不同类型烟草种子蛋白质、脂肪及其主要活性成分分析

杨琼 侯小东 刘艳华 张怀宝 付秋娟 张富军 杜咏梅

摘  要：為探索不同类型烟草种子开发利用的方向，以6份黄花烟草与31份红花烟草为材料，应用方差分析，比较了不同类型烟草种子粗蛋白、脂肪以及种子油脂肪酸、植物甾醇、角鲨烯的含量和组成差异。结果表明，相对于红花烟草，黄花烟草种子含有较高的粗蛋白以及较低的脂肪，不同类型红花烟草种子粗蛋白、脂肪含量也存在显著差异;黄花烟草种子蛋白质含有较高的蛋氨酸、赖氨酸及总必需氨基酸，其必需氨基酸与非必需氨基酸比值、氨基酸比值系数分值均较高，氨基酸组成模式与FAO/WHO推荐值及与FAO鸡蛋蛋白贴近度也较高。黄花烟草种子油亚油酸、菜油甾醇、β-谷甾醇含量较高，而红花烟草种子角鲨烯、胆甾醇、4-甲基-7-烯胆甾烷醇、豆甾醇、α-谷甾醇含量较高;黄花烟草与红花烟草种子油总不饱和脂肪酸、总植物甾醇含量差异不显著。综合分析，黄花烟草种子饲用价值相对较高，而红花烟草种子油用价值相对较高。

关键词：烟草种子;蛋白质;脂肪;活性成分

中图分类号：TS41⁺1          文章编号：1007-5119（2019）06-0095-08      DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2019.06.014

Analyses of Protein， Fat and Main Active Components in the Seeds of Tobacco （Nicotianaspp.） Types

YANG Qiong^1，2， HOU Xiaodong¹， LIU Yanhua¹， ZHANG Huaibao¹， FU Qiujuan¹，

ZHANG Fujun³， DU Yongmei^1*

（1.Tobacco Research Institute of Chinese Agricultural Science， Qingdao 266101， China; 2.Graduate School of Chinese Academy of Agricultural Science， Beijing 100081， China; Tobacco Company， Linyi， Shandong 276000， China）

Abstract：In order to investigate the utilization potentials of tobacco （Nicotianaspp.） seeds， the seeds of 6 varieties ofN.rusticaL.and 31 varieties ofN. tabacumL. were collected to study the difference in the composition and contents of crude protein， fat， fatty acid， phytosterol and squalene among varieties with an one-way analysis of variance （ANOVA） method. The seeds ofN.rusticavarieties contain higher crude protein and lower fat comparing to those ofN.tabacumvarieties. The contents of crude protein and fat were significantly different among the seeds ofN.tabacumvarieties. The seeds ofN. rusticavarieties have higher content of Met， Lys and total essential amino acids than those ofN.tabacum， and also have a higher ratio of essential amino acid to non-essential amino acid as well as a higher ratio coef?cient of amino acids. The amino acid pattern inN. rusticavarieties is close to the FAO/WHO recommendation and has a high closeness coefficient with eggs protein recommended by FAO. The contents of linoleic acid， campesterol and β-sitosterol were obviously higher in the seeds ofN. rusticavarieties than in those ofN.tabacumvarieties， which showed an opposite pattern to the contents of squalene， cholesterol， 4-methyl-7-encholestyl alcohol， stigmasterol and α-sitosterol. There was no significant difference in the contents of total unsaturated fatty acid and sterol between the seeds ofN. tabacumvarieties andN. rusticavarieties. In conclusion， the seeds ofN. rusticahave a higher feed value while the seeds ofN. tabacumhave a higher fat value.

Keywords：tobacco seeds; protein; fat; active components

烟草属于茄科（Solanaceae）烟草属（Nicotiana），草本植物，目前烟草属主要栽培种为红花（普通）烟草和黄花烟草。根据品质特点、生物学性状、调制措施的差异，红花烟草又分为烤烟、晾晒烟、雪茄烟、香料烟以及白肋烟^[1]。烟草不仅可以作为卷烟原料，其在医药、食品、植物源农药等方向也具有独特的利用价值^[2-3]。因此，在世界控烟运动压力下，寻找烟草替代用途是烟草科研工作者研究的热点^[4]。

烟草种子含有丰富的脂肪及蛋白质等营养物质且不含烟碱^[5]，其精炼油的理化性质接近大部分食用油，但营养品质很高，甚至优于花生油及棉籽油等常见食用油，且国外有将精炼烟草种子油作为食用沙拉油的报道^[6-7]。侯小东等^[8]研究表明，烟草种子油具有降脂、降血糖、保护肝脏等功能，并且没有毒性及致突变作用;ROSSI等^[9]研究发现烟草种子蛋白质可用作断奶期猪仔的口服疫苗，将其以4%的比例添加到猪仔饲料中，可满足断奶期猪仔营养需求且不会影响猪仔的适口性及健康状况;POPOVA等^[10]研究发现，花烟草、红花烟草及黄花烟草种子中含有丰富的蛋白质、脂质、纤维素、矿物质及脂肪酸、生育酚、甾醇，且含量在不同种之间存在显著差异;XIE等^[11]分析了7份马里兰烟栽培品种种子化学组成、抗氧化性及抑制肿瘤细胞增殖活性，发现烟草种子在开发天然抗氧化食品、抗肿瘤增殖剂方面具有重要价值;欧阳文等^[12]研究了香料烟种子氨基酸含量、脂肪含量及脂肪酸组成，发现香料烟种子作为油料、食品或饲料资源，都有较好的应用前景。除此之外，烟草种子油在开发生物柴油^[13]、清漆和涂料^[14]等方面也有较多报道。

我国烟草种质资源丰富，有关不同类型烟草种子主要化学成分组成的研究还未见报道。本研究系统分析了不同类型烟草种子蛋白质、脂肪酸组成及角鲨烯、甾醇的含量特點，可为不同类型烟草种子资源的开发利用提供研究基础。

1  材料与方法

1.1  材料与试剂

1.1.1  烟草材料的选择及种子收获  不同类型烟草材料由中国农业科学院烟草研究所中国烟草种质资源平台提供，共37份。其中，黄花烟草6份;红花烟草31份（包括烤烟6份，晒烟7份，香料烟7份，白肋烟6份，雪茄烟5份）。所有烟草材料于2015—2016年种植在中国农业科学院烟草研究所青岛即墨试验农场，按当地烤烟栽培方式种植，每材料设置3次重复，每重复种植2行，每行25株，随机区组排列。烟草种子成熟时收获，自然晾干，除去果皮，0～4 ℃冰箱保存，待用。

1.1.2  试剂  氢氧化钠、氯化钠、甲醇、柠檬酸钠、盐酸、异辛烷、正己烷、氢氧化钾、乙醇均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司生产。

1.1.3  主要仪器与设备  Biochrom 30⁺氨基酸分析仪，英国柏楉有限公司;7890A-5975C气相色谱/质谱联用仪，安捷伦公司;TDZ5-WS离心机，湖南湘仪公司;FDV-SS超微粉碎机，北京开创同和科技发展有限公司;索氏提取装置，上海双捷实验设备有限公司。

1.2  试验方法

1.2.1  烟草种子蛋白质测定  依据GB/T 5009.5—2010食品中蛋白质的测定，用凯氏定氮法测定粉碎后种子总氮含量，以6.25为换算系数，计算烟草种子粗蛋白质含量。

1.2.2  烟草种子氨基酸测定及评价  依据GB/T 5009.124—2016食品中氨基酸的测定，用茚三酮柱后衍生氨基酸分析仪法测定烟草种子氨基酸含量。依据联合国粮农组织和世界卫生组织（Food and Agriculture Organization/World Health Organization， FAO/WHO）蛋白模式和FAO鸡蛋蛋白模式为标准^[15-16]，分别采用氨基酸比值系数法和模糊识别法评价烟草种子蛋白质氨基酸品质^[17-18]。

1.2.3  烟草种子含油量测定  依据GB/T 14488.1—2008植物油料含油量测定，索氏提取器提取，重量法测定。获得的烟草种子油于氮气保护下置于0～4 ℃冰箱保存，进一步用于脂肪酸、角鲨烯及甾醇的测定。

1.2.4  烟草种子油脂肪酸组成测定  依据GB/T 17376—2016动植物油脂、脂肪酸甲酯的制备，对烟草种子油进行甲酯化，气质联用仪进行测定。仪器条件为：色谱柱Agilent 19091F-413FFAP，30 m×

320 μm×0.25 μm，载气为氦气，流速1.5 mL/min，

进样口温度220 ℃，进样量1 μL，分流比20∶1，色谱柱起始温度140 ℃，保持1 min，然后以8 ℃/min升至200 ℃，保持4 min，离子源能量70 eV，温度230 ℃，四级杆温度150 ℃。根据NIST谱库检索结果进行脂肪酸组成定性，面积归一化法计算不同脂肪酸的相对含量（%）。

1.2.5  种子油角鲨烯、甾醇的测定  依据GB/T 5535.2—2008动植物油脂不皂化物测定，对烟草种子油进行皂化，皂化完成后，气质联用仪测定。仪器条件为：色谱柱HP-MS，30 m×250 μm×0.25 μm，载气为氦气，流速1.0 mL/min，进样口温度280 ℃，进样量1 μL，分流比10∶1，色谱柱起始温度210 ℃，保持3 min，然后以15 ℃/min升至280 ℃，保持20 min，离子源能量70 eV，温度230 ℃，四级杆温度150 ℃。根据NIST谱库检索结果结合标准品保留时间定性，用胆甾烷醇作内标，标准曲线法定量。

1.3  数据处理

采用SAS 9.4进行数据统计，用Duncan新复极差法进行差异显著性分析（p<0.05），用Origin 8.0作图并进行分析。

2  结  果

2.1  不同类型烟草种子粗蛋白、脂肪含量分析

不同类型烟草种子粗蛋白、脂肪含量差异比较结果见于表1。烟草种子粗蛋白、脂肪平均含量分别在24.6%～26.6%、37.9%～40.9%范围内。黄花烟草种子粗蛋白含量相对较高，油脂含量相对较低;雪茄烟种子粗蛋白含量显著高于其他红花烟草类型，但与黄花烟草差异不显著。白肋烟和晒烟种子油含量显著高于其他红花烟草类型和黄花烟草。

2.2  不同类型烟草种子蛋白质氨基酸组成及营养价值评价

2.2.1  不同类型烟草种子蛋白质氨基酸组成分析  不同类型烟草种子蛋白质18种氨基酸的组成及分析结果见表2，结果表明，不同类型烟草种子蛋白质总必需氨基酸（essential amino acid， EAA）平均含量范围为246.6～262.3 mg/g，总必需氨基酸和总氨基酸比值（essential amino acid/total amino acid， EAA/TAA）平均值范围为0.31～0.33，必需氨基酸和非必需氨基酸比值（essential amino acid/non-essential amino acid， EAA/NEAA）在0.45～0.49范围内。除色氨酸外，不同类型烟草种子蛋白质氨基酸含量差异显著，其中黄花烟草种子蛋氨酸、赖氨酸含量显著高于红花烟草。黄花烟草种子总必需氨基酸、必需氨基酸与非必需氨基酸的比例较红花烟草更高。

2.2.2  不同类型烟草种子蛋白质氨基酸的品质评价  表3以FAO/WHO蛋白质氨基酸模式为标准，依据氨基酸比值系数法^[17]得出不同类型烟草种子的氨基酸比值系数（ratio coefficient of amino acid，RCAA）。RCAA值越接近1，说明该食品蛋白质氨基酸组成比例越接近FAO/WHO蛋白质氨基酸模式，RCAA值最小者为该蛋白的第一限制性氨基酸。由表3可知，不同类型烟草种子必需氨基酸组成及含量较为相似，第一限制性氨基酸均为赖氨酸，其次为含硫氨基酸（蛋氨酸和半胱氨酸）;芳香氨基酸（苯丙氨酸和酪氨酸）含量高于模式氨基酸;异亮氨酸、亮氨酸、苏氨酸、缬氨酸、色氨酸含量接近模式氨基酸。由RCAA值进一步计算得到的氨基酸比值系数分（score of ratio coef?cient of amino acid，SRCAA）可直接反映蛋白质的营养价值，SRCAA值越接近100，营养价值越高。黄花烟草种子蛋白质的SRCAA值最大（81.28），说明黄花烟种子蛋白营养价值高且均衡，其他类型烟草种子SRCAA值均在75.11～78.26之间，差异不大。依据模糊识别法得出不同类型烟草种子蛋白质氨基酸组成与FAO/WHO蛋白模式和FAO鸡蛋蛋白模式的贴近度，贴近度值越接近于1，蛋白质营养价值相对越高^[17-18]。两种蛋白质评价模式的贴近度基本一致，黄花烟种子蛋白质与FAO鸡蛋蛋白质贴近度（μ_j）最高，其次为白肋烟、香料烟。不同类型烟草种子蛋白质与FAO/WHO标准蛋白贴近度（μ_i）均很高，在0.90～0.93范围内。

2.3  烟草种子油脂肪酸组成及含量

对不同类型烟草种子油脂肪酸组成及含量进行分析可知（表4），烟草种子油中主要饱和脂肪酸为棕榈酸、硬脂酸，不饱和脂肪酸为油酸、亚油酸及亚麻酸。不同类型烟草种子油中饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸平均含量范围分别为10.3%～11.7%和87.8%～89.0%。不饱和脂肪酸中，亚油酸含量最高（74.5%～76.9%），其次是油酸（11.4%～13.1%），亚麻酸含量最低（0.3%～1.0%）。不同类型烟草种子油中脂肪酸的组成和比例差别不大，饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸的比例为1∶1∶（6.5～7.5）。

2.4  烟草种子油角鲨烯含量

如表5所示，不同类型烟草种子油角鲨烯平均含量范围为15.5～26.6 mg/100 g，黄花烟草种子油角鲨烯含量显著低于红花烟草。红花烟草中，香料烟种子中角鲨烯含量最高，显著高于晒烟、烤烟，但与雪茄烟、白肋烟含量差异不显著。

2.5  烟草种子油植物甾醇含量

对不同类型烟草种子油甾醇组成及含量进行分析可知（表6），煙草种子油总甾醇平均含量范围为1214～1376 mg/100 g。不同类型烟草种子油植物总甾醇及岩藻甾醇、环阿屯醇含量差异不显著，其他植物甾醇含量存在显著差异。黄花烟草种子油胆甾醇、4-甲基-7-烯胆甾烷醇、豆甾醇、α-谷甾醇含量显著低于其他类型烟草，菜油甾醇、β-谷甾醇含量显著高于其他类型烟草。红花烟草种子油中，胆甾醇、β-谷甾醇、α-谷甾醇含量也存在显著差异，雪茄烟种子油胆甾醇含量较高，白肋烟、香料烟种子油β-谷甾醇含量较高，白肋烟、雪茄烟种子油α-谷甾醇含量较高。

3  讨  论

烟草种子中含有较高的粗蛋白（26.7%），与文献报道的饲用红花种子（20.1%～25.1%）、向日葵种子（29.3%～33.1%），棉籽（27.2%～35.7%）^[19-20]的蛋白质含量接近。食品中蛋白质的营养价值主要取决于必需氨基酸含量及组成比例，其组成比例越接近人体必需氨基酸模式，说明其质量越优良^[16]。烟草种子蛋白质必需氨基酸与总必需氨基酸的比值、必需氨基酸与非必需氨基酸的比值较高，均接近FAO/WHO推荐值（40%、60%）^[15] 。相对于红花烟草，黄花烟草种子的氨基酸比值系数分值最大（81.28），与FAO/WHO推荐的模式蛋白质贴近度最高（0.93），其贴近度大于大豆蛋白（0.89）^[21]、马铃薯蛋白（0.88）^[22]、小麦面粉蛋白（0.83）^[23]。因此，烟草种子尤其是黄花烟草种子在家畜饲料原料、新型植物蛋白开发等方面存在较大潜力。但烟草种子蛋白质中赖氨酸、蛋氨酸和胱氨酸含量较低，可根据蛋白质互补理论^[21]，将烟草种子蛋白质与其他家畜饲料结合使用。

烟草种子中油脂含量丰富，平均含量在37.9%～40.9%范围内，与POPOVA等^[12]、XIE等^[13]、欧阳文等^[14]测定结果基本一致。食用油脂中脂肪酸的组成和比例是衡量油脂营养价值的重要指标，不饱和脂肪酸含量越高，且含有一定比例的亚油酸和亚麻酸，营养价值越高^[24]。烟草种子油中含有较高的不饱和脂肪酸（87.8%～89.0%），尤其含有丰富的亚油酸，高于亚麻籽油^[25]等常见食用植物油。不同类型烟草种子油饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸比例基本一致，为1∶1∶（6.5～7.5），与报道的葡萄籽油的脂肪酸组成最接近^[26]。近代医学研究表明^[27]，当不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸的比值大于2时，植物油具有降血脂的功效，而且比值越大，降血脂的作用越明显，因此苏彬等^[28]推测烟草种子油的降脂功能与其含有丰富的亚油酸有关。

角鲨烯具有保肝、保护肾上腺皮质、降血脂及抗肿瘤等功能，可用于各种缺氧性疾病、肝炎和癌症的防治^[29]。红花烟草种子油角鲨烯含量显著高于黄花烟草，其中红花烟草中角鲨烯含量最高可达26.6 mg/100 g，与葡萄籽油（27.2 mg/100 g）^[26]相当，虽远低于苋菜油（5000 mg/100 g）^[30]及橄榄油（70 mg/100 g）^[31]，但高于花生油（22 mg/100 g）^[32]等常见食用植物油。

植物甾醇是农业部批准的新型功能性饲料添加剂，具有降低胆固醇、抗氧化等多种生理功能^[33]。烟草种子油总甾醇含量与目前报道的植物甾醇含量最高的植物油——米糠油（1.1%）相当^[34]，且高于植物甾醇提取主要原料——玉米油（1.0%）^[35]。

综合以上分析，黄花烟草种子蛋白质含量较高，蛋白质氨基酸组成模式较优，其饲用价值相对较高，红花烟草种子含油量较高，且种子油富含不饱和脂肪酸、植物甾醇和角鲨烯，其油用价值相对较高，因此烟草种子具有较高的利用价值。

目前，关于以收获烟草种子为目的的品种选育及栽培技术研究还较少，烟草种子的产量较低，这可能成为限制其开发利用的主要因素之一。2007年，意大利农业部注册了一项专门用于提取烟草种子油的高能烟草品种Solaris，并在美国、南非、亚欧等32个国家推广，此品种可使烟草种子的产量高达5 t/hm^2[36]。因此，随着人们对烟草种子利用价值认识的提高，通过生物技术及栽培技术提高烟草种子产量，开发其饲用及油用价值，可能会逐渐成为烟草的主要利用新途径之一。

4  结  论

不同类型烟草种子中粗蛋白、脂肪以及种子油脂肪酸、植物甾醇、角鲨烯等主要活性成分的含量和组成存在一定差异。相对于红花烟草种子，黄花烟草种子蛋白质含量丰富，氨基酸组成模式与FAO/WHO推荐值及与FAO全鸡蛋蛋白贴近度高，是一种较为优质的植物蛋白资源，可作为家畜饲料原料。而红花烟草种子油不饱和脂肪酸含量丰富，高于多种常见植物油，脂肪酸组成与葡萄籽油最接近，且富含植物甾醇及角鲨烯，在开发新型植物油方面具有良好的前景。

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