黄皮种子蛋白质营养价值的评价研究

翁德宝,林玉婷

(江苏教育学院生物系,江苏南京 210013)

黄皮种子,又名黄皮核,为芸香科植物黄皮Clausena lansium(Lour.)Skeels果实的种子。黄皮原产于我国华南地区,为我国热带亚热带重要的常绿果树,目前主要分布于广东、广西、福建、海南、云南等地。夏季收集成熟种子,洗净,蒸熟,晒干。其药材性状为卵圆形,稍扁,长 1～1.8 cm,宽 0.6～0.8 cm,基部钝圆,先端稍尖而弯向一侧,表面光滑,明显分为两色,上部 1/3灰黄色,下部黄青色。种皮多已脱落,故商品多为种仁;子叶 2片,肥厚。质坚实,折断面黄白色。黄皮核性味苦、辛、微温,药用价值极广,具有理气,止痛、散郁,拔毒的功效[1]。

黄皮是一种食药兼用的水果。迄今为止,人们对黄皮栽培技术、生产技术、病虫害和食饮品加工的研究比较重视[2],而对于其蛋白质价值的评价尚未见系统的报导。

本项研究根据对黄皮种子蛋白质、氨基酸含量测定的结果,采用两种方法 (模糊识别法[3],氨基酸比值系数法[4]),进行综合评价[5,6,7],分别以鸡蛋蛋白质为标准蛋白,以WHO/FAO(1973)提出的评价蛋白质营养价值的氨基酸模式[8]为依据,并以 8种植物种子为对照,首次对黄皮种子蛋白质进行营养价值的分析评价,为黄皮的开发利用进一步提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

黄皮种子,2009年夏季在广州市购买黄皮果实,去果肉留存种子风干备用。

1.2 测定方法

1.2.1 蛋白质含量的测定

采用微量凯氏 (Micro-Kjeldahl)定氮法[9]进行测定。N×6.25为粗蛋白含量。

1.2.2 氨基酸组成及含量的测定

采用氨基酸自动分析仪 (A200 amino Nova)进行测定。因样品处理用 6 mol·L-1HCl水解的过程中,色氨酸 (Trp)全部被破坏,故测定了除色氨酸外的 17种氨基酸。

1.3 评价方法

食物蛋白质营养价值的优劣,主要取决于所含必需氨基酸 (essential amino acid,EAA)的种类、数量和组成比例。故下述两种评价方法均围绕样品中EAA展开综合分析和讨论。

1.3.1 模糊识别方法评价的数学模型

评价的模型按参考文献 5,6,7的方法建立。

设 U为待评价对象的全体,即:

U={u1,u2,u3,u4,…,u9},

其中 u1表示黄皮种子,u2表示小米,u3表示薏米,u4表示高粱米,u5表示大豆,u6表示蚕豆,u7表示豌豆,u8表示西瓜子,u9表示松子仁。

对于每一个对象 ui对应一个模式:

P(ui)=(ui1,ui2,ui3,ui4,…,ui7),(i=1,2,3,…,9)。

模式中 7个分量分别代表对象 ui的 7种必需氨基酸 (除色氨酸外)含量。

以鸡蛋蛋白质为标准蛋白质,其必需氨基酸含量 (mg·g-1蛋白质)为:

P(a)=(a1,a2,a3,…,a7)=(50.3,92.5,56.3,34.1,56.3,52.3,68.3)。该项数值见参考文献[10]。

a1,a2,a3,…,a7,依次代表异亮氨酸 (Ile)、亮氨酸 (Leu)、赖氨酸 (Lys)、蛋氨酸 (Met)、苯丙氨酸(Phe)、苏氨酸 (Thr)和缬氨酸 (Val)的含量。

根据兰氏距离法[3]定义对象 ui和标准蛋白 a的贴近度 (close degree)μ(a,ui),即

其中 C为适当选择的常数。取 C=0.09得

常数 C取 0.09以使计算结果属于区间〔0,1〕,并能增加分辨度,有利于结果比较。

由 (1)式计算评价对象 ui分别相对于鸡蛋蛋白质 (标准蛋白)的贴近度,然后按贴近度大小顺序排列。贴近度反映评价对象蛋白质质量与标准蛋白质的接近程度。贴近度越大,该蛋白质营养价值与标准蛋白越接近,蛋白质的营养价值也就越好。

1.3.2 氨基酸比值系数法[4]

各类蛋白质的氨基酸组成比例不尽相同,其所含的必需氨基酸组成比例越接近人体需要氨基酸的比例,则其蛋白质营养价值就越优。

参照朱圣陶等的方法,利用世界卫生组织(WHO)和联合国粮农组织 (FAO)1973年提出的EAA(含 Cys和 Tyr)模式 (reference model of EAA,RME)[8],按照公式 (2),(3),(4)分别计算 9种待评对象的必需氨基酸比值 (ratio of amino acid,RAA)、氨基酸比值系数 (ratio coefficient of amino acid,RC),最后求得氨基酸比值系数分 (score of RC,SRC),据此来评价蛋白质的营养价值,相比较而言,SRC越接近 100,其营养价值相对较高。

由于一般食物各种氨基酸比值往往不相同,故可计算氨基酸比值的均数。如果食物蛋白质氨基酸组成含量比例与模式氨基酸一致,则各种 EAA的RC应等于 1,数值大于或小于 1均表示偏离氨基酸模式,RC>1表明该种 EAA相对过剩,RC<1则表明该种 EAA相对不足,RC最小者为第一限制性氨基酸 (first limiting amino acid,FLAA)。

(CV为 RC的变异系数,CV=标准差 /均数)

SRC的意义为:如果食物蛋白质 EAA组成比例与 RME一致,则 RC的变异系数 (CV)为 0,SRC=100;若食物蛋白质 EAA的 RC越分散,表明这些EAA在氨基酸平衡的生理作用方面所提供的负贡献越大,则 CV变大,SRC变小,蛋白质的营养价值就越差。相比较而言,SRC越接近 100,其营养价值相对较好。

2 结果与分析

2.1 黄皮种子的蛋白质和氨基酸含量

蛋白质和氨基酸含量测定结果见表1。

表1 黄皮种子蛋白质和氨基酸的含量

表1表明:黄皮种子蛋白质中 EAA/NEAA值为0.692(69.2%),EAA/TAA值为 0.355(35.5%),分别高于和接近 WHO/FAO标准规定的 60%和40%[8],可以提供食物优质蛋白质。

食品化学理论认为,天冬氨酸 (Asp)和谷氨酸(Glu)为鲜味氨基酸[11],这两种氨基酸的含量在EAA中达到 20.9%,黄皮种子蛋白质中富含 Asp和Glu。如将黄皮种子蛋白质分离提取以后,再将其水解,所获得的 Glu、Asp可作为鲜味剂的加工原料。

2.2 模糊识别法的评价结果

为了进行综合分析评价,选择了 8种常见植物种子 (小米、薏米、高粱米、大豆、蚕豆、豌豆、西瓜子、松子仁)作为对照,其蛋白质和氨基酸含量数据引自文献 10。

由 (1)式计算评价对象 ui分别相对于鸡蛋蛋白质 (标准蛋白)的贴近度,其数值见表2。

表2 待评食物蛋白质相对于标准蛋白的贴近度

根据贴近度大小,其蛋白质营养价值由大到小排序为:大豆 >小米 >蚕豆 >豌豆 >薏米 >西瓜子>黄皮种子 >松子仁 >高粱米。虽然在本文所列出的评价对照食物中,黄皮种子蛋白质含量较低,但其贴近度值已达 0.8536,和粮谷类高粱米,薏米,及富含油脂的西瓜子、松子仁接近,其营养价值尚好。

2.3 氨基酸比值系数法的评价结果

如果蛋白质中必需氨基酸齐全,比例得当,接近或符合WHO/FAO必需氨基酸参考模式要求,则这种蛋白质适宜人体的生理需要,营养价值高。按照公式 (2),(3),(4)分别计算上述 9种待评对象的RAA、RC、SRC,其数值见表3。

根据 SRC大小,其蛋白质营养价值由大到小排序为:豌豆 >蚕豆 >大豆 >松子仁 >西瓜子 >高粱米 >小米 >黄皮种子 >薏米。黄皮种子氨基酸比例不太均衡,其营养价值与前述评价结果基本一致。

此外,表3表明黄皮种子蛋白质中第一限制性氨基酸为含硫氨基酸 (Met+Cys),其 RC值为最低,导致 RC的变异系数 CV值增大,从而降低了 SRC值,这与其它几种植物种子有所不同。

表3 黄皮种子和 8种食物蛋白质的氨基酸比值、氨基酸比值系数及氨基酸比值系数分的比较

3 讨 论

模糊识别法评价过程中采用鸡蛋蛋白质作为标准蛋白,氨基酸比值系数法则采用WHO/FAO提出的氨基酸模式作为评价的参考标准。9种植物种子之间蛋白质营养价值高低顺序在两种评价结果中有所不同,这是由于全鸡蛋模式中每克蛋白质的 EAA含量与WHO/FAO模式有差异,模糊识别法评价过程中酪氨酸 (Tyr)和半胱氨酸 (Cys)不参与计算,因此这两种氨基酸的含量大小直接影响了两种评价方法的结果,但不影响整体营养评价。

模糊识别法求取贴近度和氨基酸比值系数法求取 SRC均从氨基酸平衡理论观点出发,着重分析评价黄皮种子蛋白质中各种 EAA偏离全蛋模式或WHO/FAO氨基酸模式的离散度,即它的整体偏离程度,无论是低于或高于模式 (标准),均在评价中给予考虑。这比目前仍在沿用的仅仅单纯计算氨基酸分 (AAS)的简单方法[8]更为科学合理。本项研究中两种方法结合使用,使得对黄皮种子蛋白的营养价值评价更为全面。

黄皮种子蛋白质中氨基酸种类比较齐全,必需氨基酸与非必需氨基酸含量的比值为 0.692,必需氨基酸含量占氨基酸总含量的 35.5%,分别高于和接近WHO/FAO标准规定的 0.6和 40%。作为植物来源的蛋白质,黄皮种子蛋白质相对于鸡蛋蛋白(标准蛋白)的贴近度能达到 0.8536,其营养价值应值得重视。黄皮种子蛋白质中的第一限制性氨基酸为含硫氨基酸 (Met+Cys),与其他植物种子蛋白的第一限制性氨基酸不同,根据蛋白质互补理论[12],如将黄皮种子蛋白质作为蛋白质添加剂应用于食品生产中,可以取长补短,充分利用其营养价值。

黄皮通常作为鲜果或蜜饯食用,其种子作为废弃物丢弃,本文证明了黄皮蛋白质的营养价值,故可为其综合利用提供科学依据。

[1] 江苏新医学院.中药大辞典 (下册)[M].上海:上海科学技术出版社,1986:2049.

[2] 曹子慧,陈桂忠,陈全斌.从文献计量分析看我国黄皮研究现状[J].农业图书情报学刊,2008,20(10):50.

[3] 吴望名,陈永义,黄金丽,等.应用模糊集方法[M].北京:北京师范大学出版社,1985.26-28,56.

[4] 朱圣陶,吴 坤.蛋白质营养价值评价——氨基酸比值系数法[J].营养学报,1988,10(2):87-190.

[5] 翁德宝,徐颍洁.鸡冠花叶蛋白质营养价值的评价研究[J].武汉植物学研究,1999,17(1):15-20.

[6] 翁德宝,黄雪方,杨基楼.四种南京地产栽培野菜蛋白质营养价值的研究评价[J].自然资源学报,2001,16(3):288-291.

[7] 翁德宝,黄雪方.野生诸葛菜菜蛋白质营养价值的研究评价[J].西北植物学报,2001,21(4):673-677.

[8] 佩利特 PL,杨 VR.蛋白质食物的营养评价[M].范文洵,李泽英,赵煦和,译.北京:人民卫生出版社,1984:5-58.

[9] 刘 箭.生物化学实验教程[M].北京:科学出版社,2004:9-13.

[10] 中国预防医学科学院.食物成分表[M].北京:人民卫生出版社,1992:62-65,72-73.

[11] 吴俊明.食品化学[M].北京:科学出版社,2004:180.

[12] 黄佩民.优质蛋白质与膳食营养[M].北京:中国农业科技出版社,1993:98-101.