阿克陶引種栽培的5個果桑品種桑葚氨基酸分析與評價

鄧真華,鄭蜀云,黃金枝,杜賢明,*,王軍文,范德卿,胡桂萍,俞燕芳

(1.江西省蠶桑茶葉研究所,江西南昌 330202;2.江西省經濟作物研究所,江西南昌 330202;3.江西省蠶桑工程技術研究中心,江西南昌 330202;4.新疆阿克陶縣科技局,新疆克州 845350)

桑樹是落葉性多年生經濟植物,屬桑科(Moraceae)桑屬(MorusL.)桑種(MorusalbaL.)[1],在《本草綱目》中被稱為“神仙樹”,桑葉被稱為“神仙葉”,桑葚[2]被稱為“神仙果”,1993年桑樹被國家衛生部定為"藥食同源"植物。桑葚,又名桑果、桑棗、桑泡兒,富含蛋白質、人體必需的氨基酸、總糖、游離酸、粗纖維、維生素、礦物質等成分,具有補肝益腎、滋陰養血、生津止渴、黑發明目、延緩衰老、潤膚美容、調節免疫力等功效[3-4],已逐漸成為開發功能性食品的優質原料[5-8]。

氨基酸是生物功能大分子蛋白質的基本組成單位,是人體不可或缺的重要基礎物質,其中必需氨基酸必需從食物中直接獲得,人體不能合成,可以促進機體正常生長,修復組織,調節血糖,并提供能量。水果是氨基酸重要的來源[9-10],而桑葚自古享有“民間圣果”、“中華果王”之美稱,被譽為“第三代水果”“二十一世紀的最佳保健果品”[11-12],含有豐富的氨基酸,是較為理想的優質蛋白質資源,同時鮮果中氨基酸種類與含量也是影響果實口感的關鍵因素[13-14]。吳祖芳等[15]研究認為成熟桑椹中氨基酸組成種類齊全,符合世界糧農組織和衛生組織(FAO/WHO)提供的參考蛋白模式值。劉峻池等[16]測得四倍體果桑新品種嘉陵30號桑椹中氨基酸有12種,其鮮味氨基酸、藥效氨基酸和支鏈氨基酸含量分別為0.009%、0.014%和0.003%,除半胱氨酸和甲硫氨酸外,嘉陵30號桑椹中的各種氨基酸含量均高于其親本中桑5801,認為果桑染色體的加倍在一定程度上提高桑椹中的活性氨基酸含量。李俊芳等[17]采用主成分分析法對10種桑椹的游離氨基酸成分進行分析及綜合評價,測得桑椹中含有17種氨基酸,總含量最高的是臺灣一號,含量為270.07 mg/100 g,評價最優。楊喆等[14]測的6個果桑品種氨基酸總量最高的是江米果桑,為2057 mg/100 g,且紫色桑葚氨基酸總量低于白色桑葚。Kusano等[18]在對土耳其桑椹成分分析發現了6 種新的氨基酸。由此可見,不同地方不同品種桑葚氨基酸的組成有所差異,進而影響其營養價值的優劣。

新疆克州阿克陶縣屬溫帶大陸性干旱氣候,晝夜溫差大,光熱資源豐富,年日照2824 h,無霜期長達221 d,年均氣溫11.2 ℃,適合多種作物和果樹的生長。新疆特殊的自然環境孕育了特殊的桑樹種質資源,它們不僅具有優良的抗逆基因,更具有特殊、豐富的營養及功效成分[19],在阿克陶縣發展果桑產業具有得天獨厚的優勢。因此,江西省蠶桑茶葉研究所科技人員于2017年3月在新疆克州阿克陶縣玉麥鄉引種栽植了5個果桑品種,其中大10為國內目前最大果桑推廣品種,可用于鮮食采摘和加工,紅果2號和臺果為國內主要加工型品種,果選2號和8632為區域性應用品種。新鮮桑葚的氨基酸是影響口感和提升人體機能的有效營養成分[20],為此,本文對引進的5個果桑品種的成熟桑葚中的氨基酸含量進行了檢測分析,目的是探討新疆阿克陶不同果桑品種的氨基酸特點,篩選出適宜新疆地區栽植的優良果桑品種,為新疆地區發展果桑產業提供一定的科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

供試果桑品種有大10、果選2號、8632、紅果2號、臺果 于2017年3月統一栽種管理,667 m2栽植220株,采集地點為新疆克州阿克陶縣玉麥鄉,于2019年5月24日在新疆阿克陶縣玉麥鄉采集不同果桑品種的成熟桑葚。所有采摘樣品成熟度均一,桑葚采摘后用保鮮袋分裝,再放入加有冰塊的泡沫紙箱,取回后置冰箱冷凍保存備用;氨基酸混合標準品 色譜純,美國 Sigma 公司;苯酚、鹽酸 西隴化工股份有限公司;茚三酮、檸檬酸鈉 上海麥克林生化科技有限公司。

L-8900氨基酸自動分析儀 日本日立公司;FA3204B電子天平 上海精密科學儀器有限公司;RE-5203旋轉蒸發儀 上海亞榮生化儀器廠;超純水儀 美國Millipore公司;GZX-GFC·101-3-BS電熱恒溫干燥箱 上海博泰實驗設備有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 5個果桑品種氨基酸含量的測定 新鮮桑葚采用勻漿機勻漿后,稱取10 g樣品置于水解管中,加入15 mL 6 mol/L鹽酸溶液,加入新蒸餾的苯酚3 滴,再將水解管放入冷凍劑中,冷凍5 min后抽真空,然后充入氮氣;再抽真空充氮氣,在充氮氣狀態下擰緊螺絲蓋,將已封口的水解管放在(110±1) ℃的恒溫干燥箱中水解22 h后,取出冷卻。將水解液過濾后,用超純水多次沖洗水解管,將水解液全部轉移至50 mL容量瓶內定容、搖勻。吸取濾液1 mL于5 mL容量瓶內,45 ℃水溫下旋蒸至干,加2 mL水溶解,再次旋蒸至干,加2 mL檸檬酸鈉緩沖溶液復溶,渦旋混勻后過0.22 μm濾膜,待測。采用氨基酸自動分析儀測定,檢測方法參照楊喆等[14]。

1.2.2 氨基酸評價方法 通過氨基酸比值系數法[21-22]進行評價,即以必需氨基酸模式譜為標準,通過計算各個樣品中的氨基酸比值(RAA)、氨基酸比值系數(RC)以及氨基酸比值系數分(SRC),通過評分的高低來判斷限制氨基酸的強化量及蛋白質的營養價值。其計算公式為:

RAA=AA1/AA0,式中AA1食品中某氨基酸含量,AA0為FAO/WHO模式中相應的氨基酸含量。

RC=RAA1/RAA0;式中,RAA1為某必需氨基酸的RAA,RAA0各種氨基酸RAA的平均值;

SRC=100-CV×100,式中,變異系數CV=RC標準差/RC均數。

1.3 數據處理

2 結果與分析

2.1 5個果桑品種桑葚氨基酸組成及含量

不同果桑品種桑葚中氨基酸含量見表1。由表1檢測結果知,5個果桑品種的成熟桑葚中共檢測出16種氨基酸,總氨基酸含量為0.802～1.323 g/100 g,其中谷氨酸含量最高,變幅為0.130～0.239 g/100 g,其次是天門冬氨酸,變幅為0.091～0.180 g/100 g,含量最低的是色氨酸和蛋氨酸,變幅為0.003～0.020 g/100 g。

表1 不同果桑品種桑葚中氨基酸含量(g/100 g)

5個果桑品種中總氨基酸含量最高的是8632,含量為1.323 g/100 g,其次是紅果2號,含量為1.031 g/100 g,總氨基酸含量最低的是臺果,含量為0.802 g/100 g,不同品種之間存在顯著差異(P<0.05)。8種必需氨基酸含量最高的是8632,含量為0.434 g/100 g,其次是紅果2號和大10,含量分別為0.351、0.350 g/100 g,含量最低的是臺果,含量為0.292 g/100 g。8種非必需氨基酸含量最高的是8632,含量為0.890 g/100 g,其次是紅果2號,含量為0.680 g/100 g,含量最低的是臺果,含量為0.511 g/100 g。5個果桑品種中8632成熟桑葚中的總氨基酸、必需氨基酸和非必需氨基酸的含量均顯著高于其它品種(P<0.05)。

必需氨基酸與總氨基酸比值(EAA/TAA)為0.328～0.376,接近于 FAO/WHO所提出的0.400的比值,果桑不同品種之間EAA/TAA差異不顯著(P>0.05),說明桑葚中必需氨基酸組成比例相對均衡。

藥用氨基酸是由天門冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、酪氨酸、賴氨酸、苯丙氨酸、精氨酸組成[17],其含量可以間接地評價桑葚的保健功效。由表1可以看出,9種藥用氨基酸含量最高的是8632,含量為0.871 g/100 g,顯著高于其它品種(P<0.05);其次是紅果2號,含量為0.691 g/100 g;大10和果選2號之間差異不顯著(P>0.05);含量最低的是臺果,含量僅為0.532 g/100 g。說明8632的藥用價值優于其它品種。

由谷氨酸和天冬氨酸構成的鮮味氨基酸是食物中重要的鮮味物質[16]。2種鮮味氨基酸含量最高的是8632,含量為0.420 g/100 g,顯著高于其它品種(P<0.05);其次是紅果2號,含量為0.310 g/100 g;大10和果選2號之間差異不顯著(P>0.05),均為0.250 g/100 g;含量最低的是臺果,含量為0.221 g/100 g。說明8632的鮮味氨基酸含量豐富。

支鏈氨基酸由異亮氨酸、亮氨酸和纈氨酸組成,主要參與骨骼肌代謝,約占骨骼肌蛋白質的必需氨基酸的35%,與骨骼肌的合成有著密切的關系[16]。3種支鏈氨基酸含量最高的是8632,含量為0.231 g/100 g,顯著高于其它品種(P<0.05);其次是紅果2號和大10,含量分別為0.180和0.160 g/100 g;含量最低的是果選2號和臺果,含量均為0.141和0.140 g/100 g。說明8632的支鏈氨基酸含量高于其它品種。

綜上所述,5個果桑品種中8632的成熟桑葚中的總氨基酸、必需氨基酸、藥用氨基酸、鮮味氨基酸和支鏈氨基酸的含量均顯著高于其它品種,紅果2號次之。劉和洋等[23]在新疆地區引種15個果桑品種,研究發現不同品種在抗性及產量方面有一定差異,其中8632具有抗寒性良好、生長快速、產量高、適應性強等特點,日本甜椹、紅果2號、一串紅、臺灣果桑46C019、北方紅單果整齊,產量較高,抗寒性稍微差些。由此得出,8632在新疆的區域適應性強,桑葚氨基酸含量豐富,營養價值較高,作為新疆地區推廣的果桑品種具有明顯的優勢。

2.2 桑葚必需氨基酸的質量分數與FAO/WHO氨基酸模式譜比較

根據聯合國糧農組織(FAO)和世界衛生組織(WHO)1973 年提出了評價蛋白質營養價值的必需氨基酸模式。如果某食物所含必需氨基酸組成比例接近或符合FAO/WHO氨基酸模式要求,則這種食物質量優,蛋白質營養價值高,符合人體生長機理所需。不同品種桑葚必需氨基酸的質量分數與FAO/WHO氨基酸模式譜的比較結果見表2。

表2 不同品種桑葚必需氨基酸的質量分數與FAO/WHO氨基酸模式譜的比較(%)

通過與FAO/WHO氨基酸模式譜(%)的比較得出(表2),5個果桑品種的桑葚必需氨基酸中僅蛋氨酸+胱氨酸的質量分數(0.377%～1.326%)遠低于FAO/WHO氨基酸模式要求的3.50%;亮氨酸和賴氨酸的質量分數分別為7.150%～7.755%和6.104%～10.771%,均高于FAO/WHO氨基酸模式要求的7.00%和5.50%,符合FAO/WHO模式要求;其它必需氨基酸符合或接近WHO/FAO提出的氨基酸模式。其中大10的苯丙氨酸+酪氨酸的質量分數為5.392%,稍低于WHO/FAO提出的6.0%,除蛋氨酸+胱氨酸外,其它氨基酸均高于FAO/WHO模式要求;果選2號的異亮氨酸、亮氨酸和賴氨酸的質量分數分別為4.717%、7.150%和9.506%,高于FAO/WHO氨基酸模式要求,其它氨基酸均低于FAO/WHO氨基酸模式要求;8632的蘇氨酸和異亮氨酸均為3.8%,與FAO/WHO提出的4.00%接近,除蛋氨酸+胱氨酸之外,其它氨基酸均高于FAO/WHO模式要求;紅果2號和臺果的蘇氨酸、纈氨酸、蛋氨酸+胱氨酸的質量分數低于FAO/WHO氨基酸模式要求,其它氨基酸均高于FAO/WHO模式要求。

不同品種之間比較得出,蘇氨酸的質量分數以大10(4.292%)高于其它品種,比最低的果選2號高出19.26%,但品種之間差異不顯著(P>0.05);纈氨酸的質量分數以8632最高,為6.077%,顯著高于其它品種(P<0.05),其它4個品種之間差異不顯著(P>0.05);苯丙氨酸+酪氨酸的質量分數以8632最高,為6.876%,顯著高于最低的大10(P<0.05),其它品種之間差異不顯著(P>0.05);異亮氨酸的質量分數以臺果最高,為4.990%,顯著高于最低的8632(3.818%)(P<0.05),其它品種之間差異不顯著(P>0.05);亮氨酸的質量分數以8632最高,為7.611%,品種之間差異不顯著(P>0.05);賴氨酸的質量分數以大10最高,為10.771%,比最低的8632(6.104%)高出76.46%,大10和果選2號之間差異不顯著(P>0.05)。說明8632的纈氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸高于其它品種,臺果的異亮氨酸高于其它品種,大10的賴氨酸高于其它品種,不同品種間蘇氨酸和亮氨酸的差異不顯著(P>0.05)。

說明桑葚中必需氨基酸種類豐富,營養價值高,且不同品種之間必需氨基酸存在一定差異。同時也可看出桑葚中第一限制氨基酸為蛋氨酸+胱氨酸,其它必需氨基酸高于或接近WHO/FAO提出的氨基酸模式。因此,桑葚作為食用要注意與含豐富蛋氨酸+胱氨酸的食物搭配食用。

2.3 氨基酸比值系數法分析必需氨基酸的RAA、RC及SRC

5個果桑品種中桑葚必需氨基酸的RAA、RC及SRC結果見表3。

表3 不同品種桑葚必需氨基酸的RAA、RC及SRC

從表3可看出,桑葚必需氨基酸中的蘇氨酸、纈氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸、異亮氨酸和亮氨酸的RRA均位于0.900～1.250之間,其氨基酸組成與FAO/WHO模式趨于一致;而賴氨酸的RRA值均大于1.100,含量相對過剩;蛋氨酸+胱氨酸為5個品種桑葚的共同限制氨基酸,RRA僅為0.108～0.379。除果選2號的蛋氨酸+胱氨酸的RC值(RC=0.409)、8632的賴氨酸RC值(RC=0.728)較低之外,其它品種的必需氨基酸的RC均大于0.800,其中蘇氨酸、纈氨酸和亮氨酸的RC均大于0.900。

不同品種之間RRA和RC比較得出,大10的蘇氨酸和賴氨酸高于其它品種,8632的纈氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸高于其它品種,紅果2號的亮氨酸高于其它品種,臺果的異亮氨酸、蛋氨酸+胱氨酸高于其它品種。

5個果桑品種的必需氨基酸比值系數分(SRC)分值在 74.239～84.863之間,其評分依次為紅果2號>8632>臺果>大10>果選2號,紅果2號和8632的SRC最高,分別為84.863和82.859,果選2號最低。

說明桑葚中除蛋氨酸+胱氨酸之外,其它必需氨基酸種類豐富,營養價值高,這與孫銳等[9]、楊喆等[14]的研究結果一致,且紅果2號和8632的SRC高,氨基酸營養價值更全面。如果要篩選出綜合品質好的果桑品種,還需對其它營養成分進行綜合評價,才能為新疆優質果桑品種選擇及產品加工提供更全面的理論依據。

3 結論

本研究通過測定新疆阿克陶引種栽植的不同果桑品種的桑葚氨基酸含量,分析了不同品種的氨基酸組成、總氨基酸、必需氨基酸、非必需氨基酸、鮮味氨基酸、藥用氨基酸及支鏈氨基酸含量的差異,采用 RAA、RC、SRC等氨基酸評價指標進行了營養評價。5個果桑品種的成熟桑葚中含有16種氨基酸,總含量為0.802～1.323 g/100 g,其中谷氨酸最高,含量為0.130～0.239 g/100 g,色氨酸和蛋氨酸最低,含量為0.003～0.020 g/100 g。不同果桑品種中8632的總氨基酸、必需氨基酸、鮮味氨基酸、藥用氨基酸和支鏈氨基酸的含量均顯著高于其它品種,分別為1.323、0.434、0.420、0.871和0.231 g/100 g,紅果2號次之。不同品種間必需氨基酸與總氨基酸比值(EAA/TAA)為0.328～0.376,差異不顯著(P>0.05),與FAO/WHO所提出的比值接近。通過與FAO/WHO氨基酸模式譜(%)比較得出,蛋氨酸+胱氨酸的質量分數(0.377%～1.326%)遠低于FAO/WHO氨基酸模式要求的3.50%,其它必需氨基酸均接近或符合FAO/WHO提出的氨基酸模式要求。不同品種之間必需氨基酸存在一定差異,8632的纈氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸高于其它品種,臺果的異亮氨酸高于其它品種,大10的賴氨酸高于其它品種,不同品種間蘇氨酸和亮氨酸的差異不顯著(P>0.05)。因此,桑葚作為食用要注意與含豐富蛋氨酸+胱氨酸的食物搭配食用。氨基酸比值系數法評定可知桑葚中第一限制氨基酸為蛋氨酸+胱氨酸,RRA僅為0.108～0.379;桑葚必需氨基酸中的蘇氨酸、纈氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸、異亮氨酸和亮氨酸的RRA變幅為0.900～1.250,與FAO/WHO模式趨于一致;而賴氨酸的RRA值均大于1.100,含量相對過剩。不同品種的氨基酸比值系數分(SRC)依次為紅果2號>8632>臺果>大10>果選2號,其中紅果2號和8632優于其它品種,其SRC值分別為84.863和82.859。

通過對不同果桑品種桑葚氨基酸的營養品質分析,評價篩選出氨基酸營養價值高的果桑品種——8632和紅果2號,作為新疆地區推廣的果桑品種具有明顯的優勢,同時為果桑的深層次食用、藥用開發提供了參考依據。