1、第 10 卷第 2 期湖南生态科学学报Vol.10 No.22 0 2 3 年 6 月Journal of Hunan Ecological ScienceJun.2023收稿日期:2022-11-25基金项目:湖南省科技创新平台与人才计划(2016TP2009)。作者简介:为通信作者:王旭军,博士,副研究员,研究方向:药用植物良种选育与规范化栽培研究,E-mail:258720715 ;彭翠英,工程师,研究方向:药用植物功能成分分析,E-mail:819616883 。引文格式:彭翠英,侯艳,程勇,等.湖南草芍药籽仁蛋白质和脂肪酸的分析研究J.湖南生态科学学报,2023,10(2):29-3
2、4.PENG C Y,HOUY,CHENG Y,et al.Analysis of protein and fatty acid of seed of Paeonia obovata in Hunan provinceJ.Journal of Hunan Ecological Science,2023,10(2):29-34.DOI:10.3969/j.issn.2095-7300.2023.02.004http:/湖南草芍药籽仁蛋白质和脂肪酸的分析研究彭翠英,侯艳,程勇,王旭军(湖南省林业科学院,湖南 长沙 410004)摘 要:【目的】为湖南草芍药的油用开发提供理论依据。【方法】分别用茚三
3、酮反应和气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对草芍药籽仁氨基酸和油脂成分等进行分析。【结果】湖南草芍药籽仁蛋白质含量为 11.20%,其中清蛋白3.42%、球蛋白 0.30%、醇溶蛋白 2.30%、谷蛋白 3.10%。含有 17 种氨基酸,在 7 种必需氨基酸中,蛋氨酸的 AAS最低,为 0.14,属第一限制氨基酸;苯丙氨酸的 AAS 为 0.75,属第二限制氨基酸。籽仁含油率为 28.37%,含有 14种脂肪酸,不饱和脂肪酸含量为 95.00%,饱和脂肪酸含量为 4.05%,其中-亚麻酸含量最高,为 36.70%,其次是油酸和亚油酸,分别为 29.02%和 28.70%。不饱和脂肪酸含量比凤丹
4、高 2.25 个百分点,油酸和亚油酸含量分别比凤丹高 5.76 个百分点和 0.09 个百分点,-亚麻酸含量比凤丹低 3.70 个百分点。【结论】湖南草芍药籽仁油不饱和脂肪酸总含量较高,具有开发为高含量亚麻酸、亚油酸和油酸优质食用油的潜力。关键词:草芍药;籽仁;蛋白质;脂肪酸;营养评价中图分类号:S682文献标志码:A文章编号:2095-7300(2023)02-0029-06Analysis of Protein and Fatty Acid of Seed of Paeonia obovatain Hunan ProvincePENG Cuiying,HOU Yan,CHENG Yong,
5、WANG Xujun(Hunan Academy of Forestry,Changsha 410004,China)Abstract:【Objective】The aim is to provide theoretical basis for utilization of oilseed of Paeonia obo-vata in Hunan Province.【Method】The content of protein and fatty acid of its seed were analyzed withninhydrin reaction and Gas Chromatograph
6、y-Mass Spectrometry(GC-MS),respectively.【Result】Thecontent of protein of the seed was 11.20%,its components were albumin,globulin,gliadin and glutelin,and their contents were 3.42%,0.30%,2.30%and 3.10%,respectively.There were 17 kinds of a-mino acids including in 7 kinds of essential amino acids.And
7、 the AAS of Met was 0.14,belonging to thefirst limiting amino acids,while the AAS of Phe was 0.75,belonging to the second limiting amino acids.Oil content was 28.37%including in 14 kinds of fatty acids.And the contents of saturated fatty acid andunsaturated fatty acids were 4.05%and 95.00%,respectiv
8、ely.The content of-linolenic acid was36.70%,the highest,and followed by oleic acid and linoleic acid,which were 29.02%and 28.76%,respectively.The contents of unsaturated fatty acids,oleic acid and linoleic acid were 2.25%,5.76%and 0.09%higher than that of Feng Dan,respectively,while the content of-l
9、inolenic acid was3.70%lower than that of Feng Dan.【Conclusion】The content of unsaturated fatty acids of the seed ofPaeonia obovata in Hunan is high.Has the potential to develop high edible oils with high content of lino-lenic acid,linoleic acid,and oleic acid.Keywords:Paeonia obovata;seed;protein;fa
10、tty acid;nutrition evaluation 芍药(Paeonia lactiflora Pall.)是芍药科芍药属芍药组的多年生草本植物,在我国已有 3 000 多年的栽培利用历史1-2。长期以来,芍药的研究应用主要集中于花的观赏价值和根的药用价值3-4,而关于其种子油的开发利用研究很少涉及。在观赏和药用芍药的栽培过程中,每年都产生大量的芍药种子,因为传统育苗技术多为分根无性繁殖,除了少量采种用于播种育苗以外,其余的很少被利用,造成了资源的巨大浪费5。目前,对于芍药籽油的研究尚处于起步阶段,仅有对芍药 1 种和少量芍药栽培品种进行种子结实量、籽油提取方法、脂肪酸组分及生物活性等
11、方面研究的文献报道6-10。草芍药(Paeonia obovata)亦为芍药科芍药属芍药组的多年生草本植物,花期 5 月6 月中旬,果期9 月。其根亦供药用,有补血调经、凉血止痛之效11。芍药主要分布于我国东北、华北、陕西及甘肃南部,朝鲜、日本、蒙古及西伯利亚地区亦有分布。草芍药则分布于我国四川东部、贵州、湖南、江西、浙江、安徽、湖北、河南西北部、陕西南部、宁夏南部、山西、河北及东北地区,朝鲜、日本及俄罗斯远东地区亦有分布12。草芍药分布范围比芍药广泛,生态适应性比芍药更强,尤其适宜我国南方高温高湿的生长环境13。湖南不是野生芍药的自然分布区,生产上应用的是湖南本土分布的草芍药14-15,其已
12、有 2 000 多年栽培利用历史16,成为湖南药用芍药的主栽品种。有研究表明,芍药种子含油率高,富含亚麻酸、亚油酸和油酸,且含量相对稳定,变异很小,具有开发为高含量亚麻酸食用油潜力8。但是目前对草芍药籽油及蛋白质营养成分的研究则未见报道;因此,开展草芍药籽油化学营养成分分析,评价其籽油的应用前景,对今后草芍药油用品种选育和产业化应用具有重要意义。1 材料与方法1.1 材料 供试草芍药果实于 2018 年 8 月上旬采自邵阳县郦家坪镇蔡家田村,自然风干,去皮剥离出籽仁,然后在60 恒温烘箱中烘干后放置干燥器中备用。1.2 仪器HFG-50S-WN 油脂冷榨机,德国 Komet 公司;GC/MS/
13、DS 气相色谱/质谱/计算机联用仪,美国Finnigan 公司;KDN-F 凯氏定氮仪,上海晖创化学仪器有限公司;835-50 型高速氨基酸分析仪、Z-5000型原子吸收分光光度计,日本日立公司;N-1000 型旋转蒸发仪,上海爱朗仪器有限公司。1.3 试验方法1.3.1 草芍药蛋白质含量的测定该试验在湖南省食品测试分析中心进行,蛋白质组成的分离和含量的测定参照食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定(GB 5009.52016)、食品安 全 国 家 和 标 准 食 品 中 氨 基 酸 的 测 定(GB 5009.1242016)17。1.3.2 氨基酸组成的测定样品用6 mol/L HCl 10
14、5 水解48 h,采用氨基酸自动分析仪测定氨基酸。1.3.3 蛋白质评价采用化学分析法对草芍药籽仁蛋白质进行评价:将籽仁蛋白质的必需氨基酸(EAA)含量分别与1973 年 FAO、WHO 的 EAA 参考模式18进行比较,计算反映蛋白质氨基酸组成的指标值评分(AAS),其计算公式如下:03湖南生态科学学报2023 年 6 月AAS=试验蛋白质氨基酸含量(mg/gN)对照蛋白质氨基酸含量(mg/gN)蛋白质中某种必需氨基酸;模式蛋白质中与草芍药籽仁蛋白质相同的必需氨基酸。1.3.4 脂肪酸含量的测定油脂提取在湖南省林业科学院重点实验室进行,脂肪酸的 GC/MS 检测在湖南省食品测试分析中心进行,
15、检测方法参照食品安全国家标准 食品中脂肪酸的测定(GB 5009.1682016)19。2 结果与分析2.1 草芍药籽仁蛋白质测定2.1.1 草芍药籽仁含蛋白质种类 经过测定,草芍药去皮籽仁粗蛋白含量为11.20 g/100 g,与马广莹等对杭州芍药品种粉玉奴(P.lactifloraFenyonong)籽仁测得的粗蛋白含量11.86 g/100 g 相差不大9。如表 1 所示,草芍药籽仁蛋白质中清蛋白所占比例较大,达到3.42 g/100 g;其次为谷蛋白,为 3.10 g/100 g,球蛋白含量最少,为0.30 g/100 g。4 种蛋白质总含量为9.12 g/100 g,占粗蛋白总含量的
16、 81.43%。草芍药籽仁蛋白质中球蛋白含量与邵阳凤丹(P.suffruticosa FengDan)相同,清蛋白、醇溶蛋白以及谷蛋白含量则均低于凤丹20。2.1.2 草芍药籽仁蛋白质氨基酸组成草芍药籽仁蛋白质氨基酸组成见表 2,检测出17 种氨基酸(色氨酸未测),总含量为9.02 g/100 g,表 1 草芍药、凤丹籽仁蛋白质种类及其含量(单位:g/100 g)Table 1 Compositon of protein and its content of P.obovata.and P.suffruticosa FengDan(Unit:g/100 g)种类清蛋白球蛋白醇溶蛋白谷蛋白合计草
17、芍药3.420.302.303.109.12凤丹5.670.302.904.4013.27占蛋白质含量的 98.90%。其中谷氨酸含量最高,为 1.93 g/100 g;蛋氨酸含量最低,为0.05 g/100 g。杭州芍药品种粉玉奴和邵阳凤丹籽仁蛋白质中亦检测出 17 种相同种类氨基酸(色氨酸未测)。粉玉奴籽仁氨基酸总含量为 9.14 g/100 g,其中谷氨酸含量最高,为 1.96 g/100 g;蛋氨酸含量最低,为 0.14 g/100 g9。邵阳凤丹籽仁氨基酸总含量为 12.03 g/100 g,其中谷氨酸含量最高,为2.88 g/100 g;蛋氨酸含量最低,为0.07 g/100 g2
18、1。凤丹籽仁氨基酸总含量高于草芍药及粉玉奴,草芍药与粉玉奴籽仁氨基酸总含量相差不大。3 种芍药属植物蛋白质氨基酸组成均以谷氨酸含量最高,蛋氨酸含量最低。谷氨酸是一种在脑组织中起维持功能的氨基酸,在糖代谢及蛋白质代谢过程中也占重要地位。丙氨酸具有促进酒精代谢的作用,可保护肝脏。甘氨酸和丝氨酸具有降低胆固醇、防治高血压等作用,可提高肌肉活力、防止胃酸过多和治疗肺病等21。表 2 草芍药、粉玉奴及凤丹籽仁蛋白质中氨基酸组成比较(单位:g/100 g)Table 2 Compostion of amino acid ant its content of P.obovata.,P.suffruticos
19、a FengDan andP.lactifloraFenyonong(Unit:g/100 g)氨基酸种类草芍药(邵阳)粉玉奴(杭州)凤丹(邵阳)氨基酸种类草芍药(邵阳)粉玉奴(杭州)凤丹(邵阳)赖氨酸 Lys0.530.370.63精氨酸 Arg0.620.600.87苯丙氨酸 Phe0.450.480.55组氨酸 His0.270.180.31蛋氨酸 Met0.050.140.07甘氨酸 Gly0.530.460.68苏氨酸 Thr0.380.620.46丙氨酸 Ala0.480.460.63异亮氨酸 Ile0.390.320.53酪氨酸 Tyr0.180.370.25亮氨酸 Leu0.7
20、20.640.97胱氨酸 Cys0.090.380.13缬氨酸 Val0.520.450.70天冬氨酸 Asp0.960.701.24丝氨酸 Ser0.460.640.58脯氨酸 Pro0.460.370.55色氨酸 Trp未测未测未测谷氨酸 Glu1.931.962.88注:必需氨基酸。草芍药氨基酸总计 9.02 g/100 g,粉玉奴氨基酸总计 9.14 g/100 g,凤丹氨基酸总计 12.03 g/100 g。13第 10 卷第 2 期彭翠英,等:湖南草芍药籽仁蛋白质和脂肪酸的分析研究2.1.3 草芍药、粉玉奴籽仁氨基酸组成评价将草芍药、粉玉奴蛋白质中 7 种必需氨基酸含量与 1973
21、 年 WHO、FAO 必需氨基酸评分模式进行比较,对人体必需氨基酸进行评分(AAS),结果见表 3。表3 草芍药与粉玉奴籽仁蛋白质人体必需氨基酸的评分Table 3 Evaluation of essential amino acid of P.obovata.and P.lactiflora Fenyonong氨基酸种类草芍药(邵阳)含量/WHO/FAOAAS粉玉奴(杭州)含量/WHO/FAOAAS赖氨酸 Lys5305500.963705500.67苯丙氨酸 Phe4506000.754806000.80蛋氨酸 Met503500.141403500.40苏氨酸 Thr3804000.95
22、6204001.55异亮氨酸 Ile3903001.303203001.07亮氨酸 Leu7207001.036407000.91缬氨酸 Val5205001.044505000.90由表 3 可见,草芍药籽仁 7 种必需氨基酸中异亮氨酸的 AAS 最高,为 1.30,蛋氨酸的 AAS 最低,为 0.14,故蛋氨酸为第一限制氨基酸,苯丙氨酸的AAS 为 0.75,属第二低,故为第二限制氨基酸。粉玉奴籽仁 7 种必需氨基酸中苏氨酸的 AAS 最高,为 1.55,蛋氨酸的 AAS 最低,为 0.40,故蛋氨酸为第一限制氨基酸,赖氨酸的 AAS 为0.67,属第二低,故为第二限制氨基酸。草芍药与粉玉
23、奴蛋白质氨基酸组成中第一限制氨基酸均为蛋氨酸,而第二限制氨基酸种类不同。2.2 草芍药籽油脂肪酸组成测定2.2.1 草芍药籽油含油率草芍药籽仁含油率为 28.37%。谭真真等7-8报道,野生芍药籽仁含油率为 28.31%,36 个芍药栽培品种籽仁平均含油率为 20.20%,最高 33.77%,最低 13.15%。查素娥等10报道,6 个芍药栽培品种籽仁平均含油率为 20.74%,最高 21.53%,最低16.60%。这反映出草芍药和野生芍药籽仁含油率比芍药栽培品种高。2.2.2 草芍药籽油脂肪酸组成如表 4 所示,草芍药籽油共分离出 14 种脂肪酸组分,总脂肪酸含量为 99.05 g/100
24、g,其中不饱和脂肪酸含量为 95.00 g/100 g,饱和脂肪酸含量为4.05 g/100 g。其主要由-亚麻酸、亚油酸、油酸、棕榈酸、硬脂酸五种脂肪酸组成;其中-亚麻酸含量最高,为36.70 g/100 g,油酸含量次之,为29.02 g/100 g,亚油酸含量又次之,为 28.70 g/100 g。棕榈酸含量3.07 g/100 g、硬脂酸含量 0.76 g/100 g。谭真真7从野生芍药和 36 个芍药栽培品种籽油中共测出8 种脂肪酸成分,草芍药籽油所含脂肪酸种类相对比芍药多。表 4 草芍药籽油脂肪酸成分及含量Table 4 Composition of fatty acid ant
25、its content of P.obovata.脂肪酸成分含量/(g/100 g)脂肪酸成分含量/(g/100 g)-亚麻酸(C18:3)36.70棕榈酸(C16:0)3.07油酸(C18:1)29.02硬脂酸(C18:0)0.76亚油酸(C18:2)28.70花生酸(C20:0)0.08二十碳一烯酸(C20:1)0.42十七烷酸(C17:0)0.06十七碳一烯酸(C17:1)0.11十四烷酸(C14:0)0.03棕榈油酸(C16:1)0.05木蜡烷酸(C24:0)0.03十五烷酸(C15:0)0.01二十二烷酸(C22:0)0.01总不饱和脂肪酸95.00总饱和脂肪酸4.05注:为不饱和脂
26、肪酸,总脂肪酸含量为 99.05%。23湖南生态科学学报2023 年 6 月2.2.3 草芍药籽油主要脂肪酸组成与其他植物油比较 从表 5 可知,草芍药籽油总不饱和脂肪酸的含量高于其他已开发的油类,-亚麻酸含量仅次于亚麻籽油22和牡丹籽油,高于其他已开发的油类。如高档油类茶籽油和橄榄油,总不饱和脂肪酸含量分别为90.10 g/100 g 和85.30 g/100 g,草芍药籽油总不饱和脂肪酸含量比茶籽油和橄榄油分别高 4.32个百分点和 9.12 个百分点。茶籽油和橄榄油单不饱和脂肪酸油酸含量分别为 78.80 g/100 g 和77.00 g/100 g,含量居已知油类前列,但其多不饱和脂肪
27、酸亚油酸和-亚麻酸的含量很低,分别为9.00、2.30 g/100 g 和 8.00、0.30 g/100 g,含量不均衡23。而草芍药籽油亚油酸和-亚麻酸的含量比茶籽油分别高 19.70 个百分点和 34.40 个百分点,比橄榄油分别高 20.70 个百分点和 36.40 个百分点。草芍药籽油-亚麻酸、油酸和亚油酸含量均衡,相对稳定,符合中国营养学会推荐的“中国居民膳食指南”标准24,具有开发成优质食用油的市场潜力。表 5 草芍药籽油主要脂肪酸含量与其他植物油含量比较(单位:g/100 g)Table 5 Comparison of composition and its content o
28、f fatty acid of P.obovata.with other plant oil(Unit:g/100 g)油脂种类总饱和脂肪酸油酸亚油酸-亚麻酸总不饱和脂肪酸草芍药籽油4.0529.0228.7036.7094.42野生芍药籽油73.7133.3726.1033.9393.40杭白芍籽油83.5832.8027.3733.8290.90红玛瑙籽油56.5739.4830.0721.9091.45SY006籽油105.7441.8018.7024.6085.10凤丹籽油236.4021.3030.0040.2091.50牡丹籽油107.2024.1127.1639.4790.74茶
29、籽油109.9078.809.002.3090.10橄榄油1014.0077.008.000.3085.30葵花籽油1013.4018.4063.204.5086.10玉米油1013.8026.3056.400.6083.30花生油1017.7039.0037.900.4077.30大豆油1015.2023.6051.706.7082.00菜籽油1012.6056.2016.308.4080.90棉籽油1027.0018.0054.0072.00亚麻籽油228.7319.9216.2654.9391.11红花油1011.3014.5074.2088.70芝麻油1012.5049.3037.70
30、87.00注:为含量极少或无。3 讨论与结论草芍药籽仁含油率的多少直接影响着其能否开发成油料作物。本试验测得草芍药籽仁含油率为 28.37%,高于芍药的平均含油率(20.20%),也高于牡丹种子含油率(24.89%)和大豆的含油率(18.00%)9。这说明草芍药在草本油料作物中具有较高的含油率优势,具有开发成油料作物的潜力。但草芍药籽仁含油率却低于油茶、核桃等,也低于菜籽油(42%)和葵花籽油(45%)9,这可能与草芍药目前并无籽油专用品种有关,草芍药籽油专33第 10 卷第 2 期彭翠英,等:湖南草芍药籽仁蛋白质和脂肪酸的分析研究用品种的选育应该是今后育种工作的重要目标之一。此外,本试验测定
31、出草芍药共含 14 种主要脂肪酸,高于芍药的 8 种脂肪酸,且-亚麻酸、油酸和亚油酸是草芍药籽油最主要的脂肪酸成分,特别是其-亚麻酸含量(36.70%)比芍药还高 5.48 个百分点9。亚麻酸是一种人体自身不能合成却为人体所必需的脂肪酸,因此,开发高亚麻酸含量草芍药籽仁油对于我国食用油营养价值的提升具有重要意义。参考文献:1 王莲英.中国牡丹与芍药M.北京:金盾出版社,2006.2 戴松成,闫宏先,王高潮,等.国花牡丹档案M.开封:河南大学出版社,2008.3 郁书君,杨玉勇,余树勋.芍药与牡丹M.北京:中国农业出版社,2006.4 秦魁杰,李嘉珏.芍药M.上海:上海科学技术出版社,2001.
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