叶夕苗，李 俊，毛堂芬，马智黠，徐 娟，陶 靖，宋 磊，卢 扬,

（1.贵州省农业科学院生物技术研究所，贵州贵阳 550025；2.威宁自治县山地特色农业科学研究院，贵州毕节 553100；3.威宁自治县五里岗街道农业综合服务中心，贵州毕节 553100；4.威宁县草海镇四江源种养殖专业合作社，贵州毕节 553100）

芸豆是普通菜豆和多花菜豆的总称，药食同源，可粮菜兼用[1−2]。芸豆营养丰富，除含有大量的膳食纤维、淀粉、维生素及钾钙镁等多种矿物质元素，还含有多种氨基酸，是赖氨酸的优质来源[3−5]，膳食蛋白质含量是谷物的2~3倍[5]。芸豆含有多种有益的生物活性物质，已有研究表明这些活性物质有抗肿瘤、抗组胺、免疫调节、抗真菌、抗人类免疫缺陷病毒等作用[6−7]，同时，食用芸豆可以降低患糖尿病、肥胖、心脏病和结肠癌的风险[8−9]。现阶段芸豆相关研究主要以产量、高产栽培技术、产品加工工艺等为主。因品种、种植环境和栽培措施等因素不同，其蛋白质、维生素、矿物质元素、氨基酸和脂肪酸的含量存在较大差异[10−13]。芸豆营养品质相关研究主要集中在蛋白质、植物凝集素、酶抑制剂、黄酮等提取分离和保健功能等方面[14−16]，不同加工或处理方式（浸泡加蒸煮、膨化、辐照、发芽、碳酸氢钠、柠檬酸等）下芸豆理化特性以及抗营养因子水平（植酸、总多酚、单宁、氢氰酸）有差异[17−18]；辐照处理10 kGy剂量下，芸豆蒸煮时间减少，质地变软，货架期延长，功能特性改善[19]。浸泡、蒸煮等简单的加工方法可以降低芸豆抗营养因子的水平[20]。前人研究主要是针对加工配方食品以及单一育成品种的营养组分进行简单分析，缺乏相互对比和全面性，对品种筛选和加工的指导有限。

本研究以贵州主栽芸豆品种为材料，对其各营养成分含量进行分析测定，包括蛋白质、脂肪、淀粉、灰分、矿物质元素、氨基酸和脂肪酸含量等，并对芸豆蛋白质的氨基酸组成和营养价值进行评价，以期为芸豆相关产品开发和加工方面提供数据和理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

大白芸豆、红芸豆、黑花芸豆、红腰豆和中白芸豆均采自贵州省威宁县草海镇四江源种养殖专业合作社种植基地；乙腈、甲醇、正己烷均为色谱纯，北京迪科马科技有限公司；混合氨基酸（色谱纯）标品、脂肪酸甲酯混合标准品（纯度≥99%）、十一烷酸甘油三酯（纯度≥99%，5.0 mol/L）、矿质物元素混合标1和2（10 μg/mL） 西格玛奥德里奇（上海）贸易有限公司；异硫氰酸苯酯、三乙胺、氢氧化钾、浓硝酸、过氧化氢 均为分析纯，天津盛奥化学试剂厂。

SP-1920紫外分光光度计 上海光谱仪器有限公司；BSA223分析天平 赛多利斯（上海）贸易有限公司；Centrifuge 5430R冷冻离心机 Eppendorf 中国有限公司；SYG-1230恒温水浴锅 苏州捷美医疗器械有限公司；VM-02U混匀仪 苏州捷美医疗器械有限公司；SB-5200DT超声波清洗器 宁波新芝生物科技股份有限公司；IBAO-250H电热鼓风干燥箱 施都凯仪器设备（上海）有限公司；S-433D氨基酸全自动分析仪 赛卡姆（北京）科学仪器有限公司；YSXT-06索氏提取器 上海熙扬仪器有限公司；Agilent1260高效液相色谱仪、Agilent7000D气相色谱-质谱仪 安捷伦科技（中国）有限公司；Element 2电感耦合等离子体质谱仪 赛默飞世尔科技（中国）有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 基本成分测定 蛋白质含量测定参照《GB 5009.5-2016 食品中蛋白质的测定》、脂肪含量测定参照《GB 5009.6-2016 食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》、淀粉含量测定参照《GB 5009.9-2016 食品中淀粉的测定》、灰分含量测定参照《GB 5009.4-2016 食品中灰分的测定》。

1.2.2 矿物质元素含量测定 矿物质元素含量测定参考胡玲等[21]方法，样品加入65%（V/V）浓硝酸和30%（V/V）过氧化氢，置于高压消解罐中密封后放入微波消解系统中进行消解，消解至混合物澄清后，使用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）检测13种矿物质元素含量。

1.2.3 氨基酸含量测定 氨基酸含量测定参考蒋清伟等[22]方法，样品在110 ℃ 6 mol/L HCl真空条件下水解24 h，浓缩后用1.0 mol/L三乙胺-乙腈溶液和0.1 mol/L异硫氰酸苯酯乙腈溶液进行衍生化反应，正己烷萃取并过滤，用氨基酸全自动分析仪（LCMS）进行分析17种氨基酸含量。

1.2.4 脂肪酸含量测定 脂肪酸含量测定参考钱宗耀等[23]方法，样品用2 mol/L氢氧化钠-甲醇溶液40 ℃水浴20 min进行脂肪酸甲酯化，十一烷酸甘油三酯作为内部标记，正己烷进行脂肪酸甲酯萃取并过滤，用气相色谱-质谱仪（GC-MS）分析37种脂肪酸含量。

1.3 数据处理

氨基酸评分（AAS）采用FAO/WHO评分标准模式[24−25]，采用Microsoft Excel 2016和SPSS 19.0软件进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 基本成分对比分析

5种芸豆蛋白质含量为17.30~23.70 g/100 g，接近肉类食品的蛋白质含量，高于小麦的蛋白质含量（约为12.6%~14.5%），略高于荞麦、薏仁、燕麦和小米等杂粮的蛋白质含量（10%~17.5%）[26]；王何柱等[27]研究测得芸豆蛋白质含量为19.11%~23.69%，与试验结果一致。中白芸豆蛋白含量最高，为23.70 g/100 g；淀粉含量为34.90~38.30 g/100 g，其中大白芸豆和中白芸豆淀粉含量最高，同为38.38 g/100 g；脂肪含量为1.10~1.90 g/100 g，均小于2 g/100。黑花芸豆脂肪含量最高，为1.90 g/100 g；灰分含量为4.00~4.80 g/100 g，其中黑花芸豆灰分含量最高，为4.80 g/100 g。白色种皮芸豆品种中蛋白质、脂肪和淀粉含量均高于红色和黑色种皮的品种（表1）。供试芸豆的蛋白质、脂肪、淀粉和灰分含量品种间差异极显著（P<0.01），重复间差异不显著（P>0.05）（表2）。

2.2 矿物质元素对比分析

由表3可知，供试芸豆13种矿物质元素含量测定得出K、Ca、Mg含量最高，与其它元素含量不在同一数量级，且三者中Ca含量最低；Fe、Na、Mn、Zn含量次之；Cu、Cr、Pb、Se含量最低。黑花芸豆K、Ca、Na、Mg含量均最高，分别为1.99×104、1.15×103、33.40、1.79×103mg/kg；红芸豆K、Ca、Mg含量均最低，分别为1.53×104、0.82×103、1.64×103mg/kg，中白芸豆Na含量最低，为25.40 mg/kg。中白芸豆Fe和Zn含量最高，黑花芸豆Fe含量最低，大白芸豆Zn含量最低。芸豆矿物质元素含量差异很大，变异范围是0.01~1.99×104mg/kg，K、Ca、Mg、Fe含量丰富，与豇豆、绿豆、鹰嘴豆等杂豆类似[28−29]。芸豆中的K和Mg含量高于其他豆类，且有高钾低钠的特点，对预防高血压和肾脏疾病有益[30]。Hg可在脑组织和肾脏中积累，引发汞中毒；Pb能够通过皮肤、消化道、呼吸道直接进入人体，容易诱发贫血症、神经机能失调、肾功能损伤等疾病；Cr会导致腹部不适、腹泻，与鼻炎、结核、支气管炎有关[31]。芸豆中的Hg、Cr、Pb含量极低，黑花芸豆、红芸豆和红腰豆中未检出Cr，黑花芸豆和中白芸豆中未检出Pb，Se只在红芸豆中检出，5种芸豆中As均未检出（<0.005 mg/kg）。

表 1 芸豆基本成分分析Table 1 Analysis for basic components in kidney bean

表 2 芸豆基本成分方差分析Table 2 Analysis of variance for basic components in kidney bean

表 3 芸豆矿物质元素分析Table 3 Analysis of mineral elements in kidney bean

2.3 氨基酸对比分析

供试芸豆中至少包含17种氨基酸，未测得色氨酸含量，TAA含量范围是17.09~20.03 g/100 g（表4）。5种芸豆中的EAA含量由高到低大致为Leu、Lys、Phe、Val、Thr、Ile、Met，但中白芸豆、红芸豆和红腰豆的Val含量略高于Phe含量。供试芸豆的EAA和NEAA含量由高到低品种排序依次为中白芸豆、红腰豆、红芸豆、大白芸豆、黑花芸豆。中白芸豆EAA和NEAA含量均最高，分别为8.86 g/100 g和14.17 g/100 g。EAA/NEAA的比值均大于0.6，EAA/TAA的比值均小于0.4，是优质蛋白来源。氨基酸的含量和组成是食物营养素利用率决定因素之一，若一种或两种氨基酸与营养需求量相比含量最低（最低称为第一限制氨基酸，次低称为第二限制氨基酸），其他氨基酸的吸收利用就会受到限制而降低；一般豆类蛋白质中的赖氨酸是谷物的1~3倍，含硫氨基酸（蛋氨酸和胱氨酸）较少，第一限制氨基酸多为半胱氨酸、胱氨酸和蛋氨酸，芸豆的第二限制氨基酸为苏氨酸和色氨酸[32]。本研究中芸豆的第一限制性氨基酸为蛋氨酸和胱氨酸（表5），与王何柱等[27]和卿晓红等[33]研究结果相一致，其中王何柱等[27]的研究也未测得色氨酸含量；而张丙云等[34]测得泾川白芸豆中异亮氨酸和苏氨酸含量偏少，分别为第一和第二限制性氨基酸，本研究与其结果不一致，可能原因是芸豆品种、产地、氨基酸提取以及测定方法不同导致含量最低的氨基酸不同。

2.4 脂肪酸对比分析

由表6可知，本试验测定的5种芸豆中约含有16种脂肪酸，其含量均不超过1.0 g/100 g，其中C18:2n6c、C18:3n3、C18:1n9c、C16:0的含量相对较高，含量范围是0.1016~0.8913 g/100 g，其余13种脂肪酸的含量均低于0.1 g/100 g，含量范围是0.0020~0.0746 g/100 g，有19种（C8:0、C10:0、C11:0、C12:0、C13:0、C14:1、C15:1、C17:1、C18:1n9t、C18:2n6t、C20:0、C18:3n6、C20:2、C20:3n3、C22:1n9、C22:2、C20:5n3、C24:1、C22:6n3）脂肪酸含量未检测出。黑花芸豆的C18:2n6c、C18:1n9c含量较高，分别为0.8913和0.2116 g/100 g；大白芸豆的C18:3n3、C16:0含量较高，分别为0.7181和0.1982 g/100 g。按照脂肪酸的饱和程度，检测的脂肪酸可分为饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸，其中饱和脂肪酸有9种，单不饱和脂肪酸有3种，多不饱和脂肪酸有4种，其含量依次为多不饱和脂肪酸>饱和脂肪酸>单不饱和脂肪酸。5种芸豆的多不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸的比率都大于4，其中大白芸豆比值最高，中白芸豆比值最低。脂肪酸的组分含量和比例与人类营养健康相关，富含不饱和脂肪酸的食品有降低血脂、预防心脑血管疾病的功效[35]，肉类的饱和脂肪酸占总脂肪酸的比例较高[36]，芸豆中脂肪酸含量丰富，与牛羊猪禽等的脂肪酸构成相比，多不饱和脂肪酸含量大于饱和脂肪酸；与鹰嘴豆、黄豆、扁豆和绿豆等相比，多不饱和脂肪酸含量大于单不饱和脂肪酸，饱和脂肪酸含量最低；豌豆、黑豆和青豆多不饱和脂肪酸含量大于饱和脂肪酸，单不饱和脂肪酸含量最低[23]。有研究表明长期过量摄入n-6脂肪酸而缺乏n-3脂肪酸易导致遗传性肥胖、机体代谢紊乱，影响人体健康。且n-3多不饱和脂肪酸摄入量与人体生长发育有关，有预防心脑血管疾病、抗癌、降血脂等作用，还与视网膜组成有关[37−38]。芸豆中C18:3n3的含量相对较高，C20:3n6的含量相对较低，芸豆的脂肪酸含量和比例对人体有益。本研究引入动脉粥硬化指数（AI）作为芸豆脂肪酸评价的一个参数，AI比率越高，越抗动脉硬化[26,39]，黑花芸豆动脉粥硬化指数最高，为0.011；红腰豆动脉粥硬化指数最低，为0.005。

表 4 芸豆氨基酸含量分析Table 4 Analysis of amino acid content in kidney bean

表 5 芸豆中氨基酸评分Table 5 Amino acid score in kidney bean

表 6 芸豆脂肪酸含量分析Table 6 Analysis of fatty acid content in kidney bean

3 结论

供试芸豆中中白芸豆、红芸豆和红腰豆蛋白质含量均大于20 g/100 g，其中，中白芸豆含量最高，为23.70 g/100 g；脂肪含量均接近2 g/100 g；淀粉含量以大白芸豆和中白芸豆为最高，均为38.3 g/100 g；灰分含量以黑花芸豆和大白芸豆最高。黑花芸豆的K、Ca、Na、Mg含量均最高，分别为1.99×104、1.15×103、33.40、1.79×103mg/kg；中白芸豆的Fe含量最高，为77.10 mg/kg。中白芸豆EAA含量最突出，黑花芸豆EAA含量最低，但EAA/TAA和EAA/NEAA相差不大。中白芸豆多不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸比值最低，红腰豆动脉粥硬化指数比值最低。综合多种营养成分含量分析，中白芸豆优于黑花芸豆、大白芸豆、红芸豆和红腰豆。