不同品種山藥粉中游離氨基酸和水解氨基酸含量分析

王華芬，王 強，劉雙燕，張家祥，劉俊桃，李珂慶，付 陽，莊玉偉，劉傳藝，任志勇

(1.河南省科學院高新技術研究中心，河南鄭州 450002；2.河南牧業經濟學院理學院，河南鄭州 450046)

山藥，又名薯蕷(Thunb.),是薯蕷科多年生纏繞草藤本植物。根莖潔白，營養豐富。山藥入食可作為功能性食物，可能有利于改善脾臟、胃、腎和肺的功能；入藥常被用來調節厭食癥、消化不良、慢性腹瀉、哮喘、干咳、頻繁或無法排尿、情緒不穩定和糖尿病等。現代研究表明，山藥不僅能夠抗炎、抗腫瘤、抗氧化、抗衰老和免疫調節作用，還能夠降低血糖和脂質水平。山藥中含有各種化學物質，如淀粉、氨基酸、非淀粉多糖、皂苷、尿囊素、山藥堿、膽堿、黃酮類化合物、多酚、植物固醇、有機酸等。山藥根莖中的蛋白質含量豐富，氨基酸是構成蛋白質的基本單位，所以山藥中氨基酸的含量，特別是必需氨基酸的含量極大地影響著山藥的營養價值。目前對山藥中氨基酸含量研究主要集中在水解氨基酸的分析方面，對于山藥中游離氨基酸含量的測定相對偏少。目前常用氨基酸分析儀檢測樣品中氨基酸含量，其具有檢測限高、同時檢測種類多等優點，并且可以直接上樣，操作簡便。筆者研究了不同地區種植的山藥中游離氨基酸和水解氨基酸的含量，為山藥品種之間的營養評價、種植篩選提供了科學依據。

1 材料與方法

蒸餾水，購于屈臣氏(Watsons);HCl(AR),購于上海化學試劑廠;MS105DU分析天平,購于梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司。20種水解氨基酸標準品(批號C1902018)，購于德國曼默博爾公司中國北京代表處。

全自動氨基酸分析儀(Advanced A300),購于德國曼默博爾公司;試管濃縮儀(TC-8F)，購于日本TAITEC公司。

分析條件：色譜柱為氨基酸分析專用(鋰鹽)色譜柱(3 μm，4.6 mm×100 mm)，流動相A～F為含鋰離子的溶液，反應液為茚三酮溶液，流動相洗脫能力依次增強，柱溫40～70 ℃，流速180～250 μL/min，檢測波長570、440 nm，進樣量20 μL，用Amino peak軟件記錄樣品的氨基酸色譜圖，并計算各樣品中氨基酸的含量。

河南溫縣鐵棍山藥收獲于河南省焦作市溫縣(113.07°E、35.01°N)；山東陳集鐵棍山藥收獲于山東省菏澤市定陶縣陳集鎮(111.33°E、35.46°N)；河北小白嘴山藥收獲于河北省保定市高陽鎮(115.56°E、38.62°N)；山東雞皮糙和山東西施山藥收獲于山東省菏澤市定陶縣陳集鎮(111.37°E、35.44°N)；山西運城鐵棍和山西永濟鐵棍山藥收獲于山西省運城市永濟縣(110.28°E、34.90°N)；河北高陽紫藥山藥收獲于河北省保定市高陽鎮(115.75°E、38.67°N)。所有山藥收獲于2017年11月。隨機收集每個品種的10個樣本。所有樣本均由河南農業大學高志明教授鑒定，憑證樣本保存在河南省生殖健康科學技術研究院。

不同地方采集到的山藥根莖樣品用水沖洗去除泥沙后，用去離子水反復清洗去皮，晾干，切片，置于40 ℃烘箱中烘干。粉碎，低溫干燥保存。

參照NY/T 1975—2010《水溶肥料 游離氨基酸含量的測定》方法測定山藥粉中游離氨基酸的含量，平行測定3次。步驟如下：準確稱取2 g(精確到0.001 g)樣品，置于100 mL容量瓶中，充分溶解后，加水定容至刻度。放置過夜后，過濾，準確吸取濾液4 mL于10 mL離心管中，準確加入2 mL磺基水楊酸溶液(50 g/L)，混勻，放置1 h。準確加入1 mL EDTA-Na溶液(10 g/L)和1 mL鹽酸溶液(0.06 mol/L)，混勻，用0.45 μm濾膜過濾。取1 mL濾液用濃縮儀蒸干，準確加入2 mL樣品稀釋液，用0.22 μm濾膜過濾上機。

參照GB 5009.124—2016《食品中氨基酸的測定》方法測定山藥粉中水解氨基酸的含量，平行測定3次。步驟如下：準確稱取0.5 g(精確到0.001 g)樣品置于水解管中，向管內加入8 mL 6 mol/L鹽酸溶液，繼續加入4滴苯酚。于110 ℃水解22 h，取出，冷卻至室溫。打開水解管，將水解液過濾至50 mL容量瓶中，用水少量多次沖洗水解管，一并過濾至同一50 mL容量瓶中，定容，搖勻。準確吸取1 mL溶液用試管濃縮儀蒸干，殘留物用1 mL樣品稀釋液溶解后用0.22 μm濾膜過濾，上機測試。

2 結果與分析

山藥粉中游離氨基酸總量。從表1可以看出，不同品種山藥粉中游離氨基酸含量中都含有17種氨基酸，種類齊全，存在明顯差異。在8種不同品種山藥粉中游離氨基酸總量最高的是河北小白嘴，其游離氨基酸總量高達2.124%，其次是河北高陽紫藥、山東雞皮糙、山東陳集鐵棍、河南溫縣鐵棍、山東西施、山西永濟鐵棍，游離氨基酸總量最低的是山西運城鐵棍品種，僅為0.603%。由此可見，不同品種中游離氨基酸總量差異相對較大，為今后人們挑選不同地域的山藥提供了重要的資源信息。

另外，從表1中也可以看出山藥粉中丙氨酸、賴氨酸、苯丙氨酸、絲氨酸、谷氨酸、天門冬氨酸的含量都較高。

不同品種山藥粉游離氨基酸中必需氨基酸含量。游離氨基酸中必需氨基酸的含量極大地影響著山藥品質的高低。必需氨基酸是人體不能合成且必需由食物提供的氨基酸，主要為甲硫氨酸、賴氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸、色氨酸、異亮氨酸、亮氨酸和蘇氨酸。從表1可以看出，必需氨基酸總量0.290%～0.883%，游離氨基酸中必需氨基酸總量最高的是河北小白嘴，達0.883%，其次是山東雞皮糙、河南溫縣鐵棍和山東陳集鐵棍，總量最低的是山西運城鐵棍，僅為0.290%。其中，蘇氨酸含量最高的是河北小白嘴，達0.083%，最低的是山西運城鐵棍，僅0.038%；纈氨酸、蛋氨酸、亮氨酸和異亮氨酸的含量總體都比較低；苯丙氨酸含量維持在0.172%～0.286%，含量最高的河北小白嘴(0.286%)，最低的是山西運城鐵棍(0.172%)；賴氨酸在不同山藥粉中的含量差別變化很大，含量最高的是河北小白嘴，高達0.406%，最低的是山西永濟鐵棍和河北高陽紫藥，均是0.027%。以上結果表明，8種山藥粉中各類必需氨基酸含量和必需氨基酸總量存在明顯差異。

表1 不同品種山藥粉中游離氨基酸的組成與含量Table 1 Composition and content of free amino acids in different varieties of yam powder %

山藥粉中水解氨基酸總量。水解氨基酸指的是樣品中的蛋白質、多肽等氨基酸鏈在酸性條件下水解成單獨的氨基酸分子。從不同品種山藥粉中水解氨基酸含量(表2)可以看出，所有品種的山藥粉的水解氨基酸中都包含主要16種氨基酸。該試驗采用鹽酸水解，測出16種氨基酸，但不能說明不含色氨酸和胱氨酸。色氨酸可能在酸水解的過程中被分解了，胱氨酸可能也被破壞了或者含量極低，故未能測出。8種山藥粉中水解氨基酸的總含量沒有明顯差異，主要在6.057%～7.779%。

8種不同品種山藥粉中水解氨基酸的含量測定結果中，除了蛋氨酸的含量相對較低之外，谷氨酸、天門冬氨酸、精氨酸、絲氨酸、丙氨酸等的含量較高。有文獻報道谷氨酸不僅能夠預防癲癇，還具有降低血壓的作用。天門冬氨酸是一種鮮味氨基酸，具有特殊的鮮味，與谷氨酸、甘氨酸、精氨酸和丙氨酸一起構成主要的鮮味氨基酸，對食品的鮮味有重要影響。已有研究表明，精氨酸的缺乏會引起甘油三酯和膽固醇的升高，其具有顯著的降壓作用。

不同品種山藥粉水解氨基酸中必需氨基酸含量。從表2可以看出，8種品種山藥粉的水解氨基酸中，必需氨基酸總量在1.584%～2.307%，最高的是山東西施品種，最低的是河北高陽紫藥品種。7種必需氨基酸的含量在各品種之間的差異不大，總的來說，亮氨酸在8個品種中的含量最高，其次是苯丙氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸、賴氨酸，最低的是蛋氨酸。

表2 不同品種山藥粉中水解氨基酸的組成與含量Table 2 Composition and content of hydrolyzed amino acids in different varieties of yam powder %

通過對8種不同品種山藥粉中游離氨基酸和水解氨基酸的檢測與分析，發現不同品種中游離氨基酸總量變化范圍較大，從高到低依次為河北小白嘴>河北高陽紫藥>山東雞皮糙>山東陳集鐵棍>河南溫縣鐵棍>山東西施>山西永濟鐵棍>山西運城鐵棍；而水解氨基酸總量差異不明顯，其中必需氨基酸從高到低依次為亮氨酸>苯丙氨酸>纈氨酸>異亮氨酸>蘇氨酸>賴氨酸>蛋氨酸。