阿克陶引种栽培的5个果桑品种桑葚氨基酸分析与评价

邓真华,郑蜀云,黄金枝,杜贤明,*,王军文,范德卿,胡桂萍,俞燕芳

(1.江西省蚕桑茶叶研究所,江西南昌 330202;2.江西省经济作物研究所,江西南昌 330202;3.江西省蚕桑工程技术研究中心,江西南昌 330202;4.新疆阿克陶县科技局,新疆克州 845350)

桑树是落叶性多年生经济植物,属桑科(Moraceae)桑属(MorusL.)桑种(MorusalbaL.)[1],在《本草纲目》中被称为“神仙树”,桑叶被称为“神仙叶”,桑葚[2]被称为“神仙果”,1993年桑树被国家卫生部定为"药食同源"植物。桑葚,又名桑果、桑枣、桑泡儿,富含蛋白质、人体必需的氨基酸、总糖、游离酸、粗纤维、维生素、矿物质等成分,具有补肝益肾、滋阴养血、生津止渴、黑发明目、延缓衰老、润肤美容、调节免疫力等功效[3-4],已逐渐成为开发功能性食品的优质原料[5-8]。

氨基酸是生物功能大分子蛋白质的基本组成单位,是人体不可或缺的重要基础物质,其中必需氨基酸必需从食物中直接获得,人体不能合成,可以促进机体正常生长,修复组织,调节血糖,并提供能量。水果是氨基酸重要的来源[9-10],而桑葚自古享有“民间圣果”、“中华果王”之美称,被誉为“第三代水果”“二十一世纪的最佳保健果品”[11-12],含有丰富的氨基酸,是较为理想的优质蛋白质资源,同时鲜果中氨基酸种类与含量也是影响果实口感的关键因素[13-14]。吴祖芳等[15]研究认为成熟桑椹中氨基酸组成种类齐全,符合世界粮农组织和卫生组织(FAO/WHO)提供的参考蛋白模式值。刘峻池等[16]测得四倍体果桑新品种嘉陵30号桑椹中氨基酸有12种,其鲜味氨基酸、药效氨基酸和支链氨基酸含量分别为0.009%、0.014%和0.003%,除半胱氨酸和甲硫氨酸外,嘉陵30号桑椹中的各种氨基酸含量均高于其亲本中桑5801,认为果桑染色体的加倍在一定程度上提高桑椹中的活性氨基酸含量。李俊芳等[17]采用主成分分析法对10种桑椹的游离氨基酸成分进行分析及综合评价,测得桑椹中含有17种氨基酸,总含量最高的是台湾一号,含量为270.07 mg/100 g,评价最优。杨喆等[14]测的6个果桑品种氨基酸总量最高的是江米果桑,为2057 mg/100 g,且紫色桑葚氨基酸总量低于白色桑葚。Kusano等[18]在对土耳其桑椹成分分析发现了6 种新的氨基酸。由此可见,不同地方不同品种桑葚氨基酸的组成有所差异,进而影响其营养价值的优劣。

新疆克州阿克陶县属温带大陆性干旱气候,昼夜温差大,光热资源丰富,年日照2824 h,无霜期长达221 d,年均气温11.2 ℃,适合多种作物和果树的生长。新疆特殊的自然环境孕育了特殊的桑树种质资源,它们不仅具有优良的抗逆基因,更具有特殊、丰富的营养及功效成分[19],在阿克陶县发展果桑产业具有得天独厚的优势。因此,江西省蚕桑茶叶研究所科技人员于2017年3月在新疆克州阿克陶县玉麦乡引种栽植了5个果桑品种,其中大10为国内目前最大果桑推广品种,可用于鲜食采摘和加工,红果2号和台果为国内主要加工型品种,果选2号和8632为区域性应用品种。新鲜桑葚的氨基酸是影响口感和提升人体机能的有效营养成分[20],为此,本文对引进的5个果桑品种的成熟桑葚中的氨基酸含量进行了检测分析,目的是探讨新疆阿克陶不同果桑品种的氨基酸特点,筛选出适宜新疆地区栽植的优良果桑品种,为新疆地区发展果桑产业提供一定的科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

供试果桑品种有大10、果选2号、8632、红果2号、台果 于2017年3月统一栽种管理,667 m2栽植220株,采集地点为新疆克州阿克陶县玉麦乡,于2019年5月24日在新疆阿克陶县玉麦乡采集不同果桑品种的成熟桑葚。所有采摘样品成熟度均一,桑葚采摘后用保鲜袋分装,再放入加有冰块的泡沫纸箱,取回后置冰箱冷冻保存备用;氨基酸混合标准品 色谱纯,美国 Sigma 公司;苯酚、盐酸 西陇化工股份有限公司;茚三酮、柠檬酸钠 上海麦克林生化科技有限公司。

L-8900氨基酸自动分析仪 日本日立公司;FA3204B电子天平 上海精密科学仪器有限公司;RE-5203旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂;超纯水仪 美国Millipore公司;GZX-GFC·101-3-BS电热恒温干燥箱 上海博泰实验设备有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 5个果桑品种氨基酸含量的测定 新鲜桑葚采用匀浆机匀浆后,称取10 g样品置于水解管中,加入15 mL 6 mol/L盐酸溶液,加入新蒸馏的苯酚3 滴,再将水解管放入冷冻剂中,冷冻5 min后抽真空,然后充入氮气;再抽真空充氮气,在充氮气状态下拧紧螺丝盖,将已封口的水解管放在(110±1) ℃的恒温干燥箱中水解22 h后,取出冷却。将水解液过滤后,用超纯水多次冲洗水解管,将水解液全部转移至50 mL容量瓶内定容、摇匀。吸取滤液1 mL于5 mL容量瓶内,45 ℃水温下旋蒸至干,加2 mL水溶解,再次旋蒸至干,加2 mL柠檬酸钠缓冲溶液复溶,涡旋混匀后过0.22 μm滤膜,待测。采用氨基酸自动分析仪测定,检测方法参照杨喆等[14]。

1.2.2 氨基酸评价方法 通过氨基酸比值系数法[21-22]进行评价,即以必需氨基酸模式谱为标准,通过计算各个样品中的氨基酸比值(RAA)、氨基酸比值系数(RC)以及氨基酸比值系数分(SRC),通过评分的高低来判断限制氨基酸的强化量及蛋白质的营养价值。其计算公式为:

RAA=AA1/AA0,式中AA1食品中某氨基酸含量,AA0为FAO/WHO模式中相应的氨基酸含量。

RC=RAA1/RAA0;式中,RAA1为某必需氨基酸的RAA,RAA0各种氨基酸RAA的平均值;

SRC=100-CV×100,式中,变异系数CV=RC标准差/RC均数。

1.3 数据处理

2 结果与分析

2.1 5个果桑品种桑葚氨基酸组成及含量

不同果桑品种桑葚中氨基酸含量见表1。由表1检测结果知,5个果桑品种的成熟桑葚中共检测出16种氨基酸,总氨基酸含量为0.802～1.323 g/100 g,其中谷氨酸含量最高,变幅为0.130～0.239 g/100 g,其次是天门冬氨酸,变幅为0.091～0.180 g/100 g,含量最低的是色氨酸和蛋氨酸,变幅为0.003～0.020 g/100 g。

表1 不同果桑品种桑葚中氨基酸含量(g/100 g)

5个果桑品种中总氨基酸含量最高的是8632,含量为1.323 g/100 g,其次是红果2号,含量为1.031 g/100 g,总氨基酸含量最低的是台果,含量为0.802 g/100 g,不同品种之间存在显著差异(P<0.05)。8种必需氨基酸含量最高的是8632,含量为0.434 g/100 g,其次是红果2号和大10,含量分别为0.351、0.350 g/100 g,含量最低的是台果,含量为0.292 g/100 g。8种非必需氨基酸含量最高的是8632,含量为0.890 g/100 g,其次是红果2号,含量为0.680 g/100 g,含量最低的是台果,含量为0.511 g/100 g。5个果桑品种中8632成熟桑葚中的总氨基酸、必需氨基酸和非必需氨基酸的含量均显著高于其它品种(P<0.05)。

必需氨基酸与总氨基酸比值(EAA/TAA)为0.328～0.376,接近于 FAO/WHO所提出的0.400的比值,果桑不同品种之间EAA/TAA差异不显著(P>0.05),说明桑葚中必需氨基酸组成比例相对均衡。

药用氨基酸是由天门冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、酪氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、精氨酸组成[17],其含量可以间接地评价桑葚的保健功效。由表1可以看出,9种药用氨基酸含量最高的是8632,含量为0.871 g/100 g,显著高于其它品种(P<0.05);其次是红果2号,含量为0.691 g/100 g;大10和果选2号之间差异不显著(P>0.05);含量最低的是台果,含量仅为0.532 g/100 g。说明8632的药用价值优于其它品种。

由谷氨酸和天冬氨酸构成的鲜味氨基酸是食物中重要的鲜味物质[16]。2种鲜味氨基酸含量最高的是8632,含量为0.420 g/100 g,显著高于其它品种(P<0.05);其次是红果2号,含量为0.310 g/100 g;大10和果选2号之间差异不显著(P>0.05),均为0.250 g/100 g;含量最低的是台果,含量为0.221 g/100 g。说明8632的鲜味氨基酸含量丰富。

支链氨基酸由异亮氨酸、亮氨酸和缬氨酸组成,主要参与骨骼肌代谢,约占骨骼肌蛋白质的必需氨基酸的35%,与骨骼肌的合成有着密切的关系[16]。3种支链氨基酸含量最高的是8632,含量为0.231 g/100 g,显著高于其它品种(P<0.05);其次是红果2号和大10,含量分别为0.180和0.160 g/100 g;含量最低的是果选2号和台果,含量均为0.141和0.140 g/100 g。说明8632的支链氨基酸含量高于其它品种。

综上所述,5个果桑品种中8632的成熟桑葚中的总氨基酸、必需氨基酸、药用氨基酸、鲜味氨基酸和支链氨基酸的含量均显著高于其它品种,红果2号次之。刘和洋等[23]在新疆地区引种15个果桑品种,研究发现不同品种在抗性及产量方面有一定差异,其中8632具有抗寒性良好、生长快速、产量高、适应性强等特点,日本甜椹、红果2号、一串红、台湾果桑46C019、北方红单果整齐,产量较高,抗寒性稍微差些。由此得出,8632在新疆的区域适应性强,桑葚氨基酸含量丰富,营养价值较高,作为新疆地区推广的果桑品种具有明显的优势。

2.2 桑葚必需氨基酸的质量分数与FAO/WHO氨基酸模式谱比较

根据联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)1973 年提出了评价蛋白质营养价值的必需氨基酸模式。如果某食物所含必需氨基酸组成比例接近或符合FAO/WHO氨基酸模式要求,则这种食物质量优,蛋白质营养价值高,符合人体生长机理所需。不同品种桑葚必需氨基酸的质量分数与FAO/WHO氨基酸模式谱的比较结果见表2。

表2 不同品种桑葚必需氨基酸的质量分数与FAO/WHO氨基酸模式谱的比较(%)

通过与FAO/WHO氨基酸模式谱(%)的比较得出(表2),5个果桑品种的桑葚必需氨基酸中仅蛋氨酸+胱氨酸的质量分数(0.377%～1.326%)远低于FAO/WHO氨基酸模式要求的3.50%;亮氨酸和赖氨酸的质量分数分别为7.150%～7.755%和6.104%～10.771%,均高于FAO/WHO氨基酸模式要求的7.00%和5.50%,符合FAO/WHO模式要求;其它必需氨基酸符合或接近WHO/FAO提出的氨基酸模式。其中大10的苯丙氨酸+酪氨酸的质量分数为5.392%,稍低于WHO/FAO提出的6.0%,除蛋氨酸+胱氨酸外,其它氨基酸均高于FAO/WHO模式要求;果选2号的异亮氨酸、亮氨酸和赖氨酸的质量分数分别为4.717%、7.150%和9.506%,高于FAO/WHO氨基酸模式要求,其它氨基酸均低于FAO/WHO氨基酸模式要求;8632的苏氨酸和异亮氨酸均为3.8%,与FAO/WHO提出的4.00%接近,除蛋氨酸+胱氨酸之外,其它氨基酸均高于FAO/WHO模式要求;红果2号和台果的苏氨酸、缬氨酸、蛋氨酸+胱氨酸的质量分数低于FAO/WHO氨基酸模式要求,其它氨基酸均高于FAO/WHO模式要求。

不同品种之间比较得出,苏氨酸的质量分数以大10(4.292%)高于其它品种,比最低的果选2号高出19.26%,但品种之间差异不显著(P>0.05);缬氨酸的质量分数以8632最高,为6.077%,显著高于其它品种(P<0.05),其它4个品种之间差异不显著(P>0.05);苯丙氨酸+酪氨酸的质量分数以8632最高,为6.876%,显著高于最低的大10(P<0.05),其它品种之间差异不显著(P>0.05);异亮氨酸的质量分数以台果最高,为4.990%,显著高于最低的8632(3.818%)(P<0.05),其它品种之间差异不显著(P>0.05);亮氨酸的质量分数以8632最高,为7.611%,品种之间差异不显著(P>0.05);赖氨酸的质量分数以大10最高,为10.771%,比最低的8632(6.104%)高出76.46%,大10和果选2号之间差异不显著(P>0.05)。说明8632的缬氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸高于其它品种,台果的异亮氨酸高于其它品种,大10的赖氨酸高于其它品种,不同品种间苏氨酸和亮氨酸的差异不显著(P>0.05)。

说明桑葚中必需氨基酸种类丰富,营养价值高,且不同品种之间必需氨基酸存在一定差异。同时也可看出桑葚中第一限制氨基酸为蛋氨酸+胱氨酸,其它必需氨基酸高于或接近WHO/FAO提出的氨基酸模式。因此,桑葚作为食用要注意与含丰富蛋氨酸+胱氨酸的食物搭配食用。

2.3 氨基酸比值系数法分析必需氨基酸的RAA、RC及SRC

5个果桑品种中桑葚必需氨基酸的RAA、RC及SRC结果见表3。

表3 不同品种桑葚必需氨基酸的RAA、RC及SRC

从表3可看出,桑葚必需氨基酸中的苏氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸、异亮氨酸和亮氨酸的RRA均位于0.900～1.250之间,其氨基酸组成与FAO/WHO模式趋于一致;而赖氨酸的RRA值均大于1.100,含量相对过剩;蛋氨酸+胱氨酸为5个品种桑葚的共同限制氨基酸,RRA仅为0.108～0.379。除果选2号的蛋氨酸+胱氨酸的RC值(RC=0.409)、8632的赖氨酸RC值(RC=0.728)较低之外,其它品种的必需氨基酸的RC均大于0.800,其中苏氨酸、缬氨酸和亮氨酸的RC均大于0.900。

不同品种之间RRA和RC比较得出,大10的苏氨酸和赖氨酸高于其它品种,8632的缬氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸高于其它品种,红果2号的亮氨酸高于其它品种,台果的异亮氨酸、蛋氨酸+胱氨酸高于其它品种。

5个果桑品种的必需氨基酸比值系数分(SRC)分值在 74.239～84.863之间,其评分依次为红果2号>8632>台果>大10>果选2号,红果2号和8632的SRC最高,分别为84.863和82.859,果选2号最低。

说明桑葚中除蛋氨酸+胱氨酸之外,其它必需氨基酸种类丰富,营养价值高,这与孙锐等[9]、杨喆等[14]的研究结果一致,且红果2号和8632的SRC高,氨基酸营养价值更全面。如果要筛选出综合品质好的果桑品种,还需对其它营养成分进行综合评价,才能为新疆优质果桑品种选择及产品加工提供更全面的理论依据。

3 结论

本研究通过测定新疆阿克陶引种栽植的不同果桑品种的桑葚氨基酸含量,分析了不同品种的氨基酸组成、总氨基酸、必需氨基酸、非必需氨基酸、鲜味氨基酸、药用氨基酸及支链氨基酸含量的差异,采用 RAA、RC、SRC等氨基酸评价指标进行了营养评价。5个果桑品种的成熟桑葚中含有16种氨基酸,总含量为0.802～1.323 g/100 g,其中谷氨酸最高,含量为0.130～0.239 g/100 g,色氨酸和蛋氨酸最低,含量为0.003～0.020 g/100 g。不同果桑品种中8632的总氨基酸、必需氨基酸、鲜味氨基酸、药用氨基酸和支链氨基酸的含量均显著高于其它品种,分别为1.323、0.434、0.420、0.871和0.231 g/100 g,红果2号次之。不同品种间必需氨基酸与总氨基酸比值(EAA/TAA)为0.328～0.376,差异不显著(P>0.05),与FAO/WHO所提出的比值接近。通过与FAO/WHO氨基酸模式谱(%)比较得出,蛋氨酸+胱氨酸的质量分数(0.377%～1.326%)远低于FAO/WHO氨基酸模式要求的3.50%,其它必需氨基酸均接近或符合FAO/WHO提出的氨基酸模式要求。不同品种之间必需氨基酸存在一定差异,8632的缬氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸高于其它品种,台果的异亮氨酸高于其它品种,大10的赖氨酸高于其它品种,不同品种间苏氨酸和亮氨酸的差异不显著(P>0.05)。因此,桑葚作为食用要注意与含丰富蛋氨酸+胱氨酸的食物搭配食用。氨基酸比值系数法评定可知桑葚中第一限制氨基酸为蛋氨酸+胱氨酸,RRA仅为0.108～0.379;桑葚必需氨基酸中的苏氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸、异亮氨酸和亮氨酸的RRA变幅为0.900～1.250,与FAO/WHO模式趋于一致;而赖氨酸的RRA值均大于1.100,含量相对过剩。不同品种的氨基酸比值系数分(SRC)依次为红果2号>8632>台果>大10>果选2号,其中红果2号和8632优于其它品种,其SRC值分别为84.863和82.859。

通过对不同果桑品种桑葚氨基酸的营养品质分析,评价筛选出氨基酸营养价值高的果桑品种——8632和红果2号,作为新疆地区推广的果桑品种具有明显的优势,同时为果桑的深层次食用、药用开发提供了参考依据。