李 瑞 陸 斌 劉 云 闞 歡 郝佳波 毛云玲

(1. 西南林業(yè)大學(xué)輕工與食品工程學(xué)院，云南 昆明 650224；2. 林業(yè)科學(xué)院，云南 昆明 650204)

核桃(JuglanssiggillataL.)屬胡桃科植物，素有“木本油料之王”之稱，是世界四大干果(核桃、扁桃、板栗、腰果)之一[1-2]。在中國栽培歷史悠久，資源豐富，是中國由來已久的藥食兩用食品[3]。長期以來大多注重核桃油保健價(jià)值的研究，卻忽視了對核桃仁的研究和利用，核桃仁蛋白質(zhì)含量豐富，富含碳水化合物、膳食纖維、礦物質(zhì)、維生素等成分，其氨基酸種類齊全，含有的8種人體必需氨基酸比例合理，其中天冬氨酸、谷氨酸和精氨酸含量較高[4-6]，可以開發(fā)出促進(jìn)大腦記憶、增長智力、促進(jìn)鈣離子吸收的保健品[7-8]。目前，核桃作為國家戰(zhàn)略性樹種，其產(chǎn)業(yè)已成為中國農(nóng)村支柱型產(chǎn)業(yè)在快速發(fā)展，并且在農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)、農(nóng)民收入和出口創(chuàng)匯方面發(fā)揮著越來越重要的作用[9]。

不同品種核桃仁的營養(yǎng)存在較大差異，根據(jù)氨基酸配比篩選優(yōu)質(zhì)核桃仁有助于選育及種植，對資源利用具有指導(dǎo)性意義[10]。近年來，核桃仁蛋白質(zhì)被作為生產(chǎn)核桃多肽的原料廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥研究方面，因其產(chǎn)品具有抗心血管疾病、抗氧化、抗肥胖等多種生理功能[11-13]。在食品方面，其蛋白質(zhì)被作為原料用來生產(chǎn)高蛋白核桃粉、核桃醬油、核桃蛋白醬、核桃多肽酒等產(chǎn)品，也作為食品添加劑[14-16]。它的藥食同源性可改善食品原有品質(zhì)。系統(tǒng)地研究核桃仁氨基酸組成及氨基酸模式組成，能直觀地評價(jià)核桃仁的營養(yǎng)價(jià)值，提高核桃仁的資源利用[17-18]。

目前，對核桃仁的綜合利用研究尚缺乏，通過氨基酸進(jìn)行核桃仁營養(yǎng)評價(jià)分析的文獻(xiàn)報(bào)道也相對空白。針對提升核桃仁的應(yīng)用價(jià)值及育種優(yōu)勢，本試驗(yàn)擬對云南17個(gè)產(chǎn)地的核桃仁的氨基酸模式及其營養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行具體的研究分析，為相關(guān)的深加工技術(shù)及利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

在云南省選取經(jīng)廠商進(jìn)行脫脂工藝處理后的核桃仁作為試驗(yàn)材料，共17種核桃仁樣品，其產(chǎn)地的編號及名稱如表1所示。

表1 云南17個(gè)產(chǎn)地核桃仁樣品來源Table 1 Sources of walnut kernel samples from 17 producing areas of Yunnan

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 蛋白質(zhì)含量測定 按GB 5009.5—2016執(zhí)行。

1.2.2 氨基酸含量測定及分析 根據(jù)GB 5009.124—2016測定氨基酸含量，通過氨基酸評分法對氨基酸相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算分析。通過FAO/WHO的必需氨基酸模式計(jì)算出17個(gè)產(chǎn)地核桃仁中必需氨基酸的氨基酸比值(ratio of amino acid，RAA)、氨基酸比值系數(shù)(ratio coefficient of amino acid，RC)以及比值系數(shù)分(score of RC，SRC)。

(1) 氨基酸評分法：

(1)

式中：

RAA——在某種食物蛋白質(zhì)中的某種必需氨基酸含量相當(dāng)于模式中相應(yīng)必需氨基酸的倍數(shù)；

E1——樣品中待測蛋白質(zhì)必需氨基酸的含量；

E2——FAO/WHO中相應(yīng)必需氨基酸的含量。

(2) 氨基酸比值系數(shù)測定：

(2)

式中：

RC——各樣品的氨基酸比值系數(shù)；

R1——樣品中各必需氨基酸相應(yīng)的氨基酸比值；

R2——樣品中所有必需氨基酸的氨基酸比值之均值。

RC值最小即為第一限制性氨基酸(first limiting amino acid，F(xiàn)LAA)[19]。

若RC=1，則樣品氨基酸含量與標(biāo)準(zhǔn)模式氨基酸一致；若RC>1，則樣品的必需氨基酸相對過剩；若RC<1，則樣品的必需氨基酸相對不足。

(3) 氨基酸比值系數(shù)分測定：SRC著重分析各種EAA相對于FAO/WHO模式或全蛋模式氨基酸的離散程度，若必需氨基酸的變異系數(shù)RC越分散，則必需氨基酸在氨基酸平衡生理作用方面所提供的貢獻(xiàn)越大，則CV變大，SRC變小，蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價(jià)值越差，相比較而言，SRC越接近100，其營養(yǎng)價(jià)值相對越高[19]。

(3)

式中：

CV——氨基酸比值系數(shù)的變異系數(shù)；

σEAA——必需氨基酸的標(biāo)準(zhǔn)差；

SRC=100+CV×100，

(4)

式中：

SRC——比值系數(shù)分。

若CV=0，SRC=100，則樣品必需氨基酸組成與標(biāo)準(zhǔn)模式一致。

1.2.3 氨基酸的聚類分析 采用SPSS 24.0數(shù)據(jù)處理軟件對云南17個(gè)產(chǎn)地核桃仁進(jìn)行氨基酸聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同產(chǎn)地核桃仁中蛋白質(zhì)平均含量

核桃仁蛋白質(zhì)的總平均含量為18.42%，約占核桃仁營養(yǎng)成分的1/5，蛋白質(zhì)含量較為豐富，其中H17產(chǎn)地核桃仁的蛋白質(zhì)平均含量最高，為23.10%，H12產(chǎn)地核桃仁的蛋白質(zhì)平均含量最低，為14.60%。云南17個(gè)產(chǎn)地核桃仁蛋白質(zhì)平均含量如表2所示。

2.2 不同產(chǎn)地核桃仁中氨基酸組成及含量

云南17個(gè)產(chǎn)地核桃仁的氨基酸含量及不同類別的氨基酸含量見表3、4。

由表3可得，17個(gè)產(chǎn)地核桃仁中，氨基酸總量平均為4.14%，其中H12產(chǎn)地的氨基酸總含量最低，為3.36%，H17產(chǎn)地的氨基酸總含量最高，為5.14%。17個(gè)產(chǎn)地核桃仁的GLU含量最高，為0.79%，其次是ARG，為0.66%，再次是ASP，為0.44%。

表2云南17個(gè)產(chǎn)地核桃仁蛋白質(zhì)平均含量

Table 2 Average content of walnut kernel protein from 17 producing areas of Yunnan

%

結(jié)合表3、4可知，H2產(chǎn)地的必需氨基酸含量最高，為1.76%，E/T為37.29%，E/N為59.46%，最為接近FAO與WHO的E/T(40%)和E/N(60%)，H12產(chǎn)地的必需氨基酸含量最低，為1.13%，E/T為33.72%。綜合得出，17個(gè)產(chǎn)地核桃仁的E/T值和E/N值大多略低于FAO與WHO提出的值。藥效氨基酸具有很重要的藥理作用，如ASP能有效緩解疲勞，增強(qiáng)肝臟的機(jī)理功能，治療和預(yù)防高血壓，心臟病等疾病，GLU可治療嚴(yán)重的肝功能不全，肝昏迷癥狀，其衍生物谷氨酸鈉鉀及谷氨酸鈉鹽可有效降低氨，對氨起著解毒的作用[20]。由表4得出，M/T均高于50%，即17個(gè)產(chǎn)地的核桃仁中含有豐富的藥效氨基酸，H11產(chǎn)地的藥效氨基酸含量最高，占氨基酸總量的68.63%，H1產(chǎn)地的藥效氨基酸含量最低，占氨基酸總量的67.47%。17個(gè)產(chǎn)地核桃仁的呈味氨基酸均高于30%，且H8產(chǎn)地的呈味氨基酸含量最高，為40.63%，可表明核桃仁能作為開發(fā)天然呈味物質(zhì)的資源。

表3 云南17個(gè)產(chǎn)地核桃仁的氨基酸含量?Table 3 The amino acid content of walnut kernels from 17 producing areas of Yunnan %

? *為必需氨基酸；**為半必需氨基酸；#為藥效氨基酸；^為呈味氨基酸；TAA為氨基酸總量；EAA為必需氨基酸(包括必需氨基酸和半必需氨基酸)；NEAA為非必需氨基酸；MAA為藥效氨基酸；DAA為呈味氨基酸。

表4 云南17個(gè)產(chǎn)地核桃仁不同類別氨基酸的含量?Table 4 Contents of amino acids in different types of walnut kernels from 17 producing areas of Yunnan %

? TAA為氨基酸總量；EAA為必需氨基酸；NEAA為非必需氨基酸；MAA為藥效氨基酸；DAA為呈味氨基酸。

2.3 不同產(chǎn)地核桃仁中氨基酸組成及含量

2.3.1 不同產(chǎn)地核桃仁氨基酸模式組成 相比較FAO/WHO模式和全蛋模式，云南17個(gè)產(chǎn)地核桃仁的LYS含量較低，只接近全蛋模式中的LYS含量。17個(gè)產(chǎn)地核桃仁的氨基酸模式如表5所示。

從表5可知，H4產(chǎn)地的THR低于FAO/WHO模式的，高于全蛋模式的，其他產(chǎn)地的THR均高于FAO/WHO模式和全蛋模式的；

17個(gè)產(chǎn)地的CYS+MET均高于FAO/WHO模式和全蛋模式的；

H2產(chǎn)地的VAL、ILE最接近FAO/WHO模式的，17個(gè)產(chǎn)地的VAL、ILE均高于全蛋模式的；

表5 FAO/WHO模式、全雞蛋模式及云南17個(gè)產(chǎn)地核桃仁的氨基酸模式Table 5 FAO/WHO model, whole egg model and amino acid pattern of walnut kernels from 17 producing areas of Yunnan %

H1、H2、H4、H16產(chǎn)地的LEU最接近FAO/WHO模式的，17個(gè)產(chǎn)地的LEU均高于全蛋模式的；

17個(gè)產(chǎn)地的TYR+PHE均高于FAO/WHO模式和全蛋模式的；

17個(gè)產(chǎn)地的LYS均低于FAO/WHO模式的，其中H2、H3產(chǎn)地的LYS高于全蛋模式的，其他產(chǎn)地的LYS均低于全蛋模式的。

綜合分析云南17個(gè)產(chǎn)地的核桃仁氨基酸模式組成，核桃仁的氨基酸模式與推薦的FAO/WHO模式及全蛋模式相對比，其必需氨基酸配比相對不均衡，比較缺乏LYS。

2.3.2 不同產(chǎn)地核桃仁必需氨基酸的RAA、RC及SRC分析 云南17個(gè)產(chǎn)地核桃仁必需氨基酸的氨基酸比值系數(shù)分析如表6所示。由表6可得，17個(gè)產(chǎn)地核桃仁的SRC值均接近奶粉的(67.31)，可將其視作營養(yǎng)價(jià)值較高的植物蛋白資源。RC值最小的均為LYS，即第一限制性氨基酸為LYS。17個(gè)樣品中H8的SRC值最大，為69.54，其營養(yǎng)價(jià)值比其他產(chǎn)地的核桃仁稍高，H3產(chǎn)地核桃仁營養(yǎng)價(jià)值次之，SRC為69.52。

表6 云南17個(gè)產(chǎn)地核桃仁必需氨基酸的 RAA、RC 及 SRCTable 6 RAA, RC and SRC of Essential Amino Acids in walnut kernels from 17 producing areas of Yunnan

2.4 核桃仁氨基酸的聚類分析

綜合云南17個(gè)產(chǎn)地核桃仁的各氨基酸含量、總氨基酸含量、必需氨基酸含量、非必需氨基酸含量、藥效氨基酸含量、呈味氨基酸含量、氨基酸評分等指標(biāo)，并采用系統(tǒng)聚類法中組間連接法和平方歐式距離系數(shù)對17個(gè)產(chǎn)地的核桃仁進(jìn)行聚類分析，聚類分析結(jié)果如圖1所示。當(dāng)主增量間距為2時(shí)，可將17個(gè)產(chǎn)地的核桃仁分為5類，第1類為H6、H14、H9、H7、H15、H13、H16、H12產(chǎn)地的核桃仁；第2類為H8、H10、H5、H11、H3產(chǎn)地的核桃仁；第3類為H2、H17產(chǎn)地的核桃仁；第4類為H1產(chǎn)地的核桃仁；第5類為H4產(chǎn)地的核桃仁。其中第2類產(chǎn)地的核桃仁氨基酸比值系數(shù)較高，雖氨基酸總含量稍低，但氨基酸配比相比其他產(chǎn)地的較為合理，故該類核桃仁的品質(zhì)在17個(gè)產(chǎn)地的核桃仁中最好，即娘青(漾濞)、魯?shù)榇舐?號(昭通)、寧香(昌寧)、尋倘1號(尋甸)、慶豐3號(昭仁5)產(chǎn)地的核桃仁在這17個(gè)產(chǎn)地中品質(zhì)最佳。

圖1 云南17個(gè)產(chǎn)地核桃仁聚類樹狀圖Figure 1 Clustering tree diagram of walnut kernels from 17 producing areas of Yunnan

3 結(jié)論

云南17個(gè)產(chǎn)地的核桃仁蛋白質(zhì)含量豐富，約占營養(yǎng)成分的1/5，其氨基酸的種類也較為齊全(色氨酸因水解被破壞，未被檢測出)，包含17種氨基酸，氨基酸總量為3.35%～5.14%，必需氨基酸含量為1.13%～1.76%，地域條件不同，其氨基酸總量及必需氨基酸含量有明顯差別，核桃仁的藥效氨基酸含量占氨基酸總量的67.47%～68.63%，各產(chǎn)地核桃仁的藥效氨基酸含量豐富，其呈味氨基酸含量占總氨基酸含量的38.10%～40.63%，均高于30%，都具有相對較好的呈味作用。核桃仁氨基酸模式與推薦的FAO/WHO模式及全蛋模式相比，其必需氨基酸配比略不均衡，除LYS以外的各必需氨基酸數(shù)值較接近或高于模式譜標(biāo)準(zhǔn)，在必需氨基酸中LYS的含量都相對偏低，各產(chǎn)地核桃仁的第一限制性氨基酸即為LYS。17個(gè)產(chǎn)地核桃仁SRC值為61.48～69.54，接近奶粉的(67.31)。通過聚類分析結(jié)果得出娘青(漾濞)、魯?shù)榇舐?號(昭通)、寧香(昌寧)、尋倘1號(尋甸)、慶豐3號(昭仁5)5個(gè)產(chǎn)地的核桃仁在這17個(gè)產(chǎn)地核桃仁中品質(zhì)最佳。綜上所述，云南這17種核桃仁蛋白質(zhì)含量較高，氨基酸種類豐富，具備較好的營養(yǎng)保健功能，在藥食領(lǐng)域可作為新型資源進(jìn)行開發(fā)利用，具有深入研究探索的價(jià)值。