全 文 ：2016 年 3 月
第 31 卷第 3 期
中国粮油学报
Journal of the Chinese Cereals and Oils Association
Vol． 31，No． 3
Mar. 2016
中国裸燕麦品种色氨酸含量的荧光检测与评价
任 祎1 武 娇1 Olof Olsson2
(山西农业大学1，太谷 030801)
(瑞典隆德大学2，瑞典 22100)
摘 要 本试验旨在对我国主要裸燕麦栽培品种中色氨酸的含量水平进行评价，并分析其与蛋白质含量
的关系。利用木瓜酶对新鲜燕麦粉进行水解，在激发波长 288 nm和发射波长 352 nm处检测水解产物的荧光
强度，根据标准曲线对色氨酸含量进行定量。利用全自动蛋白质分析仪检测籽粒中总氮的含量来定量蛋白
质，同时对 9 个裸燕麦栽培品种在 4 个不同产区种植的蛋白质和色氨酸含量分别进行检测并作显著性差异和
相关性分析。结果表明，中国裸燕麦品种平均的色氨酸含量为 2． 39 mg /g，大于国外报道的皮燕麦品种平均
色氨酸含量 1． 70 mg /g。品种和地区以及两者互作引起的燕麦色氨酸含量的差异显著，且燕麦色氨酸和蛋白
质含量之间具有一定的相关关系，相关系数为 0． 353。
关键词 燕麦 色氨酸 荧光光谱
中图分类号:TS235． 3 文献标识码:A 文章编号:1003 － 0174(2016)03 － 0129 － 05
基金项目:国家自然科学基金(31201265) ，国家燕麦产业体系
(CARS － 08 － A － 1) ，国家科技支撑计划 (2012BAD
34B05 － 18) ，山西省基础研究(2012011031 － 2)
收稿日期:2014 － 07 － 08
作者简介:任祎，女，1972 年出生，副教授，谷物资源与营养
色氨酸是人体必需的氨基酸之一，在蛋白质合
成中起着重要的作用［1］，也是机体烟酸合成的唯一
来源［2］。最新的研究报道，色氨酸可减轻抑郁症
状［3］，摄入富含色氨酸的谷物可以改善睡眠质量，
增强机体的抗氧化水平［4］。谷物是人体蛋白质及氨
基酸摄入的主要来源，其中的色氨酸含量是评价蛋
白质品质的指标之一［5］。尤其在一些发展中国家，
饮食结构主要以单一谷物为主，提高蛋白质的含量
和品质就显得更为重要。蛋白质中的氨基酸，特别
是谷物籽粒蛋白质中的色氨酸，定量测定是比较困
难的，这是因为在普通的酸水解过程中，色氨酸全部
被破坏掉，而用碱水解又破坏了其他氨基酸［6］，应用
氨基酸自动分析仪和 HPLC 分析单项色氨酸的成本
很昂贵，不易推广。由于蛋白质水解后在 270 ～ 300
nm处有吸收，这种吸收主要来自色氨酸、酪氨酸和
苯丙氨酸，当激发波长为 280 nm 时，蛋白质水解液
大致有相同的荧光光谱，最大值在 313 nm和 350 nm
处，前者恰与酪氨酸一致，后者与色氨酸一致，所以
可以设定发射波长为 350 nm，对色氨酸进行含量检
测［8］。使用荧光光谱检测色氨酸含量目前在食物和
湖水中也已经有过报道，此方法结果准确，并且比
HPLC方法准确度和灵敏度高，但是利用荧光检测色
氨酸含量在谷物籽粒中还鲜见有关报道［7 － 9］。
燕麦是一种富含膳食纤维高营养的谷物，其营
养保健功能日益突显，燕麦在谷物中蛋白质含量较
高，且氨基酸组成均衡，因此其营养价值被认为优于
其他谷物［10 － 11］。林伟静等［12］曾对我国燕麦籽粒中
各种营养成分包括氨基酸含量进行了评价，但对色
氨酸含量却未做检测和评价。国外有文献报道燕麦
粉中色氨酸的含量大约在 1． 7 mg /g［13］，而我国的裸
燕麦籽粒中色氨酸含量鲜有报道。本研究应用荧光
分析法对燕麦籽粒中色氨酸含量进行了检测，并在
此基础上对我国主要裸燕麦品种在不同产区的色氨
酸含量差异做出了分析。
1 材料与方法
1． 1 材料和试剂
燕麦种子:中国农业科学院作物研究所，9 个不
同品种于 2011 年分别在内蒙古武川、河北张家口、
甘肃定西和吉林白城 4 个主要产区种植，品种均为
裸燕麦，其中内蒙古地区的晋燕 8 号和甘肃的晋燕
14 号因倒伏未收获，其余材料收获后在室温下干燥。
干燥的籽粒研磨用实验室微型磨:德国 Fritsch 公司，
型号为Mini － Mill Pulverisette 23，研磨速度设置为 45
次 / s，研磨时间为 30 s，获得的新鲜燕麦全粉用于检
测;荧光强度的检测使用荧光计:美国 PTI公司，型号
为 Photon technology intetnational 814 ;全自动蛋白质
中国粮油学报 2016 年第 3 期
分析仪:荷兰 Skalar公司，型号为 Primacs S N。
木瓜蛋白酶溶液、EDTA、二硫苏糖醇(Dithiothre-
itol)、尿酸和硼酸钠:Sigma － Aldrich Sweden AB 公
司;谷氨酸标准品:Fluka公司。
1． 2 试验方法
1． 2． 1 试剂的配制
水解液:使用新鲜配制的水解液，每周配制 1
次。用去离子水配制 200 mL 水解液，分别加入尿
酸、硼酸钠、二硫苏糖醇和 EDTA，使终浓度分别为
8、0． 1、0． 005 和 0． 002 mol /L，调整 pH值至 7． 6。
色氨酸的标准液:先配制标准液的贮存液，使用
时再稀释，标准液最终浓度为 0． 392 nmol /μL。
1． 2． 2 样品的酶解
参照 ste［8］的方法使用木瓜酶水解燕麦粉。称
取 50 mg的新鲜燕麦粉(其中蛋白质质量分数约为
15%) ，装入水解管，加入 1 mg 木瓜酶，酶活性为
16 ～ 40 U /mg蛋白质，然后加入 5 mL水解液，置于恒
温 37 ℃，振荡水解 24 h，酶解后 10 000 r /min 离心
20 min，4 ℃，上清液直接用于荧光分析。
1． 2． 3 色氨酸的检测
参照 ste［8］的方法对样品进行激发波长和发射
波长扫瞄，确定最佳激发波长为 288 nm，最佳发射波
长为 352 nm。在此条件下测定样品的荧光强度，对
于每个样品，首先加入 3 mL含 0． 1 mol /L硼酸钠的 8
mol /L尿酸溶液(pH 7． 6)作为空白，读数，然后在空
白管中加入 200 μL 的待测样品溶液，再次读数。荧
光检测在室温下进行。
1． 2． 4 标准曲线的制定
取3 mL含0． 1 mol /L硼酸钠的8 mol /L尿酸溶液
(pH 7． 6)读数，作为空白，依次加入 10、20、30、40、50
μL的色氨酸标准溶液，分别读数，每个标准液分析 10
次，求平均值，制定工作曲线。所得的标准曲线为 y =
68 202x +4 077． 2 (R2 = 0． 999) ，具有良好的线性关
系，色氨酸含量在 0 ～5 μg /mL范围内检测效果最佳。
1． 2． 5 蛋白质含量检测
称取约 100 mg左右的新鲜燕麦粉，利用全自动
蛋白质分析仪检测籽粒中总氮的含量，粗蛋白含量
与氮含量之间的转化系数为 6． 25。
1． 2． 6 数据分析
采用 Microsoft Excel 进行数据处理，用 StatSoft
软件进行 ANOVA显著性分析和相关性分析 。测定
样品重复次数为 n = 3。
2 结果和分析
2． 1 脱脂对荧光检测色氨酸含量的影响
在预试验中选取皮燕麦品种 Belinda 进行了脱
脂和脱壳处理，对脱脂和脱壳前后样品的色氨酸含
量做了比较，结果见表 1，脱脂后色氨酸含量大于未
脱脂籽粒的含量，差异显著(P ＜ 0． 05) ，结果与文献
［14］报道一致 ，因此，如果只是对大量样品的色氨
酸含量进行初步筛选，或者几个样品之间做平行比
较，可以省去脱脂这一步。另外，脱壳后的籽粒色氨
酸含量要高于未脱壳籽粒，但差异不显著(P ＞ 0． 05) ，
表明蛋白质和氨基酸主要储存在胚乳中，壳里相对
含量很少。
表 1 脱脂和脱壳对氨基酸含量的影响 /mg /g
组别 未脱壳 脱壳
脱脂 2． 24* 2． 47*
未脱脂 1． 68 1． 79
注:* 差异显著水平为 0． 05。
2． 2 不同燕麦品种的蛋白质和色氨酸含量的差异
表 2 和表 3 列出了 9 个品种分别在不同产区种
植的蛋白质和色氨酸的含量。由表 2 可以看出，对
于 9 个品种而言，在不同地方的蛋白质平均含量值
在 14． 99% ～18． 18% 之间，其中坝莜 1 号最高，晋燕
14 号最低 。对于不同地区，各品种的蛋白质的平均
含量范围在 16． 53% ～ 17． 50%之间，山西较高，甘肃
次之，其次是内蒙古，吉林最低，地区间的差异不显
著。同一品种的蛋白质含量在不同地区间无显著差
异，不同品种之间的蛋白质含量有显著差异，晋燕
14 号的蛋白质含量显著低于其它 8 个品种，差异水
平在 0． 05，结果见表 2 。
表 2 不同燕麦品种在不同产区的蛋白质质量分数(%)和变异系数
项目 内蒙古 山西 甘肃 吉林 平均值 CV%
白燕 2 号 16． 24 ± 0． 39 16． 36 ± 0． 14 17． 19 ± 0． 14 16． 28 ± 0． 10 16． 90a 2． 67
白燕 11 号 15． 77 ± 0． 34 17． 60 ± 0． 32 16． 95 ± 0． 06 16． 85 ± 0． 06 16． 79a 4． 52
花早 2 号 15． 47 ± 0． 03 17． 69 ± 0． 02 16． 45 ± 0． 39 17． 28 ± 0． 05 16． 72a 5． 87
坝莜 1 号 19． 11 ± 0． 16 18． 21 ± 0． 34 17． 30 ± 0． 24 18． 10 ± 0． 38 18． 18a 4． 08
内燕 5 号 16． 52 ± 0． 31 17． 56 ± 0． 22 17． 26 ± 0． 52 16． 58 ± 0． 40 16． 98a 3． 02
燕科 1 号 17． 03 ± 0． 17 18． 62 ± 0． 56 18． 52 ± 0． 21 16． 99 ± 0． 06 17． 79a 5． 07
晋燕 8 号 — 18． 52 ± 0． 40 18． 51 ± 0． 15 17． 17 ± 0． 28 18． 07a 3． 51
031
第 31 卷第 3 期 任 祎等 中国裸燕麦品种色氨酸含量的荧光检测与评价
表 2(续)
项目 内蒙古 山西 甘肃 吉林 平均值 CV%
晋燕 14 号 17． 46 ± 0． 30 14． 74 ± 0． 01 — 12． 79 ± 0． 01 14． 99b 12． 78
定莜 1 号 17． 62 ± 0． 09 18． 22 ± 0． 08 17． 06 ± 0． 01 16． 74 ± 0． 22 17． 41a 3． 74
平均值 16． 90a 17． 50a 17． 41a 16． 53a 17． 08 —
CV% 6． 94 7． 08 4． 22 9． 04 — —
注:不同字母代表具有显著性差异 (P ＜ 0． 05，n = 3) ;—表示未收获，无数据。余同。
表 3 不同燕麦品种在不同产区的色氨酸含量及变异系数 /mg /g
项目 内蒙古 山西 甘肃 吉林 平均值 CV%
白燕 2 号 2． 32 ± 0． 09 2． 45 ± 0． 09 2． 41 ± 0． 33 2． 46 ± 0． 12 2． 41a 0． 4
白燕 11 号 2． 48 ± 0． 04 2． 70 ± 0． 05 2． 26 ± 0． 03 2． 19 ± 0． 06 2． 41a 5． 25
花早 2 号 2． 51 ± 0． 16 2． 36 ± 0． 06 2． 59 ± 0． 09 2． 54 ± 0． 04 2． 50a 0． 99
坝莜 1 号 2． 83 ± 0． 15 2． 56 ± 0． 01 2． 29 ± 0． 08 2． 26 ± 0． 16 2． 48a 7． 1
内燕 5 号 2． 16 ± 0． 22 2． 69 ± 0． 13 2． 53 ± 0． 01 2． 36 ± 0． 16 2． 44a 5． 19
燕科 1 号 2． 55 ± 0． 10 2． 59 ± 0． 09 2． 39 ± 0． 15 2． 02 ± 0． 17 2． 39a 6． 78
晋燕 8 号 — 2． 64 ± 0． 04 2． 27 ± 0． 12 1． 95 ± 0． 11 2． 29a 7． 9
晋燕 14 号 2． 55 ± 0． 11 2． 28 ± 0． 09 — 2． 19 ± 0． 08 2． 34a 2． 36
定莜 1 号 2． 60 ± 0． 01 2． 63 ± 0． 24 2． 04 ± 0． 10 1． 86 ± 0． 52 2． 28a 15． 42
平均值 2． 50a 2． 55a 2． 35ab 2． 20b 2． 39 —
CV% 3． 83 2． 21 2． 64 5． 34 — —
从表 3 可知，不同品种在地区间的变异较广，
其中定莜 1 号最大，为 15． 42%;白燕 2 号最小，为
0． 4%。对于 4 个产区来说，各品种的平均色氨酸含
量范围在 2． 20 mg /g(吉林)到 2． 55 mg /g(山西)之
间，同一品种的色氨酸含量在不同地区间的差异显
著，山西最高，内蒙古次之，二者都显著高于甘肃和
吉林地区，吉林种植的品种色氨酸含量表现为最低。
9 个燕麦品种分别在山西，内蒙古，甘肃和吉林
4 个地方种植的色氨酸含量的变异分析见表 4，相对
而言，地区对色氨酸含量变异的贡献大于品种以及
两者互作的贡献，且地区间差异极显著，品种间也存
在显著差异，显著水平为 0． 05，品种和地区的互作引
起的差异也极显著。
表 4 9 个品种在 4 个产区色氨酸含量的变异分析
变异来源 自由度 总方差 平均方差 F值 P值
总变异 34 326． 96 326． 96 12 774． 67 0． 00
品种 8 0． 38 0． 06 2． 50* 0． 05
地区 3 1． 10 0． 37 14． 38＊＊ 0． 00
品种 ×地区 22 1． 38 0． 08 3． 00* 0． 00
标准误差 28 0． 72 0． 03
注:* 显著相关水平为 0． 05。
2． 3 色氨酸含量和蛋白质含量之间的相关关系
从结果可以看出，蛋白质含量仅在品种间有显
著差异，地区间无显著差异;而色氨酸含量在品种间
无显著差异，在地区间有显著差异，种植在内蒙古的
坝莜 1号蛋白质含量最高，高达 19． 11%，其色氨酸的
含量也最高，达 2． 83 mg /g，显著高于在甘肃和吉林两
地种植的坝莜 1 号。对所有 34 个样品的蛋白质和色
氨酸含量进行 Pearson相关性分析，结果表明，色氨酸
含量和蛋白质含量之间有显著的负的线性相关关系
(P ＜0． 05) ，相关系数为0． 353，公式为 y = － 0． 147x +
16． 905(R2 =0． 000 53)。
3 讨论
燕麦蛋白质含量高且氨基酸含量均衡，而且是
谷物中唯一含有结晶球蛋白的作物，这种球蛋白作
为近 80%的储存蛋白存在于燕麦籽粒中［15］。Landry
等［16］曾经对不同谷物如小麦、玉米和大麦籽粒中的
色氨酸含量与含氮水平的关系进行了分析，得出色
氨酸含量与籽粒中含氮水平呈一定的线性关系的结
论，但色氨酸含量与蛋白质含量的水平却不一致。
究其原因可能是色氨酸含量的变异主要来源于富含
色氨酸的某种蛋白质，而与总蛋白质的含量并不存
在线性关系。但本研究发现，在燕麦籽粒中，色氨酸
的含量与总蛋白质的含量水平有一定的显著性线性
关系。燕麦比其他作物含有较高的色氨酸，如小麦
1． 70 mg /g，玉米 0． 68 mg /g，大麦1． 40 mg /g，豌豆
0． 70 mg /g［17 － 19］。Wieser［20］曾报道，色氨酸主要集中
在白蛋白和谷蛋白中，而在醇溶谷蛋白中则含量极
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中国粮油学报 2016 年第 3 期
少。燕麦与小麦等其他谷物不同，醇溶蛋白的含量
相对较低，约 4% ～ 15%［21］，而白蛋白和谷蛋白含量
相对较高，这可能是造成燕麦色氨酸含量与其总蛋
白质含量有一定相关性的原因。
4 结论
本试验对我国主要裸燕麦栽培品种的色氨酸含
量水平进行了评价，9 个主要栽培品种的色氨酸含量
有显著差异，平均为 2． 39 mg /g，高于国外报道的皮
燕麦的色氨酸平均含量 1． 70 mg /g，其中花早 2 号平
均含量最高，达 2． 50 mg /g，比国外报道的皮燕麦色
氨酸含量高出近 47． 05%。说明我国裸燕麦资源的
色氨酸含量可能高于国外皮燕麦品种，具有一定的
加工利用优势。而且色氨酸含量随环境因素变化会
有一定差异，差异的来源与燕麦不同蛋白质组分之
间的关系还有待进一步研究。这将对燕麦品质育种
和加工利用提供一定的信息。
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(下转第 138 页)
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中国粮油学报 2016 年第 3 期
Research Progress of Oxygenated α，β － unsaturated
Aldehydes Produced during Lipid Oxidation
Mei Jiang Chen Yi Xie Mingyong
(State Key Laboratory of Food Science and Technology，Nanchang University，Nanchang 330047)
Abstract Oxygenated α，β － unsaturated aldehydes are a category of toxic compounds generated during lipid
oxidation，which widespread in the volatile of heated oil and the food processed by thermal oil，and could also endog-
enously produced in the body，bringing a great threaten to human health． The structure，properties，formation and
detection of oxygenated α，β － unsaturated aldehydes were summarized in this paper to promote the knowledge of
these harmful compounds in general public and provide a reference to reduce the harm to human body．
Key words oxygenated α，β － unsaturated aldehydes，structure，properties，formation，
檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪
detection
(上接第 132 页)
Fluorescence Detection and Assessment on Tryptophan
Content of Naked Oat Varieties in China
Ren Yi1 Wu Jiao1 Olof Olsson2
(Shanxi Agricultural University1，Taigu 030801)
(Lund University2，Sweden 22100)
Abstract The experiment aims to assess the tryptophan content of main cultivars of naked oat in China，and
analyze the correlation between contents of tryptophan and protein． Oat flour was hydrolysed with papain，the fluores-
cence intensity of hydrolysate was detected at excitation wavelength of 288 nm and emission wavelength of 352 nm，
and finally the tryptophan content was quantitated according to standard curve． The protein was quantitated by using
the automatic protein analyzer to test the total nitrogen content of grain，meanwhile the contents of protein and trypto-
phan were tested respectively for 9 naked oat cultivars growing in 4 different habitats in China，and significant differ-
ence and correlation were analyzed． The result showed the average tryptophan content of naked oat varieties in China
(2． 39 mg /g)was higher than that of hulled oat varieties (1． 70 mg /g)reported abroad． There was significant differ-
ence in tryptophan content of oat caused by varieties，habitats and interaction，and there was a correlation with the
correlation coefficient being 0． 353 between contents of tryptophan and protein． Compared with the hulled oat，Chi-
nese naked oat has an advantage in tryptophan content，which would provide a certain amount of information in oat
breeding and processing and utilization．
Key words oat，tryptophan，fluorescence
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