大豆萌發(fā)過(guò)程中蛋白質(zhì)和脂肪的動(dòng)態(tài)分析

謝 皓 楊 柳 饒文婷 杜智欣 王文平 于同泉 陳學(xué)珍

(北京農(nóng)業(yè)應(yīng)用新技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京農(nóng)學(xué)院植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 102206)

大豆萌發(fā)過(guò)程中蛋白質(zhì)和脂肪的動(dòng)態(tài)分析

謝 皓 楊 柳 饒文婷 杜智欣 王文平 于同泉 陳學(xué)珍

(北京農(nóng)業(yè)應(yīng)用新技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京農(nóng)學(xué)院植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 102206)

測(cè)定了3個(gè)大豆品種種子在不同萌發(fā)階段蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪和脂肪酸的含量，分析其變化趨勢(shì)。結(jié)果表明，在8 d的發(fā)芽試驗(yàn)中，豆芽中蛋白質(zhì)含量隨萌發(fā)進(jìn)程平均增加了5.77%;多數(shù)氨基酸在第3天時(shí)表現(xiàn)最高，并呈現(xiàn)前增后降的單峰曲線趨勢(shì)，接近萌發(fā)前的水平;在測(cè)定的7種必需氨基酸中，只有蛋氨酸的含量逐漸減少;脂肪平均較少32.28%，脂肪酸中棕櫚酸、硬脂酸和油酸的比例逐漸降低，而亞麻酸的比例增加。本試驗(yàn)證實(shí)了大豆在萌發(fā)過(guò)程中，蛋白質(zhì)和必需氨基酸的含量及亞麻酸的比例有所增加，一定程度上提升了豆芽的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

大豆 蛋白質(zhì) 脂肪酸 萌發(fā)

大豆［Glycine max(L.)Merill］起源于中國(guó)，是世界上重要的糧油作物之一，種子中含有20%左右的油脂，提供了世界上近1/3的食用油［1］，而且不飽和脂肪酸含量較高，不飽和脂肪酸能降低血液中膽固醇含量，清除人體過(guò)氧化物，增強(qiáng)免疫力［2－3］。同時(shí)，大豆也是最好的植物蛋白質(zhì)來(lái)源之一，種子中含有30%～40%的蛋白質(zhì)，與禾谷類種子(蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%～20%)的相比，蛋白質(zhì)所含的必需氨基酸種類齊全，其含量及比值與人體必需氨基酸含量較為接近，利用價(jià)值等同于肉、奶制品［4－5］。大豆的加工產(chǎn)品，如豆芽、豆面、豆奶和豆腐更是著名的健康食品，在中國(guó)乃至亞洲許多國(guó)家的飲食結(jié)構(gòu)中占有重要地位［6］。

豆芽是種子萌發(fā)后的產(chǎn)品，種子在萌發(fā)過(guò)程中，一方面，貯藏物質(zhì)會(huì)被降解，另一方面，被降解的成分又會(huì)合成新的組分。發(fā)芽提高了蛋白質(zhì)的消化率，降低了胰蛋白酶抑制素和血球凝集素的活性，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值在萌發(fā)過(guò)程中得到提高［2－3］。據(jù) Mostafa等［7］報(bào)道，大豆發(fā)芽過(guò)程中必需氨基酸和非必需氨基酸顯著增加，發(fā)芽3 d后，必需氨基酸和非必需氨基酸分別增加了8.9%和17.6%，發(fā)芽6 d后分別增加了22.4%和17.5%，同時(shí)，總脂肪含量下降了。Madhurima等［8］報(bào)道大豆在萌發(fā)72 h后，豆芽中粗蛋白含量沒(méi)有明顯變化，糖含量減少13.33%，粗纖維、粗脂肪和灰分分別減少69%、9.74%和6.62%。于立梅等［9］的測(cè)定結(jié)果表明，豆芽中脂肪和總糖含量隨時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，而蛋白質(zhì)、還原糖、維生素C和異黃酮含量在發(fā)芽后均較發(fā)芽前增加，萌發(fā)后第7天維生素C含量增加最多，蛋白質(zhì)含量比發(fā)芽前增加了11%，還原糖含量增加了2.32倍，異黃酮含量在發(fā)芽4 d時(shí)達(dá)到最大值。

種子萌發(fā)是一個(gè)復(fù)雜的生理生化過(guò)程，雖然目前有一些報(bào)道，但對(duì)于全面了解種子萌發(fā)過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的變化規(guī)律，還需要進(jìn)一步深入研究。本試驗(yàn)以3個(gè)大豆品種為供試材料，測(cè)定不同萌發(fā)階段蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪和脂肪酸的含量，分析其變化趨勢(shì)，為探索種子萌發(fā)機(jī)理和豆芽產(chǎn)品的開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 供試材料

大豆品種科豐14、中黃18和中黃13的種子由北京農(nóng)學(xué)院大豆研究室繁殖提供。

1.2 測(cè)定儀器與試劑

FOSS2300全自動(dòng)凱氏定氮儀:瑞典FOSS儀器公司;L－8800:全自動(dòng)氨基酸分析儀日本日立公司;6890N氣相色譜儀:美國(guó) Agilent公司;SZF－06A粗脂肪分析儀:上海新嘉公司。氨基酸與脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)品:美國(guó)Sigma公司;其余化學(xué)試劑為分析純。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 測(cè)試樣品的準(zhǔn)備

選取供試品種飽滿種子，無(wú)離子水浸泡4 h后，置種于底部墊有2層濾紙的20 cm×12 cm×15 cm的塑料盒中，放入溫度20℃、相對(duì)濕度80%的培養(yǎng)箱中進(jìn)行發(fā)芽，每天適時(shí)補(bǔ)充水分。分別選取1、2、3、4、5、6、7 和8 d 發(fā)芽的種子/豆芽為測(cè)定試樣，3 次重復(fù)，干種子為發(fā)芽0 d對(duì)照，在60℃干燥箱中干燥至恒重，保存于干燥器中待測(cè)定。

1.3.2 蛋白質(zhì)含量測(cè)定

采用凱氏定氮法，烘干樣品，磨碎過(guò)60目篩，每份試樣5 g，加10 mL濃硫酸和硫酸銅，高溫430℃消煮4～6 h，待測(cè)定樣品至碧綠色，取樣在全自動(dòng)凱氏定氮儀上檢測(cè)。

1.3.3 脂肪含量測(cè)定

采取索氏抽提法，每份試樣5 g，濾紙包裹，置于粗脂肪分析儀中，加乙醚至少抽提24 h，取出紙包，烘干稱重。

1.3.4 氨基酸含量測(cè)定

每份試樣1 g于50 mL容量瓶中，加6.0 mol/L鹽酸200 mL，置于110℃ 恒溫箱中水解24 h，水解液12 000 r/min 離心10 min，上清液過(guò)0.45 μm 的濾膜，取1 μL進(jìn)全自動(dòng)氨基酸分析儀檢測(cè)。

1.3.5 脂肪酸含量測(cè)定

索氏抽提法提取的粗脂肪，加入正己烷5 mL，收集有機(jī)相，加入5 mL的0.5 mol/L KOH－甲醇溶液，于恒溫振蕩搖床50℃搖30 min，取正己烷層，用無(wú)水硫酸鈉干燥，過(guò)0.45 μm 的濾膜，取1 μL進(jìn)氣相色譜儀測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 種子萌發(fā)過(guò)程中蛋白質(zhì)含量的變化

種子萌發(fā)過(guò)程包括種子吸脹、萌動(dòng)和發(fā)芽3個(gè)階段。供試品種科豐14、中黃18和中黃13的干種子蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為41.15%、38.94%和40.11%。

圖1 種子萌發(fā)過(guò)程中蛋白質(zhì)含量的變化

種子的吸脹階段(0～1 d)蛋白質(zhì)含量幾乎沒(méi)有變化，從種子萌動(dòng)開始(1 d后)種子/芽中蛋白質(zhì)含量呈逐漸增加趨勢(shì)，增加幅度較平緩，至萌發(fā)第8 d時(shí)科豐14、中黃18和中黃13的豆芽中蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別增至 46.43%、45.05%和 46.02%(圖 1)，3個(gè)品種平均增加了5.77%。

2.2 種子萌發(fā)過(guò)程中脂肪含量的變化

脂肪是種子萌發(fā)過(guò)程中生理生化反應(yīng)的能量來(lái)源之一，從脂肪含量的變化來(lái)看(圖2)，隨著種子萌發(fā)的進(jìn)程，脂肪逐漸減少，3個(gè)品種平均從萌發(fā)前的21.37 mg/g減至萌發(fā) 8 d 后的 14.47 mg/g，減少了32.28%。

圖2 種子萌發(fā)過(guò)程中粗脂肪含量的變化

2.3 種子萌發(fā)過(guò)程中氨基酸含量的變化

氨基酸的比例是評(píng)價(jià)蛋白質(zhì)質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)。試驗(yàn)測(cè)定了供試樣品中的17種氨基酸含量，結(jié)果表明(表1)，3個(gè)品種平均含量最高的氨基酸為谷氨酸超過(guò)7 mg/g，最低為蛋氨酸低于0.2 mg/g，另有4種氨基酸超過(guò)2 mg/g，分別為天冬氨酸、精氨酸、亮氨酸和賴氨酸。在種子萌發(fā)過(guò)程中，氨基酸總量有所增加，其中萌發(fā)初期(1～3 d)增加幅度較大，從31.61 mg/g增至36.7 g/100 g，在隨后的4～8 d 里，又降至33～34 mg/g左右。17種氨基酸在萌發(fā)過(guò)程中變化趨勢(shì)有一定差異，含量增加的氨基酸為天冬氨酸，從 4.299 mg/g增至7.179 mg/g，8 d 內(nèi)增加了67%;含量減少的為蛋氨酸，從0.181 mg/g減到0.075 mg/g;萌發(fā)前后含量波動(dòng)不大的有半胱氨酸和組氨酸;其余的氨基酸均表現(xiàn)為前增后降的單峰曲線趨勢(shì)，即萌發(fā)后含量逐漸增加，至萌發(fā)后3 d達(dá)到最高值，隨后含量逐漸下降，接近萌發(fā)前水平。種子萌發(fā)期間氨基酸含量的變化表明，蛋白質(zhì)在分解和重組過(guò)程中氨基酸含量和比例在不同階段有一定差異。

表1 3個(gè)品種不同萌發(fā)時(shí)間平均氨基酸含量/mg/g

表2 種子萌發(fā)不同時(shí)間脂肪酸相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%

2.4 種子萌發(fā)過(guò)程中脂肪酸的變化

大豆脂肪是由脂肪酸和甘油組成，其中脂肪酸占脂肪總量的90%以上，脂肪酸主要包括棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸和亞麻酸。種子萌發(fā)過(guò)程中脂肪會(huì)被逐漸消化利用，脂肪酸也將相應(yīng)減少。為比較脂肪酸各組分在萌發(fā)過(guò)程中的變化規(guī)律，對(duì)上述5種脂肪酸組分的相對(duì)含量進(jìn)行了測(cè)定。從3個(gè)品種的平均測(cè)定值來(lái)看(表2)，大豆飽和脂肪酸(棕櫚酸和硬脂酸)占17.9%，不飽和脂肪酸(油酸、亞油酸和亞麻酸)占82.1%。其中，最高的是亞油酸占52.5%，最低的為硬脂酸占4.1%。在萌發(fā)期間，棕櫚酸、硬脂酸和油酸所占的比例有隨著萌發(fā)進(jìn)程逐漸降低的趨勢(shì)，亞麻酸的比例有逐漸增加的趨勢(shì)，亞油酸也有增加趨勢(shì)但差異不顯著(P≤0.05)。

3 討論與結(jié)論

種子萌發(fā)是植物新生命的開始，也是芽菜生產(chǎn)的必經(jīng)程序。研究種子萌發(fā)過(guò)程中蛋白質(zhì)和脂肪的變化情況，對(duì)于探索種子萌發(fā)機(jī)理、評(píng)價(jià)芽菜質(zhì)量有重要的實(shí)際意義。本試驗(yàn)通過(guò)測(cè)定大豆品種科豐14、中黃13和中黃18的種子在萌發(fā)過(guò)程中不同時(shí)間的蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪和脂肪酸含量，探討種子萌發(fā)過(guò)程中上述營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的變化規(guī)律。結(jié)果表明，大豆種子在萌發(fā)過(guò)程中，蛋白質(zhì)含量有增加的趨勢(shì)，萌發(fā)后8 d平均增加了5.77%，說(shuō)明種子在萌發(fā)過(guò)程中，新合成的蛋白質(zhì)多于分解的蛋白質(zhì)。氨基酸的變化表現(xiàn)為萌發(fā)初期的3 d之前，氨基酸總量增加幅度較大，隨后出現(xiàn)含量下降，表現(xiàn)為前增后降的單峰曲線趨勢(shì)。但半胱氨酸和組氨酸萌發(fā)前后沒(méi)有明顯變化，蛋氨酸隨萌發(fā)進(jìn)程含量減少，這與王莘等［10］的報(bào)道，大豆的各種氨基酸含量在萌發(fā)期均會(huì)出現(xiàn)最大值的結(jié)論不完全一致。

種子中脂肪含量在萌發(fā)過(guò)程中逐漸減少，表明脂肪在種子的新陳代謝中被消耗。本試驗(yàn)中，8 d的萌發(fā)時(shí)間，脂肪消耗掉32.28%。脂肪酸組分在萌發(fā)過(guò)程中，棕櫚酸、硬脂酸和油酸的比例隨著萌發(fā)進(jìn)程逐漸降低，而亞麻酸的比例逐漸增加，亞油酸也有增加趨勢(shì)但差異不明顯(P≤0.05)。

在豆芽生產(chǎn)上，蛋白質(zhì)、脂肪的數(shù)量與質(zhì)量是芽菜質(zhì)量評(píng)價(jià)的指標(biāo)之一。大豆萌發(fā)過(guò)程中，蛋白質(zhì)有一定增加，必需氨基酸中蘇氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸和賴氨酸氨基酸在萌發(fā)后3 d內(nèi)也有一定量的增加;雖然豆芽中的脂肪被消耗掉一部分，但不飽和脂肪酸中亞麻酸的比例有所增加，亞麻酸和亞油酸屬于必需脂肪酸，哺乳動(dòng)物自身不能合成的［11］，必須從植物油脂中獲得。所以，本試驗(yàn)也證實(shí)了大豆種子在萌發(fā)過(guò)程中，豆芽的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值有所提升。

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Analysis on Protein and Oil Changes in Soybean During Germination

Xie Hao Yang Liu Rao Wenting Du Zhixin Wang Wenping Yu Tongquan Chen Xuezhen
(Key Laboratory of New Technology in Agricultural Application College of Plant Science and Technology，Beijing University of Agriculture，Beijing 102206)

3 soybean varieties were analyzed for protein，amino acid，oil and fatty acid compositions and changes brought about by sprouting in different germinate time.The results were showed that in 8 d germinate test，the average protein content of 3 varieties was gradually increased 5.77%with sprouting，the most of amino acids were observed a curve of increasing in forepart and decreasing in latepart and the top was in 3 d germination.6 of 7 determined necessary amino acid was gradually increased except methionine which was reducing with sprouting.The average oil content of 3 varieties was decreased by 32.28%during 8 d germination as well as reducing ratio of palmitic acid，stearic acid and oleic acid，and increasing ratio of linolenic acid.The resultant improvement in the nutritional quality due to sprouting was confirmed by increased protein，necessary amino acid and ratio of linolenic acid to a certain extent.

soybean，protein，fatty acid，germination

S565.1

A

1003－0174(2012)09－0021－04

北京市自然科學(xué)基金(5122009)

2011－12－25

謝皓，男，1962年出生，副教授，大豆遺傳育種

陳學(xué)珍，女，1956年出生，教授，大豆遺傳育種