山东十产地玉米的氨基酸营养分析

■宋吉英

（青岛农业大学化学与药学院，山东青岛266109）

玉米是世界三大粮食作物之一，我国玉米产量丰富，是世界第二大玉米生产国。玉米中富含各种维生素、氨基酸和微量元素，对人体的发育、生长、保健都有一定的益处。玉米是山东省主要的粮食作物与饲料作物，其产量占全省粮食总产量的50%以上[1]，通常被作为最重要的能量饲料使用。由于玉米在畜禽饲料中用量很大，通常达到60%以上，因而它在畜禽饲料中也提供了相当数量的蛋白质，因此玉米蛋白质品质与饲料蛋白质品质的关系极大。氨基酸是构成机体蛋白质和同生命活动有关的重要基本物质，其含量决定了玉米的营养品质。农作物因为生长地区的土壤、肥料使用、灌溉、耕种、生态环境等因素的差异，会造成其营养成分的巨大差别。因此，本文选取山东省十个不同地区的玉米进行水解蛋白测定，分析其中蛋白质和氨基酸营养，这对在生产畜禽饲料时选择不同品种的玉米具有重要意义。

1 仪器与试剂

1.1 仪器

L-8900氨基酸分析仪（日本日立公司）、万分之一分析天平（德国KERN公司）、Lab860酸度计（德国SCHOTT公司）、FW80-1高速万能粉碎机（天津市泰斯特仪器有限公司）、100～1 000 μl可调移液器（芬兰百得实验室仪器（苏州）有限公司）、高纯氮气、DZF6020真空干燥箱（上海新苗医疗器械制造有限公司）、ZXZ-2真空泵（浙江黄岩测试仪器厂）、KQ-600DE数控超声波清洗器（昆明市超声波仪器有限公司）、GZX-9240MBE电热鼓风干燥箱（上海博讯实业有限公司医疗设备厂）等仪器。30 ml具塞玻璃试管、50 ml棕色容量瓶、安瓿瓶、洗瓶、烧杯、量筒、抽滤装置（含水系、有机系滤膜）。

1.2 试剂

1.2.1 酸解剂：6 mol/l盐酸溶液（将优级纯盐酸与水等体积混合）。

1.2.2 稀释上机用盐酸溶液：0.02 mol/l盐酸溶液(1.67 ml优级纯盐酸，用水定容于1 000 ml容量瓶中)。

1.2.3 不同pH值和离子强度的洗脱用柠檬酸钠缓冲液，见表1。

1.2.4 茚三酮溶液，见表2。

表1 上机用缓冲溶液的配制方法

表2 茚三酮试剂的配制方法

1.2.5 氨基酸混合标准品储备液：含17种常规蛋白水解液分析用层析纯氨基酸，各组分浓度为2.5 μmol/ml。

1.2.6 混合氨基酸标准工作液：吸取4 ml氨基酸混合标准品储备液置于10 ml容量瓶中，以0.02 mol/l的盐酸溶液定容，混匀，使各氨基酸组分浓度为100 nmol/ml。

1.2.7 高纯氮气。

2 材料和方法

2.1 材料

玉米样品分别取自山东省海阳、莱阳、高密、岱岳、兰山、莒南、长山、惠民、博山和新泰十个地区的市售玉米。选取具有代表性的玉米样品，用四分法缩分取25 g左右，粉碎并过0.25 mm孔径（60目）筛，充分混匀后装入磨口瓶中，贴上标签备用。

2.2 方法

2.2.1 氨基酸含量测定方法[2-3]

采用常规酸水解法，使玉米蛋白在110℃和6 mol/l盐酸作用下，水解成单一氨基酸，再经离子交换色谱法分离并以茚三酮做柱后衍生测定。

称取100 mg粉碎后的玉米样品放在25 ml水解管中，加入10 ml 1.2.1节中的试剂，放在冰水浴中冷冻后充氮5 min，然后密封水解管，将其放在（110±1）℃恒温干燥箱中，水解22～24 h。水解结束后自然冷却，混匀，开管。将液体无损失转移并用蒸馏水定容至50 ml，摇匀、静置，取1 ml上清液于5 ml安瓿瓶中，50℃真空蒸发至干。加1 ml水，重复蒸干2～3次。加入1 ml 1.2.2节的溶液，用0.45 μm滤膜过滤后得到待测样品。

取适量的混合氨基酸标准工作溶液20 μl测定，得到标准品谱图如图1所示。用同样的方法，将待测样品上机分析，得到样品谱图如图2所示。根据标准品单点定量法，用标准品和样品的峰面积比计算样品中氨基酸的含量。

2.2.2 必需氨基酸分析方法

图1 17种氨基酸混合标准品谱图

图2 玉米样品中的氨基酸谱图

根据世界卫生组织（WHO）和国际农粮组织（FAO）1973年提出的氨基酸比值系数法[4-5]可以很好地评价蛋白质的必需氨基酸。根据该法，可以计算样品中必需氨基酸的氨基酸比值（RAA）、氨基酸比值系数（RC）和比值系数分（SRC）。

RAA表示某种食物蛋白质中某种必须氨基酸含量相当于模式相应必需氨基酸的多少倍。

如果食物蛋白质氨基酸组成含量比例与模式氨基酸一致，则各种必需氨基酸的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表示该种必需氨基酸相对过剩，RC＜1表示该种必需氨基酸相对不足，RC最小者为第一限制性氨基酸（FLAA）。

式中：CV为RC的变异系数；CV=RAA标准差/均数。

SRC的意义为：如果食物蛋白的必需氨基酸组成比例与必需氨基酸模式一致，则CV=0，SRC=100；若食物蛋白的RC越分散，表明这些必需氨基酸在氨基酸平衡生理作用方面的贡献越小，则CV越大，SRC越小，蛋白质营养价值越差。从而，SRC越接近100，其营养价值相对越高。

3 结果与讨论

3.1 十种玉米的氨基酸组成与含量分析

通过上述实验，得到10个不同产地玉米的氨基酸含量如表3所示。总体来说，十种玉米的氨基酸种类比较齐全，总氨基酸含量（E+N）大小排列顺序为：兰山玉米＞岱岳玉米＞莒南玉米＞惠民玉米＞长山玉米＞博山玉米＞新泰玉米＞高密玉米＞莱阳玉米＞海阳玉米。所以，以氨基酸总量来看，兰山玉米的营养价值最高，海阳玉米最低。

表3 山东省10个不同产地玉米中氨基酸的含量

3.2 必需氨基酸含量分析

虽然食物蛋白质的氨基酸组成比例不尽相同，但其营养价值的优劣主要取决于所含必需氨基酸的种类、数量和组成比例，且所含的必需氨基酸的组成比例越接近人体需要氨基酸的比例，其质量就越优。

由表3可知，博山玉米的必需氨基酸含量较低，占总氨基酸的27.62%，其余产地玉米的必需氨基酸含量占总氨基酸含量的35.73%～38.96%，莱阳玉米的最优，非常接近于FAO/WHO规定的40%[6]。必需氨基酸与非必需氨基酸的比值，博山玉米为0.38，其余产地玉米为0.56～0.64，都非常接近于FAO/WHO规定的0.6。可见除了博山玉米外，其余产地玉米均可提供优质蛋白质。

按照公式（1）、（2）、（3）分别计算上述10种玉米的RAA、RC、SRC值，其值见表4。

如果蛋白质中必需氨基酸接近或符合FAO/WHO氨基酸模式要求，则这种蛋白质适宜人体生理作用需要，营养价值大。根据SRC值得大小，，十种玉米的营养价值排列顺序如下：莒南玉米＞新泰玉米＞长山玉米＞惠民玉米＞海阳玉米＞岱岳玉米＞高密玉米＞莱阳玉米＞博山玉米＞兰山玉米。兰山玉米的SRC值最低，为50.12，其余玉米的SRC值在69.74～76.82，营养价值相对较高。其中，莒南玉米的第一限制氨基酸为苏氨酸，博山玉米的第一限制氨基酸为亮氨酸，其余产地玉米的第一限制氨基酸为赖氨酸。根据蛋白质互补法[7]，可将第一限制氨基酸不同的蛋白质按一定比例互混，互相补充，以提高其营养价值。

3.3 其它氨基酸含量分析

在十个产地玉米中均是谷氨酸含量最高，占总氨基酸的16.59%～22.71%。谷氨酸钠是味精的主要成分，是玉米味道鲜美的主要原因。另外，谷氨酸能帮助促进脑细胞代谢，所以常吃些玉米尤其是鲜玉米，具有健脑作用。

表4 十种玉米的RAA、RC和SRC的比较

除博山玉米外，其它玉米中亮氨酸含量也较高，占总氨基酸含量的11.79%～12.99%。亮氨酸可用于诊断和治疗小儿突发性高血糖症，对代谢失调伴有胆汁分泌的减少的肝病、贫血、中毒、肌肉萎缩症等都有很好的治疗作用。

另外，十种玉米的脯氨酸含量也都较高，脯氨酸羟化后是胶原蛋白的主要成分，对延缓皮肤的老化有一定的作用。

4 小结

山东十个产地的玉米种氨基酸种类齐全，尽管含量不尽相同，但总体趋势基本一致，都是谷氨酸含量最高，亮氨酸含量次之（博山玉米除外），脯氨酸含量第三，可见十种玉米都有很好的益智、保健作用。通过对必需氨基酸的分析，可以发现莒南玉米的氨基酸组成比例最符合人体蛋白需要，是营养价值最高的玉米。通过对第一限制氨基酸的考察，可以为畜禽饲料选择不同的原料配比提供参考依据，将第一限制氨基酸不同的蛋白按一定的比例混合，以获得更高的营养价值。