寒地冬麥氨基酸組分分析

孫瑩璐，王曉楠，付連雙，王 濤，王明芳，李卓夫

（東北農業(yè)大學農學院，哈爾濱 150030）

寒地冬麥氨基酸組分分析

孫瑩璐，王曉楠，付連雙，王 濤，王明芳，李卓夫*

（東北農業(yè)大學農學院，哈爾濱 150030）

為分析寒地與其他地區(qū)小麥營養(yǎng)品質的差異，對7份不同類型小麥品種進行氨基酸組分分析。結果表明，寒地冬麥總氨基酸、必需氨基酸和非必需氨基酸含量均顯著高于其他小麥材料；必需氨基酸中寒地冬麥的異亮氨基酸、亮氨酸、賴氨酸和蘇氨酸含量顯著高于其他材料；半必需氨基酸表現為，東農冬麥377品系精氨酸含量最高，東農冬麥1號組氨酸含量最高；非必需氨基酸表現為，除絲氨酸和天冬氨酸含量相對較低外，寒地冬麥各種非必需氨基酸含量也較其他材料非必需氨基酸含量高。

冬麥；總氨基酸；必需氨基酸；半必需氨基酸；非必需氨基酸

小麥是我國重要的糧食作物之一，其營養(yǎng)成分豐富，是人體主要的淀粉和蛋白質來源，其中淀粉含量約75%，蛋白質含量約為12%[1]。小麥中還含有較豐富的維生素和微量元素等[2]。近年來，提高小麥粉的營養(yǎng)品質已成為小麥育種工作的重要任務，大多學者將重點放在提高小麥籽粒蛋白質上，而蛋白質營養(yǎng)價值主要因氨基酸組成和含量比例不同而異[3]。

氨基酸是組成蛋白質的基本單位，目前已發(fā)現的天然氨基酸有300多種，其中人體所需的氨基酸約有20種，分必需氨基酸、半必需氨基酸和非必需氨基酸。必需氨基酸指人體（或其他脊椎動物）不能合成或合成速度遠不適應機體的需要，必需由食物蛋白供給。必需氨基酸共有8種，賴氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、纈氨酸。此外，人體合成的精氨酸、組氨酸不能滿足自身的需要，需要從食物中攝取一部分，稱之為半必需氨基酸。其余10種氨基酸為非必需氨基酸。小麥蛋白質中的氨基酸組成很不平衡，其中最為缺乏的是賴氨酸，平均占小麥籽粒的0.44%，稱為第一限制性氨基酸，其次是蘇氨酸，稱為第二限制性氨基酸[4-5]。

目前對黑龍江省寒地冬麥品種的研究多集中在抗寒機理方面，而對于其營養(yǎng)品質研究尚未見報道。為分析寒地冬麥營養(yǎng)品質與其他冬春麥材料營養(yǎng)品質的異同，本研究選取寒地冬麥新品種東農冬麥1號及新育品系東農冬麥377、東農冬麥256；黑龍江春麥09-4190品系和龍麥33；南方冬麥品種農春2號以及目前市場上銷售的魯王面粉進行氨基酸含量比較與分析，為寒地冬麥營養(yǎng)品質遺傳改良提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料

選取在黑龍江省安全越冬的冬麥品種東農冬麥1號（東北農業(yè)大學小麥育種所育成，在黑龍江省冬季能夠安全越冬且返青率達80%以上）、冬麥377品系和冬麥256品系（為東北農業(yè)大學小麥育種所培育新品系，返青率大于70%），黑龍江省大面積推廣的春麥品種龍麥33（黑龍江省農科院作物育種所育成）、東農09-4190品系（東北農業(yè)大學小麥育種所培育春麥高代品系）），河北小麥品種農春2號、市場上銷售的魯王牌面粉（對照）共計7份材料。除魯王面粉外，其余6份小麥材料均用布拉班德磨（Brabender mill）磨粉。

1.2 方法

采用國標GB/T 5009.124-2003方法測定氨基酸[6]。稱取小麥粉樣品各100 mg于15 mL水解管中，3次重復，加入6 mol·L-1優(yōu)級純鹽酸10 mL后沖入高純氮氣，在沖氮狀態(tài)下擰緊耐壓螺蓋，之后放入110℃烘箱中水解24 h。取出后冷卻，打開水解管，將水解液全部轉移至50 mL容量瓶中，用去離子水定容，過濾。取1 mL濾液60℃真空脫酸濃縮，反復兩次后蒸干，加入1 mL樣品緩沖溶液經0.22 μm濾膜后上機。試驗所得氨基酸含量均由德國安米諾西斯A200全自動氨基酸分析儀測得。

1.3 數據處理及統(tǒng)計分析

采用DPS 7.05分析軟件對數據進行顯著性分析，Excel 2007對數據進行作圖。

2 結果與分析

2.1 各品種（系）小麥氨基酸含量差異

表1是參試品種（系）氨基酸組分情況，從表1得出冬麥377、東農冬麥1號、龍麥33、農春2號、冬麥256、東農09-4190和魯王面粉的總氨基酸含量分別達146.00、145.0 0、116.65、114.95、110.37、101.06和91.96 mg·g-1，東農377品系和東農冬麥1號面粉總氨基酸含量顯著高于其他品種（系）。從表1還得出，東農冬麥1號非必需氨基酸含量顯著高于其他材料，為88.37 mg·g-1。冬麥377品系必需氨基酸（含半必需氨基酸）含量顯著高于其他材料，為59.07 mg·g-1。

2.2 各小麥品種（系）必需氨基酸含量差異

由圖1可知，東農冬麥377和東農冬麥1號賴氨酸含量高于其他品種，特別是在5%水平上顯著高于農春2號、龍麥33、冬麥256品系和魯王面粉，而二者間賴氨酸含量差異不顯著。東農冬麥1號蘇氨酸含量顯著高于其他品種，冬麥377次之。在纈氨酸和亮氨酸含量方面，冬麥377含量顯著高于其他品種（系）。東農冬麥1號和冬麥377異亮氨酸含量顯著高于其他品種（系），但二者差異不顯著。在蛋氨酸含量表現上則與其他必需氨基酸含量表現不一致，魯王面粉、東農09-4190品系和農春2號含量顯著高于其他品種（系），而三者蛋氨酸差異不顯著。

綜上所述，東農冬麥1號和冬麥377各種必需氨基酸含量表現突出，但蛋氨酸含量較低。

2.3 各品種（系）小麥半必需氨基酸含量差異

圖2是參試品種（系）半必需氨基酸含量柱形圖，由圖2可以得出，各品種小麥精氨酸含量較高，約占半必需氨基酸含量的88%，東農冬麥1號、東農冬麥256品系、東農冬麥377品系以及龍麥33精氨酸含量差異不顯著，但顯著高于魯王、東農09-4190品系以及農春2號精氨酸含量。東農冬麥1號組氨酸含量最高為2.99 mg·g-1，并顯著高于農春2號和冬麥256，魯王面粉組氨酸含量最低。

圖2 各品種小麥樣品半必需氨基酸含量Fig.2 Semi-essential amino acid content of all wheat varieties

2.4 各品種（系）小麥非必需氨基酸含量差異

圖3 各品種小麥樣品非必需氨基酸含量Fig.3 Non-essential amino acid content of all wheat varieties

圖3為參試品種（系）非必需氨基酸含量柱形圖，由圖3可知，谷氨酸占非必須氨基酸比例最高，且冬麥377品系谷氨酸含量最高，為50.47 mg·g-1，其次為東農冬麥1號，含量為48.34mg·g-1，并在5%水平上顯著高于其他品種，其余品種谷氨酸含量高低表現為：農春2號>東農256>魯王>龍麥33>東農09-4190。酪氨酸、甘氨酸和脯氨酸含量上，東農冬麥1號含量顯著高于其他品種，分別達4.75、4.89和17.77 mg·g-1。冬麥377和東農冬麥1號丙氨酸含量顯著高于其他品種，分別為5.18和4.66 mg·g-1。農春2號絲氨酸含量最高，且顯著高于其他品種，為5.20 mg·g-1。各品種小麥天冬氨酸含量差異不顯著。

由此可見，除絲氨酸和天冬氨酸含量相對較低外，東農冬麥1號和冬麥377各種非必需氨基酸含量較高。

3 討論與結論

小麥粉中總氨基酸（Total amino acid，TAA）含量是測定水解液中各氨基酸總和，由于籽粒中游離氨基酸含量占的比例很少（0.04%～1.5%），水解液中主要是組成蛋白質的氨基酸，總氨基酸可代表籽粒蛋白質含量[7]，本研究中東農冬麥1號和冬麥377品系的總氨基酸含量顯著高于其他材料，得出東農冬麥1號和冬麥377品系蛋白質含量顯著高于其他品種（系）。本研究中相對于其他品種東農冬麥1號和冬麥377品系非必需氨基酸和必須氨基酸含量高，可利用其進行專用小麥育種及品質改良等。

必需氨基酸含量決定蛋白質的營養(yǎng)價值，小麥種子中四類蛋白質的氨基酸組成差異較大，尤其是必需氨基酸含量[4]。必需氨基酸在人體中存在，不僅提供合成蛋白質重要原料，而且為促進生長，進行正常代謝、維持生命提供物質基礎[8-9]。禾谷類作物包括小麥在內的種子儲藏蛋白中最缺乏的是賴氨酸和蘇氨酸[10-11]。Paulis等在對各谷物氨基酸含量進行比較時，得出賴氨酸和蘇氨酸分別為小麥的第一和第二限制氨基酸[12]。王曉燕等對我國48個小麥材料的測定結果表明賴氨酸和蘇氨酸平均含量分別為3.6和3.8 mg·g-1[13]。本研究中東農冬麥377品系賴氨酸含量最高為2.74 mg·g-1，占樣品總量的0.27%，低于王曉燕試驗所得結果，東農冬麥1號蘇氨酸含量最高為4.74 mg·g-1，占樣品總量的0.47%，不僅高于王曉燕的試驗結果，也高于劉易科等對湖北省小麥營養(yǎng)品質分析時測定的蘇氨酸平均含量3.7 mg·g-1[14]。因此，東農冬麥1號在蘇氨酸含量方面有較高的潛力。

半必需氨基酸精氨酸的發(fā)現為心血管疾病、免疫功能缺乏、肝功能疾病及神經系統(tǒng)疾病的治療帶來革新[15-16]。郭長江等發(fā)現精氨酸能促進某些激素的合成釋放，促進免疫細胞增加，提升機體生理功能[17]。本研究中，所有品種（系）精氨酸平均含量均超過張東等[1]得出的小麥氨基酸含量范圍（0.3%～1.1%），其中東農冬麥377的精氨酸平均含量最高，達到20.88 mg·g-1（2.08%），超過范圍最高值近2倍。因此，東農冬麥377可作為培育營養(yǎng)專用小麥的親本材料。

小麥中各種非必需氨基酸既是小麥蛋白質的組成成分，又與小麥蛋白的性質密切相關。如麥醇溶蛋白中含脯氨酸、谷氨酸、胱氨酸等[18]，清蛋白中含較多的天冬氨酸，球蛋白中含丙氨酸、天冬氨酸、甘氨酸及胱氨酸[19-20]。本研究中，各品種（系）脯氨酸平均含量相對較高，尤其是東農冬麥1號含量最高，而脯氨酸作為與作物抗逆性及結實性密切相關的氨基酸倍受關注。

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Analysis of amino acid in cold-area winter wheat

SUN Yinglu,WANG Xiaonan,FU Lianshuang,WANG Tao,WANG Mingfang,LI Zhuofu(School of Agriculture,Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China)

In order to analyze the differences of nutritional quality between cold-area winter wheat and other wheat varieties,seven wheat varieties samples were used to analyze the amino acid content. The results showed that the contents of the total amino acid,the essential amino acid and the non-essential amino acid in cold-area winter wheat were significantly higher than other varieties.Among the essential amino acids,the contents of isoleucine,leucine,lysine and threonine in cold-aera winter wheat were significantly higher than others.The semi-essential amino acid results showed that DNDM377 and DNDM1 had the highest arginine and histidine content,respectively.Except for the serine and aspartate,all kinds of non-essential amino acids content in cold-area winter wheat were higher than other varieties.

winter wheat;total amino acid;essential amino acid;semi-essential amino acid;nonessential amino acid

S512.1

A

1005-9369（2014）03-0020-05

時間2014-3-21 9:10:00 [URL]http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20140321.0910.006.html

孫瑩璐,王曉楠,付連雙,等.寒地冬麥氨基酸組分初探[J].東北農業(yè)大學學報,2014,45(3):20-24.

Sun Yinglu,Wang Xiaonan,Fu Lianshuang,et al.Analysis of amino acid in cold-area winter wheat[J].Journal of Northeast Agricultural University,2014,45(3):20-24.(in Chinese with English abstract)

2013-05-23

黑龍江省教育廳科學技術研究項目（YJSCX2012-036HLJ）；黑龍江省研究生創(chuàng)新科研資金項目（12521035)

孫瑩璐（1988-），女，博士研究生，研究方向為寒地冬麥營養(yǎng)品質。E-mail:sunny-5211995@sina.com

*通訊作者：李卓夫，教授，博士生導師，研究方向為小麥遺傳育種。E-mail:zflicn@163.com