芝麻芽菜的氨基酸动态变化及营养风味评价

芝麻是一种重要的特色油料作物，其籽粒中含有约50%脂肪和20%蛋白质[1-3]。我国是芝麻生产和消费大国，目前国内芝麻消费主要集中在芝麻油、芝麻酱以及脱皮芝麻等方面，常忽视其作为芽菜的食用价值。

芽菜是人们喜爱的一种传统优质食品。由于其在生产过程中很少受病虫危害，无需施用农药化肥，且周期短、见效快、绿色环保无污染，因此，备受消费者的青睐[4-5]。目前，市面上芽菜类蔬菜主要有大豆芽、绿豆芽以及花生芽等，尚未见芝麻芽菜销售，亦未见有关芝麻芽菜营养风味评价的相关报道，严重制约着芝麻综合经济价值的开发利用。鉴于此，本研究以黑、白2种类型的芝麻为原材料，通过对其不同萌芽时期芝麻芽菜的氨基酸含量、组分进行检测，比较发芽前后各氨基酸成分的变化，以期了解芝麻芽菜营养成分和风味的动态变化规律，为探索芝麻芽菜的营养风味，延长芝麻产业链，提高产品附加值，推动芝麻产业健康快速发展提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

郑太芝3号（白芝麻）、郑黑芝1号（黑芝麻）：河南省农业科学院芝麻研究中心选育和提供。

S433D全自动氨基酸分析仪：德国赛卡姆公司；LRG-450人工培养箱：杭州绿博仪器有限公司。

1.2 萌发及测试方法

室温（30℃）条件下，将精选的芝麻籽粒（白芝麻千粒重3.18 g、黑芝麻千粒重2.87 g）在清水中浸泡6 h后，于人工培养箱中（35℃）避光进行发芽处理。分别对芝麻籽粒（0 d）以及不同萌发阶段（1.5、3、5、7、9 d）的芝麻芽菜进行总氨基酸含量的测定。总氨基酸含量测定方法参照GB 5009.124—2016《食品安全国家标准食品中氨基酸的测定》，重复3次。芝麻芽菜相对干重状态下的总氨基酸含量计算公式如下。吸胀系数公式如下，百芽干重为在室温（30℃）条件下自然阴干15 d后100根芝麻芽菜的质量。

1.3 营养评价方法

按照氨基酸比值系数法对芝麻芽菜氨基酸的营养价值进行评价，分别计算待测材料中人体必需氨基酸（essential amino acid，EAA）和非必需氨基酸（nonessential amino acid，NEAA）占氨基酸总量（total amino acids，TAA）的相对含量，与联合国粮农组织/世界卫生组织（Food Agriculture Organization and World Health Organization，FAO/WHO）修订的人体必需氨基酸含量模式谱进行比较[6-7]。分别按下列公式计算蛋白质中必需氨基酸比值（ratio of amino acid，RAA）、氨基酸比值系数（ratio coefficient of amino acid，RCAA）、氨基酸比值系数分（score of ratio coefficient of amino acid，SRCAA）和变异系数（coefficient of variation，CV）。

式中：待评价蛋白质某必需氨基酸含量与FAO/WHO模式中相应必需氨基酸含量均以1 g蛋白质中的含量计，mg/g蛋白；CV为RCAA的变异系数。

当RCAA=1，表示食物中氨基酸组成与FAO/WHO的模式氨基酸一致；RCAA>1，表示该氨基酸相对过剩；RCAA<1，表示该氨基酸相对不足。RCAA值最小的氨基酸则是第一限制性氨基酸[6-7]。

SRCAA值越接近100，则说明CV越小，食物蛋白质的RAA组成比例与FAO/WHO模式越一致，营养价值越高[6-7]。

1.4 风味评价方法

采用味道强度值（taste activity value，TAV）对芝麻芽菜的风味进行评价。TAV为样品中各呈味氨基酸的含量与其相对应的味觉阈值的比值。一般情况下，TAV越大，其对样品的呈味贡献越大。当TAV>1时，认为该呈味物质对样品的呈味效果有明显影响；而当TAV<1时，则说明该物质没有明显呈味效果[8]。

1.5 数据处理

应用Excel软件对数据进行处理和制图，利用DPS 6.0软件对数据进行处理及差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同萌发阶段芝麻芽菜中总氨基酸含量分析

不同萌发阶段芝麻芽菜中总氨基酸含量变化见图1。

由图1可知，鲜芝麻芽菜中总氨基酸含量随萌芽时间的延长呈明显下降趋势。郑太芝3号鲜芝麻芽菜中总氨基酸含量在萌芽后持续下降，最初籽粒中总氨基酸含量为18.56%，萌发至第3天，总氨基酸含量降为3.36%，并在5 d后趋于稳定，维持在1.50%左右。郑黑芝1号籽粒中总氨基酸含量为19.58%，萌发至第3天总氨基酸含量降为2.98%，萌发第5天～第7天保持在2.00%左右，于萌芽第9天时下降至1.26%。

与鲜芝麻芽菜的总氨基酸含量变化趋势不同，芝麻芽菜相对干重状态下总氨基酸含量大致呈先升高后降低的趋势。郑太芝3号芝麻芽菜相对干重状态下的总氨基酸含量在0～5 d内逐渐升高，由籽粒中的18.56%上升至最高值25.95%，较籽粒中含量增加了39.82%。继续延长萌芽时间，其总氨基酸含量开始下降，第9天降至20.29%。郑黑芝1号芝麻芽菜相对干重状态下的总氨基酸含量在萌发3 d内变化不大，维持在20.00%左右。3 d后迅速上升，并在7 d时达到最高值33.17%，较籽粒中的总氨基酸含量增加69.41%，在9 d时又降至19.59%。芝麻发芽后氨基酸含量增加，有利于提高芝麻的营养价值，与大豆芽、绿豆芽、花生芽等结果研究相近。王莘等[9]的研究表明，大豆在萌发40d时，总氨基酸含量达到最大值（42.379%），比对照增加83.9%。Gu等[10]的研究表明，在发芽4 d的豆芽中，总氨基酸含量与未发芽相比增加约4倍。王莘等[11]的研究表明，在绿豆萌发26 h后，总氨基酸含量达到最大值，比对照增加15.9%。张浩等[12]的研究发现花生发芽96 h后其各类氨基酸含量均较未发芽花生粒出现明显升高，表明发芽可提升花生的营养价值。

2.2 不同萌发阶段芝麻芽菜中氨基酸组分分析及营养评价

种子发芽后会形成新的氨基酸，从而造成氨基酸的种类、比例发生变化，使发芽种子的营养价值有别于萌发以前的干种子[13-14]。不同萌发阶段芝麻芽菜中氨基酸组分及含量分析结果见表1。

由表1可知，芝麻芽菜中氨基酸组分齐全，各萌发期均可鉴定出18种氨基酸（含8种人体必需氨基酸）。本研究中，萌发前后芝麻芽菜中有多种必需氨基酸含量发生明显变化：郑太芝3号萌发7 d时，8种必需氨基酸占总氨基酸的含量均高于籽粒。其中，含量增加1.00%以上的有赖氨酸、缬氨酸和苏氨酸3种氨基酸：赖氨酸含量在0～7 d内由最初的3.03%上升至6.49%，增幅达114.10%；缬氨酸和苏氨酸分别由4.64%和3.69%上升至6.07%和4.83%，增幅均为30.93%。郑黑芝1号在萌发5 d时，8种必需氨基酸占总氨基酸的含量也均高于籽粒。其中，含量增加1.00%以上的有5种：赖氨酸含量由3.07%上升至6.47%，增幅达110.58%；缬氨酸、苏氨酸、异亮氨酸和亮氨酸含量分别由 4.51%、3.67%、3.82%、7.27%增至 5.83%、4.67%、4.87%和8.47%，增幅分别达29.47%、27.63%、27.41%和16.54%。综上说明芝麻发芽可改善氨基酸组成，提高原有籽粒中蛋白的营养价值。张浩等[12]的研究表明，发芽后花生芽中的人体必需氨基酸含量由发芽前的73.56 mg/100 g增加到601.66 mg/100 g，增加了7.18倍；其中苏氨酸和蛋氨酸的含量分别增加了6.88倍和9.27倍。在大豆芽氨基酸种类变化研究方面，很多学者指出，与干种子相比，大豆种子萌发后不同氨基酸组分含量有所增加[10，15]，其中谷氨酸、组氨酸、丙氨酸、脯氨酸、赖氨酸、缬氨酸和异亮氨酸含量增加显著[14，16]。

由表1可知，随着萌发时间的延长，两种芝麻芽菜的EAA/TAA值和EAA/NEAA值均在萌发后呈先上升后下降的趋势：其中，EAA/TAA由最初籽粒中的32.00%左右（黑、白芝麻分别为32.04%和32.87%）逐步上升至萌发5 d～7 d的40.00%左右（黑、白芝麻分别41.38%和40.70%）；EAA/NEAA由最初的48.00%左右（黑、白芝麻分别为47.15%和48.95%）逐步上升至60.00%以上（黑、白芝麻分别为70.58%和68.65%）。根据FAO/WHO提出的理想模式，质量较好的蛋白质其EAA/TAA值应在40%左右，EAA/NEAA值在60.0%以上[6]。由表1可知，郑黑芝1号在萌发后5 d～9 d时，EAA/TAA和EAA/NEAA均值分别为39.79%和66.15%，郑太芝3号芝麻芽菜均值分别为39.75%和66.01%。因此，萌发5 d～9 d的芝麻芽菜氨基酸评分符合FAO/WHO提出的优质蛋白质标准，是一种优质的植物蛋白源，此时芝麻芽菜营养最为丰富。有研究报道绿豆芽蛋白EAA/TAA、EAA/NEAA值分别为0.40和0.65左右[17]，大豆蛋白的EAA/TAA、EAA/NEAA值分别为0.349和0.538[18]，说明芝麻芽营养价值高于大豆蛋白，与绿豆芽相当。

利用氨基酸比值系数法进一步对不同萌发时期的芝麻芽菜进行营养评价，结果见表2。

由表2可知，在芝麻萌发前，籽粒中的色氨酸RCAA最高（郑太芝3号和郑黑芝1号中均大于2.10），赖氨酸的RCAA最低（郑太芝3号和郑黑芝1号中分别为0.52和0.56），为第一限制性氨基酸。随着萌发时间的延长，赖氨酸RCAA逐渐升高，并在萌发3 d后稳定在0.79以上。芝麻芽菜中蛋氨酸的RCAA一直在较低水平波动，萌发3 d后，其RCAA在所有必需氨基酸中排名最低，成为芝麻芽菜中的第一限制性氨基酸。此外，萌芽前，芝麻籽粒的SRCAA值较低（均小于56.00），萌芽后，芝麻芽中SRCAA值呈波浪上升趋势，两种芝麻芽菜均于萌发5 d后达到64.00以上，此时芝麻芽菜中的必需氨基酸营养最为均衡，具有较高的营养价值。上述结果进一步说明芝麻发芽可以改善氨基酸组成，从而改善原有籽粒中蛋白的营养价值。

2.3 不同萌发阶段芝麻芽菜风味评价

根据氨基酸呈味特性不同，大致将其分成鲜味氨基酸（Asp、Glu）、甜味氨基酸（Ala、Gly、Ser、Thr）、苦味氨基酸（Arg、His、Ile、Leu、Met、Phe、Trp、Val）和无味氨基酸（Lys、Tyr）4 类[19-20]。不同萌发阶段芝麻芽菜的风味评价结果见表3。

由表3可知，芝麻籽粒和芝麻芽菜中呈味氨基酸的含量由高到低均为苦味氨基酸＞鲜味氨基酸＞甜味氨基酸，多种呈味氨基酸协同作用形成了独特的风味。萌发后，芝麻中3种呈味氨基酸占总氨基酸含量呈现出不同的变化趋势。其中，甜味氨基酸占总氨基酸含量整体呈缓慢上升趋势；鲜味氨基酸和苦味氨基酸占总氨基酸含量总体呈下降趋势。

随着萌发时间的延长，芝麻芽菜中的TAV值逐渐减小趋势，并在芽后5d基本趋于稳定。其中，萌发5 d～9 d内，芝麻芽菜中氨基酸TAV均值小于1的氨基酸共有 8种，分别为异亮氨酸（Ile）、亮氨酸（Leu）、苯丙氨酸（Phe）、色氨酸（Trp）、缬氨酸（Val）、甘氨酸（Gly）、丝氨酸（Ser）和苏氨酸（Thr）。表明上述8种氨基酸对芝麻芽菜的整体风味没有贡献。其余6种TAV均值大于1的呈味氨基酸可能是影响芝麻芽菜风味的重要因素。分别包含3个苦味氨基酸（精氨酸Arg、组氨酸His和蛋氨酸Met）、2个鲜味氨基酸（谷氨酸Glu和天门冬氨酸Asp）和1个甜味氨基酸（丙氨酸Ala）。由表3计算出上述6种呈味氨基酸在芝麻萌发5 d～9 d内的TAV均值可知，影响芝麻芽菜风味效应的氨基酸依次为精氨酸＞谷氨酸＞组氨酸＞天门冬氨酸＞丙氨酸＞蛋氨酸。综上所述，精氨酸对芝麻芽菜风味的影响最大，属于苦味氨基酸，其次为鲜味氨基酸中的谷氨酸，上述6种呈味氨基酸协同作用可能是形成芝麻芽菜口感独特、鲜中带苦的主要原因，也是有别于其他芽菜口味的关键。

此外，由表3可知，虽然萌发前芝麻籽粒中呈味氨基酸的TAV值很高，但是可能由于籽粒中的氨基酸主要是以结合状态存在的贮藏蛋白氨基酸，而非决定味道活性成分的游离氨基酸[12，21-23]，故此时的TAV值无法用来准确评估芝麻籽粒的真实风味。随着籽粒吸水膨胀及芽体萌发，贮藏蛋白在蛋白酶的作用下被分解成供胚发育的氨基酸，使游离氨基酸增加[24-25]，此时的游离氨基酸可参与芝麻芽菜风味的形成。有研究表明：花生籽粒中游离氨基酸含量较低，仅为0.3 g/100 g左右，种子萌发过程中游离氨基酸含量明显增加，发芽4 d时以干重计其含量可达10.11 g/100 g[26]。绿豆萌发6 h后，其游离氨基酸总含量仅为蛋白氨基酸总含量的1.57%；萌发64 h后，其游离氨基酸总含量为蛋白氨基酸总含量的6.85%[17]。

3 结论

本研究对不同萌芽时期两种芝麻芽菜的氨基酸含量、组分进行测定的同时，参照FAO/WHO提出的氨基酸平衡理论以及味道强度值等科学指标对芝麻芽菜的营养价值和风味特征进行了评价。芝麻籽粒萌发后，其氨基酸含量、营养组分和风味口感均发生较大改变。本研究发现芝麻芽氨基酸种类齐全，各发芽时期均含有18种氨基酸。萌发后，芝麻芽相对干重状态下的总氨基酸含量整体呈先上升后下降趋势。郑太芝3号和郑黑芝1号分别在芽后5 d和7 d总氨基酸含量达到最大值，分别较芝麻籽粒中的增加了39.82%和69.41%。萌芽初期，芝麻芽菜中EAA/TAA值逐步上升，并于萌发5 d～9 d之间维持在40.00%左右，该时间段芝麻芽的蛋白营养最丰富，且氨基酸评分完全符合FAO/WHO提出的优质蛋白质标准，是一种十分优质的植物蛋白源。同时，芝麻芽菜中的SRCAA值呈波浪形上升趋势，说明萌发后的芝麻芽菜营养更为均衡，具有更高的营养价值。氨基酸味道强度评估结果显示，有6种氨基酸影响芝麻芽风味，其中，影响最大的是呈苦味的精氨酸和呈鲜味的谷氨酸，它们之间的协同作用可能使芝麻芽具有了鲜中带苦的独特口感。本研究结果揭示了不同萌发时期芝麻芽菜的营养价值和风味特征，为芝麻芽菜产品的开发以及人们对食物营养价值评价提供参考依据。

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Dynamic Changes of Amino Acids and Nutrition and Taste Evaluation of Sesame Sprouts

WEI Li-bin1，SU Xiao-yu1，GAO Tong-mei1，LI Feng1，TIAN Yuan1，WANG Dong-yong1，LU Hai-ling1，FEI Gao-liang2，WEI Shuang-ling1*
（1.Sesame Research Center，Henan Academy of Agricultural Sciences，Henan Key Laboratory of Specific Oilseed Crops Genomics，Key Laboratory of Oil Crops in Huanghuaihai Plains，Ministry of Agriculture and Rural Areas，Zhengzhou 450002，Henan，China；2.Plant Protection and Quarantine Station of Pingyu County，Zhumadian 463400，Henan，China）

Abstract：The content and components of amino acids were determined in the black and white sesame materials at 0，1.5，3，5，7 d and 9 d after germination.The result showed that the sesame sprouts were rich in 18 kinds of amino acids.The content of total amino acids（TAA）in the relative dry weight of sesame sprouts showed a parabolic increasing trend with the prolonging of germination time.The value of TAA in black and white sesame sprouts increased up to the highest value at the 7 d and 5 d after germination with a growth of 69.41% and 39.82% higher than that in its seed，respectively.Furthermore，the ratio of essential amino acids to total amino acids（EAA/TAA）in sesame sprouts increased from about 32.0% at the beginning to about 40.0% after germination.At this time，the protein nutrition in sesame sprouts has met the ideal protein requirements proposed，which was a very high-quality protein plant resource.By comparing the taste activity value（TAV）of each taste amino acid，the first two amino acids that had the largest effect are bitter arginine and umami glutamic acid，respectively.

Key words：sesame sprouts；dynamic changes；amino acid；nutrition evaluation；taste evaluation

DOI：10.12161/j.issn.1005-6521.2022.11.009

基金项目：国家特色油料产业技术体系（CARS-14-1-14）；河南省重大科技专项（201300110600-4）；国家自然科学基金项目（32172094）

作者简介：魏利斌（1980—），男（汉），研究员，博士，研究方向：分子遗传。

*通信作者：卫双玲（1962—），女（汉），研究员，硕士，研究方向：耕作栽培。

引文格式：

魏利斌，苏小雨，高桐梅，等.芝麻芽菜的氨基酸动态变化及营养风味评价[J].食品研究与开发，2022，43（11）：63-70.

WEI Libin，SU Xiaoyu，GAO Tongmei，et al.Dynamic Changes of Amino Acids and Nutrition and Taste Evaluation of Sesame Sprouts[J].Food Research and Development，2022，43（11）：63-70.

加工编辑：张璐

收稿日期：2021-04-24