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(jì)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(yù)為谷物中的“紅珍珠”[4-7]。近年來國內(nèi)外學(xué)者對(duì)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(huì)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(duì)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(qiáng),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(jià)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(jià)值的研究鮮見報(bào)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(hào)為研究對(duì)象,分析考察紅小豆的主要營養(yǎng)成分,并對(duì)蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的3個(gè)品種進(jìn)行營養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià),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。
品鑒紅、農(nóng)安紅、狀元紅、寶清紅、農(nóng)墾紅2號(hào)等紅小豆:黑龍江省農(nóng)墾科學(xué)院提供的同一實(shí)驗(yàn)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。
K9540凱氏定氮儀,SZC-C脂肪測定儀,Scientz-10N型冷凍干燥機(jī),L-3000氨基酸自動(dòng)分析儀,UV2450紫外可見分光光度計(jì)。
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(duì)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(diǎn)測定
參照葉健明、汪菊等[12]、宋龍淵等[13]的實(shí)驗(yàn)方法,稍作改動(dòng)。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(jì)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(shí)的pH即為紅小豆蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。
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(diǎn),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(duì)蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行測定,計(jì)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(dòng)分析儀對(duì)樣品進(jìn)行檢測。
1.3.6 紅小豆蛋白質(zhì)營養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)
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(jì)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(píng)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(píng)價(jià)蛋白質(zhì)時(shí),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(píng)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(píng)價(jià)蛋白質(zhì)時(shí),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(jià)(BV)
生物價(jià)=1.09×EAAI-11.7
當(dāng)BV值作為指標(biāo)評(píng)價(jià)蛋白質(zhì)時(shí),其結(jié)果越高,表明機(jī)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(píng)價(jià)蛋白質(zhì)時(shí),其結(jié)果越高,紅小豆的營養(yǎng)價(jià)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(píng)價(jià)蛋白質(zhì)時(shí),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
品鑒紅、農(nóng)安紅、狀元紅、寶清紅、農(nóng)墾紅2號(hào)紅小豆蛋白質(zhì)等電點(diǎn)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(diǎn)為4.2~4.6;農(nóng)安紅的等電點(diǎn)為4.2;狀元紅的等電點(diǎn)為4.2~4.4;寶清紅的等電點(diǎn)為4.4~4.6;農(nóng)墾紅2號(hào)的等電點(diǎn)為4.4。由此可知,5種紅小豆蛋白質(zhì)等電點(diǎn)在4.2~4.4。
圖1 5種紅小豆蛋白質(zhì)等電點(diǎn)測定
品鑒紅、農(nóng)安紅、狀元紅、寶清紅、農(nóng)墾紅2號(hào)紅小豆蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和提取率如表1所示。5個(gè)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(hào)的蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高,因此選取這3個(gè)品種進(jìn)行蛋白質(zhì)營養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)。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/%
品鑒紅、農(nóng)安紅、農(nóng)墾紅2號(hào)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(jià)值有所降低。
表3 品鑒紅、農(nóng)安紅、農(nóng)墾紅2號(hào)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(shí)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(hào)具有較高的營養(yǎng)價(jià)值。
表4 品鑒紅、農(nóng)安紅、農(nóng)墾紅2號(hào)紅小豆中必需氨基酸含量與比值
品鑒紅、農(nóng)安紅、農(nóng)墾紅2號(hào)紅小豆?fàn)I養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)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(hào)必需氨基酸評(píng)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(jià)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(hào)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(duì)缺乏Trp與Thr。
表5 品鑒紅、農(nóng)安紅、農(nóng)墾紅2號(hào)紅小豆的營養(yǎng)價(jià)值指標(biāo)
由表6可知,3種紅小豆的SRCAA值大小順序?yàn)椋恨r(nóng)安紅>品鑒紅>農(nóng)墾紅2號(hào),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(hào)>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(jià)值越高[25],表明營養(yǎng)價(jià)值和被利用的程度排序?yàn)椋恨r(nóng)安紅>農(nóng)墾紅2號(hào)>品鑒紅。
表6 品鑒紅、農(nóng)安紅、農(nóng)墾紅2號(hào)紅小豆的SRCAA、EAAI、BV及NI的比較
盡管運(yùn)用多種指標(biāo)在蛋白質(zhì)進(jìn)行營養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)會(huì)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(jià)值,是一種可為人體補(bǔ)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(jià)值最高。
品鑒紅、農(nóng)安紅、狀元紅、寶清紅、農(nóng)墾紅2號(hào)5種紅小豆蛋白質(zhì)等電點(diǎn)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(hào)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(jià)值;品鑒紅、農(nóng)安紅、農(nóng)墾紅2號(hào)的SRCAA值大小順序?yàn)椋恨r(nóng)安紅>品鑒紅>農(nóng)墾紅2號(hào),EAAI值、NI值、BV值大小順序均為:農(nóng)安紅>農(nóng)墾紅2號(hào)>品鑒紅,在3種紅小豆中,農(nóng)安紅紅小豆的營養(yǎng)價(jià)值最高。