20份糜子材料的氨基酸含量分析及营养价值评价

托列霍加·加吾提，吾买尔夏提·塔汉，隋晓青

(新疆农业大学草业与环境科学学院，乌鲁木齐 830052)

糜子(PanicummiliaceumL.)是禾本科黍属的小杂粮作物，有粳糯之分，糯者称黍，粳者称稷[1]。糜子起源于我国黄土高坡，因其抗逆性强，耐旱、耐热、喜温和早熟等特性，在半干旱地区具有明显的地区优势和生产优势，是当地主栽的小杂粮作物之一，也是新垦荒地种植面积较大的先锋作物[2,3]。在新疆，将糜子的米称为“塔尔米”，是当地哈萨克族等游牧民族喜爱的传统食品[4]，它还可作饲料和药用，在新疆经济发展中发挥着重要作用，对该地区民族特色文化有着重要的影响[5,6]。糜子的营养价值丰富，蛋白质含量为9.82%～16.40%、淀粉为58.59%～7.87%、脂肪为1.02%～5.45%[7,8]；还含有18种氨基酸及矿物质等具有生物活性的功能成分[9,10]。

计算氨基酸的含量，种类及构成比例是评价食物蛋白质营养价值的方法之一[11]。目前，国内外对蔬菜、主要粮食以及饲料作物氨基酸组成及营养评价的研究较多[12-15]，而对糜子研究较少，国外主要集中于糜子作为饲料时氨基酸的消化性研究[16]。国内对糜子氨基酸含量与评价已有部分研究[9,10]，但关于糜子各氨基酸含量与组成、营养价值与综合评价的系统研究未见报道。

本试验以我国新疆及其他省份、哈萨克斯坦的20份糜子材料为研究对象，测定了氨基酸成分及含量，结合必需氨基酸比值系数法，对不同糜子材料的氨基酸进行分析和评价，为今后筛选出具有氨基酸营养价值较高的糜子，也为糜子的综合利用、优良专用糜子新品种的培育及糜子食品加工的研究提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点及材料

试验材料详见表1，新疆本地栽培的12份，其中新疆北部的8份(编号为 5～12)、新疆南部的4份(编号13～16)；哈萨克斯坦的4份(编号为 1～4)由哈萨克斯坦塞弗林农业大学提供；陕西的2份糜子(编号为17～18)由陕西省农业科学院提供；甘肃的1份(编号为19)，来自临夏县；山西省的1份(编号为 20)来自太谷县，共计20份糜子材料。试验于2018年5—10月在新疆乌鲁木齐市头屯河区新疆农业大学三坪实习农场进行，随机区组设计，每份材料种植3个小区，收获时每材料3小区混收。收获后对糜子材料进行手工脱粒，去除皮子后，脱壳的籽粒备用测定氨基酸。

表1 糜子资源材料

1.2 检测方法

1.2.1氨基酸的测定

按GB 5009.124-2016方法测定糜子的17种氨基酸(色氨酸除外)。

1.2.2氨基酸比值

氨基酸比值(RAA)又称氨基酸评分，是指所得的氨基酸含量与标准模式(FAO/WHO)中相对应的氨基酸含量的比值[17]。所含蛋白质组成含量与此材料中必需氨基酸含量间比值越接近人体所需数值。氨基酸平衡理论认为，需要测蛋白质的氨基酸比例与FAO/WHO模式越接近，表明其蛋白质质量越好。其计算公式为：

模式蛋白质一般采用FAO/WHO模式(表2)。

表2 FAO/WHO模式中必需氨基酸含量

1.2.3氨基酸比值系数

氨基酸比值系数(RC)是指某必需氨基酸RAA与各种氨基酸RAA均值的比值，可以反映氨基酸含量与模式氨基酸的偏离程度，如RC值大于1，则表示该必需氨基酸含量相对过剩；小于1，则表明该必需氨基酸含量相对不足。其中，RC值最小的为第一限制性氨基酸[17]。其公式为：

1.2.4氨基酸比值系数分

氨基酸比值系数分(SRC)表示食物蛋白相对营养价值的高低，SRC越接近100，表示营养价值越高[18]。计算公式为：

SRC=100-CV×100

1.2.5必需氨基酸指数值

由于必需氨基酸指数EAAI反映了食物蛋白与标准蛋白的必需氨基酸组的拟合程度，用EAAI评价蛋白质的营养价值，当EAAI值越接近1，表示营养价值就越高，属于优质蛋白[19]。计算公式为：

式中：EAAI为必需氨基酸(EAA)指数；n为比较的EAA的数目，n≤8；a1，a2，a3，…，an为试验中EAA的含量(g·(100 g)-1干物质)；b1，b2，b3…，bn为标准蛋白质[FAO/WHO评分模式]中与an相应的必需氨基酸的含量[g·(100 g)-1干物质]。

1.3 数据分析

用Excel 2016软件进行数据初步处理，用SPSS 22.0软件和R语言软件进行显著性差异分析，用Sigmaplot软件进行画图。

2 结果与分析

2.1 糜子材料氨基酸组成分析

如表3可知，糜子氨基酸种类齐全，含有本试验方法能测得的所有氨基酸组分。20份糜子材料总氨基酸含量在12.80%～15.20%之间，均值为12.83%；必需氨基酸的含量在5.35%～6.93%之间，占总氨基酸的34.56%；非必需氨基酸含量在4.40%～5.20%之间，占总氨基酸的68.33%。其中，来自新疆吉木萨尔县的JMS糜子的必需氨基酸含量、非必需氨基酸含量和总氨基酸含量均高于其他材料。不同糜子材料各组成氨基酸的含量差异都很大，各组成氨基酸含量最大相差近10倍。就本测试的17种氨基酸含量而言，最高为谷氨酸，占总氨基酸含量的23.14%，其次为亮氨酸、丙氨酸、脯氨酸；含量最低为胱氨酸，仅占总氨基酸含量的1.23%。在供试糜子材料中，胱氨酸的变异最大(CV=0.18)，天冬氨酸、谷氨酸和苯丙氨酸的变异最小(CV=0.05)。

表3 20份糜子材料的氨基酸组分含量

2.2 糜子材料必需氨基酸营养价值评价

2.2.1糜子材料必需氨基酸分别与FAO/WHO氨基酸模式谱和理想蛋白质标准比较

20份糜子材料各必需氨基酸分别与FAO/WHO氨基酸模式谱和理想蛋白质标准比较(见表4)，由表4可知，糜子中异亮氨酸、缬氨酸、蛋氨酸和半胱氨酸含量与模式蛋白组成较一致，而赖氨酸、苏氨酸和蛋氨酸+半胱氨酸含量略显不足。亮氨酸(12.52%～13.33%)含量明显高于FAO/WHO氨基酸模式值；E/T(34.0%～35.0%)与E/N(51.0%～54.0%) 值均接近并略低于理想蛋白标准，说明糜子具有较高食用价值。

表4 糜子中各种必需氨基酸分别与FAO/WHO氨基酸模式和理想蛋白质标准比较

2.2.2糜子材料必需氨基酸的RC与SRC分析

为进一步说明糜子氨基酸的营养价值，对氨基酸比值系数、氨基酸比值系数分2个指标营养价值进行了评价。20份糜子材料7种必需氨基酸的 RC和SRC值见表5。从表5可以看出，20份糜子材料的第一限制性氨基酸均为赖氨酸。糜子 SRC值在46.49～54.95之间。不同糜子材料的SRC值大小排列顺序为：SHW>GS>HB>JMS>TKS>ML>YGQ>HC>TL>HP>SHN>YCH>HK>TG>XY>SC>BRG>WS>NLK>H 33。

表5 不同糜子材料各种必需氨基酸的RC和SRC值比较

2.2.3糜子材料必需氨基酸指数

为了鉴定蛋白质优劣程度，对20份糜子材料必需氨基酸指数进行计算(见表6)，从表6可看出，20份糜子材料的必需氨基酸指数在0.86%～0.95%之间。根据EAAI值实用评价标准[20]，20份材料中的SHW为优质蛋白源；其他均属于良好蛋白源。其EAAI值大小排列顺序：SHW>TKS>HB>SHN>GS>HC>TL>JMS>ML>SC>YCH>TG>HP>H 33>BRG>YGQ>WS>HK>XY>NLK。

表6 不同糜子材料必需氨基酸指数

2.3 不同糜子材料的氨基酸差异比较

为了考察新疆及其他省份的糜子和哈萨克斯坦的糜子材料之间氨基酸差异，本研究将所测定的17个氨基酸含量按不同来源进行了统计(见图1)。从必需氨基酸方面分析可知，哈萨克斯坦糜子的异亮氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸与缬氨酸的含量均高于我国新疆及其他省份糜子；其中，亮氨酸与苯丙氨酸之间存在显著差异(p<0.05)；蛋氨酸与我国其他省份显著差异，与我国新疆地区的无显著，异亮氨酸、苏氨酸和缬氨酸与2个国家糜子材料之间无显著差异(p>0.05)。我国其他省份糜子的赖氨酸均高于哈萨克斯坦糜子和新疆糜子(p<0.05)，但这一指标在新疆糜子和哈萨克斯坦糜子无显著差异(p>0.05)。

图1 不同地区氨基酸的含量比较

在非必需氨基酸含量方面，哈萨克斯坦糜子材料的谷氨酸、脯氨酸、丙氨酸、丝氨酸、酪氨酸、组氨酸、半胱氨酸的平均值均高于新疆糜子其他省份糜子；其中，谷氨酸、脯氨酸、丙氨酸显著高于新疆糜子其他省份糜子(p<0.05)，而丝氨酸，酪氨酸，组氨酸，半胱氨酸无显著差异(p>0.05)。我国其他省份糜子的天冬氨酸，精氨酸和甘氨酸含量高于哈萨克斯坦糜子和新疆糜子，其中精氨酸和甘氨酸显著高于哈萨克斯坦糜子和新疆糜子(p<0.05)，而冬氨酸无显著差异(p>0.05)。

3 讨 论

本试验方法已测出17种氨基酸，这与已报道的研究结果相同[20]，但也有人用其他方法测定糜子氨基酸，发现糜子中同时含有色氨酸，说明糜子氨基酸含量齐全[7]。20份糜子材料总氨基酸含量在12.80%～15.20%之间，高于小麦、水稻、大麦、荞麦等粮食作物[21]，说明糜子氨基酸含量较高。从各组成氨基酸含量来看，20份糜子材料排前三的分别是谷氨酸、亮氨酸、丙氨酸，这与已报道的研究结果一致[20-22]，其中，谷氨酸含量最高，它具有预防和治疗肝脏疾病、增强记忆、解毒、参与脑组织代谢等功能[23-24]，亮氨酸可以有效防止肌肉损失等功能[25]。

食物营养品质优劣的主要因素包括所含必需氨基酸含量的多少，是否齐全以及必需氨基酸比例[26]。20份糜子材料的必需氨基酸含量在5.35%～6.93%之间，高于小麦[27]，低于水稻[28]。为了进一步说明20份糜子的营养价值，利用FAO/WHO模式，计算样品中必需氨基酸比值(RAA)、氨基酸比值系数(RC)和氨基酸比值系数分(SRC)。其中，E/T值在34%～35%之间，E/N值在51%～54%之间，低于玉米与水稻，高于小麦与燕麦等作物[29]，FAO/WHO理想蛋白标准值40%和60%，具有较高的食用价值。RAA值显示，除了赖氨酸和苏氨酸以外其他各种必需氨基酸较接近或高于模式谱标准值，表明糜子氨基酸相对均衡合理。RC值显示，糜子的第一限制性氨基酸为赖氨酸，这与大多数禾谷类作物的相同[30]，在食用过程中，建议搭配赖氨酸高的食品互补结合，以提高其营养价值。糜子的SRC(必需氨基酸营养均衡性)值在46.49～54.95之间，高于高粱，接近小米和玉米[11]。结果表明，糜子具有较高的总氨基酸和必需氨基酸含量，且其营养均衡性好，是一种优质谷物蛋白源。

此外，本研究比较了来自我国新疆糜子及其他省份糜子与哈萨克斯坦糜子的氨基酸，发现来自哈萨克斯坦糜子材料中亮氨酸和苯丙氨酸含量与我国新疆糜子材料存在显著差异，这些材料可用作高亮氨酸和苯丙氨酸含量以及高含量药用氨基酸和儿童必需氨基酸的优质糜子培育的首选材料，来自我国其他省份糜子的赖氨酸含量显著高于哈萨克斯坦糜子和我国新疆糜子，可作为赖氨酸含量高的优质糜子培育的首选材料。