六種市售禽蛋蛋清氨基酸主成分分析與綜合評價

李倩倩，劉玥玥，李凡，羅章，池福敏*

1(西藏農(nóng)牧學(xué)院 食品科學(xué)學(xué)院，西藏 林芝， 860000)2(陜西師范大學(xué) 食品工程與營養(yǎng)科學(xué)學(xué)院，陜西 西安， 710119)

雞蛋中氨基酸種類多樣、含量豐富，且富含谷物和豆類都缺乏的一種人體必需氨基酸——蛋氨酸[1]。雞蛋蛋清氨基酸中40%為必需氨基酸，被視為理想的蛋白質(zhì)模型[2]。鵪鶉蛋也是人們?nèi)粘Ｉ攀车某Ｒ娺x擇，因其具有較高的營養(yǎng)價值而被譽(yù)為“動物中的人參”[3]。氨基酸比值系數(shù)法是基于氨基酸平衡理論設(shè)計(jì)的評價蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值的一種方法[4]。目前，利用科學(xué)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法對禽蛋中氨基酸的營養(yǎng)價值進(jìn)行綜合評價的研究較少，且尚未有針對當(dāng)下市售新鮮禽蛋氨基酸含量進(jìn)行比較分析及綜合評價的報(bào)道。相關(guān)的研究多針對個別特殊禽蛋品種中氨基酸的營養(yǎng)價值進(jìn)行研究[5-6]。本文采用氨基酸比值系數(shù)法及主成分分析法[7]對6種市售新鮮禽蛋蛋清氨基酸進(jìn)行主成分分析與綜合評價，比較6種市售禽蛋蛋清中氨基酸的組成與含量，以此為依據(jù)評價不同禽蛋蛋清中氨基酸的營養(yǎng)價值及綜合質(zhì)量。

1 材料與方法

1.1 材料和儀器

1.1.1 材料

材料：6種市售禽蛋均購自西安市長安區(qū)華潤萬家超市，品種與產(chǎn)地如表1所示。

表1 六種市售禽蛋的編號及基本信息

試劑：氨基酸混合標(biāo)準(zhǔn)品、茚三酮(色譜純)、緩沖溶液(P/N855-3407)，購自日本和元純藥工業(yè)株式會社；無水乙醇(分析純)，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；HCl(優(yōu)級純)，洛陽昊華化學(xué)試劑有限公司。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

LGJ-10C冷凍干燥機(jī)，北京四環(huán)科學(xué)儀器廠有限公司；超聲波清洗機(jī)(KQ-500DB)，昆山市超聲儀器有限公司；電熱鼓風(fēng)干燥箱(101-2AB)，北京中興偉業(yè)儀器有限公司；L-8900全自動氨基酸分析儀，日本HITACHI公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 禽蛋蛋清樣品的制備

將當(dāng)日所購新鮮禽蛋蛋清分離，置于干凈培養(yǎng)皿內(nèi)，于-20 ℃冷凍12 h后冷凍干燥，4 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 氨基酸含量的測定

參照GB/T 5009.124—2003《食品中氨基酸的測定》進(jìn)行氨基酸含量的測定。準(zhǔn)確稱取禽蛋蛋清凍干粉100 mg置消化管中，加入10 mL 6 mol/L的HCl，超聲2 min后，以氮?dú)獯祾叻饪冢瑢⒚芊夂蟮南苤糜?10 ℃烘箱中消化22 h，消化結(jié)束后待消化管冷卻并取出。將冷卻后的消化管搖勻、開蓋，以超純水定容于100 mL容量瓶，混勻后用0.45 μm無機(jī)濾膜過濾，取濾液2.5 mL用超純水定容于25 mL容量瓶，再用0.45 μm無機(jī)濾膜過濾后，通過全自動氨基酸分析儀檢測分析。色譜條件:色譜柱為3 μm磺酸型陽離子樹脂分離柱(4.6 mm×60 mm)；梯度洗脫：循環(huán)時間53 min，分離柱柱溫57 ℃，反應(yīng)柱柱溫135 ℃，緩沖液流速0.40 mL/min，茚三酮流速0.35 mL/min；通道1：檢測波長570 nm，采集時間32 min；通道2：檢測波長440 nm，采集時間10 min；進(jìn)樣量20 μL)每個樣品做3次重復(fù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

氨基酸含量均表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，采用SPSS 19.0對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性、相關(guān)性及主成分分析。首先根據(jù)相關(guān)系數(shù)矩陣的直觀檢驗(yàn)原則來進(jìn)行雞蛋中氨基酸相關(guān)程度的適用性檢驗(yàn)，即根據(jù)相關(guān)系數(shù)矩陣中相關(guān)系數(shù)的大小來反映出原始變量之間的線性相關(guān)程度。然后對6種市售禽蛋蛋清氨基酸進(jìn)行主成分分析(PCA)，獲得原始數(shù)據(jù)相關(guān)系數(shù)矩陣的特征值、方差貢獻(xiàn)率以及累計(jì)方差貢獻(xiàn)率，抽取特征值大于1.00的因子，提取主成分來進(jìn)行綜合評價。以每個主成分所對應(yīng)的特征值的方差貢獻(xiàn)率作為權(quán)數(shù)，由相應(yīng)主成分得分值與相應(yīng)的權(quán)數(shù)相乘后求和得到各對應(yīng)樣品的綜合評價函數(shù)，利用綜合評價模型計(jì)算各樣品氨基酸綜合得分并進(jìn)行排序，綜合得分越高，相應(yīng)禽蛋氨基酸品質(zhì)就越優(yōu)[8-9]。

采用氨基酸比值系數(shù)法[4]，計(jì)算不同禽蛋蛋清氨基酸比值(RAA)、氨基酸比值系數(shù)(RC)和氨基酸比值系數(shù)分(SRC)，并以此為依據(jù)評價不同禽蛋的營養(yǎng)價值，同時計(jì)算必需氨基酸與非必需氨基酸占總氨基酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，與WHO/FAO提出的標(biāo)準(zhǔn)模式譜進(jìn)行比較分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 六種市售禽蛋蛋清氨基酸組分比較

6種市售禽蛋蛋清中氨基酸種類及含量測定結(jié)果見表2。

表2 六種市售禽蛋蛋清氨基酸組成及含量

注：氨基酸含量表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，同一行上標(biāo)相同字母者差異不顯著(p>0.05)，同一行上標(biāo)不同字母者差異顯著(p<0.05)。上標(biāo)具有相同字母則表示無顯著性差異(p<0.05)?！?”為必需氨基酸，必需氨基酸用E表示；非必需氨基酸用N表示；兒童必需氨基酸用CE表示；總氨基酸用T表示；必需氨基酸占非必需氨基酸的比值用E/N表示；必需氨基酸占總氨基酸的比值用E/T表示；兒童必需氨基酸占總氨基酸的比值用CE/T表示。

由表2可知，6種市售禽蛋蛋清的氨基酸總量(T)為8.977～11.926 mg/100g，其中6號樣品總氨基酸含量最高，遠(yuǎn)高于高效液相色譜后衍生法所測得的雞肉中總氨基酸含量(1.677 mg/100g)[10]。6種市售禽蛋樣品中均含有16種氨基酸，包括必需氨基酸7種，非必需氨基酸9種，其中Glu含量最高，與宋超等對5種雉雞蛋清氨基酸的成分分析結(jié)果一致[11]。Glu可作為谷氨酰胺等氨基酸的前體，谷氨酰胺在動物體內(nèi)含量豐富，具有多種營養(yǎng)生理功能[12]。顯著性分析結(jié)果顯示，所選6個樣品在多種氨基酸含量上均存在顯著性差異，但除苯丙氨酸(Phe)外，其余氨基酸的顯著性差異并不明顯。2號樣品和5號樣品在多種氨基酸含量上均顯著低于其他一種或幾種樣品，其余4種樣品多數(shù)氨基酸含量均無顯著性差異。6種市售禽蛋蛋清必需氨基酸含量范圍為3.928～5.618 mg/100g，其中4號樣品的必需氨基酸含量最高。6個樣品中必需氨基酸與總氨基酸含量的比值(E/T)為0.433～0.485，必需氨基酸與非必需氨基酸的比值(E/N)為0.765～0.941，均高于WHO/FAO理想蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求的0.4(E/T)和0.6(E/N)。就此2種比值而言，4號樣品顯著高于其他5種樣品。兒童必需氨基酸包括組氨酸和精氨酸，在兒童成長發(fā)育的過程中起著至關(guān)重要的作用。3號樣品中兒童必需氨基酸含量高，可達(dá)0.865 mg/100g。此外，6種市售禽蛋蛋清中兒童必需氨基酸占總氨基酸的比值(CE/T)均在0.07左右。

2.2 六種市售禽蛋蛋清中必需氨基酸營養(yǎng)價值評價

2.2.1 六種市售禽蛋蛋清中必需氨基酸與WHO/FAO氨基酸模式譜比較

世界衛(wèi)生組織(WHO)和聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)于1973年提出了氨基酸模式譜理論，并以此為指導(dǎo)對各類食品中的氨基酸進(jìn)行評價[13-14]。市售6種禽蛋蛋清中各種必需氨基酸占總氨基酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如表3所示。

表3 六種市售禽蛋蛋清必需氨基酸占總氨基酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與氨基酸模式譜比較

注：氨基酸含量表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，同一行上標(biāo)相同字母者差異不顯著(p>0.05)，同一行上標(biāo)不同字母者差異顯著(p<0.05)。未檢出色氨酸(Cys)，故Met+Cys僅有蛋氨酸(Met)。表4同。

由表3可知，6種樣品的必需氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)基本符合氨基酸模式譜要求，其必需氨基酸組成模式符合人體理想蛋白質(zhì)的要求，其中Met+Cys及Phe+Tyr遠(yuǎn)超出氨基酸模式譜參考值。5號樣品中蘇氨酸(Thr)質(zhì)量分?jǐn)?shù)(3.61)、纈氨酸(Val)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(4.932)和6號樣品中纈氨酸(Val)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(4.801)稍低于氨基酸模式譜參考值，其中5號樣品蘇氨酸(Thr)含量顯著低于其他5種樣品。

2.2.2 氨基酸比值系數(shù)法評價6種市售禽蛋蛋清營養(yǎng)價值

氨基酸比值系數(shù)法以氨基酸模式譜為基準(zhǔn)，計(jì)算得到氨基酸比值(RAA)、氨基酸比值系數(shù)(RC)及氨基酸比值系數(shù)分(SRC)，其結(jié)果通常用來綜合評價蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值。如表4和圖1所示。RAA及RC值越接近1表示其越接近理想氨基酸模式，RC值最低的氨基酸為該樣品的第一限制氨基酸[4]。由表4可知，蘇氨酸(Thr)為1號、2號、4號和5號樣品的第一限制氨基酸，賴氨酸(Val)為1號、3號和4號樣品的第一限制氨基酸。另外，6種樣品中蘇氨酸(Thr)和賴氨酸(Val)的RC值均小于1且RC值較低，4號和5號樣品的蘇氨酸(Thr)和賴氨酸(Val)的RC值顯著低于其他4種樣品，這表示在6種市售禽蛋蛋清中蘇氨酸(Thr)和賴氨酸(Val)相對不足，日常食用時應(yīng)按照氨基酸互補(bǔ)原則搭配富含蘇氨酸和賴氨酸的食物，方可均衡營養(yǎng)攝入[15]。由圖1可知，6種樣品的SRC范圍為52.04～70.27分，其中4號和5號樣品顯著低于其他4種樣品，1號、2號、3號及6號樣品較為接近FAO/WHO必需氨基酸模式，營養(yǎng)價值較高。

表4 六種市售禽蛋蛋清中必需氨基酸的RAA和RC分析結(jié)果

圖1 六種市售禽蛋蛋清中必需氨基酸的SRC分析結(jié)果Fig.1 SRC analysis of essential amino acids in albumen among six varieties of commercial eggs

2.3 主成分分析與綜合評價

2.3.1 相關(guān)性分析

根據(jù)相關(guān)矩陣直觀檢驗(yàn)原則，利用SPSS軟件計(jì)算所得16種氨基酸間的相關(guān)系數(shù)矩陣，進(jìn)行主成分分析法的適用性的檢驗(yàn)。如表5所示，氨基酸含量間既存在正相關(guān)關(guān)系也存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，多數(shù)氨基酸含量間呈正相關(guān)關(guān)系且相關(guān)系數(shù)大于0.5[8]。表明16種氨基酸含量間存在較強(qiáng)相關(guān)關(guān)系，因此可進(jìn)一步通過主成分分析法(PCA)來研究6種市售禽蛋蛋清中氨基酸種類和含量與其品質(zhì)間的關(guān)系。

表5 六種市售禽蛋蛋清氨基酸種類間的相關(guān)性分析

2.3.2 主成分分析

以累計(jì)貢獻(xiàn)率為參考選擇主要成分[16]。如表6所示，前3個主成分的特征值均大于1且累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到95.227%，基本能夠全面地反應(yīng)變量的信息，由此可知利用前3個主成分進(jìn)行氨基酸的綜合評價是可行的[17]。因子載荷圖見圖2，其可直觀顯示主成分對6種市售禽蛋蛋清中檢出的氨基酸含量的解釋情況。如表6、圖2所示，第1主成分(PC1)的貢獻(xiàn)率為69.167%，與主要的指標(biāo)變量(Ile、Lys、Thr)呈高度正相關(guān)。第2主成分(PC2)的貢獻(xiàn)率為13.577%，與主要的指標(biāo)變量Phe正相關(guān)程度最高，苯丙氨酸(Phe)是芳香族氨基酸的一種，也屬于必需氨基酸、藥效氨基酸，是合成阿斯巴甜的主要原料，同時也是重要的營養(yǎng)強(qiáng)化劑[18]。第3主成分的貢獻(xiàn)率為12.503%，主要的指標(biāo)變量有Arg、Met和Pro，其中PC3與Arg正相關(guān)程度最高。

表6 主成分的特征值及貢獻(xiàn)率

圖2 主成分的因子載荷圖Fig.2 Factor load diagram of principal component

2.3.3 綜合評價

利用綜合評價指標(biāo)F1、F2、F3替代原有的16個氨基酸指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，以每個主成分所對應(yīng)的特征值的方差貢獻(xiàn)率建立綜合評價模型，即F=0.692F1+0.136F2+0.125F3，其中F為綜合得分，0.692、0.136和0.125分別表示各因子的貢獻(xiàn)率，計(jì)算結(jié)果及排序如表7所示。

表7 六種市售禽蛋的成分得分和綜合得分

由表7可得，第一主成分得分中6號樣品的得分最高，其次為4號樣品和3號樣品，由于第一主成分因子載荷中影響較大的因子均為必需氨基酸，因此可認(rèn)為第一主成分得分為必需氨基酸得分。第二主成分得分中5號樣品的得分明顯高于其他5種樣品；第三主成分得分中4號樣品得分最高；綜合得分可得，4號樣品的得分最高，而1號、2號和5號樣品的綜合得分為負(fù)值，說明這4種市售禽蛋蛋清中氨基酸的綜合質(zhì)量未達(dá)到所選6個禽蛋樣品蛋清中氨基酸綜合質(zhì)量的平均值。就實(shí)驗(yàn)所選樣品而言，4號樣品的綜合得分最高且其3個主成分的得分也均為正值，故可認(rèn)為其綜合質(zhì)量最佳。6號樣品雖綜合得分不如4號樣品但其必需氨基酸得分明顯高于其他5種樣品，故認(rèn)為其也具有較高的綜合質(zhì)量，相比而言，其他4個禽蛋樣品綜合質(zhì)量相對較差。

禽蛋因其豐富的蛋白質(zhì)含量被人們所喜愛。蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值取決于氨基酸的種類和含量，必需氨基酸含量以及氨基酸平衡。綜上所述，6種市售禽蛋均可作為良好的氨基酸營養(yǎng)源為消費(fèi)者補(bǔ)充營養(yǎng)，不同種類禽蛋有其各自特點(diǎn)。如鳥王五谷蛋蛋清中氨基酸的綜合質(zhì)量評分和必需氨基酸含量在6種市售禽蛋中最高，是人類攝取氨基酸的良好來源，但是鳥王五谷蛋蛋清的蛋清中蘇氨酸和纈氨酸的RC值均偏低，含量不足。鵪鶉蛋一直被人們認(rèn)為具有極高營養(yǎng)價值故而價格較高，但就本實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，無論是必需氨基酸營養(yǎng)價值方面還是綜合質(zhì)量方面方洪鮮鵪鶉蛋均不是最高。故不同人群還需根據(jù)需要參照科學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果選購不同種類的禽蛋，本文可就此方面提供參考。本文僅研究了各種禽蛋蛋清中的氨基酸，氨基酸的種類和含量豐富，可評價其營養(yǎng)價值，而對于蛋黃中的氨基酸還有待于進(jìn)一步研究。

3 結(jié)論

6種市售禽蛋蛋清均含有16種氨基酸且含量較高，尤其富含谷氨酸和天冬氨酸，其中方洪鮮鵪鶉蛋總氨基酸含量最高，達(dá)11.926 mg/100g。6種市售禽蛋蛋清必需氨基酸組成及比例均滿足WHO/FAO理想蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，是蛋白質(zhì)的優(yōu)質(zhì)來源。其中畫鄉(xiāng)農(nóng)聰明貝貝蛋、秦巴山土雞蛋、秦巴山無公害雞蛋及方洪鮮鵪鶉蛋的SRC值較高，較接近FAO/WHO必需氨基酸模式。但是6種市售禽蛋蛋清中蘇氨酸和纈氨酸的RC值均偏低，由此，日常生活中食用禽蛋類食品時建議搭配富含蘇氨酸和纈氨酸的食品以保證營養(yǎng)均衡、全面。對6種市售禽蛋蛋清進(jìn)行主成分分析，從所含16種氨基酸中提取出3個主成分，建立綜合模型對整體進(jìn)行綜合評價，結(jié)果為：鳥王五谷蛋>方洪鮮鵪鶉蛋>秦巴山無公害雞蛋>畫鄉(xiāng)農(nóng)聰明貝貝蛋>鄉(xiāng)味來白殼蛋>秦巴山土雞蛋。

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