芡莖的氨基酸組成分析與營養價值評價

伍城穎，沈 蓓，陳廣云，谷 巍，吳啟南

(南京中醫藥大學藥學院，江蘇南京210023)

芡(Euryale ferox Salisb.)，一年生大型浮葉水生植物，為睡蓮科(Nymphaeaceae)芡屬(Euryale)唯一的種，分為南芡、北芡兩個栽培種［1］，在中國中部、南部各省均有種植，少量野生，其主產區為江蘇、山東、安徽、湖北、湖南等省。芡莖為芡的葉柄或花梗，俗稱雞頭菜、雞頭梗子，在夏秋季節多作為時鮮蔬菜食用［2］，另外據《本草綱目》記載“雞頭菜即役菜(芡莖也)，止煩渴，除虛熱，生熟皆宜”［3］，因此，芡莖具有較高的開發利用價值。目前，對芡莖營養成分分析的研究還未見報道。因此，本研究對采集于江蘇的芡莖的氨基酸組成和含量進行測定，并對不同產地樣品中的氨基酸組成及含量進行比較分析，以期從氨基酸的角度初步闡明芡莖的營養價值，為芡莖的營養學研究及其綜合開發利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

芡莖 于2012年7月至10月采集于江蘇省的9個產地，具體采集地見表1。

表1 芡莖樣品來源Table 1 Samples of Euryale petioles and pedicel

氨基酸標準品 美國Sigma公司;茚三酮、檸檬酸鈉、鹽酸、氫氧化鈉、檸檬酸等 均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

HITACHI L－8800全自動高速氨基酸分析儀 日本日立公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品制備 參照GB/T 5009.124－2003《食品中氨基酸的測定》，步驟根據多次實驗做了相應調整。取完整芡莖干燥后粉碎過60目篩，準確稱取均勻性好的試樣0.5g，置于水解管中，加鹽酸溶液(6moL/L)10～15mL，然后反復充入高純氮氣，在充氮氣狀態下封口，置于110℃的恒溫干燥箱內，水解22h后，取出冷卻。打開水解管，將水解液過濾后，用去離子水多次沖洗，定容至100mL，溶液經0.22μm濾膜過濾后裝進樣瓶，直接上氨基酸分析儀進行分析。

表2 不同產地芡莖樣品氨基酸含量Table 2 Contents and composition of amino acids in Euryale petioles and pedicel

1.2.2 測定條件 HITACHI L－8800全自動高速氨基酸分析儀，Windows NT操作系統，陽離子交換樹脂分析柱3μm ×4.6mm ×60mm，測定波長570、440nm，分析時間為40min，pH2.2檸檬酸緩沖液流量0.4mL/min，茚三酮流量0.3mL/min，樣品進樣量為10μL。

1.2.3 數據處理 使用PASW Statistics18.0軟件進行數據處理，對9個產地的芡莖氨基酸組成及含量進行主成分分析和聚類分析。

2 結果與分析

2.1 芡莖氨基酸組分與含量

9個不同產地芡莖的氨基酸種類及含量測定結果見表2。從表2可以看出，9個產地芡莖樣品中均含有17種氨基酸，氨基酸含量由高到低基本順序為Asp、Leu、Ser、Gly、Lys、Ala、Thr、Phe、Glu、Val、Arg、Pro、Ile、His、Tyr、Cys、Met。不同產地芡莖的氨基酸含量有較大差異，其中S4氨基酸總量最高，達6.87g/100g;S7次之，為6.10g/100g;S1最低，僅3.31g/100g。各樣品含有的氨基酸所占比例基本相近。9個產地樣品測得的氨基酸中均包括7種人體必需的氨基酸(Thr、Val、Met、Ile、Leu、Phe、Lys)，且含量較高，平均值為2.10g/100g，S4含量最高，S1含量最低。必需氨基酸中Leu含量最高，與氨基酸總量比值為8.86%，其次是Lys，含量最低的是 Met，僅占氨基酸總量的0.77%。芡莖的非必需氨基酸中，含量最高的是Asp，平均值為0.73g/100g，S4含量最高，S1含量最低。芡莖的必需氨基酸占氨基酸總量平均比值為41%，必需氨基酸與非必需氨基酸平均比值為68%，總氨基酸含量和必需氨基酸含量均高于藕、水芹、茭白等常見的水生蔬菜［4］，符合 FAO/WHO對理想蛋白源中必需氨基酸與總氨基酸比為40%左右，必需氨基酸與非必需氨基酸比在60%以上的規定［5］。

Glu、Asp為呈味氨基酸，是食物中的重要鮮味物質［6］。芡莖鮮味氨基酸的平均含量為1.05g/100g，與氨基酸總量平均比值為20.14%，其中Asp含量高，為0.73g/100g，Glu含量低，僅0.31g/100g。不同產地芡莖樣品的鮮味氨基酸與氨基酸總量的比值在19%～21%之間，差異較小。

藥效氨基酸是指在一般植物中含量少，有些人體不能合成，但又是維持機體氮平衡所必需的氨基酸，為 Asp、Glu、Gly、Met、Leu、Phe、Tyr、Lys、Arg 含量之和［7］。從表2可以看出，芡莖藥效氨基酸平均含量為3.01g/100g，與氨基酸總量平均比值為58.00%，不同產地芡莖樣品的藥效氨基酸與氨基酸總量的比值在56.65%～60.92%范圍內。9個產地樣品中均含有豐富的藥效氨基酸，其中S4的藥效氨基酸含量最高，達3.89g/100g，其次是 S2，最低是 S1。8種藥效氨基酸中含量最高的是 Asp，其次是 Leu、Gly、Lys、Phe、Glu、Arg、Tyr，最低的是 Met。

表3 芡莖中所含人體必需氨基酸的比例與氨基酸模式譜的比較Table 3 Respective ratios of human essential amino acids to total amino acids in Euryale petioles and pedicel determined in this study and the values recommended by FAO/WHO pattern

表4 芡莖各種氨基酸的RAA、RC、SRC分析結果Table 4 Analysis of RAA，RC and SRC in Euryale petioles and pedicel

2.2 芡莖氨基酸的營養評價

評價食物蛋白質營養價值高低，除了看它所含必需氨基酸(EAA)的種類和數量，還要看它所含EAA比例合理與否，EAA組成比例與人體需要的氨基酸比例越接近，其營養價值越高。根據芡莖中各氨基酸含量計算得出必需氨基酸的質量分數，并與1973年FAO/WHO修訂的人體必需氨基酸含量模式譜［8］比較，結果見表 3，除 S2、S3、S4 芡莖樣品 Met+Cys略低于氨基酸模式譜外，其他各種必需氨基酸均高于模式譜標準，9個產地芡莖樣品各種必需氨基酸質量分數的平均值均高于模式譜標準，說明芡莖與推薦的人體必需氨基酸相比，必需氨基酸含量豐富、營養比較均衡，有很高的營養價值。

現代營養學的氨基酸平衡理論認為，必需氨基酸不足或過剩均影響蛋白質的營養價值。FAO/WHO于1973年提出了評價蛋白質營養價值的氨基酸比值系數法，即根據氨基酸平衡理論，利用FAO/WHO的必需氨基酸模式計算樣品中必需氨基酸的氨基酸比值(RAA)，氨基酸比值系數(RC)，最后求得氨基酸比值系統分(SRC)［9］。如果食物蛋白質EAA組成比例與模式氨基酸一致，則RC應等于1，RC的變異系數(CV)為0，SRC=100;若食物蛋白質EAA的RC＞1表示該EAA相對過剩，RC＜1表示該EAA相對不足;RC越分散，則CV變大，SRC變小，蛋白質的營養價值就越差;SRC越接近100，其營養價值相對較高。RC值最低者為第一限制氨基酸。為更好闡明芡莖的營養價值，我們采用氨基酸比值系數法對芡莖的氨基酸進行進一步的分析。對芡莖氨基酸的RAA、RC、SRC的分析結果見表4，結果表明，芡莖的平均氨基酸比值系數分(SRC)為84.63，說明其營養價值較高。在各種必需氨基酸中，RC值最低者是Met+Cys，即Met+Cys為芡莖的第一限制氨基酸。

2.3 芡莖氨基酸主成分分析及聚類分析

為分析不同產地芡莖樣品之間氨基酸組成的相關性，我們使用PASW Statistics18.0軟件進行數據處理，對江蘇9個產地芡莖樣品的氨基酸檢測結果進行主成分分析，提取出兩個主成分。表5為江蘇不同產地芡莖樣品氨基酸的前兩個主成分的特征值、貢獻率和累積貢獻率。結果表明，前2個主成分的累積方差貢獻率為93.733%，第1主成分的方差貢獻率達到 84.725%，從表 6可以看出，Asp、Glu、Pro、Thr、Ser、Ala、Val、Ile、Leu、Tyr、Phe、Lys、His 在主成分1上的載荷值均很高，呈高度正相關，其中Thr、Val、Ile、Leu、Phe、Lys 為必需氨基酸，Asp、Glu、Leu、Tyr、Phe、Lys為藥效氨基酸，Asp、Glu為鮮味氨基酸，說明必需氨基酸、藥效氨基酸和鮮味氨基酸對主成分1的貢獻較大。主成分1反映了必需氨基酸、藥效氨基酸和鮮味氨基酸的綜合指標，能夠較客觀地反映芡莖的營養價值。

表5 主成分的特征值、貢獻率和累積貢獻率Table 5 Characteristic value，contribution rate and cumulative contribution rate of principal components

為了分析不同產地芡莖樣品的氨基酸組成、含量間的差異性，使用PASW Statistics18.0軟件進行數據處理，對9個產地樣品的氨基酸檢測結果進行系統聚類分析，得到芡莖氨基酸的聚類圖(圖1)。結果顯示，望直港與朱壩的樣品聚為一類，再與朱高的樣品聚為一類;界首、白馬湖、浦口三地的樣品聚為一類;此兩類再聚合為一類。吳江、三河的樣品聚為一類，再與周奮的樣品聚為一類。界首、白馬湖和浦口的樣品氨基酸含量基本相近，均為水況較好的天然湖泊中的野生刺芡;吳江和三河的樣品氨基酸含量差異較小，其來源為人工水域種植的蘇芡。望直港、朱壩和朱高的樣品為采自芡田種植的蘇芡，但與吳江、三河樣品氨基酸含量差異較大，這可能與芡田的土質、水質、施肥等田間管理以及氣候條件等因素有關［10－12］。周奮的樣品采自于子嬰河，為野生刺芡，其氨基酸含量最低，遠遠低于同為刺芡且生長于天然水域的界首、白馬湖和浦口三地樣品。由于子嬰河道有大量貨船通行，船舶油不可避免污染水質［13］，這可能是影響生長于此處的芡莖的氨基酸含量較低的原因之一。聚類分析結果基本可按生長的水域情況將芡莖樣品區分開，但不能很好地區分蘇芡與刺芡的芡莖樣品。

表6 成份矩陣Table 6 Matrix of principal components

圖1 芡莖的聚類分析圖Fig.1 Cluster diagram of Euryale petioles and pedicel from 9 regions

3 結論

江蘇9個產地芡莖樣品中均含有17種氨基酸，平均總氨基酸含量為5.19g/100g，不同產地樣品的氨基酸含量有較大差異，總氨基酸含量為3.31～6.87g/100g，低于已報道的芡種仁－芡實的總氨基酸含量10.333g/100g［14］，但高于藕、水芹、茭白等常見水生蔬菜［4，15］。9個產地樣品均含7種人體必需的氨基酸，且種類齊全、比例比較均衡，符合FAO/WHO對理想蛋白源的推薦標準，具有較高的營養價值。芡莖所含鮮味氨基酸含量較高，鮮味氨基酸與氨基酸總量平均比值為20.04%，故芡莖作為時令蔬菜食用口感清香鮮嫩。9個產地樣品中還含有豐富的藥效氨基酸，但其是否與芡莖本草記載的“清虛熱，除煩渴”功效有關，還需要更深入的研究。

對芡莖氨基酸檢測數據進行統計處理，應用主成分分析提取出2個主成分，主成分1反映了必需氨基酸、藥效氨基酸和鮮味氨基酸的綜合指標，Asp、Glu、Pro、Thr、Ser、Ala、Val、Ile、Leu、Tyr、Phe、Lys、His可以作為芡莖的特征氨基酸。聚類分析結果基本反映了芡莖生長的水域情況，但不能很好地區分芡莖樣品的來源為蘇芡還是刺芡。

江蘇省水域寬闊、芡種植面積大、芡莖產量豐富，且芡莖有含量豐富、比例合理的氨基酸，因此，芡莖是一種營養價值較高的水生蔬菜，具有較高的開發利用價值。

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