5种百香果品系间氨基酸组成比较及评价分析

(福建省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所, 福建省农产品质量安全重点实验室,福建福州 350003)

百香果学名西番莲,是西番莲科(Passifloraceae)西番莲属(PassifloraLinn.)的热带多年生常绿藤本植物,原产南美洲巴西至阿根廷一带和澳大利亚,现广泛分布于热带和亚热带地区[1],分为紫果西番莲(PassifloraedulisSims)、黄果西番莲(PassifloraedulisflavicarpaDegener)及二者的杂交种[2-4]。百香果因其果汁香味馥郁、甜酸可口、色泽悦目,有“果汁之王”的美称[5-6]。

氨基酸作为蛋白质的分解产物,是评价食品质量及营养价值的重要指标[7]。氨基酸不仅是百香果中的重要营养组成,也影响着百香果的口感和质量,因此百香果中各种游离氨基酸的种类和含量的分布状况,可作为评价百香果营养品质的重要指标。已有报道检测了百香果(西番莲)中氨基酸含量,并与其它果蔬进行了比较[8-10];朱洁等[11]比较了紫香1号和平塘1号2种百香果氨基酸含量,发现平塘1号在多个营养成分含量方面更为显著;郭艳峰等[12]比较分析黄金果、台农、紫果1号果汁中氨基酸的含量,研究表明不同品种百香果果汁的营养成分具有一定差异,黄金果更适合产业高附加值保健产品开发和工厂化加工利用。但未对百香果品种间氨基酸组成及类别进行深入分析。

百香果的品系繁多,有500多种,大部分主要是作为观赏用[2]。可作商业化种植、适应性较好的目前主要有4种:‘台农’、‘紫香’、‘芭乐味黄金果’和‘满天星’;另外有一种未被商业化种植、果实较小的‘实生株系紫果’,耐寒性强,常作为嫁接果苗的砧木。本研究对同一栽培地点的5个品系百香果的氨基酸含量进行定性定量分析,应用SPSS软件对数据进行差异分析和聚类分析,研究各品系百香果氨基酸含量差异,以期为构建百香果的内在品质成分数据库提供资料。

1 材料和方法

1.1 材料与仪器

5个不同百香果品系的果实 分别为‘台农’、‘紫香’、‘芭乐味黄金果’、‘满天星’和 ‘实生株系紫果’,种植于福建省龙岩市连城县,环境气候条件、海拔高度、土壤以及栽培管理水平基本一致,各品系树龄相同,树体大小相似;氨基酸标准品(纯度99.7%) 英国Alfa Aesar公司;氢氧化钠、乙酸、盐酸、磷酸、硫酸钠、浓硫酸、乙酸锌、亚铁氰化钾、磷酸二氢钾 均为分析纯,国药集团化学试剂有限公司。

L-8800氨基酸分析仪 日本日立公司。

1.2 实验方法

1.2.1 百香果采集及处理 从各百香果种植园采摘成熟度一致的果实(果紫红或金黄,花落后60～90 d,以轻触百香果果蒂脱落为准,果实发育良好且果型一致),每种样品随机取6 kg,洗净,将样品切开取出果囊果汁,充分匀浆后过滤,滤液装入PET瓶,贮存于-20 ℃条件。每种样品做3组平行。

1.2.2 不同品系百香果氨基酸含量检测 利用氨基酸自动分析仪对不同品系的百香果测定全部氨基酸组成,参考国标方法进行测定[13-14]。样品前处理:称取2～3 g的处理好的果汁置于20 mL水解瓶中,加入10.0 mL盐酸(6.0 mol L-1),然后抽真空密封水解瓶。将水解瓶置于110±1 ℃干燥箱中,水解22～24 h。取出水解瓶,冲洗出待测液并定容,用pH2.2柠檬酸钠缓冲液稀释,使样液中氨基酸浓度达100～500 nmol·mL-1,高速离心过滤上机待测。以氨基酸标准品定性,外标法定量。

1.2.3 氨基酸营养价值评价 分别计算苏氨酸、缬氨酸、蛋氨酸+胱氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸、赖氨酸占氨基酸总量的相对含量,与1973年FAO/WHO 修订的人体必需氨基酸含量模式谱比较[15-17]。同时计算氨基酸得分(amino acid score,AAS)、氨基酸比值系数(ratio coefficient,RC)和比值系数分(score of ratio coefficient,SRC),进行综合评价。各指标的计算公式如下:

AAS=试样氨基酸含量/参考蛋白氨基酸含量×100

RC=某氨基酸得分/氨基酸平均得分

SRC=100×(1-变异系数)

其中,必需氨基酸中AAS 最低的氨基酸称为第一限制氨基酸(first limiting amino acid),变异系数为RC的相对标准差。

1.3 数据处理

采用Excel 2007软件对实验数据进行处理;用SPSS 19.0软件对实验数据进行显著性分析和聚类分析。

2 结果与分析

2.1 5个品系百香果氨基酸含量分析

表1 不同百香果品系氨基酸含量(mg·100 g-1)Table 1 Amino acids content in different species of passion fruit(mg·100 g-1)

注:小写字母不同表示同行差异显著(P<0.05),大写字母不同表示同行差异极显著(P<0.01),*代表必需氨基酸；表2表3同。

如表1所示,5个品系共鉴定出17种氨基酸,其中包含除色氨酸外的7种人体必需氨基酸(EAA),包括苏氨酸、缬氨酸、甲硫(蛋)氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸,10种非必需氨基酸NEAA。5个品系17种氨基酸中含量排在前3位的均为脯氨酸、谷氨酸和天冬氨酸均值分别为135.41、122.43、121.82 mg·100 g-1,含量最低的均为胱氨酸,均值4.07 mg·100 g-1;‘台农’、‘紫香’含量最高的是脯氨酸,分别为163.02、202.04 mg·100 g-1,‘芭乐味黄金果’、‘满天星’、‘实生株系紫果’含量最高的均为谷氨酸,分别为161.79、133.60和110.94 mg·100 g-1。比较结果显示,‘芭乐味黄金果’部分氨基酸含量高于其他4个品系,其中苏氨酸含量达差异显著水平(P<0.05),丝氨酸、丙氨酸达差异极显著水平(P<0.01);与‘台农’、‘紫香’、‘实生株系紫果’相比,芭乐味黄金果’谷氨酸、异亮氨酸、赖氨酸含量较高,均达差异显著水平(P<0.05),从表1还可见,‘台农’、‘紫香’17种氨基酸含量接近,均未达差异显著水平(P>0.05)。

2.2 5个品系百香果氨基酸营养评价

5个品系中‘芭乐味黄金果’氨基酸总量TAA(977.03 mg·100 g-1)、人体必需氨基酸EAA(268.14 mg·100 g-1)和儿童必需氨基酸CEAA(63.26 mg·100 g-1)含量均为最高,和‘实生株系紫果’中的相应指标达差异极显著水平(P<0.01);‘实生株系紫果’EAA/NEAA(42.13%)和EAA/TAA(29.63%)2个参数均最高,‘芭乐味黄金果’其次(分别为37.90%,27.45%)。根据1973年FAO/WHO提出的理想模式,质量较好的蛋白质其EAA/NEAA在60%以上,EAA/TAA在40%左右[16],因此5个品系中,‘实生株系紫果’‘芭乐味黄金果’和‘满天星’的蛋白质较接近理想蛋白质的要求。‘实生株系紫果’和‘台农’、‘紫香’相比,CEAA/TAA值均达差异极显著水平(P<0.01),EAA/TAA值达差异显著水平(P<0.05),‘实生株系紫果’EAA含量低于‘台农’、‘紫香’,但占氨基酸总量比例高于后者。

2.3 5个品系百香果果实中呈味氨基酸和功能氨基酸含量分析

鲜味氨基酸以FLA(Flavor amino acid)表示,为谷氨酸、天冬氨酸之和。5个百香果品系的鲜味氨基酸FLA值为198.49～312.28 mg·100 g-1,平均值为244.25 mg·100 g-1;FLA/TAA为26.64%～33.57%,平均值是30.23%。百香果FLA含量丰富,约占总氨基酸含量三分之一,是百香果汁味道鲜美的重要因素。5个百香果品系比较,‘芭乐味黄金果’FLA值最高,显著高于‘台农’、‘紫香’和‘实生株系紫果’(P<0.05)。

甜味氨基酸含量以SWA(Sweet amino acid)表示,为丙氨酸、甘氨酸、脯氨酸、丝氨酸含量之和。甜味氨基酸SWA的含量范围是312.87～191.09 mg·100 g-1,平均值是273.42 mg·100 g-1;SWA/TAA值为29.51%～39.46%,平均值是33.67%。SWA可增加百香果的甜味,使百香果口感更好,且与人体健康密切相关。5个百香果品系比较,‘实生株系紫果’SWA值最低,与‘芭乐味黄金果’、‘紫香’相比达差异极显著水平(P<0.01);与‘台农’相比达差异显著水平(P<0.05)。

芳香族氨基酸含量用ArAA(Aromatic amino acid)表示,为苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸含量之和。芳香族氨基酸ArAA值范围是40.63～57.12 mg·100 g-1,平均值是48.63 mg·100 g-1;ArAA/TAA值为5.85%～6.82%,平均值是6.02%。ArAA不仅可以增加百香果的香味,也是人体代谢和蛋白质合成的重要氨基酸,和肠道微生物的活动密切相关。5个百香果品系比较,‘芭乐味黄金果’ArAA值为57.12 mg·100 g-1含量最高,显著高于‘实生株系紫果’(P<0.05),与其他3种相比差异不显著。

药用氨基酸含量以MEA(Medicinal amino acid)表示,为天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、赖氨酸、精氨酸含量之和。药用氨基酸MEA在387.09～575.72 mg·100 g-1之间,平均含量459.81 mg·100 g-1;MEA/TAA在51.67%～60.15%之间,平均值为57.00%,占总量一半以上,可见百香果具有一定的保健功能。MEA中,谷氨酸能在人体内形成谷氨酰胺,消除人体代谢的氨积累,具有恢复创伤机体、治疗消化道溃疡等功效;精氨酸能可改善心脑血管疾病、提高机体免疫力、促进伤口愈合;天冬氨酸具有增强肝功、缓解疲劳,预防心脏病、高血压的作用[14]。‘芭乐味黄金果’MEA值最高,与‘实生株系紫果’相比达差异极显著水平(P<0.01);与‘紫香’、‘台农’相比达差异显著水平(P<0.05)。

表5 不同品系百香果必需氨基酸的AAS、RC和SRC的比较Table 5 Comparison of AAS,RC and SRC of different species of passion fruits

支链氨基酸含量以 BCA(Branchedchain amino acid)表示,为缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸含量之和。支链氨基酸 BCA在123.09～86.70 mg·100 g-1之间,平均值99.86 mg·100 g-1。研究表明,BCA丰富饮食与代谢健康之间存在正相关关系,包括体质量调节、肌肉蛋白质合成和葡萄糖稳态[18-19]。‘芭乐味黄金果’MEA和BCA含量最高,更适合开发功能性饮料。

2.4 5个品系百香果人体必需氨基酸的比例与氨基酸模式谱的比较

由表4可知,5个品系百香果中,赖氨酸所占总氨基酸比例台农(6.3%)、紫香(6.1%)、满天星(7.0%)、黄金果(6.8%)和实生株系紫果(7.2%)均高于氨基酸模式谱(5.5%)要求;缬氨酸和酪氨酸+苯丙氨酸基本符合氨基酸模式谱要求;5个品系百香果甲硫氨酸+胱氨酸、异亮氨酸和亮氨酸所占比例均偏低。‘实生株系紫果’中除缬氨酸略低于‘紫香’外,其他指标均为5个品系中最接近氨基酸模式谱要求。

2.5 5个品系百香果必需氨基酸的AAS、RC和SRC的比较

根据EAA含量及比例计算AAS、RC和SRC,对5个品系百香果的营养价值进行直观的评价。由表5可知,5个品系百香果中,‘实生株系紫果’的氨基酸得分AAS和比值系数分SRC均为最高,分别达72.61和1.46。‘实生株系紫果’呈味氨基酸和芳香族氨基酸含量均为5个品种中最低,一定程度影响其口感品质,但是‘实生株系紫果’的氨基酸得分AAS和比值系数分SRC在5个百香果品系中最高,说明其氨基酸组成比例相对更加合理。百香果所含各种必需氨基酸中,甲硫氨酸+胱氨酸的AAS(0.34～0.51)和RC(0.42～0.57)值最小,为百香果的第一限制性氨基酸,这与何洁等的报道一致[10]。因此在进行深加工时需利用蛋白质互补法提高营养水平。

2.6 5个品系百香果氨基酸的聚类分析

将供试材料的氨基酸组成及含量标准化后,根据欧氏距离,采用离差平方和法进行系统聚类分析,从最大组内连接距离中值12.5处进行划分,5个品系被聚为2类(图1)。第1类为‘芭乐味黄金果’,其特征为TAA、EAA、CEAA、FLA、BIA、MEA、BCA和ArAA均为最高。‘芭乐味黄金果’属于黄果西番莲,而第2类中,‘紫香’和‘实生株系紫果’属于紫果西番莲,‘台农’和‘满天星’为紫果西番莲和黄果西番莲杂交种。从图1还可见,第2类中可分成2亚类,‘实生株系紫果’为1亚类,其余3种为1亚类,主要由于‘实生株系紫果’的氨基酸组成相比其他3个品种接近氨基酸模式谱要求,且其氨基酸得分AAS和比值系数分SRC均为最高。这与‘芭乐味黄金果’为黄果西番莲,‘实生株系紫果’为紫果西番莲,‘台农’、‘满天星’为黄果西番莲和紫果西番莲杂交种,‘紫香’为‘台农’的嫁接苗选育种[21]相符合。

图1 5个品系百香果的氨基酸聚类树状图Fig.1 Dendrogrnm of amino acids in passion fruits

3 结论

百香果色、香、味优良品质的形成是百香果中存在的一些特征性成分综合配比的结果,能够反映百香果品质特征的功能性成分主要有氨基酸、香气成分、糖、有机酸等化合物。氨基酸作为植物果实中重要的营养和味觉成分之一,其组成和含量直接影响果实的营养和保健价值[20]。本研究表明,供试的5个百香果品种中,‘芭乐味黄金果’氨基酸总量以及必需氨基酸、鲜味氨基酸、芳香族氨基酸等均高于其他4个品种,说明‘芭乐味黄金果’适合进行精深加工利用,这与郭艳峰等[12]报道的结果相似。‘芭乐味黄金果’属于黄果西番莲,黄果西番莲品系的百香果氨基酸含量是否会高于紫果西番莲品系有待进一步研究。

现代化学分类学认为,氨基酸普遍存在于植物体内,因它们的种类、数量和排列顺序不同而组成不同种类的蛋白质。由于蛋白质是生物体内具有遗传信息特征的媒体,因此可以说,氨基酸含量的综合水平在一定程度上与生物种质有关,在分类学上有一定价值[21]。对5个百香果品种氨基酸含量及组成进行聚类分析,结果表明,氨基酸含量的综合水平与百香果品种特征存在着相关性,具体相关程度有待进一步研究。本研究结果可为百香果良种选育、质量标准的制定、综合开发利用提供科学依据和理论支撑。