5種百香果品系間氨基酸組成比較及評(píng)價(jià)分析

(福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所, 福建省農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福建福州 350003)

百香果學(xué)名西番蓮,是西番蓮科(Passifloraceae)西番蓮屬(PassifloraLinn.)的熱帶多年生常綠藤本植物,原產(chǎn)南美洲巴西至阿根廷一帶和澳大利亞,現(xiàn)廣泛分布于熱帶和亞熱帶地區(qū)[1],分為紫果西番蓮(PassifloraedulisSims)、黃果西番蓮(PassifloraedulisflavicarpaDegener)及二者的雜交種[2-4]。百香果因其果汁香味馥郁、甜酸可口、色澤悅目,有“果汁之王”的美稱[5-6]。

氨基酸作為蛋白質(zhì)的分解產(chǎn)物,是評(píng)價(jià)食品質(zhì)量及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)[7]。氨基酸不僅是百香果中的重要營(yíng)養(yǎng)組成,也影響著百香果的口感和質(zhì)量,因此百香果中各種游離氨基酸的種類(lèi)和含量的分布狀況,可作為評(píng)價(jià)百香果營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)。已有報(bào)道檢測(cè)了百香果(西番蓮)中氨基酸含量,并與其它果蔬進(jìn)行了比較[8-10];朱潔等[11]比較了紫香1號(hào)和平塘1號(hào)2種百香果氨基酸含量,發(fā)現(xiàn)平塘1號(hào)在多個(gè)營(yíng)養(yǎng)成分含量方面更為顯著;郭艷峰等[12]比較分析黃金果、臺(tái)農(nóng)、紫果1號(hào)果汁中氨基酸的含量,研究表明不同品種百香果果汁的營(yíng)養(yǎng)成分具有一定差異,黃金果更適合產(chǎn)業(yè)高附加值保健產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和工廠化加工利用。但未對(duì)百香果品種間氨基酸組成及類(lèi)別進(jìn)行深入分析。

百香果的品系繁多,有500多種,大部分主要是作為觀賞用[2]。可作商業(yè)化種植、適應(yīng)性較好的目前主要有4種:‘臺(tái)農(nóng)’、‘紫香’、‘芭樂(lè)味黃金果’和‘滿天星’;另外有一種未被商業(yè)化種植、果實(shí)較小的‘實(shí)生株系紫果’,耐寒性強(qiáng),常作為嫁接果苗的砧木。本研究對(duì)同一栽培地點(diǎn)的5個(gè)品系百香果的氨基酸含量進(jìn)行定性定量分析,應(yīng)用SPSS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異分析和聚類(lèi)分析,研究各品系百香果氨基酸含量差異,以期為構(gòu)建百香果的內(nèi)在品質(zhì)成分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)提供資料。

1 材料和方法

1.1 材料與儀器

5個(gè)不同百香果品系的果實(shí) 分別為‘臺(tái)農(nóng)’、‘紫香’、‘芭樂(lè)味黃金果’、‘滿天星’和 ‘實(shí)生株系紫果’,種植于福建省龍巖市連城縣,環(huán)境氣候條件、海拔高度、土壤以及栽培管理水平基本一致,各品系樹(shù)齡相同,樹(shù)體大小相似;氨基酸標(biāo)準(zhǔn)品(純度99.7%) 英國(guó)Alfa Aesar公司;氫氧化鈉、乙酸、鹽酸、磷酸、硫酸鈉、濃硫酸、乙酸鋅、亞鐵氰化鉀、磷酸二氫鉀 均為分析純,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

L-8800氨基酸分析儀 日本日立公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 百香果采集及處理 從各百香果種植園采摘成熟度一致的果實(shí)(果紫紅或金黃,花落后60～90 d,以輕觸百香果果蒂脫落為準(zhǔn),果實(shí)發(fā)育良好且果型一致),每種樣品隨機(jī)取6 kg,洗凈,將樣品切開(kāi)取出果囊果汁,充分勻漿后過(guò)濾,濾液裝入PET瓶,貯存于-20 ℃條件。每種樣品做3組平行。

1.2.2 不同品系百香果氨基酸含量檢測(cè) 利用氨基酸自動(dòng)分析儀對(duì)不同品系的百香果測(cè)定全部氨基酸組成,參考國(guó)標(biāo)方法進(jìn)行測(cè)定[13-14]。樣品前處理:稱取2～3 g的處理好的果汁置于20 mL水解瓶中,加入10.0 mL鹽酸(6.0 mol L-1),然后抽真空密封水解瓶。將水解瓶置于110±1 ℃干燥箱中,水解22～24 h。取出水解瓶,沖洗出待測(cè)液并定容,用pH2.2檸檬酸鈉緩沖液稀釋,使樣液中氨基酸濃度達(dá)100～500 nmol·mL-1,高速離心過(guò)濾上機(jī)待測(cè)。以氨基酸標(biāo)準(zhǔn)品定性,外標(biāo)法定量。

1.2.3 氨基酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià) 分別計(jì)算蘇氨酸、纈氨酸、蛋氨酸+胱氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸、賴氨酸占氨基酸總量的相對(duì)含量,與1973年FAO/WHO 修訂的人體必需氨基酸含量模式譜比較[15-17]。同時(shí)計(jì)算氨基酸得分(amino acid score,AAS)、氨基酸比值系數(shù)(ratio coefficient,RC)和比值系數(shù)分(score of ratio coefficient,SRC),進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。各指標(biāo)的計(jì)算公式如下:

AAS=試樣氨基酸含量/參考蛋白氨基酸含量×100

RC=某氨基酸得分/氨基酸平均得分

SRC=100×(1-變異系數(shù))

其中,必需氨基酸中AAS 最低的氨基酸稱為第一限制氨基酸(first limiting amino acid),變異系數(shù)為RC的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理;用SPSS 19.0軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析和聚類(lèi)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 5個(gè)品系百香果氨基酸含量分析

表1 不同百香果品系氨基酸含量(mg·100 g-1)Table 1 Amino acids content in different species of passion fruit(mg·100 g-1)

注:小寫(xiě)字母不同表示同行差異顯著(P<0.05),大寫(xiě)字母不同表示同行差異極顯著(P<0.01),*代表必需氨基酸；表2表3同。

如表1所示,5個(gè)品系共鑒定出17種氨基酸,其中包含除色氨酸外的7種人體必需氨基酸(EAA),包括蘇氨酸、纈氨酸、甲硫(蛋)氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸,10種非必需氨基酸NEAA。5個(gè)品系17種氨基酸中含量排在前3位的均為脯氨酸、谷氨酸和天冬氨酸均值分別為135.41、122.43、121.82 mg·100 g-1,含量最低的均為胱氨酸,均值4.07 mg·100 g-1;‘臺(tái)農(nóng)’、‘紫香’含量最高的是脯氨酸,分別為163.02、202.04 mg·100 g-1,‘芭樂(lè)味黃金果’、‘滿天星’、‘實(shí)生株系紫果’含量最高的均為谷氨酸,分別為161.79、133.60和110.94 mg·100 g-1。比較結(jié)果顯示,‘芭樂(lè)味黃金果’部分氨基酸含量高于其他4個(gè)品系,其中蘇氨酸含量達(dá)差異顯著水平(P<0.05),絲氨酸、丙氨酸達(dá)差異極顯著水平(P<0.01);與‘臺(tái)農(nóng)’、‘紫香’、‘實(shí)生株系紫果’相比,芭樂(lè)味黃金果’谷氨酸、異亮氨酸、賴氨酸含量較高,均達(dá)差異顯著水平(P<0.05),從表1還可見(jiàn),‘臺(tái)農(nóng)’、‘紫香’17種氨基酸含量接近,均未達(dá)差異顯著水平(P>0.05)。

2.2 5個(gè)品系百香果氨基酸營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)

5個(gè)品系中‘芭樂(lè)味黃金果’氨基酸總量TAA(977.03 mg·100 g-1)、人體必需氨基酸EAA(268.14 mg·100 g-1)和兒童必需氨基酸CEAA(63.26 mg·100 g-1)含量均為最高,和‘實(shí)生株系紫果’中的相應(yīng)指標(biāo)達(dá)差異極顯著水平(P<0.01);‘實(shí)生株系紫果’EAA/NEAA(42.13%)和EAA/TAA(29.63%)2個(gè)參數(shù)均最高,‘芭樂(lè)味黃金果’其次(分別為37.90%,27.45%)。根據(jù)1973年FAO/WHO提出的理想模式,質(zhì)量較好的蛋白質(zhì)其EAA/NEAA在60%以上,EAA/TAA在40%左右[16],因此5個(gè)品系中,‘實(shí)生株系紫果’‘芭樂(lè)味黃金果’和‘滿天星’的蛋白質(zhì)較接近理想蛋白質(zhì)的要求?！畬?shí)生株系紫果’和‘臺(tái)農(nóng)’、‘紫香’相比,CEAA/TAA值均達(dá)差異極顯著水平(P<0.01),EAA/TAA值達(dá)差異顯著水平(P<0.05),‘實(shí)生株系紫果’EAA含量低于‘臺(tái)農(nóng)’、‘紫香’,但占氨基酸總量比例高于后者。

2.3 5個(gè)品系百香果果實(shí)中呈味氨基酸和功能氨基酸含量分析

鮮味氨基酸以FLA(Flavor amino acid)表示,為谷氨酸、天冬氨酸之和。5個(gè)百香果品系的鮮味氨基酸FLA值為198.49～312.28 mg·100 g-1,平均值為244.25 mg·100 g-1;FLA/TAA為26.64%～33.57%,平均值是30.23%。百香果FLA含量豐富,約占總氨基酸含量三分之一,是百香果汁味道鮮美的重要因素。5個(gè)百香果品系比較,‘芭樂(lè)味黃金果’FLA值最高,顯著高于‘臺(tái)農(nóng)’、‘紫香’和‘實(shí)生株系紫果’(P<0.05)。

甜味氨基酸含量以SWA(Sweet amino acid)表示,為丙氨酸、甘氨酸、脯氨酸、絲氨酸含量之和。甜味氨基酸SWA的含量范圍是312.87～191.09 mg·100 g-1,平均值是273.42 mg·100 g-1;SWA/TAA值為29.51%～39.46%,平均值是33.67%。SWA可增加百香果的甜味,使百香果口感更好,且與人體健康密切相關(guān)。5個(gè)百香果品系比較,‘實(shí)生株系紫果’SWA值最低,與‘芭樂(lè)味黃金果’、‘紫香’相比達(dá)差異極顯著水平(P<0.01);與‘臺(tái)農(nóng)’相比達(dá)差異顯著水平(P<0.05)。

芳香族氨基酸含量用ArAA(Aromatic amino acid)表示,為苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸含量之和。芳香族氨基酸ArAA值范圍是40.63～57.12 mg·100 g-1,平均值是48.63 mg·100 g-1;ArAA/TAA值為5.85%～6.82%,平均值是6.02%。ArAA不僅可以增加百香果的香味,也是人體代謝和蛋白質(zhì)合成的重要氨基酸,和腸道微生物的活動(dòng)密切相關(guān)。5個(gè)百香果品系比較,‘芭樂(lè)味黃金果’ArAA值為57.12 mg·100 g-1含量最高,顯著高于‘實(shí)生株系紫果’(P<0.05),與其他3種相比差異不顯著。

藥用氨基酸含量以MEA(Medicinal amino acid)表示,為天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、賴氨酸、精氨酸含量之和。藥用氨基酸MEA在387.09～575.72 mg·100 g-1之間,平均含量459.81 mg·100 g-1;MEA/TAA在51.67%～60.15%之間,平均值為57.00%,占總量一半以上,可見(jiàn)百香果具有一定的保健功能。MEA中,谷氨酸能在人體內(nèi)形成谷氨酰胺,消除人體代謝的氨積累,具有恢復(fù)創(chuàng)傷機(jī)體、治療消化道潰瘍等功效;精氨酸能可改善心腦血管疾病、提高機(jī)體免疫力、促進(jìn)傷口愈合;天冬氨酸具有增強(qiáng)肝功、緩解疲勞,預(yù)防心臟病、高血壓的作用[14]。‘芭樂(lè)味黃金果’MEA值最高,與‘實(shí)生株系紫果’相比達(dá)差異極顯著水平(P<0.01);與‘紫香’、‘臺(tái)農(nóng)’相比達(dá)差異顯著水平(P<0.05)。

表5 不同品系百香果必需氨基酸的AAS、RC和SRC的比較Table 5 Comparison of AAS,RC and SRC of different species of passion fruits

支鏈氨基酸含量以 BCA(Branchedchain amino acid)表示,為纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸含量之和。支鏈氨基酸 BCA在123.09～86.70 mg·100 g-1之間,平均值99.86 mg·100 g-1。研究表明,BCA豐富飲食與代謝健康之間存在正相關(guān)關(guān)系,包括體質(zhì)量調(diào)節(jié)、肌肉蛋白質(zhì)合成和葡萄糖穩(wěn)態(tài)[18-19]?！艠?lè)味黃金果’MEA和BCA含量最高,更適合開(kāi)發(fā)功能性飲料。

2.4 5個(gè)品系百香果人體必需氨基酸的比例與氨基酸模式譜的比較

由表4可知,5個(gè)品系百香果中,賴氨酸所占總氨基酸比例臺(tái)農(nóng)(6.3%)、紫香(6.1%)、滿天星(7.0%)、黃金果(6.8%)和實(shí)生株系紫果(7.2%)均高于氨基酸模式譜(5.5%)要求;纈氨酸和酪氨酸+苯丙氨酸基本符合氨基酸模式譜要求;5個(gè)品系百香果甲硫氨酸+胱氨酸、異亮氨酸和亮氨酸所占比例均偏低。‘實(shí)生株系紫果’中除纈氨酸略低于‘紫香’外,其他指標(biāo)均為5個(gè)品系中最接近氨基酸模式譜要求。

2.5 5個(gè)品系百香果必需氨基酸的AAS、RC和SRC的比較

根據(jù)EAA含量及比例計(jì)算AAS、RC和SRC,對(duì)5個(gè)品系百香果的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行直觀的評(píng)價(jià)。由表5可知,5個(gè)品系百香果中,‘實(shí)生株系紫果’的氨基酸得分AAS和比值系數(shù)分SRC均為最高,分別達(dá)72.61和1.46?！畬?shí)生株系紫果’呈味氨基酸和芳香族氨基酸含量均為5個(gè)品種中最低,一定程度影響其口感品質(zhì),但是‘實(shí)生株系紫果’的氨基酸得分AAS和比值系數(shù)分SRC在5個(gè)百香果品系中最高,說(shuō)明其氨基酸組成比例相對(duì)更加合理。百香果所含各種必需氨基酸中,甲硫氨酸+胱氨酸的AAS(0.34～0.51)和RC(0.42～0.57)值最小,為百香果的第一限制性氨基酸,這與何潔等的報(bào)道一致[10]。因此在進(jìn)行深加工時(shí)需利用蛋白質(zhì)互補(bǔ)法提高營(yíng)養(yǎng)水平。

2.6 5個(gè)品系百香果氨基酸的聚類(lèi)分析

將供試材料的氨基酸組成及含量標(biāo)準(zhǔn)化后,根據(jù)歐氏距離,采用離差平方和法進(jìn)行系統(tǒng)聚類(lèi)分析,從最大組內(nèi)連接距離中值12.5處進(jìn)行劃分,5個(gè)品系被聚為2類(lèi)(圖1)。第1類(lèi)為‘芭樂(lè)味黃金果’,其特征為T(mén)AA、EAA、CEAA、FLA、BIA、MEA、BCA和ArAA均為最高?！艠?lè)味黃金果’屬于黃果西番蓮,而第2類(lèi)中,‘紫香’和‘實(shí)生株系紫果’屬于紫果西番蓮,‘臺(tái)農(nóng)’和‘滿天星’為紫果西番蓮和黃果西番蓮雜交種。從圖1還可見(jiàn),第2類(lèi)中可分成2亞類(lèi),‘實(shí)生株系紫果’為1亞類(lèi),其余3種為1亞類(lèi),主要由于‘實(shí)生株系紫果’的氨基酸組成相比其他3個(gè)品種接近氨基酸模式譜要求,且其氨基酸得分AAS和比值系數(shù)分SRC均為最高。這與‘芭樂(lè)味黃金果’為黃果西番蓮,‘實(shí)生株系紫果’為紫果西番蓮,‘臺(tái)農(nóng)’、‘滿天星’為黃果西番蓮和紫果西番蓮雜交種,‘紫香’為‘臺(tái)農(nóng)’的嫁接苗選育種[21]相符合。

圖1 5個(gè)品系百香果的氨基酸聚類(lèi)樹(shù)狀圖Fig.1 Dendrogrnm of amino acids in passion fruits

3 結(jié)論

百香果色、香、味優(yōu)良品質(zhì)的形成是百香果中存在的一些特征性成分綜合配比的結(jié)果,能夠反映百香果品質(zhì)特征的功能性成分主要有氨基酸、香氣成分、糖、有機(jī)酸等化合物。氨基酸作為植物果實(shí)中重要的營(yíng)養(yǎng)和味覺(jué)成分之一,其組成和含量直接影響果實(shí)的營(yíng)養(yǎng)和保健價(jià)值[20]。本研究表明,供試的5個(gè)百香果品種中,‘芭樂(lè)味黃金果’氨基酸總量以及必需氨基酸、鮮味氨基酸、芳香族氨基酸等均高于其他4個(gè)品種,說(shuō)明‘芭樂(lè)味黃金果’適合進(jìn)行精深加工利用,這與郭艷峰等[12]報(bào)道的結(jié)果相似?！艠?lè)味黃金果’屬于黃果西番蓮,黃果西番蓮品系的百香果氨基酸含量是否會(huì)高于紫果西番蓮品系有待進(jìn)一步研究。

現(xiàn)代化學(xué)分類(lèi)學(xué)認(rèn)為,氨基酸普遍存在于植物體內(nèi),因它們的種類(lèi)、數(shù)量和排列順序不同而組成不同種類(lèi)的蛋白質(zhì)。由于蛋白質(zhì)是生物體內(nèi)具有遺傳信息特征的媒體,因此可以說(shuō),氨基酸含量的綜合水平在一定程度上與生物種質(zhì)有關(guān),在分類(lèi)學(xué)上有一定價(jià)值[21]。對(duì)5個(gè)百香果品種氨基酸含量及組成進(jìn)行聚類(lèi)分析,結(jié)果表明,氨基酸含量的綜合水平與百香果品種特征存在著相關(guān)性,具體相關(guān)程度有待進(jìn)一步研究。本研究結(jié)果可為百香果良種選育、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制定、綜合開(kāi)發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)和理論支撐。