5種百香果品系間氨基酸組成比較及評價分析

(福建省農業(yè)科學院農業(yè)質量標準與檢測技術研究所, 福建省農產品質量安全重點實驗室,福建福州 350003)

百香果學名西番蓮,是西番蓮科(Passifloraceae)西番蓮屬(PassifloraLinn.)的熱帶多年生常綠藤本植物,原產南美洲巴西至阿根廷一帶和澳大利亞,現(xiàn)廣泛分布于熱帶和亞熱帶地區(qū)[1],分為紫果西番蓮(PassifloraedulisSims)、黃果西番蓮(PassifloraedulisflavicarpaDegener)及二者的雜交種[2-4]。百香果因其果汁香味馥郁、甜酸可口、色澤悅目,有“果汁之王”的美稱[5-6]。

氨基酸作為蛋白質的分解產物,是評價食品質量及營養(yǎng)價值的重要指標[7]。氨基酸不僅是百香果中的重要營養(yǎng)組成,也影響著百香果的口感和質量,因此百香果中各種游離氨基酸的種類和含量的分布狀況,可作為評價百香果營養(yǎng)品質的重要指標。已有報道檢測了百香果(西番蓮)中氨基酸含量,并與其它果蔬進行了比較[8-10];朱潔等[11]比較了紫香1號和平塘1號2種百香果氨基酸含量,發(fā)現(xiàn)平塘1號在多個營養(yǎng)成分含量方面更為顯著;郭艷峰等[12]比較分析黃金果、臺農、紫果1號果汁中氨基酸的含量,研究表明不同品種百香果果汁的營養(yǎng)成分具有一定差異,黃金果更適合產業(yè)高附加值保健產品開發(fā)和工廠化加工利用。但未對百香果品種間氨基酸組成及類別進行深入分析。

百香果的品系繁多,有500多種,大部分主要是作為觀賞用[2]?？勺魃虡I(yè)化種植、適應性較好的目前主要有4種:‘臺農’、‘紫香’、‘芭樂味黃金果’和‘滿天星’;另外有一種未被商業(yè)化種植、果實較小的‘實生株系紫果’,耐寒性強,常作為嫁接果苗的砧木。本研究對同一栽培地點的5個品系百香果的氨基酸含量進行定性定量分析,應用SPSS軟件對數(shù)據(jù)進行差異分析和聚類分析,研究各品系百香果氨基酸含量差異,以期為構建百香果的內在品質成分數(shù)據(jù)庫提供資料。

1 材料和方法

1.1 材料與儀器

5個不同百香果品系的果實 分別為‘臺農’、‘紫香’、‘芭樂味黃金果’、‘滿天星’和 ‘實生株系紫果’,種植于福建省龍巖市連城縣,環(huán)境氣候條件、海拔高度、土壤以及栽培管理水平基本一致,各品系樹齡相同,樹體大小相似;氨基酸標準品(純度99.7%) 英國Alfa Aesar公司;氫氧化鈉、乙酸、鹽酸、磷酸、硫酸鈉、濃硫酸、乙酸鋅、亞鐵氰化鉀、磷酸二氫鉀 均為分析純,國藥集團化學試劑有限公司。

L-8800氨基酸分析儀 日本日立公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 百香果采集及處理 從各百香果種植園采摘成熟度一致的果實(果紫紅或金黃,花落后60～90 d,以輕觸百香果果蒂脫落為準,果實發(fā)育良好且果型一致),每種樣品隨機取6 kg,洗凈,將樣品切開取出果囊果汁,充分勻漿后過濾,濾液裝入PET瓶,貯存于-20 ℃條件。每種樣品做3組平行。

1.2.2 不同品系百香果氨基酸含量檢測 利用氨基酸自動分析儀對不同品系的百香果測定全部氨基酸組成,參考國標方法進行測定[13-14]。樣品前處理:稱取2～3 g的處理好的果汁置于20 mL水解瓶中,加入10.0 mL鹽酸(6.0 mol L-1),然后抽真空密封水解瓶。將水解瓶置于110±1 ℃干燥箱中,水解22～24 h。取出水解瓶,沖洗出待測液并定容,用pH2.2檸檬酸鈉緩沖液稀釋,使樣液中氨基酸濃度達100～500 nmol·mL-1,高速離心過濾上機待測。以氨基酸標準品定性,外標法定量。

1.2.3 氨基酸營養(yǎng)價值評價 分別計算蘇氨酸、纈氨酸、蛋氨酸+胱氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸、賴氨酸占氨基酸總量的相對含量,與1973年FAO/WHO 修訂的人體必需氨基酸含量模式譜比較[15-17]。同時計算氨基酸得分(amino acid score,AAS)、氨基酸比值系數(shù)(ratio coefficient,RC)和比值系數(shù)分(score of ratio coefficient,SRC),進行綜合評價。各指標的計算公式如下:

AAS=試樣氨基酸含量/參考蛋白氨基酸含量×100

RC=某氨基酸得分/氨基酸平均得分

SRC=100×(1-變異系數(shù))

其中,必需氨基酸中AAS 最低的氨基酸稱為第一限制氨基酸(first limiting amino acid),變異系數(shù)為RC的相對標準差。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007軟件對實驗數(shù)據(jù)進行處理;用SPSS 19.0軟件對實驗數(shù)據(jù)進行顯著性分析和聚類分析。

2 結果與分析

2.1 5個品系百香果氨基酸含量分析

表1 不同百香果品系氨基酸含量(mg·100 g-1)Table 1 Amino acids content in different species of passion fruit(mg·100 g-1)

注:小寫字母不同表示同行差異顯著(P<0.05),大寫字母不同表示同行差異極顯著(P<0.01),*代表必需氨基酸；表2表3同。

如表1所示,5個品系共鑒定出17種氨基酸,其中包含除色氨酸外的7種人體必需氨基酸(EAA),包括蘇氨酸、纈氨酸、甲硫(蛋)氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸,10種非必需氨基酸NEAA。5個品系17種氨基酸中含量排在前3位的均為脯氨酸、谷氨酸和天冬氨酸均值分別為135.41、122.43、121.82 mg·100 g-1,含量最低的均為胱氨酸,均值4.07 mg·100 g-1;‘臺農’、‘紫香’含量最高的是脯氨酸,分別為163.02、202.04 mg·100 g-1,‘芭樂味黃金果’、‘滿天星’、‘實生株系紫果’含量最高的均為谷氨酸,分別為161.79、133.60和110.94 mg·100 g-1。比較結果顯示,‘芭樂味黃金果’部分氨基酸含量高于其他4個品系,其中蘇氨酸含量達差異顯著水平(P<0.05),絲氨酸、丙氨酸達差異極顯著水平(P<0.01);與‘臺農’、‘紫香’、‘實生株系紫果’相比,芭樂味黃金果’谷氨酸、異亮氨酸、賴氨酸含量較高,均達差異顯著水平(P<0.05),從表1還可見,‘臺農’、‘紫香’17種氨基酸含量接近,均未達差異顯著水平(P>0.05)。

2.2 5個品系百香果氨基酸營養(yǎng)評價

5個品系中‘芭樂味黃金果’氨基酸總量TAA(977.03 mg·100 g-1)、人體必需氨基酸EAA(268.14 mg·100 g-1)和兒童必需氨基酸CEAA(63.26 mg·100 g-1)含量均為最高,和‘實生株系紫果’中的相應指標達差異極顯著水平(P<0.01);‘實生株系紫果’EAA/NEAA(42.13%)和EAA/TAA(29.63%)2個參數(shù)均最高,‘芭樂味黃金果’其次(分別為37.90%,27.45%)。根據(jù)1973年FAO/WHO提出的理想模式,質量較好的蛋白質其EAA/NEAA在60%以上,EAA/TAA在40%左右[16],因此5個品系中,‘實生株系紫果’‘芭樂味黃金果’和‘滿天星’的蛋白質較接近理想蛋白質的要求。‘實生株系紫果’和‘臺農’、‘紫香’相比,CEAA/TAA值均達差異極顯著水平(P<0.01),EAA/TAA值達差異顯著水平(P<0.05),‘實生株系紫果’EAA含量低于‘臺農’、‘紫香’,但占氨基酸總量比例高于后者。

2.3 5個品系百香果果實中呈味氨基酸和功能氨基酸含量分析

鮮味氨基酸以FLA(Flavor amino acid)表示,為谷氨酸、天冬氨酸之和。5個百香果品系的鮮味氨基酸FLA值為198.49～312.28 mg·100 g-1,平均值為244.25 mg·100 g-1;FLA/TAA為26.64%～33.57%,平均值是30.23%。百香果FLA含量豐富,約占總氨基酸含量三分之一,是百香果汁味道鮮美的重要因素。5個百香果品系比較,‘芭樂味黃金果’FLA值最高,顯著高于‘臺農’、‘紫香’和‘實生株系紫果’(P<0.05)。

甜味氨基酸含量以SWA(Sweet amino acid)表示,為丙氨酸、甘氨酸、脯氨酸、絲氨酸含量之和。甜味氨基酸SWA的含量范圍是312.87～191.09 mg·100 g-1,平均值是273.42 mg·100 g-1;SWA/TAA值為29.51%～39.46%,平均值是33.67%。SWA可增加百香果的甜味,使百香果口感更好,且與人體健康密切相關。5個百香果品系比較,‘實生株系紫果’SWA值最低,與‘芭樂味黃金果’、‘紫香’相比達差異極顯著水平(P<0.01);與‘臺農’相比達差異顯著水平(P<0.05)。

芳香族氨基酸含量用ArAA(Aromatic amino acid)表示,為苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸含量之和。芳香族氨基酸ArAA值范圍是40.63～57.12 mg·100 g-1,平均值是48.63 mg·100 g-1;ArAA/TAA值為5.85%～6.82%,平均值是6.02%。ArAA不僅可以增加百香果的香味,也是人體代謝和蛋白質合成的重要氨基酸,和腸道微生物的活動密切相關。5個百香果品系比較,‘芭樂味黃金果’ArAA值為57.12 mg·100 g-1含量最高,顯著高于‘實生株系紫果’(P<0.05),與其他3種相比差異不顯著。

藥用氨基酸含量以MEA(Medicinal amino acid)表示,為天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、賴氨酸、精氨酸含量之和。藥用氨基酸MEA在387.09～575.72 mg·100 g-1之間,平均含量459.81 mg·100 g-1;MEA/TAA在51.67%～60.15%之間,平均值為57.00%,占總量一半以上,可見百香果具有一定的保健功能。MEA中,谷氨酸能在人體內形成谷氨酰胺,消除人體代謝的氨積累,具有恢復創(chuàng)傷機體、治療消化道潰瘍等功效;精氨酸能可改善心腦血管疾病、提高機體免疫力、促進傷口愈合;天冬氨酸具有增強肝功、緩解疲勞,預防心臟病、高血壓的作用[14]。‘芭樂味黃金果’MEA值最高,與‘實生株系紫果’相比達差異極顯著水平(P<0.01);與‘紫香’、‘臺農’相比達差異顯著水平(P<0.05)。

表5 不同品系百香果必需氨基酸的AAS、RC和SRC的比較Table 5 Comparison of AAS,RC and SRC of different species of passion fruits

支鏈氨基酸含量以 BCA(Branchedchain amino acid)表示,為纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸含量之和。支鏈氨基酸 BCA在123.09～86.70 mg·100 g-1之間,平均值99.86 mg·100 g-1。研究表明,BCA豐富飲食與代謝健康之間存在正相關關系,包括體質量調節(jié)、肌肉蛋白質合成和葡萄糖穩(wěn)態(tài)[18-19]?！艠肺饵S金果’MEA和BCA含量最高,更適合開發(fā)功能性飲料。

2.4 5個品系百香果人體必需氨基酸的比例與氨基酸模式譜的比較

由表4可知,5個品系百香果中,賴氨酸所占總氨基酸比例臺農(6.3%)、紫香(6.1%)、滿天星(7.0%)、黃金果(6.8%)和實生株系紫果(7.2%)均高于氨基酸模式譜(5.5%)要求;纈氨酸和酪氨酸+苯丙氨酸基本符合氨基酸模式譜要求;5個品系百香果甲硫氨酸+胱氨酸、異亮氨酸和亮氨酸所占比例均偏低?！畬嵣晗底瞎谐i氨酸略低于‘紫香’外,其他指標均為5個品系中最接近氨基酸模式譜要求。

2.5 5個品系百香果必需氨基酸的AAS、RC和SRC的比較

根據(jù)EAA含量及比例計算AAS、RC和SRC,對5個品系百香果的營養(yǎng)價值進行直觀的評價。由表5可知,5個品系百香果中,‘實生株系紫果’的氨基酸得分AAS和比值系數(shù)分SRC均為最高,分別達72.61和1.46?！畬嵣晗底瞎饰栋被岷头枷阕灏被岷烤鶠?個品種中最低,一定程度影響其口感品質,但是‘實生株系紫果’的氨基酸得分AAS和比值系數(shù)分SRC在5個百香果品系中最高,說明其氨基酸組成比例相對更加合理。百香果所含各種必需氨基酸中,甲硫氨酸+胱氨酸的AAS(0.34～0.51)和RC(0.42～0.57)值最小,為百香果的第一限制性氨基酸,這與何潔等的報道一致[10]。因此在進行深加工時需利用蛋白質互補法提高營養(yǎng)水平。

2.6 5個品系百香果氨基酸的聚類分析

將供試材料的氨基酸組成及含量標準化后,根據(jù)歐氏距離,采用離差平方和法進行系統(tǒng)聚類分析,從最大組內連接距離中值12.5處進行劃分,5個品系被聚為2類(圖1)。第1類為‘芭樂味黃金果’,其特征為TAA、EAA、CEAA、FLA、BIA、MEA、BCA和ArAA均為最高?！艠肺饵S金果’屬于黃果西番蓮,而第2類中,‘紫香’和‘實生株系紫果’屬于紫果西番蓮,‘臺農’和‘滿天星’為紫果西番蓮和黃果西番蓮雜交種。從圖1還可見,第2類中可分成2亞類,‘實生株系紫果’為1亞類,其余3種為1亞類,主要由于‘實生株系紫果’的氨基酸組成相比其他3個品種接近氨基酸模式譜要求,且其氨基酸得分AAS和比值系數(shù)分SRC均為最高。這與‘芭樂味黃金果’為黃果西番蓮,‘實生株系紫果’為紫果西番蓮,‘臺農’、‘滿天星’為黃果西番蓮和紫果西番蓮雜交種,‘紫香’為‘臺農’的嫁接苗選育種[21]相符合。

圖1 5個品系百香果的氨基酸聚類樹狀圖Fig.1 Dendrogrnm of amino acids in passion fruits

3 結論

百香果色、香、味優(yōu)良品質的形成是百香果中存在的一些特征性成分綜合配比的結果,能夠反映百香果品質特征的功能性成分主要有氨基酸、香氣成分、糖、有機酸等化合物。氨基酸作為植物果實中重要的營養(yǎng)和味覺成分之一,其組成和含量直接影響果實的營養(yǎng)和保健價值[20]。本研究表明,供試的5個百香果品種中,‘芭樂味黃金果’氨基酸總量以及必需氨基酸、鮮味氨基酸、芳香族氨基酸等均高于其他4個品種,說明‘芭樂味黃金果’適合進行精深加工利用,這與郭艷峰等[12]報道的結果相似?！艠肺饵S金果’屬于黃果西番蓮,黃果西番蓮品系的百香果氨基酸含量是否會高于紫果西番蓮品系有待進一步研究。

現(xiàn)代化學分類學認為,氨基酸普遍存在于植物體內,因它們的種類、數(shù)量和排列順序不同而組成不同種類的蛋白質。由于蛋白質是生物體內具有遺傳信息特征的媒體,因此可以說,氨基酸含量的綜合水平在一定程度上與生物種質有關,在分類學上有一定價值[21]。對5個百香果品種氨基酸含量及組成進行聚類分析,結果表明,氨基酸含量的綜合水平與百香果品種特征存在著相關性,具體相關程度有待進一步研究。本研究結果可為百香果良種選育、質量標準的制定、綜合開發(fā)利用提供科學依據(jù)和理論支撐。