六種菜心氨基酸組成及營養價值評價

喬燕春 雷建軍 張華 原遠 王春政 周賢玉 李光光 鄭巖松 戴修純

摘要：【目的】分析6種菜心氨基酸含量及組成差異，并進行營養價值綜合評價，為指導菜心引選及食用選擇提供參考依據。【方法】依據GB 5009.124—2016《食品安全國家標準》，采用SYKAM S-433D氨基酸分析儀測定6種菜心氨基酸組成及含量，采用氨基酸比值系數法和主成分分析法綜合評價營養價值。【結果】6份材料均含17種氨基酸且含量豐富，包括除色氨酸外的7種必需氨基酸，其中，谷氨酸、丙氨酸和天冬氨酸含量較高，蛋氨酸與半胱氨酸為第一限制氨基酸。不同材料氨基酸含量存在明顯差異，總量以干質量數計，為18.800±0.150～23.594±0.004 g/100 g，其中以DY菜心和遲心4號菜心氨基酸總量最高;必需氨基酸總量為7.617±0.061～9.357±0.089 g/100 g，以遲心4號菜心最高;必需氨基酸/氨基酸總量、必需氨基酸/非必需氨基酸的值均以四九-19菜心最高，分別為（40.598±0.062）%、（68.421±0.190）%;氨基酸比值系數分為58.98～66.27，以四九-19菜心和45天尖葉油青菜心最高，分別為66.27和66.24。菜心酸鮮味氨基酸含量低于苦味氨基酸;呈味氨基酸總量以DY菜心和遲心4號菜心最高，分別為21.761和21.480 g/100 g，且酸鮮味氨基酸含量顯著高于其他材料（P<0.05）。主成分綜合評價得出遲心4號菜心營養價值最佳。【結論】菜心氨基酸種類齊全且含量豐富，但材料間差異明顯。其中，四九-19菜心必需氨基酸模式更符合人體需求，DY菜心鮮香味氨基酸含量更高，遲心4號菜心氨基酸營養價值更佳且鮮香味濃。

關鍵詞： 菜心;氨基酸;營養價值評價;主成分分析

中圖分類號： S634.503.7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼： A 文章編號：2095-1191（2019）10-2271-07

Amino acid composition and nutritional value evaluation of six kinds of flowering Chinese cabbages（Brassica campestris L. ssp. chinensis Var. utilis Tsen et Lee）

YUAN Yuan1，2， WANG Chun-zheng3，ZHOU Xian-yu1， LI Guang-guang1，

ZHENG Yan-song1， DAI Xiu-chun1， QIAO Yan-chun1， LEI Jian-jun2*， ZHANG Hua1*

（1Guangzhou Institute of Agriculture Science，Guangzhou? 510000， China; 2 College of Horticulture， South China Agricultural University， Guangzhou? 510642， China; 3 Guangdong Shunde Innovative Design Institute， Foshan，Guangdong? 528311， China）

Abstract：【Objective】Nutritional values of six kinds of flowering Chinese cabbages （Brassica campestris L. ssp. chinensis Var. utilis Tsen et Lee） varieties were comprehensively assessed based on the amino acid composition and content to provide reference for introduction， breeding and eating choice of Chinese cabbage. 【Method】According to National Food Safety Standard（GB 5009.124—2016）， amino acid compositions and contents of six flowering Chinese cabbage materials were determined by SYKAM S-433 D amino acid analyzer， then the nutritional values were comprehensively evaluated by ratio coefficient of amino acid（RCAA） and principal component analysis（PCA）. 【Result】All materials were rich in 17 kinds of amino acids， and including 7 kinds of essential amino acids（EAA） but without tryptophan. Glutamate， alanine and aspartic acid contents were high， methionine and cysteine were first limiting amino acids. Total amino acids（TAA） contents were different among those materials from 18.800±0.150 to 23.594±0.004 g/100 g（calculated by dry weight，DW）. Materials of DY and Chixin No.4 contained the highest TAA contents. EAA content was between 7.617±0.061 g/100 g to 9.357±0.089 g/100 g， and Chixin No.4 contained the highest content. Sijiu-19 both had the highest essential amino acids/total amino acids （EAA/TAA） （40.598±0.062）% and essential amino acids/non-essential amino acids （EAA/NTAA） value （68.421±0.190）%. RCAA range was from 58.98 to 66.27， Sijiu-19 and Youqing 45 days were the highest ones（66.27 and 66.24 respectively）. The sour and MSG-like amino acids （SMAA） contents of all materials were lower than bitter amino acid（BAA）. DY and Chixin No.4 had the highest flavor amino acids （FAA） which were 21.761 and 21.480 g/100 g， respectively. And their SMAA content were significantly higher than others（P<0.05）. Chixin No.4 obtained the best nutritional value by principal component comprehensive evaluation. 【Conclusion】Flowering Chinese cabbage materials have many kinds of amino acids and bountiful contents， but the content of amino acids varies greatly among different materials. EAA model of Sijiu-19 variety is more matching with human needs. SMAA content of DY is much higher than others. Chixin No. 4 contains high amino acid nutritional value and much SMAA flavor.

Key words： flowering Chinese cabbage（Brassica campestris L. ssp. chinensis Var.utilis Tsen et Lee）; amino acid; nutritional value evaluation; principle component analysis

0 引言

【研究意義】菜心（Brassica campestris L. ssp. chinensis Var. utilis Tsen et Lee）是十字花科白菜亞種中以花薹為產品的變種，產品清香甘苦，品質脆嫩，營養豐富（張華和劉自珠，2010）。菜心富含14種礦質元素及17種氨基酸，是能量及纖維素的理想來源（楊暹等，2002）。氨基酸為十字花科蔬菜風味物質合成前體（李娟和朱祝軍，2005），其組成及含量不僅影響風味品質，還與蛋白質等營養成分密切相關，直接影響蔬菜營養價值（蔣瀅等，2002）。因此，闡明不同菜心材料氨基酸組成及含量差異，綜合評價氨基酸營養價值，對于指導菜心引選及食用選擇具有重要現實意義。【前人研究進展】隨著市場消費水平提升，菜心風味及營養品質研究已逐漸成為相關領域熱點。郭巨先和楊暹（2002）研究了菜心及8種野菜的氨基酸含量，表明菜心氨基酸種類及含量豐富，富含谷類普遍缺乏的賴氨酸，是利于人體氨基酸營養平衡的天然綠色食品。肖輝等（2008）對紅菜薹氨基酸種類及含量的分析結果表明，氨基酸含量易受采收溫度影響，薹葉比薹莖的營養及藥用價值更高。蘇蔚等（2014）研究菜心主要營養成分和硝酸鹽分配規律，結果表明70.30%游離氨基酸積累在薹莖和花蕾處，花蕾含量最高，薹莖次之。柴喜榮等（2019）研究了有機葉面肥（頂靈）對45菜心產量和品質的影響，從成本與效果綜合考慮，以375 g/ha“頂靈—拖布氏”處理對菜心品質改善效果最佳。原遠等（2019）將菜心與其近緣亞種蔬菜進行氨基酸營養價值比較，結果發現菜心與雜1613油菜薹和農普奶白菜相比，其氨基酸綜合品質居中，四九-19和增城遲菜心的必需氨基酸營養價值較高。氨基酸還具有酸鮮、甜、苦及某些特殊生理功效，被廣泛用于增香、保鮮、調味及除臭等方面（黃艷，2013;薛敏等，2014;束文舉等，2015）。主成分分析（Principle components analysis，PCA）可將多個變量經線性變換選出具有代表性的某幾個主成分。薛敏等（2014）運用PCA綜合評價了10種獼猴桃的游離氨基酸質量，結果表明該方法是評價不同品種植物氨基酸營養的可行方法。【本研究切入點】目前對菜心營養價值的研究，多以分析一般營養成分如還原糖、粗蛋白、粗纖維及維生素C等物質為重點，針對菜心氨基酸組成檢測，再結合氨基酸比值系數（Ratio coefficient of amino acid，RCAA）和PCA對其營養價值進行綜合評價的研究較少。【擬解決的關鍵問題】通過檢測早、中和遲熟類型菜心主薹氨基酸總量（Total amino acids，TAA）、必需氨基酸（Essential amino acids，EAA）、嬰幼兒必需氨基酸（Infant essential amino acids，IEAA）、呈味氨基酸（Flavor amino acids，FAA）等的組成及含量，采用RCAA和PCA綜合評價6種菜心的營養價值，為富含氨基酸的菜心品種選育提供參考依據。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

6種供試材料中，四九-19菜心、45天尖葉油青菜心為早熟類型，油綠702甜菜心和60天油青甜菜心為中熟類型，DY菜心和遲心4號菜心為遲熟類型，均由廣州市農業科學研究院提供。2017年9月直播于廣州市農業科學研究院花都試驗基地，隨機區組排列，常規田間管理，小區面積0.80 m×7.50 m，株間距0.18 m×0.18 m，行距0.30 m，12月中旬完成采樣。試驗試劑均為分析純以上。主要儀器設備有氨基酸分析儀（SYKAM S-433D，德國）和對流式烘箱（BINDER ED23，德國賓德）。

1. 2 樣品處理

參考原遠等（2019）的方法測定樣品氨基酸含量及組成。每種菜心材料選取10棵，洗凈后110 ℃殺酶20 min，50 ℃烘干至恒重，粉碎過100目篩，4 ℃保存備用。

1. 3 氨基酸測定

參照GB 5009.124—2016《食品中氨基酸的測定方法》檢測氨基酸組成及含量。

色譜檢測條件：色譜柱LCA K07/Li，梯度控溫，柱溫38～74 ℃;流動相為檸檬酸鋰（A=pH 2.90，B=pH 4.20，C=pH 8.00）;洗脫泵流速0.45 mL/min，衍生泵流速0.25 mL/min;通道1檢測波長570 nm，采集時間32 min;通道2檢測波長440 nm，采集時間為10 min;反應器溫度130 ℃。

1. 4 營養評價

采用氨基酸比值系數法鑒評蛋白質營養價值，并與食品法典委員會（FAO/WHO）標準模式譜和雞蛋蛋白模式（楊月欣等，2002）進行比較分析。參照何潔等（2018）檢測、評價蛋白營養的方法，計算必需氨基酸、氨基酸總量、必需氨基酸/氨基酸總量（EAA/TAA）、非必需氨基酸總量（Non-essential amino acids，NEAA）、必需氨基酸/非必需氨基酸（EAA/NEAA）、賴氨酸/必需氨基酸（Lys/EAA）、嬰幼兒必需氨基酸，氨基酸比值（Ratio of amino acid，RAA）、RCAA及氨基酸比值系數分（Score of RCAA，SRCAA）等。計算公式如下：

RAA=[待評蛋白質EAA含量FAO/WHO模式中相應EAA含量]

RC=[RAARAA平均值]

SRCAA=100×（1-CV）

式中，CV=標準差/方差，為RC的變異系數。

甜味氨基酸（Sweet amino acids，SAA）含量以絲氨酸、蘇氨酸、甘氨酸、脯氨酸和丙氨酸的含量之和計。鮮味和酸味氨基酸（Sour and MSG-like amino acids，SMAA）含量以谷氨酸和天冬氨酸的含量之和計。苦味氨基酸（Bitter amino acids，BAA）含量以蛋氨酸、苯丙氨酸、異亮氨酸、纈氨酸、亮氨酸、組氨酸和精氨酸含量之和計。以上三者之和為呈味氨基酸總量。

1. 5 統計分析

運用Excel 2007和SPSS 22.0對各種類氨基酸含量進行顯著性、相關性及PCA分析（劉艷敏等，2013;王振東等，2017）。測定菜心各材料氨基酸的含量，最終得到累積方差貢獻率，運用PCA及綜合評價模型計算氨基酸的綜合分值，分值越高即氨基酸品質越優。

2 結果與分析

2. 1 各品種菜心氨基酸組成分析結果

如表1所示，菜心材料氨基酸總量為18.800±0.150～23.594±0.004 g/100 g，以遲心4號菜心總量最高，四九-19菜心最低;不同氨基酸種類，以谷氨酸含量最高，其次依次為丙氨酸、天冬氨酸、亮氨酸、纈氨酸和賴氨酸，半胱氨酸最低;遲心4號菜心的賴氨酸/必需氨基酸（Lys/EAA）最高，與DY菜心和60天油青甜菜心差異不顯著（P>0.05，下同），但與45天尖葉油青菜心、四九-19菜心和油綠702甜菜心差異顯著（P<0.05，下同）。賴氨酸為谷類第一限制氨基酸，可選擇其含量較高的遲心4號菜心與之搭配，起蛋白互補效果。人體不能合成必需氨基酸，其種類、含量及比例即決定食物蛋白質的營養價值。各菜心材料中，必需氨基酸和嬰幼兒必需氨基酸含量均以遲心4號菜心最高，分別為9.357±0.089和9.895±0.061 g/100 g，與其他材料差異顯著。依照FAO/WHO推薦的理想蛋白模式，優質蛋白EAA/TAA需達40.00%，EAA/NTAA需高于60.00%。6種菜心材料中，四九-19菜心的EAA/TAA和EAA/NTAA分別為（40.598±0.062）%和（68.421±0.190）%，與其余材料均具顯著性差異，符合FAO/WHO推薦模式，也符合人體必需氨基酸比例。

2. 2 各品種菜心呈味氨基酸組成分析結果

如圖1所示，呈味氨基酸總量以DY菜心最高（21.761 g/100 g），遲心4號菜心（21.480 g/100 g）次之。呈味氨基酸各種類中，苦味氨基酸含量最高，甜味氨基酸（SAA）次之，酸鮮味氨基酸含量最低（除DY菜心外）。由表1可知，甜味氨基酸含量為6.033±0.062～7.587±0.063 g/100 g，遲心4號菜心顯著高于其他材料，45天尖葉油青菜心與油綠702甜菜心、60天油青甜菜心間無顯著差異;各材料間酸鮮味氨基酸含量差異顯著，且遲熟材料高于早熟材料，以DY菜心最高，為8.035±0.095 g/100 g，約是四九-19菜心（3.510±0.021 g/100 g）的2.29倍;苦味氨基酸含量為6.980±0.110～8.226±0.037 g/100 g，以遲心4號菜心含量最高，除四九-19菜心、油綠702甜菜心和45天尖葉油青菜心的苦味氨基酸含量無顯著差異外，其余材料均具顯著差異。就菜心種類而言，早熟菜心（四九-19菜心和45天尖葉油青菜心）的酸鮮味氨基酸含量低于苦味氨基酸和甜味氨基酸;中、遲熟菜心的甜味氨基酸含量、酸鮮味氨基酸含量和苦味氨基酸含量相對較接近，風味較豐富。

2. 3 各品種菜心必需氨基酸營養價值評價

將菜心必需氨基酸與人體必需氨基酸要求模式進行對比，比值越接近越易被人體消化吸收，即氨基酸營養價值越高。依據FAO/WHO必需氨基酸評分模式，RCAA=1即食物氨基酸含量比例與上述模式一致;RCAA<1則為相對不足，最小者視為第一限制氨基酸。SRCAA越接近100，蛋白質營養價值越高。由表2可知，蛋氨酸+半胱氨酸是菜心第一限制性氨基酸，日常飲食應搭配富含二者的食物以均衡營養攝入;而60天油青甜菜心和DY菜心的亮氨酸，以及油綠702甜菜心和45天尖葉油青菜心的賴氨酸含量相對不足;各品種菜心的SRCAA為58.98～66.27，其中以四九-19菜心和45天尖葉油青菜心較高（66.27和66.24），相對接近于FAO/WHO必需氨基酸模式，說明其必需氨基酸營養價值較高。

2. 4 主成分分析與菜心蛋白綜合營養評價

2. 4. 1 相關性分析 各氨基酸含量間存在較強的相關性（表3）。相關系數最大的是賴氨酸（Lys）與丙氨酸（Ala）、組氨酸（His）與谷氨酸（Glu），均為0.988，其次是甘氨酸（Gly）與蘇氨酸（Thr）（相關系數為0.977）、精氨酸（Arg）與組氨酸（相關系數為0.963）。因此，可運用PCA分析不同試材各種類氨基酸含量間的關系。

2. 4. 2 PCA 各材料氨基酸含量數據經標準化處理后進行PCA。如表4所示，根據特征值大于1，累積方差貢獻率不低于85.00%來考慮，提主成分3個，累積貢獻率為91.76%;其中，第一主成分（PC1，貢獻率45.84%）反映菜心大部分必需氨基酸及甜味氨基酸信息，主要包含丙氨酸、賴氨酸、絲氨酸、苯丙氨酸、甘氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸和纈氨酸等，而脯氨酸、谷氨酸、組氨酸和精氨酸等構成第二主成分（PC2，貢獻率37.10%），第三主成分（PC3，貢獻率8.82%）主要與絡氨酸緊密相關（圖2）。各主成分方程為：

2. 4. 3 綜合評價 以主成分方差貢獻率為權重，構建菜心氨基酸營養價值綜合評價模型：F=0.46F1+0.37F2+0.08F3，得分見表5，氨基酸營養價值綜合排名為遲心4號菜心>60天油青甜菜心>油綠702甜菜心>45天尖葉油青菜心>四九-19菜心>DY菜心，與必需氨基酸含量排序基本相近。可見，遲心4號菜心氨基酸綜合得分最高且前兩個主成分得分均為正值，第三主成分（PC3）得分雖為負值，但所占比例不高，故認為遲心4號菜心氨基酸綜合品質最佳。

3 討論

菜心富含多種微量元素及營養物質，風味獨特。氨基酸既是重要營養成分，又與人類味覺密切相關。谷氨酸含量高低決定食物鮮美程度，既可健腦，又可興奮腦內神經元（戰玉華和王旭梅，2019）;丙氨酸具有預防腎結石、緩和低血糖等功效，是重要的甜味氨基酸;天冬氨酸是重要的酸鮮味氨基酸之一，亦是良好的營養增補劑，可調節腦神經的代謝功能，治療心臟病和高血壓等疾病;亮氨酸、纈氨酸和異亮氨酸共同合作能進行肌肉修復、提供能量和控制血糖;賴氨酸是合成大腦神經再生性細胞重要蛋白質的必需氨基酸，可提高鈣質吸收、促進幼兒生長發育，如果缺乏則導致蛋白質合成不足，免疫力降低（Liao et al.，2015;Powell et al.，2015）。楊暹等（2002）提出菜心具較好口感、可增強食欲，可能與谷氨酸和天冬氨酸含量較高有關。本研究結果表明，菜心氨基酸種類及含量豐富，谷氨酸、天冬氨酸含量較高，與前人的研究結果基本一致;而蛋氨酸和半胱氨酸是第一限制氨基酸，可通過搭配其他食物來均衡相關營養（郭巨先和楊暹等，2002;原遠等，2019）。

郭巨先和楊暹（2002）研究得出，菜心氨基酸總量高于除守宮木和土人參外的其他6種野菜。本研究比較了不同熟性菜心氨基酸組成及含量差異，結果表明各材料間氨基酸總量存在明顯差異，以遲心4號菜心含量最高，且均含7種必需氨基酸，與宋廷宇等（2007）的研究結論一致。其中，必需氨基酸和嬰幼兒必需氨基酸也以遲心4號菜心含量最高;而四九-19菜心的SRCAA最高，與楊暹等（2002）的研究結論一致。

紅菜薹甜味氨基酸含量最高（10.91～14.46 g/100 g），酸鮮味氨基酸次之（7.46～10.45 g/100 g），苦味氨基酸含量（4.57～5.66 g/100 g）最低（肖輝等，2008）。本研究中，DY菜心呈味氨基酸總量最高（21.716 g/100 g），遲心4號菜心（21.480 g/100 g）次之;與紅菜薹不同的是，苦味氨基酸含量略高于甜味氨基酸，酸鮮味氨基酸含量最低。而各菜心試材間，甜味氨基酸和苦味氨基酸含量差異不明顯，酸鮮味氨基酸則以DY菜心和遲心4號菜心的含量較高，故判定其鮮香風味更為濃郁。肖輝等（2008）表明，紅菜薹各類氨基酸含量受溫度影響，精氨酸、賴氨酸和亮氨酸遇低溫含量會提高，尤其是脯氨酸，而谷氨酸、丙氨酸、天冬氨酸和半胱氨酸含量降低，因而風味更佳。本研究中，遲熟材料DY菜心和遲心4號菜心采收于冬季，較早、中熟材料采收時溫度低10～15 ℃，不僅酸鮮味氨基酸含量較高，其氨基酸總量也較高。可見，氨基酸含量除與品種緊密相關外，收獲季節溫度可能對其也有一定影響。綜上所述，在實際應用及品質育種研究中，可根據不同需求選擇菜心材料。考慮到氨基酸含量受品種、氣候及栽培環境等因素影響，相關研究仍有待深入開展。

4 結論

6種菜心氨基酸種類及含量豐富，含7種必需氨基酸，但材料間差異明顯。其中，四九-19菜心必需氨基酸模式更符合人體需求，DY菜心鮮香味氨基酸含量更高，遲心4號菜心氨基酸營養價值更佳且鮮香味濃，以上評價結果可為富含氨基酸的菜心材料引選提供參考依據。

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（責任編輯 鄧慧靈）