沙棘枝叶不同部位氨基酸含量的测定与分析

2013-11-30程文杰潘晓亮

家畜生态学报 2013年6期

秦莉，程文杰，潘晓亮

石河子大学动物科技学院，新疆石河子 832003

氨基酸是指含有氨基和羧基的一类有机化合物的通称，它是生物功能大分子蛋白质的基本组成单位。氨基酸不仅提供了合成蛋白质的重要原料，还为促进生长、进行正常代谢维持生命活动提供了物质基础。广泛应用于食品、医药、饲料、化妆品和保健品等领域[1-2]。据统计，2006年全球的氨基酸原料生产已经达到280万t，其中用于医药、保健及化妆品等领域的有40万t，约占14.5%；用于饲料添加剂约60万t，占21.5%；用于调味剂及食品添加剂约180万t，占64%[3]。随着新疆自治区以防风固沙为主的退耕还林、还草工程的实施，沙棘将在这项伟大工程中发挥巨大作用，种植面积将逐年增加，因此沙棘枝叶的生物量也随之增加。张敏[5]、何轶等[6]分别对沙棘原汁进行了营养成分分析，表明沙棘果汁中营养成分丰富，具有很高的开发利用价值。沙棘果实也成为我国古代藏医、蒙医常用的药材，具有祛痰利肺、养胃健脾、活血散瘀的药理功效，1977年卫生部首次将沙棘列入《中华人民共和国药典》[4]。目前，人们已经从蚕、黑胸大蠊、羊、葫芦巴种子、食用菌、玉米粒等不同动植物体体中分离出多种氨基酸，并对其含量进行了分析[7-12]。但在沙棘枝叶中，氨基酸的含量相关研究还尚未报道。本文通过测定分析沙棘枝叶不同部位氨基酸的含量，为饲料领域的研究奠定基础，同时为其他各领域更好地开发利用沙棘枝叶提供科学依据，使沙棘枝叶资源变废为宝。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 试验原料小果沙棘、雄性沙棘2个品种的沙棘叶、小枝(0

1.1.2 主要仪器及试剂 Sykam S-433D氨基酸分析仪，包括：电子制冷溶液存放单元S7130、自动进样器S5200、四元梯度泵S2100、反应单元S4300、检测系统、系统控制和数据处理软件；万分之一电子天平；样品筛；真空泵；恒温箱；旋转蒸发器。

17种氨基酸混合标准储备液、盐酸、液氮、茚三酮、柠檬酸钠、柠檬酸、氢氧化钠、甲醚、硫二甘醇、乙二胺四乙酸、苯酚、盐酸、硼酸等试剂为分析纯试剂，实验用水均为一级水。

1.2 试验方法

试验采用酸水解法测定沙棘枝叶中氨基酸的含量。其原理是使饲料蛋白在110 ℃，6mol/L盐酸作用下水解成单一氨基酸，再经离子交换色谱法分离并以茚三酮做柱后衍生测定。水解中，色氨酸全部破坏，不能测量。胱氨酸和蛋氨酸部分氧化，不能测准[13]。

1.2.1 混合氨基酸标准工作液的制备吸取一定量的氨基酸混合标准储备液于50 mL容量瓶中，用柠檬酸钠缓冲液定容，混匀，使各氨基酸组分浓度c(氨基酸)=100 nmol/mL。

1.2.2 样品液的制备处理方法同GBT18246-2000[13]。称取含1.0～1.2 g样品(准确至0.1 mg)于20 mL安培管中；加入15 mL 6 mol/L HCL；用液氮冷冻；待液体超过三分之一凝固后，抽真空，熔化安培管使其密封；将其放在110℃的炉子上，水解24小时；水解完成后，冷却，开管，水解液无损转移至50 mL容量瓶中、一级水定容，混匀；过滤；用枪取0.5 mL滤液于青霉素小瓶60 ℃，抽真空，蒸发至干；加入1～3 mL pH 2.2稀释样品液，使氨基酸浓度达到50-250 nmol/mL震荡混匀，用0.22 μm 滤膜过滤后装入氨基酸小瓶，供上机测定使用。

1.2.3 样品的分析仪器运行条件： Sykam S2100压力39.0 bar；总流速0.45 mL/min；S4300反应器流速0.25 mL/min；柱温60℃；检测波长：440 nm/570 nm双波长同时检测，压力6.0 bar，反应器温度130 ℃；分别取标准溶液及试样液20 μL进样。根据保留时间及标准加入法测定性，试样峰面积与标准峰面积比较定量[14]。

1.2.4 数据处理采用EXCEL表数据处理。

2 结果与分析

2.1 氨基酸标准品及小果沙棘、雄性沙棘各不同部位氨基酸的色谱分离

经衍生和梯度洗脱之后，在45 min内实现了17种标准氨基酸衍生物的完全分离，同时对样品液进行了衍生和分离，结果见附录图1和图2。从图中可看出，标准氨基酸及样品各部位中均含有17种氨基酸，且各氨基酸之间分离良好。

2.2 小果沙棘及雄性沙棘枝叶不同部位氨基酸含量的分析

由表1和表2可知：小果沙棘、雄性沙棘氨基酸含量比较丰富，不同部位之间的氨基酸含量差异比较明显，而且不同氨基酸之间含量差异较大，小果沙棘叶总氨基酸含量为159.61 mg/g，枝叶混合为92.27 mg/g，而雄性沙棘叶为117.48 mg/g，枝叶混合为91.00 mg/g，相比之下分别多了42.13 mg/g，1.27 mg/g，而小枝、中枝、大杆氨基酸含量则少了30.12 mg/g，8.50 mg/g，6.18 mg/g；两个品种的氨基酸含量均以叶片最高，其次是枝叶混合，大杆中氨基酸的含量最低。小果沙棘不同部位均以天冬氨酸含量最高，比例范围为14.90%～30.57%，其次为谷氨酸，比例范围为9.48%～11.65%；而雄性沙棘不同部位均以天冬氨酸含量最高，比例范围为16.64%～24.51%，叶和枝叶以谷氨酸含量较高，小枝、中枝、大杆其次以脯氨酸含量较高，比例范围分别为10.36%～10.46%，9.79%～10.45%。

表1 小果沙棘枝叶不同部位氨基酸组成及含量

注：1.叶;2.枝叶混合;3.大杆; 4.中枝;5.小枝;a.必需氨基酸;b.半必需氨基酸;c.药用氨基酸;d.酸性氨基酸;e.碱性氨基酸;f.中性氨基酸;S.Sample;C.Content;P.Percentage。下同。

Note:1.leaves;2.the mixture of leaves and branches;3.big branch;4.middle branch;5.small branch;a.essential amino acids;b.semi-essential amino acids;c.medical amino acids;d.acidic amino acids;e.basic amino acids;f.neutral amino acids;S.Sample;C.Content;P.Percentage.

表2 雄性沙棘枝叶不同部位氨基酸组成及含量

2.3 小果沙棘、雄性沙棘不同部位不同种类氨基酸含量分布

由表1和表2可知，两个品种的沙棘均含有7种人体必需氨基酸、2种半必需氨基酸、9种药性氨基酸、8种非必需氨基酸、2种酸性氨基酸、3种碱性氨基酸及12种中性氨基酸。其在总氨基酸中的比例，结果见表3。

由表3可知：同一品种不同部位氨基酸含量不同，品种间相比较其大小依次为：叶>枝叶混合>小枝>中枝>大杆。按净含量而言：小果沙棘叶、枝叶混合中所含必需氨基酸分别为60.80 mg/g，34.14 mg/g，而雄性沙棘叶、枝叶混合中必需氨基酸分别为43.86 mg/g，32.57 mg/g。各品种中必需氨基酸均以甲硫氨酸含量最低，枝叶混合及叶以亮氨酸含量最高，小枝、中枝、大杆以赖氨酸含量最高。按比例而言：小果沙棘不同部位必需氨基酸含量在29.46%～38.09%，半必需氨基酸在7.47%～8.84%，非必需氨基酸在53.07%～63.07%，药用氨基酸在61.11%～64.46%，酸性氨基酸在26.44%～40.06%，碱性氨基酸在4.19%～16.64%，中性氨基酸在45.74%～56.81%，必需氨基酸、半必需氨基酸、药用氨基酸、碱性氨基酸及中性氨基酸均以叶片含量最高，枝叶混合次之。雄性沙棘必需氨基酸含量在32.08%～37.33%，半必需氨基酸在7.24%～8.89%，非必需氨基酸在53.78%～60.68%，药用氨基酸在57.17%～63.08%，酸性氨基酸在27.09%～34.14%，碱性氨基酸在13.94%～16.68%，中性氨基酸在51.92%～56.23%，必需氨基酸及药用氨基酸均以叶片含量最高，枝叶混合次之。

3 讨论

小果沙棘、雄性沙棘两个品种不同部位均含有17种氨基酸，其中包括2种酸性氨基酸、3种碱性氨基酸、12种中性氨基酸。所含氨基酸种类中，天冬氨酸含量最高，谷氨酸次之，而半胱氨酸、甲硫氨酸含量最低。未检测到色氨酸，原因是在进行水解时色氨酸被破坏，所测半胱氨酸、甲硫氨酸含量最低，有可能发生氧化而导致其测含量较低。

表3 小果沙棘及雄性沙棘不同部位不同种类氨基酸在氨基酸总含量中的比例Table 3 The proportion of different type of amino acids in total amino acid from different parts of the small fruithippophae rhamnoides and the infertility hippophae rhamnoides %

注：1～5为小果沙棘样品，分别为叶、枝叶混合、大杆、中枝、小枝；6～10为雄性沙棘样品，分别为叶、枝叶混合、大杆、中枝、小枝；括号中的数值为所占氨基酸总量的比例，括号之外的数字为所测样品的含量(mg/g)。

Note:1～5. belongs to the small fruit hippophae rhamnoides,which are leaves, the mixture of leaves and branches, big branches, middle branches and small branches.6～10. belongs to the infertility hippophae rhamnoides,which are leaves, the mixture of leaves and branches, big branches, middle branches and small branches.The value in the parentheses is the percent of share of the total amino acids,that outside of the parentheses is the content of the sample.

小果沙棘、雄性沙棘不同部位的氨基酸含量不同，研究发现不同部位氨基酸的含量大小顺序依次为：叶>枝叶混合>小枝>中枝>大杆，其中小果沙棘叶片含有的必需氨基酸、半必需氨基酸、药用氨基酸、碱性氨基酸及中性氨基酸含量最高，枝叶混合次之。雄性沙棘中必需氨基酸及药用氨基酸均以叶片含量最高，枝叶混合次之。小果沙棘不同部位均以天冬氨酸含量最高，其次为谷氨酸；而雄性沙棘不同部位均以天冬氨酸含量最高，其次叶、枝叶以谷氨酸含量较高，小枝、中枝、大杆以脯氨酸含量较高。天冬氨酸和谷氨酸为鲜味氨基酸，是食物中鲜味重要的来源之一，这两种氨基酸占氨基酸总量的25%以上，表明沙棘枝叶作为饲料的适口性较好。必需氨基酸中以苯丙氨酸、亮氨酸、赖氨酸较高，这三种必需氨基酸对组织蛋白质合成与分解有调节作用，可以防治肝、肾功能衰竭，亮氨酸还有刺激胰岛素的分泌功能[6]。