六种市售禽蛋蛋清氨基酸主成分分析与综合评价

李倩倩，刘玥玥，李凡，罗章，池福敏*

1(西藏农牧学院 食品科学学院，西藏 林芝， 860000)2(陕西师范大学 食品工程与营养科学学院，陕西 西安， 710119)

鸡蛋中氨基酸种类多样、含量丰富，且富含谷物和豆类都缺乏的一种人体必需氨基酸——蛋氨酸[1]。鸡蛋蛋清氨基酸中40%为必需氨基酸，被视为理想的蛋白质模型[2]。鹌鹑蛋也是人们日常膳食的常见选择，因其具有较高的营养价值而被誉为“动物中的人参”[3]。氨基酸比值系数法是基于氨基酸平衡理论设计的评价蛋白质营养价值的一种方法[4]。目前，利用科学的数理统计分析方法对禽蛋中氨基酸的营养价值进行综合评价的研究较少，且尚未有针对当下市售新鲜禽蛋氨基酸含量进行比较分析及综合评价的报道。相关的研究多针对个别特殊禽蛋品种中氨基酸的营养价值进行研究[5-6]。本文采用氨基酸比值系数法及主成分分析法[7]对6种市售新鲜禽蛋蛋清氨基酸进行主成分分析与综合评价，比较6种市售禽蛋蛋清中氨基酸的组成与含量，以此为依据评价不同禽蛋蛋清中氨基酸的营养价值及综合质量。

1 材料与方法

1.1 材料和仪器

1.1.1 材料

材料：6种市售禽蛋均购自西安市长安区华润万家超市，品种与产地如表1所示。

表1 六种市售禽蛋的编号及基本信息

试剂：氨基酸混合标准品、茚三酮(色谱纯)、缓冲溶液(P/N855-3407)，购自日本和元纯药工业株式会社；无水乙醇(分析纯)，天津市科密欧化学试剂有限公司；HCl(优级纯)，洛阳昊华化学试剂有限公司。

1.1.2 主要仪器设备

LGJ-10C冷冻干燥机，北京四环科学仪器厂有限公司；超声波清洗机(KQ-500DB)，昆山市超声仪器有限公司；电热鼓风干燥箱(101-2AB)，北京中兴伟业仪器有限公司；L-8900全自动氨基酸分析仪，日本HITACHI公司。

1.2 实验方法

1.2.1 禽蛋蛋清样品的制备

将当日所购新鲜禽蛋蛋清分离，置于干净培养皿内，于-20 ℃冷冻12 h后冷冻干燥，4 ℃保存备用。

1.2.2 氨基酸含量的测定

参照GB/T 5009.124—2003《食品中氨基酸的测定》进行氨基酸含量的测定。准确称取禽蛋蛋清冻干粉100 mg置消化管中，加入10 mL 6 mol/L的HCl，超声2 min后，以氮气吹扫封口，将密封后的消化管置于110 ℃烘箱中消化22 h，消化结束后待消化管冷却并取出。将冷却后的消化管摇匀、开盖，以超纯水定容于100 mL容量瓶，混匀后用0.45 μm无机滤膜过滤，取滤液2.5 mL用超纯水定容于25 mL容量瓶，再用0.45 μm无机滤膜过滤后，通过全自动氨基酸分析仪检测分析。色谱条件:色谱柱为3 μm磺酸型阳离子树脂分离柱(4.6 mm×60 mm)；梯度洗脱：循环时间53 min，分离柱柱温57 ℃，反应柱柱温135 ℃，缓冲液流速0.40 mL/min，茚三酮流速0.35 mL/min；通道1：检测波长570 nm，采集时间32 min；通道2：检测波长440 nm，采集时间10 min；进样量20 μL)每个样品做3次重复。

1.3 数据处理

氨基酸含量均表示为平均值±标准差，采用SPSS 19.0对实验数据进行显著性、相关性及主成分分析。首先根据相关系数矩阵的直观检验原则来进行鸡蛋中氨基酸相关程度的适用性检验，即根据相关系数矩阵中相关系数的大小来反映出原始变量之间的线性相关程度。然后对6种市售禽蛋蛋清氨基酸进行主成分分析(PCA)，获得原始数据相关系数矩阵的特征值、方差贡献率以及累计方差贡献率，抽取特征值大于1.00的因子，提取主成分来进行综合评价。以每个主成分所对应的特征值的方差贡献率作为权数，由相应主成分得分值与相应的权数相乘后求和得到各对应样品的综合评价函数，利用综合评价模型计算各样品氨基酸综合得分并进行排序，综合得分越高，相应禽蛋氨基酸品质就越优[8-9]。

采用氨基酸比值系数法[4]，计算不同禽蛋蛋清氨基酸比值(RAA)、氨基酸比值系数(RC)和氨基酸比值系数分(SRC)，并以此为依据评价不同禽蛋的营养价值，同时计算必需氨基酸与非必需氨基酸占总氨基酸的质量分数，与WHO/FAO提出的标准模式谱进行比较分析。

2 结果与分析

2.1 六种市售禽蛋蛋清氨基酸组分比较

6种市售禽蛋蛋清中氨基酸种类及含量测定结果见表2。

表2 六种市售禽蛋蛋清氨基酸组成及含量

注：氨基酸含量表示为平均值±标准差，同一行上标相同字母者差异不显著(p>0.05)，同一行上标不同字母者差异显著(p<0.05)。上标具有相同字母则表示无显著性差异(p<0.05)。“*”为必需氨基酸，必需氨基酸用E表示；非必需氨基酸用N表示；儿童必需氨基酸用CE表示；总氨基酸用T表示；必需氨基酸占非必需氨基酸的比值用E/N表示；必需氨基酸占总氨基酸的比值用E/T表示；儿童必需氨基酸占总氨基酸的比值用CE/T表示。

由表2可知，6种市售禽蛋蛋清的氨基酸总量(T)为8.977～11.926 mg/100g，其中6号样品总氨基酸含量最高，远高于高效液相色谱后衍生法所测得的鸡肉中总氨基酸含量(1.677 mg/100g)[10]。6种市售禽蛋样品中均含有16种氨基酸，包括必需氨基酸7种，非必需氨基酸9种，其中Glu含量最高，与宋超等对5种雉鸡蛋清氨基酸的成分分析结果一致[11]。Glu可作为谷氨酰胺等氨基酸的前体，谷氨酰胺在动物体内含量丰富，具有多种营养生理功能[12]。显著性分析结果显示，所选6个样品在多种氨基酸含量上均存在显著性差异，但除苯丙氨酸(Phe)外，其余氨基酸的显著性差异并不明显。2号样品和5号样品在多种氨基酸含量上均显著低于其他一种或几种样品，其余4种样品多数氨基酸含量均无显著性差异。6种市售禽蛋蛋清必需氨基酸含量范围为3.928～5.618 mg/100g，其中4号样品的必需氨基酸含量最高。6个样品中必需氨基酸与总氨基酸含量的比值(E/T)为0.433～0.485，必需氨基酸与非必需氨基酸的比值(E/N)为0.765～0.941，均高于WHO/FAO理想蛋白质标准要求的0.4(E/T)和0.6(E/N)。就此2种比值而言，4号样品显著高于其他5种样品。儿童必需氨基酸包括组氨酸和精氨酸，在儿童成长发育的过程中起着至关重要的作用。3号样品中儿童必需氨基酸含量高，可达0.865 mg/100g。此外，6种市售禽蛋蛋清中儿童必需氨基酸占总氨基酸的比值(CE/T)均在0.07左右。

2.2 六种市售禽蛋蛋清中必需氨基酸营养价值评价

2.2.1 六种市售禽蛋蛋清中必需氨基酸与WHO/FAO氨基酸模式谱比较

世界卫生组织(WHO)和联合国粮农组织(FAO)于1973年提出了氨基酸模式谱理论，并以此为指导对各类食品中的氨基酸进行评价[13-14]。市售6种禽蛋蛋清中各种必需氨基酸占总氨基酸的质量分数如表3所示。

表3 六种市售禽蛋蛋清必需氨基酸占总氨基酸的质量分数与氨基酸模式谱比较

注：氨基酸含量表示为平均值±标准差，同一行上标相同字母者差异不显著(p>0.05)，同一行上标不同字母者差异显著(p<0.05)。未检出色氨酸(Cys)，故Met+Cys仅有蛋氨酸(Met)。表4同。

由表3可知，6种样品的必需氨基酸质量分数基本符合氨基酸模式谱要求，其必需氨基酸组成模式符合人体理想蛋白质的要求，其中Met+Cys及Phe+Tyr远超出氨基酸模式谱参考值。5号样品中苏氨酸(Thr)质量分数(3.61)、缬氨酸(Val)的质量分数(4.932)和6号样品中缬氨酸(Val)的质量分数(4.801)稍低于氨基酸模式谱参考值，其中5号样品苏氨酸(Thr)含量显著低于其他5种样品。

2.2.2 氨基酸比值系数法评价6种市售禽蛋蛋清营养价值

氨基酸比值系数法以氨基酸模式谱为基准，计算得到氨基酸比值(RAA)、氨基酸比值系数(RC)及氨基酸比值系数分(SRC)，其结果通常用来综合评价蛋白质的营养价值。如表4和图1所示。RAA及RC值越接近1表示其越接近理想氨基酸模式，RC值最低的氨基酸为该样品的第一限制氨基酸[4]。由表4可知，苏氨酸(Thr)为1号、2号、4号和5号样品的第一限制氨基酸，赖氨酸(Val)为1号、3号和4号样品的第一限制氨基酸。另外，6种样品中苏氨酸(Thr)和赖氨酸(Val)的RC值均小于1且RC值较低，4号和5号样品的苏氨酸(Thr)和赖氨酸(Val)的RC值显著低于其他4种样品，这表示在6种市售禽蛋蛋清中苏氨酸(Thr)和赖氨酸(Val)相对不足，日常食用时应按照氨基酸互补原则搭配富含苏氨酸和赖氨酸的食物，方可均衡营养摄入[15]。由图1可知，6种样品的SRC范围为52.04～70.27分，其中4号和5号样品显著低于其他4种样品，1号、2号、3号及6号样品较为接近FAO/WHO必需氨基酸模式，营养价值较高。

表4 六种市售禽蛋蛋清中必需氨基酸的RAA和RC分析结果

图1 六种市售禽蛋蛋清中必需氨基酸的SRC分析结果Fig.1 SRC analysis of essential amino acids in albumen among six varieties of commercial eggs

2.3 主成分分析与综合评价

2.3.1 相关性分析

根据相关矩阵直观检验原则，利用SPSS软件计算所得16种氨基酸间的相关系数矩阵，进行主成分分析法的适用性的检验。如表5所示，氨基酸含量间既存在正相关关系也存在负相关关系，多数氨基酸含量间呈正相关关系且相关系数大于0.5[8]。表明16种氨基酸含量间存在较强相关关系，因此可进一步通过主成分分析法(PCA)来研究6种市售禽蛋蛋清中氨基酸种类和含量与其品质间的关系。

表5 六种市售禽蛋蛋清氨基酸种类间的相关性分析

2.3.2 主成分分析

以累计贡献率为参考选择主要成分[16]。如表6所示，前3个主成分的特征值均大于1且累计贡献率达到95.227%，基本能够全面地反应变量的信息，由此可知利用前3个主成分进行氨基酸的综合评价是可行的[17]。因子载荷图见图2，其可直观显示主成分对6种市售禽蛋蛋清中检出的氨基酸含量的解释情况。如表6、图2所示，第1主成分(PC1)的贡献率为69.167%，与主要的指标变量(Ile、Lys、Thr)呈高度正相关。第2主成分(PC2)的贡献率为13.577%，与主要的指标变量Phe正相关程度最高，苯丙氨酸(Phe)是芳香族氨基酸的一种，也属于必需氨基酸、药效氨基酸，是合成阿斯巴甜的主要原料，同时也是重要的营养强化剂[18]。第3主成分的贡献率为12.503%，主要的指标变量有Arg、Met和Pro，其中PC3与Arg正相关程度最高。

表6 主成分的特征值及贡献率

图2 主成分的因子载荷图Fig.2 Factor load diagram of principal component

2.3.3 综合评价

利用综合评价指标F1、F2、F3替代原有的16个氨基酸指标进行综合分析，以每个主成分所对应的特征值的方差贡献率建立综合评价模型，即F=0.692F1+0.136F2+0.125F3，其中F为综合得分，0.692、0.136和0.125分别表示各因子的贡献率，计算结果及排序如表7所示。

表7 六种市售禽蛋的成分得分和综合得分

由表7可得，第一主成分得分中6号样品的得分最高，其次为4号样品和3号样品，由于第一主成分因子载荷中影响较大的因子均为必需氨基酸，因此可认为第一主成分得分为必需氨基酸得分。第二主成分得分中5号样品的得分明显高于其他5种样品；第三主成分得分中4号样品得分最高；综合得分可得，4号样品的得分最高，而1号、2号和5号样品的综合得分为负值，说明这4种市售禽蛋蛋清中氨基酸的综合质量未达到所选6个禽蛋样品蛋清中氨基酸综合质量的平均值。就实验所选样品而言，4号样品的综合得分最高且其3个主成分的得分也均为正值，故可认为其综合质量最佳。6号样品虽综合得分不如4号样品但其必需氨基酸得分明显高于其他5种样品，故认为其也具有较高的综合质量，相比而言，其他4个禽蛋样品综合质量相对较差。

禽蛋因其丰富的蛋白质含量被人们所喜爱。蛋白质的营养价值取决于氨基酸的种类和含量，必需氨基酸含量以及氨基酸平衡。综上所述，6种市售禽蛋均可作为良好的氨基酸营养源为消费者补充营养，不同种类禽蛋有其各自特点。如鸟王五谷蛋蛋清中氨基酸的综合质量评分和必需氨基酸含量在6种市售禽蛋中最高，是人类摄取氨基酸的良好来源，但是鸟王五谷蛋蛋清的蛋清中苏氨酸和缬氨酸的RC值均偏低，含量不足。鹌鹑蛋一直被人们认为具有极高营养价值故而价格较高，但就本实验结果来看，无论是必需氨基酸营养价值方面还是综合质量方面方洪鲜鹌鹑蛋均不是最高。故不同人群还需根据需要参照科学的实验结果选购不同种类的禽蛋，本文可就此方面提供参考。本文仅研究了各种禽蛋蛋清中的氨基酸，氨基酸的种类和含量丰富，可评价其营养价值，而对于蛋黄中的氨基酸还有待于进一步研究。

3 结论

6种市售禽蛋蛋清均含有16种氨基酸且含量较高，尤其富含谷氨酸和天冬氨酸，其中方洪鲜鹌鹑蛋总氨基酸含量最高，达11.926 mg/100g。6种市售禽蛋蛋清必需氨基酸组成及比例均满足WHO/FAO理想蛋白质标准，是蛋白质的优质来源。其中画乡农聪明贝贝蛋、秦巴山土鸡蛋、秦巴山无公害鸡蛋及方洪鲜鹌鹑蛋的SRC值较高，较接近FAO/WHO必需氨基酸模式。但是6种市售禽蛋蛋清中苏氨酸和缬氨酸的RC值均偏低，由此，日常生活中食用禽蛋类食品时建议搭配富含苏氨酸和缬氨酸的食品以保证营养均衡、全面。对6种市售禽蛋蛋清进行主成分分析，从所含16种氨基酸中提取出3个主成分，建立综合模型对整体进行综合评价，结果为：鸟王五谷蛋>方洪鲜鹌鹑蛋>秦巴山无公害鸡蛋>画乡农聪明贝贝蛋>乡味来白壳蛋>秦巴山土鸡蛋。

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