黑龍江省主栽紅小豆蛋白質(zhì)營養(yǎng)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(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院1，大慶 163319)(黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)國家雜糧工程技術(shù)研究中心2，大慶 163319)(糧食副產(chǎn)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(jù)統(tǒng)計我國紅小豆的種植面積有35萬hm2，年產(chǎn)量可達(dá)75.25萬t，黑龍江作為我國紅小豆的主栽區(qū)之一，年種植面積有22萬hm2，年產(chǎn)量約為40萬t[2,3]。

紅小豆中蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16.33%～29.2%，氨基酸組成均衡，必需氨基酸水平均達(dá)到或超出FAO/WHO的標(biāo)注，特別是谷類蛋白質(zhì)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(nèi)外學(xué)者對紅小豆蛋白進(jìn)行了深入研究，張波等[8]將紅小豆與大豆蛋白相比較，結(jié)果表明在較低的pH條件下，紅小豆具有更好的乳化穩(wěn)定性及起泡穩(wěn)定性，這可能與紅小豆的結(jié)構(gòu)與氨基酸組成有關(guān)。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(jié)構(gòu)并比較功能特性，結(jié)果表明超聲會改變紅小豆蛋白的α-螺旋結(jié)構(gòu)和β-折疊結(jié)構(gòu)，其溶解度、乳化及乳化穩(wěn)定性均有一定提升，說明蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變，其功能性質(zhì)也隨之改變。Lucrecia等[10]利用高效液相色譜對紅豆?jié)饪s蛋白及其水解產(chǎn)物的抗氧化活性進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)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(xiàn)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(yǎng)價值豐富的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)資源，有關(guān)不同品種紅小豆?fàn)I養(yǎng)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(nóng)安紅、狀元紅、寶清紅和農(nóng)墾紅2號為研究對象，分析考察紅小豆的主要營養(yǎng)成分，并對蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的3個品種進(jìn)行營養(yǎng)價值評價，以期為紅小豆等雜糧作物的產(chǎn)品開發(fā)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(nóng)安紅、狀元紅、寶清紅、農(nóng)墾紅2號等紅小豆：黑龍江省農(nóng)墾科學(xué)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(shè)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(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定

根據(jù)GB/T 5009.5—2010的方法對紅小豆蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行測定，重復(fù)測定3次。

1.3.2 紅小豆的預(yù)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(zhì)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(diào)pH 9，室溫下攪拌2 h，離心，取上清液調(diào)pH，分別取0.1 mL待測液與5 mL考馬斯亮藍(lán)混合，在595 nm處測吸光度。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合方程計算不同pH條件下各樣品上清液中蛋白質(zhì)殘留量，上清液中蛋白質(zhì)殘留量最高時的pH即為紅小豆蛋白質(zhì)的等電點。

1.3.4 紅小豆蛋白質(zhì)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(diào)節(jié)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(diào)節(jié)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(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行測定，計算公式為[14,15]：

紅小豆蛋白質(zhì)提取率=

1.3.5 紅小豆蛋白質(zhì)必需氨基酸檢測

取紅小豆蛋白質(zhì)樣品，必需氨基酸含量采用氨基酸自動分析儀對樣品進(jìn)行檢測。

1.3.6 紅小豆蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值評價

以FAO/WHO推薦的必需氨基酸模式和全雞蛋蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為參考，計算指標(biāo)[16-18]：

1.3.6.1 必需氨基酸相關(guān)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(shù)(RCAA)

1.3.6.4 氨基酸比值系數(shù)分?jǐn)?shù)(SRCAA)

氨基酸比值系數(shù)分?jǐn)?shù)=100×(1-CV)

式中：CV為RCAA的變異系數(shù)，即標(biāo)準(zhǔn)差/平均值。

當(dāng)SRCAA值作為指標(biāo)來評價蛋白質(zhì)時，以SRCAA=100作為標(biāo)準(zhǔn)，其結(jié)果越大，表明此紅小豆氨基酸組成越接近FAO/WHO標(biāo)準(zhǔn)蛋白模式。

1.3.6.5 必需氨基酸指數(shù)(EAAI)

必需氨基酸指數(shù)=100×8×待評蛋白必需氨基酸之積/標(biāo)準(zhǔn)蛋白必需氨基酸之積

當(dāng)EAAI值作為指標(biāo)來評價蛋白質(zhì)時，其結(jié)果越接近1，表明此蛋白質(zhì)越優(yōu)質(zhì)[19]。

1.3.6.6 生物價(BV)

生物價=1.09×EAAI-11.7

當(dāng)BV值作為指標(biāo)評價蛋白質(zhì)時，其結(jié)果越高，表明機體利用此蛋白質(zhì)的程度越高。

1.3.6.7 營養(yǎng)指數(shù)(NI)

營養(yǎng)指數(shù)=EAAI/PP/100

式中：PP為紅小豆蛋白質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

當(dāng)NI值作為指標(biāo)評價蛋白質(zhì)時，其結(jié)果越高，紅小豆的營養(yǎng)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(shù)，通常取0.09。

當(dāng)U值作為指標(biāo)來評價蛋白質(zhì)時，以U=1作為標(biāo)準(zhǔn)，其結(jié)果越大，表明此紅小豆蛋白質(zhì)越接近模式蛋白。

1.3.7 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 紅小豆蛋白質(zhì)等電點測定

品鑒紅、農(nóng)安紅、狀元紅、寶清紅、農(nóng)墾紅2號紅小豆蛋白質(zhì)等電點測定結(jié)果如圖1所示。牛血清蛋白吸光度與可溶性蛋白質(zhì)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(nóng)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(nóng)墾紅2號的等電點為4.4。由此可知，5種紅小豆蛋白質(zhì)等電點在4.2～4.4。

圖1 5種紅小豆蛋白質(zhì)等電點測定

2.2 紅小豆蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)及提取率

品鑒紅、農(nóng)安紅、狀元紅、寶清紅、農(nóng)墾紅2號紅小豆蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和提取率如表1所示。5個紅小豆品種的蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18.34%～24.03%。其中品鑒紅、農(nóng)安紅、農(nóng)墾紅2號的蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，因此選取這3個品種進(jìn)行蛋白質(zhì)營養(yǎng)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(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)及提取率/%

2.3 紅小豆蛋白質(zhì)氨基酸組成成分分析

品鑒紅、農(nóng)安紅、農(nóng)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(zhì)中缺乏賴氨酸，而紅小豆中含量高達(dá)1.98～1.82 g/100 g。紅小豆限制氨基酸為Met和Trp，導(dǎo)致紅小豆?fàn)I養(yǎng)價值有所降低。

表3 品鑒紅、農(nóng)安紅、農(nóng)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(hù)肝臟、促進(jìn)腸道發(fā)育以及提高腸道干細(xì)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(chǎn)生，Arg在人體內(nèi)參與鳥氨酸循環(huán)，促進(jìn)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(jù)FAO/WHO，3種紅小豆EAA/TAA值接近標(biāo)準(zhǔn)值40%， EAA/NEAA值均大于標(biāo)準(zhǔn)值60%，表明品鑒紅、農(nóng)安紅、農(nóng)墾紅2號具有較高的營養(yǎng)價值。

表4 品鑒紅、農(nóng)安紅、農(nóng)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(zhì)營養(yǎng)評價

品鑒紅、農(nóng)安紅、農(nóng)墾紅2號紅小豆?fàn)I養(yǎng)價值評價如表5、表6所示。從表5可知，品鑒紅、農(nóng)安紅、農(nóng)墾紅2號必需氨基酸評分分別為66、76、51，均高于FAO/WHO規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值，說明3種紅小豆必需氨基酸比例均衡，具有較高營養(yǎng)價值。根據(jù)蛋白質(zhì)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(nóng)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(nóng)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(nóng)安紅、農(nóng)墾紅2號紅小豆的營養(yǎng)價值指標(biāo)

由表6可知，3種紅小豆的SRCAA值大小順序為：農(nóng)安紅>品鑒紅>農(nóng)墾紅2號，農(nóng)安紅紅小豆蛋白質(zhì)的氨基酸組成與標(biāo)準(zhǔn)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(nóng)安紅>農(nóng)墾紅2號>品鑒紅，且農(nóng)安紅的EAAI值大于1。蛋白質(zhì)百分含量越大，EAAI越高，NI越大，營養(yǎng)價值越高[25]，表明營養(yǎng)價值和被利用的程度排序為：農(nóng)安紅>農(nóng)墾紅2號>品鑒紅。

表6 品鑒紅、農(nóng)安紅、農(nóng)墾紅2號紅小豆的SRCAA、EAAI、BV及NI的比較

盡管運用多種指標(biāo)在蛋白質(zhì)進(jìn)行營養(yǎng)價值評價會使結(jié)果出現(xiàn)部分差異，但綜合分析表明，紅小豆蛋白具有較高營養(yǎng)價值，是一種可為人體補充營養(yǎng)的植物蛋白源，且在3種紅小豆中，農(nóng)安紅紅小豆的營養(yǎng)價值最高。

3 結(jié)論

品鑒紅、農(nóng)安紅、狀元紅、寶清紅、農(nóng)墾紅2號5種紅小豆蛋白質(zhì)等電點在4.2～4.4，蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18.34%～20.03%；品鑒紅、農(nóng)安紅、農(nóng)墾紅2號蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，3種紅小豆EAA/TAA值接近標(biāo)準(zhǔn)值40%， EAA/NEAA值均大于標(biāo)準(zhǔn)值60%，均具有較高的營養(yǎng)價值；品鑒紅、農(nóng)安紅、農(nóng)墾紅2號的SRCAA值大小順序為：農(nóng)安紅>品鑒紅>農(nóng)墾紅2號，EAAI值、NI值、BV值大小順序均為：農(nóng)安紅>農(nóng)墾紅2號>品鑒紅，在3種紅小豆中，農(nóng)安紅紅小豆的營養(yǎng)價值最高。