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不同杜仲雄花氨基酸含量及营养比较

更新时间:2020-08-04 08:44点击:

    摘要:为深入探究杜仲雄花氨基酸多样性与营养价值,对193份不同种质雄花的氨基酸含量与组成进行了测定。结果表明:杜仲雄花含有17种氨基酸,总氨基酸平均含量为20.62 g/100 g,天冬氨酸和谷氨酸是主要的2种氨基酸。不同种质杜仲雄花氨基酸含量以蛋氨酸变异系数最大(43.13%)总氨基酸变异系数最小( 12.56%)。杜仲雄花蛋白贴近度为0. 887.杜仲雄花人体必需氨基酸中仅( Met + Cys )低于FAO/WHO推荐模式的比例, RAA和RC值大都接近于1,SRC值为81.42.杜仲雄花中儿童必需氨基酸含量、味觉氨基酸含量与药用氨基酸含量丰富。不同来源杜仲雄花氨基酸含差异显着,贵州种质总氨基酸含量( 21.32 g/100g)和必需氨基酸含量( 7. 50 g/100g)最高,而不同来源杜仲雄花氨基酸的营养价值差异不显着。聚类分析将193份种质材料分为4个类群,第I类群总氨基酸、必需氨基酸、甜味氨基酸和芳香族氨基酸平均含量最高,分别达22.46、7. 92、4. 10 g /100 g和1. 64 g /100 g.杜仲雄花氨基酸具有重要的营养价值,不同种质杜仲雄花氨基酸表现较高的遗传多样性,可为雄花用杜仲良种选育和开发利用提供基础材料。
 
    关键词:杜仲;雄花;氨基酸;多样性;营养价值
 
杜仲(Eucommia ulmoides Oliv.) 为杜仲科落叶乔木,全科一属一种,是第四纪冰川侵袭后留存于我国的孑遗树种,也是我国特有的经济树种和珍稀二级保护植物,具有很高的药用价值、营养价值和经济价值。杜仲雌雄异株,雄花簇生于当年生枝条基部,花量大,易于采集[1].目前对杜仲的研究多集中在皮、叶上,现代研究表明,杜仲雄花中富含与杜仲皮、叶相类似的有效成分,具有降压、降血脂、增强免疫力、抗肿瘤、抗菌、抗病毒、镇静、催眠、保肝利胆、提高人体免疫力等医疗保健作用[2].
  
  氨基酸是构成生物体蛋白质及维持生命不可或缺的物质,具有营养、生理、生化等多种功能,能抗菌、抗溃疡、阵痛,人类摄取蛋白质的最终目标是取得机体所需的各种氨基酸[3].植物中氨基酸的含量、种类及比例是评价其营养和药用价值优劣的主要指标之一[4].已有研究结果表明,杜仲叶、皮中含有17种氨基酸,人体必需氨基酸6种,还含有婴儿生长必需的组氨酸,幼叶中氨基酸总量最高,为13. 33%[5].杜仲雄花茶含有18种氨基酸,氨基酸总量达21. 41% .杜仲花粉中氨基酸总量为21. 88g /100 g,是杜仲皮的4. 66倍,杜仲叶的1. 45 ~ 2. 57倍,充分说明杜仲雄花具有很高的营养价值和开发利用潜能[6,7].
  
  杜仲雄花目前被批准为新食品原料,以杜仲雄花为原料开发出的茶制品、保健酒、功能饮料等产品在市场上倍受青睐[8].探究不同种质杜仲雄花氨基酸含量的变异规律并对其营养价值进行系统评价,可为进一步开发杜仲雄花资源奠定基础,但目前鲜有报道。本研究通过对193份杜仲雄花样品氨基酸含量与组成进行测定,并对其进行多样性分析,利用模糊识别法和氨基酸比值系数法对其营养价值和药用价值进行全面评价,以期为今后杜仲雄花资源开发利用和良种选育提供基础材料。
  
  1材料与方法
  
  1. 1试验材料
  
  供试杜仲雄花样品共193份,均采自中国林业科学研究院经济林研究开发中心原阳试验基地杜仲基因库,基因库采用6株小区,定植行间距为3 m ×3 m.每份试验材料选取6株树,每株树均于2015年3月盛花期分别在树冠中部的东、西、南、北4个方向采摘雄花各约10簇,低温冷藏带回实验室,保存备用。
  
  1. 2氨基酸测定
  
  将采集的杜仲雄花样品于105 ℃杀青3 min,然后60 ℃烘干,粉碎过60目筛。称取0. 100 g杜仲雄花样品,置于10 m L安瓿瓶中,精密加入6 mol/L盐酸溶液10 m L,抽真空后封口,于110 ℃烘箱内水解24 h,取出冷却后过滤,定容至50 m L,从中取0. 5m L滤液脱酸,加入2 m L样品稀释液,过0. 45 μm微孔滤膜,用A300型氨基酸自动分析仪分析,进样量为20 μL.
  
  1. 3评价方法
  
  为评价分析杜仲雄花与市场上主要植物花粉氨基酸的营养价值,本研究利用模糊识别法与氨基酸比值系数法进行评比,其中银杏花粉、油松花粉、白皮松花粉、山茶花花粉、荞麦花粉氨基酸数据参引已发表文献[9-12].
  
  1. 3. 1模糊识别法
  
  设U为待评价的植物蛋白,根据兰氏距离法定义杜仲雄花蛋白与标准蛋白(FAO全鸡蛋蛋白)[13]的贴近度U(a,ui) ,即:
式中,ak(k = 1、2、3……7) 为标准蛋白的7种必需氨基酸含量;uik为第i个评价对象第k种必需氨基酸含量。本实验中,i = 1、2、3、4、5、6,分别代表杜仲雄花、银杏花粉、油松花粉、白皮松花粉、山茶花花粉、荞麦花粉。贴近度反应评价对象蛋白质质量与标准蛋白质的接近程度。贴近度的值越接近于1,其蛋白质营养价值相对越高[13].
  
  1. 3. 2氨基酸比值系数法
  
  采用联合国粮农组织 (FAO)/世界卫生组织(WHO) 提出的人体必需氨基酸模式[14]进行对比,并计算样品中必需氨基酸的比值(RAA)、氨基酸比值系数(RC) 和氨基酸比值系数分(SRC)。
  
  RAA =待 评 蛋 白 质 中 某 必 需 氨 基 酸 含 量/(FAO/WHO) 模式中相应必需氨基酸含量;
  
  RC =待评蛋白质中某必需氨基酸RAA /各种氨基酸RAA的均值;
  
  SRC = 100-SRD × 100(SRD为RC的相对标准偏差)
  
  RAA和RC的值越接近于1,表明该必需氨基酸的含量越接近FAO/WHO的推荐值,RC值最低者为第一限制性氨基酸;SRC的值越接近100,表明待评价蛋白质中各种必需氨基酸的含量越均衡,其营养价值就越高[15].
  
  1. 4数据处理与分析
  
  对氨基酸进行分类,包括总氨基酸(TAA)、人体必需氨基酸(EAA)、非必需氨基酸(NAA)、儿童必需氨基酸、鲜味氨基酸、甜味氨基酸、芳香族氨基酸、药用氨基酸[16].采用Excel计算各氨基酸的均值、标准差、变异系数及评价指标。聚类分析采用SPSS 20. 0软件,聚类分析过程中,先将数据标准化处理,然后采用欧式平方距离对193份杜仲种质进行系统聚类。对不同来源地和不同类群杜仲雄花氨基酸含量进行单因素方差分析和Duncan多重比较。
 2结果与分析
  
  2. 1杜仲雄花氨基酸含量基本统计
  
  杜仲种质雄花17种氨基酸及总氨基酸含量见表1.杜仲雄花氨基酸含量高,种类丰富。总氨基酸含量平均为20. 62 g /100 g,17种氨基酸中,谷氨酸含量最高 (4. 29 g /100 g) ,占总氨基酸含量的20. 81%; 其次为天冬氨酸 (2. 98 g /100 g) ,占总氨基酸含量的14. 45%,表明谷氨酸和天冬氨酸是杜仲雄花中的主要氨基酸; 胱氨酸和蛋氨酸占总氨基酸含量的比例最低,分别为1. 41%和0. 73% .杜仲雄花中必需氨基酸含量(6. 84 g /100 g) ,占总氨基酸含量的33. 17%,7种必需氨基酸中,亮氨酸含量最高(1. 61 g /100 g) ,其次是赖氨酸(1. 14 g /100 g)和缬氨酸(1. 13 g /100 g) ,必需氨基酸含量排序依次为: 亮氨酸、赖氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸和异亮氨酸、苏氨酸、蛋氨酸。
  
  不同种质间氨基酸含量存在较大的变异,其中,脯氨酸的变异系数最大,为43. 13%,变异幅度为0. 20 ~ 2. 15 g /100 g,其次是胱氨酸41. 03 %,变异幅度为0. 14 ~ 20. 85 g /100 g; 非必需氨基酸和总氨基酸 含 量 变 异 系 数 较 低,分 别 为13. 08%和12. 56% .变异幅度分别为9. 82 ~ 18. 62 g /100 g和16. 06 ~ 25. 47 g /100 g.其它氨基酸含量变异系数都在15%以上,表明杜仲雄花氨基酸有丰富的遗传变异和多样性。
    
  2. 2杜仲雄花氨基酸营养价值评价
  
  2. 2. 1模糊识别法评价分析
  
  由模糊识别法计算得出的杜仲雄花和其它植物花粉蛋白的贴近度见表2.杜仲雄花蛋白贴近度为0. 887,高于松花粉和银杏花粉,略低于山茶花花粉的营养价值。说明杜仲雄花蛋白有很高的营养价值。
2. 2. 2氨基酸比值系数法评价分析
  
  2. 2. 2. 1人体必需氨基酸的组成比例
  
  食品中蛋白质的营养价值主要取决于其含有的必需氨基酸种类、数量及组成比例,其组成比例越接近人体必需氨基酸组成比例,就说明其质量越优良。FAO / WHO规定的理想蛋白质的标准为EAA / TAA= 40%,EAA / NEAA = 60%[14].本实验中杜仲雄花EAA / TAA值 为33. 17%,EAA / NEAA值 为49. 64%,接近FAO / WHO规定值。
  
  杜仲雄花与其它植物花粉人体必需氨基酸的比例与氨基酸模式谱的比较见表3.仅 ( 蛋氨酸+胱氨酸) 中度缺乏,其它必需氨基酸占氨基酸的比例均符合氨基酸模式谱,与松花粉相近,但是松花粉总氨基酸含量明显低于杜仲雄花总氨基酸含量; 荞麦花粉必需氨基酸与标准模式谱差距较大,因此杜仲雄花蛋白中必需氨基酸的组成比例较为均衡,可作为优质的蛋白质资源。
2. 2. 2. 2人体必需氨基酸的RAA、RC、SRC
  
  人体必需氨基酸的RAA、RC、SRC见表4.杜仲雄花必需氨基酸的RAA和RC值均接近1,表明这些必需氨基酸接近于FAO/WHO的推荐值; 山茶花花粉必需氨基酸RAA值明显高于1,表明山茶花花粉中必需氨基酸相对过剩,松花粉( 蛋氨酸+胱氨酸) 较缺乏; 杜仲雄花( 蛋氨酸+胱氨酸) 的RC值最小,表明( 蛋氨酸+胱氨酸) 为杜仲雄花的第一限制氨基酸,而山茶花花粉中( 蛋氨酸+胱氨酸) 含量较高,因此可将杜仲雄花与山茶花花粉互补,提高营养价值。

 杜仲雄花SRC值分别为81. 42,低于山茶花花粉(90. 30) ,明显高于银杏花粉、松花粉和荞麦花粉,接近羊肉(81. 83)[16]、猪肉(85. 84)[16]等动物蛋白,可视为营养价值较高的植物蛋白。

2. 2. 3儿童必需氨基酸、味觉氨基酸和药用氨基酸组成分析
  
  儿童必需氨基酸、味觉氨基酸和药用氨基酸含量见表5、图1.杜仲雄花儿童必需氨基酸(His +Arg) 含 量 为2. 01 g /100 g,占 总 氨 基 酸 含 量 的9. 75%,明显高于其它植物花粉; 杜仲雄花鲜味氨基酸(Asp + Glu) 含量为7. 27 g /100 g,占总氨基酸含量的35. 26%,与银杏花粉相当; 甜味氨基酸(Ser +Gly + Ala + Pro) 含量中等,为3. 75 g /100 g,占总氨基酸含量的18. 19%; 芳香族氨基酸(Tyr + Phe) 含量为1. 42 g /100 g,占总氨基酸含量的6. 89%,略低于山茶花花粉,明显高于银杏花粉、松花粉和荞麦花粉。杜仲雄花味觉氨基酸含量从高到低依次为为:鲜味氨基酸、甜味氨基酸、芳香族氨基酸。杜仲雄花茶、雄花酒中独特的气味可能与高含量的味觉氨基酸有密切联系。

 
 
杜仲雄 花 中 药 用 氨 基 酸 含 量 极 高,平 均 为13. 86 g /100 g,在所比较的植物中处于第一位,占氨基酸总量的67. 22%,与部分中药相比,含量仅次于党参(70%)[16],高于枇杷(56%)[16]、西藏产冬虫夏草(57. 54%)[17].说明杜仲雄花可作为药用价值较高的植物蛋白。
  
  2. 3不同来源杜仲种质雄花氨基酸含量的差异分析
  
  不同来源杜仲种质雄花各类氨基酸含量见表6.不同来源杜仲雄花各类氨基酸含量差异有统计学意义。贵州种质总氨基酸含量最高(21. 32 g /100g) ,显着高于广东地区种质; 必需氨基酸含量也以贵州地区最高(7. 50 g /100 g) ,显着高于广东地区种质; 儿童必需氨基酸以广东(2. 28 g /100 g)、贵州(2. 27 g /100 g) 含量最高,显着高于浙江和安徽种质; 鲜味氨基酸以广东地区最低(4. 78 g /100 g) ,显着低于其他地区种质,湖南(7. 76 g /100 g) 和北京(7. 54 g /100 g) 最高; 甜味氨基酸以四川地区含量最高(4. 48 g /100 g) ,北京、江苏、湖南等6个地区;芳香族氨基酸贵州(1. 57 g /100 g)、北京(1. 46 g /100 g) 含量较高,显着高于安徽地区种质; 来自北京、贵州和湖南的种质药用氨基酸含量最高,分别达到了15. 20 g /100 g、14. 30 g /100 g和14. 24 g /100g,显着高于广东地区种质。
  
  2. 4不同来源间杜仲雄花氨基酸营养价值评价
  
  不同来源杜仲雄花氨基酸营养价值评价表见表7.不同来源地杜仲雄花必需氨基酸RAA、RC值相差不大,大多接近1,表明这些必需氨基酸接近于FAO / WHO的推荐值; 各地区第一限制氨基酸均为Met + Cys.贵州、河北、湖南、北京、江苏地区的SRC值均较高,贴近度以贵州、江苏、河南、北京、浙江地区较高,均在0. 886以上。
  
  2. 5杜仲雄花氨基酸含量聚类分析
  
  对17种氨基酸标准化处理后,采用欧式平方距离进行系统聚类,在遗传距离5. 5处将193份杜仲种质资源聚为4大类群( 图2) ,各类群的特征见表8,4个类群各氨基酸含量差异有统计学意义。第Ⅰ类群包括41份种质,该类群种质儿童必需氨基酸、鲜味氨基酸和药用氨基酸含量均较高,分别达到2.39 g /100 g、8. 74 g /100 g和15. 87 g /100 g,在4个类群中位居第一位,且氨基酸含量相对比较稳定,该类群种质氨基酸含量较高,开发利用价值较大。第Ⅱ类群包括68份种质,该类群种质总氨基酸含量、必需氨基酸含量、甜味氨基酸和芳香族氨基酸含量在4个类群中最高,分别为22. 46 g /100 g、7. 92 g / 100 g、4. 10 g /100 g和1. 64 g /100 g,显着高于第Ⅲ、第Ⅳ类群种质,儿童必需氨基酸、鲜味氨基酸和药用氨基酸含量在4各类群中处于第二位,该类群种质属于高氨基酸含量性,在杜仲雄花营养成分尤其是氨基酸开发利用上可以着重考虑该类群种质。第Ⅲ类群和包括42份种质,第Ⅳ类群包括42份种质,这2个类群种质各类氨基酸含量相对较低,表现较差,可对其进行改良后再开发利用。
  
  3结论与讨论
  
  杜仲的营养品质主要体现在杜仲雄花的营养成分,尤其是雄花中的蛋白质氨基酸含量及组分[18],但还没有人对数量庞大的杜仲种质雄花氨基酸含量及组分进行分析,并进行营养价值评价。本研究通过对193份杜仲种质雄花中17种氨基酸含量及组成进行测定分析,结果表明供试材料间氨基酸含量、必需氨基酸及总氨基酸含量差异较大,变异程度高,表现出丰富的多样性。其中,总氨基酸含量平均为20. 62 g /100 g,17种氨基酸中,谷氨酸含量(4. 29 g /100 g) 最高,其次为天冬氨酸(2. 98 g /100 g)。不同种质间各氨基酸含量及组分存在较大的变异,氨酸的变 异 系 数 最 大,为43. 13%,其 次 是 脯 氨 酸41. 03% .较高的变异和丰富的遗传多样性为杜仲种质雄花氨基酸含量改良提供了可能。
  
  通过模糊识别法和氨基酸比值系数法对杜仲雄花氨基酸进行营养价值评价,结果表明,杜仲雄花EAA / TAA值为33. 17%,EAA / NEAA值为49. 64%,接近FAO/WHO规定值,且必需氨基酸组成比例大部分符合FAO/WHO推荐的人体必需氨基酸含量模式,仅( 蛋氨酸+胱氨酸) 中度缺乏; 杜仲雄花蛋白的贴近度为0. 887,接近标准蛋白,高于松花粉和银杏花粉;RAA及RC的数值大都接近于1,SRC均值为81. 42,说明杜仲雄花中必需氨基酸的含量越接近FAO/WHO的推荐值,且含量较均衡; 此外,杜仲雄花中味觉氨基酸和药用氨基酸含量丰富,尤其是药用氨基酸含量,明显高于其它植物花粉中药用氨基酸含量。表明杜仲雄花蛋白有较高的营养价值和药用价值。
  
  对不同来源杜仲雄花氨基酸含量的比较结果表明,不同来源间杜仲雄花氨基酸差异有统计学意义,其中,来自贵州、北京地区的雄花中总氨基酸、必需氨基酸、味觉氨基酸和药用氨基酸含量均较高,表现最佳,其次是河南、湖南。进一步对不同来源地杜仲雄花氨基酸营养价值评价,发现不同来源间杜仲雄花必需氨基酸RAA、RC值相差不大,大多接近1; 但贵州、河北、湖南、北京、江苏地区的SRC值均较高,贴近度以贵州、江苏、河南、北京、浙江地区较高,均在0. 886以上。综合各类氨基酸含量及其营养价值,来源于贵州、北京、河南、湖南地区的杜仲雄花氨基酸含量及营养价值相对较高。
  
  本研究对杜仲种质雄花氨基酸含量进行系统聚类,将含量相近的聚为一类,以便系统地分析杜仲种质雄花氨基酸含量及组分。193份杜仲种质在遗传距离5. 5处聚为4类。第Ⅰ类群种质儿童必需氨基酸、鲜味氨基酸和药用氨基酸含量均最高; 第Ⅱ类群种质总氨基酸含量、必需氨基酸含量、甜味氨基酸和芳香族氨基酸含量最高,其它氨基酸含量都处于第二位; 第Ⅲ类群和第Ⅳ类群种质各类氨基酸含量相对较低。综合来看,第Ⅱ类群种质氨基酸含量较高,可为杜仲育种及雄花资源开发利用提供宝贵的材料。
  
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