不同品种山药粉中游离氨基酸和水解氨基酸含量分析

王华芬，王 强，刘双燕，张家祥，刘俊桃，李珂庆，付 阳，庄玉伟，刘传艺，任志勇

(1.河南省科学院高新技术研究中心，河南郑州 450002；2.河南牧业经济学院理学院，河南郑州 450046)

山药，又名薯蓣(Thunb.),是薯蓣科多年生缠绕草藤本植物。根茎洁白，营养丰富。山药入食可作为功能性食物，可能有利于改善脾脏、胃、肾和肺的功能；入药常被用来调节厌食症、消化不良、慢性腹泻、哮喘、干咳、频繁或无法排尿、情绪不稳定和糖尿病等。现代研究表明，山药不仅能够抗炎、抗肿瘤、抗氧化、抗衰老和免疫调节作用，还能够降低血糖和脂质水平。山药中含有各种化学物质，如淀粉、氨基酸、非淀粉多糖、皂苷、尿囊素、山药碱、胆碱、黄酮类化合物、多酚、植物固醇、有机酸等。山药根茎中的蛋白质含量丰富，氨基酸是构成蛋白质的基本单位，所以山药中氨基酸的含量，特别是必需氨基酸的含量极大地影响着山药的营养价值。目前对山药中氨基酸含量研究主要集中在水解氨基酸的分析方面，对于山药中游离氨基酸含量的测定相对偏少。目前常用氨基酸分析仪检测样品中氨基酸含量，其具有检测限高、同时检测种类多等优点，并且可以直接上样，操作简便。笔者研究了不同地区种植的山药中游离氨基酸和水解氨基酸的含量，为山药品种之间的营养评价、种植筛选提供了科学依据。

1 材料与方法

蒸馏水，购于屈臣氏(Watsons);HCl(AR),购于上海化学试剂厂;MS105DU分析天平,购于梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司。20种水解氨基酸标准品(批号C1902018)，购于德国曼默博尔公司中国北京代表处。

全自动氨基酸分析仪(Advanced A300),购于德国曼默博尔公司;试管浓缩仪(TC-8F)，购于日本TAITEC公司。

分析条件：色谱柱为氨基酸分析专用(锂盐)色谱柱(3 μm，4.6 mm×100 mm)，流动相A～F为含锂离子的溶液，反应液为茚三酮溶液，流动相洗脱能力依次增强，柱温40～70 ℃，流速180～250 μL/min，检测波长570、440 nm，进样量20 μL，用Amino peak软件记录样品的氨基酸色谱图，并计算各样品中氨基酸的含量。

河南温县铁棍山药收获于河南省焦作市温县(113.07°E、35.01°N)；山东陈集铁棍山药收获于山东省菏泽市定陶县陈集镇(111.33°E、35.46°N)；河北小白嘴山药收获于河北省保定市高阳镇(115.56°E、38.62°N)；山东鸡皮糙和山东西施山药收获于山东省菏泽市定陶县陈集镇(111.37°E、35.44°N)；山西运城铁棍和山西永济铁棍山药收获于山西省运城市永济县(110.28°E、34.90°N)；河北高阳紫药山药收获于河北省保定市高阳镇(115.75°E、38.67°N)。所有山药收获于2017年11月。随机收集每个品种的10个样本。所有样本均由河南农业大学高志明教授鉴定，凭证样本保存在河南省生殖健康科学技术研究院。

不同地方采集到的山药根茎样品用水冲洗去除泥沙后，用去离子水反复清洗去皮，晾干，切片，置于40 ℃烘箱中烘干。粉碎，低温干燥保存。

参照NY/T 1975—2010《水溶肥料 游离氨基酸含量的测定》方法测定山药粉中游离氨基酸的含量，平行测定3次。步骤如下：准确称取2 g(精确到0.001 g)样品，置于100 mL容量瓶中，充分溶解后，加水定容至刻度。放置过夜后，过滤，准确吸取滤液4 mL于10 mL离心管中，准确加入2 mL磺基水杨酸溶液(50 g/L)，混匀，放置1 h。准确加入1 mL EDTA-Na溶液(10 g/L)和1 mL盐酸溶液(0.06 mol/L)，混匀，用0.45 μm滤膜过滤。取1 mL滤液用浓缩仪蒸干，准确加入2 mL样品稀释液，用0.22 μm滤膜过滤上机。

参照GB 5009.124—2016《食品中氨基酸的测定》方法测定山药粉中水解氨基酸的含量，平行测定3次。步骤如下：准确称取0.5 g(精确到0.001 g)样品置于水解管中，向管内加入8 mL 6 mol/L盐酸溶液，继续加入4滴苯酚。于110 ℃水解22 h，取出，冷却至室温。打开水解管，将水解液过滤至50 mL容量瓶中，用水少量多次冲洗水解管，一并过滤至同一50 mL容量瓶中，定容，摇匀。准确吸取1 mL溶液用试管浓缩仪蒸干，残留物用1 mL样品稀释液溶解后用0.22 μm滤膜过滤，上机测试。

2 结果与分析

山药粉中游离氨基酸总量。从表1可以看出，不同品种山药粉中游离氨基酸含量中都含有17种氨基酸，种类齐全，存在明显差异。在8种不同品种山药粉中游离氨基酸总量最高的是河北小白嘴，其游离氨基酸总量高达2.124%，其次是河北高阳紫药、山东鸡皮糙、山东陈集铁棍、河南温县铁棍、山东西施、山西永济铁棍，游离氨基酸总量最低的是山西运城铁棍品种，仅为0.603%。由此可见，不同品种中游离氨基酸总量差异相对较大，为今后人们挑选不同地域的山药提供了重要的资源信息。

另外，从表1中也可以看出山药粉中丙氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、丝氨酸、谷氨酸、天门冬氨酸的含量都较高。

不同品种山药粉游离氨基酸中必需氨基酸含量。游离氨基酸中必需氨基酸的含量极大地影响着山药品质的高低。必需氨基酸是人体不能合成且必需由食物提供的氨基酸，主要为甲硫氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸、色氨酸、异亮氨酸、亮氨酸和苏氨酸。从表1可以看出，必需氨基酸总量0.290%～0.883%，游离氨基酸中必需氨基酸总量最高的是河北小白嘴，达0.883%，其次是山东鸡皮糙、河南温县铁棍和山东陈集铁棍，总量最低的是山西运城铁棍，仅为0.290%。其中，苏氨酸含量最高的是河北小白嘴，达0.083%，最低的是山西运城铁棍，仅0.038%；缬氨酸、蛋氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的含量总体都比较低；苯丙氨酸含量维持在0.172%～0.286%，含量最高的河北小白嘴(0.286%)，最低的是山西运城铁棍(0.172%)；赖氨酸在不同山药粉中的含量差别变化很大，含量最高的是河北小白嘴，高达0.406%，最低的是山西永济铁棍和河北高阳紫药，均是0.027%。以上结果表明，8种山药粉中各类必需氨基酸含量和必需氨基酸总量存在明显差异。

表1 不同品种山药粉中游离氨基酸的组成与含量Table 1 Composition and content of free amino acids in different varieties of yam powder %

山药粉中水解氨基酸总量。水解氨基酸指的是样品中的蛋白质、多肽等氨基酸链在酸性条件下水解成单独的氨基酸分子。从不同品种山药粉中水解氨基酸含量(表2)可以看出，所有品种的山药粉的水解氨基酸中都包含主要16种氨基酸。该试验采用盐酸水解，测出16种氨基酸，但不能说明不含色氨酸和胱氨酸。色氨酸可能在酸水解的过程中被分解了，胱氨酸可能也被破坏了或者含量极低，故未能测出。8种山药粉中水解氨基酸的总含量没有明显差异，主要在6.057%～7.779%。

8种不同品种山药粉中水解氨基酸的含量测定结果中，除了蛋氨酸的含量相对较低之外，谷氨酸、天门冬氨酸、精氨酸、丝氨酸、丙氨酸等的含量较高。有文献报道谷氨酸不仅能够预防癫痫，还具有降低血压的作用。天门冬氨酸是一种鲜味氨基酸，具有特殊的鲜味，与谷氨酸、甘氨酸、精氨酸和丙氨酸一起构成主要的鲜味氨基酸，对食品的鲜味有重要影响。已有研究表明，精氨酸的缺乏会引起甘油三酯和胆固醇的升高，其具有显著的降压作用。

不同品种山药粉水解氨基酸中必需氨基酸含量。从表2可以看出，8种品种山药粉的水解氨基酸中，必需氨基酸总量在1.584%～2.307%，最高的是山东西施品种，最低的是河北高阳紫药品种。7种必需氨基酸的含量在各品种之间的差异不大，总的来说，亮氨酸在8个品种中的含量最高，其次是苯丙氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、赖氨酸，最低的是蛋氨酸。

表2 不同品种山药粉中水解氨基酸的组成与含量Table 2 Composition and content of hydrolyzed amino acids in different varieties of yam powder %

通过对8种不同品种山药粉中游离氨基酸和水解氨基酸的检测与分析，发现不同品种中游离氨基酸总量变化范围较大，从高到低依次为河北小白嘴>河北高阳紫药>山东鸡皮糙>山东陈集铁棍>河南温县铁棍>山东西施>山西永济铁棍>山西运城铁棍；而水解氨基酸总量差异不明显，其中必需氨基酸从高到低依次为亮氨酸>苯丙氨酸>缬氨酸>异亮氨酸>苏氨酸>赖氨酸>蛋氨酸。