桑葉蛋白氨基酸組成分析及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)

王 芳，喬 璐，張慶慶，沈 斌

（浙江師范大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，浙江 金華 321004）

桑葉蛋白氨基酸組成分析及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)

王 芳，喬 璐，張慶慶，沈 斌

（浙江師范大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，浙江 金華 321004）

在對(duì)桑葉蛋白氨基酸含量及其組成進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，應(yīng)用模糊識(shí)別法和氨基酸比值系數(shù)法，以聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織推薦的全雞蛋蛋白為標(biāo)準(zhǔn)蛋白，以聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織/世界衛(wèi)生組織氨基酸模式為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)桑葉蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行了全面評(píng)價(jià)，并與其他4 種食物蛋白進(jìn)行對(duì)照比較。結(jié)果表明：桑葉蛋白氨基酸種類豐富，至少含有17 種氨基酸，必需氨基酸占總氨基酸的34.7%左右，第一限制氨基酸為異亮氨酸。通過(guò)氨基酸比值系數(shù)法評(píng)價(jià)，桑葉蛋白的氨基酸比值系數(shù)分為69.71，是一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高的蛋白質(zhì)。

桑葉；葉蛋白；氨基酸；營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)

植物葉蛋白（leaf protein concentration，LPC）又稱綠色蛋白濃縮物，是指從植物莖葉中分離提取出的蛋白質(zhì)[1]。葉蛋白的蛋白質(zhì)含量一般為30%～60%，其氨基酸組成齊全，營(yíng)養(yǎng)均衡，與一般的動(dòng)物蛋白相近，卻又較動(dòng)物蛋白組成更為優(yōu)良，不含有動(dòng)物性膽固醇，可用作人類食物的蛋白質(zhì)添加物[2-3]。植物葉蛋白來(lái)源廣泛、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、使用效果好，是聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織（Food and Agriculture Organization，F(xiàn)AO）認(rèn)可的高質(zhì)量食品，是一種具有較高開發(fā)利用價(jià)值的新型蛋白質(zhì)資源[4-5]。

桑葉是我國(guó)的傳統(tǒng)中藥，含有多種功能成分，也是我國(guó)植物中葉蛋白含量較高的一種，于1993年被國(guó)家衛(wèi)生部列為“藥食兩用”植物[6-7]。我國(guó)是世界上最大的桑樹種植國(guó)，桑葉在我國(guó)有著極大的資源優(yōu)勢(shì)，市場(chǎng)潛力巨大。但是自古以來(lái)我國(guó)栽桑目的多是用于養(yǎng)蠶，極少對(duì)其進(jìn)行更深層次的加工利用[8]。近年來(lái)，除了每年向國(guó)外出口桑葉，我國(guó)尚有大量的桑葉剩余，造成了極大的資源浪費(fèi)。本實(shí)驗(yàn)旨在對(duì)水提酸沉法提取出的桑葉蛋白濃縮物的氨基酸組成進(jìn)行測(cè)定，并根據(jù)氨基酸平衡理論對(duì)其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行評(píng)估，為桑葉蛋白的開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

桑葉于5月份采自浙江金華，流水洗凈后自然晾干，粉碎過(guò)篩（孔徑0.315 mm），備用。

NaCl、鹽酸等均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

JY-92Ⅱ型超聲波細(xì)胞粉碎機(jī) 寧波新芝生物科技股份有限公司；LD4-2型低速離心機(jī) 北京醫(yī)用離心機(jī)廠；pHS-3C型數(shù)字酸度計(jì) 上海嘉育教育設(shè)備有限公司；L-8800型氨基酸分析儀 日本日立公司；FD-2D冷凍干燥機(jī) 北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 桑葉蛋白的提取

桑葉粉加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.4%的NaCl溶液，按照料液比1∶25（m/V）→超聲波（400 W）20 min→45 ℃水浴浸提1 h→5 000 r/min離心15 min，取上清液→0.5 mol/L鹽酸調(diào)pH 3.0→沉淀→冷凍干燥得到桑葉蛋白粉。

1.3.2 蛋白質(zhì)含量的測(cè)定

參照GB/T 5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》方法測(cè)定桑葉中蛋白質(zhì)的含量。

1.3.3 氨基酸組成的測(cè)定

參照GB/T 5009.124—2003《食品中氨基酸的測(cè)定》方法對(duì)桑葉蛋白中的氨基酸進(jìn)行測(cè)定：準(zhǔn)確稱取一定量桑葉蛋白樣品，加6 mol/L鹽酸10 mL，真空封存于110 ℃條件下水解24 h，過(guò)濾后定容至50 mL，取1 mL加壓蒸干，再用0.02 mol/L鹽酸溶解定容至5 mL，取20 μL直接用氨基酸自動(dòng)分析儀進(jìn)行分析。

1.3.4 評(píng)價(jià)方法

1.3.4.1 模糊識(shí)別法[9]

采用蘭氏距離法定義評(píng)價(jià)桑葉蛋白與標(biāo)準(zhǔn)蛋白（FAO全雞蛋蛋白）[10]的貼近度μ（a，ui），其計(jì)算方法如公式（1）所示。

式中：ak（k=1、2……7）為標(biāo)準(zhǔn)蛋白的7 種必需氨基酸含量；uik為第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的第k種必需氨基酸含量，i=1、2、3、4、5，分別代表桑葉蛋白、紫花苜蓿葉蛋白、黑麥草葉蛋白、大豆蛋白和綠豆蛋白。

貼近度反應(yīng)評(píng)價(jià)對(duì)象蛋白質(zhì)質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)的接近程度。其貼近度的值越接近于1，其蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值相對(duì)越高。

1.3.4.2 氨基酸比值系數(shù)法

食品中蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值主要取決于其含有的必需氨基酸種類、數(shù)量及組成比例，其組成比例越接近人體必需氨基酸組成比例，就說(shuō)明其質(zhì)量越優(yōu)良[11-12]。本實(shí)驗(yàn)根據(jù)氨基酸比值系數(shù)法[9,13-14]，即將桑葉中氨基酸組成與1973年FAO/世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）提出的人體必需氨基酸模式[14]進(jìn)行比對(duì)，按照公式（2）～（4）計(jì)算氨基酸比值（ratio of amino acid，RAA）、氨基酸比值系數(shù)（ratio coefficient of amino acid，RCAA）、氨基酸比值系數(shù)分（score of ratio coeffi cient of amino acid，SRCAA），并對(duì)桑葉蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行評(píng)價(jià)與討論。

式中：待評(píng)價(jià)蛋白質(zhì)某必需氨基酸含量與FAO/WHO模式中相應(yīng)必需氨基酸含量均以1 g蛋白質(zhì)中的含量計(jì)，即單位為mg/g pro。

2 結(jié)果與分析

2.1 桑葉中蛋白質(zhì)含量

對(duì)桑葉中所含的粗蛋白進(jìn)行測(cè)定，以方便對(duì)其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行更為精確的分析評(píng)價(jià)。表1列出了桑葉蛋白與幾種常見食物的蛋白質(zhì)含量的對(duì)比結(jié)果。

表1 不同食品干基中蛋白質(zhì)含量比較結(jié)果Table 1 Comparison of protein contents between different foods

由表1可知，干桑葉中粗蛋白含量為24.7%，比日常飲食中常見的如奶粉、精面粉、燕麥等幾種食物含量都要高，同廣泛用于葉蛋白生產(chǎn)加工的紫花苜蓿葉的蛋白含量相當(dāng)。而實(shí)驗(yàn)室中通過(guò)水提酸沉法提取濃縮后得到的桑葉蛋白粉，其蛋白質(zhì)含量可達(dá)到42.5%，與大豆中蛋白質(zhì)含量相當(dāng)。

2.2 桑葉蛋白的氨基酸組成

利用氨基酸分析儀，對(duì)提取出的桑葉蛋白粉進(jìn)行氨基酸組成分析，本實(shí)驗(yàn)對(duì)17 種氨基酸進(jìn)行了測(cè)定。如表2所示，桑葉蛋白粉中氨基酸種類齊全，被檢測(cè)的17 種氨基酸均含有，其中包括除色氨酸以外的7 種必需氨基酸，氨基酸總含量為36.1%，其中必需氨基酸含量占總氨基酸含量的34.7%，EAA/NEAA（E/N）為0.531，略低于FAO/WHO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的必需氨基酸含量40%和E/N值0.6[14]。桑葉蛋白粉中含量最高的兩種氨基酸為谷氨酸和天冬氨酸，分別占氨基酸總量的13.7%和12.3%，這兩種氨基酸能與氯化鈉發(fā)生反應(yīng)，生成食物鮮味物質(zhì)。除了在食品上的應(yīng)用，在醫(yī)藥、化工等方面也都有著廣泛的用途。

表2 桑葉蛋白與幾種植物蛋白的氨基酸含量比較Table 2 Amino acid contents in mulberry leaf proteins and plant proteins from four other species mg/g pro

2.3 桑葉蛋白的平衡性分析

2.3.1 模糊識(shí)別法的評(píng)價(jià)結(jié)果

表3 幾種食物蛋白相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)蛋白的貼近度Table 3 Closeness degree of the plant leaf proteins compared with standard proteins

如表3所示，由模糊識(shí)別法計(jì)算得出桑葉蛋白、紫花苜蓿葉蛋白、黑麥草葉蛋白、大豆蛋白和綠豆蛋白與標(biāo)準(zhǔn)蛋白（全雞蛋蛋白）的貼近度。以全雞蛋蛋白為標(biāo)準(zhǔn)，得到桑葉蛋白的貼近度為0.649，接近于大豆蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，略低于綠豆蛋白與黑麥草葉蛋白。

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

若某種蛋白質(zhì)氨基酸種類齊全，比例合理，越接近FAO/WHO氨基酸模式要求，則說(shuō)明該蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越高，能提供人體營(yíng)養(yǎng)需求。按照公式（2）～（4）分別計(jì)算桑葉蛋白、紫花苜蓿葉蛋白、黑麥草葉蛋白、大豆蛋白、綠豆蛋白的RAA、RCAA、SRCAA。根據(jù)氨基酸比值系數(shù)法計(jì)算出的RCAA值越接近1，說(shuō)明該食品蛋白質(zhì)氨基酸組成比例越接近FAO/WHO模式蛋白氨基酸。當(dāng)RCAA＞1表示該必需氨基酸相對(duì)過(guò)剩，RCAA＜1則相反，說(shuō)明該必需氨基酸相對(duì)不足，RCAA值最小者為該蛋白第一限制氨基酸。由表4可知，桑葉蛋白的第一限制氨基酸是異亮氨酸。而且桑葉蛋白的氨基酸組成中，除異亮氨酸與纈氨酸含量相較于模式蛋白較低，其他氨基酸含量均與模式蛋白含量相當(dāng)，尤其賴氨酸與苯丙氨酸+酪氨酸含量較高。因此，可根據(jù)蛋白質(zhì)互補(bǔ)理論[19]將桑葉蛋白作為食品強(qiáng)化劑，與其他蛋白互補(bǔ)，提高各種食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

表4 桑葉蛋白與其他食物中蛋白的氨基酸比值系數(shù)分比較Table 4 Comparison of amino acid ratio coeffi cients of proteins from mulberry leaf and other plants

根據(jù)RCAA值進(jìn)一步計(jì)算得到的SRCAA直接表明了蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的高低，越接近100，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越高。桑葉蛋白的SRCAA將近70，高于黑麥草葉蛋白，與紫花苜蓿葉蛋白、綠豆蛋白相當(dāng)，也與豬肉（74）、牛肉（76）[20]營(yíng)養(yǎng)價(jià)值接近，具有較高的利用價(jià)值。

3 結(jié) 論

鑒于以上研究結(jié)果可知，桑葉中氨基酸種類較多，人體必需氨基酸較為齊全，是一種十分優(yōu)良的蛋白質(zhì)資源。桑葉蛋白中必需氨基酸含量占總氨基酸含量的34.7%左右，E/N值為0.531，接近FAO/WHO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的必需氨基酸含量（40%）和E/N值（0.6），桑葉蛋白第一限制氨基酸為異亮氨酸，SRCAA為69.71，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高。

目前人們對(duì)桑葉中的各類化學(xué)成分在醫(yī)藥臨床方面的應(yīng)用進(jìn)行了較深入的研究，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)桑葉在食品工業(yè)領(lǐng)域也有著廣泛的開發(fā)利用價(jià)值[21]。桑葉蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值優(yōu)于多種植物蛋白與水果，基本接近動(dòng)物蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，是一種具有較高開發(fā)利用價(jià)值的可食用優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)資源。并且，桑葉原料來(lái)源廣泛，通過(guò)簡(jiǎn)單的水提酸沉法得到的桑葉蛋白濃縮物蛋白質(zhì)含量可達(dá)到42.5%，其加工操作方法簡(jiǎn)單、成本低廉，具有廣闊的開發(fā)利用前景。桑葉蛋白不僅可以作為優(yōu)質(zhì)蛋白應(yīng)用添加到人類保健食品、化妝品體系，其提取后的廢料殘?jiān)€可應(yīng)用于飼料加工等方面。

我國(guó)擁有世界最多的桑葉資源，若能將其食用、藥用等價(jià)值充分開發(fā)利用，對(duì)于改變蛋白質(zhì)資源結(jié)構(gòu)、改善我國(guó)居民營(yíng)養(yǎng)不合理，擴(kuò)大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、增加農(nóng)業(yè)收入等均具有重大意義。

[1] CARLSSON R, HANCZAKOWSKI P. The nutritive value of mixtures of white leaf protein and food proteins[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 1985, 36(10): 946-950.

[2] PIRIE N W. Food protein sources[M]. Cambridge: Cambridge University Press, 2012: 133-139.

[3] 單宇, 周建建, 鄭玉紅, 等. 繁縷葉蛋白中氨基酸組成研究[J]. 食品研究與開發(fā), 2010, 31(11): 181-183.

[4] ALETOR O, OSHODI A A, IPINMOROTI K. Chemical composition of common leafy vegetables and functional properties of their leaf protein concentrates[J]. Food Chemistry, 2002, 78(1): 63-68.

[5] SUJAK A, KOTLARZ A, STROBEL W. Compositional and nutritional evaluation of several lupin seeds[J]. Food Chemistry, 2006, 98(4): 711-719.

[6] 玄光善, 潘士佳, 南姬. 桑葉有效成分降糖作用研究[J]. 食品科學(xué), 2011, 32(7): 323-326.

[7] 張傳惠, 周忠澤. 霜桑葉的食用價(jià)值的研究[J]. 食品科學(xué), 2001, 22(10): 64-65.

[8] 劉利林, 王帥, 尤宜安. 桑葉營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及部分活性物質(zhì)的初步研究[J].塔里木大學(xué)學(xué)報(bào), 2010, 22(3): 25-28.

[9] 錢愛萍, 林虬, 顏孫安, 等. 烏飯樹葉蛋白質(zhì)中氨基酸含量及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)[J]. 福建農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2008, 23(3): 306-309.

[10] LONGVAH T, DEOSTHALE Y G. Compositional and nutritional studies on edible wild mushroom from northeast India[J]. Food Chemistry, 1998, 63(3): 331-334.

[11] 黃威, 吳文標(biāo). 南瓜葉蛋白營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的化學(xué)評(píng)價(jià)[J]. 食品研究與開發(fā), 2010, 31(1): 151-154.

[12] 張澤煌, 鐘秋珍, 林旗華. 楊梅果實(shí)氨基酸組成及營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)[J]. 熱帶作物學(xué)報(bào), 2013, 33(12): 2279-2283.

[13] 宋葆華, 李法曾, 賀新強(qiáng). 30種植物葉蛋白中氨基酸組成及含量的測(cè)定與營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)[J]. 植物資源與環(huán)境學(xué)報(bào), 2000, 9(1): 59-60.

[14] FAO/WHO. Energy and protein requirements[R]. Geneva: World Health Organization, 1973.

[15] 陳玉福, 田豐. 施肥對(duì)紫花苜蓿粗蛋白含量的影響[J]. 青海大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2007, 25(4): 55-58.

[16] 何志謙. 人類營(yíng)養(yǎng)學(xué)[M]. 2版. 北京: 人民衛(wèi)生出版社, 2000: 20.

[17] 張麗萍, 翟愛華. 燕麥的營(yíng)養(yǎng)功能特性及綜合加工利用[J]. 食品與機(jī)械, 2004, 20(2): 55-57.

[18] 孟祥勛, 胡明祥. 大豆籽粒蛋白質(zhì)氨基酸組成成分的相關(guān)分析[J].大豆科學(xué), 1987, 6(3): 213-219.

[19] 顏孫安, 錢愛萍, 林香信, 等. 閩東北野生烏飯樹葉營(yíng)養(yǎng)成分分析[J].福建農(nóng)業(yè)科技, 2007(2): 81-82.

[20] 王鳳翼, 錢方. 大豆蛋白的生產(chǎn)與應(yīng)用[M]. 北京: 中國(guó)輕工業(yè)出版社, 2004: 110-115.

[21] 毛紅騫, 高紅林. 桑葉的主要成分, 功能及其在食品中的應(yīng)用[J]. 江蘇調(diào)味副食品, 2009(1): 30-33.

Amino Acid Composition and Nutritional Evaluation of Mulberry Leaves

WANG Fang, QIAO Lu, ZHANG Qingqing, SHEN Bin
(College of Chemistry and Life Sciences, Zhejiang Normal University, Jinhua 321004, China)

The protein content and amino acid compositions of mulberry leaves were analyzed. Based on the obtained data, whole hen’s egg protein and the FAO/WHO reference model of essential amino acid (EAA) were used to evaluate the nutritional values of the leaf protein in comparison with plant proteins from four other species. The results showed that the proteins from mulberry leaves were rich in EEAs and contained at least 17 kinds of amino acids (AAs). EAAs accounted for 34.7% of the total AAs in mulberry leaves. The fi rst limiting AA in these proteins was ILE. The ratio coeffi cient of amino acids of proteins in mulberry leaves was 69.71, indicating that mulberry leaves are a source of proteins with high nutritional value.

mulberry leaf; leaf protein; amino acid; nutritional evaluation

TS201.4

A

1002-6630（2015）01-0225-04

10.7506/spkx1002-6630-201501043

2014-02-09

金華市科技計(jì)劃項(xiàng)目（2011-2-024）

王芳（1972—），女，副教授，博士，主要從事食品科學(xué)及植物生理生化研究。E-mail：sky100@zjnu.cn