雙低油菜籽蛋白氨基酸組成分析及營養價值評價

張歡歡，梁葉星，張玲，曾志紅，李雪，李艷花，黃桃翠，張雪梅，楊世雄

1(重慶市農業科學院農產品貯藏加工研究所，重慶，401329) 2(重慶市農業科學院特色作物研究所，重慶，402160) 3(重慶市農業科學院水稻研究所，重慶，400000)

油菜籽是世界范圍內重要的油料作物，同時也是重要的蛋白質作物，全球油菜種植面積在主要油料作物中位居第二[1]，目前我國油菜籽年產量已達1 327.41萬t(國家統計局，2017)。雙低油菜籽是由加拿大植物育種家STEFSSON于1974年從普通高芥酸油菜籽遺傳改良而成[2]，與傳統高芥酸油菜籽相比，雙低油菜籽的芥酸含量(<2%,油)和硫代葡萄糖苷含量(<30 μmol/g,餅粕)均大幅降低[3]。不同品種雙低油菜籽的營養成分差異較大，篩選出氨基酸含量豐富且均衡的雙低油菜品種對于促進雙低油菜粕資源的合理利用，指導品種選育及種植具有重要意義。目前，關于油菜籽的研究主要集中在菜籽油的品質[4-6]、菜籽餅粕脫毒及蛋白質的提取[7-8]等方面，對菜籽餅粕中組成人體蛋白的17種氨基酸進行簡單定性定量測定的有些報道[2]，但對雙低油菜籽蛋白中所有氨基酸進行測定并進行營養評價的鮮見報道。為此，本實驗選取4種雙低油菜籽，首先測定雙低油菜籽的主要品質特征指標，用正己烷脫脂后，對脫脂菜籽粕中的菜籽蛋白進行氨基酸組成分析及營養價值評價，通過綜合比較分析，評價4種雙低油菜籽的營養價值，得出更符合人體需求的雙低菜籽品種，這對雙低菜籽品種的選育、種植及推廣具有一定的指導意義，也為雙低菜籽蛋白在食品工業中的應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

慶油3號雙低油菜籽由重慶市農業科學院水稻研究所提供，重蓉油1號、渝南油683、中雙10號雙低油菜籽由重慶市農業科學院特色作物研究所提供。

甲醇(色譜純)，美國Honeywell公司；35種氨基酸混合標準品、茚三酮、緩沖液A、B、C、D、再生液和樣品稀釋液等，均購于德國Sykam公司；其他實驗所用試劑均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

S433D型氨基酸自動分析儀(鋰系統，可檢測35種氨基酸)，德國Sykam公司；SKD-100型自動凱氏定氮儀，上海沛歐分析儀器有限公司；HSC-24B型氮吹儀，天津市恒奧科技發展有限公司；NIRSystem型近紅外快速品質分析儀，瑞典FOSS公司。

1.3 方法

1.3.1 油菜籽主要品質特征的分析

1.3.2 原料預處理

油菜籽經除雜、粉碎后，用正己烷索氏抽提10 h脫脂，置35 ℃烘箱中烘1 h，得脫脂菜籽粕，用凱氏定氮法測定脫脂菜籽粕中蛋白質的含量。

1.3.3 氨基酸組成與含量分析

準確稱取60 mg脫脂菜籽粕于20 mL厭氧水解管中，加入10 mL 6 mol/L HCl(含1 g/L的苯酚)，將樣品全部浸沒，水解管置于冰塊中冷凍10 min后充高純氮氣15～30 s，移開氮氣后立即蓋好軟塞，旋緊密封蓋。將水解管置于(110±1) ℃恒溫烘箱中水解22 h，取出冷卻，打開水解管過濾，濾液用蒸餾水定容至25 mL，準確吸取1 mL濾液，用氮吹儀吹干，加入2 mL 樣品稀釋液，振蕩混勻，用0.22 μm濾膜過濾，濾液供上機用。

1.3.4 營養價值評價

1.3.4.1 氨基酸比值系數法

阿東立即進到店里，柜上柜下翻找。終于在一個角落的紙箱里發現了它。阿東將它取出，用抹布揩凈，又找了盒舊磁帶試了試，聲音雖然不理想，卻也還能用。

氨基酸比值系數是根據氨基酸平衡理論，利用FAO/WHO提出的必需氨基酸模式，計算樣品蛋白質中EAA的氨基酸比值(ratio of amino acid, RAA)、氨基酸比值系數(ratio coefficient of amino acid, RC)和比值系數分(score of RC, SRC)，三者計算公式[9]如式(1)、(2)和(3):

(1)

(2)

SRC=100-100×CV

(3)

1.3.4.2 模糊識別法[10-11]

根據蘭氏距離法定義對象u與標準蛋白a的貼近度U(a,u)，貼近度可以反映評價對象的蛋白質與模式蛋白的接近程度，貼近度越接近于1，表明該蛋白與模式蛋白接近程度越高，貼近度計算公式如式(4)：

(4)

式中：ak為標準蛋白模式的第k種EAA含量(mg/g),1≤k≤7；uik為第i個評價對象的第k種EAA含量(mg/g), 1≤k≤7。

1.4 數據處理

采用Excel和DPS 7.05軟件對數據進行整理及統計分析。

2 結果與分析

2.1 4種雙低油菜籽的主要品質特征分析

4種油菜籽的蛋白質、脂肪、灰分、芥酸和硫甙等含量測定結果見表1。由芥酸含量<2%，硫甙含量<30 μmol/g判斷出4種油菜籽均為雙低油菜籽。雙低油菜籽與傳統一般油菜籽的差別主要體現在芥酸和硫甙含量上，一般油菜籽的芥酸含量在3%～60%，硫甙含量為30～150 μmol/g[12-13]。4種雙低油菜籽的脂肪含量(含油量)為40.36%～49.28%，最高的為慶油3號，含油量高達49.28%，高于大多數雙低油菜品種[14]。4種雙低油菜籽的(按表中從左至右順序)蛋白質含量分別為16.87%、18.87%、18.16%、18.80%，其中慶油3號蛋白質含量最低，重蓉油1號蛋白質含量最高，且蛋白質含量與脂肪含量呈負相關關系。油菜籽中的灰分主要是指油菜籽中的礦物質，油菜籽含多種礦物質，包括Ca、Se、Mn、P等，4種雙低油菜籽的灰分含量在3.82%～4.37%。

表1 4種雙低油菜籽的主要品質特征含量Table 1 Main quality characteristic contents of four kinds of double low rapeseed

注：表中數據表示平均數±標準偏差，同一行不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著。

2.2 脫脂菜籽粕中蛋白質含量

4種脫脂菜籽粕中蛋白質含量見表2。

表2 4種脫脂菜籽粕中蛋白質含量Table 2 Protein contents of four kinds of defatted double low rapeseed

由表2可知，慶油3號脫脂菜籽粕中蛋白質含量最高(35.77%)，中雙10號、重蓉油1號次之，渝南油683脫脂菜籽粕中蛋白質含量最低(32.78%)，4種脫脂菜籽粕中蛋白質含量與傳統油菜籽粕中蛋白質含量無明顯差異[13]，稍低于大豆粕中蛋白質含量[15]，高于牛乳(25.83%，干重)、雞蛋(32.23%，干重)中蛋白質含量[16]。

2.3 雙低菜籽蛋白的氨基酸組成分析

雙低菜籽蛋白可作為家禽飼料部分替代大豆蛋白[17]，也可經酶或酸、堿工藝生產多肽類及氨基酸產品[12]，氨基酸質量的高低決定雙低菜籽蛋白的營養價值，因此有必要對雙低菜籽蛋白的氨基酸組成進行測定與分析。利用氨基酸自動分析儀，以35種混合氨基酸標品為對照，對4種雙低菜籽蛋白的氨基酸種類及含量進行分析檢測，結果見表3。由于常規酸水解法過程中，色氨酸完全被破壞，酰胺類轉化為對應氨基酸，因此表3中沒有色氨酸、天冬酰胺和谷氨酰胺的測定值。

由表3可知，4種雙低菜籽蛋白中共檢測出19種氨基酸，包括天冬氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、谷氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、胱氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、組氨酸、賴氨酸、精氨酸等17種組成人體蛋白氨基酸，以及鳥氨酸、羥脯氨酸2種非組成人體蛋白氨基酸。4種雙低菜籽蛋白的鳥氨酸含量在3.47～4.22 mg/g蛋白質，鳥氨酸，又名L-鳥氨酸，是一種非蛋白氨基酸，在生物體內主要參與尿素循環，對于體內氨態氮的排出有重要作用[18-19]，近年來，鳥氨酸在醫藥工業和食品工業上的應用日益廣泛[20-22]。4種雙低菜籽蛋白的羥脯氨酸含量在8.46～9.48 mg/g蛋白質，羥脯氨酸是膠原蛋白的主要組成成分，在其他蛋白質中含量甚微，它是由膠原蛋白的脯氨酸殘基羥基化而成[23]，具有維持膠原蛋白三螺旋穩定性的作用，同時也是合成甘氨酸的重要前體物[24]。

4種雙低菜籽蛋白中總氨基酸(鳥氨酸、羥脯氨酸除外)含量在808.99～855.11 mg/g蛋白質，總氨基酸含量的大小順序為：渝南油683>慶油3號>重蓉油1號>中雙10號。谷氨酸在4種雙低菜籽蛋白中含量最高，分別占氨基酸總量的20.78%、20.95%、20.54%、21.42%，谷氨酸是一種鮮味氨基酸，它能與NaCl反應生成谷氨酸鈉鹽(味精)[25]，味精是重要的鮮味劑，目前已廣泛用于食品調味劑。精氨酸、脯氨酸的含量也較高，精氨酸占氨基酸總量的比例在7.00%～8.02%，精氨酸是維持嬰幼兒生長發育必不可少的氨基酸[26]，具有治療血氨增高引起的肝昏迷、改善性欲[27-28]的作用；脯氨酸含量是植物抗旱、抗寒育種的重要生理指標[29]，4種雙低菜籽蛋白的脯氨酸含量分別為6.97%、6.94%、6.93%、7.21%，由此可推測中雙10號的種植地域要比其他3種雙低油菜品種廣。另外，4種雙低菜籽蛋白的必需氨基酸中亮氨酸、賴氨酸的含量均很高，亮氨酸能與異亮氨酸和纈氨酸一起合作修復肌肉，控制血糖，并給身體組織提供能量[30]；賴氨酸能促進食欲，促進幼兒生長和發育的作用，還能提高Ca的吸收，加速骨骼生長，它是合成大腦神經再生性細胞等重要蛋白質所需的必需氨基酸[31]。4種雙低菜籽蛋白氨基酸種類齊全，EAA含量占氨基酸總含量的34.4%～35.5%， EAA與NEAA含量之比為0.524～0.543，分別較為接近FAO/WHO推薦的40%和60%[32]，是一種較優質的蛋白資源。

表3 4種雙低菜籽蛋白的氨基酸組成及含量 單位: mg/g蛋白質

注：*為必需氨基酸， **為非組成人體蛋白氨基酸，不計入非必需氨基酸與氨基酸總量，TAA為氨基酸總量，EAA為必需氨基酸總量，NEAA為非必需氨基酸總量。

2.4 4種雙低菜籽蛋白必需氨基酸組成及比較

按照FAO/WHO于1973年提出的評價蛋白質營養價值的必需氨基酸模式[33]，以及中國預防醫學科學營養與食品衛生研究所提出的雞蛋蛋白模式[30]，對4種雙低菜籽蛋白的必需氨基酸組成及含量進行分析，并與牛奶蛋白以及花生[34]、大豆等油料蛋白進行比較，結果見表4。

表4 4種雙低菜籽蛋白必需氨基酸組成及比較分析 單位：mg/g蛋白

注：*摘自文獻[34]，**為實驗室測市售吉林產東北大豆。

由表4可以看出，慶油3號與重蓉油1號菜籽蛋白中苯丙氨酸+酪氨酸、蘇氨酸的含量高于FAO/WHO推薦模式，賴氨酸的含量與FAO/WHO推薦模式相近，異亮氨酸、亮氨酸、蛋氨酸+胱氨酸與纈氨酸的含量略低于標準模式。渝南油683菜籽蛋白中賴氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸與蘇氨酸的含量高于FAO/WHO推薦模式，異亮氨酸、亮氨酸、蛋氨酸+胱氨酸與纈氨酸的含量略低于標準模式。中雙10號菜籽蛋白中苯丙氨酸+酪氨酸的含量高于FAO/WHO推薦模式，蘇氨酸的含量與FAO/WHO推薦模式一致，賴氨酸的含量略低于FAO/WHO推薦模式，異亮氨酸、亮氨酸、蛋氨酸+胱氨酸與纈氨酸的含量與FAO/WHO推薦模式仍有一定的差距。雙低菜籽蛋白中的EAA含量均低于雞蛋蛋白模式及牛奶蛋白相應EAA的含量。4種雙低菜籽蛋白中異亮氨酸、亮氨酸的含量與花生及大豆蛋白相近，賴氨酸、蛋氨酸+胱氨酸、蘇氨酸和纈氨酸的含量高于花生及大豆蛋白，而苯丙氨酸+酪氨酸的含量低于花生和大豆蛋白，4種雙低菜籽蛋白的EAA含量接近或高于花生、大豆等油料蛋白，可作為花生、大豆等油料蛋白的理想替代蛋白。

2.5 4種雙低菜籽蛋白的營養價值評價

2.5.1 氨基酸比值系數法的評價結果

現代營養學認為，食物蛋白質的優劣主要取決于所含必需氨基酸(essential amino acids, EAA)的種類、數量和組成比例，組成比例越接近人體需要氨基酸的比例，其營養價值越高[35]。若樣品蛋白的EAA含量比例與模式氨基酸一致，則各種EAA的RC應等于1，RC>1表明該種EAA相對過剩，RC<1表明該種必需氨基酸相對不足，其中RC最小者為第一限制氨基酸。SRC的意義為：若食物蛋白質的EAA組成比例與WHO/FAO模式一致，則CV=0，SRC=100；若食物蛋白質的RC越分散，表明這些EAA在氨基酸平衡生理作用方面所提供的負貢獻越大，則CV變大，SRC變小，蛋白質營養價值變差，因此SRC越接近100，其營養價值相對越高。4種雙低菜籽蛋白的RAA、RC和SRC見表5。

表5 4種雙低菜籽蛋白的RAA、RC及SRC的比較Table 5 Comparison of RAA, RC and SRC of four kinds of double low rapeseed protein

注：*為第一限制氨基酸，RAA為氨基酸比值，RC為氨基酸比值系數，SRC為氨基酸比值系數分。

由表5可以看出，慶油3號菜籽蛋白的第一限制氨基酸(色氨酸除外)為異亮氨酸，其他品種菜籽蛋白的第一限制氨基酸均為蛋氨酸+胱氨酸。慶油3號菜籽蛋白的SRC最高(90.96)，說明慶油3號菜籽蛋白的營養價值在4個雙低菜籽品種中是最高的。4種雙低菜籽蛋白的營養價值均高于小麥(74.41)[34]、大豆蛋白(78.08)[36]等植物蛋白，開發利用前景廣闊。

2.5.2 模糊識別法的評價結果

按照模糊識別公式計算4種雙低菜籽蛋白與FAO/WHO模式、雞蛋蛋白模式的貼近度，結果見表6。

由表6可知，以FAO/WHO模式蛋白為標準蛋白，4種雙低菜籽蛋白的貼近度大小在0.959～0.975，慶油3號菜籽蛋白的貼近度最高(0.975)，中雙10號菜籽蛋白的貼近度最低(0.959)；以雞蛋蛋白為標準蛋白，貼近度大小在0.872～0.894，最高的慶油3號和渝南油683菜籽蛋白的貼近度為0.894， 最低的中雙10號菜籽蛋白的貼近度為0.872， 以上結果表明4種雙低菜籽蛋白的營養價值更接近與FAO/WHO模式標準蛋白。4種菜籽蛋白在兩種模式下的貼近度大小均相差較小(在FAO/WHO模式下最高和最低僅相差0.016，在雞蛋蛋白模式下相差0.022)，這與汪蘭等[37]的檢測結果一致。4種雙低菜籽蛋白與FAO/WHO模式貼近度均高于豬瘦肉蛋白FAO/WHO模式貼近度(0.919)，更高于大豆蛋白FAO/WHO模式貼近度(0.896)[38]，可作為優質蛋白質來源。

表6 四種雙低菜籽蛋白相對于兩種模式標準蛋白的貼近度Table 6 Closeness degree of four kinds of double low protein with two standard protein patterns

3 結論

研究分析了4種雙低菜籽蛋白的氨基酸組成與營養學特性。4種雙低菜籽蛋白均含有19種氨基酸，其中包含17種組成人體蛋白氨基酸、鳥氨酸和羥脯氨酸。4種菜籽蛋白的總氨基酸含量(鳥氨酸、羥脯氨酸除外)在809.99～855.11 mg/g蛋白質，必需氨基酸占氨基酸總量的34.4%～35.5%，必需氨基酸與非必需氨基酸的含量之比為0.524～0.543，分別接近FAO/WHO標準規定的40%和60%。

本試驗采用氨基酸比值系數法和模糊識別法對4種菜籽蛋白進行營養評價，4種菜籽蛋白的SRC為87.71～90.96，其中慶油3號品種最高(90.96)，中雙10號最低(87.71)。慶油3號菜籽蛋白的第一限制氨基酸為異亮氨酸，其他品種菜籽蛋白的第一限制氨基酸均為蛋氨酸+胱氨酸。模糊識別法分別計算菜籽蛋白與FAO/WHO模式標準蛋白、全雞蛋蛋白模式標準蛋白的貼近度，與FAO/WHO模式標準蛋白的貼近度在0.959～0.975，慶油3號菜籽蛋白的貼近度最高(0.975)，中雙10號菜籽蛋白的貼近度最低(0.959)；與全雞蛋蛋白模式標準蛋白的貼近度在0.872～0.894，最高的慶油3號和渝南油683菜籽蛋白的貼近度為0.894，最低的中雙10號菜籽蛋白的貼近度為0.872。

本試驗重點對4種菜籽蛋白的氨基酸進行營養價值分析，綜合油菜籽中蛋白質含量、含油量、灰分含量、芥酸含量和硫甙含量等主要品質指標，得出在4種雙低油菜籽中，慶油3號油菜籽營養價值相對最高，中雙10號營養價值相對最低，4種雙低菜籽蛋白氨基酸種類齊全、含量豐富，均具有較高的營養價值，可應用于食品工業。我國雙低油菜籽品種繁多，因此可進一步擴大實驗樣本量，為深度挖掘和開發雙低油菜籽資源、指導雙低油菜的選育及種植提供一定的理論依據。