20份糜子材料的氨基酸含量分析及營養(yǎng)價值評價

托列霍加·加吾提，吾買爾夏提·塔漢，隋曉青

(新疆農(nóng)業(yè)大學草業(yè)與環(huán)境科學學院，烏魯木齊 830052)

糜子(PanicummiliaceumL.)是禾本科黍?qū)俚男‰s糧作物，有粳糯之分，糯者稱黍，粳者稱稷[1]。糜子起源于我國黃土高坡，因其抗逆性強，耐旱、耐熱、喜溫和早熟等特性，在半干旱地區(qū)具有明顯的地區(qū)優(yōu)勢和生產(chǎn)優(yōu)勢，是當?shù)刂髟缘男‰s糧作物之一，也是新墾荒地種植面積較大的先鋒作物[2,3]。在新疆，將糜子的米稱為“塔爾米”，是當?shù)毓_克族等游牧民族喜愛的傳統(tǒng)食品[4]，它還可作飼料和藥用，在新疆經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，對該地區(qū)民族特色文化有著重要的影響[5,6]。糜子的營養(yǎng)價值豐富，蛋白質(zhì)含量為9.82%～16.40%、淀粉為58.59%～7.87%、脂肪為1.02%～5.45%[7,8]；還含有18種氨基酸及礦物質(zhì)等具有生物活性的功能成分[9,10]。

計算氨基酸的含量，種類及構(gòu)成比例是評價食物蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值的方法之一[11]。目前，國內(nèi)外對蔬菜、主要糧食以及飼料作物氨基酸組成及營養(yǎng)評價的研究較多[12-15]，而對糜子研究較少，國外主要集中于糜子作為飼料時氨基酸的消化性研究[16]。國內(nèi)對糜子氨基酸含量與評價已有部分研究[9,10]，但關(guān)于糜子各氨基酸含量與組成、營養(yǎng)價值與綜合評價的系統(tǒng)研究未見報道。

本試驗以我國新疆及其他省份、哈薩克斯坦的20份糜子材料為研究對象，測定了氨基酸成分及含量，結(jié)合必需氨基酸比值系數(shù)法，對不同糜子材料的氨基酸進行分析和評價，為今后篩選出具有氨基酸營養(yǎng)價值較高的糜子，也為糜子的綜合利用、優(yōu)良專用糜子新品種的培育及糜子食品加工的研究提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點及材料

試驗材料詳見表1，新疆本地栽培的12份，其中新疆北部的8份(編號為 5～12)、新疆南部的4份(編號13～16)；哈薩克斯坦的4份(編號為 1～4)由哈薩克斯坦塞弗林農(nóng)業(yè)大學提供；陜西的2份糜子(編號為17～18)由陜西省農(nóng)業(yè)科學院提供；甘肅的1份(編號為19)，來自臨夏縣；山西省的1份(編號為 20)來自太谷縣，共計20份糜子材料。試驗于2018年5—10月在新疆烏魯木齊市頭屯河區(qū)新疆農(nóng)業(yè)大學三坪實習農(nóng)場進行，隨機區(qū)組設計，每份材料種植3個小區(qū)，收獲時每材料3小區(qū)混收。收獲后對糜子材料進行手工脫粒，去除皮子后，脫殼的籽粒備用測定氨基酸。

表1 糜子資源材料

1.2 檢測方法

1.2.1氨基酸的測定

按GB 5009.124-2016方法測定糜子的17種氨基酸(色氨酸除外)。

1.2.2氨基酸比值

氨基酸比值(RAA)又稱氨基酸評分，是指所得的氨基酸含量與標準模式(FAO/WHO)中相對應的氨基酸含量的比值[17]。所含蛋白質(zhì)組成含量與此材料中必需氨基酸含量間比值越接近人體所需數(shù)值。氨基酸平衡理論認為，需要測蛋白質(zhì)的氨基酸比例與FAO/WHO模式越接近，表明其蛋白質(zhì)質(zhì)量越好。其計算公式為：

模式蛋白質(zhì)一般采用FAO/WHO模式(表2)。

表2 FAO/WHO模式中必需氨基酸含量

1.2.3氨基酸比值系數(shù)

氨基酸比值系數(shù)(RC)是指某必需氨基酸RAA與各種氨基酸RAA均值的比值，可以反映氨基酸含量與模式氨基酸的偏離程度，如RC值大于1，則表示該必需氨基酸含量相對過剩；小于1，則表明該必需氨基酸含量相對不足。其中，RC值最小的為第一限制性氨基酸[17]。其公式為：

1.2.4氨基酸比值系數(shù)分

氨基酸比值系數(shù)分(SRC)表示食物蛋白相對營養(yǎng)價值的高低，SRC越接近100，表示營養(yǎng)價值越高[18]。計算公式為：

SRC=100-CV×100

1.2.5必需氨基酸指數(shù)值

由于必需氨基酸指數(shù)EAAI反映了食物蛋白與標準蛋白的必需氨基酸組的擬合程度，用EAAI評價蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值，當EAAI值越接近1，表示營養(yǎng)價值就越高，屬于優(yōu)質(zhì)蛋白[19]。計算公式為：

式中：EAAI為必需氨基酸(EAA)指數(shù)；n為比較的EAA的數(shù)目，n≤8；a1，a2，a3，…，an為試驗中EAA的含量(g·(100 g)-1干物質(zhì))；b1，b2，b3…，bn為標準蛋白質(zhì)[FAO/WHO評分模式]中與an相應的必需氨基酸的含量[g·(100 g)-1干物質(zhì)]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

用Excel 2016軟件進行數(shù)據(jù)初步處理，用SPSS 22.0軟件和R語言軟件進行顯著性差異分析，用Sigmaplot軟件進行畫圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 糜子材料氨基酸組成分析

如表3可知，糜子氨基酸種類齊全，含有本試驗方法能測得的所有氨基酸組分。20份糜子材料總氨基酸含量在12.80%～15.20%之間，均值為12.83%；必需氨基酸的含量在5.35%～6.93%之間，占總氨基酸的34.56%；非必需氨基酸含量在4.40%～5.20%之間，占總氨基酸的68.33%。其中，來自新疆吉木薩爾縣的JMS糜子的必需氨基酸含量、非必需氨基酸含量和總氨基酸含量均高于其他材料。不同糜子材料各組成氨基酸的含量差異都很大，各組成氨基酸含量最大相差近10倍。就本測試的17種氨基酸含量而言，最高為谷氨酸，占總氨基酸含量的23.14%，其次為亮氨酸、丙氨酸、脯氨酸；含量最低為胱氨酸，僅占總氨基酸含量的1.23%。在供試糜子材料中，胱氨酸的變異最大(CV=0.18)，天冬氨酸、谷氨酸和苯丙氨酸的變異最小(CV=0.05)。

表3 20份糜子材料的氨基酸組分含量

2.2 糜子材料必需氨基酸營養(yǎng)價值評價

2.2.1糜子材料必需氨基酸分別與FAO/WHO氨基酸模式譜和理想蛋白質(zhì)標準比較

20份糜子材料各必需氨基酸分別與FAO/WHO氨基酸模式譜和理想蛋白質(zhì)標準比較(見表4)，由表4可知，糜子中異亮氨酸、纈氨酸、蛋氨酸和半胱氨酸含量與模式蛋白組成較一致，而賴氨酸、蘇氨酸和蛋氨酸+半胱氨酸含量略顯不足。亮氨酸(12.52%～13.33%)含量明顯高于FAO/WHO氨基酸模式值；E/T(34.0%～35.0%)與E/N(51.0%～54.0%) 值均接近并略低于理想蛋白標準，說明糜子具有較高食用價值。

表4 糜子中各種必需氨基酸分別與FAO/WHO氨基酸模式和理想蛋白質(zhì)標準比較

2.2.2糜子材料必需氨基酸的RC與SRC分析

為進一步說明糜子氨基酸的營養(yǎng)價值，對氨基酸比值系數(shù)、氨基酸比值系數(shù)分2個指標營養(yǎng)價值進行了評價。20份糜子材料7種必需氨基酸的 RC和SRC值見表5。從表5可以看出，20份糜子材料的第一限制性氨基酸均為賴氨酸。糜子 SRC值在46.49～54.95之間。不同糜子材料的SRC值大小排列順序為：SHW>GS>HB>JMS>TKS>ML>YGQ>HC>TL>HP>SHN>YCH>HK>TG>XY>SC>BRG>WS>NLK>H 33。

表5 不同糜子材料各種必需氨基酸的RC和SRC值比較

2.2.3糜子材料必需氨基酸指數(shù)

為了鑒定蛋白質(zhì)優(yōu)劣程度，對20份糜子材料必需氨基酸指數(shù)進行計算(見表6)，從表6可看出，20份糜子材料的必需氨基酸指數(shù)在0.86%～0.95%之間。根據(jù)EAAI值實用評價標準[20]，20份材料中的SHW為優(yōu)質(zhì)蛋白源；其他均屬于良好蛋白源。其EAAI值大小排列順序：SHW>TKS>HB>SHN>GS>HC>TL>JMS>ML>SC>YCH>TG>HP>H 33>BRG>YGQ>WS>HK>XY>NLK。

表6 不同糜子材料必需氨基酸指數(shù)

2.3 不同糜子材料的氨基酸差異比較

為了考察新疆及其他省份的糜子和哈薩克斯坦的糜子材料之間氨基酸差異，本研究將所測定的17個氨基酸含量按不同來源進行了統(tǒng)計(見圖1)。從必需氨基酸方面分析可知，哈薩克斯坦糜子的異亮氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸與纈氨酸的含量均高于我國新疆及其他省份糜子；其中，亮氨酸與苯丙氨酸之間存在顯著差異(p<0.05)；蛋氨酸與我國其他省份顯著差異，與我國新疆地區(qū)的無顯著，異亮氨酸、蘇氨酸和纈氨酸與2個國家糜子材料之間無顯著差異(p>0.05)。我國其他省份糜子的賴氨酸均高于哈薩克斯坦糜子和新疆糜子(p<0.05)，但這一指標在新疆糜子和哈薩克斯坦糜子無顯著差異(p>0.05)。

圖1 不同地區(qū)氨基酸的含量比較

在非必需氨基酸含量方面，哈薩克斯坦糜子材料的谷氨酸、脯氨酸、丙氨酸、絲氨酸、酪氨酸、組氨酸、半胱氨酸的平均值均高于新疆糜子其他省份糜子；其中，谷氨酸、脯氨酸、丙氨酸顯著高于新疆糜子其他省份糜子(p<0.05)，而絲氨酸，酪氨酸，組氨酸，半胱氨酸無顯著差異(p>0.05)。我國其他省份糜子的天冬氨酸，精氨酸和甘氨酸含量高于哈薩克斯坦糜子和新疆糜子，其中精氨酸和甘氨酸顯著高于哈薩克斯坦糜子和新疆糜子(p<0.05)，而冬氨酸無顯著差異(p>0.05)。

3 討 論

本試驗方法已測出17種氨基酸，這與已報道的研究結(jié)果相同[20]，但也有人用其他方法測定糜子氨基酸，發(fā)現(xiàn)糜子中同時含有色氨酸，說明糜子氨基酸含量齊全[7]。20份糜子材料總氨基酸含量在12.80%～15.20%之間，高于小麥、水稻、大麥、蕎麥等糧食作物[21]，說明糜子氨基酸含量較高。從各組成氨基酸含量來看，20份糜子材料排前三的分別是谷氨酸、亮氨酸、丙氨酸，這與已報道的研究結(jié)果一致[20-22]，其中，谷氨酸含量最高，它具有預防和治療肝臟疾病、增強記憶、解毒、參與腦組織代謝等功能[23-24]，亮氨酸可以有效防止肌肉損失等功能[25]。

食物營養(yǎng)品質(zhì)優(yōu)劣的主要因素包括所含必需氨基酸含量的多少，是否齊全以及必需氨基酸比例[26]。20份糜子材料的必需氨基酸含量在5.35%～6.93%之間，高于小麥[27]，低于水稻[28]。為了進一步說明20份糜子的營養(yǎng)價值，利用FAO/WHO模式，計算樣品中必需氨基酸比值(RAA)、氨基酸比值系數(shù)(RC)和氨基酸比值系數(shù)分(SRC)。其中，E/T值在34%～35%之間，E/N值在51%～54%之間，低于玉米與水稻，高于小麥與燕麥等作物[29]，F(xiàn)AO/WHO理想蛋白標準值40%和60%，具有較高的食用價值。RAA值顯示，除了賴氨酸和蘇氨酸以外其他各種必需氨基酸較接近或高于模式譜標準值，表明糜子氨基酸相對均衡合理。RC值顯示，糜子的第一限制性氨基酸為賴氨酸，這與大多數(shù)禾谷類作物的相同[30]，在食用過程中，建議搭配賴氨酸高的食品互補結(jié)合，以提高其營養(yǎng)價值。糜子的SRC(必需氨基酸營養(yǎng)均衡性)值在46.49～54.95之間，高于高粱，接近小米和玉米[11]。結(jié)果表明，糜子具有較高的總氨基酸和必需氨基酸含量，且其營養(yǎng)均衡性好，是一種優(yōu)質(zhì)谷物蛋白源。

此外，本研究比較了來自我國新疆糜子及其他省份糜子與哈薩克斯坦糜子的氨基酸，發(fā)現(xiàn)來自哈薩克斯坦糜子材料中亮氨酸和苯丙氨酸含量與我國新疆糜子材料存在顯著差異，這些材料可用作高亮氨酸和苯丙氨酸含量以及高含量藥用氨基酸和兒童必需氨基酸的優(yōu)質(zhì)糜子培育的首選材料，來自我國其他省份糜子的賴氨酸含量顯著高于哈薩克斯坦糜子和我國新疆糜子，可作為賴氨酸含量高的優(yōu)質(zhì)糜子培育的首選材料。