能，素有“禾本科之王”的美譽[2]。其種仁因作食用營養(yǎng)豐富、藥用保健效果好、利用方便，已被廣泛開發(fā)利用，而其他部位（根、莖、葉）的飼用、藥用功能因常被忽略而遭廢棄。薏苡的生物產量比傳統(tǒng)飼料玉米大[3]，種仁以外的廢棄部分不僅占了總生物量的84%[4]以上，而且營養(yǎng)豐富，是良好的飼用資源[5]。在大力發(fā)展南方草牧業(yè)的大背景下，薏苡這種耐貧瘠、適合荒坡山地種植的飼用植物，具有廣泛的應用前景。

近年來，已陸續(xù)有學者開展薏苡飼用品種的選育工作[6]，并選育出了一些飼用薏苡品種[7]。然而，關于薏苡特別是非種仁部位飼用價值的研究很少，僅有少量關于薏苡非種仁部位的常規(guī)營養(yǎng)成分[3，8]、氨基酸[9-10]和脂肪酸[4]的檢測以及薏苡副產品對家畜（豬、兔[8]、牛[11]）個別生長性能的影響等方面的報道。其中，在薏苡氨基酸營養(yǎng)方面，邵進明等[9]和王穎[10]各自檢測了來自云南和貴州不同產地的薏苡非種仁部位中氨基酸的含量，不僅品種間氨基酸含量差異大，而同樣來自貴州的興仁薏苡測定結果也有較大差異，如內種皮中氨基酸總量分別為11.342 g/100 g和3.80 g/100 g，相差近3倍?？梢娹曹硬粌H品種間氨基酸含量差異大[9]，其營養(yǎng)品質還受到產地環(huán)境影響[12]。氨基酸是衡量飼草飼用品質的重要指標之一，福建薏苡如果作為飼用，必須弄清其飼用部位的氨基酸營養(yǎng)價值，目前尚未有此方面的報道。鑒于此，本文選擇福建種植的薏苡根、莖、葉來進行氨基酸成分分析及評價，找出薏苡飼用的限制性氨基酸，旨在明確福建薏苡飼用資源的營養(yǎng)價值，為薏苡飼用提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料

實驗材料取自同樣種植在福州泉頭試驗基地的北峰野生薏苡、德化薏苡、臺灣紅衣薏苡、金沙薏苡、臺灣薏苡、翠薏1號、浦薏6號、玉山薏苡等8種薏苡，以及南平農科所溪口山基地的浦薏6號，共9個資源（表1），取種仁收獲后的根、莖、葉分別進行基本營養(yǎng)成分和氨基酸檢測，以便分析品種和產地造成的薏苡營養(yǎng)差異。

1.2 方法

1.2.1 材料處理 隨機3點取樣法，取1.1中的各供試薏苡資源植株3叢，按根、莖、葉分別收集，于65 ℃烘干后粉碎，并過0.45 mm孔徑（40目）篩，得各部位樣品500 g左右，裝入磨口瓶中備用。

1.2.2 測定方法 參照各種成分測定的國家標準，分別取適量材料進行常規(guī)營養(yǎng)成分和氨基酸的測定。具體方法如下：粗蛋白測定方法參照GB/T 6432-1994；粗脂肪測定方法參照GB/T 6433-2006；粗灰分測定方法參照GB/T 6438-2007；粗纖維測定方法參照GB/T 6434-2006；總磷測定方法參照GB/T 6437-2002；鈣的測定方法參照GB/T 6436-2002；氨基酸的測定參照GB/T 18246-2000飼料中氨基酸的測定方法[13]，采用日立L-8800型氨基酸自動分析儀測定。

1.2.3 氨基酸的營養(yǎng)評價方法 參照國際糧農組織/世界衛(wèi)生組織（FAO/WHO）的氨基酸評分標準和全雞蛋蛋白質的氨基酸評價標準[14]，按以下公式計算氨基酸評分（AAS）和化學評分（CS）。

AAS=aa/AA（FAO/WHO）×100% （1）

CS=aa/AA（Egg）×100% （2）

式中：aa為實驗樣品氨基酸含量， %；AA（FAO/WHO）為FAO/WHO評分標準中同種氨基酸含量，%；AA（Egg）為全雞蛋白質中同種氨基酸含量，%。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每個樣品進行3次平行實驗，測定結果以（x±s）表示，用Excel等軟件進行數(shù)據(jù)處理和制圖，采用SPSS13.0進行方差分析，用LSD進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 薏苡飼用部位常規(guī)營養(yǎng)成分分析

不同薏苡資源根、莖、葉常規(guī)營養(yǎng)成分含量的平均值和標準差見圖1。薏苡不同部位的營養(yǎng)成分含量存在一定差異。葉的粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、磷、鈣含量均比其他部位高，粗纖維含量則較低，其中粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、鈣的含量與根差異極顯著，粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、粗灰分、鈣的含量與莖差異極顯著?？梢?，葉具有比其他部位更高的營養(yǎng)價值。同一部位不同品種之間營養(yǎng)成分差異較大，特別是葉的粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、粗灰分等指標變幅較大。可見，不同品種間存在營養(yǎng)差異。

2.2 薏苡飼用部位氨基酸的組成與營養(yǎng)評價

2.2.1 不同來源薏苡氨基酸含量的差異 供試薏苡的根、莖、葉均被檢出常見的17種氨基酸，包括7種必需氨基酸和10種非必需氨基酸。不同部位的氨基酸含量存在差異，3個重復的平均值見表2。從表2可以看出，同一品種中，除了部分品種（德化薏苡、金沙薏苡、臺灣薏苡、翠薏1號和玉山薏苡）根的天門冬氨酸含量比葉高外，其他氨基酸的含量都是葉最高，并且存在顯著性差異。從9個供試資源的平均水平來看，不同部位之間的氨基酸含量除了根、莖中的胱氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸之間差異不顯著外，其它氨基酸各部位間都存在顯著性差異。來源于同一部位不同資源之間的差異顯著性分析表明，除了莖中的胱氨酸含量品種間沒有差異顯著性，其他部位各種氨基酸含量均有存在差異極顯著的品種。而9個薏苡資源中，臺灣紅衣薏苡的根（天門冬氨酸除外）、翠薏1號的莖（天門冬氨酸和脯氨酸除外）和葉（天門冬氨酸除外）中各種氨基酸含量分別是3個部位中含量最低的，并與其它多數(shù)品種間存在顯著性差異。而北峰野生薏苡的莖和臺灣紅衣薏苡的葉在各自部位中均占有顯著性優(yōu)勢。另外，不同品種不同部位的各氨基酸水平變化趨勢基本一致。17種氨基酸中，含量較高的依次是谷氨酸或天門冬氨酸、亮氨酸或丙氨酸、賴氨酸、甘氨酸、纈草氨酸等，占氨基酸總量的62.28%～68.07%。

2.2.2 供試薏苡的氨基酸構成 供試的9個薏苡資源中不同部位的總氨基酸、必需氨基酸和非必需氨基酸含量規(guī)律一致，依次是葉>根>莖，而且不同部位間存在極顯著差異（表3）。氨基酸含量豐富的葉中，最高的是臺灣紅衣薏苡，可達10.88 g/100 g，是最低（翠薏1號）的2.68倍；莖中最高的是北峰野生薏苡（3.58 g/100 g），最低的是翠薏1號（1.39 g/100 g）；根中最高的是玉山薏苡（4.56 g/100 g），最低的是臺灣紅衣薏苡（1.99 g/100 g）。

根據(jù)FAO/WHO中的標準，必需氨基酸占總氨基酸含量的40%以上且必需氨基酸與非必需氨基酸比值在60%以上為優(yōu)質蛋白質。由此看來，供試的薏苡資源僅有葉中的指標（EAA/TAA平均37.50%， EAA/NEAA平均59.94%）接近標準，屬于優(yōu)質蛋白質。

2.2.3 薏苡功能性氨基酸的分析 供試薏苡資源的功能性氨基酸占比見表4。從表4可以看出，供試資源中不同部位的各種功能性氨基酸平均含量規(guī)律一致，均為葉>根>莖，且各部位間差異極顯著；各種功能性氨基酸占總氨基酸含量的平均比值則沒有統(tǒng)一規(guī)律，藥用氨基酸和鮮味氨基酸各自占總氨基酸含量的平均比值是根>莖>葉，甜味氨基酸和苦味氨基酸各自占總氨基酸含量的平均比值則是葉>莖>根。而同樣來源于根，臺灣紅衣薏苡根中的各種氨基酸含量最低，玉山薏苡根中的各種氨基酸含量最高，與其他品種的差異均達到極顯著水平；莖葉中各種氨基酸含量最低的都是翠薏1號；莖中最高的是北峰野生薏苡；葉中最高的是臺灣紅衣薏苡，與其他品種的差異均達到極顯著水平。

根據(jù)周琳[15]提出的功能性氨基酸（FAA，funtional amino acid）范圍，薏苡中測到包括天門冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、胱氨酸、甲硫氨酸、亮氨酸、酪氨酸、精氨酸和脯氨酸在內的9種功能性氨基酸，平均含量為1.10～3.55 g/100 g，占總氨基酸的54.14%～64.75%。而薏苡各種功能性氨基酸中藥用氨基酸（PAA）（包括谷氨酸、天門冬氨酸、精氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、賴氨酸、酪氨酸、甘氨酸和亮氨酸等9種氨基酸[16]）含量最高，占總氨基酸含量59.34%～69.27%。隨后依次是鮮味氨基酸（DAA）、甜味氨基酸（SAA）和苦味氨基酸（BAA）等呈味氨基酸。鮮味氨基酸包括谷氨酸、天門冬氨酸、精氨酸、丙氨酸和甘氨酸[17-19]，這5種氨基酸的含量在薏苡各資源中均較高，因此薏苡鮮味氨基酸的含量占總氨基酸含量的一半左右（44.59%～59.75%，平均值49.93%）。甜味氨基酸包含丙氨酸、脯氨酸、絲氨酸、甘氨酸、蘇氨酸等[20]，薏苡甜味氨基酸平均含量占總氨基酸的30.51%?？辔栋被岚涟彼?、纈氨酸、苯丙氨酸、異亮氨酸和酪氨酸5種[21]。臺灣薏苡的莖中苦味氨基酸含量占總氨基酸中的比例在供試資源中最高，可達28.66%；金沙薏苡根中苦味氨基酸含量占總氨基酸的比例最低，為18.75%。

2.2.4 薏苡氨基酸評分 通過分別計算根、莖和葉中的必需氨基酸評分和化學評分值，得到不同薏苡資源不同部位的評分結果，見圖2和圖3。結果表明，相比雞蛋蛋白值，薏苡氨基酸的評分更接近FAO推薦值，其中多個資源的部分必需氨基酸評分甚至超過了FAO推薦值，例如北峰野生薏苡、德化薏苡、臺灣紅衣薏苡和南平浦薏6號的葉中多個必需氨基酸評分高于FAO推薦值。同一部位的不同供試品種中，臺灣薏苡葉的必需氨基酸評分最高，德化薏苡的根在供試品種中必需氨基酸評分最高，北峰野生薏苡莖的必需氨基酸評分在供試品種中最高。臺灣紅衣薏苡葉的必需氨基酸評分除了蛋氨酸+胱氨酸外，其他均遠遠高于FAO的推薦值，是良好的蛋白源。

此外，從圖2和圖3中可以看出，雖然不同資源不同部位的薏苡資源氨基酸水平差異較大，但各資源根、莖、葉的氨基酸水平呈現(xiàn)一致的變化規(guī)律。供試的9種薏苡資源的不同部位（根、莖、葉）的第一限制性氨基酸均是蛋氨酸+胱氨酸，第二限制性氨基酸是異亮氨酸，最優(yōu)質的必須氨基酸是蘇氨酸。

2.3 薏苡資源的氨基酸聚類

為了將來在分別利用不同部位時能夠有品種選擇參考依據(jù)，針對氨基酸含量，利用歐式距離和離差平方和法對供試薏苡品種進行聚類分析，得出不同部位下氨基酸含量高低的品種分類結果，具體見圖4。不同部位的聚類結果不同。以薏苡根的氨基酸進行聚類，可以將9個薏苡資源分為3類（圖4-A）。其中，臺灣紅衣薏苡區(qū)別于其他8個資源，其根中的氨基酸含量最低（TAA<2%），單獨為一類；金沙薏苡、臺灣薏苡和玉山薏苡根中的氨基酸含量在供試薏苡中較高（TAA≥4%），此3個資源聚為一類，屬于高氨基酸的薏苡根資源；而德化薏苡、翠薏1號、寧化浦薏6號、南平浦薏6號和北峰野生薏苡聚為一類（2%以薏苡莖的氨基酸進行聚類，可以將9個薏苡資源分為2類（圖4-B）。北峰野生薏苡莖氨基酸含量最高（TAA=3.58%），單獨聚為一類；供試的其他8種薏苡資源莖的氨基酸含量相當（1.39%≤TAA≤2%），聚為一類。

以薏苡葉的氨基酸進行聚類，則可以將9個薏苡資源分為3類（圖4-C）。北峰野生薏苡和臺灣紅衣薏苡在供試的9個薏苡資源中，其葉的氨基酸含量最高（TAA>9%），聚為一類；德化薏苡、玉山薏苡和南平浦薏6號葉的氨基酸含量相當，在供試資源中屬于中等水平（5.52%≤TAA≤6.21%），聚為一類；金沙薏苡、寧化浦薏6號、臺灣薏苡和翠薏1號葉的氨基酸含量在供試資源中屬于較低的一類（4.06%≤TAA≤4.92%）。

3 討論

飼草氨基酸是草食家畜體內重要的蛋白來源，不僅反映了飼草的營養(yǎng)品質，還與飼草的抗性、風味和功能性有一定的相關性，對于促進動物生長、提高飼料利用率具有重要作用。因此，明確薏苡的氨基酸營養(yǎng)價值對薏苡的飼用具有重要意義。本研究通過對不同來源薏苡飼用資源的氨基酸進行分析，明確了薏苡中包含常見的17種氨基酸（7種必需氨基酸和10種非必需氨基酸），主要的氨基酸依次是谷氨酸、天門冬氨酸、亮氨酸、丙氨酸、賴氨酸、甘氨酸、纈草氨酸等。葉的常規(guī)營養(yǎng)成分和氨基酸含量均比其他部位豐富和均衡，這與王穎[10]的分析結果一致，可見，薏苡葉較其他部位而言，是良好的飼用資源。不同品種的氨基酸營養(yǎng)成分差異顯著，本研究從不同部位按氨基酸含量高低進行品種分類，便于為今后分開利用時提供品種選擇參考。此外，黃羌維等[12]研究認為薏苡的營養(yǎng)成分與場地環(huán)境關系較大，本研究也證實了這一點。同樣是浦薏6號，種植地不同（泉頭試驗基地和南平農科所）的2個資源測定結果存在顯著差異，特別是葉的氨基酸差異更大，聚到了不同的類別。因此，在實際應用時，參考本研究分類的同時，還應充分考慮產地環(huán)境的影響，必要時可采取適當?shù)母鞔胧┐龠M薏苡氨基酸養(yǎng)分的積累，例如低溫、弱光有利于葉片氨基酸的積累[22]，追施氮肥促進莖稈的氨基酸積累[23]等。

功能性氨基酸包括精氨酸、谷氨酰胺、支鏈氨基酸、色氨酸、甘氨酸和脯氨酸等[15]，參與調節(jié)并能夠提高動物健康水平、促進其生長發(fā)育、泌乳及繁殖等重要代謝途徑[24-26]；藥用氨基酸是維持機體氮平衡所必需的；呈味氨基酸則直接影響飼草的適口性。本研究測得薏苡中功能性氨基酸含量豐富，特別是藥用氨基酸含量最高，這正是薏苡作為藥用植物的重要依據(jù)，為薏苡防病保健的功能奠定了物質基礎。另外，呈味氨基酸特別是鮮味氨基酸含量高，能夠增強薏苡的適口性。

飼草中的第一限制氨基酸決定了其他必需氨基酸的利用率。王穎[10]雖然對貴州興仁薏苡不同部位的氨基酸進行了評分，但評分結果不規(guī)律，未能找出薏苡飼用的限制氨基酸。本研究通過氨基酸評分明確了薏苡的第一限制氨基酸是蛋氨酸和胱氨酸（含硫氨基酸），因此在將薏苡作飼用時為了提高混合飼糧的必需氨基酸利用率，必須要合理搭配一定量的含硫氨基酸，其最佳添加量可以通過模式比來計算，它取決于薏苡第二限制性氨基酸（異亮氨酸）的含量。明確限制薏苡飼用的氨基酸種類，將為今后薏苡飼用、提高蛋白質利用率提供科學的依據(jù)。

總之，通過氨基酸檢測和聚類分析，本研究認為在種植地相同的供試資源中，臺灣紅衣薏苡和北峰野生薏苡葉的氨基酸營養(yǎng)最豐富，無論是在總量還是質量上都超過了“中國飼料數(shù)據(jù)庫”記載的飼用玉米、高梁和稻米等[27]，是較好的飼用資源。

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