4種胡桃科堅(jiān)果中氨基酸和脂肪酸組成分析與營養(yǎng)評價(jià)

王 蕤，湯富彬，鐘冬蓮，沈丹玉，莫潤宏

(中國林業(yè)科學(xué)研究院 亞熱帶林業(yè)研究所，國家林業(yè)局經(jīng)濟(jì)林產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測中心(杭州)，浙江 富陽 311400)

胡桃科堅(jiān)果作為世界四大干果之一，含有脂肪酸、蛋白質(zhì)、微量元素等人體所需的多種營養(yǎng)元素，是理想的保健食品。我國主要食用的胡桃科堅(jiān)果有普通核桃(JuglansregiaLinn.)、泡核桃(JuglanssigillataDode)、山核桃(CaryacathayensisSarg.)、薄殼山核桃(Caryaillinoensis(Wangenh.) K. Koch)4類。目前，對于各種堅(jiān)果的研究多集中于經(jīng)濟(jì)性狀分析和營養(yǎng)成分測定，多數(shù)結(jié)果顯示核桃、山核桃和薄殼山核桃中的基礎(chǔ)營養(yǎng)物質(zhì)(蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物等)、氨基酸組成、脂肪酸組成和微量元素均存在顯著性差異[1-4]。當(dāng)前堅(jiān)果品質(zhì)評價(jià)的研究多基于經(jīng)濟(jì)性狀和基礎(chǔ)營養(yǎng)方面，而針對不同種類堅(jiān)果高階營養(yǎng)(氨基酸和脂肪酸組成)，大多數(shù)只是較為簡單的比較與分析，并未使用相關(guān)評價(jià)模型或公式進(jìn)行評價(jià)。

脂肪酸和氨基酸是維持人體生長發(fā)育和新陳代謝的重要營養(yǎng)素，是脂質(zhì)與蛋白質(zhì)等大分子的組成單位，對于機(jī)體的新陳代謝有一定的調(diào)節(jié)作用。研究表明，胡桃科堅(jiān)果中的氨基酸參與機(jī)體內(nèi)多種生物活性物質(zhì)的合成，部分氨基酸具有藥理作用[5]，谷氨酸可以參與肝臟、肌肉及大腦等組織中的解毒活動(dòng)，并參與腦組織代謝，天門冬氨酸對于骨骼有一定的保護(hù)作用，且兩種氨基酸在提升大腦記憶力方面有一定作用[6]。胡桃科堅(jiān)果中不飽和脂肪酸含量較高，不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸含量比值越大對于人體血漿內(nèi)膽固醇含量的降低越有利[7]，其中亞油酸對于人體皮膚有較好的保護(hù)作用[8]，亞麻酸具有預(yù)防心腦血管疾病及減肥、降血脂的功效[9]。通過對堅(jiān)果中氨基酸和脂肪酸含量和分布的研究，能夠科學(xué)地對其營養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行評價(jià)。

本文通過對我國4種主要胡桃科堅(jiān)果中的氨基酸與脂肪酸兩類高階營養(yǎng)成分的分析，有針對性地進(jìn)行高階營養(yǎng)評價(jià)，為胡桃科堅(jiān)果的育種、生產(chǎn)與加工提供一定的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 原料與試劑

山核桃樣品采自浙江臨安(編號A1)和安徽寧國(編號A2)生產(chǎn)基地，薄殼山核桃樣品采自浙江金華生產(chǎn)基地(編號A3)，泡核桃樣品采自新疆阿克蘇(編號A4)和四川巴中(編號A5)生產(chǎn)基地，普通核桃樣品采自陜西寶雞(編號A6)和甘肅隴南(編號A7)生產(chǎn)基地。本試驗(yàn)所有測定樣品均為儲存于4℃冰箱中的鮮樣。鹽酸、硫酸氫鈉、氯化鈉、氫氧化鈉、氫氧化鉀、石油醚(沸程60～90℃)、甲醇、乙醇等，分析純，購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；檸檬酸、檸檬酸鈉，優(yōu)級純，購自日本和光公司；異辛烷，色譜純，購自德國默克公司。

1.1.2 儀器與設(shè)備

L-8900氨基酸分析儀，日本日立公司；7890A氣相色譜儀，美國Agilent公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 指標(biāo)測定

氨基酸測定參照GB 5009.124—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中氨基酸的測定》，脂肪酸測定參照GB 5009.168—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪酸的測定》。

1.2.2 評價(jià)方法

1.2.2.1 必需氨基酸指數(shù)(EAAI)

根據(jù)Oser[10]提出的方法，采用FAO/WHO的模式譜計(jì)算EAAI。

1.2.2.2 氨基酸匹配度與平衡度評價(jià)

參照何莎莎[11]的評價(jià)方法，從匹配度(DM)及平衡度(DB)兩個(gè)方面對4種胡桃科堅(jiān)果的氨基酸營養(yǎng)進(jìn)行評價(jià)，其中堅(jiān)果每日攝入量參考《中國居民膳食指南(2016)》中所推薦的攝入量為10 g左右，每日必需氨基酸需要量參考《中國居民膳食營養(yǎng)素參考攝入量(2013版)》。匹配度(DM)與平衡度(DB)按下式計(jì)算。

1.2.2.3 氨基酸比值系數(shù)評價(jià)法

參照文獻(xiàn)[12]計(jì)算氨基酸比值(RAA)、氨基酸比值系數(shù)(RCAA)、氨基酸比值系數(shù)分(SRCAA)，將4種胡桃科堅(jiān)果的氨基酸組成與FAO/WHO的人體必需氨基酸標(biāo)準(zhǔn)模式進(jìn)行比對，綜合評價(jià)其氨基酸的營養(yǎng)價(jià)值。

1.2.2.4 脂肪酸指數(shù)評價(jià)法[13]

通過計(jì)算4種堅(jiān)果中飽和脂肪酸(SFA)、單不飽和脂肪酸(MUFA)和多不飽和脂肪酸(PUFA)比例評價(jià)其營養(yǎng)價(jià)值，通過計(jì)算致動(dòng)脈粥樣硬化指數(shù)(AI)和血栓形成指數(shù)(TI)評價(jià)其對人類心血管疾病發(fā)生的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 氨基酸組成(見表1)

表1 4種胡桃科堅(jiān)果中氨基酸含量

注：TAA.總氨基酸；EAA.必需氨基酸；NEAA.非必需氨基酸；同一行不同字母表示有顯著性差異(P<0.05)。下同。

由表1可看出，4種胡桃科堅(jiān)果中，泡核桃與普通核桃TAA含量較高，最高為16.44 g/100 g，薄殼山核桃次之，山核桃中TAA含量最低，為5.13 g/100 g。EAA含量和TAA含量的變化趨勢相近。用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)一步分析二者的相關(guān)性，4種胡桃科堅(jiān)果的TAA與EAA含量呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系(相關(guān)系數(shù)0.997)，與楊永濤等[14]的研究一致。但甘肅隴南與陜西寶雞的普通核桃品種，在TAA、EAA、NEAA的含量上表現(xiàn)出顯著的差異，這可能是地域、栽培方式、耕種條件等多種因素造成的[15]。Verardo等[16]的研究表明，不同的施氮量對于核桃內(nèi)脂肪酸、酚類等成分含量產(chǎn)生了影響，Li[17]、Crews[18]等的研究均發(fā)現(xiàn)不同的地理環(huán)境導(dǎo)致核桃內(nèi)脂肪酸組成和含量的差異，因此不同種植條件會對胡桃科堅(jiān)果內(nèi)成分的含量產(chǎn)生一定影響。4種堅(jiān)果中EAA占TAA比例為27.3%～34.3%，其占比順序從高到低為山核桃>薄殼山核桃>泡核桃≈普通核桃，從氨基酸組成來看，NEAA中天冬氨酸、谷氨酸和精氨酸含量較高，EAA中亮氨酸和苯丙氨酸含量略高。

2.2 必需氨基酸指數(shù)、必需氨基酸匹配度與平衡度評價(jià)結(jié)果(見表2)

表2 4種胡桃科堅(jiān)果EAAI、DM、DB評價(jià)結(jié)果 %

由表2可知，7組堅(jiān)果必需氨基酸指數(shù)在27.74%～78.69%之間，新疆阿克蘇泡核桃、四川巴中泡核桃、甘肅隴南普通核桃排在前三位，且三者結(jié)果較為相近，最低為安徽寧國山核桃。

匹配度是堅(jiān)果中EAA的含量與人體EAA每日平均需要量間的匹配程度。EAA含量未超過人體可耐受最高攝入量的情況下，匹配度越高，則該樣品中EAA含量越接近人體每日需要量。平衡度是堅(jiān)果中所含的EAA兩兩之間的比值與人體所需的EAA兩兩之間比值的接近度。樣品中所含的EAA與人體所需的EAA兩兩之間的比值越接近，則樣品的平衡度越好，其營養(yǎng)價(jià)值越高。

由表2可知，新疆阿克蘇泡核桃的匹配度最高，為4.62%，四川巴中泡核桃與甘肅隴南普通核桃次之。4種胡桃科堅(jiān)果的必需氨基酸平衡度相差不大，在56.85%～63.59%之間。

2.3 氨基酸比值系數(shù)法評價(jià)結(jié)果

根據(jù)文獻(xiàn)[12]計(jì)算得到的4種胡桃科堅(jiān)果氨基酸比值(RAA)及比值系數(shù)(RCAA)見表3，氨基酸比值系數(shù)分(SRCAA)見表4。

表3 4種胡桃科堅(jiān)果氨基酸比值及比值系數(shù)

表4 4種胡桃科堅(jiān)果氨基酸比值系數(shù)分

根據(jù)FAO/WHO模式氨基酸比例和含量，若待評價(jià)堅(jiān)果蛋白質(zhì)氨基酸組成含量比例與其一致，則各種必需氨基酸的RCAA值應(yīng)等于1；RCAA值大于1，則表明該種必需氨基酸相對過剩，RCAA值小于1，則表明該種必需氨基酸相對不足，RCAA值最小者為第一限制性氨基酸。從表3可見：薄殼山核桃、泡核桃和普通核桃中賴氨酸為第一限制氨基酸，苯丙氨酸+酪氨酸相對過剩，其他氨基酸的RCAA值接近1；而山核桃比較特殊，浙江臨安山核桃中甲硫氨酸+胱氨酸為第一限制氨基酸，而安徽寧國山核桃中纈氨酸為第一限制氨基酸。根據(jù)RCAA值計(jì)算得到SRCAA值，研究認(rèn)為該值越接近100，其蛋白質(zhì)營養(yǎng)價(jià)值就越高。由表4可知，4種胡桃科堅(jiān)果的SRCAA值為69.58～78.42，浙江臨安山核桃最優(yōu)，新疆阿克蘇泡核桃次之。

2.4 脂肪酸組成

4種胡桃科堅(jiān)果脂肪酸組成及含量見表5。

由表5可知，4種胡桃科堅(jiān)果中的脂肪酸主要為C16～C18脂肪酸，其中油酸和亞油酸為主要脂肪酸。山核桃和薄殼山核桃單不飽和脂肪酸含量較為豐富，其中油酸含量較高，為65.90%～81.30%；泡核桃和普通核桃多不飽和脂肪酸含量較為豐富，其中亞油酸含量較高，為61.40%～65.21%。棕櫚烯酸和花生酸在山核桃中有少量檢出，而在泡核桃和普通核桃中含量甚微。4種胡桃科堅(jiān)果中ω-6脂肪酸與ω-3脂肪酸比值為5.64～25.46。

表5 4種胡桃科堅(jiān)果中脂肪酸組成

注：“-”為未檢出。

2.5 脂肪酸AI和TI

通過文獻(xiàn)[13]計(jì)算4種堅(jiān)果中所含脂肪酸的致動(dòng)脈粥樣硬化指數(shù)(AI)和血栓形成指數(shù)(TI)見表6。

表6 4種胡桃科堅(jiān)果AI與TI

由表6可知，4種胡桃科堅(jiān)果的脂肪酸AI范圍為0.055～0.068，TI范圍為0.110～0.167，遠(yuǎn)低于魚肉、羊肉、牛肉和豬肉(AI分別為0.50、1.00、0.72、0.60；TI分別為0.23、1.58、1.06、1.37)[19]。

2.6 胡桃科堅(jiān)果氨基酸營養(yǎng)評價(jià)結(jié)果

必需氨基酸指數(shù)評價(jià)法利用幾何平均數(shù)模型比較目標(biāo)蛋白與模式蛋白的氨基酸營養(yǎng)價(jià)值，根據(jù)表2評價(jià)結(jié)果，必需氨基酸指數(shù)與氨基酸匹配度表明新疆阿克蘇泡核桃的氨基酸組成最佳，而平衡度評價(jià)結(jié)果表明4種胡桃科堅(jiān)果的氨基酸組成較為均衡，可以作為一種良好的膳食來源。氨基酸比值系數(shù)法評價(jià)結(jié)果顯示浙江臨安山核桃、新疆阿克蘇泡核桃SCRAA排在前兩位，說明兩者的氨基酸營養(yǎng)價(jià)值較優(yōu)，且EAA/NEAA、EAA/TAA比值均顯示浙江臨安山核桃最高，體現(xiàn)其必需氨基酸所占整體的比重較大，但其必需氨基酸、總氨基酸含量較低。故綜合分析來看，無論從必需氨基酸指數(shù)、氨基酸匹配度，還是氨基酸比值系數(shù)分，均表明新疆阿克蘇泡核桃的氨基酸組成最具營養(yǎng)價(jià)值。

2.7 胡桃科堅(jiān)果脂肪酸營養(yǎng)評價(jià)結(jié)果

脂肪酸組成是評價(jià)產(chǎn)品油用價(jià)值的重要標(biāo)準(zhǔn)，4種胡桃科堅(jiān)果中，油酸在山核桃與薄殼山核桃中的含量最高，油酸作為單不飽和脂肪酸的代表，其氧化穩(wěn)定性高于亞油酸、亞麻酸等多不飽和脂肪酸，可以延長商品貨架期并且可以耐受較高的烹飪溫度[20]，且油酸對人體的循環(huán)系統(tǒng)具有一定的保護(hù)功能。泡核桃和普通核桃中亞油酸含量較高，亞油酸作為多不飽和脂肪酸的一類，在體內(nèi)可以合成花生四烯酸[21]，作為必需脂肪酸，其有助于兒童生長、發(fā)育，并且可降低總膽固醇和低密度脂蛋白-膽固醇復(fù)合物的水平[22]。

根據(jù)4種胡桃科堅(jiān)果脂肪酸AI和TI的評價(jià)結(jié)果來看，胡桃科堅(jiān)果所含脂肪酸對人體產(chǎn)生心腦血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)遠(yuǎn)低于動(dòng)物脂肪，說明胡桃科堅(jiān)果油相比于動(dòng)物油脂而言，長期食用所產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)較小。

3 結(jié) 論

就氨基酸組成而言，本文研究的4種胡桃科堅(jiān)果樣品中，新疆阿克蘇泡核桃氨基酸類營養(yǎng)成分評價(jià)結(jié)果為最佳。4種胡桃科堅(jiān)果所含氨基酸種類齊全，且必需氨基酸含量與非必需氨基酸含量比例均衡。就脂肪酸組成而言，4種胡桃科堅(jiān)果不飽和脂肪酸含量較高，食用4種胡桃科堅(jiān)果造成心腦血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)較低。綜上所述，4種胡桃科堅(jiān)果具有良好的膳食價(jià)值與油用價(jià)值。

本文主要針對4種胡桃科堅(jiān)果中的氨基酸與脂肪酸組分進(jìn)行分析評價(jià)，并未對同一立地環(huán)境的不同產(chǎn)品和不同立地環(huán)境的同一產(chǎn)品間的差異性進(jìn)行深入分析，在接下來的研究中將進(jìn)一步完善。