雙低油菜籽蛋白氨基酸組成分析及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)

張歡歡，梁葉星，張玲，曾志紅，李雪，李艷花，黃桃翠，張雪梅，楊世雄

1(重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工研究所，重慶，401329) 2(重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院特色作物研究所，重慶，402160) 3(重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所，重慶，400000)

油菜籽是世界范圍內(nèi)重要的油料作物，同時(shí)也是重要的蛋白質(zhì)作物，全球油菜種植面積在主要油料作物中位居第二[1]，目前我國(guó)油菜籽年產(chǎn)量已達(dá)1 327.41萬(wàn)t(國(guó)家統(tǒng)計(jì)局，2017)。雙低油菜籽是由加拿大植物育種家STEFSSON于1974年從普通高芥酸油菜籽遺傳改良而成[2]，與傳統(tǒng)高芥酸油菜籽相比，雙低油菜籽的芥酸含量(<2%,油)和硫代葡萄糖苷含量(<30 μmol/g,餅粕)均大幅降低[3]。不同品種雙低油菜籽的營(yíng)養(yǎng)成分差異較大，篩選出氨基酸含量豐富且均衡的雙低油菜品種對(duì)于促進(jìn)雙低油菜粕資源的合理利用，指導(dǎo)品種選育及種植具有重要意義。目前，關(guān)于油菜籽的研究主要集中在菜籽油的品質(zhì)[4-6]、菜籽餅粕脫毒及蛋白質(zhì)的提取[7-8]等方面，對(duì)菜籽餅粕中組成人體蛋白的17種氨基酸進(jìn)行簡(jiǎn)單定性定量測(cè)定的有些報(bào)道[2]，但對(duì)雙低油菜籽蛋白中所有氨基酸進(jìn)行測(cè)定并進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)的鮮見報(bào)道。為此，本實(shí)驗(yàn)選取4種雙低油菜籽，首先測(cè)定雙低油菜籽的主要品質(zhì)特征指標(biāo)，用正己烷脫脂后，對(duì)脫脂菜籽粕中的菜籽蛋白進(jìn)行氨基酸組成分析及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)，通過(guò)綜合比較分析，評(píng)價(jià)4種雙低油菜籽的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，得出更符合人體需求的雙低菜籽品種，這對(duì)雙低菜籽品種的選育、種植及推廣具有一定的指導(dǎo)意義，也為雙低菜籽蛋白在食品工業(yè)中的應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

慶油3號(hào)雙低油菜籽由重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所提供，重蓉油1號(hào)、渝南油683、中雙10號(hào)雙低油菜籽由重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院特色作物研究所提供。

甲醇(色譜純)，美國(guó)Honeywell公司；35種氨基酸混合標(biāo)準(zhǔn)品、茚三酮、緩沖液A、B、C、D、再生液和樣品稀釋液等，均購(gòu)于德國(guó)Sykam公司；其他實(shí)驗(yàn)所用試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

S433D型氨基酸自動(dòng)分析儀(鋰系統(tǒng)，可檢測(cè)35種氨基酸)，德國(guó)Sykam公司；SKD-100型自動(dòng)凱氏定氮儀，上海沛歐分析儀器有限公司；HSC-24B型氮吹儀，天津市恒奧科技發(fā)展有限公司；NIRSystem型近紅外快速品質(zhì)分析儀，瑞典FOSS公司。

1.3 方法

1.3.1 油菜籽主要品質(zhì)特征的分析

1.3.2 原料預(yù)處理

油菜籽經(jīng)除雜、粉碎后，用正己烷索氏抽提10 h脫脂，置35 ℃烘箱中烘1 h，得脫脂菜籽粕，用凱氏定氮法測(cè)定脫脂菜籽粕中蛋白質(zhì)的含量。

1.3.3 氨基酸組成與含量分析

準(zhǔn)確稱取60 mg脫脂菜籽粕于20 mL厭氧水解管中，加入10 mL 6 mol/L HCl(含1 g/L的苯酚)，將樣品全部浸沒(méi)，水解管置于冰塊中冷凍10 min后充高純氮?dú)?5～30 s，移開氮?dú)夂罅⒓瓷w好軟塞，旋緊密封蓋。將水解管置于(110±1) ℃恒溫烘箱中水解22 h，取出冷卻，打開水解管過(guò)濾，濾液用蒸餾水定容至25 mL，準(zhǔn)確吸取1 mL濾液，用氮吹儀吹干，加入2 mL 樣品稀釋液，振蕩混勻，用0.22 μm濾膜過(guò)濾，濾液供上機(jī)用。

1.3.4 營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)

1.3.4.1 氨基酸比值系數(shù)法

阿東立即進(jìn)到店里，柜上柜下翻找。終于在一個(gè)角落的紙箱里發(fā)現(xiàn)了它。阿東將它取出，用抹布揩凈，又找了盒舊磁帶試了試，聲音雖然不理想，卻也還能用。

氨基酸比值系數(shù)是根據(jù)氨基酸平衡理論，利用FAO/WHO提出的必需氨基酸模式，計(jì)算樣品蛋白質(zhì)中EAA的氨基酸比值(ratio of amino acid, RAA)、氨基酸比值系數(shù)(ratio coefficient of amino acid, RC)和比值系數(shù)分(score of RC, SRC)，三者計(jì)算公式[9]如式(1)、(2)和(3):

(1)

(2)

SRC=100-100×CV

(3)

1.3.4.2 模糊識(shí)別法[10-11]

根據(jù)蘭氏距離法定義對(duì)象u與標(biāo)準(zhǔn)蛋白a的貼近度U(a,u)，貼近度可以反映評(píng)價(jià)對(duì)象的蛋白質(zhì)與模式蛋白的接近程度，貼近度越接近于1，表明該蛋白與模式蛋白接近程度越高，貼近度計(jì)算公式如式(4)：

(4)

式中：ak為標(biāo)準(zhǔn)蛋白模式的第k種EAA含量(mg/g),1≤k≤7；uik為第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的第k種EAA含量(mg/g), 1≤k≤7。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel和DPS 7.05軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理及統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 4種雙低油菜籽的主要品質(zhì)特征分析

4種油菜籽的蛋白質(zhì)、脂肪、灰分、芥酸和硫甙等含量測(cè)定結(jié)果見表1。由芥酸含量<2%，硫甙含量<30 μmol/g判斷出4種油菜籽均為雙低油菜籽。雙低油菜籽與傳統(tǒng)一般油菜籽的差別主要體現(xiàn)在芥酸和硫甙含量上，一般油菜籽的芥酸含量在3%～60%，硫甙含量為30～150 μmol/g[12-13]。4種雙低油菜籽的脂肪含量(含油量)為40.36%～49.28%，最高的為慶油3號(hào)，含油量高達(dá)49.28%，高于大多數(shù)雙低油菜品種[14]。4種雙低油菜籽的(按表中從左至右順序)蛋白質(zhì)含量分別為16.87%、18.87%、18.16%、18.80%，其中慶油3號(hào)蛋白質(zhì)含量最低，重蓉油1號(hào)蛋白質(zhì)含量最高，且蛋白質(zhì)含量與脂肪含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。油菜籽中的灰分主要是指油菜籽中的礦物質(zhì)，油菜籽含多種礦物質(zhì)，包括Ca、Se、Mn、P等，4種雙低油菜籽的灰分含量在3.82%～4.37%。

表1 4種雙低油菜籽的主要品質(zhì)特征含量Table 1 Main quality characteristic contents of four kinds of double low rapeseed

注：表中數(shù)據(jù)表示平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)偏差，同一行不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著。

2.2 脫脂菜籽粕中蛋白質(zhì)含量

4種脫脂菜籽粕中蛋白質(zhì)含量見表2。

表2 4種脫脂菜籽粕中蛋白質(zhì)含量Table 2 Protein contents of four kinds of defatted double low rapeseed

由表2可知，慶油3號(hào)脫脂菜籽粕中蛋白質(zhì)含量最高(35.77%)，中雙10號(hào)、重蓉油1號(hào)次之，渝南油683脫脂菜籽粕中蛋白質(zhì)含量最低(32.78%)，4種脫脂菜籽粕中蛋白質(zhì)含量與傳統(tǒng)油菜籽粕中蛋白質(zhì)含量無(wú)明顯差異[13]，稍低于大豆粕中蛋白質(zhì)含量[15]，高于牛乳(25.83%，干重)、雞蛋(32.23%，干重)中蛋白質(zhì)含量[16]。

2.3 雙低菜籽蛋白的氨基酸組成分析

雙低菜籽蛋白可作為家禽飼料部分替代大豆蛋白[17]，也可經(jīng)酶或酸、堿工藝生產(chǎn)多肽類及氨基酸產(chǎn)品[12]，氨基酸質(zhì)量的高低決定雙低菜籽蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，因此有必要對(duì)雙低菜籽蛋白的氨基酸組成進(jìn)行測(cè)定與分析。利用氨基酸自動(dòng)分析儀，以35種混合氨基酸標(biāo)品為對(duì)照，對(duì)4種雙低菜籽蛋白的氨基酸種類及含量進(jìn)行分析檢測(cè)，結(jié)果見表3。由于常規(guī)酸水解法過(guò)程中，色氨酸完全被破壞，酰胺類轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)氨基酸，因此表3中沒(méi)有色氨酸、天冬酰胺和谷氨酰胺的測(cè)定值。

由表3可知，4種雙低菜籽蛋白中共檢測(cè)出19種氨基酸，包括天冬氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、谷氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、胱氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、組氨酸、賴氨酸、精氨酸等17種組成人體蛋白氨基酸，以及鳥氨酸、羥脯氨酸2種非組成人體蛋白氨基酸。4種雙低菜籽蛋白的鳥氨酸含量在3.47～4.22 mg/g蛋白質(zhì)，鳥氨酸，又名L-鳥氨酸，是一種非蛋白氨基酸，在生物體內(nèi)主要參與尿素循環(huán)，對(duì)于體內(nèi)氨態(tài)氮的排出有重要作用[18-19]，近年來(lái)，鳥氨酸在醫(yī)藥工業(yè)和食品工業(yè)上的應(yīng)用日益廣泛[20-22]。4種雙低菜籽蛋白的羥脯氨酸含量在8.46～9.48 mg/g蛋白質(zhì)，羥脯氨酸是膠原蛋白的主要組成成分，在其他蛋白質(zhì)中含量甚微，它是由膠原蛋白的脯氨酸殘基羥基化而成[23]，具有維持膠原蛋白三螺旋穩(wěn)定性的作用，同時(shí)也是合成甘氨酸的重要前體物[24]。

4種雙低菜籽蛋白中總氨基酸(鳥氨酸、羥脯氨酸除外)含量在808.99～855.11 mg/g蛋白質(zhì)，總氨基酸含量的大小順序?yàn)椋河迥嫌?83>慶油3號(hào)>重蓉油1號(hào)>中雙10號(hào)。谷氨酸在4種雙低菜籽蛋白中含量最高，分別占氨基酸總量的20.78%、20.95%、20.54%、21.42%，谷氨酸是一種鮮味氨基酸，它能與NaCl反應(yīng)生成谷氨酸鈉鹽(味精)[25]，味精是重要的鮮味劑，目前已廣泛用于食品調(diào)味劑。精氨酸、脯氨酸的含量也較高，精氨酸占氨基酸總量的比例在7.00%～8.02%，精氨酸是維持嬰幼兒生長(zhǎng)發(fā)育必不可少的氨基酸[26]，具有治療血氨增高引起的肝昏迷、改善性欲[27-28]的作用；脯氨酸含量是植物抗旱、抗寒育種的重要生理指標(biāo)[29]，4種雙低菜籽蛋白的脯氨酸含量分別為6.97%、6.94%、6.93%、7.21%，由此可推測(cè)中雙10號(hào)的種植地域要比其他3種雙低油菜品種廣。另外，4種雙低菜籽蛋白的必需氨基酸中亮氨酸、賴氨酸的含量均很高，亮氨酸能與異亮氨酸和纈氨酸一起合作修復(fù)肌肉，控制血糖，并給身體組織提供能量[30]；賴氨酸能促進(jìn)食欲，促進(jìn)幼兒生長(zhǎng)和發(fā)育的作用，還能提高Ca的吸收，加速骨骼生長(zhǎng)，它是合成大腦神經(jīng)再生性細(xì)胞等重要蛋白質(zhì)所需的必需氨基酸[31]。4種雙低菜籽蛋白氨基酸種類齊全，EAA含量占氨基酸總含量的34.4%～35.5%， EAA與NEAA含量之比為0.524～0.543，分別較為接近FAO/WHO推薦的40%和60%[32]，是一種較優(yōu)質(zhì)的蛋白資源。

表3 4種雙低菜籽蛋白的氨基酸組成及含量 單位: mg/g蛋白質(zhì)

注：*為必需氨基酸， **為非組成人體蛋白氨基酸，不計(jì)入非必需氨基酸與氨基酸總量，TAA為氨基酸總量，EAA為必需氨基酸總量，NEAA為非必需氨基酸總量。

2.4 4種雙低菜籽蛋白必需氨基酸組成及比較

按照FAO/WHO于1973年提出的評(píng)價(jià)蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的必需氨基酸模式[33]，以及中國(guó)預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)營(yíng)養(yǎng)與食品衛(wèi)生研究所提出的雞蛋蛋白模式[30]，對(duì)4種雙低菜籽蛋白的必需氨基酸組成及含量進(jìn)行分析，并與牛奶蛋白以及花生[34]、大豆等油料蛋白進(jìn)行比較，結(jié)果見表4。

表4 4種雙低菜籽蛋白必需氨基酸組成及比較分析 單位：mg/g蛋白

注：*摘自文獻(xiàn)[34]，**為實(shí)驗(yàn)室測(cè)市售吉林產(chǎn)東北大豆。

由表4可以看出，慶油3號(hào)與重蓉油1號(hào)菜籽蛋白中苯丙氨酸+酪氨酸、蘇氨酸的含量高于FAO/WHO推薦模式，賴氨酸的含量與FAO/WHO推薦模式相近，異亮氨酸、亮氨酸、蛋氨酸+胱氨酸與纈氨酸的含量略低于標(biāo)準(zhǔn)模式。渝南油683菜籽蛋白中賴氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸與蘇氨酸的含量高于FAO/WHO推薦模式，異亮氨酸、亮氨酸、蛋氨酸+胱氨酸與纈氨酸的含量略低于標(biāo)準(zhǔn)模式。中雙10號(hào)菜籽蛋白中苯丙氨酸+酪氨酸的含量高于FAO/WHO推薦模式，蘇氨酸的含量與FAO/WHO推薦模式一致，賴氨酸的含量略低于FAO/WHO推薦模式，異亮氨酸、亮氨酸、蛋氨酸+胱氨酸與纈氨酸的含量與FAO/WHO推薦模式仍有一定的差距。雙低菜籽蛋白中的EAA含量均低于雞蛋蛋白模式及牛奶蛋白相應(yīng)EAA的含量。4種雙低菜籽蛋白中異亮氨酸、亮氨酸的含量與花生及大豆蛋白相近，賴氨酸、蛋氨酸+胱氨酸、蘇氨酸和纈氨酸的含量高于花生及大豆蛋白，而苯丙氨酸+酪氨酸的含量低于花生和大豆蛋白，4種雙低菜籽蛋白的EAA含量接近或高于花生、大豆等油料蛋白，可作為花生、大豆等油料蛋白的理想替代蛋白。

2.5 4種雙低菜籽蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)

2.5.1 氨基酸比值系數(shù)法的評(píng)價(jià)結(jié)果

現(xiàn)代營(yíng)養(yǎng)學(xué)認(rèn)為，食物蛋白質(zhì)的優(yōu)劣主要取決于所含必需氨基酸(essential amino acids, EAA)的種類、數(shù)量和組成比例，組成比例越接近人體需要氨基酸的比例，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越高[35]。若樣品蛋白的EAA含量比例與模式氨基酸一致，則各種EAA的RC應(yīng)等于1，RC>1表明該種EAA相對(duì)過(guò)剩，RC<1表明該種必需氨基酸相對(duì)不足，其中RC最小者為第一限制氨基酸。SRC的意義為：若食物蛋白質(zhì)的EAA組成比例與WHO/FAO模式一致，則CV=0，SRC=100；若食物蛋白質(zhì)的RC越分散，表明這些EAA在氨基酸平衡生理作用方面所提供的負(fù)貢獻(xiàn)越大，則CV變大，SRC變小，蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值變差，因此SRC越接近100，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值相對(duì)越高。4種雙低菜籽蛋白的RAA、RC和SRC見表5。

表5 4種雙低菜籽蛋白的RAA、RC及SRC的比較Table 5 Comparison of RAA, RC and SRC of four kinds of double low rapeseed protein

注：*為第一限制氨基酸，RAA為氨基酸比值，RC為氨基酸比值系數(shù)，SRC為氨基酸比值系數(shù)分。

由表5可以看出，慶油3號(hào)菜籽蛋白的第一限制氨基酸(色氨酸除外)為異亮氨酸，其他品種菜籽蛋白的第一限制氨基酸均為蛋氨酸+胱氨酸。慶油3號(hào)菜籽蛋白的SRC最高(90.96)，說(shuō)明慶油3號(hào)菜籽蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值在4個(gè)雙低菜籽品種中是最高的。4種雙低菜籽蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值均高于小麥(74.41)[34]、大豆蛋白(78.08)[36]等植物蛋白，開發(fā)利用前景廣闊。

2.5.2 模糊識(shí)別法的評(píng)價(jià)結(jié)果

按照模糊識(shí)別公式計(jì)算4種雙低菜籽蛋白與FAO/WHO模式、雞蛋蛋白模式的貼近度，結(jié)果見表6。

由表6可知，以FAO/WHO模式蛋白為標(biāo)準(zhǔn)蛋白，4種雙低菜籽蛋白的貼近度大小在0.959～0.975，慶油3號(hào)菜籽蛋白的貼近度最高(0.975)，中雙10號(hào)菜籽蛋白的貼近度最低(0.959)；以雞蛋蛋白為標(biāo)準(zhǔn)蛋白，貼近度大小在0.872～0.894，最高的慶油3號(hào)和渝南油683菜籽蛋白的貼近度為0.894， 最低的中雙10號(hào)菜籽蛋白的貼近度為0.872， 以上結(jié)果表明4種雙低菜籽蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更接近與FAO/WHO模式標(biāo)準(zhǔn)蛋白。4種菜籽蛋白在兩種模式下的貼近度大小均相差較小(在FAO/WHO模式下最高和最低僅相差0.016，在雞蛋蛋白模式下相差0.022)，這與汪蘭等[37]的檢測(cè)結(jié)果一致。4種雙低菜籽蛋白與FAO/WHO模式貼近度均高于豬瘦肉蛋白FAO/WHO模式貼近度(0.919)，更高于大豆蛋白FAO/WHO模式貼近度(0.896)[38]，可作為優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)來(lái)源。

表6 四種雙低菜籽蛋白相對(duì)于兩種模式標(biāo)準(zhǔn)蛋白的貼近度Table 6 Closeness degree of four kinds of double low protein with two standard protein patterns

3 結(jié)論

研究分析了4種雙低菜籽蛋白的氨基酸組成與營(yíng)養(yǎng)學(xué)特性。4種雙低菜籽蛋白均含有19種氨基酸，其中包含17種組成人體蛋白氨基酸、鳥氨酸和羥脯氨酸。4種菜籽蛋白的總氨基酸含量(鳥氨酸、羥脯氨酸除外)在809.99～855.11 mg/g蛋白質(zhì)，必需氨基酸占氨基酸總量的34.4%～35.5%，必需氨基酸與非必需氨基酸的含量之比為0.524～0.543，分別接近FAO/WHO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的40%和60%。

本試驗(yàn)采用氨基酸比值系數(shù)法和模糊識(shí)別法對(duì)4種菜籽蛋白進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)，4種菜籽蛋白的SRC為87.71～90.96，其中慶油3號(hào)品種最高(90.96)，中雙10號(hào)最低(87.71)。慶油3號(hào)菜籽蛋白的第一限制氨基酸為異亮氨酸，其他品種菜籽蛋白的第一限制氨基酸均為蛋氨酸+胱氨酸。模糊識(shí)別法分別計(jì)算菜籽蛋白與FAO/WHO模式標(biāo)準(zhǔn)蛋白、全雞蛋蛋白模式標(biāo)準(zhǔn)蛋白的貼近度，與FAO/WHO模式標(biāo)準(zhǔn)蛋白的貼近度在0.959～0.975，慶油3號(hào)菜籽蛋白的貼近度最高(0.975)，中雙10號(hào)菜籽蛋白的貼近度最低(0.959)；與全雞蛋蛋白模式標(biāo)準(zhǔn)蛋白的貼近度在0.872～0.894，最高的慶油3號(hào)和渝南油683菜籽蛋白的貼近度為0.894，最低的中雙10號(hào)菜籽蛋白的貼近度為0.872。

本試驗(yàn)重點(diǎn)對(duì)4種菜籽蛋白的氨基酸進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)價(jià)值分析，綜合油菜籽中蛋白質(zhì)含量、含油量、灰分含量、芥酸含量和硫甙含量等主要品質(zhì)指標(biāo)，得出在4種雙低油菜籽中，慶油3號(hào)油菜籽營(yíng)養(yǎng)價(jià)值相對(duì)最高，中雙10號(hào)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值相對(duì)最低，4種雙低菜籽蛋白氨基酸種類齊全、含量豐富，均具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，可應(yīng)用于食品工業(yè)。我國(guó)雙低油菜籽品種繁多，因此可進(jìn)一步擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)樣本量，為深度挖掘和開發(fā)雙低油菜籽資源、指導(dǎo)雙低油菜的選育及種植提供一定的理論依據(jù)。