不同产地黄芪种子蛋白质和氨基酸的含量测定及营养分析

张晓薇，弓 强，彭晓夏

（山西中医药大学 基础医学院，山西 晋中 030619）

黄芪是著名的滋补中药，也是最早被列入“药食同源”的中药材，是百姓日常生活中最常用的中药材。黄芪为豆科植物蒙古黄芪[Astragalus membranaceus (Fisch)Bge. Var. mongholicus(Bge.)Hsiao]或膜荚黄芪[Astragalus membranaceus(Fisch.)Bge.]的干燥根[1]。常用于气虚困乏、食少便溏、中气不足、腹泻脱肛、便血崩漏、表虚水肿、久溃不愈、慢性肾炎、蛋白尿、糖尿病等症状，具有治疗气虚、增强卫表功能、健脾利尿、敛汗抗衰的功能[2]。多年来，黄芪的应用主要集中在根、茎部，其他部位（如黄芪籽）现阶段尚未被有效利用[3]，对黄芪的研究也主要集中在黄酮[4]、黄芪甲苷[5]、多糖等方面[6]。而对黄芪种子蛋白质、氨基酸的成分及营养评价鲜有报道。中药中的氨基酸和蛋白质大多具有辅助药效的作用[7]。我国居民的膳食结构主要以五谷为主，蛋白质摄入普遍不足。如果能开发出有利用价值的种子蛋白，对弥补我国居民蛋白质不足有极大的好处。因此，对黄芪种子进行氨基酸分析及营养评价，对开发种子类营养产品提供一定的科学依据。

黄芪主产于山西、内蒙古、甘肃、吉林、黑龙江等地[8]。黄芪是山西著名的道地药材，对山西与其他地域的黄芪种子蛋白质、氨基酸进行比较，并与大豆和鸡蛋蛋白进行营养评价，为黄芪种子中营养成分给出合理的评价，为黄芪资源的开发和种植提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料和试剂

不同产地的黄芪种子选购于安国药材市场，经山西中医药大学中药学院刘计权副教授鉴定，均为深褐色扁圆形种子；氨基酸标准品，美国Sigma 公司提供；其余试剂均为分析纯，天津科密欧化学试剂有限公司提供。

1.2 仪器

L-8900 型氨基酸分析仪，日本日立高新技术公司产品；JA2003 型电子天平，上海双旭电子有限公司产品；SPT-20 型红外消解炉、SPD-60 型半自动凯氏定氮仪，北京三品科创有限公司产品；BGZ-型电热鼓风干燥箱，苏州江东精密仪器有限公司产品；DFT250 型高速粉碎机，北京环亚天元机械技术有限公司产品。

2 试验方法

2.1 蛋白质含量测定

按照GB 5009.5—2016 经凯氏定氮仪进行蛋白的测定。将经过筛选的完整饱满的黄芪种子分别用小型的粉碎机粉碎，过3 号药筛，装密封袋标记。用分析天平精确称取0.5 g 样品（精确至1 mg） 置于培养皿中，置于60 ℃恒温干燥箱中烘至恒质量，然后放入消化管中消化，用凯氏定氮仪进行测定并计算含量。

2.2 氨基酸含量测定和评价方法

2.2.1 氨基酸含量测定

取处理好的样品准确称取0.202 5，0.205 7 g 于25 mL 的比色管中，加入6 mol/L 的盐酸溶液15 mL，加入新蒸馏的苯酚溶液3 滴，再将比色管放入冷冻剂，冷冻5 min，放入恒温干燥箱，以110 ℃水解22 h 后取出冷却。将水解液过滤，去离子水多次冲洗比色管，水解液全部转移至25 mL 容量瓶中，pH值2.2 的柠檬酸钠缓冲液定容，摇匀后过0.45 μm 滤膜待测。用全自动氨基酸分析仪按照《食品中氨基酸的测定》 （GB 5009.124—2016） 进行检测，以峰面积计算，以外标法计算氨基酸含量。

2.2.2 必需氨基酸营养评价

氨基酸评分（Amino acid score，AAS） 是一种广为采用的食物蛋白质营养价值评价方法[9]，它反映了食物蛋白质与人体蛋白质构成模式的接近程度，以生物学价值最高的鸡蛋蛋白质作为参考蛋白质，将每克待测食物蛋白质中每种必需氨基酸的含量占FAO/WHO 评分模式中该氨基酸含量的百分数计算出来，此百分数即为氨基酸评分。食物蛋白质氨基酸模式与人体蛋白质构成模式越接近，其营养价值越高。计算公式如下：

化学评分[10]显示待测氨基酸与标准蛋白质鸡蛋蛋白氨基酸的接近程度。化学评分（Chemical score，CS） 的计算方法如下：

3 结果和分析

3.1 黄芪种子蛋白质含量

蛋白质含量的高低是评价种子品质好坏的重要指标。

不同产地黄芪种子蛋白质含量比较见表1。

表1 不同产地黄芪种子蛋白质含量比较/ %

由表1 可知，不同产地的黄芪种子蛋白质平均含量为45.66%，各地黄芪种子蛋白含量无明显差异，均高于含量较高的大豆蛋白，与常见的蛋白质食品进行对比，花生的蛋白质平均为27.05%[11]，核桃蛋白质含量为16.66%[12]。由此可见，黄芪种子的蛋白质含量均高于这些坚果类食品，说明黄芪种子是一种优良的植物蛋白来源，开发利用价值极大。其中，甘肃黄芪种子蛋白质含量最高，其次是山西黄芪种子，内蒙古最低。不同产地蛋白质含量差别与自然环境、气候变化或种植管理有一定的关系。

3.2 黄芪种子氨基酸组成分析

按照GB 5009.124—2016 可检测出16 种氨基酸。

黄芪种子氨基酸组成与含量分析见表2。

表2 黄芪种子氨基酸组成与含量分析 / g·（100 g)-1

3.2.1 不同产地黄芪种子氨基酸总量比较

氨基酸作为蛋白质的基本单位，对生物体蛋白质的组成和结构及代谢活动起重要的作用，不同氨基酸具有不同的功能。由表2 可知，黄芪种子所含的氨基酸种类齐全，在含量上有所差异。氨基酸含量最多的是山西30.85 g/100 g，其次为甘肃29.11 g/100 g，内蒙古最低28.07 g/100 g。其中，山西和内蒙古氨基酸含量最多的顺序为甘氨酸>谷氨酸>天冬氨酸，而甘肃黄芪中含量最多是谷氨酸>甘氨酸>天冬氨酸，蛋氨酸含量最低，与王永辉等人[13]测定的数据相似。总体看黄芪种子与其他物质相似，谷氨酸含量较高。谷氨酸是人体主要的氨基酸，可以解除机体氨毒，参与脑组织的生化代谢和多种生理活性物质的合成[14]，如谷氨酸是生成γ -氨基丁酸（GABA） 的前体，GABA 具有安神、调节食欲、降血压、防止动脉硬化和改善脂质代谢等多种生理功能，谷氨酸还具有促进红细胞生成、排除脑组织中的氨、影响儿童智力发育和预防癫痫等功能，在食品和医药等领域有着重要用途[15]。目前，γ -氨基丁酸被广泛用于辅助睡眠的保健品。山西和甘肃黄芪种子中含量最高的是甘氨酸及谷氨酸，甘氨酸和谷氨酸是抗氧化剂谷胱甘肽的组成原料，谷胱甘肽对肝脏解毒起到重要的作用。甘氨酸在食品加工可作为防腐剂和稳定剂，甘氨酸还可用作配制调节胃液酸度、提高肌肉活力的运动员营养饮料及其他氨基酸食品的原料[16]。因此，从富含甘氨酸角度可以加大黄芪种子氨基酸的应用。黄芪种子含丰富的天门冬氨酸，天冬氨酸是4 种必需氨基酸（赖氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸） 合成的前体，对增加心肌收缩、消除疲劳、增强肝脏功能等有一定作用[17]。

3.2.2 必需氨基酸营养评价

必需氨基酸是指人体自身无法合成，需从食物中摄取的氨基酸。食物中必需氨基酸的含量高低及比例是决定植物营养及食用价值的重要因素[18]。由表2 可知，黄芪种子中必需氨基酸种类齐全，必需氨基酸占氨基酸总量分别是山西35.65%，甘肃31.87，内蒙古31.70%。三地必需氨基酸含量高低顺序大体相同，均为亮氨酸>缬氨酸>赖氨酸>苏氨酸>异亮氨酸。而亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸是支链氨基酸，主要存在于肌肉中，是目前改善肌肉衰减主要推荐摄入的氨基酸，是一些素食人群补充支链氨基酸的有效食品。黄芪种子中赖氨酸和苏氨酸的含量也较高，正好弥补谷类食物这两种氨基酸偏低的缺点，利于蛋白质的食物互补作用，对提升食物蛋白质营养价值有很大的好处。食物蛋白质营养价值的高低取决于其所含的必需氨基酸的数量、种类和比例，食品营养学认为，FAO/WHO 理想模式是EAA/TAA在40%左右，EAA/NEAA 在60%以上[19]，黄芪种子必需氨基酸EAA/TAA 比值虽小于40%，但均超过30%，EAA/NEAA 比值为46%~53%，也接近60%，说明黄芪种子具有一定的营养价值。

3.2.3 药效氨基酸营养评价

自然界中有20 种标准氨基酸，其中天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、赖氨酸、精氨酸等9 种氨基酸在植物中含量较少，且有些人体不能合成，称为药用氨基酸[20]。黄芪种子中药效氨基酸占氨基酸总量较高。分别是内蒙古77.38%>甘肃71.18%>山西63.92%，高于枸杞的药效氨基酸含量，也高于一般水果（如杨梅） 中药用氨基酸含量[21]。说明中药材种子中的药用氨基酸与其药效有一定的关系，值得进一步挖掘药材种子的功能。不同产地的药效氨基酸含量高低基本一致。其中，天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、亮氨酸、精氨酸含量均比较高；天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸是嘌呤从头合成的主要原料，对机体核酸的合成有重要意义。故食用种子蛋白可以提高人体DNA 和RNA的水平，为机体自身的修复有重要的帮助。

3.2.4 苦味氨基酸营养评价

苦味氨基酸主要包括缬氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、精氨酸和亮氨酸，其含量多少会影响食物的口感，中药材中普遍有苦涩的味道，黄芪种子中的苦味氨基酸含量占29.07%~33.19%，比一般食材如花鳗鲡鱼中的苦味氨基酸含量高[22]，苦味有可能会影响其食用，建议食用时进行搭配来纠正其苦味。

3.3 不同产地黄芪种子氨基酸模式营养价值评价

黄芪种子氨基酸模式的比较见表3。

表3 黄芪种子氨基酸模式的比较/mg·g-1

通过不同产地黄芪种子必需氨基酸与FAO/WHO推荐的氨基酸模式相比较，可以看出不同产地黄芪种子中，蛋氨酸在氨基酸评分（AAS） 和化学评分（CS） 中最低。所以黄芪种子第一限制氨基酸为蛋氨酸，第二限制氨基酸是苯丙氨酸，只有异亮氨酸AAS 大于1，说明黄芪种子的氨基酸模式与营养推荐模式存在一定的差距。从化学评分（CS） 结果看不同产地的必需氨基酸数值基本相似，其中缬氨酸最高。

3.4 不同食品中必需氨基酸含量对比

将黄芪种子与常用食品鸡蛋和大豆进行必需氨基酸含量对比。

与不同食品必需氨基酸含量比较见表4。

表4 与不同食品必需氨基酸含量比较

由表4 可知，不同产地黄芪种子EAA/TAA 与大豆、鸡蛋比值接近。提示黄芪种子蛋白中必需氨基酸合理，利用价值较高，从营养学角度可以认为其是值得食用的植物蛋白质材料。

4 结论

从不同产地黄芪种子的蛋白质含量、氨基酸总量、必需氨基酸、药效氨基酸、氨基酸营养评价等方面进行比较，山西、甘肃和内蒙古的黄芪种子蛋白质含量均高于常见的大豆、鸡蛋等优质蛋白，平均为45.66%，其中山西的蛋白质含量最高。不同产地的黄芪种子在蛋白质含量和氨基酸含量有一定差别，可能与其遗传因素有关，也与土壤环境、气候条件和种植管理有一定关系。

按GB 5009.124—2016 标准共检出黄芪种子中16 种氨基酸，不同产地的氨基酸含量有一定的差别，但差别不大。山西和内蒙古黄芪含中甘氨酸量最高，甘肃黄芪中谷氨酸含量最高，其他氨基酸含量高低顺序基本相似。黄芪种子的必需氨基酸含量占氨基酸总量平均为33.41%，其中山西黄芪的含量最高。9 种药效氨基酸含量也丰富，平均占氨基酸总量的70.84%，其中内蒙古最高，山西最低，苦味氨基酸含量也较高，占氨基酸总量的平均30.98%。其中，山西最高，内蒙古最低。通过FAO/WHO 推荐的氨基酸模式相比较，黄芪种子第一限制氨基酸为蛋氨酸，AAS 和CS 与推荐模式还存在一定的差距，也说明植物蛋白的营养价值较完全蛋白略低。通过与大豆和鸡蛋中的必需氨基酸进行营养评价，山西黄芪种子中的EAA/TAA 高于大豆和鸡蛋，甘肃和内蒙古的大豆和鸡蛋EAA/TAA 比值接近。

植物蛋白相较动物蛋白有蛋白质含量高，富含多不饱和脂肪酸、膳食纤维、维生素与矿物质等。而中药种子除了富含蛋白质，还具有其独特的中药活性，黄芪种子中富含黄酮，而且黄芪种子酶水解的多肽也具有很强的抗氧化活性[25]，因此加大开发黄芪种子植物蛋白在功能食品的开发利用有重要的意义。