不同產(chǎn)地黃芪種子蛋白質(zhì)和氨基酸的含量測定及營養(yǎng)分析

張曉薇，弓 強(qiáng)，彭曉夏

（山西中醫(yī)藥大學(xué) 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，山西 晉中 030619）

黃芪是著名的滋補(bǔ)中藥，也是最早被列入“藥食同源”的中藥材，是百姓日常生活中最常用的中藥材。黃芪為豆科植物蒙古黃芪[Astragalus membranaceus (Fisch)Bge. Var. mongholicus(Bge.)Hsiao]或膜莢黃芪[Astragalus membranaceus(Fisch.)Bge.]的干燥根[1]。常用于氣虛困乏、食少便溏、中氣不足、腹瀉脫肛、便血崩漏、表虛水腫、久潰不愈、慢性腎炎、蛋白尿、糖尿病等癥狀，具有治療氣虛、增強(qiáng)衛(wèi)表功能、健脾利尿、斂汗抗衰的功能[2]。多年來，黃芪的應(yīng)用主要集中在根、莖部，其他部位（如黃芪籽）現(xiàn)階段尚未被有效利用[3]，對黃芪的研究也主要集中在黃酮[4]、黃芪甲苷[5]、多糖等方面[6]。而對黃芪種子蛋白質(zhì)、氨基酸的成分及營養(yǎng)評價(jià)鮮有報(bào)道。中藥中的氨基酸和蛋白質(zhì)大多具有輔助藥效的作用[7]。我國居民的膳食結(jié)構(gòu)主要以五谷為主，蛋白質(zhì)攝入普遍不足。如果能開發(fā)出有利用價(jià)值的種子蛋白，對彌補(bǔ)我國居民蛋白質(zhì)不足有極大的好處。因此，對黃芪種子進(jìn)行氨基酸分析及營養(yǎng)評價(jià)，對開發(fā)種子類營養(yǎng)產(chǎn)品提供一定的科學(xué)依據(jù)。

黃芪主產(chǎn)于山西、內(nèi)蒙古、甘肅、吉林、黑龍江等地[8]。黃芪是山西著名的道地藥材，對山西與其他地域的黃芪種子蛋白質(zhì)、氨基酸進(jìn)行比較，并與大豆和雞蛋蛋白進(jìn)行營養(yǎng)評價(jià)，為黃芪種子中營養(yǎng)成分給出合理的評價(jià)，為黃芪資源的開發(fā)和種植提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料和試劑

不同產(chǎn)地的黃芪種子選購于安國藥材市場，經(jīng)山西中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院劉計(jì)權(quán)副教授鑒定，均為深褐色扁圓形種子；氨基酸標(biāo)準(zhǔn)品，美國Sigma 公司提供；其余試劑均為分析純，天津科密歐化學(xué)試劑有限公司提供。

1.2 儀器

L-8900 型氨基酸分析儀，日本日立高新技術(shù)公司產(chǎn)品；JA2003 型電子天平，上海雙旭電子有限公司產(chǎn)品；SPT-20 型紅外消解爐、SPD-60 型半自動(dòng)凱氏定氮儀，北京三品科創(chuàng)有限公司產(chǎn)品；BGZ-型電熱鼓風(fēng)干燥箱，蘇州江東精密儀器有限公司產(chǎn)品；DFT250 型高速粉碎機(jī)，北京環(huán)亞天元機(jī)械技術(shù)有限公司產(chǎn)品。

2 試驗(yàn)方法

2.1 蛋白質(zhì)含量測定

按照GB 5009.5—2016 經(jīng)凱氏定氮儀進(jìn)行蛋白的測定。將經(jīng)過篩選的完整飽滿的黃芪種子分別用小型的粉碎機(jī)粉碎，過3 號(hào)藥篩，裝密封袋標(biāo)記。用分析天平精確稱取0.5 g 樣品（精確至1 mg） 置于培養(yǎng)皿中，置于60 ℃恒溫干燥箱中烘至恒質(zhì)量，然后放入消化管中消化，用凱氏定氮儀進(jìn)行測定并計(jì)算含量。

2.2 氨基酸含量測定和評價(jià)方法

2.2.1 氨基酸含量測定

取處理好的樣品準(zhǔn)確稱取0.202 5，0.205 7 g 于25 mL 的比色管中，加入6 mol/L 的鹽酸溶液15 mL，加入新蒸餾的苯酚溶液3 滴，再將比色管放入冷凍劑，冷凍5 min，放入恒溫干燥箱，以110 ℃水解22 h 后取出冷卻。將水解液過濾，去離子水多次沖洗比色管，水解液全部轉(zhuǎn)移至25 mL 容量瓶中，pH值2.2 的檸檬酸鈉緩沖液定容，搖勻后過0.45 μm 濾膜待測。用全自動(dòng)氨基酸分析儀按照《食品中氨基酸的測定》 （GB 5009.124—2016） 進(jìn)行檢測，以峰面積計(jì)算，以外標(biāo)法計(jì)算氨基酸含量。

2.2.2 必需氨基酸營養(yǎng)評價(jià)

氨基酸評分（Amino acid score，AAS） 是一種廣為采用的食物蛋白質(zhì)營養(yǎng)價(jià)值評價(jià)方法[9]，它反映了食物蛋白質(zhì)與人體蛋白質(zhì)構(gòu)成模式的接近程度，以生物學(xué)價(jià)值最高的雞蛋蛋白質(zhì)作為參考蛋白質(zhì)，將每克待測食物蛋白質(zhì)中每種必需氨基酸的含量占FAO/WHO 評分模式中該氨基酸含量的百分?jǐn)?shù)計(jì)算出來，此百分?jǐn)?shù)即為氨基酸評分。食物蛋白質(zhì)氨基酸模式與人體蛋白質(zhì)構(gòu)成模式越接近，其營養(yǎng)價(jià)值越高。計(jì)算公式如下：

化學(xué)評分[10]顯示待測氨基酸與標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)雞蛋蛋白氨基酸的接近程度?；瘜W(xué)評分（Chemical score，CS） 的計(jì)算方法如下：

3 結(jié)果和分析

3.1 黃芪種子蛋白質(zhì)含量

蛋白質(zhì)含量的高低是評價(jià)種子品質(zhì)好壞的重要指標(biāo)。

不同產(chǎn)地黃芪種子蛋白質(zhì)含量比較見表1。

表1 不同產(chǎn)地黃芪種子蛋白質(zhì)含量比較/ %

由表1 可知，不同產(chǎn)地的黃芪種子蛋白質(zhì)平均含量為45.66%，各地黃芪種子蛋白含量無明顯差異，均高于含量較高的大豆蛋白，與常見的蛋白質(zhì)食品進(jìn)行對比，花生的蛋白質(zhì)平均為27.05%[11]，核桃蛋白質(zhì)含量為16.66%[12]。由此可見，黃芪種子的蛋白質(zhì)含量均高于這些堅(jiān)果類食品，說明黃芪種子是一種優(yōu)良的植物蛋白來源，開發(fā)利用價(jià)值極大。其中，甘肅黃芪種子蛋白質(zhì)含量最高，其次是山西黃芪種子，內(nèi)蒙古最低。不同產(chǎn)地蛋白質(zhì)含量差別與自然環(huán)境、氣候變化或種植管理有一定的關(guān)系。

3.2 黃芪種子氨基酸組成分析

按照GB 5009.124—2016 可檢測出16 種氨基酸。

黃芪種子氨基酸組成與含量分析見表2。

表2 黃芪種子氨基酸組成與含量分析 / g·（100 g)-1

3.2.1 不同產(chǎn)地黃芪種子氨基酸總量比較

氨基酸作為蛋白質(zhì)的基本單位，對生物體蛋白質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)及代謝活動(dòng)起重要的作用，不同氨基酸具有不同的功能。由表2 可知，黃芪種子所含的氨基酸種類齊全，在含量上有所差異。氨基酸含量最多的是山西30.85 g/100 g，其次為甘肅29.11 g/100 g，內(nèi)蒙古最低28.07 g/100 g。其中，山西和內(nèi)蒙古氨基酸含量最多的順序?yàn)楦拾彼?谷氨酸>天冬氨酸，而甘肅黃芪中含量最多是谷氨酸>甘氨酸>天冬氨酸，蛋氨酸含量最低，與王永輝等人[13]測定的數(shù)據(jù)相似?？傮w看黃芪種子與其他物質(zhì)相似，谷氨酸含量較高。谷氨酸是人體主要的氨基酸，可以解除機(jī)體氨毒，參與腦組織的生化代謝和多種生理活性物質(zhì)的合成[14]，如谷氨酸是生成γ -氨基丁酸（GABA） 的前體，GABA 具有安神、調(diào)節(jié)食欲、降血壓、防止動(dòng)脈硬化和改善脂質(zhì)代謝等多種生理功能，谷氨酸還具有促進(jìn)紅細(xì)胞生成、排除腦組織中的氨、影響兒童智力發(fā)育和預(yù)防癲癇等功能，在食品和醫(yī)藥等領(lǐng)域有著重要用途[15]。目前，γ -氨基丁酸被廣泛用于輔助睡眠的保健品。山西和甘肅黃芪種子中含量最高的是甘氨酸及谷氨酸，甘氨酸和谷氨酸是抗氧化劑谷胱甘肽的組成原料，谷胱甘肽對肝臟解毒起到重要的作用。甘氨酸在食品加工可作為防腐劑和穩(wěn)定劑，甘氨酸還可用作配制調(diào)節(jié)胃液酸度、提高肌肉活力的運(yùn)動(dòng)員營養(yǎng)飲料及其他氨基酸食品的原料[16]。因此，從富含甘氨酸角度可以加大黃芪種子氨基酸的應(yīng)用。黃芪種子含豐富的天門冬氨酸，天冬氨酸是4 種必需氨基酸（賴氨酸、蘇氨酸、異亮氨酸、蛋氨酸） 合成的前體，對增加心肌收縮、消除疲勞、增強(qiáng)肝臟功能等有一定作用[17]。

3.2.2 必需氨基酸營養(yǎng)評價(jià)

必需氨基酸是指人體自身無法合成，需從食物中攝取的氨基酸。食物中必需氨基酸的含量高低及比例是決定植物營養(yǎng)及食用價(jià)值的重要因素[18]。由表2 可知，黃芪種子中必需氨基酸種類齊全，必需氨基酸占氨基酸總量分別是山西35.65%，甘肅31.87，內(nèi)蒙古31.70%。三地必需氨基酸含量高低順序大體相同，均為亮氨酸>纈氨酸>賴氨酸>蘇氨酸>異亮氨酸。而亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸是支鏈氨基酸，主要存在于肌肉中，是目前改善肌肉衰減主要推薦攝入的氨基酸，是一些素食人群補(bǔ)充支鏈氨基酸的有效食品。黃芪種子中賴氨酸和蘇氨酸的含量也較高，正好彌補(bǔ)谷類食物這兩種氨基酸偏低的缺點(diǎn)，利于蛋白質(zhì)的食物互補(bǔ)作用，對提升食物蛋白質(zhì)營養(yǎng)價(jià)值有很大的好處。食物蛋白質(zhì)營養(yǎng)價(jià)值的高低取決于其所含的必需氨基酸的數(shù)量、種類和比例，食品營養(yǎng)學(xué)認(rèn)為，F(xiàn)AO/WHO 理想模式是EAA/TAA在40%左右，EAA/NEAA 在60%以上[19]，黃芪種子必需氨基酸EAA/TAA 比值雖小于40%，但均超過30%，EAA/NEAA 比值為46%~53%，也接近60%，說明黃芪種子具有一定的營養(yǎng)價(jià)值。

3.2.3 藥效氨基酸營養(yǎng)評價(jià)

自然界中有20 種標(biāo)準(zhǔn)氨基酸，其中天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、賴氨酸、精氨酸等9 種氨基酸在植物中含量較少，且有些人體不能合成，稱為藥用氨基酸[20]。黃芪種子中藥效氨基酸占氨基酸總量較高。分別是內(nèi)蒙古77.38%>甘肅71.18%>山西63.92%，高于枸杞的藥效氨基酸含量，也高于一般水果（如楊梅） 中藥用氨基酸含量[21]。說明中藥材種子中的藥用氨基酸與其藥效有一定的關(guān)系，值得進(jìn)一步挖掘藥材種子的功能。不同產(chǎn)地的藥效氨基酸含量高低基本一致。其中，天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、亮氨酸、精氨酸含量均比較高；天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸是嘌呤從頭合成的主要原料，對機(jī)體核酸的合成有重要意義。故食用種子蛋白可以提高人體DNA 和RNA的水平，為機(jī)體自身的修復(fù)有重要的幫助。

3.2.4 苦味氨基酸營養(yǎng)評價(jià)

苦味氨基酸主要包括纈氨酸、苯丙氨酸、組氨酸、精氨酸和亮氨酸，其含量多少會(huì)影響食物的口感，中藥材中普遍有苦澀的味道，黃芪種子中的苦味氨基酸含量占29.07%~33.19%，比一般食材如花鰻鱺魚中的苦味氨基酸含量高[22]，苦味有可能會(huì)影響其食用，建議食用時(shí)進(jìn)行搭配來糾正其苦味。

3.3 不同產(chǎn)地黃芪種子氨基酸模式營養(yǎng)價(jià)值評價(jià)

黃芪種子氨基酸模式的比較見表3。

表3 黃芪種子氨基酸模式的比較/mg·g-1

通過不同產(chǎn)地黃芪種子必需氨基酸與FAO/WHO推薦的氨基酸模式相比較，可以看出不同產(chǎn)地黃芪種子中，蛋氨酸在氨基酸評分（AAS） 和化學(xué)評分（CS） 中最低。所以黃芪種子第一限制氨基酸為蛋氨酸，第二限制氨基酸是苯丙氨酸，只有異亮氨酸AAS 大于1，說明黃芪種子的氨基酸模式與營養(yǎng)推薦模式存在一定的差距。從化學(xué)評分（CS） 結(jié)果看不同產(chǎn)地的必需氨基酸數(shù)值基本相似，其中纈氨酸最高。

3.4 不同食品中必需氨基酸含量對比

將黃芪種子與常用食品雞蛋和大豆進(jìn)行必需氨基酸含量對比。

與不同食品必需氨基酸含量比較見表4。

表4 與不同食品必需氨基酸含量比較

由表4 可知，不同產(chǎn)地黃芪種子EAA/TAA 與大豆、雞蛋比值接近。提示黃芪種子蛋白中必需氨基酸合理，利用價(jià)值較高，從營養(yǎng)學(xué)角度可以認(rèn)為其是值得食用的植物蛋白質(zhì)材料。

4 結(jié)論

從不同產(chǎn)地黃芪種子的蛋白質(zhì)含量、氨基酸總量、必需氨基酸、藥效氨基酸、氨基酸營養(yǎng)評價(jià)等方面進(jìn)行比較，山西、甘肅和內(nèi)蒙古的黃芪種子蛋白質(zhì)含量均高于常見的大豆、雞蛋等優(yōu)質(zhì)蛋白，平均為45.66%，其中山西的蛋白質(zhì)含量最高。不同產(chǎn)地的黃芪種子在蛋白質(zhì)含量和氨基酸含量有一定差別，可能與其遺傳因素有關(guān)，也與土壤環(huán)境、氣候條件和種植管理有一定關(guān)系。

按GB 5009.124—2016 標(biāo)準(zhǔn)共檢出黃芪種子中16 種氨基酸，不同產(chǎn)地的氨基酸含量有一定的差別，但差別不大。山西和內(nèi)蒙古黃芪含中甘氨酸量最高，甘肅黃芪中谷氨酸含量最高，其他氨基酸含量高低順序基本相似。黃芪種子的必需氨基酸含量占氨基酸總量平均為33.41%，其中山西黃芪的含量最高。9 種藥效氨基酸含量也豐富，平均占氨基酸總量的70.84%，其中內(nèi)蒙古最高，山西最低，苦味氨基酸含量也較高，占氨基酸總量的平均30.98%。其中，山西最高，內(nèi)蒙古最低。通過FAO/WHO 推薦的氨基酸模式相比較，黃芪種子第一限制氨基酸為蛋氨酸，AAS 和CS 與推薦模式還存在一定的差距，也說明植物蛋白的營養(yǎng)價(jià)值較完全蛋白略低。通過與大豆和雞蛋中的必需氨基酸進(jìn)行營養(yǎng)評價(jià)，山西黃芪種子中的EAA/TAA 高于大豆和雞蛋，甘肅和內(nèi)蒙古的大豆和雞蛋EAA/TAA 比值接近。

植物蛋白相較動(dòng)物蛋白有蛋白質(zhì)含量高，富含多不飽和脂肪酸、膳食纖維、維生素與礦物質(zhì)等。而中藥種子除了富含蛋白質(zhì)，還具有其獨(dú)特的中藥活性，黃芪種子中富含黃酮，而且黃芪種子酶水解的多肽也具有很強(qiáng)的抗氧化活性[25]，因此加大開發(fā)黃芪種子植物蛋白在功能食品的開發(fā)利用有重要的意義。