藜麥麩皮蛋白的氨基酸分析及營養(yǎng)價值評價

薛鵬，趙雷，荊金金，王霞，張豐香，*

（1.濰坊醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生與管理學(xué)院，山東濰坊261053；2.“健康山東”重大社會風(fēng)險預(yù)測與治理協(xié)同創(chuàng)新中心，山東濰坊261053）

藜麥（Chenopodium quinoa Willd），原產(chǎn)于南美安第斯山區(qū)，是當(dāng)?shù)鼐用竦闹饕Z食作物。藜麥籽富含優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸、豐富的礦物質(zhì)和維生素等營養(yǎng)物質(zhì)[1-2]，被聯(lián)合國糧農(nóng)組織（food and agriculture organization，F(xiàn)AO）認定為唯一可以滿足人體基本營養(yǎng)需求的單體食物，且正式推薦藜麥為最適宜人類的完美“全營養(yǎng)食品”，將藜麥劃為21世紀(jì)確保世界糧食安全的潛在農(nóng)作物，將2013年作為”世界藜麥年”[3]。目前藜麥的種植已遍布北美洲、歐洲、亞洲以及非洲地區(qū)，據(jù)FAO統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，世界藜麥?zhǔn)斋@產(chǎn)量2011年為 10.16×104t，2016 年達到 18.54×104t，增長近 83%[4]。我國引入藜麥種植起步較晚，最近幾年規(guī)?；N植呈加快增長的勢頭[5]。

與小麥等禾本科植物不同，藜麥不屬于谷類作物，它與菠菜、甜菜等同屬藜科，屬于藜科雙子葉植物，但它的食用方式與谷類相同，主要是將籽粒磨成粉，加工成各種食物[6]。在磨粉加工的過程中也會產(chǎn)生大量的加工下腳料-麩皮，本課題組采用凱氏定氮法對藜麥麩皮的蛋白含量進行了檢測，發(fā)現(xiàn)粗蛋白含量高達30%。但目前對藜麥麩皮的利用僅是簡單加工處理用作飼料，造成了資源浪費。因此本文通過分離提取藜麥麩皮蛋白，研究藜麥麩皮蛋白的氨基酸組成及其營養(yǎng)價值，為藜麥麩皮的深加工利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

藜麥麩皮：山西億隆藜麥開發(fā)有限公司；試劑：C4H10O、NaOH、NaCI、HCI、C2H6O 等均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

FE28-Meter pH 計：METTLER TOLEDO；85-2 數(shù)顯恒溫磁力攪拌器：常州普天儀器制造有限公司；DFT-200手提式粉碎機：溫嶺市林大機械有限公司；3-18KS高速冷凍離心機：德國sigma公司；L-8900全自動氨基酸分析儀：日本Hitachi公司。

1.3 方法

1.3.1 藜麥麩皮總蛋白提取

藜麥麩皮總蛋白的提取參照Ruiz等[7]的方法。藜麥麩皮經(jīng)手提式粉碎機粉碎后，過40目篩，利用無水乙醚脫脂12 h。稱取一定量的經(jīng)脫脂處理的藜麥麩皮，以1∶15（g/mL）的比例與去離子水混合，用1.0 mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值至10，攪拌提取2 h，在4℃條件下10 000 r/min離心20 min，取上清液，用1.0 mol/L HCI調(diào)pH值至4.5沉淀，離心（條件同上），沉淀用去離子水洗兩次，將沉淀分散于去離子水，用NaOH調(diào)至中性，冷凍干燥，備用。

1.3.2 Osborne分級提取藜麥麩皮蛋白

不同藜麥麩皮蛋白的提取主要參考Osborne[8]的方法。

清蛋白：脫脂藜麥麩皮與去離子水1∶15（g/mL）混合，攪拌提取1.5 h，在4℃條件下10 000 r/min離心20 min，殘渣用于下一步提取，上清液用1.0 mol/L HCI調(diào)pH值至4.5沉淀，離心（條件同上），沉淀用去離子水洗兩次，冷凍干燥得清蛋白。

球蛋白：取上一步所得殘渣與15倍的3 g/L的鹽溶液混合，攪拌提取1.5 h，離心，殘渣用于下一步提取，取上清液用鹽酸調(diào)pH值至4.3沉淀，離心，水洗沉淀兩次，冷凍干燥得谷蛋白。

醇溶蛋白：取上一步所得殘渣與15倍的體積分?jǐn)?shù)為70%的乙醇溶液混合，攪拌提取1.0 h，離心，殘渣用于下一步提取，上清液處理同上，沉淀冷凍干燥得醇溶蛋白。

谷蛋白：取上一步所得殘渣與15倍的去離子水混合，用1.0 mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值至10，攪拌提取1.5 h。離心取上清液，處理同上，冷凍干燥得谷蛋白。

1.3.3 藜麥麩皮蛋白質(zhì)氨基酸組成測定

準(zhǔn)確稱取200 mg左右凍干樣品于水解管中，加入6 mol/L HCI，抽真空，封口，110℃水解 22 h，過濾定容。取一定量溶液蒸干，用0.02 mol/L鹽酸溶液稀釋，采用日立L-8900全自動氨基酸分析儀進行測定。檢測條件：4.6 mm×60 mm陽離子樹脂填充色譜柱，分離柱溫57℃，反應(yīng)柱溫135℃，上樣20 μL，儀器配套洗脫液，流速0.1 mL/min，檢測波長570 nm和440 nm。每個樣品均進行平行檢測，采用外標(biāo)法定性和定量分析氨基酸的種類和含量。

1.3.4 藜麥麩皮蛋白質(zhì)營養(yǎng)評價方法

對于黎麥麩皮蛋白的營養(yǎng)價值評價，主要從其必需氨基酸的構(gòu)成、氨基酸評分（amino acid score，AAS）、氨基酸比值系數(shù)（ratio coefficient of amino acid，RC）和氨基酸比值系數(shù)分（score of RC，SRC）[9]，以及與雞蛋蛋白氨基酸構(gòu)成的貼近度等幾個方面來分析。其中貼近度的計算引用楊永濤等[10]的模糊識別法進行計算，其他數(shù)值具體計算公式如下。

式中：RCi為被測食物蛋白質(zhì)中的第i種必需氨基酸的氨基酸比值系數(shù)；RC是各氨基酸比值系數(shù)的平均值；n為食品中必需氨基酸的數(shù)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Excel和Spss17.0軟件對測定數(shù)據(jù)進行處理，p＜0.05表示有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果與分析

2.1 藜麥麩皮蛋白的氨基酸組成分析

為方便不同蛋白質(zhì)的氨基酸組成進行比較，將氨基酸含量換算為單位重量蛋白質(zhì)中的含量，具體結(jié)果見表1。從表1中可見藜麥麩皮總蛋白中17種氨基酸的含量都很豐富，其中Asp、Glu、Leu、Arg的含量較高，超過50 mg/g pro，Cys、Met的含量相對較低，分別為16.72 mg/g pro和17.43 mg/g pro，藜麥麩皮總蛋白的氨基酸的構(gòu)成與從藜麥粉中提取的總蛋白相接近[11]。

藜麥麩皮總蛋白和清蛋白的氨基酸構(gòu)成相近，兩者之間不存在顯著差異性；與總蛋白和清蛋白相比，球蛋白含有較高的 Cys、Lys、His和 Pro，較低的 Ile、Leu、Tyr含量；醇溶蛋白的 Thr、Ala、Cys、Val、Pro 含量要高于總蛋白和清蛋白，而 Glu、Met、Ile、Leu、Tyr、His、Arg的含量較其低；谷蛋白的His和Pro含量與總蛋白和清蛋白相比較高，而Cys、Tyr和Arg含量較低。總體來看，總蛋白和清蛋白Tyr的含量最高，約為26 mg/g pro，His的含量最低，約 24 mg/g pro；球蛋白的 Lys含量最高，52.38 mg/g pro，Ser、Gly 的含量最低；醇溶蛋白中 Thr、Ala、Cys、Val、Pro 的含量都顯著高于其它蛋白，其中Pro約為其它蛋白的3倍，為121.06 mg/g pro，而Glu、Met、Ile、Leu、Tyr、Arg 的含量較其它蛋白低，其中Met含量約為其它蛋白的1/3，為6.52 mg/g pro，Tyr含量約為其它蛋白的1/5，為5.86 mg/g pro；谷蛋白的Cys含量最低，12.99 mg/g pro。

研究發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)中疏水氨基酸的含量與其水解后形成的多肽的活性密切相關(guān)。如具有抗氧化活性的多肽，其N-端多為疏水性氨基酸[12]，且疏水性氨基酸的存在與其抗氧化活性呈正相關(guān)[13]；而具有較強血管緊張素轉(zhuǎn)化酶（angiotensin-converting enzyme，ACE）抑制活性的多肽，其一級氨基酸序列中一般都含有大量疏水性氨基酸，且Pro、Leu等帶正電荷的氨基酸殘基如果在多肽的C端存在，多肽會具有更高的ACE抑制活性[14]。藜麥麩皮蛋白質(zhì)的氨基酸組成見表1。

表1 藜麥麩皮蛋白質(zhì)的氨基酸組成（±s）Table 1 Amino acid composition of quinoa bran protein（±s）

表1 藜麥麩皮蛋白質(zhì)的氨基酸組成（±s）Table 1 Amino acid composition of quinoa bran protein（±s）

注：標(biāo)注字母不同表示同行間不同種蛋白中同種氨基酸含量兩者之間差異顯著，p＜0.05；*表示人體必需氨基酸；#表示具有較高疏水性的氨基酸。

氨基酸名稱及單位 %總蛋白 清蛋白 球蛋白 醇溶蛋白 谷蛋白天門冬氨酸（Asp）/（mg/g pro）81.08±0.49a81.24±0.08a73.58±2.24a76.73±4.71a78.84±1.64a蘇氨酸（Thr）*/（mg/g pro）35.26±0.17a33.32±0.13a31.62±1.13a41.06±2.58b34.5±0.94a絲氨酸（Ser）/（mg/g pro）44.48±0.57a43.72±0.12a37.64±1.24b48.56±2.58a46.98±1.15a谷氨酸（Glu）/（mg/g pro）162.45±0.93a168.20±0.41a167.47±3.68a141.06±2.38b151.46±3.26ab甘氨酸（Gly）/（mg/g pro）46.44±0.24ab45.64±0.19ab38.86±1.26c48.08±2.18b43.50±0.78a丙氨酸（Ala）/（mg/g pro）40.53±0.18a38.51±0.14a37.14±1.08a46.64±2.85b37.40±0.71a胱氨酸（Cys）#/（mg/g pro）16.72±0.04a18.61±0.28a22.53±0.60b23.65±2.17b12.99±0.06c纈氨酸（Val）*#/（mg/g pro）42.22±0.25a40.34±0.23a39.38±1.28a46.83±2.86b41.70±0.37a蛋氨酸（Met）*#/（mg/g pro）17.43±0.10ab16.21±0.53a18.63±0.83b6.52±0.30c17.63±0.57ab異亮氨酸（Ile）*#/（mg/g pro）35.77±0.57a34.30±0.06a30.15±0.95b27.11±2.18c36.51±0.03a亮氨酸（Leu）*#/（mg/g pro）63.00±0.73a60.86±0.11a55.02±1.66b48.37±2.58c62.08±1.01a酪氨酸（Tyr）#/（mg/g pro）26.82±0.66a26.31±0.53a22.24±0.61b5.86±0.14c22.75±0.29b苯丙氨酸（Phe）*#/（mg/g pro）39.52±2.68ab38.25±0.06a43.08±1.68ab42.6±2.86ab46.29±0.96b賴氨酸（Lys）*/（mg/g pro）36.12±1.70a38.88±0.06a52.38±1.97b37.79±2.86a41.63±1.31a組氨酸（His）*/（mg/g pro）24.04±0.86a24.43±0.30a36.69±1.81b40.19±1.63b38.52±1.20b精氨酸（Arg）/（mg/g pro）85.04±4.79a88.34±1.03a86.30±3.78a40.48±2.31b76.31±1.36c脯氨酸（Pro）#/（mg/g pro）41.02±0.55a40.51±0.41a46.60±2.39b121.06±1.22c49.13±0.49b疏水性氨基酸占總氨基酸的百分含量/% 33.71±0.06a 32.88±0.07a 33.08±0.13a 38.7±0.50b 34.49±0.30c必需氨基酸占總氨基酸的百分含量/% 35.01±0.22a 34.21±0.02b 36.57±0.09c 34.40±0.42b 38.04±0.06d

從表1中可知，藜麥麩皮蛋白中疏水性氨基酸的比例較高，約占氨基酸總量的1/3，其中醇溶蛋白的最高，達到38.17%，其次為谷蛋白34.49%，而總蛋白、清蛋白和球蛋白三者之間的疏水性氨基酸含量的差異不顯著。蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值評價主要依賴于其必需氨基酸的組成及含量，藜麥麩皮蛋白中必需氨基酸的含量都高于34%，其中谷蛋白含量最高達到了38%。

2.2 藜麥麩皮蛋白質(zhì)的營養(yǎng)評價

2.2.1 藜麥麩皮蛋白的AAS

為進一步對藜麥麩皮蛋白進行營養(yǎng)評價，將藜麥麩皮各類蛋白的必需氨基酸組成與目前公認的作為優(yōu)質(zhì)氨基酸來源的植物蛋白-大豆分離蛋白[15]、雞蛋蛋白[16]以及FAO/WHO推薦人體必須氨基酸模式[17]進行比較分析，具體數(shù)據(jù)見表2。

表2 必需氨基酸和氨基酸評分模式Table 2 Essential amino acids and amino acid scoring patterns mg/g pro

與大豆分離蛋白相比，藜麥麩皮各類蛋白中含硫必需氨基酸（Met+Cys）要遠遠大于大豆分離蛋白中的9.9 mg/g pro。此外，除球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白中的His和醇溶蛋白中的Thr略高，其他氨基酸含量都低于大豆分離蛋白；與雞蛋蛋白相比，球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白中含有較高的His，其余氨基酸含量都明顯低于雞蛋蛋白；與FAO/WHO推薦的0.5歲幼兒必需氨基酸模式相比，除Lys、球蛋白中的Leu、醇溶蛋白中的Ile和Leu，藜麥麩皮蛋白其他氨基酸水平都要接近或高于推薦模式；FAO/WHO推薦的18歲以上必須氨基酸模式相比，除總蛋白、清蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白Lys略低外，其它都接近或高于推薦模式。每克藜麥麩皮蛋白中必需氨基酸的總含量低于大豆分離蛋白和雞蛋蛋白，除醇溶蛋白外，且都高于FAO/WHO推薦人體必需氨基酸評分模式中的氨基酸總含量。

利用FAO/WHO推薦0.5歲和18歲以上人體必需氨基酸評分模式對各種蛋白質(zhì)的必需氨基酸進行評分，結(jié)果見表3。

表3 藜麥麩皮蛋白、大豆分離蛋白和雞蛋蛋白的氨基酸評分Table 3 The AASs of quinoa bran protein，soy protein isolate and egg protein

對于0.5歲的幼兒，藜麥麩皮總蛋白、清蛋白和谷蛋白的限制性氨基酸只有一種是Lys，球蛋白的限制性氨基酸是一種Leu，醇溶蛋白的限制性氨基酸為Ile、Leu、Lys，其中 Lys為第一限制性氨基酸，而傳統(tǒng)的谷物蛋白，如小麥、玉米的限制性氨基酸一般是Lys和Thr[18]；大豆分離蛋白的限制性氨基酸是含硫必需氨基酸（Met+Cys）。對于年滿18歲的成人，藜麥麩皮各類蛋白和大豆分離蛋白的限制性氨基酸種類沒變，但AAS有所提高，分別由 63、68、83、66、73 和 35 提升為 80、86、93、84、93 和 45，但大豆分離蛋白的 AAS 遠遠低于藜麥麩皮蛋白，這也充分說明藜麥麩皮蛋白的必需氨基酸組成更能滿足人體需求，蛋白利用更充分。雞蛋蛋白的必需氨基酸含量豐富，對于幼兒或是成人的氨基酸評分模式，其AAS值都大于100。

2.2.2 藜麥麩皮蛋白的RC和SRC

氨基酸評分主要反應(yīng)的是食物蛋白中氨基酸含量與氨基酸評分模式中對應(yīng)氨基酸需要量相比的滿足程度，現(xiàn)代營養(yǎng)學(xué)理論認為，影響蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值的除了其必需氨基酸含量，還包括其必需氨基酸構(gòu)成比例，及氨基酸平衡理論。而RC的計算依據(jù)就是氨基酸平衡理論，如果食物中氨基酸組成與推薦模式一致，則各RC值都應(yīng)該是1，RC值大于1和小于1都表示偏離氨基酸模式，氨基酸不足和氨基酸過剩同樣也限制蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值。各種氨基酸偏離推薦氨基酸模式的離散度用SRC表示，依據(jù)SRC計算公式，SRC值越大，表示氨基酸組成與推薦模式越接近，偏離度越小，蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值越高[9]。藜麥麩皮各類蛋白、大豆分離蛋白以及雞蛋蛋白的RC和SRC值見表4。

表4 藜麥麩皮蛋白、大豆分離蛋白和雞蛋蛋白的RC和SRCTable 4 The RC and SRC values of quinoa bran protein，soy protein isolate and egg protein

對于FAO/WHO推薦0.5歲人體必需氨基酸模式來說，藜麥麩皮總蛋白和清蛋白的RC值除其限制性氨基酸賴氨酸以外，都與1接近，因此兩者的SRC值最高，與雞蛋蛋白的80相接近；而藜麥球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白和大豆分離蛋白的RC值偏離較大，所以SRC值較低，處于60～70之間。對于FAO/WHO推薦18歲以上人體必需氨基酸模式來說，藜麥麩皮總蛋白、清蛋白和雞蛋蛋白的RC值較集中，SRC值較高，75左右，高于藜麥球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白和大豆分離蛋白，其中醇溶蛋白的最低，僅為54.17。而且從分析結(jié)果來看，幼兒對各類蛋白的利用率要優(yōu)于成人。

2.2.3 藜麥麩皮蛋白氨基酸組成與雞蛋蛋白氨基酸組成的貼近度

雞蛋蛋白是優(yōu)質(zhì)的蛋白來源，無論從必需氨基酸的種類、數(shù)量、以及構(gòu)成比例方面，都與人體需求相接近，上述評價也驗證了這一點，因此，以雞蛋蛋白的氨基酸構(gòu)成為模式，采用模糊識別法，計算藜麥麩皮蛋白以及大豆分離蛋白的氨基酸構(gòu)成與雞蛋蛋白的貼近度，比較各類蛋白與模式蛋白之間的差異，結(jié)果見表5。

表5 藜麥麩皮蛋白、大豆分離蛋白氨基酸組成的貼近度Table 5 The close degrees of quinoa bran protein and soy protein isolate

藜麥麩皮總蛋白和清蛋白與雞蛋蛋白的貼近度達到了0.995以上，其次是大豆分離蛋白為0.988，剩余球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白的相接近，0.975左右。

3 結(jié)論

藜麥麩皮各類蛋白的氨基酸種類和含量豐富，疏水性氨基酸和必需氨基酸含量都達到30%以上，不同蛋白之間的氨基酸組成也存在差異。其中清蛋白與總蛋白的氨基酸組成相近，酪氨酸含量最高，組胺酸含量最低；球蛋白的賴氨酸含量最高，絲氨酸、甘氨酸的含量最低；醇溶蛋白富含疏水性氨基酸，特別是脯氨酸，而蛋氨酸含量最低；谷蛋白含有最低的胱氨酸。

現(xiàn)代營養(yǎng)學(xué)理論認為，蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值與蛋白質(zhì)的氨基酸組成密切相關(guān)。目前常用的比較方便的評價方法就是化學(xué)分析法，包括AAS、RC、SCR等，AAS主要評價必需氨基酸的全面性和豐富程度，RC和SCR主要用于評價氨基酸的均衡型，相比于AAS，其與生物價有更好的相關(guān)性。將AAS和SCR相結(jié)合，就會對蛋白的營養(yǎng)價值有較為客觀合理的評價。氨基酸評分結(jié)果顯示藜麥麩皮總蛋白、清蛋白和谷蛋白的限制性氨基酸是Lys，球蛋白的限制性氨基酸是Leu，醇溶蛋白的限制性氨基酸為Ile、Leu、Lys，其中Lys為第一限制性氨基酸。RC、SCR和貼合度分析結(jié)果顯示，藜麥麩皮總蛋白和球蛋白的營養(yǎng)價值與雞蛋蛋白相近，要優(yōu)于球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白和大豆分離蛋白；球蛋白與谷蛋白相當(dāng)，稍好于大豆分離蛋白，醇溶蛋白的營養(yǎng)價值最低。因此，藜麥麩皮當(dāng)中的蛋白質(zhì)有較高的營養(yǎng)價值，特別是總蛋白和球蛋白，屬于優(yōu)質(zhì)蛋白；醇溶蛋白富含疏水性氨基酸，是潛在的活性肽來源，藜麥麩皮可以作為優(yōu)質(zhì)植物蛋白及活性多肽的提取來源進行深加工。