不同產地黃芪種子蛋白質和氨基酸的含量測定及營養分析

張曉薇，弓 強，彭曉夏

（山西中醫藥大學 基礎醫學院，山西 晉中 030619）

黃芪是著名的滋補中藥，也是最早被列入“藥食同源”的中藥材，是百姓日常生活中最常用的中藥材。黃芪為豆科植物蒙古黃芪[Astragalus membranaceus (Fisch)Bge. Var. mongholicus(Bge.)Hsiao]或膜莢黃芪[Astragalus membranaceus(Fisch.)Bge.]的干燥根[1]。常用于氣虛困乏、食少便溏、中氣不足、腹瀉脫肛、便血崩漏、表虛水腫、久潰不愈、慢性腎炎、蛋白尿、糖尿病等癥狀，具有治療氣虛、增強衛表功能、健脾利尿、斂汗抗衰的功能[2]。多年來，黃芪的應用主要集中在根、莖部，其他部位（如黃芪籽）現階段尚未被有效利用[3]，對黃芪的研究也主要集中在黃酮[4]、黃芪甲苷[5]、多糖等方面[6]。而對黃芪種子蛋白質、氨基酸的成分及營養評價鮮有報道。中藥中的氨基酸和蛋白質大多具有輔助藥效的作用[7]。我國居民的膳食結構主要以五谷為主，蛋白質攝入普遍不足。如果能開發出有利用價值的種子蛋白，對彌補我國居民蛋白質不足有極大的好處。因此，對黃芪種子進行氨基酸分析及營養評價，對開發種子類營養產品提供一定的科學依據。

黃芪主產于山西、內蒙古、甘肅、吉林、黑龍江等地[8]。黃芪是山西著名的道地藥材，對山西與其他地域的黃芪種子蛋白質、氨基酸進行比較，并與大豆和雞蛋蛋白進行營養評價，為黃芪種子中營養成分給出合理的評價，為黃芪資源的開發和種植提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料和試劑

不同產地的黃芪種子選購于安國藥材市場，經山西中醫藥大學中藥學院劉計權副教授鑒定，均為深褐色扁圓形種子；氨基酸標準品，美國Sigma 公司提供；其余試劑均為分析純，天津科密歐化學試劑有限公司提供。

1.2 儀器

L-8900 型氨基酸分析儀，日本日立高新技術公司產品；JA2003 型電子天平，上海雙旭電子有限公司產品；SPT-20 型紅外消解爐、SPD-60 型半自動凱氏定氮儀，北京三品科創有限公司產品；BGZ-型電熱鼓風干燥箱，蘇州江東精密儀器有限公司產品；DFT250 型高速粉碎機，北京環亞天元機械技術有限公司產品。

2 試驗方法

2.1 蛋白質含量測定

按照GB 5009.5—2016 經凱氏定氮儀進行蛋白的測定。將經過篩選的完整飽滿的黃芪種子分別用小型的粉碎機粉碎，過3 號藥篩，裝密封袋標記。用分析天平精確稱取0.5 g 樣品（精確至1 mg） 置于培養皿中，置于60 ℃恒溫干燥箱中烘至恒質量，然后放入消化管中消化，用凱氏定氮儀進行測定并計算含量。

2.2 氨基酸含量測定和評價方法

2.2.1 氨基酸含量測定

取處理好的樣品準確稱取0.202 5，0.205 7 g 于25 mL 的比色管中，加入6 mol/L 的鹽酸溶液15 mL，加入新蒸餾的苯酚溶液3 滴，再將比色管放入冷凍劑，冷凍5 min，放入恒溫干燥箱，以110 ℃水解22 h 后取出冷卻。將水解液過濾，去離子水多次沖洗比色管，水解液全部轉移至25 mL 容量瓶中，pH值2.2 的檸檬酸鈉緩沖液定容，搖勻后過0.45 μm 濾膜待測。用全自動氨基酸分析儀按照《食品中氨基酸的測定》 （GB 5009.124—2016） 進行檢測，以峰面積計算，以外標法計算氨基酸含量。

2.2.2 必需氨基酸營養評價

氨基酸評分（Amino acid score，AAS） 是一種廣為采用的食物蛋白質營養價值評價方法[9]，它反映了食物蛋白質與人體蛋白質構成模式的接近程度，以生物學價值最高的雞蛋蛋白質作為參考蛋白質，將每克待測食物蛋白質中每種必需氨基酸的含量占FAO/WHO 評分模式中該氨基酸含量的百分數計算出來，此百分數即為氨基酸評分。食物蛋白質氨基酸模式與人體蛋白質構成模式越接近，其營養價值越高。計算公式如下：

化學評分[10]顯示待測氨基酸與標準蛋白質雞蛋蛋白氨基酸的接近程度。化學評分（Chemical score，CS） 的計算方法如下：

3 結果和分析

3.1 黃芪種子蛋白質含量

蛋白質含量的高低是評價種子品質好壞的重要指標。

不同產地黃芪種子蛋白質含量比較見表1。

表1 不同產地黃芪種子蛋白質含量比較/ %

由表1 可知，不同產地的黃芪種子蛋白質平均含量為45.66%，各地黃芪種子蛋白含量無明顯差異，均高于含量較高的大豆蛋白，與常見的蛋白質食品進行對比，花生的蛋白質平均為27.05%[11]，核桃蛋白質含量為16.66%[12]。由此可見，黃芪種子的蛋白質含量均高于這些堅果類食品，說明黃芪種子是一種優良的植物蛋白來源，開發利用價值極大。其中，甘肅黃芪種子蛋白質含量最高，其次是山西黃芪種子，內蒙古最低。不同產地蛋白質含量差別與自然環境、氣候變化或種植管理有一定的關系。

3.2 黃芪種子氨基酸組成分析

按照GB 5009.124—2016 可檢測出16 種氨基酸。

黃芪種子氨基酸組成與含量分析見表2。

表2 黃芪種子氨基酸組成與含量分析 / g·（100 g)-1

3.2.1 不同產地黃芪種子氨基酸總量比較

氨基酸作為蛋白質的基本單位，對生物體蛋白質的組成和結構及代謝活動起重要的作用，不同氨基酸具有不同的功能。由表2 可知，黃芪種子所含的氨基酸種類齊全，在含量上有所差異。氨基酸含量最多的是山西30.85 g/100 g，其次為甘肅29.11 g/100 g，內蒙古最低28.07 g/100 g。其中，山西和內蒙古氨基酸含量最多的順序為甘氨酸>谷氨酸>天冬氨酸，而甘肅黃芪中含量最多是谷氨酸>甘氨酸>天冬氨酸，蛋氨酸含量最低，與王永輝等人[13]測定的數據相似。總體看黃芪種子與其他物質相似，谷氨酸含量較高。谷氨酸是人體主要的氨基酸，可以解除機體氨毒，參與腦組織的生化代謝和多種生理活性物質的合成[14]，如谷氨酸是生成γ -氨基丁酸（GABA） 的前體，GABA 具有安神、調節食欲、降血壓、防止動脈硬化和改善脂質代謝等多種生理功能，谷氨酸還具有促進紅細胞生成、排除腦組織中的氨、影響兒童智力發育和預防癲癇等功能，在食品和醫藥等領域有著重要用途[15]。目前，γ -氨基丁酸被廣泛用于輔助睡眠的保健品。山西和甘肅黃芪種子中含量最高的是甘氨酸及谷氨酸，甘氨酸和谷氨酸是抗氧化劑谷胱甘肽的組成原料，谷胱甘肽對肝臟解毒起到重要的作用。甘氨酸在食品加工可作為防腐劑和穩定劑，甘氨酸還可用作配制調節胃液酸度、提高肌肉活力的運動員營養飲料及其他氨基酸食品的原料[16]。因此，從富含甘氨酸角度可以加大黃芪種子氨基酸的應用。黃芪種子含豐富的天門冬氨酸，天冬氨酸是4 種必需氨基酸（賴氨酸、蘇氨酸、異亮氨酸、蛋氨酸） 合成的前體，對增加心肌收縮、消除疲勞、增強肝臟功能等有一定作用[17]。

3.2.2 必需氨基酸營養評價

必需氨基酸是指人體自身無法合成，需從食物中攝取的氨基酸。食物中必需氨基酸的含量高低及比例是決定植物營養及食用價值的重要因素[18]。由表2 可知，黃芪種子中必需氨基酸種類齊全，必需氨基酸占氨基酸總量分別是山西35.65%，甘肅31.87，內蒙古31.70%。三地必需氨基酸含量高低順序大體相同，均為亮氨酸>纈氨酸>賴氨酸>蘇氨酸>異亮氨酸。而亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸是支鏈氨基酸，主要存在于肌肉中，是目前改善肌肉衰減主要推薦攝入的氨基酸，是一些素食人群補充支鏈氨基酸的有效食品。黃芪種子中賴氨酸和蘇氨酸的含量也較高，正好彌補谷類食物這兩種氨基酸偏低的缺點，利于蛋白質的食物互補作用，對提升食物蛋白質營養價值有很大的好處。食物蛋白質營養價值的高低取決于其所含的必需氨基酸的數量、種類和比例，食品營養學認為，FAO/WHO 理想模式是EAA/TAA在40%左右，EAA/NEAA 在60%以上[19]，黃芪種子必需氨基酸EAA/TAA 比值雖小于40%，但均超過30%，EAA/NEAA 比值為46%~53%，也接近60%，說明黃芪種子具有一定的營養價值。

3.2.3 藥效氨基酸營養評價

自然界中有20 種標準氨基酸，其中天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、賴氨酸、精氨酸等9 種氨基酸在植物中含量較少，且有些人體不能合成，稱為藥用氨基酸[20]。黃芪種子中藥效氨基酸占氨基酸總量較高。分別是內蒙古77.38%>甘肅71.18%>山西63.92%，高于枸杞的藥效氨基酸含量，也高于一般水果（如楊梅） 中藥用氨基酸含量[21]。說明中藥材種子中的藥用氨基酸與其藥效有一定的關系，值得進一步挖掘藥材種子的功能。不同產地的藥效氨基酸含量高低基本一致。其中，天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、亮氨酸、精氨酸含量均比較高；天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸是嘌呤從頭合成的主要原料，對機體核酸的合成有重要意義。故食用種子蛋白可以提高人體DNA 和RNA的水平，為機體自身的修復有重要的幫助。

3.2.4 苦味氨基酸營養評價

苦味氨基酸主要包括纈氨酸、苯丙氨酸、組氨酸、精氨酸和亮氨酸，其含量多少會影響食物的口感，中藥材中普遍有苦澀的味道，黃芪種子中的苦味氨基酸含量占29.07%~33.19%，比一般食材如花鰻鱺魚中的苦味氨基酸含量高[22]，苦味有可能會影響其食用，建議食用時進行搭配來糾正其苦味。

3.3 不同產地黃芪種子氨基酸模式營養價值評價

黃芪種子氨基酸模式的比較見表3。

表3 黃芪種子氨基酸模式的比較/mg·g-1

通過不同產地黃芪種子必需氨基酸與FAO/WHO推薦的氨基酸模式相比較，可以看出不同產地黃芪種子中，蛋氨酸在氨基酸評分（AAS） 和化學評分（CS） 中最低。所以黃芪種子第一限制氨基酸為蛋氨酸，第二限制氨基酸是苯丙氨酸，只有異亮氨酸AAS 大于1，說明黃芪種子的氨基酸模式與營養推薦模式存在一定的差距。從化學評分（CS） 結果看不同產地的必需氨基酸數值基本相似，其中纈氨酸最高。

3.4 不同食品中必需氨基酸含量對比

將黃芪種子與常用食品雞蛋和大豆進行必需氨基酸含量對比。

與不同食品必需氨基酸含量比較見表4。

表4 與不同食品必需氨基酸含量比較

由表4 可知，不同產地黃芪種子EAA/TAA 與大豆、雞蛋比值接近。提示黃芪種子蛋白中必需氨基酸合理，利用價值較高，從營養學角度可以認為其是值得食用的植物蛋白質材料。

4 結論

從不同產地黃芪種子的蛋白質含量、氨基酸總量、必需氨基酸、藥效氨基酸、氨基酸營養評價等方面進行比較，山西、甘肅和內蒙古的黃芪種子蛋白質含量均高于常見的大豆、雞蛋等優質蛋白，平均為45.66%，其中山西的蛋白質含量最高。不同產地的黃芪種子在蛋白質含量和氨基酸含量有一定差別，可能與其遺傳因素有關，也與土壤環境、氣候條件和種植管理有一定關系。

按GB 5009.124—2016 標準共檢出黃芪種子中16 種氨基酸，不同產地的氨基酸含量有一定的差別，但差別不大。山西和內蒙古黃芪含中甘氨酸量最高，甘肅黃芪中谷氨酸含量最高，其他氨基酸含量高低順序基本相似。黃芪種子的必需氨基酸含量占氨基酸總量平均為33.41%，其中山西黃芪的含量最高。9 種藥效氨基酸含量也豐富，平均占氨基酸總量的70.84%，其中內蒙古最高，山西最低，苦味氨基酸含量也較高，占氨基酸總量的平均30.98%。其中，山西最高，內蒙古最低。通過FAO/WHO 推薦的氨基酸模式相比較，黃芪種子第一限制氨基酸為蛋氨酸，AAS 和CS 與推薦模式還存在一定的差距，也說明植物蛋白的營養價值較完全蛋白略低。通過與大豆和雞蛋中的必需氨基酸進行營養評價，山西黃芪種子中的EAA/TAA 高于大豆和雞蛋，甘肅和內蒙古的大豆和雞蛋EAA/TAA 比值接近。

植物蛋白相較動物蛋白有蛋白質含量高，富含多不飽和脂肪酸、膳食纖維、維生素與礦物質等。而中藥種子除了富含蛋白質，還具有其獨特的中藥活性，黃芪種子中富含黃酮，而且黃芪種子酶水解的多肽也具有很強的抗氧化活性[25]，因此加大開發黃芪種子植物蛋白在功能食品的開發利用有重要的意義。