不同品種薄殼山核桃氨基酸組成及營養(yǎng)價值評價

常 君, 張瀟丹, 姚小華,楊水平, 王開良, 任華東

1. 中國林業(yè)科學(xué)研究院 亞熱帶林業(yè)研究所， 浙江 杭州 311400； 2. 西南大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院， 重慶 400716

薄殼山核桃(Caryaillinoensis)又名美國山核桃， 為胡桃科(Julandaceae)山核桃屬(Carya)的一種落葉喬木[1-4]， 全世界20多個國家都有引種或種植[5]， 是世界上著名的干果油料樹種之一． 我國已有13個省(直轄市)栽培種植， 其中以安徽省、 云南省、 江蘇省和浙江省栽培面積最大． 薄殼山核桃果仁色美味香， 無澀味， 營養(yǎng)豐富， 含對人體有益的17種氨基酸， 包括7種人體必需的氨基酸[6]， 其油脂組成以油酸、 亞油酸等不飽和脂肪酸為主， 不飽和脂肪酸總量在90%以上， 可作為高檔食用油加以開發(fā)利用， 此外還富含維生素B1，B2， 因此備受人們的喜愛[7]． 目前關(guān)于薄殼山核桃種仁營養(yǎng)成分的研究主要集中在不同薄殼山核桃品種含有豐富的蛋白質(zhì)、 脂肪酸和各種礦質(zhì)元素等[8-12]方面， 還未見對薄殼山核桃氨基酸營養(yǎng)評價方面的研究． 蛋白質(zhì)是薄殼山核桃的重要營養(yǎng)成分， 氨基酸作為蛋白質(zhì)的分解產(chǎn)物是評價食品質(zhì)量及營養(yǎng)價值的重要指標， 不同品種薄殼山核桃的營養(yǎng)成分差異很大， 評價并篩選出氨基酸質(zhì)量分數(shù)豐富的薄殼山核桃品種， 對品種選育及指導(dǎo)生產(chǎn)具有重要意義． 本研究選取位于浙江省金華市薄殼山核桃種質(zhì)資源收集圃內(nèi)的37個薄殼山核桃品種為試驗對象， 測定其氨基酸質(zhì)量分數(shù)及組成， 采用氨基酸比值系數(shù)法對不同品種薄殼山核桃進行營養(yǎng)評價， 以期為薄殼山核桃品種選育及推廣種植提供理論依據(jù)．

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗材料取自浙江省金華市東方紅林場8年生薄殼山核桃無性系試驗林， 試驗區(qū)屬亞熱帶季候風(fēng)氣候， 四季分明， 氣溫適中， 雨量充沛． 年平均氣溫17.3 ℃， 最熱月(7月)平均氣溫為29.4 ℃， 極端最高氣溫為41.2 ℃， 最冷月(1月)平均氣溫為5 ℃， 極端最低氣溫為-9.6 ℃， 無霜期257 d， 年平均降水量1 406 mm， 相對濕度為77%， 年平均蒸發(fā)量981.6 mm． 試驗地為丘陵緩坡地， 普通紅壤， 立地條件較一致， 土地肥力一般． 試驗于2007年12月種植， 每年進行常規(guī)人工管理， 采用隨機區(qū)組設(shè)計， 每小區(qū)5株， 3次重復(fù)．

1.2 材料與試劑

參試無性系共37個， 于薄殼山核桃果實成熟期， 每小區(qū)取果實30個， 帶回實驗室將青皮剝?nèi)ィ?取出堅果用于果仁氨基酸質(zhì)量分數(shù)測定．

茚三酮、 乙酸、 乙酸鈉、 鹽酸、 氫氧化鈉、 乙醇等分析純試劑購自國藥集團化學(xué)試劑有限公司； 檸檬酸、 檸檬酸鈉等優(yōu)級純試劑購自日本和光公司； 氨基酸混標購自sigma公司．

1.3 儀器與設(shè)備

L-8900氨基酸分析儀， 日本日立公司； 分析天平， 瑞士梅特勒-托利多公司．

1.4 方 法

1.4.1 測定方法與樣品制備

氨基酸測定參照GB 5009.124-2016《食品安全國家標準 食品中氨基酸的測定》方法， 稱取樣品0.1 g(精確至0.000 1 g)于水解管中， 加10 mL鹽酸(6 mol/L)， 充氮氣保護后密封， 于105 ℃烘箱水解22～24 h， 取出冷卻， 轉(zhuǎn)移定容至25 mL， 過濾后取濾液1.00 mL， 沸水浴揮干， 用5 mL超純水復(fù)溶， 過膜待測．

樣品制備： 取1 mL混標于25 mL容量瓶， 用0.02 mol/L鹽酸溶液稀釋定容．

1.4.2 色譜條件

蛋白水解系統(tǒng)： 色譜柱為陽離子交換樹脂分析柱； 梯度洗脫， 分離柱柱溫57 ℃， 反應(yīng)柱柱溫135 ℃， 緩沖液流速0.40 mL/min， 茚三酮流速0.35 mL/min； 分析時間32 min； 檢測器通道1： 波長570 nm； 通道2： 波長440 nm； 進樣量20 μL．

1.4.3 營養(yǎng)評價

利用FAO/WHO(聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織/世界衛(wèi)生組織)提出的評價蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值的人體必需氨基酸模式， 根據(jù)氨基酸比值法[13-17]分別計算氨基酸比值(RAA)、 氨基酸比值系數(shù)(RC)和氨基酸比值系數(shù)分(SRC)值， 對不同品種薄殼山核桃的營養(yǎng)價值進行評價與探討．

1.5 數(shù)據(jù)處理

運用Excel對測定數(shù)據(jù)進行整理與計算， 采用DPS 18.1數(shù)據(jù)處理軟件對37個薄殼山核桃品種進行系統(tǒng)聚類分析．

2 結(jié)果與分析

2.1 薄殼山核桃氨基酸組成分析

由表1可知， 37個不同品種薄殼山核桃氨基酸總量介于41.22～87.60 mg/g之間， 平均值為68.78 mg/g， 其中23號、 14號、 21號、 65號和9號薄殼山核桃品種氨基酸總量排名前5， 其質(zhì)量分數(shù)分別為87.60 mg/g，85.20 mg/g，80.10 mg/g，79.02 mg/g，77.50 mg/g， 3號品種氨基酸總量最低， 為41.22 mg/g． 所有品種均檢測出17種氨基酸， 按質(zhì)量分數(shù)從高到低大致為谷氨酸(Glu)、 精氨酸(Arg)、 天冬氨酸(Asp)、 亮氨酸(Leu)、 甘氨酸(Gly)、 苯基丙氨酸(Phe)、 絲氨酸(Ser)、 纈氨酸(Val)、 丙氨酸(Ala)、 脯氨酸(Pro)、 異亮氨酸(Ile)、 蘇氨酸(Thr)、 賴氨酸(Lys)、 酪氨酸(Tyr)、 組氨酸(His)、 胱氨酸(Cys)和蛋氨酸(Met)， 不同品種薄殼山核桃各種類氨基酸質(zhì)量分數(shù)排序基本一致． 谷氨酸和天冬氨酸作為山核桃主要的鮮味氨基酸[18]， 其質(zhì)量分數(shù)排名為第1和第3， 分別占氨基酸總量的19.53%和9.45%．

2.2 EAA營養(yǎng)價值評價

由表1可知， 所有薄殼山核桃品種均未檢測出色氨酸(Trp)， 其余7種EAA齊全． EAA質(zhì)量分數(shù)介于13.88～26.10 mg/g之間， 平均質(zhì)量分數(shù)為20.89 mg/g， 其中23號、 14號、 65號、 21號和9號品種EAA質(zhì)量分數(shù)排名較高， 分別為26.10 mg/g，25.10 mg/g，24.02 mg/g，24.00 mg/g和23.80 mg/g， 3號品種EAA質(zhì)量分數(shù)最低． EAA中亮氨酸質(zhì)量分數(shù)最高， 占TAA的7.16%， 占EAA的23.53%．

評價食品蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值， 一方面要充分滿足人體必需氨基酸所需要的數(shù)量， 另一方面還必須注意各種氨基酸之間的比例． 按照FAO/WHO規(guī)定的EAA/TAA=40%， EAA/NEAA=60%的標準， 目前還未發(fā)現(xiàn)一種植物蛋白完全符合這一標準[14-15]， 不同品種薄殼山核桃EAA占TAA比例范圍為29.41%～33.67%， 平均值為30.44%， EAA占NEAA比例范圍為41.67%～50.77%， 平均值為43.77%， 與FAO/WHO標準值還有一定的差距， 所有參試的薄殼山核桃品種中， 3號品種雖然TAA，EAA總量最低， 但其EAA/TAA=33.67%， EAA/NEAA=50.77%， 最接近FAO/WHO規(guī)定的標準．

按照FAO和WHO提出的評價蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值的EAA模式及百姓日常餐桌較為常見的牛奶、 雞蛋EAA質(zhì)量分數(shù)參考值[14]， 對薄殼山核桃EAA成分進行分析(表2)， 37個薄殼山核桃品種平均值Phe+Tyr質(zhì)量分數(shù)低于牛奶、 雞蛋， 接近FAO/WHO標準模式， Thr，Val，Met+Cys，Ile，Leu和Lys質(zhì)量分數(shù)與FAO/WHO標準模式仍有一定的差距， 與牛奶、 雞蛋差距更大． 37個薄殼山核桃品種最高值Phe+Tyr質(zhì)量分數(shù)高于FAO/WHO標準模式， 但仍低于牛奶、 雞蛋． Thr，Val，Ile和Leu質(zhì)量分數(shù)均有大幅度提升， 與FAO/WHO標準模式差距減小， Met+Cys和Lys質(zhì)量分數(shù)仍與標準模式有一定差距．

表2 薄殼山核桃EAA組成的比較分析 /(mg·g-1)

2.3 氨基酸比值系數(shù)法

根據(jù)薄殼山核桃EAA質(zhì)量分數(shù)及比例按照氨基酸比值法分別計算RAA，RC和SRC值(表3)， 對不同品種薄殼山核桃營養(yǎng)價值進行直觀評價．RC值大于或小于1都表示偏離標準模式，RC值大于1表示該氨基酸相對過剩， 小于1表示該氨基酸相對不足，RC值最小的氨基酸為限制氨基酸[13]， 不同品種薄殼山核桃RC值差異較大， 35號和65號兩個薄殼山核桃品種Met+Cys和Lys的RC值相同且最小， 同為第1限制性氨基酸． 其他品種可分為兩類， 其中1號、 3號、 5號、 36號、 42號、 45號、 48號、 52號、 66號和80號等10個品種Met+Cys的RC值最小， 為第1限制性氨基酸， 其他25個品種Lys的RC值最小， 為第1限制性氨基酸； 37個薄殼山核桃品種SRC值介于68.15～81.19之間， 平均值為76.13．

表3 不同品種薄殼山核桃EAA的RAA，RC和SRC

續(xù)表3

續(xù)表3

2.4 不同品種薄殼山核桃聚類情況分析

對不同品種薄殼山核桃氨基酸質(zhì)量分數(shù)及其組成進行分析比較和EAA營養(yǎng)價值予以評價等， 得出各品種間氨基酸營養(yǎng)價值優(yōu)良程度并不一致． 單一指標分析比較薄殼山核桃營養(yǎng)價值具有一定的局限性． 為對不同品種薄殼山核桃營養(yǎng)價值差異進行綜合研究， 以薄殼山核桃種仁中TAA，EAA，EAA/TAA，EAA/NEAA等指標， 采用歐氏距離測定37個薄殼山核桃品種之間的組內(nèi)連接距離， 得出聚類樹狀圖(圖1)． 37個品種可分為3類， 第1類為23號、 14號、 29號、 28號、 9號、 64號、 66號、 26號、 21號、 65號、 72號、 31號、 威士頓、 馬罕、 17號和8號， 該類薄殼山核桃蛋白質(zhì)品質(zhì)評價最好， 第2類為80號、 36號、 99號、 32號、 16號、 13號、 22號、 42號、 11號、 35號、 45號、 52號、 7號、 48號、 34號、 20號、 30號、 12號和5號， 該類薄殼山核桃蛋白質(zhì)品質(zhì)次之， 第3類為3號和1號， 該類薄殼山核桃蛋白質(zhì)品質(zhì)評價一般．

圖1 不同品種薄殼山核桃聚類樹狀圖

3 結(jié) 論

37個品種薄殼山核桃蛋白的氨基酸種類齊全， 均檢測出17種氨基酸， TAA質(zhì)量分數(shù)介于41.22～87.60 mg/g之間， 平均值為68.78 mg/g， EAA質(zhì)量分數(shù)介于13.88～26.10 mg/g之間， 平均質(zhì)量分數(shù)為20.89 mg/g， 高于長柄扁桃[14]、 黨參[19]和澳洲堅果[20]， 氨基酸質(zhì)量分數(shù)在不同品種薄殼山核桃間有較大差異． 對大豆鮮味研究結(jié)果表明， 大豆鮮味品質(zhì)與天冬氨酸和谷氨酸質(zhì)量分數(shù)顯著正相關(guān)[21]， 天冬氨酸和谷氨酸也是山核桃的主要鮮味氨基酸[18]． 本試驗測定的薄殼山核桃谷氨酸和天冬氨酸等鮮味氨基酸質(zhì)量分數(shù)較高， 占氨基酸總量的28.98%， 可將谷氨酸和天冬氨酸的質(zhì)量分數(shù)作為評價薄殼山核桃鮮味的主要指標， 加強薄殼山核桃鮮食型品種的選育．

根據(jù)薄殼山核桃EAA質(zhì)量分數(shù)及比例按照氨基酸比值法分別計算RAA，RC和SRC值， 結(jié)果表明不同品種薄殼山核桃RC值差異較大， 大致可分為兩類， Met+Cys和Lys質(zhì)量分數(shù)最小， 分別為每一類薄殼山核桃的第1限制性氨基酸， 37個薄殼山核桃品種SRC值介于68.15～81.19之間， 平均值為76.13， 超過長柄扁桃(67.79～73.68)[14]、 黨參(70.58～76.11)[19]、 澳洲堅果(58～82)[20]、 新疆野核桃(39.75～50.51)[22]、 紅棗(68.04～74.88)[23]和馬鈴薯(76.9)[24]等植物蛋白， 接近核桃(67.02～87.98)蛋白[16]， 與兔肉(79.16)、 羊肉(81.33)、 牛肉(82.55)、 雞肉(85.07)、 豬肉(85.84)、 鵝肉(86.03)和鴨肉(91.50)等動物蛋白[25]相比， 更接近于我們常見的牛肉、 羊肉、 雞肉和豬肉等． 以薄殼山核桃種仁中TAA，EAA，EAA/TAA，EAA/NEAA等指標， 對不同品種薄殼山核桃營養(yǎng)價值差異進行系統(tǒng)聚類分析， 37個薄殼山核桃品種可分為3類， 其中23號、 14號、 29號、 28號、 9號、 64號、 66號、 26號、 21號、 65號、 72號、 31號、 威士頓、 馬罕、 17號和8號等16個品種為第1類， 為營養(yǎng)價值較高的植物蛋白品種， 可進一步加強篩選與評價， 以市場需求為導(dǎo)向， 加大推廣種植比例并加工利用．

薄殼山核桃作為一個引進樹種， 適宜在山地、 河灘地種植， 我國市場銷售的薄殼山核桃均為進口加工， 以炒制產(chǎn)品居多． 在當前耕地日益緊張、 傳統(tǒng)農(nóng)作物植物蛋白供給難以滿足人們消費需求時， 不與糧爭地的薄殼山核桃具有較好的互補作用． 通過本試驗發(fā)現(xiàn)不同品種薄殼山核桃氨基酸組成存在較大差異， 宜選擇營養(yǎng)價值較高的植物蛋白源加以開發(fā)利用， 同時應(yīng)重視薄殼山核桃資源的深度挖掘， 研發(fā)高氨基酸質(zhì)量分數(shù)的功能性食品， 加強適宜炒制型、 鮮食型品種的篩選、 評價與選育工作， 以滿足多元化市場需求．