Сравнительная характеристика содержания незаменимых аминокислот, биологическая ценность белка семян подсолнечника селекции ВНИИМК

Введение. В мировых ресурсах растительного белка потенциал семян подсолнечника существенно ниже, чем у сои,

кукурузы, пшеницы, риса и некоторых других культур, но для нашей страны эта культура является перспективным сырьем для получения растительных белковых ингредиентов [1; 2]. В структуре посевных площадей России в 2020 г. наибольшую долю занимали: пшеница (озимая и яровая) – 36,9 % всех площадей, ячмень (озимый и яровой) – 10,7, подсолнечник – 10,6 % [3]. Самые большие территории под подсолнечником засеваются в Приволжском, Южном и Центральном федеральных округах [4].

В связи с нехваткой растительного пищевого и кормового белка развивается высокобелковая селекция [5]. Поэтому в настоящее время при оценке нового сорта и гибрида важно характеризовать его не только по количеству и качеству масла в семенах, но и по аминокислотному профилю протеиновых метаболитов в них.

Практически все белки растений неполноценны, так как имеют дефицит различных незаменимых аминокислот [1; 6; 7]. Повышенная доля незаменимых аминокислот способствует росту относительной биологической ценности белков.

В литературе имеются сведения по изучению состава белка семян подсолнечника [1; 2; 4; 6; 8; 9]. Впервые была проведена сравнительная оценка семян современных гибридов подсолнечника селекции ВНИИМК по содержанию незаменимых аминокислот, биологической ценности с выявлением наиболее сбалансированных среди изучаемых образцов.

Материалы и методы . Объектами исследований являлись образцы семян 14 гибридов подсолнечника вегетации 2020 г., выращенных на опытных участках ВНИИМК (табл. 1).

Определение незаменимых аминокислот (кроме триптофана) проводили в лаборатории белка отдела биологических исследований согласно руководству по кислотному гидролизу проб [10]. Каждую пробу анализировали в четырех повторностях, за результат принимали среднее значение измерений.

Анализ выполняли на аминокислотном анализаторе Sevco методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Расчёт концентрации – по стандартному образцу аминокислот (Sykam, Германия).

Оценку биологической ценности белковых компонентов проводили по критериям и показателям, разработанным Н.Н. Липатовым и И.А. Роговым, позволяющим выявить сбалансированность и качество протеина [11].

Аминокислотный скор каждой незаменимой аминокислоты (АКС, %) рассчитывали по формуле:

АК

АКС = -Л х 100, (1)

АК1.ст где А К, - содержание каждой i-й незаменимой аминокислоты в 100 г исследуемого белка, г;

АК і.ст - содержание той же аминокислоты в 100 г белка эталона, г.

Коэффициент различия аминокислотного скора (КРАС, %) получали по формуле:

КРАС =

ZAPAC n

где APAC = АС і - AC min - различия аминокислотного скора i-й незаменимой аминокислоты, %;

АС min – минимальный из скоров незаменимой аминокислоты в исследуемом белке, %;

n – количество незаменимой аминокислоты в исследуемом белке.

Показатель биологической ценности (БЦ, %) белка подсолнечника рассчитывали по формуле:

БЦ = 100 – КРАС. (3)

Коэффициент утилитарности (К,-) i-й незаменимой аминокислоты рассчитывали по формуле:

К =

mm

AC

Коэффициенты утилитарности (К і ) і-й незаменимой аминокислоты использовали для расчета коэффициента утилитарности аминокислотного состава (R_c, доли единиц):

R c =

Е Р=1 ( АК і х К і ) 1 "=! А К і

Расчетные результаты сравнивали с актуальными данными Продовольственного комитета Всемирной организации здравоохранения (ФАО/ВОЗ) [12].

Результаты и обсуждение. На основании проведенных исследований был определен аминокислотный состав белков семян гибридов подсолнечника. Данный эксперимент отмечает вариацию аминокислот в белках семян подсолнечника. Подтверждены данные, что первой лимитирующей аминокислотой белка семян подсолнечника является лизин. Содержание лизина в образцах находилось в пределах от 2,0 до 4,2 г/кг (табл. 1).

Таблица 1

Характеристика содержания незаменимых аминокислот в белке семян подсолнечника (урожай 2020 г.)

Гибрид	Незаменимые аминокислоты, г/кг белка
	Lys	Leu	Ile	Val	Thr	Phe	Met
Ахиллес	4,2	5,9	3,6	4,5	3,5	4,1	2,0
Тайфун	3,6	5,5	3,4	4,1	3,2	3,8	1,7
Кубанский 930	3,6	5,1	3,0	3,9	3,1	3,4	1,5
Горстар	3,4	5,9	3,6	4,2	3,2	4,0	1,6
Сурус	3,1	4,8	2,9	3,6	2,8	3,1	1,7
Горфилд	3,0	4,9	2,9	3,5	2,9	3,4	1,2
Тайзар	2,8	4,4	2,7	3,3	2,6	2,9	1,5
Натали	2,8	4,3	2,6	3,2	2,6	2,9	1,1
Факел	2,7	4,3	2,6	3,2	2,4	2,8	1,4
Грант	2,7	4,2	2,6	3,2	2,4	2,8	1,4
Паритет	2,7	4,1	2,4	3,1	2,5	2,7	1,2
Реванш	2,5	4,3	2,6	3,2	2,6	2,9	1,1
Гермес	2,4	4,0	2,3	2,9	2,3	2,5	1,5
Клип	2,0	3,3	2,0	2,5	2,0	2,2	0,9

Примечание: Lys – лизин, Leu – лейцин, Ile – изолейцин, Val – валин, Thr – треонин, Phe – фенилаланин, Met – метионин

Максимальное количество лизина отмечено в белке гибридов Ахиллес, Тайфун, Кубанский 930, минимальное содержание этой аминокислоты выявлено у семян гибрида подсолнечника Клип.

Аминокислоты с разветвленной алифатической боковой цепью (branched-chain amino acids, ВСАА) – лейцин, изолейцин, валин – составляют в белке изучаемых образцов семян 45,8–52,6 % от общего числа незаменимых аминокислот. Второй лимитирующей незаменимой аминокислотой белка семян подсолнечника является лейцин. Варьирование между образцами подсолнечника по количеству лейцина составило 1,8 раз.

Установлено, что в большей части семян подсолнечника содержание треонина (71,4 %) находилось в пределах 2,0– 3,0 г/кг. В пробах семян гибридов подсолнечника Горстар и Тайфун (3,2 г/кг), Ахиллес (3,5 г/кг) обнаружены максимальные значения треонина.

В исследуемых образцах подсолнечника среднее содержание фенилаланина составило 3,1 г/кг. Количество этой аминокислоты ниже 3,0 г/кг обнаружено в 57,1 % исследуемых образцов. Максимальное значение отмечено в белке семян гибрида Ахиллес – 4,1 г/кг.

Среднее содержание метионина в белке семян подсолнечника составило 1,4 г/кг. Наибольшее количество этой аминокислоты отмечено в образце семян гибрида Ахиллес – 2,0 г/кг, наименьшее – Клип – 0,9 г/кг.

По сумме незаменимых аминокислот в белке семян подсолнечника выделились следующие гибриды: Ахиллес, Горстар, Тайфун, Кубанский 930 (рисунок).

Рисунок – Сумма незаменимых аминокислот в белке гибридов подсолнечника, г/кг

Наибольшая сумма незаменимых аминокислот отмечена в образце семян гибрида Ахиллес (27,5 г/кг), наименьшая – Клип (14,9 г/кг).

Среди изучаемых семян подсолнечника были отобраны образцы с максимальным содержанием лизина для расчета их биологической ценности (Тайфун, Ахиллес, Кубанский 930). Они были выбраны ввиду того, что белок семян подсолнечника лимитирован лизином и его уровень существенно влияет на полноценность самого белка и использования всех остальных аминокислот для построения протеина организмом.

Показатели, характеризующие биологическую ценность белка семян подсолнечника в сравнении с эталонным белком согласно рекомендациям ФАО/ВОЗ, представлены в таблице 2.

Таблица 2

Сравнительная характеристика показателей сбалансированности белка семян подсолнечника

Показатель	Эталонный белок ФАО/ВОЗ	Гибрид подсолнечника
		Тайфун	Ахиллес	Кубанский 930
АКС LYS , %	100	74,4	87,5	75,0
КРАС, %	0	43,6	43,6	37,8
БЦ, %	100	56,4	56,4	62,2
Rc	1,00	0,67	0,73	0,71

Семена изучаемых гибридов имели аминокислотный скор (АКС) лизина от 74,4 % до 87,5 %, что является достаточно высоким показателем для протеина подсолнечника.

Коэффициент различия аминокислотного скора (КРАС) показывает среднюю величину избытка АКС незаменимых аминокислот по сравнению с уровнем АКС первой лимитирующей незаменимой аминокислоты, в данном случае лизина. Установлены одинаковые показатели КРАС для белка семян гибрида Тайфун и Ахилес со значением 43,6 %.

Высокие показатели содержания незаменимых аминокислот в исследуемых образцах подсолнечника и в особенности значения лимитирующей аминокислоты обеспечили биологическую ценность (БЦ)

белка семян в диапазоне 56,4–62,2 %. Согласно литературным данным, БЦ белка семян подсолнечника варьирует от 45 до 60 % [1; 13; 14]. Максимальное значение биологической ценности белка выявлено у гибрида подсолнечника Кубанский 930 – 62,2 %.

Коэффициент утилитарности аминокислотного состава (Rc) белка семян подсолнечника отличается между гибридами на 0,06 долей единиц. Этот показатель отражает сбалансированность незаменимых аминокислот по отношению к эталону, так как чем выше значение коэффициента утилитарности (в идеале равен 1), тем рациональнее могут быть использованы незаменимые аминокислоты.

Принимая во внимание, что исследуемые белки семян подсолнечника не сбалансированы по отдельным незаменимым аминокислотам (лизин, лейцин), они не могут являться полноценным источником пищевого белка в качестве монобелково-го продукта. Однако определены достаточно высокие значения коэффициента утилитарности и биологической ценности протеина, что указывает на перспективность использования в комбинациях с другими белками, позволяющими компенсировать лимитированные аминокислоты.

Выводы. В ходе исследований обнаружено, что протеин подсолнечника лимитирован лизином и лейцином. Средняя величина аминокислотного скора лизина в белке исследуемых образцов семян составила 63,5 %, лейцина – 78,1 %.

Установлено, что в составе белка семян подсолнечника содержание аминокислот с разветвленной алифатической боковой углеродной цепью (лейцин, изолейцин, валин) от общего числа незаменимых аминокислот находится в пределах 45,8–52,6 %. Наибольшая сумма незаменимых аминокислот отмечена в белке семян гибрида Ахиллес – 27,5 г/кг, наименьшая – гибрида Клип – 14,9 г/кг.

Установлены значения биологической ценности образцов подсолнечника в диапазоне от 56,4 до 62,2 % по отношению к эталонному белку.