核桃渣的蛋白組成分析及其營養(yǎng)價(jià)值評價(jià)

李 杰，謝辰陽，黃雪薇，楊 芳

武漢工程大學(xué)環(huán)境與生態(tài)工程學(xué)院，綠色化工過程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（武漢工程大學(xué)），國家磷資源開發(fā)利用工程技術(shù)研究中心，湖北 武漢 430205

核桃（Juglans regiaL.）是種植面積最廣、存在范圍最普遍的堅(jiān)果，其主要分布于溫帶地區(qū)，在亞洲、南美洲西部、美國、中歐及南歐等國家和地區(qū)進(jìn)行商業(yè)化種植［1-2］。中國是世界上最大的核桃生產(chǎn)國，其年產(chǎn)量為165.5 萬噸［3］。核桃富含脂肪、蛋白質(zhì)、維生素（維生素A、維生素B、維生素C、維生素D、維生素E、維生素K 等）及礦物質(zhì)（磷、硒等）等營養(yǎng)元素，其中，油脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為52%～70%，且油脂中以不飽和脂肪酸為主，蛋白占比為24%，是營養(yǎng)豐富的食品［4-7］。在中國，核桃主要用于榨取食用核桃油，核桃渣作為食用核桃油生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，富含必需氨基酸，可作為營養(yǎng)來源［8］，然而，多數(shù)核桃渣都用做了飼料和肥料，造成了浪費(fèi)［9］。

由于我國幅員遼闊，不同地區(qū)核桃的化學(xué)成分和生物活性可能不同，這將導(dǎo)致核桃渣的化學(xué)成分和生物活性也會存在一定的差異［10］，因此，本研究中，選用3 種不同緯度地區(qū)的核桃，制備核桃渣，進(jìn)一步地了解其化學(xué)成分和營養(yǎng)價(jià)值，評價(jià)不同地區(qū)核桃渣蛋白組分及營養(yǎng)價(jià)值的差異。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與試劑

核桃采摘自新疆維吾爾自治區(qū)、湖北省、云南?。粴溲趸c、石油醚、乙醇和濃鹽酸（分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）。

1.2 儀器與設(shè)備

FW80 型高速萬能粉碎機(jī)（天津泰斯特儀器有限公司）；DHG-9075 A 型干燥箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）；SX2-2.5-10 型電阻爐（上海右一儀器有限公司）；Hitachi 835-50 型氨基酸自動分析儀（日本Hitachi公司）。

1.3 方 法

1.3.1 核桃渣的制備 分別稱取3 ?。▍^(qū)）的核桃各2 kg，將殼和果仁分離，后將核桃果仁進(jìn)一步去雜（揀去果仁中夾雜薄膜等）、洗凈、烘干并粉碎，將粉末經(jīng)過孔徑為0.850 mm 的篩網(wǎng)篩分，采用索氏萃取法［11］，以石油醚為溶劑，對該粉末進(jìn)行萃取，減壓抽濾后，得到3 種脫脂核桃渣，分別封入自封袋中，貼標(biāo)，于2 ℃下保存，備用。使用前將粉末充分混勻。

1.3.2 化學(xué)成分分析 脫脂核桃渣中水分的測定，參照國標(biāo)GB 5009.3-2016［12］。

脫脂核桃渣中灰分的測定，參照國標(biāo)GB 5009.4-2016［13］。

脫脂核桃渣中蛋白質(zhì)含量的測定，采用凱氏定氮法［14］：取5.00 g 脫脂核桃渣裝入凱氏燒瓶中，依次加入0.50 g 硫酸銅，10.00 g 硫酸鉀以及20 mL濃硫酸，緩慢搖勻后加熱炭化，待液體澄清透明后，繼續(xù)加熱0.5 h，取出，冷卻后加入20 mL 蒸餾水，定容至100 mL 容量瓶，得樣品消化液備用。接收瓶中加入2 滴指示劑和10.00 mL 硼酸溶液，取10.00 mL 樣品消化液流入反應(yīng)室，然后加氫氧化鈉10.00 mL 于堿液管中，使其緩慢流入反應(yīng)室，蒸餾加熱。得到的液體用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液滴定至微紅即為終點(diǎn)。蛋白質(zhì)含量計(jì)算公式如下：

式中：V標(biāo)為樣品消化液消耗的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液體積（mL）；V0為空白消化液消耗的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液體積（mL）；ca為鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液的濃度（mol/L）；0.014 為氮的物質(zhì)的量質(zhì)量×103（g/mL）；M樣為樣品的體積（mL）；V定為消化液體積（mL）；V測為實(shí)驗(yàn)使用的消化液體積（mL）；Κ為氮換算為蛋白質(zhì)的系數(shù)。

1.3.3 脫脂核桃渣的氨基酸含量測定及營養(yǎng)價(jià)值評價(jià) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)室前期建立的方法［15］測定脫脂核桃渣的氨基酸含量。脫脂核桃渣蛋白樣品采用氨基酸自動分析儀進(jìn)行分析，進(jìn)樣前，用鹽酸進(jìn)行水解。根據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織/世界衛(wèi)生組織（Food and Agriculture Organization/World Health Organization，F(xiàn)AO/WHO）的營養(yǎng)評估計(jì)算方法，計(jì)算核桃渣蛋白樣品中的必需氨基酸（essential amino acid，EAA）評分、必需氨基酸指數(shù)（essential amino acid index，EAAI）、氨基酸評分（amino acid score，AAS）及可消化必需氨基酸得分（digestible indispensable amino acid score，DIAAS）；而必需氨基酸與總氨基酸比值（E/T%）、蛋白質(zhì)功效比值（protein efficiency ratio，PER），則參照Chavan 等［16］，相關(guān)公式如下：

必需氨基酸評分計(jì)算：

式中：EAA 為必需氨基酸評分。

必需氨基酸指數(shù)計(jì)算：

式中：EAAI 為必須氨基酸指數(shù)；n為氨基酸個數(shù)；a1、a2、a3…an為測試樣品中各必需氨基酸的含量（%）；b1、b2、b3…bn為FAO/WHO 標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)必需氨基酸含量（%）。

氨基酸評分計(jì)算：

式中，AAS 為氨基酸評分。

可消化必需氨基酸得分計(jì)算：

式中：DIAAS 為可消化的必需氨基酸評分。

必須氨基酸與總氨基酸比值計(jì)算：

蛋白質(zhì)功效比值（protein efficiency ratio，PER）計(jì)算：

式中，PER-1、PER-2、PER-3 分別表示蛋白質(zhì)功效比值的3 種不同計(jì)算方式。Leu 代表亮氨酸，Pro代表脯氨酸，Tyr 代表酪氨酸，Met 代表甲硫氨酸，His 代表組氨酸。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Office 2019 Excel 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；利用SPSS（Version21，2012）軟件，以Duncan 法分析數(shù)據(jù)顯著性，顯著水平為P＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同地區(qū)對核桃渣化學(xué)成分的影響

3 個?。▍^(qū)）的核桃渣的化學(xué)成分如表1 所示。由表1 可知，位于湖北省的核桃，其渣的水分含量顯著高于其他兩個樣品，新疆維吾爾自治區(qū)次之，云南省核桃的水分含量最低（P＜0.05），3 種核桃渣的平均含水量在5.68%至6.14%之間，與新鮮核桃的水分含量相似（6.10%）［17］。3 省份核桃中灰分含量，新疆維吾爾自治區(qū)與云南省、云南省與湖北省之間無顯著性差異（P＞0.05），而新疆維吾爾自治區(qū)核桃的灰分含量要顯著多于湖北省核桃（P＜0.05），三者渣中灰分含量在4.85%至5.47%之間，均超過新鮮核桃的灰分含量（1.80%～2.10%）［18］。位于云南省的核桃，其蛋白含量明顯低于湖北省及新疆維吾爾自治區(qū)（P＜0.05），而湖北省與新疆維吾爾自治區(qū)的核桃渣蛋白含量無明顯差異（P＞0.05），3 個地區(qū)核桃渣的蛋白含量在42.47%至53.58%之間，明顯高于新鮮核桃［19］。以上結(jié)果說明，不同位置種植的核桃，其化學(xué)組成存在一定的差異，并且由表1 的結(jié)果，可推測北方地區(qū)種植的核桃的蛋白質(zhì)含量高于南方地區(qū)種植的核桃。

2.2 脫脂核桃渣的氨基酸含量測定及營養(yǎng)評價(jià)

來自3 個?。▍^(qū)）的核桃渣的氨基酸組成及營養(yǎng)價(jià)值評價(jià)見表2。分析的氨基酸包括游離氨基酸和多肽。由表2 可知，所有地區(qū)的核桃渣的蛋白樣品中均富含谷氨酸（21.30%～21.70%）和精氨酸（13.60%～15.20%），結(jié)果與Martínez 等［1］的報(bào)道相似。3 個省份的核桃渣的含硫氨基酸含量（Met+Cys）相似（2.90%～3.30%），3 種核桃渣中含硫氨基酸含量、總芳香族氨基酸含量及總必需氨基酸含量均高于FAO/WHO（2013）兒童、青少年和成人標(biāo)準(zhǔn)（該標(biāo)準(zhǔn)中3 種氨基酸的含量分別為：2.30%、4.10%及27.50%）。3 種核桃渣蛋白樣品中的非必需氨基酸含量相近，其中谷氨酸（占總氨基酸的21.30%～21.70%）、精氨酸（占總氨基酸的13.60%～15.20%）和天冬氨酸（占總氨基酸的10.20%～10.50%）占比最高，與Vasconcelos［20］等的報(bào)道相符，且高含量的天冬氨酸和谷氨酸是核桃滋味產(chǎn)生的原因［21］。

3 種核桃渣的必需氨基酸與總氨基酸比值（E/T）均超過35%，表明3 個地區(qū)的核桃渣蛋白可作為一種理想的蛋白質(zhì)來源（FAO/WHO，2013 年），而來自云南地區(qū)的核桃渣蛋白樣品結(jié)果最佳（E/T×100%=37.40%）。必需氨基酸指數(shù)（EAAI）越大，氨基酸組成越平衡，蛋白質(zhì)的質(zhì)量和效率越高［22］。3 種核桃渣蛋白樣品的EAAI 值均高于65%，說明核桃渣蛋白樣品的氨基酸組成均高于FAO/WHO（2013）標(biāo)準(zhǔn)，且來自云南地區(qū)的核桃渣蛋白樣品的EAAI 最高，為70.70%。對3 種渣的PER 進(jìn)行預(yù)測，云南核桃渣蛋白樣品的PER-1、PER-2 和PER3值均高于新疆和湖北的核桃渣蛋白樣品，表明云南的核桃渣可能具有較高的消化率。

2.3 不同核桃渣氨基酸評分（AAS）營養(yǎng)評價(jià)

表3 顯示了來自3 個不同?。▍^(qū)）的核桃渣的氨基酸評分，評分在128.00～136.00 之間，差異很小，其中來自云南地區(qū)的氨基酸評分最高。來自3個省份的核桃渣的第一限制氨基酸是賴氨酸，這與Martínez［1］的報(bào)道一致；第二限制氨基酸是纈氨酸。為了平衡營養(yǎng)，核桃仁應(yīng)和賴氨酸和纈氨酸含量高的食物一起加工。

2.4 核桃渣可消化的DIAAS 營養(yǎng)評價(jià)

DIAAS 是一種較為新穎的評價(jià)蛋白質(zhì)質(zhì)量的方法，它是由單位質(zhì)量的膳食蛋白質(zhì)中可消化的膳食必需氨基酸中最低量決定的。Adewole 等［23］使用生長期的豬做動物實(shí)驗(yàn)得知了蛋白質(zhì)中必需氨基酸的真實(shí)回腸消化率系數(shù)，若沒有來自人體的必需氨基酸真實(shí)回腸消化率數(shù)據(jù)，糧農(nóng)組織建議使用該系數(shù)［24］。當(dāng)DIAAS≥100%時(shí)，營養(yǎng)評價(jià)為優(yōu)秀；DIAAS 在75%～99%之間時(shí)，營養(yǎng)評價(jià)為良好；如果DIAAS＜75%時(shí)，營養(yǎng)評價(jià)則為低。3個省份的核渣的DIAAS 結(jié)果見表4，DIAAS 評分從湖北核桃渣蛋白樣品的35%，新疆核桃渣蛋白樣品的40%，到云南核桃渣蛋白樣品的48%不等，三者的第一限制氨基酸均為賴氨酸。并且第一限制氨基酸賴氨酸均低于75%，由于賴氨酸含量低，核桃渣蛋白樣品DIAAS 評價(jià)為“低”。大多數(shù)植物蛋白的DIAAS 評價(jià)均為“低”（DIAAS＜75%），核桃渣的DIAAS 評價(jià)分值與許多其他植物蛋白評分相似，如小麥粉（DIAAS=51%）和扁豆（DIAAS=54%）［25］。除賴氨酸外，核桃渣蛋白樣品的必需氨基酸含量均高于FAO/WHO 的標(biāo)準(zhǔn)，因此，向核桃渣蛋白中添加賴氨酸可大大改善典型的低質(zhì)量飲食。

表4 核桃渣的DIAAS 評價(jià)Tab.4 Digestible IAA reference ratio

3 結(jié) 論

作為核桃油生產(chǎn)過程中形成的副產(chǎn)物，核桃渣具有豐富的蛋白質(zhì)，具有很高的營養(yǎng)價(jià)值。本研究采用新疆、湖北及云南3 個省（區(qū)）地區(qū)采摘的核桃制備核桃渣，盡可能排除了因地理環(huán)境導(dǎo)致的偶然性誤差，測定了核桃渣的化學(xué)成分及氨基酸組成，并對其進(jìn)行營養(yǎng)價(jià)值評價(jià)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，3 種核桃渣的平均含水量在5.68%至6.14%之間，灰分含量在4.85%至5.47%之間（脫水），蛋白含量在42.47%至53.58%之間（脫水）。不同地區(qū)的核桃渣中含硫氨基酸含量、總芳香族氨基酸含量、總必需氨基酸含量、核桃渣蛋白樣品的氨基酸組成及總必需氨基酸與總氨基酸比值均高于FAO/WHO 兒童、青少年和成人標(biāo)準(zhǔn)（2013）。3 個省份的核桃渣的第一限制氨基酸是賴氨酸，第二限制氨基酸是纈氨酸，除賴氨酸外，核桃渣的必需氨基酸含量高于FAO/WHO 標(biāo)準(zhǔn)［26］。因此，3 種不同省份的核桃均是優(yōu)質(zhì)的蛋白源來源。適度補(bǔ)充賴氨酸與纈氨酸后，核桃可直接通過噴霧干燥技術(shù)，制作植物蛋白粉［27］；核桃渣中的蛋白質(zhì)可制備核桃乳植物飲料，不僅風(fēng)味獨(dú)特，且有助于核桃蛋白的吸收；核桃渣中的蛋白質(zhì)可作為焙烤食品的輔料（如餅干），不僅增加蛋白質(zhì)營養(yǎng)，且改善餅干的品質(zhì)［28］。