不同產(chǎn)地黑果枸杞的蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)

郭家平，陳怡雪，王亞盟，劉利娥, *，于斐, ，吳擁軍,

1. 鄭州大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院（鄭州 450001）；2. 鄭州市納米醫(yī)學(xué)與衛(wèi)生檢驗(yàn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（鄭州 450001）

黑果枸杞（Lycium ruthenicum Murray）屬于茄科（Solanaceae）枸杞屬（Lycium）多年生落葉多棘刺灌木，抗寒、抗旱、耐鹽堿，能夠在沙漠、干旱等惡劣貧瘠的土地上生長(zhǎng)，在我國(guó)主要分布于陜、甘、寧、新、青、藏等地[1]。它在民族醫(yī)藥、營(yíng)養(yǎng)食品和沙漠生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)方面都發(fā)揮重要作用，具有較大的研究?jī)r(jià)值和開發(fā)價(jià)值[2]。研究發(fā)現(xiàn)，其不僅含有黃酮類化合物[3]、花青素[4]、多糖[5]、酚酸[3]、脂肪和植物甾醇[6]等生物活性物質(zhì)，還含有較為豐富的蛋白質(zhì)和氨基酸[7-9]。

近年來，關(guān)于黑果枸杞中蛋白質(zhì)的研究多是對(duì)粗蛋白、氨基酸種類及含量的報(bào)道，未進(jìn)一步對(duì)其蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)分析，鮮見對(duì)不同產(chǎn)地進(jìn)行對(duì)比分析的有關(guān)報(bào)道。因此，對(duì)黑果枸杞進(jìn)行蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)并對(duì)產(chǎn)地間的差異性進(jìn)行分析具有深遠(yuǎn)意義。試驗(yàn)采用GB 5009.124—2016對(duì)來自寧夏、新疆、青海、內(nèi)蒙古、甘肅和西藏6省22地區(qū)的黑果枸杞樣品進(jìn)行氨基酸含量檢測(cè)，用氨基酸評(píng)分、化學(xué)評(píng)分、必需氨基酸指數(shù)等多種指標(biāo)進(jìn)行蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)，利用主成分分析和聚類分析對(duì)產(chǎn)地間的差異性進(jìn)行分析，以期為黑果枸杞進(jìn)一步的合理開發(fā)和利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品的產(chǎn)地信息

對(duì)來自22個(gè)不同地區(qū)的黑果枸杞進(jìn)行編號(hào)，S1，S2，S3，…，S22，分別對(duì)應(yīng)地區(qū)為：寧夏回族自治區(qū)中衛(wèi)、石嘴山；新疆維吾爾自治區(qū)阿克蘇、庫爾勒、阿勒泰、喀什、吐魯番、哈密；青海省德令哈、諾木洪、格爾木；內(nèi)蒙古自治區(qū)烏拉特前旗、額濟(jì)納旗、察哈爾；甘肅省酒泉、敦煌、武威、白銀；西藏自治區(qū)拉薩、山南、林芝、日喀則。

1.2 試驗(yàn)方法

委托農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心（鄭州）測(cè)定樣品中氨基酸含量，方法采用GB 5009.124—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中氨基酸的測(cè)定》。

1.3 蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)

考慮到黑果枸杞的消費(fèi)人群不在嬰幼兒，故氨基酸評(píng)分（AAS）和化學(xué)評(píng)分（CS）根據(jù)FAO（2011）3歲以上人群模式進(jìn)行計(jì)算[10]，必需氨基酸指數(shù)（EAAI）、生物價(jià)（BV）、營(yíng)養(yǎng)指數(shù)（NI）分別根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]的方法計(jì)算。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel建立數(shù)據(jù)庫，用SPSS 20.0軟件進(jìn)行主成分分析和聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 樣品中氨基酸的組成及含量

各樣品均檢出天冬氨酸（A s p）、蘇氨酸（Thr）、絲氨酸（Ser）、谷氨酸（Glu）、甘氨酸（Gly）、丙氨酸（Ala）、纈氨酸（Val）、蛋氨酸（Met）、異亮氨酸（Ile）、亮氨酸（Leu）、酪氨酸（Tyr）、苯丙氨酸（Phe）、賴氨酸（Lys）、組氨酸（His）、精氨酸（Arg）和脯氨酸（Pro），共計(jì)16種氨基酸，其中7種必需氨基酸（Thr、Val、Met、Ile、Leu、Phe、Lys）均在其列，種類較齊全。在各樣品中，氨基酸總量（TAA）為5.24～10.76 g/100 g，必需氨基酸（EAA）為1.76～3.37 g/100 g，藥用氨基酸（Asp、Glu、Gly、Met、Leu、Tyr、Phe、Lys、Arg）為3.59～7.34 g/100 g，分別占總氨基酸含量的26.62%～36.66%和64.41%～68.54%，可見含量較為豐富。各樣品必需氨基酸含量存在差異，如圖1所示，苯丙氨酸含量最高（0.38～0.60 g/100 g），蛋氨酸含量最低（0.08～0.12 g/100 g）。在各樣品間同種氨基酸也存在一定差異，其中丙氨酸變異系數(shù)（26.40%）最大，蛋氨酸（9.15%）最小，因此有必要對(duì)產(chǎn)地間的差異進(jìn)行分析。

2.2 黑果枸杞樣品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)

氨基酸評(píng)分結(jié)果顯示，第一限制氨基酸是蛋氨酸+半胱氨酸，氨基酸評(píng)分為42.48%～66.70%。第二限制氨基酸是亮氨酸，氨基酸評(píng)分為74.61%～100.79%。其余所有必需氨基酸含量均超過了FAO（2011）3歲以上人群模式，特別是苯丙氨酸+酪氨酸和蘇氨酸含量遠(yuǎn)超該標(biāo)準(zhǔn)模式，其氨基酸評(píng)分分別達(dá)160.96%～239.41%和154.72%～196.32%?；瘜W(xué)評(píng)分結(jié)果顯示，僅有S8樣品的蘇氨酸和苯丙氨酸+酪氨酸含量超過雞蛋蛋白模式，其余樣品各種氨基酸的化學(xué)評(píng)分均低于100%，基本趨勢(shì)與氨基酸評(píng)分大致相同。必需氨基酸指數(shù)在53.81～71.43之間；生物價(jià)以S20（66.16）最大，S6（46.96）最低；營(yíng)養(yǎng)指數(shù)在3.59～6.91之間，各指標(biāo)結(jié)果見表1。

圖1 不同地區(qū)黑果枸杞必需氨基酸堆積柱形圖

表1 黑果枸杞樣品的AAS、CS、EAAI、BV、NI

2.3 黑果枸杞蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與主糧及其他類似水果的比較

對(duì)以上TAA、EAA、AAS、CS、EAAI、BV、NI的結(jié)果分別取均值，并與主糧白米[12]及其他類似水果（黑桑葚[13]、蔓越莓[14]、黑加侖[15]）進(jìn)行比較，結(jié)果見表2。黑果枸杞各項(xiàng)指標(biāo)基本均高于黑桑葚、蔓越莓和黑加侖，與白米較相近，且TAA、EAA和NI高于白米，可見其蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高，可以達(dá)到主糧的水平。

2.4 主成分分析與評(píng)價(jià)

2.4.1 主成分分析

主成分分析法適用性檢驗(yàn)結(jié)果表明，16種氨基酸之間的相關(guān)系數(shù)均大于0，且基本上大于0.5，呈現(xiàn)出較強(qiáng)的正相關(guān)性，KMO檢驗(yàn)值為0.742（＞0.6），Bartlett’s檢驗(yàn)p＜0.05，因此有必要運(yùn)用主成分分析對(duì)黑果枸杞氨基酸產(chǎn)地間的差異性進(jìn)行分析。

表2 黑果枸杞蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與主糧及其他類似水果的比較

根據(jù)成分累積貢獻(xiàn)率的觀點(diǎn)，應(yīng)提取≥85%的值作為主成分[16]，主成分分析結(jié)果見表3和表4。

表3 特征值與累計(jì)貢獻(xiàn)率

表4 因子載荷矩陣

由表3可知，前2個(gè)主成分特征值均大于1，且累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)到91.36%，因此提取前2個(gè)主成分能夠全面反映出黑果枸杞氨基酸的主要信息。原始變量和所提取的主成分之間的相關(guān)系數(shù)越大，表示這些變量對(duì)于主成分的貢獻(xiàn)越大[17]。由表4可知，第一主成分和各種氨基酸均呈正相關(guān)，其中蘇氨酸、甘氨酸、賴氨酸、絲氨酸、纈氨酸、精氨酸、組氨酸的載荷系數(shù)較高，均大于95%；第二主成分與氨基酸正、負(fù)相關(guān)均存在，其中丙氨酸的載荷系數(shù)最高（80.30%），其余氨基酸較低（均小于50%）。

2.4.2 樣品綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)的相關(guān)知識(shí)[16]，得出綜合評(píng)價(jià)函數(shù)為F=0.816 98F1+0.096 6F2。各樣品的綜合得分及排名具體如表5所示，甘肅白銀、青海德令哈和新疆阿勒泰黑果枸杞綜合得分排在前三，故可認(rèn)為其蛋白質(zhì)綜合質(zhì)量較佳；綜合得分最末的3個(gè)樣本為新疆哈密、青海格爾木和內(nèi)蒙古額濟(jì)納旗黑果枸杞，故可認(rèn)為其蛋白質(zhì)綜合質(zhì)量相對(duì)較差。

表5 樣品的綜合評(píng)價(jià)得分及排名

2.5 聚類分析

對(duì)22份黑果枸杞樣品氨基酸含量進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，結(jié)果如圖2所示。22份黑果枸杞可以分為四大類，其中第一大類包括12份樣品，分別為S1、S12、S10、S2、S4、S17、S3、S6、S15、S20、S11和S8；第二類包括7份樣品，分別為S7、S16、S5、S21、S22、S14和S19；第三大類包括2份樣品，分別是S9和S18；S13單獨(dú)成為第四大類。對(duì)比主成分分析的綜合評(píng)價(jià)排名可知，第一大類的排名基本在10～21之間，第二大類的排名基本在3～9之間，第三大類S9和S18分別排名2和1，第四類S13排名22為最末，由此表明，聚類分析結(jié)果與主成分分析相一致。

3 討論與結(jié)論

黑果枸杞中至少含有16種氨基酸，其EAA與FAO（2011）3歲以上人群模式相比，除第一和第二限制氨基酸外，其余氨基酸均能滿足3歲以上人群的需要，而且藥用氨基酸含量較高，占TAA的64.41%～68.54%，TAA、EAA、AAS、CS、EAAI、BV、NI基本均高于黑桑葚、蔓越莓和黑加侖，與白米較相近，且TAA、EAA和NI高于白米。黑果枸杞的蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高，可以達(dá)到主糧水平。

蛋氨酸+半胱氨酸為黑果枸杞的第一限制氨基酸，故在制作黑果枸杞復(fù)合飲料等商業(yè)產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)該有針對(duì)性地加以補(bǔ)充，進(jìn)一步提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。苯丙氨酸為黑果枸杞含量最豐富的必需氨基酸，含量達(dá)0.38 g/100 g，但典型苯丙酮尿癥患者對(duì)苯丙氨酸的耐受量?jī)H250 mg/d[18]，提示該類患者不建議食用太多黑果枸杞。天冬氨酸和谷氨酸是黑果枸杞中含量最豐富的兩種氨基酸，均屬于藥用氨基酸。有研究表明，天冬氨酸和谷氨酸對(duì)人肝癌細(xì)胞都具有抗增殖活性，且具有協(xié)同作用，聯(lián)合應(yīng)用對(duì)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞死亡可能有一定作用，具備作為腫瘤治療藥物的臨床應(yīng)用潛力[19]。此外，谷氨酸還是腸神經(jīng)系統(tǒng)的信號(hào)分子，通過調(diào)節(jié)胃腸道的神經(jīng)內(nèi)分泌反射，對(duì)腸道功能和進(jìn)食行為的調(diào)節(jié)具有重要作用[20]，這可能提示食用黑果枸杞有益于消化吸收有助于腸道健康。這都為黑果枸杞的藥用價(jià)值找到理論依據(jù)。

主成分分析結(jié)果顯示黑果枸杞氨基酸可分為兩大主成分，第一主成分蘇氨酸、甘氨酸、賴氨酸、絲氨酸屬于甜味氨基酸，纈氨酸、精氨酸、組氨酸屬于苦味氨基酸，第二主成分丙氨酸也屬于甜味氨基酸，因而黑果枸杞具有其獨(dú)特風(fēng)味，深受消費(fèi)者的喜愛。進(jìn)一步計(jì)算發(fā)現(xiàn)，各個(gè)地區(qū)甜、苦、酸、鮮4類呈味氨基酸的含量比值很接近，所有樣品4類呈味氨基酸總含量比值為1∶0.66∶0.69∶0.64，這提示該比值可能是黑果枸杞所特有的性質(zhì)。此外，發(fā)現(xiàn)西藏4個(gè)地區(qū)的黑果枸杞苦味氨基酸比例均明顯低于其他地區(qū)，因此西藏地區(qū)的黑果枸杞可能會(huì)較甜。綜合主成分分析和聚類分析的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)的黑果枸杞蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值有所差別，其中甘肅白銀、青海德令哈、新疆阿勒泰較高，新疆哈密、青海格爾木、內(nèi)蒙古額濟(jì)納旗較低。試驗(yàn)為黑果枸杞氨基酸的快速分析與評(píng)價(jià)，以及為消費(fèi)者的選擇提供理論依據(jù)。

試驗(yàn)在測(cè)定黑果枸杞氨基酸種類及含量的基礎(chǔ)上，還對(duì)其蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)，并用主成分分析和聚類分析對(duì)產(chǎn)地間的差異性進(jìn)行分析。結(jié)果表明，不同產(chǎn)地的黑果枸杞品質(zhì)有所差別，但總體上氨基酸種類齊全、含量豐富、配比合理，具有較高的蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值。這為黑果枸杞進(jìn)一步的合理開發(fā)和利用提供理論依據(jù)。后續(xù)研究可對(duì)黑果枸杞中的礦物質(zhì)、維生素、多酚、多糖等多種活性成分及其功效性，生物可利用性進(jìn)行深入研究，構(gòu)建出更加系統(tǒng)、全面的綜合評(píng)價(jià)模式，推進(jìn)其進(jìn)一步的開發(fā)利用。