陳 旺，王宇慧，張曉冬，李俊峰，劉全蘭*

(1.青島科技大學(xué)海洋科學(xué)與生物工程學(xué)院，山東青島 266042；2.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，山東濟(jì)南 250100)

豆類是世界上大部分人口食用蛋白質(zhì)的重要來源，特別是在一些無法獲得動(dòng)物蛋白或由于宗教或文化習(xí)慣而不能食用動(dòng)物蛋白的國(guó)家中顯得更為重要。豆類能提供人體健康所需的能量、膳食纖維、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)和維生素。最近的研究表明，食用豆類可能有潛在的健康益處，包括降低心血管疾病、癌癥、糖尿病、骨質(zhì)疏松癥、高血壓、胃腸疾病、腎上腺疾病和低密度脂蛋白膽固醇的風(fēng)險(xiǎn)。這些研究極大地促進(jìn)了人們?cè)絹碓街匾暥诡愒陲嬍持械膽?yīng)用，以及在開發(fā)新型食品中使用豆類及其衍生成分的興趣。因此，尋找優(yōu)質(zhì)的豆類種質(zhì)變得十分迫切。

箭筈豌豆(L.)作為人類和牲畜的食物被廣泛種植，并被應(yīng)用到土壤改良中。對(duì)于世界上許多地區(qū)來說，特別是在旱地農(nóng)業(yè)中，它是一種具有吸引力的谷物豆類。然而，關(guān)于其種子的研究相對(duì)較少。作為豆科植物的種子，箭筈豌豆種子雖然缺乏含硫氨基酸并含有一定含量的氰化物，但其在粗蛋白和淀粉含量方面存在較大優(yōu)勢(shì)。淀粉能為人類和動(dòng)物提供營(yíng)養(yǎng)和能量，蛋白質(zhì)更是人類飲食所必需的。因此，該研究首先通過對(duì)123份箭筈豌豆的氫氰酸含量進(jìn)行測(cè)定，篩選出58份箭筈豌豆材料，再對(duì)其粗蛋白、可溶性蛋白和淀粉含量進(jìn)行測(cè)定，并對(duì)他們的關(guān)系進(jìn)行相關(guān)性分析，從而選出具有較高粗蛋白和淀粉含量的符合國(guó)家食品安全標(biāo)準(zhǔn)的箭筈豌豆種質(zhì)，這些種質(zhì)將用于箭筈豌豆品種的培育。

1 材料與方法

研究對(duì)象。該試驗(yàn)所用的123份箭筈豌豆種質(zhì)由山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)作物種質(zhì)資源研究所提供，種子在液氮環(huán)境下被研磨成粉并過120目篩，過篩后的豆粉裝入50 mL離心管中，-20 ℃保存。

主要試劑。氫氧化鈉、無水碳酸鈉、磷酸購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；硫酸銅、硫酸鉀購(gòu)自天津博迪化工股份有限公司；總淀粉試劑盒購(gòu)自西格瑪奧德利奇(上海)貿(mào)易有限公司。

主要儀器。KT260&DT208凱氏定氮儀由福斯儀器分析公司提供；LG10-2.4A高速離心機(jī)由北京京立離心有限公司提供；UV-2550紫外分光光度計(jì)由島津公司提供。

氫氰酸含量的測(cè)定。箭筈豌豆氫氰酸含量的測(cè)定采用苦味酸分光光度法。稱取500 mg豆粉置于100 mL具塞錐形瓶中，置于冰盒上冰浴，加入1.25 mL的去離子水和0.25 mL的CHOONa(25%)溶液，將事先用NaCO(10%)浸濕的苦味酸試紙?jiān)谧匀粭l件下陰干后裁成適當(dāng)?shù)拇笮〔矣谌芤荷?，立即塞緊瓶塞。將錐形瓶置于38 ℃的培養(yǎng)箱中反應(yīng)12 h。用5 mL去離子水洗脫試紙30 min，在510 nm波長(zhǎng)下測(cè)定洗脫液的吸光度，其空白對(duì)照為在沒有氰化物存在下的苦味酸試紙的洗脫液，每個(gè)樣品測(cè)量3次。樣品中氫氰酸的含量根據(jù)公式(1)進(jìn)行計(jì)算。

(1)

式中，表示洗脫液的吸光度；表示箭筈豌豆粉的重量(g)。

粗蛋白含量的測(cè)定。粗蛋白含量的測(cè)定采用國(guó)標(biāo)GB 5009.5—2010 中的凱式定氮法。

可溶性蛋白含量的測(cè)定。采用考馬斯亮藍(lán)法對(duì)樣品中可溶性蛋白含量進(jìn)行測(cè)定。準(zhǔn)確稱取0.5 g(精確至0.001 g)豆粉，加入15 mL磷酸緩沖液(pH = 7.0)，混勻后，在4 ℃條件下靜置30 min后離心，收集上清，重復(fù)上述操作，合并2次上清液，定容至50 mL。吸取樣品提取液0.1 mL，加入0.9 mL磷酸緩沖液和5 mL考馬斯亮藍(lán)試劑，混勻，25 ℃反應(yīng)5 min。以未加提取液的磷酸緩沖溶液為空白對(duì)照，在595 nm波長(zhǎng)下測(cè)量吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程(=0621 9-0009 1)得到提取液中蛋白質(zhì)的濃度并求出可溶性蛋白含量，公式如下：

(2)

式中，表示提取液中蛋白質(zhì)濃度(mg/mL)；表示提取液總體積(mL)；表示樣品的干重(g)。

總淀粉含量的測(cè)定。總淀粉含量使用總淀粉試劑盒進(jìn)行測(cè)定，試驗(yàn)步驟根據(jù)操作說明進(jìn)行。稱取研磨后樣品100 mg，加入0.2 mL 80%乙醇溶解其中的淀粉，然后加入2 mL的2 mol/L KOH冰浴并攪拌20 min。攪拌結(jié)束時(shí)，加入8 mL的1.2 mol/L醋酸鈉緩沖液，同時(shí)加入耐高溫α-淀粉酶和D-葡糖糖苷酶振蕩混勻，50 ℃孵育30 min。孵育結(jié)束時(shí)，取離心0.1 mL上清液，加入試管內(nèi)，再加入3 mL GOPOD，50 ℃水浴20 min，0.1 mL D-葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液對(duì)照，0.1 mL蒸餾水作為空白，510 nm測(cè)各樣品的吸光度。

2 結(jié)果與分析

通過苦味酸分光光度法對(duì)123份箭筈豌豆種質(zhì)的氫氰酸含量進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)(表1)，不同箭筈豌豆的氫氰酸含量存在明顯差異，其中最高達(dá)75.03 mg/kg(CV6)，最低含量為0.08 mg/kg(CV21、CV28和CV50)。根據(jù)結(jié)果可知，箭筈豌豆的不同種質(zhì)中所含有的氫氰酸含量存在較大差異，含量最高的箭筈豌豆品種比含量最低的品種高出了74.95 mg/kg。我國(guó)食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定食品中氫氰酸含量要低于10 mg/kg，由表1可知，123份箭筈豌豆種子中符合這一標(biāo)準(zhǔn)的有47個(gè)品種，占總試驗(yàn)材料的38.21%。結(jié)合食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)可知，這47份箭筈豌豆種質(zhì)屬于優(yōu)異的種質(zhì)，可用于作為篩選品質(zhì)優(yōu)良種質(zhì)的試驗(yàn)材料。此外，該試驗(yàn)還選取了11份氫氰酸含量在10 mg/kg以上，但在含量上存在較大差異的箭筈豌豆種質(zhì)進(jìn)行對(duì)照，從而印證氫氰酸含量與蛋白、淀粉含量是否具有相關(guān)性。因此，該試驗(yàn)共選取這58份箭筈豌豆材料對(duì)其中蛋白和淀粉含量進(jìn)行測(cè)定，從而選出優(yōu)質(zhì)的箭筈豌豆種質(zhì)。

表1 123份箭筈豌豆氫氰酸含量

該試驗(yàn)通過凱氏定氮法對(duì)58份箭筈豌豆種質(zhì)的粗蛋白含量進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如表2所示。粗蛋白含量包括種質(zhì)中粗蛋白和含氮化合物的含量。箭筈豌豆粗蛋白含量在31.72%～42.33%，其中6份箭筈豌豆粗蛋白含量達(dá)到40%以上，它們分別是CV39、CV40、CV31、CV14、CV30和CV35，并且在這6個(gè)樣品之中僅有一份材料(CV40)氫氰酸含量在10 mg/kg之上(32.11 mg/kg)。根據(jù)全國(guó)粗蛋白優(yōu)異資源標(biāo)準(zhǔn)可知，以上6份箭筈豌豆種質(zhì)的粗蛋白含量高于標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的粗蛋白含量(27.2%)。根據(jù)氫氰酸含量和粗蛋白含量的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，粗蛋白含量與氫氰酸含量之間呈顯著負(fù)相關(guān)(<0.05)。這說明粗蛋白含量高的箭筈豌豆不僅是良好的蛋白來源，還是符合國(guó)家的食品安全規(guī)定的優(yōu)良種質(zhì)。由此可見，箭筈豌豆可以成為一種極有潛力的植物蛋白來源。

58份箭筈豌豆在中性條件下可溶性蛋白含量如表2所示。箭筈豌豆可溶性蛋白最高達(dá)到21.93%(CV30)，占其粗蛋白的52.63%；最低僅5.43%(CV58)，占其粗蛋白的13.71%。不同箭筈豌豆種質(zhì)的粗蛋白含量之間存在較大差異，其平均可溶性蛋白含量為16.77%，略低于鷹嘴豆(18.63%)，但高于豌豆(13.41%)。結(jié)合相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，粗蛋白含量和可溶性蛋白含量之間不存在顯著相關(guān)性(>0.05)，這說明箭筈豌豆中的粗蛋白含量不會(huì)影響其可溶性蛋白含量。根據(jù)以上結(jié)果可知，CV30是58份箭筈豌豆種質(zhì)資源中既具有較高的粗蛋白含量，也含有較高可溶性蛋白含量的種質(zhì)。因此，CV30具有成為優(yōu)質(zhì)蛋白來源的潛力，可以作為一種豐富的植物蛋白來源。

從58份箭筈豌豆的淀粉含量(表2)可以看出，箭筈豌豆淀粉含量最高為CV6的47.85%，最低為CV35的20.88%。在58份箭筈豌豆種質(zhì)中淀粉含量達(dá)到40%以上的僅有一份(CV6)，但根據(jù)表1發(fā)現(xiàn)其氫氰酸含量過高，因此并不能作為食品加工材料。結(jié)合相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，氫氰酸含量和淀粉含量之間存在顯著正相關(guān)(<0.05)。這就解釋了CV6能夠同時(shí)具有較高淀粉含量和較高氫氰酸含量的原因。此外，“.”中相關(guān)性分析表示箭筈豌豆的粗蛋白含量和氫氰酸含量之間存在顯著負(fù)相關(guān)，根據(jù)淀粉含量和粗蛋白含量之間的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，箭筈豌豆中粗蛋白含量與淀粉含量之間存在顯著負(fù)相關(guān)(<0.05)。這與“.”中粗蛋白的結(jié)果相對(duì)應(yīng)。

綜上所述，在挑選的58份箭筈豌豆種質(zhì)中，其氫氰酸含量與粗蛋白含量之間呈負(fù)相關(guān)，與淀粉含量之間呈正相關(guān)。這可以作為條件之一對(duì)箭筈豌豆的優(yōu)異種質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

從表2可以看出，58份箭筈豌豆種質(zhì)中淀粉和粗蛋白的總含量都在60%以上，這說明箭筈豌豆中富含豐富的淀粉和蛋白質(zhì)，是一種對(duì)人體健康有益的豆類資源。在這58份樣品中，淀粉和粗蛋白的總含量在75%以上的箭筈豌豆有CV6、CV31、CV34、CV39、CV32，但由于CV6的氫氰酸含量過高，因此不能將其評(píng)價(jià)為優(yōu)質(zhì)的箭筈豌豆種質(zhì)。CV34的淀粉和粗蛋白總含量達(dá)到79.25%，是58份種質(zhì)中淀粉和粗蛋白總含量中次高的，因此可以被評(píng)價(jià)為優(yōu)質(zhì)的箭筈豌豆種質(zhì)。

表2 58份箭筈豌豆粗蛋白、可溶性蛋白和淀粉含量

3 結(jié)論與討論

該研究對(duì)來自山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)作物種質(zhì)資源研究所的123份箭筈豌豆種質(zhì)資源進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，得到了47份氫氰酸含量符合國(guó)家食品安全標(biāo)準(zhǔn)的種質(zhì)，并在此基礎(chǔ)上對(duì)箭筈豌豆種質(zhì)進(jìn)行初步篩選，最終挑選出58份箭筈豌豆種質(zhì)作為試驗(yàn)材料，并測(cè)定其中的粗蛋白、可溶性蛋白和淀粉含量，結(jié)合單因素方差分析對(duì)以上3種組成成分含量之間的相關(guān)性關(guān)系進(jìn)行驗(yàn)證。分析結(jié)果表明，挑選出的58份箭筈豌豆種質(zhì)中，氫氰酸含量與粗蛋白含量之間呈負(fù)相關(guān)，與淀粉含量之間呈正相關(guān)，而可溶性蛋白含量與粗蛋白含量之間沒有明顯相關(guān)性。因此，為了得到含有豐富蛋白含量且符合國(guó)家食品安全標(biāo)準(zhǔn)的箭筈豌豆優(yōu)良種質(zhì)，應(yīng)以粗蛋白含量作為首要篩選條件，在此基礎(chǔ)上結(jié)合對(duì)可溶性蛋白含量和淀粉含量的評(píng)價(jià)，篩選出最優(yōu)種質(zhì)的箭筈豌豆品種。

在該研究中發(fā)現(xiàn)，通對(duì)各個(gè)組成成分的篩選，CV31、CV32、CV34、CV39具有較優(yōu)的品質(zhì)，它們的粗蛋白和淀粉總含量都達(dá)到75%以上，其中CV34達(dá)到79.25%，而食用豆類一般在70%左右波動(dòng)，如蠶豆(67.00%)、豌豆(71.20%)、綠豆(74.20%)、小豆(73.61%)、豇豆(67.75%)、菜豆(65.90%)、木豆(63.55%)、鷹嘴豆(70.03%)。此外，在這4份種質(zhì)當(dāng)中，CV32的粗蛋白和淀粉總含量雖然是最低的，但其可溶性蛋白超過了20%，占其粗蛋白的52.19%，由于其蛋白含量豐富且氫氰酸含量較低，因此也能作為一種豐富的植物蛋白來源。綜上所述，CV32和CV34可以被評(píng)價(jià)為優(yōu)質(zhì)的箭筈豌豆種質(zhì)，這為箭筈豌豆的利用開發(fā)及新品種的選育奠定基礎(chǔ)，同時(shí)也為蛋白和淀粉的生產(chǎn)加工提供了優(yōu)質(zhì)的來源。