寒地冬麦氨基酸组分分析

孙莹璐，王晓楠，付连双，王 涛，王明芳，李卓夫

（东北农业大学农学院，哈尔滨 150030）

寒地冬麦氨基酸组分分析

孙莹璐，王晓楠，付连双，王 涛，王明芳，李卓夫*

（东北农业大学农学院，哈尔滨 150030）

为分析寒地与其他地区小麦营养品质的差异，对7份不同类型小麦品种进行氨基酸组分分析。结果表明，寒地冬麦总氨基酸、必需氨基酸和非必需氨基酸含量均显著高于其他小麦材料；必需氨基酸中寒地冬麦的异亮氨基酸、亮氨酸、赖氨酸和苏氨酸含量显著高于其他材料；半必需氨基酸表现为，东农冬麦377品系精氨酸含量最高，东农冬麦1号组氨酸含量最高；非必需氨基酸表现为，除丝氨酸和天冬氨酸含量相对较低外，寒地冬麦各种非必需氨基酸含量也较其他材料非必需氨基酸含量高。

冬麦；总氨基酸；必需氨基酸；半必需氨基酸；非必需氨基酸

小麦是我国重要的粮食作物之一，其营养成分丰富，是人体主要的淀粉和蛋白质来源，其中淀粉含量约75%，蛋白质含量约为12%[1]。小麦中还含有较丰富的维生素和微量元素等[2]。近年来，提高小麦粉的营养品质已成为小麦育种工作的重要任务，大多学者将重点放在提高小麦籽粒蛋白质上，而蛋白质营养价值主要因氨基酸组成和含量比例不同而异[3]。

氨基酸是组成蛋白质的基本单位，目前已发现的天然氨基酸有300多种，其中人体所需的氨基酸约有20种，分必需氨基酸、半必需氨基酸和非必需氨基酸。必需氨基酸指人体（或其他脊椎动物）不能合成或合成速度远不适应机体的需要，必需由食物蛋白供给。必需氨基酸共有8种，赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸。此外，人体合成的精氨酸、组氨酸不能满足自身的需要，需要从食物中摄取一部分，称之为半必需氨基酸。其余10种氨基酸为非必需氨基酸。小麦蛋白质中的氨基酸组成很不平衡，其中最为缺乏的是赖氨酸，平均占小麦籽粒的0.44%，称为第一限制性氨基酸，其次是苏氨酸，称为第二限制性氨基酸[4-5]。

目前对黑龙江省寒地冬麦品种的研究多集中在抗寒机理方面，而对于其营养品质研究尚未见报道。为分析寒地冬麦营养品质与其他冬春麦材料营养品质的异同，本研究选取寒地冬麦新品种东农冬麦1号及新育品系东农冬麦377、东农冬麦256；黑龙江春麦09-4190品系和龙麦33；南方冬麦品种农春2号以及目前市场上销售的鲁王面粉进行氨基酸含量比较与分析，为寒地冬麦营养品质遗传改良提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

选取在黑龙江省安全越冬的冬麦品种东农冬麦1号（东北农业大学小麦育种所育成，在黑龙江省冬季能够安全越冬且返青率达80%以上）、冬麦377品系和冬麦256品系（为东北农业大学小麦育种所培育新品系，返青率大于70%），黑龙江省大面积推广的春麦品种龙麦33（黑龙江省农科院作物育种所育成）、东农09-4190品系（东北农业大学小麦育种所培育春麦高代品系）），河北小麦品种农春2号、市场上销售的鲁王牌面粉（对照）共计7份材料。除鲁王面粉外，其余6份小麦材料均用布拉班德磨（Brabender mill）磨粉。

1.2 方法

采用国标GB/T 5009.124-2003方法测定氨基酸[6]。称取小麦粉样品各100 mg于15 mL水解管中，3次重复，加入6 mol·L-1优级纯盐酸10 mL后冲入高纯氮气，在冲氮状态下拧紧耐压螺盖，之后放入110℃烘箱中水解24 h。取出后冷却，打开水解管，将水解液全部转移至50 mL容量瓶中，用去离子水定容，过滤。取1 mL滤液60℃真空脱酸浓缩，反复两次后蒸干，加入1 mL样品缓冲溶液经0.22 μm滤膜后上机。试验所得氨基酸含量均由德国安米诺西斯A200全自动氨基酸分析仪测得。

1.3 数据处理及统计分析

采用DPS 7.05分析软件对数据进行显著性分析，Excel 2007对数据进行作图。

2 结果与分析

2.1 各品种（系）小麦氨基酸含量差异

表1是参试品种（系）氨基酸组分情况，从表1得出冬麦377、东农冬麦1号、龙麦33、农春2号、冬麦256、东农09-4190和鲁王面粉的总氨基酸含量分别达146.00、145.0 0、116.65、114.95、110.37、101.06和91.96 mg·g-1，东农377品系和东农冬麦1号面粉总氨基酸含量显著高于其他品种（系）。从表1还得出，东农冬麦1号非必需氨基酸含量显著高于其他材料，为88.37 mg·g-1。冬麦377品系必需氨基酸（含半必需氨基酸）含量显著高于其他材料，为59.07 mg·g-1。

2.2 各小麦品种（系）必需氨基酸含量差异

由图1可知，东农冬麦377和东农冬麦1号赖氨酸含量高于其他品种，特别是在5%水平上显著高于农春2号、龙麦33、冬麦256品系和鲁王面粉，而二者间赖氨酸含量差异不显著。东农冬麦1号苏氨酸含量显著高于其他品种，冬麦377次之。在缬氨酸和亮氨酸含量方面，冬麦377含量显著高于其他品种（系）。东农冬麦1号和冬麦377异亮氨酸含量显著高于其他品种（系），但二者差异不显著。在蛋氨酸含量表现上则与其他必需氨基酸含量表现不一致，鲁王面粉、东农09-4190品系和农春2号含量显著高于其他品种（系），而三者蛋氨酸差异不显著。

综上所述，东农冬麦1号和冬麦377各种必需氨基酸含量表现突出，但蛋氨酸含量较低。

2.3 各品种（系）小麦半必需氨基酸含量差异

图2是参试品种（系）半必需氨基酸含量柱形图，由图2可以得出，各品种小麦精氨酸含量较高，约占半必需氨基酸含量的88%，东农冬麦1号、东农冬麦256品系、东农冬麦377品系以及龙麦33精氨酸含量差异不显著，但显著高于鲁王、东农09-4190品系以及农春2号精氨酸含量。东农冬麦1号组氨酸含量最高为2.99 mg·g-1，并显著高于农春2号和冬麦256，鲁王面粉组氨酸含量最低。

图2 各品种小麦样品半必需氨基酸含量Fig.2 Semi-essential amino acid content of all wheat varieties

2.4 各品种（系）小麦非必需氨基酸含量差异

图3 各品种小麦样品非必需氨基酸含量Fig.3 Non-essential amino acid content of all wheat varieties

图3为参试品种（系）非必需氨基酸含量柱形图，由图3可知，谷氨酸占非必须氨基酸比例最高，且冬麦377品系谷氨酸含量最高，为50.47 mg·g-1，其次为东农冬麦1号，含量为48.34mg·g-1，并在5%水平上显著高于其他品种，其余品种谷氨酸含量高低表现为：农春2号>东农256>鲁王>龙麦33>东农09-4190。酪氨酸、甘氨酸和脯氨酸含量上，东农冬麦1号含量显著高于其他品种，分别达4.75、4.89和17.77 mg·g-1。冬麦377和东农冬麦1号丙氨酸含量显著高于其他品种，分别为5.18和4.66 mg·g-1。农春2号丝氨酸含量最高，且显著高于其他品种，为5.20 mg·g-1。各品种小麦天冬氨酸含量差异不显著。

由此可见，除丝氨酸和天冬氨酸含量相对较低外，东农冬麦1号和冬麦377各种非必需氨基酸含量较高。

3 讨论与结论

小麦粉中总氨基酸（Total amino acid，TAA）含量是测定水解液中各氨基酸总和，由于籽粒中游离氨基酸含量占的比例很少（0.04%～1.5%），水解液中主要是组成蛋白质的氨基酸，总氨基酸可代表籽粒蛋白质含量[7]，本研究中东农冬麦1号和冬麦377品系的总氨基酸含量显著高于其他材料，得出东农冬麦1号和冬麦377品系蛋白质含量显著高于其他品种（系）。本研究中相对于其他品种东农冬麦1号和冬麦377品系非必需氨基酸和必须氨基酸含量高，可利用其进行专用小麦育种及品质改良等。

必需氨基酸含量决定蛋白质的营养价值，小麦种子中四类蛋白质的氨基酸组成差异较大，尤其是必需氨基酸含量[4]。必需氨基酸在人体中存在，不仅提供合成蛋白质重要原料，而且为促进生长，进行正常代谢、维持生命提供物质基础[8-9]。禾谷类作物包括小麦在内的种子储藏蛋白中最缺乏的是赖氨酸和苏氨酸[10-11]。Paulis等在对各谷物氨基酸含量进行比较时，得出赖氨酸和苏氨酸分别为小麦的第一和第二限制氨基酸[12]。王晓燕等对我国48个小麦材料的测定结果表明赖氨酸和苏氨酸平均含量分别为3.6和3.8 mg·g-1[13]。本研究中东农冬麦377品系赖氨酸含量最高为2.74 mg·g-1，占样品总量的0.27%，低于王晓燕试验所得结果，东农冬麦1号苏氨酸含量最高为4.74 mg·g-1，占样品总量的0.47%，不仅高于王晓燕的试验结果，也高于刘易科等对湖北省小麦营养品质分析时测定的苏氨酸平均含量3.7 mg·g-1[14]。因此，东农冬麦1号在苏氨酸含量方面有较高的潜力。

半必需氨基酸精氨酸的发现为心血管疾病、免疫功能缺乏、肝功能疾病及神经系统疾病的治疗带来革新[15-16]。郭长江等发现精氨酸能促进某些激素的合成释放，促进免疫细胞增加，提升机体生理功能[17]。本研究中，所有品种（系）精氨酸平均含量均超过张东等[1]得出的小麦氨基酸含量范围（0.3%～1.1%），其中东农冬麦377的精氨酸平均含量最高，达到20.88 mg·g-1（2.08%），超过范围最高值近2倍。因此，东农冬麦377可作为培育营养专用小麦的亲本材料。

小麦中各种非必需氨基酸既是小麦蛋白质的组成成分，又与小麦蛋白的性质密切相关。如麦醇溶蛋白中含脯氨酸、谷氨酸、胱氨酸等[18]，清蛋白中含较多的天冬氨酸，球蛋白中含丙氨酸、天冬氨酸、甘氨酸及胱氨酸[19-20]。本研究中，各品种（系）脯氨酸平均含量相对较高，尤其是东农冬麦1号含量最高，而脯氨酸作为与作物抗逆性及结实性密切相关的氨基酸倍受关注。

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Analysis of amino acid in cold-area winter wheat

SUN Yinglu,WANG Xiaonan,FU Lianshuang,WANG Tao,WANG Mingfang,LI Zhuofu(School of Agriculture,Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China)

In order to analyze the differences of nutritional quality between cold-area winter wheat and other wheat varieties,seven wheat varieties samples were used to analyze the amino acid content. The results showed that the contents of the total amino acid,the essential amino acid and the non-essential amino acid in cold-area winter wheat were significantly higher than other varieties.Among the essential amino acids,the contents of isoleucine,leucine,lysine and threonine in cold-aera winter wheat were significantly higher than others.The semi-essential amino acid results showed that DNDM377 and DNDM1 had the highest arginine and histidine content,respectively.Except for the serine and aspartate,all kinds of non-essential amino acids content in cold-area winter wheat were higher than other varieties.

winter wheat;total amino acid;essential amino acid;semi-essential amino acid;nonessential amino acid

S512.1

A

1005-9369（2014）03-0020-05

时间2014-3-21 9:10:00 [URL]http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20140321.0910.006.html

孙莹璐,王晓楠,付连双,等.寒地冬麦氨基酸组分初探[J].东北农业大学学报,2014,45(3):20-24.

Sun Yinglu,Wang Xiaonan,Fu Lianshuang,et al.Analysis of amino acid in cold-area winter wheat[J].Journal of Northeast Agricultural University,2014,45(3):20-24.(in Chinese with English abstract)

2013-05-23

黑龙江省教育厅科学技术研究项目（YJSCX2012-036HLJ）；黑龙江省研究生创新科研资金项目（12521035)

孙莹璐（1988-），女，博士研究生，研究方向为寒地冬麦营养品质。E-mail:sunny-5211995@sina.com

*通讯作者：李卓夫，教授，博士生导师，研究方向为小麦遗传育种。E-mail:zflicn@163.com