綜合評價比較菜心及其近緣亞種蔬菜氨基酸營養價值

原遠，周賢玉，李光光，鄭巖松，江定，任海龍，雷建軍，張華*

1(華南農業大學 園藝學院，廣東 廣州，510642)2(廣州市農業科學研究院，廣東 廣州，510000)

我國是栽培及食用十字花科蔬菜最多的國家。不少十字花科蔬菜因含較多酚類化合物、硫代葡萄糖苷、類黃酮類等多種具有殺菌、抗炎、護胃、防癌、抗氧化等活性物質，被視作防病強身的佳選食材。菜薹包含綠菜薹、紅菜薹和白菜薹，與油菜、娃娃菜及奶白菜均屬于十字花科蕓薹屬種內不同亞種蔬菜，其生長、發育及表觀形態不盡相同，且各自具有獨特風味。菜心(綠菜薹)富含多種營養成分及礦質元素，具有蕓薹屬特殊清香，是理想的能量和纖維素來源[1]。氨基酸對十字花科蔬菜風味物質合成具有重要作用[2]，可呈現甜、苦、酸鮮等口感風味，還具保鮮、調味、增香及除臭等功效。氨基酸種類及含量直接影響蔬菜風味品質，同時也是評價營養品質的重要指標[3-6]。研究表明，菜心含有豐富的蛋白質，其中8種必需氨基酸含量充足，尤其是富含一般谷類較為缺乏的賴氨酸[7]。對紅菜薹不同部位氨基酸含量的研究表明，其薹葉較薹莖具有更高的營養和藥用價值[8]。宋廷宇等[9]對4個薹菜品種氨基酸含量的分析，表明薹菜以脂肪族氨基酸為主，芳香族和吲哚族氨基酸也占有較大比例。除此之外，還比較了白菜類8個品種蔬菜的營養成分，得出氨基酸含量總體趨勢是薹菜高于白菜和大白菜[10]。

氨基酸比值系數法(ratio coefficient of amino acid，RCAA)是基于氨基酸平衡理論設計的一種評價蛋白質營養價值的方法[11]。目前，研究菜心氨基酸營養價值的報道較少，特別是綜合評價菜心與近緣亞種蔬菜氨基酸營養價值的研究更為少見。本研究選取菜心不同熟性品種各1種，菜薹類的紅菜薹、油菜薹及白菜類的奶白菜、娃娃菜品種各1種，采用氨基酸比值系數法、相關性分析及主成分分析法(principle components analysis，PCA)，比較7種材料氨基酸組成及含量異同，進而綜合評價及比較菜心與近緣亞種蔬菜間氨基酸營養價值差異，以期對菜心加工及品種推廣提供一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料選擇

四九-19菜心(早熟)、油綠702甜菜心(中熟)、增城遲菜心(遲熟)、雜1613油菜薹、新紅雜60菜薹、京春娃娃菜和農普奶白菜于2017年9～11月直播于廣州市農業科學研究院花都試驗基地。小區面積6.00 m2，株間距0.18 m×0.18 m，行距0.30 m，常規田間管理，隨機區組排列，2017年12月至2018年1月完成采樣。

1.2 主要儀器與設備

BINDER ED23對流式烘箱，德國賓德；SYKAM S-433D氨基酸分析儀，德國制造。

1.3 實驗方法

氨基酸含量測定參照GB 5009.124—2016《食品中氨基酸的測定方法》[12]。

各選取代表株10棵，洗凈，烘箱110 ℃滅酶活性20 min，50 ℃烘干至恒重，研磨過100目篩，4 ℃保存，次日送至華南農業大學測試中心檢測。

色譜條件：色譜柱為LCA K07/Li，柱溫：38～74 ℃(梯度控溫)；流動相：檸檬酸鋰(流動相A=pH 2.90，流動相B=pH 4.20，流動相C=pH 8.00)；流速：洗脫泵0.45 mL/min，衍生泵0.25 mL/min；通道1檢測波長570 nm，采集時間32 min；通道2檢測波長440 nm， 采集時間10 min；反應器溫度：130 ℃。

1.4 氨基酸評價方法

氨基酸比值系數法評價蛋白質營養價值，與FAO/WHO標準模式譜[13]和雞蛋蛋白模式進行比較[14]。

參照何潔等[15]方法，計算總氨基酸(total amino acids，TAA)、必需氨基酸(essential amino acids，EAA)、非必需氨基酸總量(non-essential amino acids，NEAA)、必需氨基酸/非必需氨基酸(EAA/NEAA)、必需氨基酸/總氨基酸(EAA/TAA)、嬰幼兒必需氨基酸(infant essential amino acids，IEAA)、賴氨酸/必需氨基酸(Lsy/EAA)、呈味氨基酸(flavor amino acids，FAA)，以及氨基酸比值(ratio of amino acid，RAA)、RCAA和氨基酸比值系數分(score of ratio coefficient of amino acid，SRCAA)。

不同氨基酸具有不同風味[16]：以蘇氨酸(Thr)、絲氨酸(Ser)、甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)、脯氨酸(Pro)之和計算甜味氨基酸(sweet amino acids，SAA)。

以谷氨酸(Glu)、天冬氨酸(Asp)含量之和計算鮮味和酸味氨基酸(sour and monosodium glutamate-like amino acids，SMAA)[17]。

以纈氨酸(Val)、蛋氨酸(Met)、異亮氨酸(Ile)、亮氨酸(Leu)、苯丙氨酸(Phe)、精氨酸(Arg)、組氨酸(His)之和計算苦味氨基酸(bitter amino acids，BAA)。

1.5 數據處理

采用Excel、SPSS 22.0軟件對實驗數據進行顯著性、相關性及主成分分析。開展菜心及近緣亞種蔬菜氨基酸含量相關程度適用性檢驗，依照相關系數大小衡量原始變量間的線性相關程度。運用主成分分析法分析各試材氨基酸主成分，獲得相關系數矩陣特征值、方差貢獻率及累積方差貢獻率，提取主成分并進行氨基酸質量綜合評價，得分越高者氨基酸品質越優。

2 結果與分析

2.1 氨基酸含量及種類分析

谷氨酸不僅是主要的鮮味氨基酸，是谷氨酰胺等氨基酸的合成前體，作為一種功能性氨基酸還具有改善腸道完整性、增強腸道屏蔽功能和抗氧化、促進腸道發育等多種作用[18-20]。丙氨酸可加速人體對攝入乙醇的分解代謝，是一種天然肝臟保護劑[21]。亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸聯合修復肌肉，控制血糖，提供能量[22]。表1所示7份材料TAA在18.45～24.94 g/100 g干重，油菜薹最高(24.94 g/100 g)，菜心較低(18.45～19.37 g/100 g)，從大到小順序為：雜1613油菜薹>農普奶白菜>新紅雜60菜薹>油綠702甜菜心>京春娃娃菜>四九-19菜心>增城遲菜心。

表1 氨基酸組成及含量 單位：g/100 g

注：EAA/TAA、EAA/NEAA、Lys/EAA分別表示必需氨基酸占總氨基酸的比值、必需氨基酸占非必需氨基酸的比值、賴氨酸占必需氨基酸的比值，均無單位。

所含17種氨基酸中，谷氨酸含量最高(2.37～7.44 g/100 g)，且材料間差異較大，京春娃娃菜的谷氨酸含量約為油綠702甜菜心的3.14倍，依次為：京春娃娃菜>新紅雜60菜薹>雜1613油菜薹>增城遲菜心>四九-19菜心>農普奶白菜>油綠702甜菜心。丙氨酸、天冬氨酸、亮氨酸、纈氨酸、賴氨酸、甘氨酸含量次之，半胱氨酸含量最低。

7個樣品中，EAA含量(3.91～9.42 g/100 g)，以雜1613油菜薹最高，約為京春娃娃菜的2.41倍，農普奶白菜次之，菜心居中(6.30～7.65 g/100 g)。而四九-19菜心EAA/TAA為0.41，EAA/NTAA為0.68， 均高于FAO/WHO推薦的理想蛋白模式，屬優質蛋白[23]。農普奶白菜和油綠702菜心EAA/TAA(0.40，0.39)接近0.40，EAA/NTAA高于0.60(0.66， 0.65)，也是較為理想的富含蛋白質的蔬菜。賴氨酸具有多種功能，可改善人類膳食營養，促進幼兒生長發育，是合成大腦神經再生細胞蛋白的必需氨基酸[24]。雜1613油菜薹Lys/EAA最高(0.19)，京春娃娃菜最低(0.15)，增城遲菜心(0.18)、四九-19菜心(0.17)、油綠702甜菜心(0.16)居中。

2.2 呈味氨基酸組成分析

研究表明，水果中影響風味的氨基酸主要分為酸鮮味、甜味和苦味氨基酸[25]，其含量與比例是衡量蛋白質品質指標之一[26]。圖1參照何潔等[15]呈味氨基酸分類方法，結果表明菜心及近緣亞種蔬菜呈味氨基酸總量以雜1613油菜薹最高(22.31 g/100 g)，農普奶白菜(19.31 g/100 g)次之，增城遲菜心最低(16.76 g/100 g)。

圖1 呈味氨基酸含量Fig.1 Content of flavor amino acid

除京春娃娃菜與新紅雜60菜薹SAA明顯高于BAA、SMAA，增城遲菜心三類呈味氨基酸含量相當外，四九-19與油綠702菜心、雜1613油菜薹和農普奶白菜均表現為SMAA含量最低，而BAA與SAA相當，尤以四九-19、油綠702甜菜心和農普奶白菜較為明顯。

各試材間，SAA含量相差不大(5.33～7.52 g/100 g)，依次為雜1613油菜薹>農普奶白菜>油綠702甜菜心>四九-19菜心>新紅雜60菜薹>京春娃娃菜>增城遲菜心；SMAA含量差異較大(3.49～8.80 g/100 g)，京春娃娃菜含量最高(8.80 g/100 g)，新紅雜60菜薹次之(7.07 g/100 g)，菜心較低(3.49～5.65 g/100 g)；BAA含量(4.08～8.45 g/100 g)排序：雜1613油菜薹>農普奶白菜>四九-19菜心>油綠702甜菜心>增城遲菜心>新紅雜60菜薹>京春娃娃菜。

可見，京春娃娃菜與新紅雜60菜薹較其他材料，更多呈現出酸鮮風味，口感風味好。菜心3個材料中，增城遲菜心3類呈味氨基酸含量配比均勻，風味較好。

2.3 必需氨基酸營養價值評價

與FAO/WHO必需氨基酸評分模式比較，當 SRCAA 接近100時，說明蛋白質營養價值越高。RCAA=1表示蛋白質氨基酸組成含量比例與FAO/WHO模式一致，RCAA>1或RCAA<1表明相對過剩或不足，其中的最小者為第一限制性氨基酸。由表2中RCAA值可知，蛋氨酸與半胱氨酸為各材料第一限制性氨基酸[27]。而新紅雜60菜薹和京春娃娃菜的亮氨酸，京春娃娃菜的賴氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸的RCAA值略小于1，說明對應氨基酸含量相對不足，在飲食中應注意營養的均衡搭配[28]。各材料SRCAA為61.14～71.27，其中增城遲菜心、新紅雜60菜薹最高(71.27，70.15)，必需氨基酸模式更為符合人體必需氨基酸需要，具有較好的營養價值。雜1613油菜薹和四九-19、油綠702甜菜心居中，京春娃娃菜和農普奶白菜最低(61.14，61.39)。

表2 必需氨基酸比值系數分比較Table 2 Comparison of SCRAA

2.4 主成分分析與綜合評價

2.4.1 相關性分析

如表3所示，各氨基酸種類含量間存在較強線性相關關系。苯丙氨酸和異亮氨酸之間的相關系數最大為0.994，其次為亮氨酸和異亮氨酸之間(0.991)，蘇氨酸和絲氨酸之間(0.990)。亦存在負相關關系，但多數呈正相關關系且大于0.500，因此可進一步通過PCA研究各氨基酸含量與不同試材間的關系。

表3 氨基酸種類間相關性分析Table 3 Correlation analysis of amino acid

2.4.2 氨基酸主成分分析

標準化處理數據后，以氨基酸含量為指標進行主成分分析。以方差累積貢獻率為參考選擇主成分[29]。表4中，特征值大于1且累積方差貢獻率大于85%，提取主成分3個，貢獻率累積達87.76%。由圖2可知，第1主成分(64.25%)反映了所有苦味氨基酸，部分甜味氨基酸信息，及除蛋氨酸和半胱氨酸外的所有必需氨基酸，主要包括苯丙氨酸、異亮氨酸、絲氨酸、亮氨酸、賴氨酸、蘇氨酸、甘氨酸等，第2主成分(13.08%)與丙氨酸、脯氨酸等甜味氨基酸關系密切，第3主成分(10.43%)主要與天冬氨酸、脯氨酸等酸鮮味氨基酸相關。

表4 氨基酸主成分初始特征值及累積貢獻率Table 4 Initial eigenvalues of PC and cumulative contribution rate

圖2 主成分因子載荷圖Fig.2 Factor load diagram of principal component

2.4.3 氨基酸質量綜合評價及比較

構建氨基酸營養價值綜合評價模型：F=0.64×F1+0.13×F2+0.10×F3，得分見表5。雜1613油菜薹>農普奶白菜>油綠702甜菜心>四九-19菜心>新紅雜60菜薹>增城遲菜心>京春娃娃菜，與SAA含量排序較為相近。其中雜1613油菜薹第1主成分得分遠高于其他材料。結合圖1可知，第1主成分主要代表了苦味、甜味氨基酸和必需氨基酸等指標。菜心第1主成分得分居中，京春娃娃菜、新紅雜60菜薹得分最低，與苦味、甜味氨基酸含量不高有關。第2主成分得分中，京春娃娃菜得分最高，農普奶白菜和雜1613油菜薹為正值；第3主成分得分中，雜1613油菜薹與新紅雜60菜薹遠高于其他原料。由氨基酸營養價值綜合得分可知，雜1613油菜薹得分最高，而增城遲菜心、新紅雜60菜薹與京春娃娃菜為負值，說明這3種材料氨基酸綜合質量未達到所選樣品氨基酸綜合質量的平均值。就所選試材而言，雜1613油菜薹與農普奶白菜氨基酸綜合品質最佳，菜心居中，京春娃娃菜最差。

蔬菜營養取決于其所含氨基酸和必需氨基酸的種類及含量等因素。以上7種白菜類蔬菜均可作為良好的氨基酸營養源，但又各具特點。如雜1613油菜薹TAA和FAA含量最高，綜合評價最優，但RCAA居中。京春娃娃菜TAA含量居中，FAA含量僅次于雜1613油菜薹，但SMAA含量最高，酸鮮風味最佳，而綜合評價得分最低。

表5 氨基酸得分和營養價值綜合得分Table 5 Amino acid component scores and nutrition value comprehensive scores

3 結論

菜心及近緣亞種蔬菜氨基酸種類豐富，富含7種必需氨基酸，營養價值較高。其中谷氨酸含量最高，丙氨酸、天冬氨酸等次之，半胱氨酸含量最低。蛋氨酸與半胱氨酸為第一限制氨基酸，在飲食中應注意營養的均衡搭配。不同試材氨基酸含量差異較大：雜1613油菜薹TAA、EAA、Lys/EAA及FAA含量最高，但BAA含量也最高，而菜心各試材相關含量較為居中。但四九-19菜心EAA/TAA與EAA/NTAA均高于FAO/WHO推薦蛋白模式，屬優質蛋白。而增城遲菜心、新紅雜60菜薹SRCAA最高(71.27，70.15)，其必需氨基酸模式更為符合人體需要。

京春娃娃菜、新紅雜60菜薹SMAA含量明顯高于自身BAA、SAA，且明顯高于菜心各試材，酸鮮風味較為突出。在菜心各試材中，增城遲菜心為晚熟地方品種，三類呈味氨基酸含量配比均勻，且SMAA含量較高，酸鮮風味較好。

PCA提取主成分3個，構建了綜合評價模型：F=0.64×F1+0.13×F2+0.10×F3。得出雜1613油菜薹與農普奶白菜氨基酸綜合品質最佳，菜心居中，京春娃娃菜最差。菜心試材中，總體以四九-19、增城遲菜心氨基酸品質較優，二者較具加工及推廣潛力。在菜心育種、加工及推廣時可根據氨基酸營養需要進行適當選擇。