1. 引言
土圞儿Apios fortunei Maxim是豆科土圞儿属的多年生草本植物。史书记载最早可追溯到明代著作《救荒本草》：“土圞儿，一名地栗子。出新郑山野中。细茎延蔓而生。叶似绿豆叶，微尖角，每三叶攒生一处。根似土瓜儿根，微团，味甜，采根食之” [1] [2] [3]。根据《中国植物志》记载，土圞儿属约有10种，其中我国分布有6种 [4]。世界各国对该属的某些植物种有少量研究 [5] [6] [7] [8]。在我国，土圞儿分布广泛，并且资源丰富。已有部分地区人们将其作为新药食植物资源进行栽培与经济开发 [9] [10] [11] [12] [13]，但大多数处于野生状态，鲜有研究报道。本文利用浙江磐安、山东单县、云南兰坪、江苏南通4个不同产地和浙江磐安、山东单县2个产地的不同生长年限土圞儿样品，测定了氨基酸种类和含量，分析了不同产地、不同生长年限的土圞儿中氨基酸组成与含量差异，并对土圞儿氨基酸营养进行了评价，为土圞儿资源保护与开发利用提供参考依据。
2. 材料与方法
2.1. 仪器与试剂
L-8900全自动氨基酸分析仪(日本日立公司)、万分位分析天平(梅特勒，上海)、恒温水浴锅(上海科导)、超纯水仪(Milli-Q，美国)、超声清洗器(上海科导)。
进口氨基酸分析专用试剂：柠檬酸、柠檬酸锂、氯化锂、氢氧化锂(日本和光公司)。
其他试剂：无水乙醇(优级纯，上海国药)、丙二醇甲醚(进口分装，上海国药)、醋酸钠、茚三酮、苯甲醇、冰醋酸、磺基水杨酸(分析纯、上海国药)。
2.2. 供试样品
于10~12月土圞儿停止年生长时，采集浙江磐安、山东单县、云南兰坪、江苏南通4个产地的土圞儿块根，其中浙江磐安与山东单县分别选取了生长一年与生长二年的土圞儿样品。
将所有样品分别在60℃烘箱内烘干，粉碎，过60目筛，置于干燥器中保存备用。
2.3. 样品前处理
依据GB/T 5009.104-2003《食品中氨基酸测定》 [14] 确定样品处理方法，精密称取0.1 g (精确度0.0001 g)，置于水解管中，加6 mol/L盐酸10 mL，密封食用氮气，于(110 ± 1)℃温度下水解22 h，将溶液用去离子水定容至50 mL。量取溶液1 mL于5毫升定容瓶中，放置于40℃至50℃的无空气干燥器中干燥，随后瓶内剩余物用1~2 mL水溶解，再干燥，重复2次，至蒸干。用1 mL柠檬酸钠缓冲液(pH2.2)溶解剩余物，并以0.22 µm微孔滤膜过滤后留用。
2.4. 配置氨基酸混标溶液
吸取Type B、Type AN-II氨基酸混标(日本和光)各0.20、0.40、0.60、0.80、1.00 mL，置于25 mL容量瓶中，用0.02 mol/L盐酸溶液定容，0℃~4℃冷藏保存。分别配置17种氨基酸的混标溶液。
2.5. 色谱条件
在日立L-8009氨基酸自动分析仪上以外标法进行氨基酸测定，采用梯度洗脱，分析柱柱温57℃，反应柱柱温135℃，缓冲液流速0.35 mL/min，茚三酮流速0.35 mL/min，通道1检测波长570 nm，通道2检测波长440 nm，进样量20 µL。
2.6. 氨基酸含量测定
采用GB/T 5009.104-2003《食品中氨基酸测定》 [14] 法测定土圞儿的氨基酸含量。
2.7. 统计与计算
利用Excel软件进行统计分析。
氨基酸总量(TAA) (%) = 样品的所有测定氨基酸种类含量之和。
必需氨基酸总量(EAA) (%) = 样品的必需氨基酸(带标记E)含量之和。
非必需氨基酸总量(NEAA) (%) = 样品的非必需氨基酸(带标记N)含量之和。
药效氨基酸总量(D) (%) = 样品的药效氨基酸(带标记*)含量之和。
氨基酸评分AAS ＝ 待评粗蛋白质氨基酸含量(mg·g−1)/评分模式氨基酸含量(mg·g−1)。
化学评分CS ＝ 待评粗蛋白质氨基酸含量(mg·g−1)/鸡蛋粗蛋白氨基酸含量(mg·g−1)。
3. 结果与分析
3.1. 不同产地的土圞儿氨基酸组成与含量
经试验分析，获得4个不同产地土圞儿的氨基酸组成与含量测定结果，见表1。根据测定结果发现，在所测定的17种氨基酸中，4个产地的土圞儿均含有相同的15种氨基酸，而均未检测到蛋氨基酸(Met)和半胱氨酸(Cys) 2种氨基酸。该15种氨基酸分别为必需氨基酸6种：苏氨酸(Thr)、缬氨酸(Val)、异亮氨酸(Ile)、亮氨酸(Leu)、苯基丙氨酸(Phe)、赖氨酸(Lys)，非必需氨基酸9种：天冬氨酸(Asp)、丝氨酸(Ser)、谷氨酸(Glu)、甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)、酪氨酸(Tyr)、组氨酸(His)、精氨酸(Arg)、脯氨酸(Pro)。其中药效氨基酸8种为：亮氨酸(Leu)、苯基丙氨酸(Phe)、赖氨酸(Lys)、天冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu)、甘氨酸(Gly)、酪氨酸(Tyr)和精氨酸(Arg)。
根据分析得知，土圞儿的氨基酸含量丰富，达8.86%~11.27%，超过我国人们百余种日常食物的7成。不同产地的土圞儿氨基酸总量、药效氨基酸总量有一定差异，按含量大小排列依次为：山东单县 > 浙江磐安 > 云南兰坪 > 江苏南通，必需氨基酸总量按含量大小排列：浙江磐安 > 山东单县 > 江苏南通 > 云南兰坪。
分别对各氨基酸种类进行分析发现，4个产地的各种氨基酸含量大小排序不尽一致，见表1，表2。但含量排第1位的均为天冬氨酸(Asp)且含量前5位的种类重叠度很高，山东单县、云南兰坪、江苏南通的前5位氨基酸种类完全一致，浙江磐安的前5位中4个氨基酸种类与另3个产地一致，仅脯氨酸(Pro)未在前5位序列中。云南兰坪产地的土圞儿天冬氨酸(Asp)含量明显高，为其氨基酸总量的35.06%，在4个产地间比较列第2位，而其它4种氨基酸含量均列产地比较时的末位。
各种类氨基酸含量在4个产地间排序不一致，见表1。苏氨酸、天冬氨酸、赖氨酸、组氨酸、精氨酸、脯氨酸以山东单县产地为丰富，列第1位。缬氨酸、异亮氨基酸、亮氨酸、丝氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、酪氨酸以浙江磐安产地为丰富，列第1位。苯丙氨酸含量以江苏南通产地为丰富，列第1位。
Table 1. The amino acids composition and content of different producing area of Apios fortunei
表1. 不同产地土圞儿氨基酸组成和含量
注：带标记E为必需氨基酸；带标记N为非必需氨基酸；带标记*为药效氨基酸；数字左上角带1的表示该氨基酸含量大小在不同产地间比较排第1位。nd表示该氨基酸未检出。
4个产地的土圞儿均为天冬氨酸含量最丰富(见表1，表2)，含量比例在23.14%~35.06%之间，约占总氨基酸含量的1/4~1/3，可以说是富天冬氨酸食源。前5位的氨基酸种类基本相同，含量达50.09%~60.54%，超过总氨基酸含量的一半，可以作为土圞儿的特征性氨基酸种类，为鉴别土圞儿的真伪作参考依据。蛋氨基酸(Met)和半胱氨酸(Cys)是人体必需氨基酸，一般植物均含量较少，是限制氨基酸 [15] [16]，在土圞儿中也是如此，本试验中均未检测到。
4个产地的土圞儿谷氨酸含量也较高，是列天冬氨酸之后的第2大高含量氨基酸。而天冬氨酸与谷氨酸是特征性的鲜味氨基酸，其中尤以谷氨酸的鲜味最强。鲜味氨基酸的组成和含量决定了食物的鲜美程度 [17] [18]，土圞儿富含该两种鲜味氨基酸，表明土圞儿食用品具有鲜美可口特性。
Table 2. The amino acid proportion and kinds of the top 1 and top 5 on different producing area of Apios fortunei
表2. 各不同产地土圞儿氨基酸含量最多及排序前5的种类与比例
3.2. 不同生长年限土圞儿氨基酸含量比较
对不同生长年限的土圞儿进行氨基酸含量分析比较，测定结果见表3。由表3测定结果看到，浙江磐安与山东单县的生长一年、生长二年的土圞儿比较，氨基酸含量变异规律性不强。在浙江磐安产地，生长一年与生长二年的土圞儿氨基酸含量相比较，除天冬氨基酸(Asp)是明显增加(+25.47%)外，其它所测到的14种氨基酸含量均呈下降(−2.81%~−46.87%)趋势。而在山东单县产地的表现则几乎完全不同，生长二年的比生长一年的土圞儿氨基酸含量除酪氨酸(Tyr)、异亮氨酸(Ile)、亮氨酸(Leu)有下降(−0.75%~−17.20%)外，另外的12种氨基酸含量则是增加的，增加的幅度为+2.53%~+31.36%不等。生长一年与生长二年的土圞儿比较，总氨基酸TAA、必需氨基酸EAA、非必需氨基酸NEAA、药效氨基酸D在浙江磐安均表现下降(−3.27%~−13.84%)，在山东单县则均表现上升(+2.24%~+16.29%)。可能是由于土圞儿氨基酸含量与产地间存在较大的交互作用。
Table 3. The amino acids content of different growth years of Apios fortunei in Pan’an, Zhejiang Province and Shanxian, Shandong Province
表3. 浙江磐安与山东单县不同生长年限土圞儿氨基酸含量
注：带标记E为必需氨基酸；带标记N为非必需氨基酸；带标记*为药效氨基酸。
3.3. 土圞儿蛋白质营养价值评价
一般的，蛋白质营养价值是被评价对象的氨基酸组成中所含的必需氨基酸(essential amino acid, EAA)组成比例越接近人体需要，则其质量越优。以1973年FAO/WHO提出的蛋白质营养价值评价的必需氨基酸模式和以鸡蛋蛋白为参考的氨基酸模式对蛋白质营养价值进行评价，计算氨基酸评分AAS和化学评分CS值，见表4。
Table 4. The CS, AAS of amino acids of different places of A. fortunei
表4. 不同产地土圞儿必需氨基酸评分AAS、CS
从表1、表3分析，土圞儿是氨基酸含量丰富的植物，达88.65~112.68 g·kg−1，其中药效氨基酸含量高，为55.58~74.30 g·kg−1，占氨基酸总量的62.70%~67.15%；人体必需氨基酸(EAA)含量为25.06~32.94 g·kg−1，占氨基酸总量的27.97%~34.56%；非必需氨基酸(NEAA)含量为58.01~81.05 g·kg−1。天冬氨基酸(Asp)和谷氨酸(Glu)含量是排前2位的氨基酸，它们不仅是重要的鲜味氨基酸，而且都具有增强人们记忆的功能。本试验未检测到土圞儿块根中的蛋氨酸(Met)和半胱氨酸(Cys)含量(表1、表3)，故蛋氨酸(Met)和半胱氨酸(Cys)是土圞儿的第一限制性氨基酸，单独食用土圞儿时也许其营养功能无法全面体现。但这并不意味着土圞儿蛋白质没有营养价值，如配以其它适量比例的蛋氨酸(Met)或半胱氨酸(Cys)食物，则可以发挥土圞儿高蛋白质营养功能。
不同产地土圞儿的各种必需氨基酸评分上看(表4)，AAS值除赖氨酸(全部产地)和亮氨酸(部分产地)外，均大于1.00，说明其所含这些必须氨基酸可满足人体需要，最高值是江苏南通的苯丙氨酸+酪氨酸，评分值为1.77。CS值比AAS值有所减小，为0.55(云南兰坪，赖氨酸)~1.19(江苏南通，苯丙氨酸+酪氨酸)。赖氨酸的氨基酸评分值是比较低的，无论AAS值(0.71~1.00)和CS值(0.55~0.77)，在不同产地均处于限制性氨基酸的水平(江苏南通的AAS值达到1.00)。提示我们在利用土圞儿过程中，除了补充蛋氨酸(Met)或半胱氨酸(Cys)外，还要注意适当补充赖氨酸含量，土圞儿食物的蛋白质营养功能才比较充分发挥。
依据FAO/WHO标准，某食物的必需氨基酸EAA/TAA值为40%和EAA/NEAA值为60%是理想的。从表1看到，4个不同产地的土圞儿氨基酸EAA/TAA值、EAA/NEAA值为27.97%、38.83% (云南兰坪)，28.07%、39.02% (山东单县)，34.20%、52.02% (浙江磐安)和34.56%、52.81% (江苏南通)。浙江磐安和江苏南通两产地的土圞儿接近FAO/WHO标准，而云南兰坪和山东单县产地的土圞儿与FAO/WHO标准有差距。
4. 结论与讨论
氨基酸组成和含量是评价资源植物作为药食开发利用潜力的重要指标 [19] [20] [21]。土圞儿块根含有15种氨基酸，含量丰富，氨基酸总量占8.86%~11.27%，超过七成以上的日常食物氨基酸含量。其中药效氨基酸含量为5.56~6.28%，人体必需氨基酸(EAA)含量为2.51%~3.30%，是良好的蛋白质源。尤其天冬氨酸含量很高，谷氨酸含量也较高，意味着土圞儿食物鲜味可口。而天冬氨酸可补充人体的微量元素，还能降低血氨，是生产心血管药物的中间体并有利尿作用，同时也是制成高能量太空食品的主要成分 [22]，为土圞儿的药食两用开发提供了思路。
不同产地的土圞儿氨基酸总量有差异，各氨基酸种类的含量排序也不一致。不同产地氨基酸总量、药效氨基酸总量大小依次为：山东单县 > 浙江磐安 > 云南兰坪 > 江苏南通。在生产上需要注意产地对含量品质的影响，在育种和引种中要注意优质种源的选择。
不同生长年限的土圞儿氨基酸含量在不同产地变化规律不明显。生长一年与生长二年的土圞儿氨基酸含量相比较，在浙江磐安产地除天冬氨基酸(Asp)外，其它14种氨基酸含量均呈下降，而在山东单县产地的表现则几乎完全不同，除少数几个氨基酸含量表现有下降外，另12种氨基酸含量呈增加趋势。可能是由于土圞儿氨基酸含量与产地间存在较大交互作用引起的。
土圞儿蛋白质丰富，但属于不完全蛋白质。缺乏蛋氨酸(Met)和半胱氨酸(Cys)，故蛋氨酸(Met)和半胱氨酸(Cys)是土圞儿的第一限制性氨基酸，单独食用土圞儿将无法发挥其营养功能，需要配以其它适量比例氨基酸成分。依据FAO/WHO食物营养标准，浙江磐安和江苏南通两产地的土圞儿接近标准要求，而云南兰坪和山东单县两产地不够满足。
土圞儿资源丰富，野生分布范围广，但目前开发利用水平低，人工栽培规模效应不足，很多药用、食用新功能尚未被人们认识，需要大力加强研究，提高开发力度，让这一资源植物更好地服务人类，为人类健康作出更多贡献。
NOTES
*通讯作者。