黑龍江省主栽紅小豆蛋白質營養價值評價

許馨予 楊鵠雋,2 賈 斌,3 張慧敏,3 左 鋒,2

(黑龍江八一農墾大學食品學院1，大慶 163319)(黑龍江八一農墾大學國家雜糧工程技術研究中心2，大慶 163319)(糧食副產物加工與利用教育部工程研究中心3，大慶 163319)

紅小豆，別名赤豆，外觀深紅橢圓，是豆科、豇豆屬一年生草本植物，在我國主要栽種地有東北、華北及長江中下游廣泛種植[1]，據統計我國紅小豆的種植面積有35萬hm2，年產量可達75.25萬t，黑龍江作為我國紅小豆的主栽區之一，年種植面積有22萬hm2，年產量約為40萬t[2,3]。

紅小豆中蛋白質質量分數為16.33%～29.2%，氨基酸組成均衡，必需氨基酸水平均達到或超出FAO/WHO的標注，特別是谷類蛋白質中缺乏的賴氨酸含量豐富，且富含多酚、類黃酮、皂苷和單寧等活性成分，被譽為谷物中的“紅珍珠”[4-7]。近年來國內外學者對紅小豆蛋白進行了深入研究，張波等[8]將紅小豆與大豆蛋白相比較，結果表明在較低的pH條件下，紅小豆具有更好的乳化穩定性及起泡穩定性，這可能與紅小豆的結構與氨基酸組成有關。白俊堃等[9]以超聲處理的紅小豆蛋白為原料，利用凝膠電泳等方法分析其結構并比較功能特性，結果表明超聲會改變紅小豆蛋白的α-螺旋結構和β-折疊結構，其溶解度、乳化及乳化穩定性均有一定提升，說明蛋白質結構改變，其功能性質也隨之改變。Lucrecia等[10]利用高效液相色譜對紅豆濃縮蛋白及其水解產物的抗氧化活性進行研究發現，經胃腸消化后紅豆蛋白的ABTS、氧化自由基吸收能力及鐵離子還原能力顯著增強，表現出較高的抗氧化活性，是理想的抗氧化劑及食品添加劑。

紅小豆蛋白作為一種營養價值豐富的優質蛋白質資源，有關不同品種紅小豆營養價值的研究鮮見報道，本研究以黑龍江主栽紅小豆品種品鑒紅、農安紅、狀元紅、寶清紅和農墾紅2號為研究對象，分析考察紅小豆的主要營養成分，并對蛋白質質量分數較高的3個品種進行營養價值評價，以期為紅小豆等雜糧作物的產品開發和精深加工提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料及試劑

品鑒紅、農安紅、狀元紅、寶清紅、農墾紅2號等紅小豆：黑龍江省農墾科學院提供的同一實驗田同年種植出來的種子。

氫氧化鈉、濃鹽酸、濃硫酸、硫酸銅、硫酸鉀、石油醚：分析純。

1.2 實驗儀器與設備

K9540凱氏定氮儀，SZC-C脂肪測定儀，Scientz-10N型冷凍干燥機，L-3000氨基酸自動分析儀，UV2450紫外可見分光光度計。

1.3 方法

1.3.1 紅小豆蛋白質質量分數測定

根據GB/T 5009.5—2010的方法對紅小豆蛋白質質量分數進行測定，重復測定3次。

1.3.2 紅小豆的預處理

紅小豆清洗、除雜，干燥2 h，粉碎至無大顆粒，過60目篩，將紅小豆粉與石油醚按照1∶5的比例攪拌6 h，脫脂后晾干，得紅小豆豆粉備用。

1.3.3 紅小豆蛋白質等電點測定

參照葉健明、汪菊等[12]、宋龍淵等[13]的實驗方法，稍作改動。取20 g樣品，加入400 mL去離子水，調pH 9，室溫下攪拌2 h，離心，取上清液調pH，分別取0.1 mL待測液與5 mL考馬斯亮藍混合，在595 nm處測吸光度。根據標準曲線擬合方程計算不同pH條件下各樣品上清液中蛋白質殘留量，上清液中蛋白質殘留量最高時的pH即為紅小豆蛋白質的等電點。

1.3.4 紅小豆蛋白質提取

將紅小豆粉與去離子水按照1∶20比例混勻，用1 mol/L NaOH調節pH至9，攪拌2 h，3 500 r/min離心25 min，取上清液，再用1 mol/L HCl調節pH至等電點，靜置1 h，3 500 r/min離心25 min，取沉淀冷凍干燥。采用凱氏定氮法對蛋白質質量分數進行測定，計算公式為[14,15]：

紅小豆蛋白質提取率=

1.3.5 紅小豆蛋白質必需氨基酸檢測

取紅小豆蛋白質樣品，必需氨基酸含量采用氨基酸自動分析儀對樣品進行檢測。

1.3.6 紅小豆蛋白質營養價值評價

以FAO/WHO推薦的必需氨基酸模式和全雞蛋蛋白質標準為參考，計算指標[16-18]：

1.3.6.1 必需氨基酸相關比例

必需氨基酸(EAA)/總氨基酸(TEAA)=總必需氨基酸含量/總氨基酸含量

必需氨基酸(EAA)/非必需氨基酸(NEAA)=總必需氨基酸含量/總非必需氨基酸含量

1.3.6.2 氨基酸評分(AAS)

1.3.6.3 氨基酸比值(RAA)、氨基酸比值系數(RCAA)

1.3.6.4 氨基酸比值系數分數(SRCAA)

氨基酸比值系數分數=100×(1-CV)

式中：CV為RCAA的變異系數，即標準差/平均值。

當SRCAA值作為指標來評價蛋白質時，以SRCAA=100作為標準，其結果越大，表明此紅小豆氨基酸組成越接近FAO/WHO標準蛋白模式。

1.3.6.5 必需氨基酸指數(EAAI)

必需氨基酸指數=100×8×待評蛋白必需氨基酸之積/標準蛋白必需氨基酸之積

當EAAI值作為指標來評價蛋白質時，其結果越接近1，表明此蛋白質越優質[19]。

1.3.6.6 生物價(BV)

生物價=1.09×EAAI-11.7

當BV值作為指標評價蛋白質時，其結果越高，表明機體利用此蛋白質的程度越高。

1.3.6.7 營養指數(NI)

營養指數=EAAI/PP/100

式中：PP為紅小豆蛋白質的質量分數。

當NI值作為指標評價蛋白質時，其結果越高，紅小豆的營養價值也就越高[20]。

1.3.6.8 貼近度[21]

式中：ak(k=1,2…8) 為全雞蛋的某種必需氨基酸含量/mg/g；uik(i=1,2,3;k=1,2…8) 為某種樣品的某種必需氨基酸含量/mg/g；C為常數，通常取0.09。

當U值作為指標來評價蛋白質時，以U=1作為標準，其結果越大，表明此紅小豆蛋白質越接近模式蛋白。

1.3.7 數據處理

2 結果與分析

2.1 紅小豆蛋白質等電點測定

品鑒紅、農安紅、狀元紅、寶清紅、農墾紅2號紅小豆蛋白質等電點測定結果如圖1所示。牛血清蛋白吸光度與可溶性蛋白質濃度之間的回歸方程為y=0.528 6x+0.004 6。由圖1可知，品鑒紅的等電點為4.2～4.6；農安紅的等電點為4.2；狀元紅的等電點為4.2～4.4；寶清紅的等電點為4.4～4.6；農墾紅2號的等電點為4.4。由此可知，5種紅小豆蛋白質等電點在4.2～4.4。

圖1 5種紅小豆蛋白質等電點測定

2.2 紅小豆蛋白質質量分數及提取率

品鑒紅、農安紅、狀元紅、寶清紅、農墾紅2號紅小豆蛋白質質量分數和提取率如表1所示。5個紅小豆品種的蛋白質質量分數為18.34%～24.03%。其中品鑒紅、農安紅、農墾紅2號的蛋白質質量分數較高，因此選取這3個品種進行蛋白質營養價值評價。5種紅小豆提取率分別為75.18%、70.73%、72.82%、71.31%、74.82%。

表1 5種紅小豆蛋白質質量分數及提取率/%

2.3 紅小豆蛋白質氨基酸組成成分分析

品鑒紅、農安紅、農墾紅2號3種紅小豆中氨基酸種類與含量如表3所示。3種紅小豆中8種必需氨基酸齊全，其中Lys、Leu、Phe、Val含量較高，特別是谷物蛋白質中缺乏賴氨酸，而紅小豆中含量高達1.98～1.82 g/100 g。紅小豆限制氨基酸為Met和Trp，導致紅小豆營養價值有所降低。

表3 品鑒紅、農安紅、農墾紅2號紅小豆中氨基酸種類與含量

紅小豆中非必須氨基酸中Glu、Asp、Arg含量最高，其中Glu具有保護肝臟、促進腸道發育以及提高腸道干細胞活性等功能，Asp可有效清除肝臟中的毒素，抑制脂肪肝等疾病的產生，Arg在人體內參與鳥氨酸循環，促進尿素形成，還有助于糾正肝性腦病時的酸堿平衡[22,23]。

3種紅小豆必需氨基酸含量、EAA/TAA及EAA/NEAA如表4所示。根據FAO/WHO，3種紅小豆EAA/TAA值接近標準值40%， EAA/NEAA值均大于標準值60%，表明品鑒紅、農安紅、農墾紅2號具有較高的營養價值。

表4 品鑒紅、農安紅、農墾紅2號紅小豆中必需氨基酸含量與比值

2.4 紅小豆蛋白質營養評價

品鑒紅、農安紅、農墾紅2號紅小豆營養價值評價如表5、表6所示。從表5可知，品鑒紅、農安紅、農墾紅2號必需氨基酸評分分別為66、76、51，均高于FAO/WHO規定的標準值，說明3種紅小豆必需氨基酸比例均衡，具有較高營養價值。根據蛋白質的RCAA可知，品鑒紅蛋白中氨基酸RCAA<1的包括：Ile、Trp、Cys+Met、Thr四種，其中Trp為第一限制性氨基酸，Thr為第二限制性氨基酸。農安紅紅小豆蛋白中氨基酸的RCAA>1的包括：Ile、Lys、Phe+Tyr3種，其中Trp為第一限制性氨基酸，Thr為第二限制性氨基酸。農墾紅2號紅小豆蛋白中氨基酸的RCAA<1的包括：Trp、Thr、Cys+Met 3種，其中Trp為第一限制性氨基酸，Thr為第二限制性氨基酸。這說明3種紅小豆相對缺乏Trp與Thr。

表5 品鑒紅、農安紅、農墾紅2號紅小豆的營養價值指標

由表6可知，3種紅小豆的SRCAA值大小順序為：農安紅>品鑒紅>農墾紅2號，農安紅紅小豆蛋白質的氨基酸組成與標準蛋白模式更接近。3種紅小豆的貼近度分別為：0.92、0.89、0.87，與大豆和小麥的貼近度值相接近[24]。EAAI值、NI值、BV值大小順序均為：農安紅>農墾紅2號>品鑒紅，且農安紅的EAAI值大于1。蛋白質百分含量越大，EAAI越高，NI越大，營養價值越高[25]，表明營養價值和被利用的程度排序為：農安紅>農墾紅2號>品鑒紅。

表6 品鑒紅、農安紅、農墾紅2號紅小豆的SRCAA、EAAI、BV及NI的比較

盡管運用多種指標在蛋白質進行營養價值評價會使結果出現部分差異，但綜合分析表明，紅小豆蛋白具有較高營養價值，是一種可為人體補充營養的植物蛋白源，且在3種紅小豆中，農安紅紅小豆的營養價值最高。

3 結論

品鑒紅、農安紅、狀元紅、寶清紅、農墾紅2號5種紅小豆蛋白質等電點在4.2～4.4，蛋白質質量分數為18.34%～20.03%；品鑒紅、農安紅、農墾紅2號蛋白質質量分數較高，3種紅小豆EAA/TAA值接近標準值40%， EAA/NEAA值均大于標準值60%，均具有較高的營養價值；品鑒紅、農安紅、農墾紅2號的SRCAA值大小順序為：農安紅>品鑒紅>農墾紅2號，EAAI值、NI值、BV值大小順序均為：農安紅>農墾紅2號>品鑒紅，在3種紅小豆中，農安紅紅小豆的營養價值最高。