陳 旺，王宇慧，張曉冬，李俊峰，劉全蘭*

(1.青島科技大學海洋科學與生物工程學院，山東青島 266042；2.山東省農(nóng)業(yè)科學院，山東濟南 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物蛋白或由于宗教或文化習慣而不能食用動物蛋白的國家中顯得更為重要。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險。這些研究極大地促進了人們越來越重視豆類在飲食中的應用，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，并被應用到土壤改良中。對于世界上許多地區(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。淀粉能為人類和動物提供營養(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123份箭筈豌豆的氫氰酸含量進行測定，篩選出58份箭筈豌豆材料，再對其粗蛋白、可溶性蛋白和淀粉含量進行測定，并對他們的關(guān)系進行相關(guān)性分析，從而選出具有較高粗蛋白和淀粉含量的符合國家食品安全標準的箭筈豌豆種質(zhì)，這些種質(zhì)將用于箭筈豌豆品種的培育。

1 材料與方法

研究對象。該試驗所用的123份箭筈豌豆種質(zhì)由山東省農(nóng)業(yè)科學院農(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、磷酸購自國藥集團化學試劑有限公司；硫酸銅、硫酸鉀購自天津博迪化工股份有限公司；總淀粉試劑盒購自西格瑪奧德利奇(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高速離心機由北京京立離心有限公司提供；UV-2550紫外分光光度計由島津公司提供。

氫氰酸含量的測定。箭筈豌豆氫氰酸含量的測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%)浸濕的苦味酸試紙在自然條件下陰干后裁成適當?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12 h。用5 mL去離子水洗脫試紙30 min，在510 nm波長下測定洗脫液的吸光度，其空白對照為在沒有氰化物存在下的苦味酸試紙的洗脫液，每個樣品測量3次。樣品中氫氰酸的含量根據(jù)公式(1)進行計算。

(1)

式中，表示洗脫液的吸光度；表示箭筈豌豆粉的重量(g)。

粗蛋白含量的測定。粗蛋白含量的測定采用國標GB 5009.5—2010 中的凱式定氮法。

可溶性蛋白含量的測定。采用考馬斯亮藍法對樣品中可溶性蛋白含量進行測定。準確稱取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考馬斯亮藍試劑，混勻，25 ℃反應5 min。以未加提取液的磷酸緩沖溶液為空白對照，在595 nm波長下測量吸光度，根據(jù)標準曲線回歸方程(=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)。

總淀粉含量的測定?？偟矸酆渴褂每偟矸墼噭┖羞M行測定，試驗步驟根據(jù)操作說明進行。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，加入8 mL的1.2 mol/L醋酸鈉緩沖液，同時加入耐高溫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，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-葡萄糖標準液對照，0.1 mL蒸餾水作為空白，510 nm測各樣品的吸光度。

2 結(jié)果與分析

通過苦味酸分光光度法對123份箭筈豌豆種質(zhì)的氫氰酸含量進行測定，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。我國食品安全國家標準規(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準的有47個品種，占總試驗材料的38.21%。結(jié)合食品安全國家標準可知，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)的試驗材料。此外，該試驗還選取了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)進行對照，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，該試驗共選取這58份箭筈豌豆材料對其中蛋白和淀粉含量進行測定，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

該試驗通過凱氏定氮法對58份箭筈豌豆種質(zhì)的粗蛋白含量進行測定，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到40%以上，它們分別是CV39、CV40、CV31、CV14、CV30和CV35，并且在這6個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)全國粗蛋白優(yōu)異資源標準可知，以上6份箭筈豌豆種質(zhì)的粗蛋白含量高于標準中規(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相關(guān)(<0.05)。這與“.”中粗蛋白的結(jié)果相對應。

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箭筈豌豆的優(yōu)異種質(zhì)進行評價。

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，因此不能將其評價為優(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，因此可以被評價為優(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

該研究對來自山東省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)作物種質(zhì)資源研究所的123份箭筈豌豆種質(zhì)資源進行分析和評價，得到了47份氫氰酸含量符合國家食品安全標準的種質(zhì)，并在此基礎(chǔ)上對箭筈豌豆種質(zhì)進行初步篩選，最終挑選出58份箭筈豌豆種質(zhì)作為試驗材料，并測定其中的粗蛋白、可溶性蛋白和淀粉含量，結(jié)合單因素方差分析對以上3種組成成分含量之間的相關(guān)性關(guān)系進行驗證。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家食品安全標準的箭筈豌豆優(yōu)良種質(zhì)，應以粗蛋白含量作為首要篩選條件，在此基礎(chǔ)上結(jié)合對可溶性蛋白含量和淀粉含量的評價，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)，通對各個組成成分的篩選，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到75%以上，其中CV34達到79.25%，而食用豆類一般在70%左右波動，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可以被評價為優(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)，同時也為蛋白和淀粉的生產(chǎn)加工提供了優(yōu)質(zhì)的來源。