貴州不同品種蕓豆?fàn)I養(yǎng)品質(zhì)差異分析

葉夕苗，李 俊，毛堂芬，馬智黠，徐 娟，陶 靖，宋 磊，盧 揚(yáng),

（1.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所，貴州貴陽 550025；2.威寧自治縣山地特色農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，貴州畢節(jié) 553100；3.威寧自治縣五里崗街道農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，貴州畢節(jié) 553100；4.威寧縣草海鎮(zhèn)四江源種養(yǎng)殖專業(yè)合作社，貴州畢節(jié) 553100）

蕓豆是普通菜豆和多花菜豆的總稱，藥食同源，可糧菜兼用[1?2]。蕓豆?fàn)I養(yǎng)豐富，除含有大量的膳食纖維、淀粉、維生素及鉀鈣鎂等多種礦物質(zhì)元素，還含有多種氨基酸，是賴氨酸的優(yōu)質(zhì)來源[3?5]，膳食蛋白質(zhì)含量是谷物的2~3倍[5]。蕓豆含有多種有益的生物活性物質(zhì)，已有研究表明這些活性物質(zhì)有抗腫瘤、抗組胺、免疫調(diào)節(jié)、抗真菌、抗人類免疫缺陷病毒等作用[6?7]，同時，食用蕓豆可以降低患糖尿病、肥胖、心臟病和結(jié)腸癌的風(fēng)險[8?9]?，F(xiàn)階段蕓豆相關(guān)研究主要以產(chǎn)量、高產(chǎn)栽培技術(shù)、產(chǎn)品加工工藝等為主。因品種、種植環(huán)境和栽培措施等因素不同，其蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)元素、氨基酸和脂肪酸的含量存在較大差異[10?13]。蕓豆?fàn)I養(yǎng)品質(zhì)相關(guān)研究主要集中在蛋白質(zhì)、植物凝集素、酶抑制劑、黃酮等提取分離和保健功能等方面[14?16]，不同加工或處理方式（浸泡加蒸煮、膨化、輻照、發(fā)芽、碳酸氫鈉、檸檬酸等）下蕓豆理化特性以及抗?fàn)I養(yǎng)因子水平（植酸、總多酚、單寧、氫氰酸）有差異[17?18]；輻照處理10 kGy劑量下，蕓豆蒸煮時間減少，質(zhì)地變軟，貨架期延長，功能特性改善[19]。浸泡、蒸煮等簡單的加工方法可以降低蕓豆抗?fàn)I養(yǎng)因子的水平[20]。前人研究主要是針對加工配方食品以及單一育成品種的營養(yǎng)組分進(jìn)行簡單分析，缺乏相互對比和全面性，對品種篩選和加工的指導(dǎo)有限。

本研究以貴州主栽蕓豆品種為材料，對其各營養(yǎng)成分含量進(jìn)行分析測定，包括蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉、灰分、礦物質(zhì)元素、氨基酸和脂肪酸含量等，并對蕓豆蛋白質(zhì)的氨基酸組成和營養(yǎng)價值進(jìn)行評價，以期為蕓豆相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)和加工方面提供數(shù)據(jù)和理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

大白蕓豆、紅蕓豆、黑花蕓豆、紅腰豆和中白蕓豆均采自貴州省威寧縣草海鎮(zhèn)四江源種養(yǎng)殖專業(yè)合作社種植基地；乙腈、甲醇、正己烷均為色譜純，北京迪科馬科技有限公司；混合氨基酸（色譜純）標(biāo)品、脂肪酸甲酯混合標(biāo)準(zhǔn)品（純度≥99%）、十一烷酸甘油三酯（純度≥99%，5.0 mol/L）、礦質(zhì)物元素混合標(biāo)1和2（10 μg/mL） 西格瑪奧德里奇（上海）貿(mào)易有限公司；異硫氰酸苯酯、三乙胺、氫氧化鉀、濃硝酸、過氧化氫 均為分析純，天津盛奧化學(xué)試劑廠。

SP-1920紫外分光光度計 上海光譜儀器有限公司；BSA223分析天平 賽多利斯（上海）貿(mào)易有限公司；Centrifuge 5430R冷凍離心機(jī) Eppendorf 中國有限公司；SYG-1230恒溫水浴鍋 蘇州捷美醫(yī)療器械有限公司；VM-02U混勻儀 蘇州捷美醫(yī)療器械有限公司；SB-5200DT超聲波清洗器 寧波新芝生物科技股份有限公司；IBAO-250H電熱鼓風(fēng)干燥箱 施都凱儀器設(shè)備（上海）有限公司；S-433D氨基酸全自動分析儀 賽卡姆（北京）科學(xué)儀器有限公司；YSXT-06索氏提取器 上海熙揚(yáng)儀器有限公司；Agilent1260高效液相色譜儀、Agilent7000D氣相色譜-質(zhì)譜儀 安捷倫科技（中國）有限公司；Element 2電感耦合等離子體質(zhì)譜儀 賽默飛世爾科技（中國）有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 基本成分測定 蛋白質(zhì)含量測定參照《GB 5009.5-2016 食品中蛋白質(zhì)的測定》、脂肪含量測定參照《GB 5009.6-2016 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測定》、淀粉含量測定參照《GB 5009.9-2016 食品中淀粉的測定》、灰分含量測定參照《GB 5009.4-2016 食品中灰分的測定》。

1.2.2 礦物質(zhì)元素含量測定 礦物質(zhì)元素含量測定參考胡玲等[21]方法，樣品加入65%（V/V）濃硝酸和30%（V/V）過氧化氫，置于高壓消解罐中密封后放入微波消解系統(tǒng)中進(jìn)行消解，消解至混合物澄清后，使用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）檢測13種礦物質(zhì)元素含量。

1.2.3 氨基酸含量測定 氨基酸含量測定參考蔣清偉等[22]方法，樣品在110 ℃ 6 mol/L HCl真空條件下水解24 h，濃縮后用1.0 mol/L三乙胺-乙腈溶液和0.1 mol/L異硫氰酸苯酯乙腈溶液進(jìn)行衍生化反應(yīng)，正己烷萃取并過濾，用氨基酸全自動分析儀（LCMS）進(jìn)行分析17種氨基酸含量。

1.2.4 脂肪酸含量測定 脂肪酸含量測定參考錢宗耀等[23]方法，樣品用2 mol/L氫氧化鈉-甲醇溶液40 ℃水浴20 min進(jìn)行脂肪酸甲酯化，十一烷酸甘油三酯作為內(nèi)部標(biāo)記，正己烷進(jìn)行脂肪酸甲酯萃取并過濾，用氣相色譜-質(zhì)譜儀（GC-MS）分析37種脂肪酸含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

氨基酸評分（AAS）采用FAO/WHO評分標(biāo)準(zhǔn)模式[24?25]，采用Microsoft Excel 2016和SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 基本成分對比分析

5種蕓豆蛋白質(zhì)含量為17.30~23.70 g/100 g，接近肉類食品的蛋白質(zhì)含量，高于小麥的蛋白質(zhì)含量（約為12.6%~14.5%），略高于蕎麥、薏仁、燕麥和小米等雜糧的蛋白質(zhì)含量（10%~17.5%）[26]；王何柱等[27]研究測得蕓豆蛋白質(zhì)含量為19.11%~23.69%，與試驗結(jié)果一致。中白蕓豆蛋白含量最高，為23.70 g/100 g；淀粉含量為34.90~38.30 g/100 g，其中大白蕓豆和中白蕓豆淀粉含量最高，同為38.38 g/100 g；脂肪含量為1.10~1.90 g/100 g，均小于2 g/100。黑花蕓豆脂肪含量最高，為1.90 g/100 g；灰分含量為4.00~4.80 g/100 g，其中黑花蕓豆灰分含量最高，為4.80 g/100 g。白色種皮蕓豆品種中蛋白質(zhì)、脂肪和淀粉含量均高于紅色和黑色種皮的品種（表1）。供試蕓豆的蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉和灰分含量品種間差異極顯著（P<0.01），重復(fù)間差異不顯著（P>0.05）（表2）。

2.2 礦物質(zhì)元素對比分析

由表3可知，供試蕓豆13種礦物質(zhì)元素含量測定得出K、Ca、Mg含量最高，與其它元素含量不在同一數(shù)量級，且三者中Ca含量最低；Fe、Na、Mn、Zn含量次之；Cu、Cr、Pb、Se含量最低。黑花蕓豆K、Ca、Na、Mg含量均最高，分別為1.99×104、1.15×103、33.40、1.79×103mg/kg；紅蕓豆K、Ca、Mg含量均最低，分別為1.53×104、0.82×103、1.64×103mg/kg，中白蕓豆Na含量最低，為25.40 mg/kg。中白蕓豆Fe和Zn含量最高，黑花蕓豆Fe含量最低，大白蕓豆Zn含量最低。蕓豆礦物質(zhì)元素含量差異很大，變異范圍是0.01~1.99×104mg/kg，K、Ca、Mg、Fe含量豐富，與豇豆、綠豆、鷹嘴豆等雜豆類似[28?29]。蕓豆中的K和Mg含量高于其他豆類，且有高鉀低鈉的特點(diǎn)，對預(yù)防高血壓和腎臟疾病有益[30]。Hg可在腦組織和腎臟中積累，引發(fā)汞中毒；Pb能夠通過皮膚、消化道、呼吸道直接進(jìn)入人體，容易誘發(fā)貧血癥、神經(jīng)機(jī)能失調(diào)、腎功能損傷等疾??；Cr會導(dǎo)致腹部不適、腹瀉，與鼻炎、結(jié)核、支氣管炎有關(guān)[31]。蕓豆中的Hg、Cr、Pb含量極低，黑花蕓豆、紅蕓豆和紅腰豆中未檢出Cr，黑花蕓豆和中白蕓豆中未檢出Pb，Se只在紅蕓豆中檢出，5種蕓豆中As均未檢出（<0.005 mg/kg）。

表 1 蕓豆基本成分分析Table 1 Analysis for basic components in kidney bean

表 2 蕓豆基本成分方差分析Table 2 Analysis of variance for basic components in kidney bean

表 3 蕓豆礦物質(zhì)元素分析Table 3 Analysis of mineral elements in kidney bean

2.3 氨基酸對比分析

供試蕓豆中至少包含17種氨基酸，未測得色氨酸含量，TAA含量范圍是17.09~20.03 g/100 g（表4）。5種蕓豆中的EAA含量由高到低大致為Leu、Lys、Phe、Val、Thr、Ile、Met，但中白蕓豆、紅蕓豆和紅腰豆的Val含量略高于Phe含量。供試蕓豆的EAA和NEAA含量由高到低品種排序依次為中白蕓豆、紅腰豆、紅蕓豆、大白蕓豆、黑花蕓豆。中白蕓豆EAA和NEAA含量均最高，分別為8.86 g/100 g和14.17 g/100 g。EAA/NEAA的比值均大于0.6，EAA/TAA的比值均小于0.4，是優(yōu)質(zhì)蛋白來源。氨基酸的含量和組成是食物營養(yǎng)素利用率決定因素之一，若一種或兩種氨基酸與營養(yǎng)需求量相比含量最低（最低稱為第一限制氨基酸，次低稱為第二限制氨基酸），其他氨基酸的吸收利用就會受到限制而降低；一般豆類蛋白質(zhì)中的賴氨酸是谷物的1~3倍，含硫氨基酸（蛋氨酸和胱氨酸）較少，第一限制氨基酸多為半胱氨酸、胱氨酸和蛋氨酸，蕓豆的第二限制氨基酸為蘇氨酸和色氨酸[32]。本研究中蕓豆的第一限制性氨基酸為蛋氨酸和胱氨酸（表5），與王何柱等[27]和卿曉紅等[33]研究結(jié)果相一致，其中王何柱等[27]的研究也未測得色氨酸含量；而張丙云等[34]測得涇川白蕓豆中異亮氨酸和蘇氨酸含量偏少，分別為第一和第二限制性氨基酸，本研究與其結(jié)果不一致，可能原因是蕓豆品種、產(chǎn)地、氨基酸提取以及測定方法不同導(dǎo)致含量最低的氨基酸不同。

2.4 脂肪酸對比分析

由表6可知，本試驗測定的5種蕓豆中約含有16種脂肪酸，其含量均不超過1.0 g/100 g，其中C18:2n6c、C18:3n3、C18:1n9c、C16:0的含量相對較高，含量范圍是0.1016~0.8913 g/100 g，其余13種脂肪酸的含量均低于0.1 g/100 g，含量范圍是0.0020~0.0746 g/100 g，有19種（C8:0、C10:0、C11:0、C12:0、C13:0、C14:1、C15:1、C17:1、C18:1n9t、C18:2n6t、C20:0、C18:3n6、C20:2、C20:3n3、C22:1n9、C22:2、C20:5n3、C24:1、C22:6n3）脂肪酸含量未檢測出。黑花蕓豆的C18:2n6c、C18:1n9c含量較高，分別為0.8913和0.2116 g/100 g；大白蕓豆的C18:3n3、C16:0含量較高，分別為0.7181和0.1982 g/100 g。按照脂肪酸的飽和程度，檢測的脂肪酸可分為飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸，其中飽和脂肪酸有9種，單不飽和脂肪酸有3種，多不飽和脂肪酸有4種，其含量依次為多不飽和脂肪酸>飽和脂肪酸>單不飽和脂肪酸。5種蕓豆的多不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸的比率都大于4，其中大白蕓豆比值最高，中白蕓豆比值最低。脂肪酸的組分含量和比例與人類營養(yǎng)健康相關(guān)，富含不飽和脂肪酸的食品有降低血脂、預(yù)防心腦血管疾病的功效[35]，肉類的飽和脂肪酸占總脂肪酸的比例較高[36]，蕓豆中脂肪酸含量豐富，與牛羊豬禽等的脂肪酸構(gòu)成相比，多不飽和脂肪酸含量大于飽和脂肪酸；與鷹嘴豆、黃豆、扁豆和綠豆等相比，多不飽和脂肪酸含量大于單不飽和脂肪酸，飽和脂肪酸含量最低；豌豆、黑豆和青豆多不飽和脂肪酸含量大于飽和脂肪酸，單不飽和脂肪酸含量最低[23]。有研究表明長期過量攝入n-6脂肪酸而缺乏n-3脂肪酸易導(dǎo)致遺傳性肥胖、機(jī)體代謝紊亂，影響人體健康。且n-3多不飽和脂肪酸攝入量與人體生長發(fā)育有關(guān)，有預(yù)防心腦血管疾病、抗癌、降血脂等作用，還與視網(wǎng)膜組成有關(guān)[37?38]。蕓豆中C18:3n3的含量相對較高，C20:3n6的含量相對較低，蕓豆的脂肪酸含量和比例對人體有益。本研究引入動脈粥硬化指數(shù)（AI）作為蕓豆脂肪酸評價的一個參數(shù)，AI比率越高，越抗動脈硬化[26,39]，黑花蕓豆動脈粥硬化指數(shù)最高，為0.011；紅腰豆動脈粥硬化指數(shù)最低，為0.005。

表 4 蕓豆氨基酸含量分析Table 4 Analysis of amino acid content in kidney bean

表 5 蕓豆中氨基酸評分Table 5 Amino acid score in kidney bean

表 6 蕓豆脂肪酸含量分析Table 6 Analysis of fatty acid content in kidney bean

3 結(jié)論

供試蕓豆中中白蕓豆、紅蕓豆和紅腰豆蛋白質(zhì)含量均大于20 g/100 g，其中，中白蕓豆含量最高，為23.70 g/100 g；脂肪含量均接近2 g/100 g；淀粉含量以大白蕓豆和中白蕓豆為最高，均為38.3 g/100 g；灰分含量以黑花蕓豆和大白蕓豆最高。黑花蕓豆的K、Ca、Na、Mg含量均最高，分別為1.99×104、1.15×103、33.40、1.79×103mg/kg；中白蕓豆的Fe含量最高，為77.10 mg/kg。中白蕓豆EAA含量最突出，黑花蕓豆EAA含量最低，但EAA/TAA和EAA/NEAA相差不大。中白蕓豆多不飽和脂肪酸和飽和脂肪酸比值最低，紅腰豆動脈粥硬化指數(shù)比值最低。綜合多種營養(yǎng)成分含量分析，中白蕓豆優(yōu)于黑花蕓豆、大白蕓豆、紅蕓豆和紅腰豆。