綠豆芽萌發(fā)過程中氨基酸動態(tài)變化及營養(yǎng)評價

鄭少杰，任旺，張小利，明建,2*

1(西南大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院，重慶，400715) 2(西南大學(xué)國家食品科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，重慶，400715)

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綠豆芽萌發(fā)過程中氨基酸動態(tài)變化及營養(yǎng)評價

鄭少杰1，任旺1，張小利1，明建1,2*

1(西南大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院，重慶，400715) 2(西南大學(xué)國家食品科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，重慶，400715)

文中對綠豆芽萌發(fā)過程中氨基酸含量及其組成的動態(tài)變化進(jìn)行研究。應(yīng)用模糊識別法和氨基酸比值系數(shù)法，以聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織推薦的全雞蛋蛋白為標(biāo)準(zhǔn)蛋白，聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織/世界衛(wèi)生組織提出的氨基酸模式為評價標(biāo)準(zhǔn)，對萌發(fā)6、24、42、53、64 h的綠豆芽蛋白與標(biāo)準(zhǔn)蛋白的貼近度、氨基酸比值、氨基酸比值系數(shù)、氨基酸比值系數(shù)分進(jìn)行計算，進(jìn)而全面分析評價不同萌發(fā)期的綠豆蛋白營養(yǎng)價值。結(jié)果表明：綠豆芽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40%左右，第一限制氨基酸為蛋氨酸+半胱氨酸。發(fā)芽6 h時，綠豆芽蛋白與標(biāo)準(zhǔn)蛋白的貼近度最高；發(fā)芽42 h時，綠豆芽蛋白營養(yǎng)價值最高。

綠豆芽；氨基酸；動態(tài)變化；營養(yǎng)評價

豆類作為食用一大類品種，是人們膳食獲取蛋白質(zhì)、碳水化合物、維生素、礦物質(zhì)的良好來源，但是由于豆類中含有胰蛋白酶抑制劑、植酸等抗?fàn)I養(yǎng)成分，一般宜經(jīng)過加工處理再食用。而可食用種子萌發(fā)生成芽菜后，抗?fàn)I養(yǎng)因子及脹氣因子(棉籽糖、鼠李糖和水蘇糖等寡糖)減少，植酸在植酸酶的作用下降解而釋放螯合的Ca、P、Fe和Zn等礦物質(zhì)元素，蛋白質(zhì)分解重新合成氨基酸種類和比例得以改善，維生素、黃酮多酚類化合物含量增加，使得原料的營養(yǎng)和保健價值提高[1]；而且豆類萌發(fā)不需要特殊設(shè)備、工藝流程簡單、一年四季都可以生產(chǎn)供應(yīng)新鮮芽菜，因此發(fā)芽成為一種加工處理豆類的方式。綠豆(mung beans)中含有豐富蛋白質(zhì)、膳食纖維、多種B族維生素以及Ca、K、Mg、Zn、Fe、Se等多種營養(yǎng)素和黃酮、多酚類物質(zhì)、功能性低聚糖、豆固醇等功能成分，有較高的營養(yǎng)和保健價值[2,3]。綠豆芽，為綠豆的種子經(jīng)浸泡后發(fā)出的嫩芽，又名豆芽菜。綠豆芽除了鮮食外，還被開發(fā)成系列加工制品，如芽菜湯料和復(fù)配五谷飲料等。PAJAK[4]等人研究發(fā)現(xiàn)，綠豆、向日葵種子發(fā)芽后多酚、黃酮、抗氧化活性明顯提高。ZHENG等[5]研究表明，隨著綠豆萌芽時間的推移，脂肪和還原糖含量不斷下降，而蛋白質(zhì)、VA、VC和異黃酮含量增加。大量研究都表明綠豆在萌發(fā)處理后產(chǎn)生豐富的有機(jī)酸，酚類物質(zhì)、VC等增加，具有抗氧化、抗腫瘤、抗輻射、增加免疫力等功效[6-10]。本文對綠豆萌發(fā)各個階段的蛋白氨基酸和游離氨基酸進(jìn)行測定，采用模糊識別及氨基酸比值系數(shù)法，根據(jù)氨基酸平衡理論對各個階段的氨基酸進(jìn)行了營養(yǎng)評價。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

綠豆芽，實(shí)驗(yàn)室自制，采用DY801型豆芽機(jī)。

CuSO4·5H2O、K2SO4、H2SO4、H3BO3、NaOH、HCl、甲基紅指示劑、溴甲酚綠指示劑、亞甲基藍(lán)指示劑：分析純，成都科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

L-8800型全自動氨基酸分析儀，日本日立高新技術(shù)公司；DY801型豆芽機(jī)，中山市迪尼仕電器制造有限公司；DL-1型萬用電爐，北京中興偉業(yè)儀器有限公司；BIO-BRI型自動凱氏定氮儀，北京青云卓立精密設(shè)備有限公司；FA2104型電子天平，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 總蛋白含量的測定

凱氏定氮法[11]：參照GB/T 5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測定》。

1.3.2 氨基酸含量的測定

參照GB/T5009.124—2003《食品中氨基酸的測定》。

1.3.2.1 蛋白氨基酸含量的測定

準(zhǔn)確稱取樣品0.5 g于(15×150) mm試管中，加入8 mL 6 mol/L HCl，振蕩混勻，在酒精噴燈上將試管口下1/3處拉細(xì)到4～6 mm，抽真空10 min后封管。處理過的試管置(110±1)℃恒溫烘箱中沙浴水解22 h，取出冷卻至室溫，搖勻過濾后，取1 mL濾液于燒杯中，用60 ℃恒溫水浴蒸干，加入0.02 mol/L HCl稀釋，0.22 μm濾膜過濾后，用全自動氨基酸分析儀分析。

1.3.2.2 游離氨基酸含量的測定

準(zhǔn)確稱取樣品2 g于離心管中，加入2 mL 4%磺基水楊酸溶液，震蕩搖勻。于13 000 r/min離心2 min，稀釋后用0.22 μm濾膜過濾，全自動氨基酸分析儀分析。

1.3.2.3 分析條件

分離柱：(4.6 mm×60 mm)洗脫液流速0.4 mL/min，柱溫70 ℃，柱壓10.627 MPa；反應(yīng)柱：茚三酮及茚三酮緩沖液流速0.35 mL/min，柱溫135 ℃，柱壓1.078 MPa。

1.4 評價方法

1.4.1 模糊識別法[12]

采用蘭氏距離法定義評價豆芽蛋白與標(biāo)準(zhǔn)蛋白(FAO全雞蛋蛋白)的貼近度μ(a，ui)，其貼近度的值越接近于1，其蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值相對越高。公式如下：

(1)

式中：ak(k=1、2……7)，標(biāo)準(zhǔn)蛋白的7種必需氨基酸含量；雞蛋蛋白中7種必需氨基酸的含量，mg/g；ak=(a1、a2、a3……a7) =(50.3、92.5、56.3、34.1、56.3、52.3、68.39)[25]；a1、a2、a3……a7依次代表異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸和纈氨酸的含量，mg/g；uik——為第i個評價對象的第k種必需氨基酸含量，mg/g。i=1、2、3、4、5，分別代表發(fā)芽6、24、42、53、64 h時的蛋白。

1.4.2 氨基酸比值系數(shù)法[13-14]

將豆芽中氨基酸組成與FAO/WHO提出的人體必需氨基酸模式進(jìn)行比對，計算氨基酸比值(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 coefficient of amino acid, SRCAA)，并對豆芽氨基酸的營養(yǎng)價值進(jìn)行評價。

(2)

式中：待評價蛋白質(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，mg/g蛋白。

(3)

SRCAA=100(1-CV)

(4)

式中：CV為RCAA的變異系數(shù)；CV=標(biāo)準(zhǔn)差/均數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同萌發(fā)期綠豆芽總蛋白質(zhì)和總氨基酸含量變化

圖1 不同萌發(fā)期綠豆芽中總蛋白質(zhì)和總氨基酸含量Fig.1 Total protein and total amino acids in different germination periods of mung bean

圖1-A、圖1-B反應(yīng)了綠豆萌發(fā)過程中總蛋白質(zhì)、總氨基酸含量的變化。綠豆從種子吸水膨脹胚根伸出及芽體幼苗發(fā)育的過程中，其內(nèi)部各種營養(yǎng)成分一直處于動態(tài)變化中，由于蛋白酶的激活，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，從而使游離氨基酸增加，再將氨基酸運(yùn)轉(zhuǎn)到胚的生長部分，然后以各種方式結(jié)合重新合成新的蛋白質(zhì)，所以，測得的蛋白質(zhì)含量是原存儲的蛋白質(zhì)水解和新蛋白質(zhì)合成的共同結(jié)果[15]。由圖1-A可知，蛋白質(zhì)含量在0～42 h呈減少趨勢，42 h后趨于穩(wěn)定，說明綠豆芽萌發(fā)前期(0～42 h)蛋白質(zhì)酶被激活，加快大分子蛋白質(zhì)分解，蛋白質(zhì)合成速度低于分解速度；42 h后芽體進(jìn)行微弱的光合作用，自身可以合成一些蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)的分解速度和合成速度處于動態(tài)平衡狀態(tài)，故蛋白質(zhì)含量總體趨于平穩(wěn)。而總氨基酸含量的變化在0～24 h呈下降趨勢，24 h后變化趨于穩(wěn)定，即氨基酸含量在萌發(fā)24 h后基本處于穩(wěn)定狀態(tài)(圖1-B)。當(dāng)然，發(fā)芽過程中除了蛋白質(zhì)氨基酸發(fā)生變化，還有其他成分的變化，而這些變化與酶(如淀粉酶、蛋白酶、肽酶)的激活，新物質(zhì)結(jié)構(gòu)重建(如苯丙通路phenylpropanoids pathway, laccase)，功能化合物如激素等的代謝作用有關(guān)[16-17]。另外，豆芽萌發(fā)中營養(yǎng)物質(zhì)及活性成分除受發(fā)芽時間的影響，還受綠豆品種、成熟度、加水量、浸泡時間、溫度、光照等因素的影響[18-19]。

2.2 不同萌發(fā)期綠豆芽蛋白氨基酸和游離氨基酸含量變化

表1為不同萌發(fā)期的綠豆芽中蛋白氨基酸、游離氨基酸的含量變化，由表1可知，綠豆芽蛋白質(zhì)中氨基酸種類齊全，被檢測的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，并且蛋白氨基酸含量遠(yuǎn)高于游離氨基酸含量。以上氨基酸中含量較多的為天門冬氨酸、精氨酸、亮氨酸。由于發(fā)芽種子中氨基酸的新形成，勢必造成氨基酸的種類、比例以及蛋白的組成發(fā)生變化，使發(fā)芽種子的營養(yǎng)價值可能有別于萌發(fā)以前的干種子，而營養(yǎng)價值得以大幅提高[20]。氨基酸種類的含量和比例隨發(fā)芽進(jìn)程不斷變化，一方面是由于萌發(fā)過程中豆芽中的蛋白質(zhì)降解為可溶的小分子蛋白或者氨基酸，伴隨芽苗的生長不同氨基酸變換比例重新合成新的蛋白質(zhì)。另一方面，原有的蛋白質(zhì)被消耗用作能量來源，尤其是在發(fā)芽的早期階段。另外，有些氨基酸較其他種類容易分解，在種子發(fā)芽前的浸泡中就溶出，這也是萌芽過程中蛋白質(zhì)氨基酸組成不斷變化的另一潛在原因[21]。綠豆發(fā)芽過程中蛋白氨基酸的EAA/TAA值在0.4左右，EAA/NEAA值均大于0.65，符合FAO/WHO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定[13,22]；有研究報道綠豆蛋白、大豆蛋白、桑葉蛋白的EAA/TAA值分別為：0.417、0.349、0.347；EAA/NEAA分別為0.716、0.538、0.531。綠豆芽蛋白EAA/TAA、EAA/NEAA值均高于大豆蛋白、桑葉蛋白EAA/TAA、EAA/NEAA值，略低于綠豆蛋白的EAA/TAA、EAA/NEAA值，說明綠豆芽蛋白營養(yǎng)價值高于大豆蛋白、桑葉蛋白，略低于綠豆蛋白[23-24]。

表1 不同萌發(fā)期綠豆芽中蛋白氨基酸和游離氨基酸含量 單位：mg/100g

注：“EAA”指必需氨基酸(essential amino acids)；“TAA”指氨基酸總量(amount of amino acid)；“NEAA”指非必需氨基酸(non-essential amino acids)?！皀d”此濃度下未檢出。

游離氨基酸的EAA/TAA值變化較大，除萌發(fā)6 h時EAA/TAA值低于0.4以外，24、42、53、64 h的EAA/TAA值均大于0.4，在萌發(fā)64 h時達(dá)到最大；EAA/NEAA值除萌發(fā)6h時EAA/NEAA值低于0.6以外，24、42、53、64 h的EAA/NEAA值均大于0.6，在萌發(fā)64 h時達(dá)到最大，變化規(guī)律和EAA/TAA值的變化規(guī)律一致。另外，由于游離氨基酸遠(yuǎn)低于蛋白氨基酸含量，可推測出綠豆芽萌發(fā)過程中蛋白水解為氨基酸后又迅速參與新蛋白的合成，氨基酸處于游離的狀態(tài)很短暫。

2.3 綠豆芽氨基酸的營養(yǎng)價值分析

食物蛋白質(zhì)的氨基酸組成比例雖不盡相同，但其營養(yǎng)價值的優(yōu)劣主要取決于所含必需氨基酸的種類、數(shù)量和組成比例。本實(shí)驗(yàn)中主要采用模糊識別法和氨基酸比值系數(shù)法分析綠豆萌發(fā)過程中氨基酸營養(yǎng)價值的變化。

2.3.1 模糊識別法的評價結(jié)果

表2是由模糊識別法計算得出綠豆芽發(fā)芽6、24、42、53、64 h時的綠豆芽蛋白與標(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)，發(fā)芽6 h時的蛋白貼近度最高，為0.473，隨著發(fā)芽時間增加綠豆芽蛋白與標(biāo)準(zhǔn)蛋白的貼近度有所降低。發(fā)芽24 h后，蛋白質(zhì)貼近度趨于穩(wěn)定。不同萌發(fā)期的綠豆芽蛋白與標(biāo)準(zhǔn)蛋白對的貼近度低于綠豆蛋白與標(biāo)準(zhǔn)蛋白的貼近度。

表2 不同萌發(fā)期的綠豆芽蛋白相對于標(biāo)準(zhǔn)蛋白的貼近度

2.3.2 氨基酸比值系數(shù)法的評價結(jié)果

表3、表4分別為不同萌發(fā)期的綠豆芽蛋白的氨基酸比值系數(shù)分表和不同萌發(fā)期的綠豆芽游離氨基酸比值系數(shù)分表。若食物蛋白質(zhì)氨基酸組成含量比例與FAO/WHO模式氨基酸一致，則各種必需氨基酸的RCAA應(yīng)等于1，數(shù)值大于或小于1均表示偏離氨基酸模式，RCAA>1表明該種EAA相對過剩，RCAA<1則表明該種EAA相對不足，RCAA最小者為第一限制性氨基酸(first limiting amino acid, FLAA)[25]。RCAA值越接近1，說明該蛋白氨基酸組成比例越接近FAO/WHO模式蛋白氨基酸。根據(jù)RCAA進(jìn)一步計算得到SRCAA值，SRCAA值越接近100，說明蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值越高。

由表3中綠豆芽發(fā)芽6、24、42、53、64 h時的蛋白氨基酸的RCAA可知，綠豆芽的第一限制氨基酸是蛋氨酸+半胱氨酸，根據(jù)蛋白質(zhì)互補(bǔ)理論和其他食物蛋白按一定比例混合食用互相補(bǔ)充，提高其營養(yǎng)價值。以上時間點(diǎn)取樣的SRCAA值分別為63.58、63.85、68.62、65.88、62.54，營養(yǎng)價值都較高，萌發(fā)42 h時綠豆芽蛋白的營養(yǎng)價值最高。綠豆芽蛋白的SRCAA值略低于大豆蛋白、桑葉蛋白、綠豆蛋白[23-24]，綠豆芽蛋白的營養(yǎng)價值略低于綠豆蛋白的營養(yǎng)價值，這可能是因?yàn)榫G豆芽蛋白的所有指標(biāo)均是按鮮重進(jìn)行計算的。而萌發(fā)期間綠豆芽的游離氨基酸比值系數(shù)分變化較大，這可能和游離氨基酸在綠豆萌發(fā)期間的含量變化有關(guān)；萌發(fā)42 h時游離氨基酸的SRCAA最低，表明在萌發(fā)42 h時綠豆芽蛋白的營養(yǎng)價值主要?dú)w于蛋白氨基酸，游離氨基酸占的比重較小，這并不和萌發(fā)42 h時蛋白氨基酸的營養(yǎng)價值最高矛盾。

表3 不同萌發(fā)期的綠豆芽蛋白氨基酸比值系數(shù)分比較

表4 不同萌發(fā)期的綠豆芽游離氨基酸比值系數(shù)分比較

3 結(jié)論

應(yīng)用模糊識別法和氨基酸比值系數(shù)法，對萌發(fā)過程中的綠豆芽蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值進(jìn)行了全面分析評價。豆在萌發(fā)初期蛋白質(zhì)含量降低，萌發(fā)過程中蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為更易被人體吸收的游離氨基酸，使得綠豆芽的氨基酸種類增多，且組成比例合理，營養(yǎng)價值大大提高。綠豆芽蛋白質(zhì)至少含有17種氨基酸，必需氨基酸占總氨基酸含量的40%左右，必需氨基酸與非必需氨基酸含量的比值在0.656～0.677之間，分別符合WHO/FAO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的40%和0.6。以萌發(fā)6、24、42、53、64 h為抽樣點(diǎn)，6 h時的綠豆芽蛋白與標(biāo)準(zhǔn)蛋白的貼近度最高，隨著萌發(fā)的進(jìn)行綠豆芽蛋白與標(biāo)準(zhǔn)蛋白的貼近度降低；根據(jù)氨基酸系數(shù)，發(fā)芽42 h時綠豆芽蛋白營養(yǎng)價值最高。整體而言，綠豆萌發(fā)可以提高綠豆的應(yīng)用和價值，同時產(chǎn)出一種對人體健康有益的大眾蔬菜。發(fā)芽食品的研究與開發(fā)，對于緩解農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的階段性壓力，提高農(nóng)產(chǎn)品深加工的科技水平，改善食物的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，豐富消費(fèi)者的膳食生活，有重要的作用和意義。

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Amino acid dynamic change of mung bean and its nutritional evaluation in germinating process

ZHENG Shao-jie1, REN Wang1, ZHANG Xiao-li1, MING Jian1,2*

1(College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China) 2(National Food Science and Engineering Experimental Teaching Center, Southwest University, Chongqing 400715, China)

The dynamic processes of amino acids content and composition of mung bean sprouts during germination were studied. Using whole egg protein and FAO/WHO reference model on essential amino acid (EAA), the protein of mung bean sprouts in 6, 24, 42, 53, 64 h were evaluated for their nutritional values. The nutritional value of mung bean sprouts in different germination periods were compared by fuzzy pattern recognition and amino acid (AA) coefficient ratio. The results showed that mung bean sprouts are rich in amino acid and it contains at least 17 kinds of amino acids. EAA comprised about 40% of the total AA in the mung bean sprouts. The greatest limiting AA in protein was methionine and cysteine. We found that the protein of mung bean sprouts in 6 h was the highest close to standard protein, the highest nutritional value was at 42 h during the sprouting.

mung bean sprouts; amino acid; dynamic change; nutritive evaluation

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201610014

碩士研究生(明建教授為通訊作者,E-mail：mingj￣ian1972@163.com)。

重慶市社會民生科技創(chuàng)新專項(xiàng)(cstc2015shmszx80019)

2016-01-19，改回日期：2016-03-28