云南17種核桃仁氨基酸組成分析及營養(yǎng)價值評價

李 瑞 陸 斌 劉 云 闞 歡 郝佳波 毛云玲

(1. 西南林業(yè)大學輕工與食品工程學院，云南 昆明 650224；2. 林業(yè)科學院，云南 昆明 650204)

核桃(JuglanssiggillataL.)屬胡桃科植物，素有“木本油料之王”之稱，是世界四大干果(核桃、扁桃、板栗、腰果)之一[1-2]。在中國栽培歷史悠久，資源豐富，是中國由來已久的藥食兩用食品[3]。長期以來大多注重核桃油保健價值的研究，卻忽視了對核桃仁的研究和利用，核桃仁蛋白質含量豐富，富含碳水化合物、膳食纖維、礦物質、維生素等成分，其氨基酸種類齊全，含有的8種人體必需氨基酸比例合理，其中天冬氨酸、谷氨酸和精氨酸含量較高[4-6]，可以開發(fā)出促進大腦記憶、增長智力、促進鈣離子吸收的保健品[7-8]。目前，核桃作為國家戰(zhàn)略性樹種，其產(chǎn)業(yè)已成為中國農(nóng)村支柱型產(chǎn)業(yè)在快速發(fā)展，并且在農(nóng)業(yè)結構、農(nóng)民收入和出口創(chuàng)匯方面發(fā)揮著越來越重要的作用[9]。

不同品種核桃仁的營養(yǎng)存在較大差異，根據(jù)氨基酸配比篩選優(yōu)質核桃仁有助于選育及種植，對資源利用具有指導性意義[10]。近年來，核桃仁蛋白質被作為生產(chǎn)核桃多肽的原料廣泛應用于醫(yī)藥研究方面，因其產(chǎn)品具有抗心血管疾病、抗氧化、抗肥胖等多種生理功能[11-13]。在食品方面，其蛋白質被作為原料用來生產(chǎn)高蛋白核桃粉、核桃醬油、核桃蛋白醬、核桃多肽酒等產(chǎn)品，也作為食品添加劑[14-16]。它的藥食同源性可改善食品原有品質。系統(tǒng)地研究核桃仁氨基酸組成及氨基酸模式組成，能直觀地評價核桃仁的營養(yǎng)價值，提高核桃仁的資源利用[17-18]。

目前，對核桃仁的綜合利用研究尚缺乏，通過氨基酸進行核桃仁營養(yǎng)評價分析的文獻報道也相對空白。針對提升核桃仁的應用價值及育種優(yōu)勢，本試驗擬對云南17個產(chǎn)地的核桃仁的氨基酸模式及其營養(yǎng)價值進行具體的研究分析，為相關的深加工技術及利用提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

在云南省選取經(jīng)廠商進行脫脂工藝處理后的核桃仁作為試驗材料，共17種核桃仁樣品，其產(chǎn)地的編號及名稱如表1所示。

表1 云南17個產(chǎn)地核桃仁樣品來源Table 1 Sources of walnut kernel samples from 17 producing areas of Yunnan

1.2 試驗方法

1.2.1 蛋白質含量測定 按GB 5009.5—2016執(zhí)行。

1.2.2 氨基酸含量測定及分析 根據(jù)GB 5009.124—2016測定氨基酸含量，通過氨基酸評分法對氨基酸相關指標進行計算分析。通過FAO/WHO的必需氨基酸模式計算出17個產(chǎn)地核桃仁中必需氨基酸的氨基酸比值(ratio of amino acid，RAA)、氨基酸比值系數(shù)(ratio coefficient of amino acid，RC)以及比值系數(shù)分(score of RC，SRC)。

(1) 氨基酸評分法：

(1)

式中：

RAA——在某種食物蛋白質中的某種必需氨基酸含量相當于模式中相應必需氨基酸的倍數(shù)；

E1——樣品中待測蛋白質必需氨基酸的含量；

E2——FAO/WHO中相應必需氨基酸的含量。

(2) 氨基酸比值系數(shù)測定：

(2)

式中：

RC——各樣品的氨基酸比值系數(shù)；

R1——樣品中各必需氨基酸相應的氨基酸比值；

R2——樣品中所有必需氨基酸的氨基酸比值之均值。

RC值最小即為第一限制性氨基酸(first limiting amino acid，F(xiàn)LAA)[19]。

若RC=1，則樣品氨基酸含量與標準模式氨基酸一致；若RC>1，則樣品的必需氨基酸相對過剩；若RC<1，則樣品的必需氨基酸相對不足。

(3) 氨基酸比值系數(shù)分測定：SRC著重分析各種EAA相對于FAO/WHO模式或全蛋模式氨基酸的離散程度，若必需氨基酸的變異系數(shù)RC越分散，則必需氨基酸在氨基酸平衡生理作用方面所提供的貢獻越大，則CV變大，SRC變小，蛋白質的營養(yǎng)價值越差，相比較而言，SRC越接近100，其營養(yǎng)價值相對越高[19]。

(3)

式中：

CV——氨基酸比值系數(shù)的變異系數(shù)；

σEAA——必需氨基酸的標準差；

SRC=100+CV×100，

(4)

式中：

SRC——比值系數(shù)分。

若CV=0，SRC=100，則樣品必需氨基酸組成與標準模式一致。

1.2.3 氨基酸的聚類分析 采用SPSS 24.0數(shù)據(jù)處理軟件對云南17個產(chǎn)地核桃仁進行氨基酸聚類分析。

2 結果與分析

2.1 不同產(chǎn)地核桃仁中蛋白質平均含量

核桃仁蛋白質的總平均含量為18.42%，約占核桃仁營養(yǎng)成分的1/5，蛋白質含量較為豐富，其中H17產(chǎn)地核桃仁的蛋白質平均含量最高，為23.10%，H12產(chǎn)地核桃仁的蛋白質平均含量最低，為14.60%。云南17個產(chǎn)地核桃仁蛋白質平均含量如表2所示。

2.2 不同產(chǎn)地核桃仁中氨基酸組成及含量

云南17個產(chǎn)地核桃仁的氨基酸含量及不同類別的氨基酸含量見表3、4。

由表3可得，17個產(chǎn)地核桃仁中，氨基酸總量平均為4.14%，其中H12產(chǎn)地的氨基酸總含量最低，為3.36%，H17產(chǎn)地的氨基酸總含量最高，為5.14%。17個產(chǎn)地核桃仁的GLU含量最高，為0.79%，其次是ARG，為0.66%，再次是ASP，為0.44%。

表2云南17個產(chǎn)地核桃仁蛋白質平均含量

Table 2 Average content of walnut kernel protein from 17 producing areas of Yunnan

%

結合表3、4可知，H2產(chǎn)地的必需氨基酸含量最高，為1.76%，E/T為37.29%，E/N為59.46%，最為接近FAO與WHO的E/T(40%)和E/N(60%)，H12產(chǎn)地的必需氨基酸含量最低，為1.13%，E/T為33.72%。綜合得出，17個產(chǎn)地核桃仁的E/T值和E/N值大多略低于FAO與WHO提出的值。藥效氨基酸具有很重要的藥理作用，如ASP能有效緩解疲勞，增強肝臟的機理功能，治療和預防高血壓，心臟病等疾病，GLU可治療嚴重的肝功能不全，肝昏迷癥狀，其衍生物谷氨酸鈉鉀及谷氨酸鈉鹽可有效降低氨，對氨起著解毒的作用[20]。由表4得出，M/T均高于50%，即17個產(chǎn)地的核桃仁中含有豐富的藥效氨基酸，H11產(chǎn)地的藥效氨基酸含量最高，占氨基酸總量的68.63%，H1產(chǎn)地的藥效氨基酸含量最低，占氨基酸總量的67.47%。17個產(chǎn)地核桃仁的呈味氨基酸均高于30%，且H8產(chǎn)地的呈味氨基酸含量最高，為40.63%，可表明核桃仁能作為開發(fā)天然呈味物質的資源。

表3 云南17個產(chǎn)地核桃仁的氨基酸含量?Table 3 The amino acid content of walnut kernels from 17 producing areas of Yunnan %

? *為必需氨基酸；**為半必需氨基酸；#為藥效氨基酸；^為呈味氨基酸；TAA為氨基酸總量；EAA為必需氨基酸(包括必需氨基酸和半必需氨基酸)；NEAA為非必需氨基酸；MAA為藥效氨基酸；DAA為呈味氨基酸。

表4 云南17個產(chǎn)地核桃仁不同類別氨基酸的含量?Table 4 Contents of amino acids in different types of walnut kernels from 17 producing areas of Yunnan %

? TAA為氨基酸總量；EAA為必需氨基酸；NEAA為非必需氨基酸；MAA為藥效氨基酸；DAA為呈味氨基酸。

2.3 不同產(chǎn)地核桃仁中氨基酸組成及含量

2.3.1 不同產(chǎn)地核桃仁氨基酸模式組成 相比較FAO/WHO模式和全蛋模式，云南17個產(chǎn)地核桃仁的LYS含量較低，只接近全蛋模式中的LYS含量。17個產(chǎn)地核桃仁的氨基酸模式如表5所示。

從表5可知，H4產(chǎn)地的THR低于FAO/WHO模式的，高于全蛋模式的，其他產(chǎn)地的THR均高于FAO/WHO模式和全蛋模式的；

17個產(chǎn)地的CYS+MET均高于FAO/WHO模式和全蛋模式的；

H2產(chǎn)地的VAL、ILE最接近FAO/WHO模式的，17個產(chǎn)地的VAL、ILE均高于全蛋模式的；

表5 FAO/WHO模式、全雞蛋模式及云南17個產(chǎn)地核桃仁的氨基酸模式Table 5 FAO/WHO model, whole egg model and amino acid pattern of walnut kernels from 17 producing areas of Yunnan %

H1、H2、H4、H16產(chǎn)地的LEU最接近FAO/WHO模式的，17個產(chǎn)地的LEU均高于全蛋模式的；

17個產(chǎn)地的TYR+PHE均高于FAO/WHO模式和全蛋模式的；

17個產(chǎn)地的LYS均低于FAO/WHO模式的，其中H2、H3產(chǎn)地的LYS高于全蛋模式的，其他產(chǎn)地的LYS均低于全蛋模式的。

綜合分析云南17個產(chǎn)地的核桃仁氨基酸模式組成，核桃仁的氨基酸模式與推薦的FAO/WHO模式及全蛋模式相對比，其必需氨基酸配比相對不均衡，比較缺乏LYS。

2.3.2 不同產(chǎn)地核桃仁必需氨基酸的RAA、RC及SRC分析 云南17個產(chǎn)地核桃仁必需氨基酸的氨基酸比值系數(shù)分析如表6所示。由表6可得，17個產(chǎn)地核桃仁的SRC值均接近奶粉的(67.31)，可將其視作營養(yǎng)價值較高的植物蛋白資源。RC值最小的均為LYS，即第一限制性氨基酸為LYS。17個樣品中H8的SRC值最大，為69.54，其營養(yǎng)價值比其他產(chǎn)地的核桃仁稍高，H3產(chǎn)地核桃仁營養(yǎng)價值次之，SRC為69.52。

表6 云南17個產(chǎn)地核桃仁必需氨基酸的 RAA、RC 及 SRCTable 6 RAA, RC and SRC of Essential Amino Acids in walnut kernels from 17 producing areas of Yunnan

2.4 核桃仁氨基酸的聚類分析

綜合云南17個產(chǎn)地核桃仁的各氨基酸含量、總氨基酸含量、必需氨基酸含量、非必需氨基酸含量、藥效氨基酸含量、呈味氨基酸含量、氨基酸評分等指標，并采用系統(tǒng)聚類法中組間連接法和平方歐式距離系數(shù)對17個產(chǎn)地的核桃仁進行聚類分析，聚類分析結果如圖1所示。當主增量間距為2時，可將17個產(chǎn)地的核桃仁分為5類，第1類為H6、H14、H9、H7、H15、H13、H16、H12產(chǎn)地的核桃仁；第2類為H8、H10、H5、H11、H3產(chǎn)地的核桃仁；第3類為H2、H17產(chǎn)地的核桃仁；第4類為H1產(chǎn)地的核桃仁；第5類為H4產(chǎn)地的核桃仁。其中第2類產(chǎn)地的核桃仁氨基酸比值系數(shù)較高，雖氨基酸總含量稍低，但氨基酸配比相比其他產(chǎn)地的較為合理，故該類核桃仁的品質在17個產(chǎn)地的核桃仁中最好，即娘青(漾濞)、魯?shù)榇舐?號(昭通)、寧香(昌寧)、尋倘1號(尋甸)、慶豐3號(昭仁5)產(chǎn)地的核桃仁在這17個產(chǎn)地中品質最佳。

圖1 云南17個產(chǎn)地核桃仁聚類樹狀圖Figure 1 Clustering tree diagram of walnut kernels from 17 producing areas of Yunnan

3 結論

云南17個產(chǎn)地的核桃仁蛋白質含量豐富，約占營養(yǎng)成分的1/5，其氨基酸的種類也較為齊全(色氨酸因水解被破壞，未被檢測出)，包含17種氨基酸，氨基酸總量為3.35%～5.14%，必需氨基酸含量為1.13%～1.76%，地域條件不同，其氨基酸總量及必需氨基酸含量有明顯差別，核桃仁的藥效氨基酸含量占氨基酸總量的67.47%～68.63%，各產(chǎn)地核桃仁的藥效氨基酸含量豐富，其呈味氨基酸含量占總氨基酸含量的38.10%～40.63%，均高于30%，都具有相對較好的呈味作用。核桃仁氨基酸模式與推薦的FAO/WHO模式及全蛋模式相比，其必需氨基酸配比略不均衡，除LYS以外的各必需氨基酸數(shù)值較接近或高于模式譜標準，在必需氨基酸中LYS的含量都相對偏低，各產(chǎn)地核桃仁的第一限制性氨基酸即為LYS。17個產(chǎn)地核桃仁SRC值為61.48～69.54，接近奶粉的(67.31)。通過聚類分析結果得出娘青(漾濞)、魯?shù)榇舐?號(昭通)、寧香(昌寧)、尋倘1號(尋甸)、慶豐3號(昭仁5)5個產(chǎn)地的核桃仁在這17個產(chǎn)地核桃仁中品質最佳。綜上所述，云南這17種核桃仁蛋白質含量較高，氨基酸種類豐富，具備較好的營養(yǎng)保健功能，在藥食領域可作為新型資源進行開發(fā)利用，具有深入研究探索的價值。