贵州喀斯特地区果梅果实游离氨基酸含量分析

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(贵州大学农学院,贵州省果树工程技术研究中心,贵州贵阳 550025)

果梅富含多种营养保健成分,是一种极具开发前景的药食兼用型水果[1]。氨基酸作为一种重要的生物活性物质[2],是不可或缺的营养物质和蛋白质的基本组成物质;同时,一些氨基酸作为生长因子、抗氧化剂、DNA和RNA稳定剂、代谢调节剂和生物体内的第二信使起着至关重要的作用[3-4]。目前,已有刺梨[5]、杏[6]、山楂[7]苹果[8]、李[9]、枣[10]等多种果树果实氨基酸种类及含量分析研究的大量报道。贵州省荔波喀斯特地区作为我国梅的自然分布中心之一,孕育了许多重要的野生梅资源。但在野生果梅种质资源的挖掘、应用和营养品质及其生物活性物质含量分析等方面研究并不充分。为此,本研究以贵州省荔波喀斯特地区野生果梅果实为材料,分析其氨基酸组成及含量,了解不同单株间氨基酸组成差异,以期为其风味及营养价值评价提供理论依据,为地方野生梅的开发利用以及开展果梅功能性成分育种提供参考。

1　材料和方法

1.1　材料与仪器

果梅(PrunusmumeSieb.et Zucc)采自贵州省荔波县国家级茂兰喀斯特野生梅自然保护区,采集树势健壮,树龄、立地条件基本一致的24棵单株果梅,其中20株为野生资源,并标记为荔波-1～荔波-20,其中荔波-3为课题组前期筛选的低酸野生梅,荔波-11为课题组前期筛选的高酸野生梅,其余4株为引种的栽培品种,分别为大白梅、大青梅、宫粉梅、绿萼梅,采样时间均为2016年5月下旬,采后放入冰盒,立即带回实验室。样品经洗涤、烘干研磨后过40目筛备用;氨基酸混合标样含42种游离氨基酸各100 nmol/mL,德国MembraPure公司;印三酮、浓盐酸、氢氧化钠、磺基水杨酸等试剂均为分析纯;超纯水自制。

KQ5200DE型数控超声清洗器中国昆山市超声仪器有限公司;Sorvall Stratos冷冻高速离心机美国Thermo公司;A300型氨基酸自动分析仪德国MembraPure公司;Milli-Q AdvantageA10超纯水仪美国Merck Millipore公司。

1.2　实验方法

1.2.1游离氨基酸样品前处理称取100 mg干燥样品于离心管中,加入2 mL 5 mmol/L盐酸溶液后常温超声萃取30 min,10000 r/min离心15 min,取1 mL上清液,加入0.25 mL 10%磺基水杨酸溶液,于冰箱中4 ℃静置60 min,溶液用0.45 μm微孔滤膜过滤后待上机分析[5]。

1.2.2氨基酸样品组成与含量分析取滤液20 μL上氨基酸自动分析仪,柱温60 ℃,反应器115 ℃,进样速率250 μL/min。氨基酸被液相离子交换柱分离后和印三酮反应,除脯氨酸及羟脯氨酸在波长440 nm处测定吸光度,其余氨基酸在波长570 nm处测定吸光度[5]。

氨基酸总量用TAA表示,人体必需氨基酸含量(Ile、Leu、Thr、Val、Phe、Met含量之和)用EAA表示,儿童必需氨基酸含量(His和Arg含量之和)用CEAA表示,支链氨基酸含量(Ile、Leu、Val含量之和)用BCAA表示,药效氨基酸含量(Asp、Glu、Gly、Met、Leu、Tyr、Phe、Lys、Arg含量之和)用MAA表示。计算人体必需氨基酸含量占氨基酸总量的百分比(EAA/TAA),儿童必需氨基酸含量占氨基酸总量的质量分数(CEAA/TAA),支链氨基酸含量与氨基酸总量之比(BCAA/TAA),药效氨基酸含量占氨基酸总量的百分比(MAA/TAA)。

鲜味氨基酸含量为Clu和Asp之和,甜味氨基酸含量为Ala、Gly、Pro、Ser含量之和,芳香族氨基酸为Val、Leu、Tyr、Phe、Lys 和Arg含量之和。计算鲜味氨基酸、甜味氨基酸和芳香族氨基酸占氨基酸总量的质量分数。

1.3　数据处理

数据分析采用Excel软件完成,氨基酸含量以干重计算。

2　结果与分析

2.1　氨基酸的含量与组分

野生果梅果实中游离氨基酸种类丰富,所有果梅单株果实中共检测出谷氨酸(Glu)、丙氨酸(Ala)、缬氨酸(Val)、甲硫氨酸(Met)、异亮氨酸(Ile)等23种氨基酸,其中有6种为人体必需氨基酸和2种为儿童必需氨基酸组氨酸(His)和精氨酸(Arg)，具体数据见表1、表2、表3。在野生梅单株中荔波-11和荔波-16氨基酸的种类最多,含有21种氨基酸,而栽培品种大白梅中仅含13种氨基酸。果梅中氨基酸含量较高的主要为Arg、Hypro、Asn,其次为Thr、Glu、Ala、g-ABA、Pro。

不同单株果梅游离氨基酸总量变化范围在747.04～10925.31 mg/100 g之间。果梅样品中各氨基酸组分含量差异也较大,在单株样品中荔波-14总氨基酸含量最高,其中Thr、Asn、Hypro含量分别为1011.57、3446.41、2408.75 mg/100 g,还含有较高的Val、Ile、Leu、Arg、Tyr;Val含量在荔波-10最高,为154.72 mg/100 g;荔波-6含有较高的Met和Gly;栽培品种中绿萼梅Glu、Arg等氨基酸含量较高。

果梅样品中人体必需氨基酸的含量为32.09～1226.24 mg/100 g,检测的6种必需氨基酸中,各样品间的含量变化差异较大,Thr和Val含量较高,Met最低。必需氨基酸总量以荔波-14最高,荔波-6、荔波-9的必需氨基酸含量也超过500 mg/100 g。必需氨基酸含量占氨基酸总量的比例以荔波-9、荔波-10最高,占14%以上。

果梅样品中儿童必需氨基酸的含量介于263.85～2463.84 mg/100 g,野生梅中儿童必需氨基酸含量在荔波-14最高,达1957.33 mg/100 g,儿童必需氨基酸占总氨基酸的含量最高为荔波-11,可达40.86%。

2.2　支链氨基酸和药效氨基酸

支链氨基酸由亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸三种必需氨基酸组成,其不仅是肌肉蛋白的组成成分(占肌肉中必需氨基酸的35%),还有其他代谢功能[11]。在三种支链氨基酸中,亮氨酸具有增强体外和体内蛋白质合成的作用[12]。在表1、表2中,果梅支链氨基酸含量范围为9.19～212.05 mg/100 g,荔波-10、荔波-14 支链氨基酸总量超过200 mg/100 g;荔波-13中支链氨基酸占总氨基酸的含量最高可达10.35%,其余单株均在0.87%～6.63%范围内。

果梅中药效氨基酸总量变化范围在513.66～4666.45 mg/100 g,野生梅中以荔波-14和荔波-19最高,含量分别为2336.45、2111.25 mg/100 g;荔波-5、荔波-6等单株中药效氨基酸的含量也较高,超过1000 mg/100 g;药效氨基酸占总氨基酸的比例为15.15%～46.71%,多数单株果梅所占比例基本一致;果梅果实药效氨基酸中Arg含量非常丰富,其也为儿童必需氨基酸,因此可将果梅视为药用保健价值较高的食物资源。

表1　果梅果实游离氨基酸组分及含量(mg/100 g)Table 1　Free amino acids composition of fruit Prunus mume(mg/100 g)

续表

注：nd表示该样品中未检测到;每一行不同小写字母表示种质间存在显著差异(p<0.05)。

表2　果梅果实中总氨基酸、人体必需氨基酸、儿童必需氨基酸、药效氨基酸和支链氨基酸的含量及比例(mg/100 g)Table 2　Proportions of total amino acids,human essential amino acids,childrens essentia lamino acid, medicinal amino acids and branched chain amino acids in of fruit Prunus mume(mg/100 g)

注：同列标有不同小写字母表示差异显著(p<0.05),表3同。

2.3　呈味氨基酸

氨基酸不仅直接或间接参与各种生命活动,还参与果实其他品质特征成分和风味物质的合成[13]。果梅呈味氨基酸含量中芳香族氨基酸含量较高,鲜味氨基酸含量变化在9.26～2260.49 mg/100 g,占总氨基酸含量的比例介于1.17%～22.63%之间;野生梅中荔波-19的鲜味氨基酸含量最高,达到866.63 mg/100 g,占总氨基酸含量的15.74%。甜味氨基酸含量介于70.54～1798.50 mg/100 g,野生梅中荔波-19的含量最高达828.14 mg/100 g,占总氨基酸的15.04%,而荔波-18 甜味氨基酸含量占总氨基酸含量的比值最高,可达25.32%。芳香族氨基酸含量占总氨基酸的比例介于15.41%～40.78%之间,其中荔波-14和绿萼梅芳香族氨基酸含量最高,超过2000 mg/100 g,荔波-6、荔波-7等单株芳香族氨基酸含量也高于1000 mg/100 g。呈味氨基酸含量变化介于382.90～6543.54 mg/100 g,多数果梅单株呈味氨基酸含量占总氨基酸含量的比例超过50%,果梅独特的气味可能与高含量的呈味氨基酸有密切联系,因此果梅产品风味开发潜力很大。

表3　果梅果实中呈味氨基酸的组成Table 3　Flavor amino acid compositions of fruits Prunus mume

3　讨论

果梅样品中共检测出23种氨基酸,其中野生梅资源荔波-11和荔波-16氨基酸的种类最多,均含有21种氨基酸,而栽培品种中大白梅仅含13种氨基酸;在刘兴艳[14]的研究中发现5种主栽果梅中均有16种氨基酸,包括7种人体必需氨基酸(未检测色氨酸),而杨竞奋[15]发现青梅中含有8种人体必需氨基酸,但在本研究未检测到色氨酸和赖氨酸,这可能是其在该地区果梅中缺乏或含量较低。贵州喀斯特地区大多数果梅果实中的总氨基酸含量和必需氨基酸含量均较高,高于已报道的其它地区果梅[14](520.40 mg/100 g)、梨[16](24.26 mg/100 g)、苹果[17](114.48 mg/100 g)、刺梨[5](247.90 mg/100 g)等水果,但是其人体必需氨基酸含量占氨基酸总量的比例远低于多数水果。果梅果实中含有大量儿童必需氨基酸,且多数果梅支链氨基酸含量较高,最高可达212.05 mg/100 g。果梅药效氨基酸的含量亦很丰富,远高于桑葚[18](203.41 mg/100 g)、荔枝[19](70.30 mg/100 g),果梅果实中的药效氨基酸主要为精氨酸,其含量占药效氨基酸含量的一半以上。精氨酸也是胎儿期和哺乳期动物的一种必需氨基酸[20],且具有改善心脑血管疾病、提高机体免疫力、促进肠道发育等保健作用[21]。果梅果实中的呈味氨基酸含量高于桑葚[18](270.07 mg/100 g)、荔枝[19](32.72 mg/100 g)等植物,且多数果梅样品中呈味氨基酸占总氨基酸含量的比例超过50%,因此果梅有其独特的风味。

在野生梅资源中荔波-14果实中必需氨基酸、儿童必需氨基酸、药效氨基酸、芳香族氨基酸以及氨基酸总量在野生梅中均为最高,且支链氨基酸含量、精氨酸含量等也较为丰富,经与栽培果梅品种对比后发现,荔波-14果实中羟基脯氨酸、γ-氨基丁酸、苏氨酸、亮氨酸、天冬酰胺等多种氨基酸均高于栽培品种,所以荔波-14可以作为天然氨基酸提取加工的优质原材料,也可作为高氨基酸含量以及功能性氨基酸果梅品种选育的亲本。荔波-19果实鲜味、甜味及呈味氨基酸总量均最高,且芳香族氨基酸含量仅次于荔波-14,这使得其具有特殊的风味与香气,因此荔波-19可作为果梅风味产品开发。此外,野生梅中还发现荔波-6果实中含有较高的Met和Gly;荔波-10果实中以支链氨基酸总量最高,其中Val含量远高于栽培品种;荔波-16果实中组氨酸含量较为突出,这表明荔波喀斯特野生梅在氨基酸组分及含量方面具有利用前景,可作为高氨基酸、功能性氨基酸选育的亲本,或可作为药用氨基酸提取的优质原材料,也可直接应用于生产。因此,合理利用这些具有优良特性的地方果梅资源,对于后期果梅功能性成分育种以及果梅的精深加工具有极高的参考价值。

4　结论

不同单株果梅果实总氨基酸含量在747.04～10925.31 mg/100 g之间,必需氨基酸含量在32.09～1226.24 mg/100 g之间;精氨酸、天冬酰胺、羟脯氨酸为主要氨基酸,且精氨酸含量最高;从氨基酸总量、必需氨基酸含量等指标来看,在野生梅资源中荔波-14果实含量最高,品质最好;野生梅果实中呈味氨基酸和药用氨基酸含量丰富,开发利用潜质较大。

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