新疆不同玉米品種氨基酸營養(yǎng)價值評價

徐鑫，毛紅艷，韓登旭*，趙海燕，于明*

1(新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，新疆 烏魯木齊， 830091)2(新疆首禾農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司，新疆 昌吉， 831100)

玉米是我國重要的糧食、飼料和工業(yè)原料作物，其生產(chǎn)對我國的糧食安全、畜牧業(yè)發(fā)展、工業(yè)原料需求等具有重要意義。玉米及其制品被廣泛應(yīng)用于面食品、方便食品、肉制品等深加工產(chǎn)品中，其國內(nèi)外需求量增長較快[1]。我國每年玉米產(chǎn)量高達(dá)2億t，但是其仍不能滿足日益增加的玉米需求量，因此我國迫切需要提高玉米產(chǎn)量與品質(zhì)[2-3]。玉米品種的不同會使玉米籽粒的化學(xué)組成不同，粉質(zhì)玉米富含淀粉和脂肪，蛋白質(zhì)較少，相反硬質(zhì)玉米則富含蛋白質(zhì)。氨基酸是構(gòu)成機(jī)體蛋白質(zhì)和生命活動有關(guān)的重要成分，氨基酸的含量對玉米的營養(yǎng)品質(zhì)起著重要作用[4]。氨基酸中的脯氨酸是哺乳動物的功能性氨基酸，可以促進(jìn)胎兒與幼崽的生長發(fā)育，對胚胎、乳腺及胎盤生長發(fā)育具有重要的意義[5-9]。利用谷氨酸緩解仔豬斷奶應(yīng)激，改善生產(chǎn)性能提供了實驗基礎(chǔ)[10-11]。飼糧中含有纈氨酸和異亮氨酸可以改善妊娠環(huán)江香豬的氮代謝和脂肪代謝[12-13]，提高哺乳幼崽的生長性能[12，14]。谷物中氨基酸的含量及組成決定著蛋白質(zhì)價值的高低，而其氨基酸含量的測定對食品加工、作物品質(zhì)育種和種質(zhì)資源鑒定及篩選有重要意義。目前，關(guān)于玉米氨基酸的研究有其含量與相關(guān)性狀關(guān)聯(lián)分析[15]、氨基酸液態(tài)肥在玉米上應(yīng)用[16]、不同采收期鮮食玉米氨基酸變化[17]、玉米雜交品種選育[18]等方面的研究。不同品種玉米中的氨基酸營養(yǎng)成分會有較大差異，根據(jù)氨基酸配比篩選優(yōu)質(zhì)玉米有助于選育及種植，對玉米資源利用具有指導(dǎo)性意義。因此，針對提升新疆玉米的應(yīng)用價值及育種優(yōu)勢，本研究選取新疆22個不同品種的玉米，分析其氨基酸模式組成，通過多種方法評價玉米氨基酸營養(yǎng)價值，以期為后續(xù)培育適于新疆種植的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)玉米品種提供理論依據(jù)，促進(jìn)新疆玉米育種、栽培、飼料加工和食品業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料

玉米，由新疆首禾農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司提供。

1.2 儀器與設(shè)備

L-8900全自動氨基酸分析儀，日本HITACHI公司；AL104 電子天平，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；101電熱鼓風(fēng)干燥箱，北京市永光明醫(yī)療儀器廠；TDL-40B低速臺式大容量離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠。

1.3 實驗方法

1.3.1 氨基酸測定方法

參照GB 5009.124—2003食品中氨基酸的測定方法，采用全自動氨基酸分析儀測定22種玉米樣品中的16種氨基酸含量。為保證檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，每個樣品均進(jìn)行平行檢測。

1.3.2 營養(yǎng)評價

采用氨基酸比值系數(shù)法進(jìn)行氨基酸營養(yǎng)評價。將玉米中氨基酸組成與1973年的人體必需氨基酸模式進(jìn)行比對，計算22個玉米樣品中必需氨基酸(essential amino acids，EAA)的氨基酸比值(RAA)、氨基酸比值系數(shù)(ratio coefficient of amino acid， RCAA)和氨基酸比值系數(shù)評分(score of amino of amino acid， SRCAA)[19-22]，與聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織/世界衛(wèi)生組織提出的方法進(jìn)行比較，計算EAARR(essential amino acids relative ratio)[19]、必需氨基酸指數(shù)(essential amino acid index，EAAI)[20-21]，營養(yǎng)指數(shù)(nutrient index，NI)和生物價(biological value，BV)按江海濤的方法[20-22]進(jìn)行計算,計算如公式(1)～公式(8)所示：

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

BV=1.09×EAAI-11.7

(8)

式中：Ae為待測玉米樣品中必需氨基酸含量；As為參考蛋白質(zhì)模式中必需氨基酸含量；n為待測玉米樣品中必需氨基酸的個數(shù)；X為待測玉米樣品中某種必需氨基酸與參考模式中必需氨基酸含量的比值；Pi為玉米樣品中蛋白質(zhì)含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同玉米品種氨基酸組成及含量

由表1可知，22個玉米品種中均含有16種常見氨基酸，從氨基酸組分來看，16種氨基酸中，22個品種均以谷氨酸(Glu)含量最高，為9.92～15.90 g/100g，平均值為12.83 g/100g，遠(yuǎn)高于其他氨基酸；各品種中蛋氨酸含量最低，其平均值為0.70 g/100g，而組氨酸(His)、酪氨酸(Tyr)、賴氨酸(Lys)的含量較低；各品種玉米的總氨基酸含量(TAA)最高的為M753 (79.50 g/100g)，最低的為農(nóng)潤919 (51.98 g/100g)，前者是后者的1.53倍；人體必需氨基酸(EAA)含量最高的是M753 (30.18 g/100g)，最低的為農(nóng)潤919 (19.24 g/100g)。

表1 不同玉米品種氨基酸組成及含量 單位：g/100g

注：E為必需氨基酸(essential amino acids)；T為氨基酸總量(amount of amino acid)

2.2 不同玉米品種的味覺氨基酸含量分析

不同的氨基酸具有不同的味感特性，氨基酸主要分為甜味、鮮味、苦味和芳香味[23]。鮮味氨基酸由谷氨酸(Glu)和天冬氨酸(Asp)組成；芳香族氨基酸包括酪氨酸(Tyr)和苯丙氨酸(Phe)；甜味類氨基酸主要由脯氨酸(Pro)、甘氨酸(Gly)、絲氨酸(Ser)、蘇氨酸(Thr)、丙氨酸(Ala)組成；苦味氨基酸包括纈氨酸(Val)、亮氨酸(Leu)、異亮氨酸(Ile)、蛋氨酸(Met)、精氨酸(Arg)、組氨酸(His)和苯丙氨酸(Phe)[24-25]。22個玉米品種的甜味類氨基酸、苦味氨基酸、鮮味氨基酸和芳香族氨基酸等味覺類氨基酸的含量如表2所示。苦味類氨基酸含量較高，其變動范圍為18.14～27.76 g/100g，芳香族氨基酸組分的含量較低，變動范圍為4.42～6.82 g/100g；甜味氨基酸的變動范圍為16.54～24.75 g/100g，鮮味氨基酸的變動范圍為13.72～21.37 g/100g。22個玉米品種中甜味類氨基酸、苦味氨基酸、鮮味氨基酸和芳香族氨基酸含量最高的是M753，分別是24.75，27.76，21.37和6.82 g/100g，芳香族氨基酸含量最低的是先玉335，甜味氨基酸含量最低的是新玉87號，苦味氨基酸和鮮味氨基酸含量最低的都是農(nóng)潤919。綜上，不同玉米品種的味覺類氨基酸含量的高低并不完全一致，說明不同品種玉米在營養(yǎng)價值上存在差異。

2.3 不同玉米品種蛋白質(zhì)的氨基酸評分和化學(xué)評分

氨基酸評分和化學(xué)評分越接近100，說明蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值越高，低于100的為限制氨基酸，最小的為第一限制氨基酸。由表3和表4可知，玉米氨基酸評分和化學(xué)評分表明第一限制氨基酸是賴氨酸，差異最大的是亮氨酸，氨基酸評分和化學(xué)評分差異小的均為異亮氨酸和賴氨酸，亮氨酸的氨基酸評分為72～109.7,化學(xué)評分為87.5～137.9，M753的氨基酸評分和化學(xué)評分最高，農(nóng)潤919的評分最低。

表2 不同玉米品種中味覺氨基酸含量 單位：g/100g

表3 不同玉米品種的氨基酸評分 單位：分

表4 不同玉米品種氨基酸的化學(xué)評分 單位：分

2.4 不同玉米品種中RC與SRC分析

蛋白氨基酸比值系數(shù)評分SRC也可直接評價蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值的高低，其越接近100，則說明蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值越高[19,26]。用氨基酸比值系數(shù)法分別計算22個玉米品種的RC、SRC，結(jié)果如表5所示，SRC值在 59.76～66.20，平均值為63.48，SRC值最高的是新玉77號(66.20)，SRC值較高的是新玉65號(66.17)、新玉84號(65.68)、登海8883(64.68)、先玉335(64.33)、農(nóng)潤919(64.32)，SRC值較小的是新玉60號(62.37)、新玉54號(61.95)、新玉74號(61.89)和新玉9號(59.87)，SRC值最小的是新玉29號(59.76)，22個玉米品種的平均SRC 值為63.48。限制性氨基酸是指食物所含必需氨基酸的量與人類所需的蛋白質(zhì)必需氨基酸的量的比值較低的氨基酸[27]，22種玉米品種的第一限制氨基酸為賴氨酸。

2.5 不同玉米品種中EAAI、BV、NI與EAARR分析

必需氨基酸指數(shù)體現(xiàn)了待測蛋白中全部必需氨基酸相對于標(biāo)準(zhǔn)雞蛋蛋白中必需氨基酸的比率，生物價是指蛋白質(zhì)被消化后的利用率，營養(yǎng)指數(shù)綜合考慮食物中蛋白質(zhì)的含量和氨基酸組成[28]。由表6可知，必需氨基酸指數(shù)、生物價和營養(yǎng)指數(shù)均最高的是M753，分別是83.75、79.59和7.01，登海8883的EAARR值最高，農(nóng)潤919的必需氨基酸指數(shù)、生物價、營養(yǎng)指數(shù)和EAARR值均最低，分別是54.93、48.18、3.00和58.33，因此M753的蛋白質(zhì)被消化后的利用率高，農(nóng)潤919的蛋白質(zhì)被消化后的利用率低。

表5 不同玉米品種的RC和SRC

表6 不同玉米品種的必需氨基酸指數(shù)、生物價及營養(yǎng)指數(shù)

3 結(jié)論

本研究表明，22個玉米品種氨基酸種類豐富，均含有16種氨基酸，含有人體必需的7種氨基酸，TAA含量的變動范圍為51.98～79.50 g/100g，EAA含量的變動范圍為19.24～30.18 g/100g，EAA含量和TAA含量最高的是M753，分別是30.18 g/100g和79.50 g/100g，TAA含量越高，EAA含量越高。必需氨基酸指數(shù)、生物價和營養(yǎng)指數(shù)均最高的是M753，登海8883的EAARR值最高，新玉77號的SRCAA值最高，農(nóng)潤919的必需氨基酸指數(shù)、生物價和營養(yǎng)指數(shù)均最低，新玉29號的SRCAA值最高，農(nóng)潤919的EAARR值最低。M753，新玉41號和新玉13號這3個品種的氨基酸營養(yǎng)價值比較高，農(nóng)潤919的氨基酸營養(yǎng)價值最低，M753是外引種，在新疆種植后氨基酸營養(yǎng)價值較高，新玉41號、新玉77號和新玉13號是新疆自育品種，其氨基酸營養(yǎng)價值排名靠前。玉米品種不同，其氨基酸總量及必需氨基酸含量有明顯差異，不同品種玉米的總氨基酸和氨基酸組分含量不同，這主要是由品種間遺傳基因的不同所致，此外還可能與種植玉米的氣候、土壤、水質(zhì)等環(huán)境綜合因素有關(guān)。新疆地區(qū)種植的玉米品種很多，但產(chǎn)量高、營養(yǎng)價值高的玉米品種不多，副產(chǎn)品開發(fā)比較少。因此，根據(jù)新疆市場需求，培育出氨基酸營養(yǎng)價值較高的玉米品種，并合理利用玉米副產(chǎn)物是新疆玉米產(chǎn)業(yè)有待解決的問題。