魏利斌，蘇小雨，高桐梅，李豐，田媛，王東勇，蘆海靈，費(fèi)高亮，衛(wèi)雙玲*

（1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 芝麻研究中心，河南省特色油料作物基因組學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部黃淮海油料作物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450002；2.平輿縣植物保護(hù)植物檢疫站，河南 駐馬店 463400）

芝麻是一種重要的特色油料作物，其籽粒中含有約50%脂肪和20%蛋白質(zhì)[1-3]。我國是芝麻生產(chǎn)和消費(fèi)大國，目前國內(nèi)芝麻消費(fèi)主要集中在芝麻油、芝麻醬以及脫皮芝麻等方面，常忽視其作為芽菜的食用價(jià)值。

芽菜是人們喜愛的一種傳統(tǒng)優(yōu)質(zhì)食品。由于其在生產(chǎn)過程中很少受病蟲危害，無需施用農(nóng)藥化肥，且周期短、見效快、綠色環(huán)保無污染，因此，備受消費(fèi)者的青睞[4-5]。目前，市面上芽菜類蔬菜主要有大豆芽、綠豆芽以及花生芽等，尚未見芝麻芽菜銷售，亦未見有關(guān)芝麻芽菜營養(yǎng)風(fēng)味評價(jià)的相關(guān)報(bào)道，嚴(yán)重制約著芝麻綜合經(jīng)濟(jì)價(jià)值的開發(fā)利用。鑒于此，本研究以黑、白2種類型的芝麻為原材料，通過對其不同萌芽時(shí)期芝麻芽菜的氨基酸含量、組分進(jìn)行檢測，比較發(fā)芽前后各氨基酸成分的變化，以期了解芝麻芽菜營養(yǎng)成分和風(fēng)味的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，為探索芝麻芽菜的營養(yǎng)風(fēng)味，延長芝麻產(chǎn)業(yè)鏈，提高產(chǎn)品附加值，推動(dòng)芝麻產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鄭太芝3號(hào)（白芝麻）、鄭黑芝1號(hào)（黑芝麻）：河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院芝麻研究中心選育和提供。

S433D全自動(dòng)氨基酸分析儀：德國賽卡姆公司；LRG-450人工培養(yǎng)箱：杭州綠博儀器有限公司。

1.2 萌發(fā)及測試方法

室溫（30℃）條件下，將精選的芝麻籽粒（白芝麻千粒重3.18 g、黑芝麻千粒重2.87 g）在清水中浸泡6 h后，于人工培養(yǎng)箱中（35℃）避光進(jìn)行發(fā)芽處理。分別對芝麻籽粒（0 d）以及不同萌發(fā)階段（1.5、3、5、7、9 d）的芝麻芽菜進(jìn)行總氨基酸含量的測定。總氨基酸含量測定方法參照GB 5009.124—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中氨基酸的測定》，重復(fù)3次。芝麻芽菜相對干重狀態(tài)下的總氨基酸含量計(jì)算公式如下。吸脹系數(shù)公式如下，百芽干重為在室溫（30℃）條件下自然陰干15 d后100根芝麻芽菜的質(zhì)量。

1.3 營養(yǎng)評價(jià)方法

按照氨基酸比值系數(shù)法對芝麻芽菜氨基酸的營養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行評價(jià)，分別計(jì)算待測材料中人體必需氨基酸（essential amino acid，EAA）和非必需氨基酸（nonessential amino acid，NEAA）占氨基酸總量（total amino acids，TAA）的相對含量，與聯(lián)合國糧農(nóng)組織/世界衛(wèi)生組織（Food Agriculture Organization and World Health Organization，F(xiàn)AO/WHO）修訂的人體必需氨基酸含量模式譜進(jìn)行比較[6-7]。分別按下列公式計(jì)算蛋白質(zhì)中必需氨基酸比值（ratio of amino acid，RAA）、氨基酸比值系數(shù)（ratio coefficient of amino acid，RCAA）、氨基酸比值系數(shù)分（score of ratio coefficient of amino acid，SRCAA）和變異系數(shù)（coefficient of variation，CV）。

式中：待評價(jià)蛋白質(zhì)某必需氨基酸含量與FAO/WHO模式中相應(yīng)必需氨基酸含量均以1 g蛋白質(zhì)中的含量計(jì)，mg/g蛋白；CV為RCAA的變異系數(shù)。

當(dāng)RCAA=1，表示食物中氨基酸組成與FAO/WHO的模式氨基酸一致；RCAA>1，表示該氨基酸相對過剩；RCAA<1，表示該氨基酸相對不足。RCAA值最小的氨基酸則是第一限制性氨基酸[6-7]。

SRCAA值越接近100，則說明CV越小，食物蛋白質(zhì)的RAA組成比例與FAO/WHO模式越一致，營養(yǎng)價(jià)值越高[6-7]。

1.4 風(fēng)味評價(jià)方法

采用味道強(qiáng)度值（taste activity value，TAV）對芝麻芽菜的風(fēng)味進(jìn)行評價(jià)。TAV為樣品中各呈味氨基酸的含量與其相對應(yīng)的味覺閾值的比值。一般情況下，TAV越大，其對樣品的呈味貢獻(xiàn)越大。當(dāng)TAV>1時(shí)，認(rèn)為該呈味物質(zhì)對樣品的呈味效果有明顯影響；而當(dāng)TAV<1時(shí)，則說明該物質(zhì)沒有明顯呈味效果[8]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用Excel軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和制圖，利用DPS 6.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同萌發(fā)階段芝麻芽菜中總氨基酸含量分析

不同萌發(fā)階段芝麻芽菜中總氨基酸含量變化見圖1。

由圖1可知，鮮芝麻芽菜中總氨基酸含量隨萌芽時(shí)間的延長呈明顯下降趨勢。鄭太芝3號(hào)鮮芝麻芽菜中總氨基酸含量在萌芽后持續(xù)下降，最初籽粒中總氨基酸含量為18.56%，萌發(fā)至第3天，總氨基酸含量降為3.36%，并在5 d后趨于穩(wěn)定，維持在1.50%左右。鄭黑芝1號(hào)籽粒中總氨基酸含量為19.58%，萌發(fā)至第3天總氨基酸含量降為2.98%，萌發(fā)第5天～第7天保持在2.00%左右，于萌芽第9天時(shí)下降至1.26%。

圖1 不同萌發(fā)期總氨基酸含量變化Fig.1 Changes of total amino acid content at different germination stages

與鮮芝麻芽菜的總氨基酸含量變化趨勢不同，芝麻芽菜相對干重狀態(tài)下總氨基酸含量大致呈先升高后降低的趨勢。鄭太芝3號(hào)芝麻芽菜相對干重狀態(tài)下的總氨基酸含量在0～5 d內(nèi)逐漸升高，由籽粒中的18.56%上升至最高值25.95%，較籽粒中含量增加了39.82%。繼續(xù)延長萌芽時(shí)間，其總氨基酸含量開始下降，第9天降至20.29%。鄭黑芝1號(hào)芝麻芽菜相對干重狀態(tài)下的總氨基酸含量在萌發(fā)3 d內(nèi)變化不大，維持在20.00%左右。3 d后迅速上升，并在7 d時(shí)達(dá)到最高值33.17%，較籽粒中的總氨基酸含量增加69.41%，在9 d時(shí)又降至19.59%。芝麻發(fā)芽后氨基酸含量增加，有利于提高芝麻的營養(yǎng)價(jià)值，與大豆芽、綠豆芽、花生芽等結(jié)果研究相近。王莘等[9]的研究表明，大豆在萌發(fā)40d時(shí)，總氨基酸含量達(dá)到最大值（42.379%），比對照增加83.9%。Gu等[10]的研究表明，在發(fā)芽4 d的豆芽中，總氨基酸含量與未發(fā)芽相比增加約4倍。王莘等[11]的研究表明，在綠豆萌發(fā)26 h后，總氨基酸含量達(dá)到最大值，比對照增加15.9%。張浩等[12]的研究發(fā)現(xiàn)花生發(fā)芽96 h后其各類氨基酸含量均較未發(fā)芽花生粒出現(xiàn)明顯升高，表明發(fā)芽可提升花生的營養(yǎng)價(jià)值。

2.2 不同萌發(fā)階段芝麻芽菜中氨基酸組分分析及營養(yǎng)評價(jià)

種子發(fā)芽后會(huì)形成新的氨基酸，從而造成氨基酸的種類、比例發(fā)生變化，使發(fā)芽種子的營養(yǎng)價(jià)值有別于萌發(fā)以前的干種子[13-14]。不同萌發(fā)階段芝麻芽菜中氨基酸組分及含量分析結(jié)果見表1。

由表1可知，芝麻芽菜中氨基酸組分齊全，各萌發(fā)期均可鑒定出18種氨基酸（含8種人體必需氨基酸）。本研究中，萌發(fā)前后芝麻芽菜中有多種必需氨基酸含量發(fā)生明顯變化：鄭太芝3號(hào)萌發(fā)7 d時(shí)，8種必需氨基酸占總氨基酸的含量均高于籽粒。其中，含量增加1.00%以上的有賴氨酸、纈氨酸和蘇氨酸3種氨基酸：賴氨酸含量在0～7 d內(nèi)由最初的3.03%上升至6.49%，增幅達(dá)114.10%；纈氨酸和蘇氨酸分別由4.64%和3.69%上升至6.07%和4.83%，增幅均為30.93%。鄭黑芝1號(hào)在萌發(fā)5 d時(shí)，8種必需氨基酸占總氨基酸的含量也均高于籽粒。其中，含量增加1.00%以上的有5種：賴氨酸含量由3.07%上升至6.47%，增幅達(dá)110.58%；纈氨酸、蘇氨酸、異亮氨酸和亮氨酸含量分別由 4.51%、3.67%、3.82%、7.27%增至 5.83%、4.67%、4.87%和8.47%，增幅分別達(dá)29.47%、27.63%、27.41%和16.54%。綜上說明芝麻發(fā)芽可改善氨基酸組成，提高原有籽粒中蛋白的營養(yǎng)價(jià)值。張浩等[12]的研究表明，發(fā)芽后花生芽中的人體必需氨基酸含量由發(fā)芽前的73.56 mg/100 g增加到601.66 mg/100 g，增加了7.18倍；其中蘇氨酸和蛋氨酸的含量分別增加了6.88倍和9.27倍。在大豆芽氨基酸種類變化研究方面，很多學(xué)者指出，與干種子相比，大豆種子萌發(fā)后不同氨基酸組分含量有所增加[10，15]，其中谷氨酸、組氨酸、丙氨酸、脯氨酸、賴氨酸、纈氨酸和異亮氨酸含量增加顯著[14，16]。

由表1可知，隨著萌發(fā)時(shí)間的延長，兩種芝麻芽菜的EAA/TAA值和EAA/NEAA值均在萌發(fā)后呈先上升后下降的趨勢：其中，EAA/TAA由最初籽粒中的32.00%左右（黑、白芝麻分別為32.04%和32.87%）逐步上升至萌發(fā)5 d～7 d的40.00%左右（黑、白芝麻分別41.38%和40.70%）；EAA/NEAA由最初的48.00%左右（黑、白芝麻分別為47.15%和48.95%）逐步上升至60.00%以上（黑、白芝麻分別為70.58%和68.65%）。根據(jù)FAO/WHO提出的理想模式，質(zhì)量較好的蛋白質(zhì)其EAA/TAA值應(yīng)在40%左右，EAA/NEAA值在60.0%以上[6]。由表1可知，鄭黑芝1號(hào)在萌發(fā)后5 d～9 d時(shí)，EAA/TAA和EAA/NEAA均值分別為39.79%和66.15%，鄭太芝3號(hào)芝麻芽菜均值分別為39.75%和66.01%。因此，萌發(fā)5 d～9 d的芝麻芽菜氨基酸評分符合FAO/WHO提出的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，是一種優(yōu)質(zhì)的植物蛋白源，此時(shí)芝麻芽菜營養(yǎng)最為豐富。有研究報(bào)道綠豆芽蛋白EAA/TAA、EAA/NEAA值分別為0.40和0.65左右[17]，大豆蛋白的EAA/TAA、EAA/NEAA值分別為0.349和0.538[18]，說明芝麻芽營養(yǎng)價(jià)值高于大豆蛋白，與綠豆芽相當(dāng)。

表1 不同萌芽階段芝麻芽菜中氨基酸組分與含量變化Table 1 The change of amino acid composition and content at different stages of sesame sprouts

利用氨基酸比值系數(shù)法進(jìn)一步對不同萌發(fā)時(shí)期的芝麻芽菜進(jìn)行營養(yǎng)評價(jià)，結(jié)果見表2。

表2 不同萌發(fā)期芝麻芽菜的氨基酸比值系數(shù)比較Table 2 Comparison of RCAA from different germination periods of sesame sprouts

由表2可知，在芝麻萌發(fā)前，籽粒中的色氨酸RCAA最高（鄭太芝3號(hào)和鄭黑芝1號(hào)中均大于2.10），賴氨酸的RCAA最低（鄭太芝3號(hào)和鄭黑芝1號(hào)中分別為0.52和0.56），為第一限制性氨基酸。隨著萌發(fā)時(shí)間的延長，賴氨酸RCAA逐漸升高，并在萌發(fā)3 d后穩(wěn)定在0.79以上。芝麻芽菜中蛋氨酸的RCAA一直在較低水平波動(dòng)，萌發(fā)3 d后，其RCAA在所有必需氨基酸中排名最低，成為芝麻芽菜中的第一限制性氨基酸。此外，萌芽前，芝麻籽粒的SRCAA值較低（均小于56.00），萌芽后，芝麻芽中SRCAA值呈波浪上升趨勢，兩種芝麻芽菜均于萌發(fā)5 d后達(dá)到64.00以上，此時(shí)芝麻芽菜中的必需氨基酸營養(yǎng)最為均衡，具有較高的營養(yǎng)價(jià)值。上述結(jié)果進(jìn)一步說明芝麻發(fā)芽可以改善氨基酸組成，從而改善原有籽粒中蛋白的營養(yǎng)價(jià)值。

2.3 不同萌發(fā)階段芝麻芽菜風(fēng)味評價(jià)

根據(jù)氨基酸呈味特性不同，大致將其分成鮮味氨基酸（Asp、Glu）、甜味氨基酸（Ala、Gly、Ser、Thr）、苦味氨基酸（Arg、His、Ile、Leu、Met、Phe、Trp、Val）和無味氨基酸（Lys、Tyr）4 類[19-20]。不同萌發(fā)階段芝麻芽菜的風(fēng)味評價(jià)結(jié)果見表3。

由表3可知，芝麻籽粒和芝麻芽菜中呈味氨基酸的含量由高到低均為苦味氨基酸＞鮮味氨基酸＞甜味氨基酸，多種呈味氨基酸協(xié)同作用形成了獨(dú)特的風(fēng)味。萌發(fā)后，芝麻中3種呈味氨基酸占總氨基酸含量呈現(xiàn)出不同的變化趨勢。其中，甜味氨基酸占總氨基酸含量整體呈緩慢上升趨勢；鮮味氨基酸和苦味氨基酸占總氨基酸含量總體呈下降趨勢。

隨著萌發(fā)時(shí)間的延長，芝麻芽菜中的TAV值逐漸減小趨勢，并在芽后5d基本趨于穩(wěn)定。其中，萌發(fā)5 d～9 d內(nèi)，芝麻芽菜中氨基酸TAV均值小于1的氨基酸共有 8種，分別為異亮氨酸（Ile）、亮氨酸（Leu）、苯丙氨酸（Phe）、色氨酸（Trp）、纈氨酸（Val）、甘氨酸（Gly）、絲氨酸（Ser）和蘇氨酸（Thr）。表明上述8種氨基酸對芝麻芽菜的整體風(fēng)味沒有貢獻(xiàn)。其余6種TAV均值大于1的呈味氨基酸可能是影響芝麻芽菜風(fēng)味的重要因素。分別包含3個(gè)苦味氨基酸（精氨酸Arg、組氨酸His和蛋氨酸Met）、2個(gè)鮮味氨基酸（谷氨酸Glu和天門冬氨酸Asp）和1個(gè)甜味氨基酸（丙氨酸Ala）。由表3計(jì)算出上述6種呈味氨基酸在芝麻萌發(fā)5 d～9 d內(nèi)的TAV均值可知，影響芝麻芽菜風(fēng)味效應(yīng)的氨基酸依次為精氨酸＞谷氨酸＞組氨酸＞天門冬氨酸＞丙氨酸＞蛋氨酸。綜上所述，精氨酸對芝麻芽菜風(fēng)味的影響最大，屬于苦味氨基酸，其次為鮮味氨基酸中的谷氨酸，上述6種呈味氨基酸協(xié)同作用可能是形成芝麻芽菜口感獨(dú)特、鮮中帶苦的主要原因，也是有別于其他芽菜口味的關(guān)鍵。

表3 不同萌發(fā)期芝麻芽呈味氨基酸味道強(qiáng)度值變化Table 3 The change of the taste activity values of amino acids at different stages of sesame sprouts

此外，由表3可知，雖然萌發(fā)前芝麻籽粒中呈味氨基酸的TAV值很高，但是可能由于籽粒中的氨基酸主要是以結(jié)合狀態(tài)存在的貯藏蛋白氨基酸，而非決定味道活性成分的游離氨基酸[12，21-23]，故此時(shí)的TAV值無法用來準(zhǔn)確評估芝麻籽粒的真實(shí)風(fēng)味。隨著籽粒吸水膨脹及芽體萌發(fā)，貯藏蛋白在蛋白酶的作用下被分解成供胚發(fā)育的氨基酸，使游離氨基酸增加[24-25]，此時(shí)的游離氨基酸可參與芝麻芽菜風(fēng)味的形成。有研究表明：花生籽粒中游離氨基酸含量較低，僅為0.3 g/100 g左右，種子萌發(fā)過程中游離氨基酸含量明顯增加，發(fā)芽4 d時(shí)以干重計(jì)其含量可達(dá)10.11 g/100 g[26]。綠豆萌發(fā)6 h后，其游離氨基酸總含量僅為蛋白氨基酸總含量的1.57%；萌發(fā)64 h后，其游離氨基酸總含量為蛋白氨基酸總含量的6.85%[17]。

3 結(jié)論

本研究對不同萌芽時(shí)期兩種芝麻芽菜的氨基酸含量、組分進(jìn)行測定的同時(shí)，參照FAO/WHO提出的氨基酸平衡理論以及味道強(qiáng)度值等科學(xué)指標(biāo)對芝麻芽菜的營養(yǎng)價(jià)值和風(fēng)味特征進(jìn)行了評價(jià)。芝麻籽粒萌發(fā)后，其氨基酸含量、營養(yǎng)組分和風(fēng)味口感均發(fā)生較大改變。本研究發(fā)現(xiàn)芝麻芽氨基酸種類齊全，各發(fā)芽時(shí)期均含有18種氨基酸。萌發(fā)后，芝麻芽相對干重狀態(tài)下的總氨基酸含量整體呈先上升后下降趨勢。鄭太芝3號(hào)和鄭黑芝1號(hào)分別在芽后5 d和7 d總氨基酸含量達(dá)到最大值，分別較芝麻籽粒中的增加了39.82%和69.41%。萌芽初期，芝麻芽菜中EAA/TAA值逐步上升，并于萌發(fā)5 d～9 d之間維持在40.00%左右，該時(shí)間段芝麻芽的蛋白營養(yǎng)最豐富，且氨基酸評分完全符合FAO/WHO提出的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，是一種十分優(yōu)質(zhì)的植物蛋白源。同時(shí)，芝麻芽菜中的SRCAA值呈波浪形上升趨勢，說明萌發(fā)后的芝麻芽菜營養(yǎng)更為均衡，具有更高的營養(yǎng)價(jià)值。氨基酸味道強(qiáng)度評估結(jié)果顯示，有6種氨基酸影響芝麻芽風(fēng)味，其中，影響最大的是呈苦味的精氨酸和呈鮮味的谷氨酸，它們之間的協(xié)同作用可能使芝麻芽具有了鮮中帶苦的獨(dú)特口感。本研究結(jié)果揭示了不同萌發(fā)時(shí)期芝麻芽菜的營養(yǎng)價(jià)值和風(fēng)味特征，為芝麻芽菜產(chǎn)品的開發(fā)以及人們對食物營養(yǎng)價(jià)值評價(jià)提供參考依據(jù)。