新疆不同玉米品种氨基酸营养价值评价

徐鑫，毛红艳，韩登旭*，赵海燕，于明*

1(新疆农业科学院粮食作物研究所，新疆 乌鲁木齐， 830091)2(新疆首禾农业发展有限公司，新疆 昌吉， 831100)

玉米是我国重要的粮食、饲料和工业原料作物，其生产对我国的粮食安全、畜牧业发展、工业原料需求等具有重要意义。玉米及其制品被广泛应用于面食品、方便食品、肉制品等深加工产品中，其国内外需求量增长较快[1]。我国每年玉米产量高达2亿t，但是其仍不能满足日益增加的玉米需求量，因此我国迫切需要提高玉米产量与品质[2-3]。玉米品种的不同会使玉米籽粒的化学组成不同，粉质玉米富含淀粉和脂肪，蛋白质较少，相反硬质玉米则富含蛋白质。氨基酸是构成机体蛋白质和生命活动有关的重要成分，氨基酸的含量对玉米的营养品质起着重要作用[4]。氨基酸中的脯氨酸是哺乳动物的功能性氨基酸，可以促进胎儿与幼崽的生长发育，对胚胎、乳腺及胎盘生长发育具有重要的意义[5-9]。利用谷氨酸缓解仔猪断奶应激，改善生产性能提供了实验基础[10-11]。饲粮中含有缬氨酸和异亮氨酸可以改善妊娠环江香猪的氮代谢和脂肪代谢[12-13]，提高哺乳幼崽的生长性能[12，14]。谷物中氨基酸的含量及组成决定着蛋白质价值的高低，而其氨基酸含量的测定对食品加工、作物品质育种和种质资源鉴定及筛选有重要意义。目前，关于玉米氨基酸的研究有其含量与相关性状关联分析[15]、氨基酸液态肥在玉米上应用[16]、不同采收期鲜食玉米氨基酸变化[17]、玉米杂交品种选育[18]等方面的研究。不同品种玉米中的氨基酸营养成分会有较大差异，根据氨基酸配比筛选优质玉米有助于选育及种植，对玉米资源利用具有指导性意义。因此，针对提升新疆玉米的应用价值及育种优势，本研究选取新疆22个不同品种的玉米，分析其氨基酸模式组成，通过多种方法评价玉米氨基酸营养价值，以期为后续培育适于新疆种植的高产优质玉米品种提供理论依据，促进新疆玉米育种、栽培、饲料加工和食品业的协调发展。

1 材料与方法

1.1 材料

玉米，由新疆首禾农业发展有限公司提供。

1.2 仪器与设备

L-8900全自动氨基酸分析仪，日本HITACHI公司；AL104 电子天平，梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司；101电热鼓风干燥箱，北京市永光明医疗仪器厂；TDL-40B低速台式大容量离心机，上海安亭科学仪器厂。

1.3 实验方法

1.3.1 氨基酸测定方法

参照GB 5009.124—2003食品中氨基酸的测定方法，采用全自动氨基酸分析仪测定22种玉米样品中的16种氨基酸含量。为保证检测数据的准确性和可靠性，每个样品均进行平行检测。

1.3.2 营养评价

采用氨基酸比值系数法进行氨基酸营养评价。将玉米中氨基酸组成与1973年的人体必需氨基酸模式进行比对，计算22个玉米样品中必需氨基酸(essential amino acids，EAA)的氨基酸比值(RAA)、氨基酸比值系数(ratio coefficient of amino acid， RCAA)和氨基酸比值系数评分(score of amino of amino acid， SRCAA)[19-22]，与联合国粮食及农业组织/世界卫生组织提出的方法进行比较，计算EAARR(essential amino acids relative ratio)[19]、必需氨基酸指数(essential amino acid index，EAAI)[20-21]，营养指数(nutrient index，NI)和生物价(biological value，BV)按江海涛的方法[20-22]进行计算,计算如公式(1)～公式(8)所示：

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

BV=1.09×EAAI-11.7

(8)

式中：Ae为待测玉米样品中必需氨基酸含量；As为参考蛋白质模式中必需氨基酸含量；n为待测玉米样品中必需氨基酸的个数；X为待测玉米样品中某种必需氨基酸与参考模式中必需氨基酸含量的比值；Pi为玉米样品中蛋白质含量。

2 结果与分析

2.1 不同玉米品种氨基酸组成及含量

由表1可知，22个玉米品种中均含有16种常见氨基酸，从氨基酸组分来看，16种氨基酸中，22个品种均以谷氨酸(Glu)含量最高，为9.92～15.90 g/100g，平均值为12.83 g/100g，远高于其他氨基酸；各品种中蛋氨酸含量最低，其平均值为0.70 g/100g，而组氨酸(His)、酪氨酸(Tyr)、赖氨酸(Lys)的含量较低；各品种玉米的总氨基酸含量(TAA)最高的为M753 (79.50 g/100g)，最低的为农润919 (51.98 g/100g)，前者是后者的1.53倍；人体必需氨基酸(EAA)含量最高的是M753 (30.18 g/100g)，最低的为农润919 (19.24 g/100g)。

表1 不同玉米品种氨基酸组成及含量 单位：g/100g

注：E为必需氨基酸(essential amino acids)；T为氨基酸总量(amount of amino acid)

2.2 不同玉米品种的味觉氨基酸含量分析

不同的氨基酸具有不同的味感特性，氨基酸主要分为甜味、鲜味、苦味和芳香味[23]。鲜味氨基酸由谷氨酸(Glu)和天冬氨酸(Asp)组成；芳香族氨基酸包括酪氨酸(Tyr)和苯丙氨酸(Phe)；甜味类氨基酸主要由脯氨酸(Pro)、甘氨酸(Gly)、丝氨酸(Ser)、苏氨酸(Thr)、丙氨酸(Ala)组成；苦味氨基酸包括缬氨酸(Val)、亮氨酸(Leu)、异亮氨酸(Ile)、蛋氨酸(Met)、精氨酸(Arg)、组氨酸(His)和苯丙氨酸(Phe)[24-25]。22个玉米品种的甜味类氨基酸、苦味氨基酸、鲜味氨基酸和芳香族氨基酸等味觉类氨基酸的含量如表2所示。苦味类氨基酸含量较高，其变动范围为18.14～27.76 g/100g，芳香族氨基酸组分的含量较低，变动范围为4.42～6.82 g/100g；甜味氨基酸的变动范围为16.54～24.75 g/100g，鲜味氨基酸的变动范围为13.72～21.37 g/100g。22个玉米品种中甜味类氨基酸、苦味氨基酸、鲜味氨基酸和芳香族氨基酸含量最高的是M753，分别是24.75，27.76，21.37和6.82 g/100g，芳香族氨基酸含量最低的是先玉335，甜味氨基酸含量最低的是新玉87号，苦味氨基酸和鲜味氨基酸含量最低的都是农润919。综上，不同玉米品种的味觉类氨基酸含量的高低并不完全一致，说明不同品种玉米在营养价值上存在差异。

2.3 不同玉米品种蛋白质的氨基酸评分和化学评分

氨基酸评分和化学评分越接近100，说明蛋白质的营养价值越高，低于100的为限制氨基酸，最小的为第一限制氨基酸。由表3和表4可知，玉米氨基酸评分和化学评分表明第一限制氨基酸是赖氨酸，差异最大的是亮氨酸，氨基酸评分和化学评分差异小的均为异亮氨酸和赖氨酸，亮氨酸的氨基酸评分为72～109.7,化学评分为87.5～137.9，M753的氨基酸评分和化学评分最高，农润919的评分最低。

表2 不同玉米品种中味觉氨基酸含量 单位：g/100g

表3 不同玉米品种的氨基酸评分 单位：分

表4 不同玉米品种氨基酸的化学评分 单位：分

2.4 不同玉米品种中RC与SRC分析

蛋白氨基酸比值系数评分SRC也可直接评价蛋白质营养价值的高低，其越接近100，则说明蛋白质营养价值越高[19,26]。用氨基酸比值系数法分别计算22个玉米品种的RC、SRC，结果如表5所示，SRC值在 59.76～66.20，平均值为63.48，SRC值最高的是新玉77号(66.20)，SRC值较高的是新玉65号(66.17)、新玉84号(65.68)、登海8883(64.68)、先玉335(64.33)、农润919(64.32)，SRC值较小的是新玉60号(62.37)、新玉54号(61.95)、新玉74号(61.89)和新玉9号(59.87)，SRC值最小的是新玉29号(59.76)，22个玉米品种的平均SRC 值为63.48。限制性氨基酸是指食物所含必需氨基酸的量与人类所需的蛋白质必需氨基酸的量的比值较低的氨基酸[27]，22种玉米品种的第一限制氨基酸为赖氨酸。

2.5 不同玉米品种中EAAI、BV、NI与EAARR分析

必需氨基酸指数体现了待测蛋白中全部必需氨基酸相对于标准鸡蛋蛋白中必需氨基酸的比率，生物价是指蛋白质被消化后的利用率，营养指数综合考虑食物中蛋白质的含量和氨基酸组成[28]。由表6可知，必需氨基酸指数、生物价和营养指数均最高的是M753，分别是83.75、79.59和7.01，登海8883的EAARR值最高，农润919的必需氨基酸指数、生物价、营养指数和EAARR值均最低，分别是54.93、48.18、3.00和58.33，因此M753的蛋白质被消化后的利用率高，农润919的蛋白质被消化后的利用率低。

表5 不同玉米品种的RC和SRC

表6 不同玉米品种的必需氨基酸指数、生物价及营养指数

3 结论

本研究表明，22个玉米品种氨基酸种类丰富，均含有16种氨基酸，含有人体必需的7种氨基酸，TAA含量的变动范围为51.98～79.50 g/100g，EAA含量的变动范围为19.24～30.18 g/100g，EAA含量和TAA含量最高的是M753，分别是30.18 g/100g和79.50 g/100g，TAA含量越高，EAA含量越高。必需氨基酸指数、生物价和营养指数均最高的是M753，登海8883的EAARR值最高，新玉77号的SRCAA值最高，农润919的必需氨基酸指数、生物价和营养指数均最低，新玉29号的SRCAA值最高，农润919的EAARR值最低。M753，新玉41号和新玉13号这3个品种的氨基酸营养价值比较高，农润919的氨基酸营养价值最低，M753是外引种，在新疆种植后氨基酸营养价值较高，新玉41号、新玉77号和新玉13号是新疆自育品种，其氨基酸营养价值排名靠前。玉米品种不同，其氨基酸总量及必需氨基酸含量有明显差异，不同品种玉米的总氨基酸和氨基酸组分含量不同，这主要是由品种间遗传基因的不同所致，此外还可能与种植玉米的气候、土壤、水质等环境综合因素有关。新疆地区种植的玉米品种很多，但产量高、营养价值高的玉米品种不多，副产品开发比较少。因此，根据新疆市场需求，培育出氨基酸营养价值较高的玉米品种，并合理利用玉米副产物是新疆玉米产业有待解决的问题。