大豆萌發過程中蛋白質和脂肪的動態分析

謝 皓 楊 柳 饒文婷 杜智欣 王文平 于同泉 陳學珍

(北京農業應用新技術北京市重點實驗室 北京農學院植物科學技術學院，北京 102206)

大豆萌發過程中蛋白質和脂肪的動態分析

謝 皓 楊 柳 饒文婷 杜智欣 王文平 于同泉 陳學珍

(北京農業應用新技術北京市重點實驗室 北京農學院植物科學技術學院，北京 102206)

測定了3個大豆品種種子在不同萌發階段蛋白質、氨基酸、脂肪和脂肪酸的含量，分析其變化趨勢。結果表明，在8 d的發芽試驗中，豆芽中蛋白質含量隨萌發進程平均增加了5.77%;多數氨基酸在第3天時表現最高，并呈現前增后降的單峰曲線趨勢，接近萌發前的水平;在測定的7種必需氨基酸中，只有蛋氨酸的含量逐漸減少;脂肪平均較少32.28%，脂肪酸中棕櫚酸、硬脂酸和油酸的比例逐漸降低，而亞麻酸的比例增加。本試驗證實了大豆在萌發過程中，蛋白質和必需氨基酸的含量及亞麻酸的比例有所增加，一定程度上提升了豆芽的營養價值。

大豆 蛋白質 脂肪酸 萌發

大豆［Glycine max(L.)Merill］起源于中國，是世界上重要的糧油作物之一，種子中含有20%左右的油脂，提供了世界上近1/3的食用油［1］，而且不飽和脂肪酸含量較高，不飽和脂肪酸能降低血液中膽固醇含量，清除人體過氧化物，增強免疫力［2－3］。同時，大豆也是最好的植物蛋白質來源之一，種子中含有30%～40%的蛋白質，與禾谷類種子(蛋白質質量分數10%～20%)的相比，蛋白質所含的必需氨基酸種類齊全，其含量及比值與人體必需氨基酸含量較為接近，利用價值等同于肉、奶制品［4－5］。大豆的加工產品，如豆芽、豆面、豆奶和豆腐更是著名的健康食品，在中國乃至亞洲許多國家的飲食結構中占有重要地位［6］。

豆芽是種子萌發后的產品，種子在萌發過程中，一方面，貯藏物質會被降解，另一方面，被降解的成分又會合成新的組分。發芽提高了蛋白質的消化率，降低了胰蛋白酶抑制素和血球凝集素的活性，營養價值在萌發過程中得到提高［2－3］。據 Mostafa等［7］報道，大豆發芽過程中必需氨基酸和非必需氨基酸顯著增加，發芽3 d后，必需氨基酸和非必需氨基酸分別增加了8.9%和17.6%，發芽6 d后分別增加了22.4%和17.5%，同時，總脂肪含量下降了。Madhurima等［8］報道大豆在萌發72 h后，豆芽中粗蛋白含量沒有明顯變化，糖含量減少13.33%，粗纖維、粗脂肪和灰分分別減少69%、9.74%和6.62%。于立梅等［9］的測定結果表明，豆芽中脂肪和總糖含量隨時間的延長而下降，而蛋白質、還原糖、維生素C和異黃酮含量在發芽后均較發芽前增加，萌發后第7天維生素C含量增加最多，蛋白質含量比發芽前增加了11%，還原糖含量增加了2.32倍，異黃酮含量在發芽4 d時達到最大值。

種子萌發是一個復雜的生理生化過程，雖然目前有一些報道，但對于全面了解種子萌發過程中營養物質的變化規律，還需要進一步深入研究。本試驗以3個大豆品種為供試材料，測定不同萌發階段蛋白質、氨基酸、脂肪和脂肪酸的含量，分析其變化趨勢，為探索種子萌發機理和豆芽產品的開發提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 供試材料

大豆品種科豐14、中黃18和中黃13的種子由北京農學院大豆研究室繁殖提供。

1.2 測定儀器與試劑

FOSS2300全自動凱氏定氮儀:瑞典FOSS儀器公司;L－8800:全自動氨基酸分析儀日本日立公司;6890N氣相色譜儀:美國 Agilent公司;SZF－06A粗脂肪分析儀:上海新嘉公司。氨基酸與脂肪酸標準品:美國Sigma公司;其余化學試劑為分析純。

1.3 試驗方法

1.3.1 測試樣品的準備

選取供試品種飽滿種子，無離子水浸泡4 h后，置種于底部墊有2層濾紙的20 cm×12 cm×15 cm的塑料盒中，放入溫度20℃、相對濕度80%的培養箱中進行發芽，每天適時補充水分。分別選取1、2、3、4、5、6、7 和8 d 發芽的種子/豆芽為測定試樣，3 次重復，干種子為發芽0 d對照，在60℃干燥箱中干燥至恒重，保存于干燥器中待測定。

1.3.2 蛋白質含量測定

采用凱氏定氮法，烘干樣品，磨碎過60目篩，每份試樣5 g，加10 mL濃硫酸和硫酸銅，高溫430℃消煮4～6 h，待測定樣品至碧綠色，取樣在全自動凱氏定氮儀上檢測。

1.3.3 脂肪含量測定

采取索氏抽提法，每份試樣5 g，濾紙包裹，置于粗脂肪分析儀中，加乙醚至少抽提24 h，取出紙包，烘干稱重。

1.3.4 氨基酸含量測定

每份試樣1 g于50 mL容量瓶中，加6.0 mol/L鹽酸200 mL，置于110℃ 恒溫箱中水解24 h，水解液12 000 r/min 離心10 min，上清液過0.45 μm 的濾膜，取1 μL進全自動氨基酸分析儀檢測。

1.3.5 脂肪酸含量測定

索氏抽提法提取的粗脂肪，加入正己烷5 mL，收集有機相，加入5 mL的0.5 mol/L KOH－甲醇溶液，于恒溫振蕩搖床50℃搖30 min，取正己烷層，用無水硫酸鈉干燥，過0.45 μm 的濾膜，取1 μL進氣相色譜儀測定。

2 結果與分析

2.1 種子萌發過程中蛋白質含量的變化

種子萌發過程包括種子吸脹、萌動和發芽3個階段。供試品種科豐14、中黃18和中黃13的干種子蛋白質質量分數分別為41.15%、38.94%和40.11%。

圖1 種子萌發過程中蛋白質含量的變化

種子的吸脹階段(0～1 d)蛋白質含量幾乎沒有變化，從種子萌動開始(1 d后)種子/芽中蛋白質含量呈逐漸增加趨勢，增加幅度較平緩，至萌發第8 d時科豐14、中黃18和中黃13的豆芽中蛋白質質量分數分別增至 46.43%、45.05%和 46.02%(圖 1)，3個品種平均增加了5.77%。

2.2 種子萌發過程中脂肪含量的變化

脂肪是種子萌發過程中生理生化反應的能量來源之一，從脂肪含量的變化來看(圖2)，隨著種子萌發的進程，脂肪逐漸減少，3個品種平均從萌發前的21.37 mg/g減至萌發 8 d 后的 14.47 mg/g，減少了32.28%。

圖2 種子萌發過程中粗脂肪含量的變化

2.3 種子萌發過程中氨基酸含量的變化

氨基酸的比例是評價蛋白質質量的一項重要指標。試驗測定了供試樣品中的17種氨基酸含量，結果表明(表1)，3個品種平均含量最高的氨基酸為谷氨酸超過7 mg/g，最低為蛋氨酸低于0.2 mg/g，另有4種氨基酸超過2 mg/g，分別為天冬氨酸、精氨酸、亮氨酸和賴氨酸。在種子萌發過程中，氨基酸總量有所增加，其中萌發初期(1～3 d)增加幅度較大，從31.61 mg/g增至36.7 g/100 g，在隨后的4～8 d 里，又降至33～34 mg/g左右。17種氨基酸在萌發過程中變化趨勢有一定差異，含量增加的氨基酸為天冬氨酸，從 4.299 mg/g增至7.179 mg/g，8 d 內增加了67%;含量減少的為蛋氨酸，從0.181 mg/g減到0.075 mg/g;萌發前后含量波動不大的有半胱氨酸和組氨酸;其余的氨基酸均表現為前增后降的單峰曲線趨勢，即萌發后含量逐漸增加，至萌發后3 d達到最高值，隨后含量逐漸下降，接近萌發前水平。種子萌發期間氨基酸含量的變化表明，蛋白質在分解和重組過程中氨基酸含量和比例在不同階段有一定差異。

表1 3個品種不同萌發時間平均氨基酸含量/mg/g

表2 種子萌發不同時間脂肪酸相對質量分數/%

2.4 種子萌發過程中脂肪酸的變化

大豆脂肪是由脂肪酸和甘油組成，其中脂肪酸占脂肪總量的90%以上，脂肪酸主要包括棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸和亞麻酸。種子萌發過程中脂肪會被逐漸消化利用，脂肪酸也將相應減少。為比較脂肪酸各組分在萌發過程中的變化規律，對上述5種脂肪酸組分的相對含量進行了測定。從3個品種的平均測定值來看(表2)，大豆飽和脂肪酸(棕櫚酸和硬脂酸)占17.9%，不飽和脂肪酸(油酸、亞油酸和亞麻酸)占82.1%。其中，最高的是亞油酸占52.5%，最低的為硬脂酸占4.1%。在萌發期間，棕櫚酸、硬脂酸和油酸所占的比例有隨著萌發進程逐漸降低的趨勢，亞麻酸的比例有逐漸增加的趨勢，亞油酸也有增加趨勢但差異不顯著(P≤0.05)。

3 討論與結論

種子萌發是植物新生命的開始，也是芽菜生產的必經程序。研究種子萌發過程中蛋白質和脂肪的變化情況，對于探索種子萌發機理、評價芽菜質量有重要的實際意義。本試驗通過測定大豆品種科豐14、中黃13和中黃18的種子在萌發過程中不同時間的蛋白質、氨基酸、脂肪和脂肪酸含量，探討種子萌發過程中上述營養物質的變化規律。結果表明，大豆種子在萌發過程中，蛋白質含量有增加的趨勢，萌發后8 d平均增加了5.77%，說明種子在萌發過程中，新合成的蛋白質多于分解的蛋白質。氨基酸的變化表現為萌發初期的3 d之前，氨基酸總量增加幅度較大，隨后出現含量下降，表現為前增后降的單峰曲線趨勢。但半胱氨酸和組氨酸萌發前后沒有明顯變化，蛋氨酸隨萌發進程含量減少，這與王莘等［10］的報道，大豆的各種氨基酸含量在萌發期均會出現最大值的結論不完全一致。

種子中脂肪含量在萌發過程中逐漸減少，表明脂肪在種子的新陳代謝中被消耗。本試驗中，8 d的萌發時間，脂肪消耗掉32.28%。脂肪酸組分在萌發過程中，棕櫚酸、硬脂酸和油酸的比例隨著萌發進程逐漸降低，而亞麻酸的比例逐漸增加，亞油酸也有增加趨勢但差異不明顯(P≤0.05)。

在豆芽生產上，蛋白質、脂肪的數量與質量是芽菜質量評價的指標之一。大豆萌發過程中，蛋白質有一定增加，必需氨基酸中蘇氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸和賴氨酸氨基酸在萌發后3 d內也有一定量的增加;雖然豆芽中的脂肪被消耗掉一部分，但不飽和脂肪酸中亞麻酸的比例有所增加，亞麻酸和亞油酸屬于必需脂肪酸，哺乳動物自身不能合成的［11］，必須從植物油脂中獲得。所以，本試驗也證實了大豆種子在萌發過程中，豆芽的營養價值有所提升。

［1］劉興媛，胡傳璞，季玉玲.中國大豆種質資源的脂肪酸組成分析［J］.作物品種資源，1998(2):40－42

［2］張繼浪，駱成祥.大豆在發芽過程中的化學成分和營養價值變化［J］.中國乳品工業，1994(4):682－691

［3］胡筱波，朱新榮，吳謀成.豆類在發芽過程中脂肪酸含量的變化［J］.糧油加工，2007(7):123－125

［4］Mebrahtu T，Mohamed A，Wang CY，et al.Analysis of isoflavone contents in vegetable soybeans［J］.Plant Foods for Human Nutrition，2004，59:55 －61

［5］Quiroga A，Maria C，Anon，et al.Characterization of soybean proteins－ fatty acid systems［J］.J Am Oil Chem Soc，2010，87:507－514

［6］Kim E H，Kim S H，Chung J I，et al.Analysis of phenolic compounds and isoflavones in soybean seeds(Glycine max(L.)Merill)and sprouts grown under different conditions［J］.Eur Food Res Technol，2006，222:201 －208

［7］Mostafa M，Rahma E H.Chemical and nutritional changes in soybean during germination［J］.Food Chen，1987，23:257 －275

［8］Madhurima D，Mangala G.Effect of sprouting on nutrients，antinutrients and in vitro digestibility of the MACS－13 soybean variety［J］.Plant Foods for Human Nutrition，2003，58:1 －11

［9］于立梅，鐘惠曾，于新，等.大豆發芽過程中營養成分變化規律的研究［J］.中國糧油學報，2010，28(8):19 －22

［10］王莘，胡可心，汪樹生，等.豆類萌發期蛋白質和氨基酸含量的比較分析［J］.吉林農業大學學報，2003，25(1):21－23

［11］徐杰，胡國華，張大勇.大豆籽粒發育過程中脂肪酸組分的累積動態［J］.作物學報，2006，32(11):1759 －1763.

Analysis on Protein and Oil Changes in Soybean During Germination

Xie Hao Yang Liu Rao Wenting Du Zhixin Wang Wenping Yu Tongquan Chen Xuezhen
(Key Laboratory of New Technology in Agricultural Application College of Plant Science and Technology，Beijing University of Agriculture，Beijing 102206)

3 soybean varieties were analyzed for protein，amino acid，oil and fatty acid compositions and changes brought about by sprouting in different germinate time.The results were showed that in 8 d germinate test，the average protein content of 3 varieties was gradually increased 5.77%with sprouting，the most of amino acids were observed a curve of increasing in forepart and decreasing in latepart and the top was in 3 d germination.6 of 7 determined necessary amino acid was gradually increased except methionine which was reducing with sprouting.The average oil content of 3 varieties was decreased by 32.28%during 8 d germination as well as reducing ratio of palmitic acid，stearic acid and oleic acid，and increasing ratio of linolenic acid.The resultant improvement in the nutritional quality due to sprouting was confirmed by increased protein，necessary amino acid and ratio of linolenic acid to a certain extent.

soybean，protein，fatty acid，germination

S565.1

A

1003－0174(2012)09－0021－04

北京市自然科學基金(5122009)

2011－12－25

謝皓，男，1962年出生，副教授，大豆遺傳育種

陳學珍，女，1956年出生，教授，大豆遺傳育種