箭筈豌豆种质资源的主要品质评价

陈 旺，王宇慧，张晓冬，李俊峰，刘全兰*

(1.青岛科技大学海洋科学与生物工程学院，山东青岛 266042；2.山东省农业科学院，山东济南 250100)

豆类是世界上大部分人口食用蛋白质的重要来源，特别是在一些无法获得动物蛋白或由于宗教或文化习惯而不能食用动物蛋白的国家中显得更为重要。豆类能提供人体健康所需的能量、膳食纤维、蛋白质、矿物质和维生素。最近的研究表明，食用豆类可能有潜在的健康益处，包括降低心血管疾病、癌症、糖尿病、骨质疏松症、高血压、胃肠疾病、肾上腺疾病和低密度脂蛋白胆固醇的风险。这些研究极大地促进了人们越来越重视豆类在饮食中的应用，以及在开发新型食品中使用豆类及其衍生成分的兴趣。因此，寻找优质的豆类种质变得十分迫切。

箭筈豌豆(L.)作为人类和牲畜的食物被广泛种植，并被应用到土壤改良中。对于世界上许多地区来说，特别是在旱地农业中，它是一种具有吸引力的谷物豆类。然而，关于其种子的研究相对较少。作为豆科植物的种子，箭筈豌豆种子虽然缺乏含硫氨基酸并含有一定含量的氰化物，但其在粗蛋白和淀粉含量方面存在较大优势。淀粉能为人类和动物提供营养和能量，蛋白质更是人类饮食所必需的。因此，该研究首先通过对123份箭筈豌豆的氢氰酸含量进行测定，筛选出58份箭筈豌豆材料，再对其粗蛋白、可溶性蛋白和淀粉含量进行测定，并对他们的关系进行相关性分析，从而选出具有较高粗蛋白和淀粉含量的符合国家食品安全标准的箭筈豌豆种质，这些种质将用于箭筈豌豆品种的培育。

1 材料与方法

研究对象。该试验所用的123份箭筈豌豆种质由山东省农业科学院农作物种质资源研究所提供，种子在液氮环境下被研磨成粉并过120目筛，过筛后的豆粉装入50 mL离心管中，-20 ℃保存。

主要试剂。氢氧化钠、无水碳酸钠、磷酸购自国药集团化学试剂有限公司；硫酸铜、硫酸钾购自天津博迪化工股份有限公司；总淀粉试剂盒购自西格玛奥德利奇(上海)贸易有限公司。

主要仪器。KT260&DT208凯氏定氮仪由福斯仪器分析公司提供；LG10-2.4A高速离心机由北京京立离心有限公司提供；UV-2550紫外分光光度计由岛津公司提供。

氢氰酸含量的测定。箭筈豌豆氢氰酸含量的测定采用苦味酸分光光度法。称取500 mg豆粉置于100 mL具塞锥形瓶中，置于冰盒上冰浴，加入1.25 mL的去离子水和0.25 mL的CHOONa(25%)溶液，将事先用NaCO(10%)浸湿的苦味酸试纸在自然条件下阴干后裁成适当的大小并悬于溶液上，立即塞紧瓶塞。将锥形瓶置于38 ℃的培养箱中反应12 h。用5 mL去离子水洗脱试纸30 min，在510 nm波长下测定洗脱液的吸光度，其空白对照为在没有氰化物存在下的苦味酸试纸的洗脱液，每个样品测量3次。样品中氢氰酸的含量根据公式(1)进行计算。

(1)

式中，表示洗脱液的吸光度；表示箭筈豌豆粉的重量(g)。

粗蛋白含量的测定。粗蛋白含量的测定采用国标GB 5009.5—2010 中的凯式定氮法。

可溶性蛋白含量的测定。采用考马斯亮蓝法对样品中可溶性蛋白含量进行测定。准确称取0.5 g(精确至0.001 g)豆粉，加入15 mL磷酸缓冲液(pH = 7.0)，混匀后，在4 ℃条件下静置30 min后离心，收集上清，重复上述操作，合并2次上清液，定容至50 mL。吸取样品提取液0.1 mL，加入0.9 mL磷酸缓冲液和5 mL考马斯亮蓝试剂，混匀，25 ℃反应5 min。以未加提取液的磷酸缓冲溶液为空白对照，在595 nm波长下测量吸光度，根据标准曲线回归方程(=0621 9-0009 1)得到提取液中蛋白质的浓度并求出可溶性蛋白含量，公式如下：

(2)

式中，表示提取液中蛋白质浓度(mg/mL)；表示提取液总体积(mL)；表示样品的干重(g)。

总淀粉含量的测定。总淀粉含量使用总淀粉试剂盒进行测定，试验步骤根据操作说明进行。称取研磨后样品100 mg，加入0.2 mL 80%乙醇溶解其中的淀粉，然后加入2 mL的2 mol/L KOH冰浴并搅拌20 min。搅拌结束时，加入8 mL的1.2 mol/L醋酸钠缓冲液，同时加入耐高温α-淀粉酶和D-葡糖糖苷酶振荡混匀，50 ℃孵育30 min。孵育结束时，取离心0.1 mL上清液，加入试管内，再加入3 mL GOPOD，50 ℃水浴20 min，0.1 mL D-葡萄糖标准液对照，0.1 mL蒸馏水作为空白，510 nm测各样品的吸光度。

2 结果与分析

通过苦味酸分光光度法对123份箭筈豌豆种质的氢氰酸含量进行测定，结果发现(表1)，不同箭筈豌豆的氢氰酸含量存在明显差异，其中最高达75.03 mg/kg(CV6)，最低含量为0.08 mg/kg(CV21、CV28和CV50)。根据结果可知，箭筈豌豆的不同种质中所含有的氢氰酸含量存在较大差异，含量最高的箭筈豌豆品种比含量最低的品种高出了74.95 mg/kg。我国食品安全国家标准规定食品中氢氰酸含量要低于10 mg/kg，由表1可知，123份箭筈豌豆种子中符合这一标准的有47个品种，占总试验材料的38.21%。结合食品安全国家标准可知，这47份箭筈豌豆种质属于优异的种质，可用于作为筛选品质优良种质的试验材料。此外，该试验还选取了11份氢氰酸含量在10 mg/kg以上，但在含量上存在较大差异的箭筈豌豆种质进行对照，从而印证氢氰酸含量与蛋白、淀粉含量是否具有相关性。因此，该试验共选取这58份箭筈豌豆材料对其中蛋白和淀粉含量进行测定，从而选出优质的箭筈豌豆种质。

表1 123份箭筈豌豆氢氰酸含量

该试验通过凯氏定氮法对58份箭筈豌豆种质的粗蛋白含量进行测定，结果如表2所示。粗蛋白含量包括种质中粗蛋白和含氮化合物的含量。箭筈豌豆粗蛋白含量在31.72%～42.33%，其中6份箭筈豌豆粗蛋白含量达到40%以上，它们分别是CV39、CV40、CV31、CV14、CV30和CV35，并且在这6个样品之中仅有一份材料(CV40)氢氰酸含量在10 mg/kg之上(32.11 mg/kg)。根据全国粗蛋白优异资源标准可知，以上6份箭筈豌豆种质的粗蛋白含量高于标准中规定的粗蛋白含量(27.2%)。根据氢氰酸含量和粗蛋白含量的相关性分析发现，粗蛋白含量与氢氰酸含量之间呈显著负相关(<0.05)。这说明粗蛋白含量高的箭筈豌豆不仅是良好的蛋白来源，还是符合国家的食品安全规定的优良种质。由此可见，箭筈豌豆可以成为一种极有潜力的植物蛋白来源。

58份箭筈豌豆在中性条件下可溶性蛋白含量如表2所示。箭筈豌豆可溶性蛋白最高达到21.93%(CV30)，占其粗蛋白的52.63%；最低仅5.43%(CV58)，占其粗蛋白的13.71%。不同箭筈豌豆种质的粗蛋白含量之间存在较大差异，其平均可溶性蛋白含量为16.77%，略低于鹰嘴豆(18.63%)，但高于豌豆(13.41%)。结合相关性分析发现，粗蛋白含量和可溶性蛋白含量之间不存在显著相关性(>0.05)，这说明箭筈豌豆中的粗蛋白含量不会影响其可溶性蛋白含量。根据以上结果可知，CV30是58份箭筈豌豆种质资源中既具有较高的粗蛋白含量，也含有较高可溶性蛋白含量的种质。因此，CV30具有成为优质蛋白来源的潜力，可以作为一种丰富的植物蛋白来源。

从58份箭筈豌豆的淀粉含量(表2)可以看出，箭筈豌豆淀粉含量最高为CV6的47.85%，最低为CV35的20.88%。在58份箭筈豌豆种质中淀粉含量达到40%以上的仅有一份(CV6)，但根据表1发现其氢氰酸含量过高，因此并不能作为食品加工材料。结合相关性分析发现，氢氰酸含量和淀粉含量之间存在显著正相关(<0.05)。这就解释了CV6能够同时具有较高淀粉含量和较高氢氰酸含量的原因。此外，“.”中相关性分析表示箭筈豌豆的粗蛋白含量和氢氰酸含量之间存在显著负相关，根据淀粉含量和粗蛋白含量之间的相关性分析发现，箭筈豌豆中粗蛋白含量与淀粉含量之间存在显著负相关(<0.05)。这与“.”中粗蛋白的结果相对应。

综上所述，在挑选的58份箭筈豌豆种质中，其氢氰酸含量与粗蛋白含量之间呈负相关，与淀粉含量之间呈正相关。这可以作为条件之一对箭筈豌豆的优异种质进行评价。

从表2可以看出，58份箭筈豌豆种质中淀粉和粗蛋白的总含量都在60%以上，这说明箭筈豌豆中富含丰富的淀粉和蛋白质，是一种对人体健康有益的豆类资源。在这58份样品中，淀粉和粗蛋白的总含量在75%以上的箭筈豌豆有CV6、CV31、CV34、CV39、CV32，但由于CV6的氢氰酸含量过高，因此不能将其评价为优质的箭筈豌豆种质。CV34的淀粉和粗蛋白总含量达到79.25%，是58份种质中淀粉和粗蛋白总含量中次高的，因此可以被评价为优质的箭筈豌豆种质。

表2 58份箭筈豌豆粗蛋白、可溶性蛋白和淀粉含量

3 结论与讨论

该研究对来自山东省农业科学院农作物种质资源研究所的123份箭筈豌豆种质资源进行分析和评价，得到了47份氢氰酸含量符合国家食品安全标准的种质，并在此基础上对箭筈豌豆种质进行初步筛选，最终挑选出58份箭筈豌豆种质作为试验材料，并测定其中的粗蛋白、可溶性蛋白和淀粉含量，结合单因素方差分析对以上3种组成成分含量之间的相关性关系进行验证。分析结果表明，挑选出的58份箭筈豌豆种质中，氢氰酸含量与粗蛋白含量之间呈负相关，与淀粉含量之间呈正相关，而可溶性蛋白含量与粗蛋白含量之间没有明显相关性。因此，为了得到含有丰富蛋白含量且符合国家食品安全标准的箭筈豌豆优良种质，应以粗蛋白含量作为首要筛选条件，在此基础上结合对可溶性蛋白含量和淀粉含量的评价，筛选出最优种质的箭筈豌豆品种。

在该研究中发现，通对各个组成成分的筛选，CV31、CV32、CV34、CV39具有较优的品质，它们的粗蛋白和淀粉总含量都达到75%以上，其中CV34达到79.25%，而食用豆类一般在70%左右波动，如蚕豆(67.00%)、豌豆(71.20%)、绿豆(74.20%)、小豆(73.61%)、豇豆(67.75%)、菜豆(65.90%)、木豆(63.55%)、鹰嘴豆(70.03%)。此外，在这4份种质当中，CV32的粗蛋白和淀粉总含量虽然是最低的，但其可溶性蛋白超过了20%，占其粗蛋白的52.19%，由于其蛋白含量丰富且氢氰酸含量较低，因此也能作为一种丰富的植物蛋白来源。综上所述，CV32和CV34可以被评价为优质的箭筈豌豆种质，这为箭筈豌豆的利用开发及新品种的选育奠定基础，同时也为蛋白和淀粉的生产加工提供了优质的来源。