桑葉蛋白氨基酸組成分析及營養價值評價

王 芳，喬 璐，張慶慶，沈 斌

（浙江師范大學化學與生命科學學院，浙江 金華 321004）

桑葉蛋白氨基酸組成分析及營養價值評價

王 芳，喬 璐，張慶慶，沈 斌

（浙江師范大學化學與生命科學學院，浙江 金華 321004）

在對桑葉蛋白氨基酸含量及其組成進行分析的基礎上，應用模糊識別法和氨基酸比值系數法，以聯合國糧食及農業組織推薦的全雞蛋蛋白為標準蛋白，以聯合國糧食及農業組織/世界衛生組織氨基酸模式為評價標準，對桑葉蛋白的營養價值進行了全面評價，并與其他4 種食物蛋白進行對照比較。結果表明：桑葉蛋白氨基酸種類豐富，至少含有17 種氨基酸，必需氨基酸占總氨基酸的34.7%左右，第一限制氨基酸為異亮氨酸。通過氨基酸比值系數法評價，桑葉蛋白的氨基酸比值系數分為69.71，是一種營養價值較高的蛋白質。

桑葉；葉蛋白；氨基酸；營養價值評價

植物葉蛋白（leaf protein concentration，LPC）又稱綠色蛋白濃縮物，是指從植物莖葉中分離提取出的蛋白質[1]。葉蛋白的蛋白質含量一般為30%～60%，其氨基酸組成齊全，營養均衡，與一般的動物蛋白相近，卻又較動物蛋白組成更為優良，不含有動物性膽固醇，可用作人類食物的蛋白質添加物[2-3]。植物葉蛋白來源廣泛、營養價值高、使用效果好，是聯合國糧食及農業組織（Food and Agriculture Organization，FAO）認可的高質量食品，是一種具有較高開發利用價值的新型蛋白質資源[4-5]。

桑葉是我國的傳統中藥，含有多種功能成分，也是我國植物中葉蛋白含量較高的一種，于1993年被國家衛生部列為“藥食兩用”植物[6-7]。我國是世界上最大的桑樹種植國，桑葉在我國有著極大的資源優勢，市場潛力巨大。但是自古以來我國栽桑目的多是用于養蠶，極少對其進行更深層次的加工利用[8]。近年來，除了每年向國外出口桑葉，我國尚有大量的桑葉剩余，造成了極大的資源浪費。本實驗旨在對水提酸沉法提取出的桑葉蛋白濃縮物的氨基酸組成進行測定，并根據氨基酸平衡理論對其營養價值進行評估，為桑葉蛋白的開發利用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

桑葉于5月份采自浙江金華，流水洗凈后自然晾干，粉碎過篩（孔徑0.315 mm），備用。

NaCl、鹽酸等均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

JY-92Ⅱ型超聲波細胞粉碎機 寧波新芝生物科技股份有限公司；LD4-2型低速離心機 北京醫用離心機廠；pHS-3C型數字酸度計 上海嘉育教育設備有限公司；L-8800型氨基酸分析儀 日本日立公司；FD-2D冷凍干燥機 北京博醫康實驗儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 桑葉蛋白的提取

桑葉粉加入質量分數0.4%的NaCl溶液，按照料液比1∶25（m/V）→超聲波（400 W）20 min→45 ℃水浴浸提1 h→5 000 r/min離心15 min，取上清液→0.5 mol/L鹽酸調pH 3.0→沉淀→冷凍干燥得到桑葉蛋白粉。

1.3.2 蛋白質含量的測定

參照GB/T 5009.5—2010《食品中蛋白質的測定》方法測定桑葉中蛋白質的含量。

1.3.3 氨基酸組成的測定

參照GB/T 5009.124—2003《食品中氨基酸的測定》方法對桑葉蛋白中的氨基酸進行測定：準確稱取一定量桑葉蛋白樣品，加6 mol/L鹽酸10 mL，真空封存于110 ℃條件下水解24 h，過濾后定容至50 mL，取1 mL加壓蒸干，再用0.02 mol/L鹽酸溶解定容至5 mL，取20 μL直接用氨基酸自動分析儀進行分析。

1.3.4 評價方法

1.3.4.1 模糊識別法[9]

采用蘭氏距離法定義評價桑葉蛋白與標準蛋白（FAO全雞蛋蛋白）[10]的貼近度μ（a，ui），其計算方法如公式（1）所示。

式中：ak（k=1、2……7）為標準蛋白的7 種必需氨基酸含量；uik為第i個評價對象的第k種必需氨基酸含量，i=1、2、3、4、5，分別代表桑葉蛋白、紫花苜蓿葉蛋白、黑麥草葉蛋白、大豆蛋白和綠豆蛋白。

貼近度反應評價對象蛋白質質量與標準蛋白質的接近程度。其貼近度的值越接近于1，其蛋白質營養價值相對越高。

1.3.4.2 氨基酸比值系數法

食品中蛋白質的營養價值主要取決于其含有的必需氨基酸種類、數量及組成比例，其組成比例越接近人體必需氨基酸組成比例，就說明其質量越優良[11-12]。本實驗根據氨基酸比值系數法[9,13-14]，即將桑葉中氨基酸組成與1973年FAO/世界衛生組織（World Health Organization，WHO）提出的人體必需氨基酸模式[14]進行比對，按照公式（2）～（4）計算氨基酸比值（ratio of amino acid，RAA）、氨基酸比值系數（ratio coefficient of amino acid，RCAA）、氨基酸比值系數分（score of ratio coeffi cient of amino acid，SRCAA），并對桑葉蛋白的營養價值進行評價與討論。

式中：待評價蛋白質某必需氨基酸含量與FAO/WHO模式中相應必需氨基酸含量均以1 g蛋白質中的含量計，即單位為mg/g pro。

2 結果與分析

2.1 桑葉中蛋白質含量

對桑葉中所含的粗蛋白進行測定，以方便對其營養價值進行更為精確的分析評價。表1列出了桑葉蛋白與幾種常見食物的蛋白質含量的對比結果。

表1 不同食品干基中蛋白質含量比較結果Table 1 Comparison of protein contents between different foods

由表1可知，干桑葉中粗蛋白含量為24.7%，比日常飲食中常見的如奶粉、精面粉、燕麥等幾種食物含量都要高，同廣泛用于葉蛋白生產加工的紫花苜蓿葉的蛋白含量相當。而實驗室中通過水提酸沉法提取濃縮后得到的桑葉蛋白粉，其蛋白質含量可達到42.5%，與大豆中蛋白質含量相當。

2.2 桑葉蛋白的氨基酸組成

利用氨基酸分析儀，對提取出的桑葉蛋白粉進行氨基酸組成分析，本實驗對17 種氨基酸進行了測定。如表2所示，桑葉蛋白粉中氨基酸種類齊全，被檢測的17 種氨基酸均含有，其中包括除色氨酸以外的7 種必需氨基酸，氨基酸總含量為36.1%，其中必需氨基酸含量占總氨基酸含量的34.7%，EAA/NEAA（E/N）為0.531，略低于FAO/WHO標準規定的必需氨基酸含量40%和E/N值0.6[14]。桑葉蛋白粉中含量最高的兩種氨基酸為谷氨酸和天冬氨酸，分別占氨基酸總量的13.7%和12.3%，這兩種氨基酸能與氯化鈉發生反應，生成食物鮮味物質。除了在食品上的應用，在醫藥、化工等方面也都有著廣泛的用途。

表2 桑葉蛋白與幾種植物蛋白的氨基酸含量比較Table 2 Amino acid contents in mulberry leaf proteins and plant proteins from four other species mg/g pro

2.3 桑葉蛋白的平衡性分析

2.3.1 模糊識別法的評價結果

表3 幾種食物蛋白相對于標準蛋白的貼近度Table 3 Closeness degree of the plant leaf proteins compared with standard proteins

如表3所示，由模糊識別法計算得出桑葉蛋白、紫花苜蓿葉蛋白、黑麥草葉蛋白、大豆蛋白和綠豆蛋白與標準蛋白（全雞蛋蛋白）的貼近度。以全雞蛋蛋白為標準，得到桑葉蛋白的貼近度為0.649，接近于大豆蛋白的營養價值，略低于綠豆蛋白與黑麥草葉蛋白。

2.3.2 氨基酸比值系數法的評價結果

若某種蛋白質氨基酸種類齊全，比例合理，越接近FAO/WHO氨基酸模式要求，則說明該蛋白質營養價值越高，能提供人體營養需求。按照公式（2）～（4）分別計算桑葉蛋白、紫花苜蓿葉蛋白、黑麥草葉蛋白、大豆蛋白、綠豆蛋白的RAA、RCAA、SRCAA。根據氨基酸比值系數法計算出的RCAA值越接近1，說明該食品蛋白質氨基酸組成比例越接近FAO/WHO模式蛋白氨基酸。當RCAA＞1表示該必需氨基酸相對過剩，RCAA＜1則相反，說明該必需氨基酸相對不足，RCAA值最小者為該蛋白第一限制氨基酸。由表4可知，桑葉蛋白的第一限制氨基酸是異亮氨酸。而且桑葉蛋白的氨基酸組成中，除異亮氨酸與纈氨酸含量相較于模式蛋白較低，其他氨基酸含量均與模式蛋白含量相當，尤其賴氨酸與苯丙氨酸+酪氨酸含量較高。因此，可根據蛋白質互補理論[19]將桑葉蛋白作為食品強化劑，與其他蛋白互補，提高各種食品的營養價值。

表4 桑葉蛋白與其他食物中蛋白的氨基酸比值系數分比較Table 4 Comparison of amino acid ratio coeffi cients of proteins from mulberry leaf and other plants

根據RCAA值進一步計算得到的SRCAA直接表明了蛋白質營養價值的高低，越接近100，營養價值越高。桑葉蛋白的SRCAA將近70，高于黑麥草葉蛋白，與紫花苜蓿葉蛋白、綠豆蛋白相當，也與豬肉（74）、牛肉（76）[20]營養價值接近，具有較高的利用價值。

3 結 論

鑒于以上研究結果可知，桑葉中氨基酸種類較多，人體必需氨基酸較為齊全，是一種十分優良的蛋白質資源。桑葉蛋白中必需氨基酸含量占總氨基酸含量的34.7%左右，E/N值為0.531，接近FAO/WHO標準規定的必需氨基酸含量（40%）和E/N值（0.6），桑葉蛋白第一限制氨基酸為異亮氨酸，SRCAA為69.71，營養價值較高。

目前人們對桑葉中的各類化學成分在醫藥臨床方面的應用進行了較深入的研究，同時也發現桑葉在食品工業領域也有著廣泛的開發利用價值[21]。桑葉蛋白的營養價值優于多種植物蛋白與水果，基本接近動物蛋白的營養價值，是一種具有較高開發利用價值的可食用優質蛋白質資源。并且，桑葉原料來源廣泛，通過簡單的水提酸沉法得到的桑葉蛋白濃縮物蛋白質含量可達到42.5%，其加工操作方法簡單、成本低廉，具有廣闊的開發利用前景。桑葉蛋白不僅可以作為優質蛋白應用添加到人類保健食品、化妝品體系，其提取后的廢料殘渣還可應用于飼料加工等方面。

我國擁有世界最多的桑葉資源，若能將其食用、藥用等價值充分開發利用，對于改變蛋白質資源結構、改善我國居民營養不合理，擴大農業生產、增加農業收入等均具有重大意義。

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Amino Acid Composition and Nutritional Evaluation of Mulberry Leaves

WANG Fang, QIAO Lu, ZHANG Qingqing, SHEN Bin
(College of Chemistry and Life Sciences, Zhejiang Normal University, Jinhua 321004, China)

The protein content and amino acid compositions of mulberry leaves were analyzed. Based on the obtained data, whole hen’s egg protein and the FAO/WHO reference model of essential amino acid (EAA) were used to evaluate the nutritional values of the leaf protein in comparison with plant proteins from four other species. The results showed that the proteins from mulberry leaves were rich in EEAs and contained at least 17 kinds of amino acids (AAs). EAAs accounted for 34.7% of the total AAs in mulberry leaves. The fi rst limiting AA in these proteins was ILE. The ratio coeffi cient of amino acids of proteins in mulberry leaves was 69.71, indicating that mulberry leaves are a source of proteins with high nutritional value.

mulberry leaf; leaf protein; amino acid; nutritional evaluation

TS201.4

A

1002-6630（2015）01-0225-04

10.7506/spkx1002-6630-201501043

2014-02-09

金華市科技計劃項目（2011-2-024）

王芳（1972—），女，副教授，博士，主要從事食品科學及植物生理生化研究。E-mail：sky100@zjnu.cn