貴州不同品種蕓豆營養品質差異分析

葉夕苗，李 俊，毛堂芬，馬智黠，徐 娟，陶 靖，宋 磊，盧 揚,

（1.貴州省農業科學院生物技術研究所，貴州貴陽 550025；2.威寧自治縣山地特色農業科學研究院，貴州畢節 553100；3.威寧自治縣五里崗街道農業綜合服務中心，貴州畢節 553100；4.威寧縣草海鎮四江源種養殖專業合作社，貴州畢節 553100）

蕓豆是普通菜豆和多花菜豆的總稱，藥食同源，可糧菜兼用[1?2]。蕓豆營養豐富，除含有大量的膳食纖維、淀粉、維生素及鉀鈣鎂等多種礦物質元素，還含有多種氨基酸，是賴氨酸的優質來源[3?5]，膳食蛋白質含量是谷物的2~3倍[5]。蕓豆含有多種有益的生物活性物質，已有研究表明這些活性物質有抗腫瘤、抗組胺、免疫調節、抗真菌、抗人類免疫缺陷病毒等作用[6?7]，同時，食用蕓豆可以降低患糖尿病、肥胖、心臟病和結腸癌的風險[8?9]。現階段蕓豆相關研究主要以產量、高產栽培技術、產品加工工藝等為主。因品種、種植環境和栽培措施等因素不同，其蛋白質、維生素、礦物質元素、氨基酸和脂肪酸的含量存在較大差異[10?13]。蕓豆營養品質相關研究主要集中在蛋白質、植物凝集素、酶抑制劑、黃酮等提取分離和保健功能等方面[14?16]，不同加工或處理方式（浸泡加蒸煮、膨化、輻照、發芽、碳酸氫鈉、檸檬酸等）下蕓豆理化特性以及抗營養因子水平（植酸、總多酚、單寧、氫氰酸）有差異[17?18]；輻照處理10 kGy劑量下，蕓豆蒸煮時間減少，質地變軟，貨架期延長，功能特性改善[19]。浸泡、蒸煮等簡單的加工方法可以降低蕓豆抗營養因子的水平[20]。前人研究主要是針對加工配方食品以及單一育成品種的營養組分進行簡單分析，缺乏相互對比和全面性，對品種篩選和加工的指導有限。

本研究以貴州主栽蕓豆品種為材料，對其各營養成分含量進行分析測定，包括蛋白質、脂肪、淀粉、灰分、礦物質元素、氨基酸和脂肪酸含量等，并對蕓豆蛋白質的氨基酸組成和營養價值進行評價，以期為蕓豆相關產品開發和加工方面提供數據和理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

大白蕓豆、紅蕓豆、黑花蕓豆、紅腰豆和中白蕓豆均采自貴州省威寧縣草海鎮四江源種養殖專業合作社種植基地；乙腈、甲醇、正己烷均為色譜純，北京迪科馬科技有限公司；混合氨基酸（色譜純）標品、脂肪酸甲酯混合標準品（純度≥99%）、十一烷酸甘油三酯（純度≥99%，5.0 mol/L）、礦質物元素混合標1和2（10 μg/mL） 西格瑪奧德里奇（上海）貿易有限公司；異硫氰酸苯酯、三乙胺、氫氧化鉀、濃硝酸、過氧化氫 均為分析純，天津盛奧化學試劑廠。

SP-1920紫外分光光度計 上海光譜儀器有限公司；BSA223分析天平 賽多利斯（上海）貿易有限公司；Centrifuge 5430R冷凍離心機 Eppendorf 中國有限公司；SYG-1230恒溫水浴鍋 蘇州捷美醫療器械有限公司；VM-02U混勻儀 蘇州捷美醫療器械有限公司；SB-5200DT超聲波清洗器 寧波新芝生物科技股份有限公司；IBAO-250H電熱鼓風干燥箱 施都凱儀器設備（上海）有限公司；S-433D氨基酸全自動分析儀 賽卡姆（北京）科學儀器有限公司；YSXT-06索氏提取器 上海熙揚儀器有限公司；Agilent1260高效液相色譜儀、Agilent7000D氣相色譜-質譜儀 安捷倫科技（中國）有限公司；Element 2電感耦合等離子體質譜儀 賽默飛世爾科技（中國）有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 基本成分測定 蛋白質含量測定參照《GB 5009.5-2016 食品中蛋白質的測定》、脂肪含量測定參照《GB 5009.6-2016 食品安全國家標準 食品中脂肪的測定》、淀粉含量測定參照《GB 5009.9-2016 食品中淀粉的測定》、灰分含量測定參照《GB 5009.4-2016 食品中灰分的測定》。

1.2.2 礦物質元素含量測定 礦物質元素含量測定參考胡玲等[21]方法，樣品加入65%（V/V）濃硝酸和30%（V/V）過氧化氫，置于高壓消解罐中密封后放入微波消解系統中進行消解，消解至混合物澄清后，使用電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS）檢測13種礦物質元素含量。

1.2.3 氨基酸含量測定 氨基酸含量測定參考蔣清偉等[22]方法，樣品在110 ℃ 6 mol/L HCl真空條件下水解24 h，濃縮后用1.0 mol/L三乙胺-乙腈溶液和0.1 mol/L異硫氰酸苯酯乙腈溶液進行衍生化反應，正己烷萃取并過濾，用氨基酸全自動分析儀（LCMS）進行分析17種氨基酸含量。

1.2.4 脂肪酸含量測定 脂肪酸含量測定參考錢宗耀等[23]方法，樣品用2 mol/L氫氧化鈉-甲醇溶液40 ℃水浴20 min進行脂肪酸甲酯化，十一烷酸甘油三酯作為內部標記，正己烷進行脂肪酸甲酯萃取并過濾，用氣相色譜-質譜儀（GC-MS）分析37種脂肪酸含量。

1.3 數據處理

氨基酸評分（AAS）采用FAO/WHO評分標準模式[24?25]，采用Microsoft Excel 2016和SPSS 19.0軟件進行數據統計分析。

2 結果與分析

2.1 基本成分對比分析

5種蕓豆蛋白質含量為17.30~23.70 g/100 g，接近肉類食品的蛋白質含量，高于小麥的蛋白質含量（約為12.6%~14.5%），略高于蕎麥、薏仁、燕麥和小米等雜糧的蛋白質含量（10%~17.5%）[26]；王何柱等[27]研究測得蕓豆蛋白質含量為19.11%~23.69%，與試驗結果一致。中白蕓豆蛋白含量最高，為23.70 g/100 g；淀粉含量為34.90~38.30 g/100 g，其中大白蕓豆和中白蕓豆淀粉含量最高，同為38.38 g/100 g；脂肪含量為1.10~1.90 g/100 g，均小于2 g/100。黑花蕓豆脂肪含量最高，為1.90 g/100 g；灰分含量為4.00~4.80 g/100 g，其中黑花蕓豆灰分含量最高，為4.80 g/100 g。白色種皮蕓豆品種中蛋白質、脂肪和淀粉含量均高于紅色和黑色種皮的品種（表1）。供試蕓豆的蛋白質、脂肪、淀粉和灰分含量品種間差異極顯著（P<0.01），重復間差異不顯著（P>0.05）（表2）。

2.2 礦物質元素對比分析

由表3可知，供試蕓豆13種礦物質元素含量測定得出K、Ca、Mg含量最高，與其它元素含量不在同一數量級，且三者中Ca含量最低；Fe、Na、Mn、Zn含量次之；Cu、Cr、Pb、Se含量最低。黑花蕓豆K、Ca、Na、Mg含量均最高，分別為1.99×104、1.15×103、33.40、1.79×103mg/kg；紅蕓豆K、Ca、Mg含量均最低，分別為1.53×104、0.82×103、1.64×103mg/kg，中白蕓豆Na含量最低，為25.40 mg/kg。中白蕓豆Fe和Zn含量最高，黑花蕓豆Fe含量最低，大白蕓豆Zn含量最低。蕓豆礦物質元素含量差異很大，變異范圍是0.01~1.99×104mg/kg，K、Ca、Mg、Fe含量豐富，與豇豆、綠豆、鷹嘴豆等雜豆類似[28?29]。蕓豆中的K和Mg含量高于其他豆類，且有高鉀低鈉的特點，對預防高血壓和腎臟疾病有益[30]。Hg可在腦組織和腎臟中積累，引發汞中毒；Pb能夠通過皮膚、消化道、呼吸道直接進入人體，容易誘發貧血癥、神經機能失調、腎功能損傷等疾病；Cr會導致腹部不適、腹瀉，與鼻炎、結核、支氣管炎有關[31]。蕓豆中的Hg、Cr、Pb含量極低，黑花蕓豆、紅蕓豆和紅腰豆中未檢出Cr，黑花蕓豆和中白蕓豆中未檢出Pb，Se只在紅蕓豆中檢出，5種蕓豆中As均未檢出（<0.005 mg/kg）。

表 1 蕓豆基本成分分析Table 1 Analysis for basic components in kidney bean

表 2 蕓豆基本成分方差分析Table 2 Analysis of variance for basic components in kidney bean

表 3 蕓豆礦物質元素分析Table 3 Analysis of mineral elements in kidney bean

2.3 氨基酸對比分析

供試蕓豆中至少包含17種氨基酸，未測得色氨酸含量，TAA含量范圍是17.09~20.03 g/100 g（表4）。5種蕓豆中的EAA含量由高到低大致為Leu、Lys、Phe、Val、Thr、Ile、Met，但中白蕓豆、紅蕓豆和紅腰豆的Val含量略高于Phe含量。供試蕓豆的EAA和NEAA含量由高到低品種排序依次為中白蕓豆、紅腰豆、紅蕓豆、大白蕓豆、黑花蕓豆。中白蕓豆EAA和NEAA含量均最高，分別為8.86 g/100 g和14.17 g/100 g。EAA/NEAA的比值均大于0.6，EAA/TAA的比值均小于0.4，是優質蛋白來源。氨基酸的含量和組成是食物營養素利用率決定因素之一，若一種或兩種氨基酸與營養需求量相比含量最低（最低稱為第一限制氨基酸，次低稱為第二限制氨基酸），其他氨基酸的吸收利用就會受到限制而降低；一般豆類蛋白質中的賴氨酸是谷物的1~3倍，含硫氨基酸（蛋氨酸和胱氨酸）較少，第一限制氨基酸多為半胱氨酸、胱氨酸和蛋氨酸，蕓豆的第二限制氨基酸為蘇氨酸和色氨酸[32]。本研究中蕓豆的第一限制性氨基酸為蛋氨酸和胱氨酸（表5），與王何柱等[27]和卿曉紅等[33]研究結果相一致，其中王何柱等[27]的研究也未測得色氨酸含量；而張丙云等[34]測得涇川白蕓豆中異亮氨酸和蘇氨酸含量偏少，分別為第一和第二限制性氨基酸，本研究與其結果不一致，可能原因是蕓豆品種、產地、氨基酸提取以及測定方法不同導致含量最低的氨基酸不同。

2.4 脂肪酸對比分析

由表6可知，本試驗測定的5種蕓豆中約含有16種脂肪酸，其含量均不超過1.0 g/100 g，其中C18:2n6c、C18:3n3、C18:1n9c、C16:0的含量相對較高，含量范圍是0.1016~0.8913 g/100 g，其余13種脂肪酸的含量均低于0.1 g/100 g，含量范圍是0.0020~0.0746 g/100 g，有19種（C8:0、C10:0、C11:0、C12:0、C13:0、C14:1、C15:1、C17:1、C18:1n9t、C18:2n6t、C20:0、C18:3n6、C20:2、C20:3n3、C22:1n9、C22:2、C20:5n3、C24:1、C22:6n3）脂肪酸含量未檢測出。黑花蕓豆的C18:2n6c、C18:1n9c含量較高，分別為0.8913和0.2116 g/100 g；大白蕓豆的C18:3n3、C16:0含量較高，分別為0.7181和0.1982 g/100 g。按照脂肪酸的飽和程度，檢測的脂肪酸可分為飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸，其中飽和脂肪酸有9種，單不飽和脂肪酸有3種，多不飽和脂肪酸有4種，其含量依次為多不飽和脂肪酸>飽和脂肪酸>單不飽和脂肪酸。5種蕓豆的多不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸的比率都大于4，其中大白蕓豆比值最高，中白蕓豆比值最低。脂肪酸的組分含量和比例與人類營養健康相關，富含不飽和脂肪酸的食品有降低血脂、預防心腦血管疾病的功效[35]，肉類的飽和脂肪酸占總脂肪酸的比例較高[36]，蕓豆中脂肪酸含量豐富，與牛羊豬禽等的脂肪酸構成相比，多不飽和脂肪酸含量大于飽和脂肪酸；與鷹嘴豆、黃豆、扁豆和綠豆等相比，多不飽和脂肪酸含量大于單不飽和脂肪酸，飽和脂肪酸含量最低；豌豆、黑豆和青豆多不飽和脂肪酸含量大于飽和脂肪酸，單不飽和脂肪酸含量最低[23]。有研究表明長期過量攝入n-6脂肪酸而缺乏n-3脂肪酸易導致遺傳性肥胖、機體代謝紊亂，影響人體健康。且n-3多不飽和脂肪酸攝入量與人體生長發育有關，有預防心腦血管疾病、抗癌、降血脂等作用，還與視網膜組成有關[37?38]。蕓豆中C18:3n3的含量相對較高，C20:3n6的含量相對較低，蕓豆的脂肪酸含量和比例對人體有益。本研究引入動脈粥硬化指數（AI）作為蕓豆脂肪酸評價的一個參數，AI比率越高，越抗動脈硬化[26,39]，黑花蕓豆動脈粥硬化指數最高，為0.011；紅腰豆動脈粥硬化指數最低，為0.005。

表 4 蕓豆氨基酸含量分析Table 4 Analysis of amino acid content in kidney bean

表 5 蕓豆中氨基酸評分Table 5 Amino acid score in kidney bean

表 6 蕓豆脂肪酸含量分析Table 6 Analysis of fatty acid content in kidney bean

3 結論

供試蕓豆中中白蕓豆、紅蕓豆和紅腰豆蛋白質含量均大于20 g/100 g，其中，中白蕓豆含量最高，為23.70 g/100 g；脂肪含量均接近2 g/100 g；淀粉含量以大白蕓豆和中白蕓豆為最高，均為38.3 g/100 g；灰分含量以黑花蕓豆和大白蕓豆最高。黑花蕓豆的K、Ca、Na、Mg含量均最高，分別為1.99×104、1.15×103、33.40、1.79×103mg/kg；中白蕓豆的Fe含量最高，為77.10 mg/kg。中白蕓豆EAA含量最突出，黑花蕓豆EAA含量最低，但EAA/TAA和EAA/NEAA相差不大。中白蕓豆多不飽和脂肪酸和飽和脂肪酸比值最低，紅腰豆動脈粥硬化指數比值最低。綜合多種營養成分含量分析，中白蕓豆優于黑花蕓豆、大白蕓豆、紅蕓豆和紅腰豆。