綜合評價比較菜心及其近緣亞種蔬菜氨基酸營養(yǎng)價值

原遠(yuǎn)，周賢玉，李光光，鄭巖松，江定，任海龍，雷建軍，張華*

1(華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，廣東 廣州，510642)2(廣州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，廣東 廣州，510000)

我國是栽培及食用十字花科蔬菜最多的國家。不少十字花科蔬菜因含較多酚類化合物、硫代葡萄糖苷、類黃酮類等多種具有殺菌、抗炎、護(hù)胃、防癌、抗氧化等活性物質(zhì)，被視作防病強(qiáng)身的佳選食材。菜薹包含綠菜薹、紅菜薹和白菜薹，與油菜、娃娃菜及奶白菜均屬于十字花科蕓薹屬種內(nèi)不同亞種蔬菜，其生長、發(fā)育及表觀形態(tài)不盡相同，且各自具有獨特風(fēng)味。菜心(綠菜薹)富含多種營養(yǎng)成分及礦質(zhì)元素，具有蕓薹屬特殊清香，是理想的能量和纖維素來源[1]。氨基酸對十字花科蔬菜風(fēng)味物質(zhì)合成具有重要作用[2]，可呈現(xiàn)甜、苦、酸鮮等口感風(fēng)味，還具保鮮、調(diào)味、增香及除臭等功效。氨基酸種類及含量直接影響蔬菜風(fēng)味品質(zhì)，同時也是評價營養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)[3-6]。研究表明，菜心含有豐富的蛋白質(zhì)，其中8種必需氨基酸含量充足，尤其是富含一般谷類較為缺乏的賴氨酸[7]。對紅菜薹不同部位氨基酸含量的研究表明，其薹葉較薹莖具有更高的營養(yǎng)和藥用價值[8]。宋廷宇等[9]對4個薹菜品種氨基酸含量的分析，表明薹菜以脂肪族氨基酸為主，芳香族和吲哚族氨基酸也占有較大比例。除此之外，還比較了白菜類8個品種蔬菜的營養(yǎng)成分，得出氨基酸含量總體趨勢是薹菜高于白菜和大白菜[10]。

氨基酸比值系數(shù)法(ratio coefficient of amino acid，RCAA)是基于氨基酸平衡理論設(shè)計的一種評價蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值的方法[11]。目前，研究菜心氨基酸營養(yǎng)價值的報道較少，特別是綜合評價菜心與近緣亞種蔬菜氨基酸營養(yǎng)價值的研究更為少見。本研究選取菜心不同熟性品種各1種，菜薹類的紅菜薹、油菜薹及白菜類的奶白菜、娃娃菜品種各1種，采用氨基酸比值系數(shù)法、相關(guān)性分析及主成分分析法(principle components analysis，PCA)，比較7種材料氨基酸組成及含量異同，進(jìn)而綜合評價及比較菜心與近緣亞種蔬菜間氨基酸營養(yǎng)價值差異，以期對菜心加工及品種推廣提供一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料選擇

四九-19菜心(早熟)、油綠702甜菜心(中熟)、增城遲菜心(遲熟)、雜1613油菜薹、新紅雜60菜薹、京春娃娃菜和農(nóng)普奶白菜于2017年9～11月直播于廣州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院花都試驗基地。小區(qū)面積6.00 m2，株間距0.18 m×0.18 m，行距0.30 m，常規(guī)田間管理，隨機(jī)區(qū)組排列，2017年12月至2018年1月完成采樣。

1.2 主要儀器與設(shè)備

BINDER ED23對流式烘箱，德國賓德；SYKAM S-433D氨基酸分析儀，德國制造。

1.3 實驗方法

氨基酸含量測定參照GB 5009.124—2016《食品中氨基酸的測定方法》[12]。

各選取代表株10棵，洗凈，烘箱110 ℃滅酶活性20 min，50 ℃烘干至恒重，研磨過100目篩，4 ℃保存，次日送至華南農(nóng)業(yè)大學(xué)測試中心檢測。

色譜條件：色譜柱為LCA K07/Li，柱溫：38～74 ℃(梯度控溫)；流動相：檸檬酸鋰(流動相A=pH 2.90，流動相B=pH 4.20，流動相C=pH 8.00)；流速：洗脫泵0.45 mL/min，衍生泵0.25 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；反應(yīng)器溫度：130 ℃。

1.4 氨基酸評價方法

氨基酸比值系數(shù)法評價蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值，與FAO/WHO標(biāo)準(zhǔn)模式譜[13]和雞蛋蛋白模式進(jìn)行比較[14]。

參照何潔等[15]方法，計算總氨基酸(total amino acids，TAA)、必需氨基酸(essential amino acids，EAA)、非必需氨基酸總量(non-essential amino acids，NEAA)、必需氨基酸/非必需氨基酸(EAA/NEAA)、必需氨基酸/總氨基酸(EAA/TAA)、嬰幼兒必需氨基酸(infant essential amino acids，IEAA)、賴氨酸/必需氨基酸(Lsy/EAA)、呈味氨基酸(flavor amino acids，F(xiàn)AA)，以及氨基酸比值(ratio of amino acid，RAA)、RCAA和氨基酸比值系數(shù)分(score of ratio coefficient of amino acid，SRCAA)。

不同氨基酸具有不同風(fēng)味[16]：以蘇氨酸(Thr)、絲氨酸(Ser)、甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)、脯氨酸(Pro)之和計算甜味氨基酸(sweet amino acids，SAA)。

以谷氨酸(Glu)、天冬氨酸(Asp)含量之和計算鮮味和酸味氨基酸(sour and monosodium glutamate-like amino acids，SMAA)[17]。

以纈氨酸(Val)、蛋氨酸(Met)、異亮氨酸(Ile)、亮氨酸(Leu)、苯丙氨酸(Phe)、精氨酸(Arg)、組氨酸(His)之和計算苦味氨基酸(bitter amino acids，BAA)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel、SPSS 22.0軟件對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性、相關(guān)性及主成分分析。開展菜心及近緣亞種蔬菜氨基酸含量相關(guān)程度適用性檢驗，依照相關(guān)系數(shù)大小衡量原始變量間的線性相關(guān)程度。運(yùn)用主成分分析法分析各試材氨基酸主成分，獲得相關(guān)系數(shù)矩陣特征值、方差貢獻(xiàn)率及累積方差貢獻(xiàn)率，提取主成分并進(jìn)行氨基酸質(zhì)量綜合評價，得分越高者氨基酸品質(zhì)越優(yōu)。

2 結(jié)果與分析

2.1 氨基酸含量及種類分析

谷氨酸不僅是主要的鮮味氨基酸，是谷氨酰胺等氨基酸的合成前體，作為一種功能性氨基酸還具有改善腸道完整性、增強(qiáng)腸道屏蔽功能和抗氧化、促進(jìn)腸道發(fā)育等多種作用[18-20]。丙氨酸可加速人體對攝入乙醇的分解代謝，是一種天然肝臟保護(hù)劑[21]。亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸聯(lián)合修復(fù)肌肉，控制血糖，提供能量[22]。表1所示7份材料TAA在18.45～24.94 g/100 g干重，油菜薹最高(24.94 g/100 g)，菜心較低(18.45～19.37 g/100 g)，從大到小順序為：雜1613油菜薹>農(nóng)普奶白菜>新紅雜60菜薹>油綠702甜菜心>京春娃娃菜>四九-19菜心>增城遲菜心。

表1 氨基酸組成及含量 單位：g/100 g

注：EAA/TAA、EAA/NEAA、Lys/EAA分別表示必需氨基酸占總氨基酸的比值、必需氨基酸占非必需氨基酸的比值、賴氨酸占必需氨基酸的比值，均無單位。

所含17種氨基酸中，谷氨酸含量最高(2.37～7.44 g/100 g)，且材料間差異較大，京春娃娃菜的谷氨酸含量約為油綠702甜菜心的3.14倍，依次為：京春娃娃菜>新紅雜60菜薹>雜1613油菜薹>增城遲菜心>四九-19菜心>農(nóng)普奶白菜>油綠702甜菜心。丙氨酸、天冬氨酸、亮氨酸、纈氨酸、賴氨酸、甘氨酸含量次之，半胱氨酸含量最低。

7個樣品中，EAA含量(3.91～9.42 g/100 g)，以雜1613油菜薹最高，約為京春娃娃菜的2.41倍，農(nóng)普奶白菜次之，菜心居中(6.30～7.65 g/100 g)。而四九-19菜心EAA/TAA為0.41，EAA/NTAA為0.68， 均高于FAO/WHO推薦的理想蛋白模式，屬優(yōu)質(zhì)蛋白[23]。農(nóng)普奶白菜和油綠702菜心EAA/TAA(0.40，0.39)接近0.40，EAA/NTAA高于0.60(0.66， 0.65)，也是較為理想的富含蛋白質(zhì)的蔬菜。賴氨酸具有多種功能，可改善人類膳食營養(yǎng)，促進(jìn)幼兒生長發(fā)育，是合成大腦神經(jīng)再生細(xì)胞蛋白的必需氨基酸[24]。雜1613油菜薹Lys/EAA最高(0.19)，京春娃娃菜最低(0.15)，增城遲菜心(0.18)、四九-19菜心(0.17)、油綠702甜菜心(0.16)居中。

2.2 呈味氨基酸組成分析

研究表明，水果中影響風(fēng)味的氨基酸主要分為酸鮮味、甜味和苦味氨基酸[25]，其含量與比例是衡量蛋白質(zhì)品質(zhì)指標(biāo)之一[26]。圖1參照何潔等[15]呈味氨基酸分類方法，結(jié)果表明菜心及近緣亞種蔬菜呈味氨基酸總量以雜1613油菜薹最高(22.31 g/100 g)，農(nóng)普奶白菜(19.31 g/100 g)次之，增城遲菜心最低(16.76 g/100 g)。

圖1 呈味氨基酸含量Fig.1 Content of flavor amino acid

除京春娃娃菜與新紅雜60菜薹SAA明顯高于BAA、SMAA，增城遲菜心三類呈味氨基酸含量相當(dāng)外，四九-19與油綠702菜心、雜1613油菜薹和農(nóng)普奶白菜均表現(xiàn)為SMAA含量最低，而BAA與SAA相當(dāng)，尤以四九-19、油綠702甜菜心和農(nóng)普奶白菜較為明顯。

各試材間，SAA含量相差不大(5.33～7.52 g/100 g)，依次為雜1613油菜薹>農(nóng)普奶白菜>油綠702甜菜心>四九-19菜心>新紅雜60菜薹>京春娃娃菜>增城遲菜心；SMAA含量差異較大(3.49～8.80 g/100 g)，京春娃娃菜含量最高(8.80 g/100 g)，新紅雜60菜薹次之(7.07 g/100 g)，菜心較低(3.49～5.65 g/100 g)；BAA含量(4.08～8.45 g/100 g)排序：雜1613油菜薹>農(nóng)普奶白菜>四九-19菜心>油綠702甜菜心>增城遲菜心>新紅雜60菜薹>京春娃娃菜。

可見，京春娃娃菜與新紅雜60菜薹較其他材料，更多呈現(xiàn)出酸鮮風(fēng)味，口感風(fēng)味好。菜心3個材料中，增城遲菜心3類呈味氨基酸含量配比均勻，風(fēng)味較好。

2.3 必需氨基酸營養(yǎng)價值評價

與FAO/WHO必需氨基酸評分模式比較，當(dāng) SRCAA 接近100時，說明蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值越高。RCAA=1表示蛋白質(zhì)氨基酸組成含量比例與FAO/WHO模式一致，RCAA>1或RCAA<1表明相對過?；虿蛔?，其中的最小者為第一限制性氨基酸。由表2中RCAA值可知，蛋氨酸與半胱氨酸為各材料第一限制性氨基酸[27]。而新紅雜60菜薹和京春娃娃菜的亮氨酸，京春娃娃菜的賴氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸的RCAA值略小于1，說明對應(yīng)氨基酸含量相對不足，在飲食中應(yīng)注意營養(yǎng)的均衡搭配[28]。各材料SRCAA為61.14～71.27，其中增城遲菜心、新紅雜60菜薹最高(71.27，70.15)，必需氨基酸模式更為符合人體必需氨基酸需要，具有較好的營養(yǎng)價值。雜1613油菜薹和四九-19、油綠702甜菜心居中，京春娃娃菜和農(nóng)普奶白菜最低(61.14，61.39)。

表2 必需氨基酸比值系數(shù)分比較Table 2 Comparison of SCRAA

2.4 主成分分析與綜合評價

2.4.1 相關(guān)性分析

如表3所示，各氨基酸種類含量間存在較強(qiáng)線性相關(guān)關(guān)系。苯丙氨酸和異亮氨酸之間的相關(guān)系數(shù)最大為0.994，其次為亮氨酸和異亮氨酸之間(0.991)，蘇氨酸和絲氨酸之間(0.990)。亦存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，但多數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系且大于0.500，因此可進(jìn)一步通過PCA研究各氨基酸含量與不同試材間的關(guān)系。

表3 氨基酸種類間相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis of amino acid

2.4.2 氨基酸主成分分析

標(biāo)準(zhǔn)化處理數(shù)據(jù)后，以氨基酸含量為指標(biāo)進(jìn)行主成分分析。以方差累積貢獻(xiàn)率為參考選擇主成分[29]。表4中，特征值大于1且累積方差貢獻(xiàn)率大于85%，提取主成分3個，貢獻(xiàn)率累積達(dá)87.76%。由圖2可知，第1主成分(64.25%)反映了所有苦味氨基酸，部分甜味氨基酸信息，及除蛋氨酸和半胱氨酸外的所有必需氨基酸，主要包括苯丙氨酸、異亮氨酸、絲氨酸、亮氨酸、賴氨酸、蘇氨酸、甘氨酸等，第2主成分(13.08%)與丙氨酸、脯氨酸等甜味氨基酸關(guān)系密切，第3主成分(10.43%)主要與天冬氨酸、脯氨酸等酸鮮味氨基酸相關(guān)。

表4 氨基酸主成分初始特征值及累積貢獻(xiàn)率Table 4 Initial eigenvalues of PC and cumulative contribution rate

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

2.4.3 氨基酸質(zhì)量綜合評價及比較

構(gòu)建氨基酸營養(yǎng)價值綜合評價模型：F=0.64×F1+0.13×F2+0.10×F3，得分見表5。雜1613油菜薹>農(nóng)普奶白菜>油綠702甜菜心>四九-19菜心>新紅雜60菜薹>增城遲菜心>京春娃娃菜，與SAA含量排序較為相近。其中雜1613油菜薹第1主成分得分遠(yuǎn)高于其他材料。結(jié)合圖1可知，第1主成分主要代表了苦味、甜味氨基酸和必需氨基酸等指標(biāo)。菜心第1主成分得分居中，京春娃娃菜、新紅雜60菜薹得分最低，與苦味、甜味氨基酸含量不高有關(guān)。第2主成分得分中，京春娃娃菜得分最高，農(nóng)普奶白菜和雜1613油菜薹為正值；第3主成分得分中，雜1613油菜薹與新紅雜60菜薹遠(yuǎn)高于其他原料。由氨基酸營養(yǎng)價值綜合得分可知，雜1613油菜薹得分最高，而增城遲菜心、新紅雜60菜薹與京春娃娃菜為負(fù)值，說明這3種材料氨基酸綜合質(zhì)量未達(dá)到所選樣品氨基酸綜合質(zhì)量的平均值。就所選試材而言，雜1613油菜薹與農(nóng)普奶白菜氨基酸綜合品質(zhì)最佳，菜心居中，京春娃娃菜最差。

蔬菜營養(yǎng)取決于其所含氨基酸和必需氨基酸的種類及含量等因素。以上7種白菜類蔬菜均可作為良好的氨基酸營養(yǎng)源，但又各具特點。如雜1613油菜薹TAA和FAA含量最高，綜合評價最優(yōu)，但RCAA居中。京春娃娃菜TAA含量居中，F(xiàn)AA含量僅次于雜1613油菜薹，但SMAA含量最高，酸鮮風(fēng)味最佳，而綜合評價得分最低。

表5 氨基酸得分和營養(yǎng)價值綜合得分Table 5 Amino acid component scores and nutrition value comprehensive scores

3 結(jié)論

菜心及近緣亞種蔬菜氨基酸種類豐富，富含7種必需氨基酸，營養(yǎng)價值較高。其中谷氨酸含量最高，丙氨酸、天冬氨酸等次之，半胱氨酸含量最低。蛋氨酸與半胱氨酸為第一限制氨基酸，在飲食中應(yīng)注意營養(yǎng)的均衡搭配。不同試材氨基酸含量差異較大：雜1613油菜薹TAA、EAA、Lys/EAA及FAA含量最高，但BAA含量也最高，而菜心各試材相關(guān)含量較為居中。但四九-19菜心EAA/TAA與EAA/NTAA均高于FAO/WHO推薦蛋白模式，屬優(yōu)質(zhì)蛋白。而增城遲菜心、新紅雜60菜薹SRCAA最高(71.27，70.15)，其必需氨基酸模式更為符合人體需要。

京春娃娃菜、新紅雜60菜薹SMAA含量明顯高于自身BAA、SAA，且明顯高于菜心各試材，酸鮮風(fēng)味較為突出。在菜心各試材中，增城遲菜心為晚熟地方品種，三類呈味氨基酸含量配比均勻，且SMAA含量較高，酸鮮風(fēng)味較好。

PCA提取主成分3個，構(gòu)建了綜合評價模型：F=0.64×F1+0.13×F2+0.10×F3。得出雜1613油菜薹與農(nóng)普奶白菜氨基酸綜合品質(zhì)最佳，菜心居中，京春娃娃菜最差。菜心試材中，總體以四九-19、增城遲菜心氨基酸品質(zhì)較優(yōu)，二者較具加工及推廣潛力。在菜心育種、加工及推廣時可根據(jù)氨基酸營養(yǎng)需要進(jìn)行適當(dāng)選擇。