芝麻芽菜的氨基酸動態(tài)變化及營養(yǎng)風味評價

魏利斌，蘇小雨，高桐梅，李豐，田媛，王東勇，蘆海靈，費高亮，衛(wèi)雙玲*

（1.河南省農業(yè)科學院 芝麻研究中心，河南省特色油料作物基因組學重點實驗室，農業(yè)農村部黃淮海油料作物重點實驗室，河南 鄭州 450002；2.平輿縣植物保護植物檢疫站，河南 駐馬店 463400）

芝麻是一種重要的特色油料作物，其籽粒中含有約50%脂肪和20%蛋白質[1-3]。我國是芝麻生產和消費大國，目前國內芝麻消費主要集中在芝麻油、芝麻醬以及脫皮芝麻等方面，常忽視其作為芽菜的食用價值。

芽菜是人們喜愛的一種傳統優(yōu)質食品。由于其在生產過程中很少受病蟲危害，無需施用農藥化肥，且周期短、見效快、綠色環(huán)保無污染，因此，備受消費者的青睞[4-5]。目前，市面上芽菜類蔬菜主要有大豆芽、綠豆芽以及花生芽等，尚未見芝麻芽菜銷售，亦未見有關芝麻芽菜營養(yǎng)風味評價的相關報道，嚴重制約著芝麻綜合經濟價值的開發(fā)利用。鑒于此，本研究以黑、白2種類型的芝麻為原材料，通過對其不同萌芽時期芝麻芽菜的氨基酸含量、組分進行檢測，比較發(fā)芽前后各氨基酸成分的變化，以期了解芝麻芽菜營養(yǎng)成分和風味的動態(tài)變化規(guī)律，為探索芝麻芽菜的營養(yǎng)風味，延長芝麻產業(yè)鏈，提高產品附加值，推動芝麻產業(yè)健康快速發(fā)展提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鄭太芝3號（白芝麻）、鄭黑芝1號（黑芝麻）：河南省農業(yè)科學院芝麻研究中心選育和提供。

S433D全自動氨基酸分析儀：德國賽卡姆公司；LRG-450人工培養(yǎng)箱：杭州綠博儀器有限公司。

1.2 萌發(fā)及測試方法

室溫（30℃）條件下，將精選的芝麻籽粒（白芝麻千粒重3.18 g、黑芝麻千粒重2.87 g）在清水中浸泡6 h后，于人工培養(yǎng)箱中（35℃）避光進行發(fā)芽處理。分別對芝麻籽粒（0 d）以及不同萌發(fā)階段（1.5、3、5、7、9 d）的芝麻芽菜進行總氨基酸含量的測定?？偘被岷繙y定方法參照GB 5009.124—2016《食品安全國家標準食品中氨基酸的測定》，重復3次。芝麻芽菜相對干重狀態(tài)下的總氨基酸含量計算公式如下。吸脹系數公式如下，百芽干重為在室溫（30℃）條件下自然陰干15 d后100根芝麻芽菜的質量。

1.3 營養(yǎng)評價方法

按照氨基酸比值系數法對芝麻芽菜氨基酸的營養(yǎng)價值進行評價，分別計算待測材料中人體必需氨基酸（essential amino acid，EAA）和非必需氨基酸（nonessential amino acid，NEAA）占氨基酸總量（total amino acids，TAA）的相對含量，與聯合國糧農組織/世界衛(wèi)生組織（Food Agriculture Organization and World Health Organization，FAO/WHO）修訂的人體必需氨基酸含量模式譜進行比較[6-7]。分別按下列公式計算蛋白質中必需氨基酸比值（ratio of amino acid，RAA）、氨基酸比值系數（ratio coefficient of amino acid，RCAA）、氨基酸比值系數分（score of ratio coefficient of amino acid，SRCAA）和變異系數（coefficient of variation，CV）。

式中：待評價蛋白質某必需氨基酸含量與FAO/WHO模式中相應必需氨基酸含量均以1 g蛋白質中的含量計，mg/g蛋白；CV為RCAA的變異系數。

當RCAA=1，表示食物中氨基酸組成與FAO/WHO的模式氨基酸一致；RCAA>1，表示該氨基酸相對過剩；RCAA<1，表示該氨基酸相對不足。RCAA值最小的氨基酸則是第一限制性氨基酸[6-7]。

SRCAA值越接近100，則說明CV越小，食物蛋白質的RAA組成比例與FAO/WHO模式越一致，營養(yǎng)價值越高[6-7]。

1.4 風味評價方法

采用味道強度值（taste activity value，TAV）對芝麻芽菜的風味進行評價。TAV為樣品中各呈味氨基酸的含量與其相對應的味覺閾值的比值。一般情況下，TAV越大，其對樣品的呈味貢獻越大。當TAV>1時，認為該呈味物質對樣品的呈味效果有明顯影響；而當TAV<1時，則說明該物質沒有明顯呈味效果[8]。

1.5 數據處理

應用Excel軟件對數據進行處理和制圖，利用DPS 6.0軟件對數據進行處理及差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同萌發(fā)階段芝麻芽菜中總氨基酸含量分析

不同萌發(fā)階段芝麻芽菜中總氨基酸含量變化見圖1。

由圖1可知，鮮芝麻芽菜中總氨基酸含量隨萌芽時間的延長呈明顯下降趨勢。鄭太芝3號鮮芝麻芽菜中總氨基酸含量在萌芽后持續(xù)下降，最初籽粒中總氨基酸含量為18.56%，萌發(fā)至第3天，總氨基酸含量降為3.36%，并在5 d后趨于穩(wěn)定，維持在1.50%左右。鄭黑芝1號籽粒中總氨基酸含量為19.58%，萌發(fā)至第3天總氨基酸含量降為2.98%，萌發(fā)第5天～第7天保持在2.00%左右，于萌芽第9天時下降至1.26%。

圖1 不同萌發(fā)期總氨基酸含量變化Fig.1 Changes of total amino acid content at different germination stages

與鮮芝麻芽菜的總氨基酸含量變化趨勢不同，芝麻芽菜相對干重狀態(tài)下總氨基酸含量大致呈先升高后降低的趨勢。鄭太芝3號芝麻芽菜相對干重狀態(tài)下的總氨基酸含量在0～5 d內逐漸升高，由籽粒中的18.56%上升至最高值25.95%，較籽粒中含量增加了39.82%。繼續(xù)延長萌芽時間，其總氨基酸含量開始下降，第9天降至20.29%。鄭黑芝1號芝麻芽菜相對干重狀態(tài)下的總氨基酸含量在萌發(fā)3 d內變化不大，維持在20.00%左右。3 d后迅速上升，并在7 d時達到最高值33.17%，較籽粒中的總氨基酸含量增加69.41%，在9 d時又降至19.59%。芝麻發(fā)芽后氨基酸含量增加，有利于提高芝麻的營養(yǎng)價值，與大豆芽、綠豆芽、花生芽等結果研究相近。王莘等[9]的研究表明，大豆在萌發(fā)40d時，總氨基酸含量達到最大值（42.379%），比對照增加83.9%。Gu等[10]的研究表明，在發(fā)芽4 d的豆芽中，總氨基酸含量與未發(fā)芽相比增加約4倍。王莘等[11]的研究表明，在綠豆萌發(fā)26 h后，總氨基酸含量達到最大值，比對照增加15.9%。張浩等[12]的研究發(fā)現花生發(fā)芽96 h后其各類氨基酸含量均較未發(fā)芽花生粒出現明顯升高，表明發(fā)芽可提升花生的營養(yǎng)價值。

2.2 不同萌發(fā)階段芝麻芽菜中氨基酸組分分析及營養(yǎng)評價

種子發(fā)芽后會形成新的氨基酸，從而造成氨基酸的種類、比例發(fā)生變化，使發(fā)芽種子的營養(yǎng)價值有別于萌發(fā)以前的干種子[13-14]。不同萌發(fā)階段芝麻芽菜中氨基酸組分及含量分析結果見表1。

由表1可知，芝麻芽菜中氨基酸組分齊全，各萌發(fā)期均可鑒定出18種氨基酸（含8種人體必需氨基酸）。本研究中，萌發(fā)前后芝麻芽菜中有多種必需氨基酸含量發(fā)生明顯變化：鄭太芝3號萌發(fā)7 d時，8種必需氨基酸占總氨基酸的含量均高于籽粒。其中，含量增加1.00%以上的有賴氨酸、纈氨酸和蘇氨酸3種氨基酸：賴氨酸含量在0～7 d內由最初的3.03%上升至6.49%，增幅達114.10%；纈氨酸和蘇氨酸分別由4.64%和3.69%上升至6.07%和4.83%，增幅均為30.93%。鄭黑芝1號在萌發(fā)5 d時，8種必需氨基酸占總氨基酸的含量也均高于籽粒。其中，含量增加1.00%以上的有5種：賴氨酸含量由3.07%上升至6.47%，增幅達110.58%；纈氨酸、蘇氨酸、異亮氨酸和亮氨酸含量分別由 4.51%、3.67%、3.82%、7.27%增至 5.83%、4.67%、4.87%和8.47%，增幅分別達29.47%、27.63%、27.41%和16.54%。綜上說明芝麻發(fā)芽可改善氨基酸組成，提高原有籽粒中蛋白的營養(yǎng)價值。張浩等[12]的研究表明，發(fā)芽后花生芽中的人體必需氨基酸含量由發(fā)芽前的73.56 mg/100 g增加到601.66 mg/100 g，增加了7.18倍；其中蘇氨酸和蛋氨酸的含量分別增加了6.88倍和9.27倍。在大豆芽氨基酸種類變化研究方面，很多學者指出，與干種子相比，大豆種子萌發(fā)后不同氨基酸組分含量有所增加[10，15]，其中谷氨酸、組氨酸、丙氨酸、脯氨酸、賴氨酸、纈氨酸和異亮氨酸含量增加顯著[14，16]。

由表1可知，隨著萌發(fā)時間的延長，兩種芝麻芽菜的EAA/TAA值和EAA/NEAA值均在萌發(fā)后呈先上升后下降的趨勢：其中，EAA/TAA由最初籽粒中的32.00%左右（黑、白芝麻分別為32.04%和32.87%）逐步上升至萌發(fā)5 d～7 d的40.00%左右（黑、白芝麻分別41.38%和40.70%）；EAA/NEAA由最初的48.00%左右（黑、白芝麻分別為47.15%和48.95%）逐步上升至60.00%以上（黑、白芝麻分別為70.58%和68.65%）。根據FAO/WHO提出的理想模式，質量較好的蛋白質其EAA/TAA值應在40%左右，EAA/NEAA值在60.0%以上[6]。由表1可知，鄭黑芝1號在萌發(fā)后5 d～9 d時，EAA/TAA和EAA/NEAA均值分別為39.79%和66.15%，鄭太芝3號芝麻芽菜均值分別為39.75%和66.01%。因此，萌發(fā)5 d～9 d的芝麻芽菜氨基酸評分符合FAO/WHO提出的優(yōu)質蛋白質標準，是一種優(yōu)質的植物蛋白源，此時芝麻芽菜營養(yǎng)最為豐富。有研究報道綠豆芽蛋白EAA/TAA、EAA/NEAA值分別為0.40和0.65左右[17]，大豆蛋白的EAA/TAA、EAA/NEAA值分別為0.349和0.538[18]，說明芝麻芽營養(yǎng)價值高于大豆蛋白，與綠豆芽相當。

表1 不同萌芽階段芝麻芽菜中氨基酸組分與含量變化Table 1 The change of amino acid composition and content at different stages of sesame sprouts

利用氨基酸比值系數法進一步對不同萌發(fā)時期的芝麻芽菜進行營養(yǎng)評價，結果見表2。

表2 不同萌發(fā)期芝麻芽菜的氨基酸比值系數比較Table 2 Comparison of RCAA from different germination periods of sesame sprouts

由表2可知，在芝麻萌發(fā)前，籽粒中的色氨酸RCAA最高（鄭太芝3號和鄭黑芝1號中均大于2.10），賴氨酸的RCAA最低（鄭太芝3號和鄭黑芝1號中分別為0.52和0.56），為第一限制性氨基酸。隨著萌發(fā)時間的延長，賴氨酸RCAA逐漸升高，并在萌發(fā)3 d后穩(wěn)定在0.79以上。芝麻芽菜中蛋氨酸的RCAA一直在較低水平波動，萌發(fā)3 d后，其RCAA在所有必需氨基酸中排名最低，成為芝麻芽菜中的第一限制性氨基酸。此外，萌芽前，芝麻籽粒的SRCAA值較低（均小于56.00），萌芽后，芝麻芽中SRCAA值呈波浪上升趨勢，兩種芝麻芽菜均于萌發(fā)5 d后達到64.00以上，此時芝麻芽菜中的必需氨基酸營養(yǎng)最為均衡，具有較高的營養(yǎng)價值。上述結果進一步說明芝麻發(fā)芽可以改善氨基酸組成，從而改善原有籽粒中蛋白的營養(yǎng)價值。

2.3 不同萌發(fā)階段芝麻芽菜風味評價

根據氨基酸呈味特性不同，大致將其分成鮮味氨基酸（Asp、Glu）、甜味氨基酸（Ala、Gly、Ser、Thr）、苦味氨基酸（Arg、His、Ile、Leu、Met、Phe、Trp、Val）和無味氨基酸（Lys、Tyr）4 類[19-20]。不同萌發(fā)階段芝麻芽菜的風味評價結果見表3。

由表3可知，芝麻籽粒和芝麻芽菜中呈味氨基酸的含量由高到低均為苦味氨基酸＞鮮味氨基酸＞甜味氨基酸，多種呈味氨基酸協同作用形成了獨特的風味。萌發(fā)后，芝麻中3種呈味氨基酸占總氨基酸含量呈現出不同的變化趨勢。其中，甜味氨基酸占總氨基酸含量整體呈緩慢上升趨勢；鮮味氨基酸和苦味氨基酸占總氨基酸含量總體呈下降趨勢。

隨著萌發(fā)時間的延長，芝麻芽菜中的TAV值逐漸減小趨勢，并在芽后5d基本趨于穩(wěn)定。其中，萌發(fā)5 d～9 d內，芝麻芽菜中氨基酸TAV均值小于1的氨基酸共有 8種，分別為異亮氨酸（Ile）、亮氨酸（Leu）、苯丙氨酸（Phe）、色氨酸（Trp）、纈氨酸（Val）、甘氨酸（Gly）、絲氨酸（Ser）和蘇氨酸（Thr）。表明上述8種氨基酸對芝麻芽菜的整體風味沒有貢獻。其余6種TAV均值大于1的呈味氨基酸可能是影響芝麻芽菜風味的重要因素。分別包含3個苦味氨基酸（精氨酸Arg、組氨酸His和蛋氨酸Met）、2個鮮味氨基酸（谷氨酸Glu和天門冬氨酸Asp）和1個甜味氨基酸（丙氨酸Ala）。由表3計算出上述6種呈味氨基酸在芝麻萌發(fā)5 d～9 d內的TAV均值可知，影響芝麻芽菜風味效應的氨基酸依次為精氨酸＞谷氨酸＞組氨酸＞天門冬氨酸＞丙氨酸＞蛋氨酸。綜上所述，精氨酸對芝麻芽菜風味的影響最大，屬于苦味氨基酸，其次為鮮味氨基酸中的谷氨酸，上述6種呈味氨基酸協同作用可能是形成芝麻芽菜口感獨特、鮮中帶苦的主要原因，也是有別于其他芽菜口味的關鍵。

表3 不同萌發(fā)期芝麻芽呈味氨基酸味道強度值變化Table 3 The change of the taste activity values of amino acids at different stages of sesame sprouts

此外，由表3可知，雖然萌發(fā)前芝麻籽粒中呈味氨基酸的TAV值很高，但是可能由于籽粒中的氨基酸主要是以結合狀態(tài)存在的貯藏蛋白氨基酸，而非決定味道活性成分的游離氨基酸[12，21-23]，故此時的TAV值無法用來準確評估芝麻籽粒的真實風味。隨著籽粒吸水膨脹及芽體萌發(fā)，貯藏蛋白在蛋白酶的作用下被分解成供胚發(fā)育的氨基酸，使游離氨基酸增加[24-25]，此時的游離氨基酸可參與芝麻芽菜風味的形成。有研究表明：花生籽粒中游離氨基酸含量較低，僅為0.3 g/100 g左右，種子萌發(fā)過程中游離氨基酸含量明顯增加，發(fā)芽4 d時以干重計其含量可達10.11 g/100 g[26]。綠豆萌發(fā)6 h后，其游離氨基酸總含量僅為蛋白氨基酸總含量的1.57%；萌發(fā)64 h后，其游離氨基酸總含量為蛋白氨基酸總含量的6.85%[17]。

3 結論

本研究對不同萌芽時期兩種芝麻芽菜的氨基酸含量、組分進行測定的同時，參照FAO/WHO提出的氨基酸平衡理論以及味道強度值等科學指標對芝麻芽菜的營養(yǎng)價值和風味特征進行了評價。芝麻籽粒萌發(fā)后，其氨基酸含量、營養(yǎng)組分和風味口感均發(fā)生較大改變。本研究發(fā)現芝麻芽氨基酸種類齊全，各發(fā)芽時期均含有18種氨基酸。萌發(fā)后，芝麻芽相對干重狀態(tài)下的總氨基酸含量整體呈先上升后下降趨勢。鄭太芝3號和鄭黑芝1號分別在芽后5 d和7 d總氨基酸含量達到最大值，分別較芝麻籽粒中的增加了39.82%和69.41%。萌芽初期，芝麻芽菜中EAA/TAA值逐步上升，并于萌發(fā)5 d～9 d之間維持在40.00%左右，該時間段芝麻芽的蛋白營養(yǎng)最豐富，且氨基酸評分完全符合FAO/WHO提出的優(yōu)質蛋白質標準，是一種十分優(yōu)質的植物蛋白源。同時，芝麻芽菜中的SRCAA值呈波浪形上升趨勢，說明萌發(fā)后的芝麻芽菜營養(yǎng)更為均衡，具有更高的營養(yǎng)價值。氨基酸味道強度評估結果顯示，有6種氨基酸影響芝麻芽風味，其中，影響最大的是呈苦味的精氨酸和呈鮮味的谷氨酸，它們之間的協同作用可能使芝麻芽具有了鮮中帶苦的獨特口感。本研究結果揭示了不同萌發(fā)時期芝麻芽菜的營養(yǎng)價值和風味特征，為芝麻芽菜產品的開發(fā)以及人們對食物營養(yǎng)價值評價提供參考依據。