甘肃省陇中地区小米游离氨基酸组成及综合评价

柳利龙; 张爱琴; 徐瑞; 郭斌; 王青

doi:10.13386/j.issn1002-0306.2023090309

甘肃省陇中地区小米游离氨基酸组成及综合评价

柳利龙^{1, 2,},
张爱琴^{1, 2, ,},
徐瑞^{1, 2},
郭斌^{1, 2},
王青^{1, 2}

1.
甘肃省农业科学院畜草与绿色农业研究所，甘肃兰州 730070
2.
甘肃省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所，甘肃兰州 730070

基金项目: 甘肃省农业科学院中青年基金（2023GAAS28，2022GAAS49）；甘肃省青年科技基金计划项目（20JR10RA462）；甘肃省农业农村厅科技项目（GNKJ-2020-30）。

详细信息

作者简介:
柳利龙（1987−），男，硕士，助理研究员，研究方向：农产品营养品质评价，E-mail：liulilong2020@163.com

通讯作者:
张爱琴（1988−），女，硕士，助理研究员，研究方向：农产品营养品质评价，E-mail：2009aiqinhai@163.com。

中图分类号: TS210.1
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出版历程
- 收稿日期: 2023-09-27
- 网络出版日期: 2024-04-28
- 刊出日期: 2024-06-30

Composition and Comprehensive Evaluation of Free Amino Acids in Millet from Longzhong Area in Gansu Province

LIU Lilong^{1, 2,},
ZHANG Aiqin^{1, 2, ,},
XU Rui^{1, 2},
GUO Bin^{1, 2},
WANG Qing^{1, 2}

1.
Animal Husbandry, Pasture and Green Agriculture Institute, Gansu Academy of AgriculturalSciences, Lanzhou 730070, China
2.
Institute of Agricultural Quality Standards and Testing Technology, Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070, China

摘要

摘要: 为探究甘肃省陇中地区小米游离氨基酸（free amino acid，FAA）的组成、含量及综合品质差异，以12份小米材料为研究对象，采用液相色谱-串联质谱法测定FAA种类和含量，利用主成分分析（principal component analysis，PCA）和聚类分析（hierarchical cluster analysis，HCA）对小米FAA品质进行综合评价。结果表明：小米中FAA含量丰富，含有19～20种FAA，FAA总量范围在1046.80～1773.85 mg/kg，天冬酰胺（Asn）、天冬氨酸（Asp）、谷氨酸（Glu）和甘氨酸（Gly）是小米中最主要的4种FAA。不同品种小米间FAA种类差异不明显，但FAA含量存在显著差异（P<0.05）；小米中呈味氨基酸的含量特点为鲜味氨基酸>苦味氨基酸>甜味氨基酸>芳香族氨基酸；小米含9种药用氨基酸和3种支链氨基酸，其中药用氨基酸的平均含量为706.34 mg/kg，占FAA总量的比例为53.63%，具有潜在的药用价值；不同品种小米FAA间相关性显著，PCA共提取5个主成分，累计方差贡献率为86.20%，FAA综合评分排名前3的小米依次为陇谷23号、陇谷11号和豫谷18号；HCA将12份小米样品分为4个类群，第Ⅰ类（陇谷23号）和Ⅲ类（陇谷11号和豫谷18号）小米FAA综合品质表现最好，其FAA总量显著高于其他两个类群（P<0.05），而第Ⅱ类（会宁凉谷、陇谷18号、陇谷029号）小米FAA综合品质相对较差，与主成分分析的结果大体一致，可较好地反映不同品种小米间FAA品质的差异性。
- 小米 /
- 游离氨基酸 /
- 主成分分析 /
- 聚类分析 /
- 综合评价
Abstract: To explore the differences in the composition, content and comprehensive quality of free amino acids (FAA) in millet from Longzhong area in Gansu Province, 12 different cultivars of millet were used as research objects, the types and contents of FAA were determined by liquid chromatography-tandem mass spectrometry. Comprehensive evaluation of FAA quality was performed by principal component analysis (PCA) and hierarchical cluster analysis (HCA). The results showed that 19~20 kinds of FAA were detected in all kinds of millet, and the total content of FAA ranged from 1046.80~1773.85 mg/kg, asparagine (Asn), aspartic acid (Asp), glutamic acid (Glu) and glycine (Gly) were the four main FAA in millet. There were significant differences in the contents of FAA (P<0.05), but no obvious difference in types in the 12 cultivars of millet. The characteristics of flavor amino acids in millet were delicious amino acids>bitter amino acids>sweet amino acids>aromatic amino acids. 9 Medicinal amino acids and 3 branched chain amino acids were found in millet, the average content of medicinal amino acids was 706.34 mg/kg, the percentages of medicinal amino acids to total FAA was 53.63%, so millet had many potential medicinal values. There was a significant relation with FAA in different cultivars of millet, five principal components were extracted after PCA, and the cumulative contribution ratio of the five components was 86.20%, the FAA comprehensive scores of LG-23、LG-11 and YG-18 were ranked as the top three. The 12 different cultivars millet were divided into four groups by HCA, FAA comprehensive quality performances of groups Ⅰ (LG-23) and Ⅲ (LG-11 and YG-18) were optimal, the content of total FAA was significantly higher than the other two groups (P<0.05), but group Ⅱ (HNLG、LG-18、LG-029) had relatively poor FAA quality, and the results were consistent with the PCA, which reflected the distinction among different cultivars of millet．
- millet /
- free amino acids /
- principal component analysis /
- cluster analysis /
- comprehensive evaluation

HTML全文

谷子（Setaria italica（L.）P. Beauv.）属于禾本科植物，是我国主要的杂粮作物之一，具有抗旱、耐瘠薄和适应性强的特点。谷子去壳后称为小米，富含维生素、脂肪酸、氨基酸、矿物元素等营养成分，营养丰富均衡^[1−2]，具有健脾暖胃、抗氧化、改善血清胆固醇、血脂等功能^[3−4]。甘肃省为全国谷子主要种植区域之一，其谷子的产业规模和品牌影响力在全国范围内都有一定的竞争力^[2]，尤其是位于甘肃省陇中地区的白银市会宁县被评为“中国小杂粮之乡”，由于其独特的旱山塬气候条件导致种植的谷子富含多种有效营养物质，具有很好的食疗价值^[5]。

氨基酸是构成人体营养所需蛋白质的基本物质，可以帮助修复、恢复和建立人体组织，是维持人体生理活动的重要生物活性物质^[6]。甲硫氨酸、赖氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸等8种必需氨基酸（essential amino acid，EAA），在人体内不能合成，必须从食物中获取，丝氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、胱氨酸等非必需氨基酸可在人体内自身合成，两者均是人体代谢不可缺少的营养成分^[7−8]，其中一些药用氨基酸在人体机能维持方面至关重要，如，精氨酸具有增强免疫力和促进肠道发育的功能^[9]等。此外，亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸等支链氨基酸具有抗疲劳、促进蛋白合成与分解、提高免疫力、抗氧化应激和调控糖代谢等作用^[10]。游离氨基酸（free amino acid，FAA）以游离状态存在于植物体中，可被人体直接吸收利用，其含量成分是评价食物营养价值和品质的关键指标。同时FAA也是一种呈味物质，其组成与含量的差异会使食物呈现出甜、苦、鲜、芳香类等丰富味感，对农产品风味品质的形成具有重要的意义^[11−12]。

目前，围绕小米营养品质的研究主要集中在维生素、微量元素、脂肪酸组分和淀粉等方面^[13−15]，涉及小米氨基酸的研究也有相关报道，但基本仅对氨基酸含量进行测定^[16−18]，对小米氨基酸组成及评价进行系统的研究鲜见报道。仅孙强等^[19]对12个不同品种小米中17种氨基酸组分进行测定，并通过隶属函数法对小米氨基酸品质进行评价，结果表明晋谷9氨基酸综合品质最好，为优质小米品种的筛选提供了一定的理论依据。

氨基酸种类较多，逐一分析比较困难且不能代表农产品氨基酸的综合品质，故需利用统计学方法，科学合理地显示数据特色和结果尤为重要。主成分分析通过降维，将多个原始指标简化成少数综合指标，能够尽可能多的反映原始变量的信息^[20]，现已被广泛应用于农产品氨基酸品质评价方面。张婷等^[10]通过PCA综合评价了不同品种辣椒氨基酸质量，获得氨基酸品质较好的辣椒品种。研究表明主成分分析较好地体现了不同品种农产品氨基酸品质的差异，是氨基酸品质评价的有效手段^[21−22]。

因此，本研究以甘肃省陇中地区12份不同品种小米为实验材料，分析不同品种小米中21种游离氨基酸组成和含量差异，通过主成分分析（principal component analysis，PCA）和聚类分析（hierarchical cluster analysis，HCA）对小米游离氨基酸品质进行综合评价，以期为小米种质资源评价、品种选育和功能产品开发利用提供理论依据。

1. 材料与方法

1.1 材料与仪器

会宁凉谷（HNLG）、晋谷29号（JG-29）、陇谷11号（LG-11）、陇谷12号（LG-12）、陇谷13号（LG-13）、陇谷14号（LG-14）、陇谷15号（LG-15）、陇谷18号（LG-18）、陇谷23号（LG-23）、陇谷032号（LG-032）、陇谷029号（LG-029）、豫谷18（YG-18）等共12种谷子　样品于2022年10月采集于甘肃省陇中地区（会宁县），每个品种谷子采集3份样品，样品充分晾晒干后，脱壳得到小米，手工除去杂质和碎米粒，磨粉，过60目筛子后留全粉备用；甲酸、甲醇、乙腈　色谱纯，德国Merck公司；乙酸铵　色谱纯，上海麦克林生化科技股份有限公司；甘氨酸（Gly）、丙氨酸（Ala）、天冬氨酸（Asp）、丝氨酸（Ser）、苏氨酸（Thr）、谷氨酸（Glu）、胱氨酸（Cys）、缬氨酸（Val）、酪氨酸（Tyr）、γ-氨基丁酸（GABA）、谷氨酰胺（Gln）、天冬酰胺（Asn）、异亮氨酸（Ile）、甲硫氨酸（Met）、亮氨酸（Leu）、苯丙氨酸（Phe）、懒氨酸（Lys）、组氨酸（His）、精氨酸（Arg）、脯氨酸（Pro）、色氨酸（Trp）等21种氨基酸标准品　纯度>99.9%，美国Sigma公司。

Agilent 6495超高效液相色谱串联质谱仪　美国安捷伦科技有限公司；LD5-10高速台式离心机　北京医用离心机厂；KQ-300E超声波清洗器　昆山舒美超声仪器有限公司；Multi-Tube Vortexer多试管涡旋混合器　威达优尔贸易有限公司；BS4202S万分之一电子天平　北京赛多利斯科学仪器公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品前处理方法

参考《T/NAIA 0206-2023 食用菌中游离氨基酸的测定液相色谱-质谱联用法》的样品提取方法，略有改动。精密称取1.0000 g小米粉样品置于离心管中，加入5 mL 80%甲醇溶液，涡旋15 min，经超声提取30 min，于4000 r/min离心15 min，重复提取3次，合并提取液后，取上清液过0.22 μm有机相滤膜，待测定。

1.2.2 游离氨基酸测定条件

游离氨基酸含量测定采用液相色谱-串联质谱法，仪器条件参考《GB/T 30987-2020 植物中游离氨基酸的测定》，每个样品做3组平行，测定结果取其平均值。

1.3 数据处理

测定数据以平均值±标准偏差表示，利用SPSS 26.0软件进行单因素方差分析和主成分分析（PCA）；采用R软件包进行聚类分析（HCA）和相关性分析，并绘制热图；采用Origin 2021软件和Microsoft Excel 2010绘图和制表。由于小米各游离氨基酸含量在数量级上存在明显的差异，因此在PCA和HCA分析之前，对原始数据进行标准化处理，以平衡各游离氨基酸指标的含量差异。

2. 结果与分析

2.1 小米游离氨基酸的组成及含量特征

12份小米共检测出20种游离氨基酸，其中有8种人体必需氨基酸，3种半必需氨基酸（儿童必需氨基酸，semi-essential amino acid，CEAA）、8种非必需氨基酸（nonessential amino acid，NEAA）和1种非蛋白质氨基酸（non-protein amino acid，NPA）^[23−24]。其中Ser在12份小米样品均未检出，有5份小米样品未检出Ala。各FAA的平均值、变幅和变异系数如表1所示，8种EAA平均含量大小为Lys>Val>Leu>Thr>Phe>Ile>Trp>Met，小米中Lys含量最丰富，含量为21.56 mg/kg，Val和Leu含量次之，分别为15.40、11.03 mg/kg，Thr、Ile、Phe、Trp、Met平均含量均小于10 mg/kg；Arg、His、Gln 3种CEAA平均含量分别为87.33、75.22、41.66 mg/kg；各NEAA含量从高到低排序为Asn、Asp、Glu、Gly、Pro、Ala、Cys、Tyr，其中Asn、Asp、Glu和Gly含量较丰富，平均含量范围为118.31～375.31 mg/kg，Ala、Cys、Tyr含量小于20 mg/kg，表明小米中各FAA含量差异明显。整体来看，陇中地区12份小米样品总游离氨基酸（total free amino acid，TFAA）平均含量为1317.14 mg/kg，以NEAA为主，其平均含量为1010.31 mg/kg，占TFAA总量均值为76.70%；其次为CEAA，平均含量为204.21 mg/kg，占TFAA总量均值为15.50%；EAA的平均含量为88.01 mg/kg，占TFAA的6.68%；非蛋白质氨基酸GABA平均含量为14.61 mg/kg。

表 1 陇中地区小米FAA含量描述统计（n=12）

Table 1. Descriptive statistics of FAA contents in millet from Longzhong area (n=12)

氨基酸	平均值（mg/kg）	变化幅度（mg/kg）	变异系数（%）
Phe^*	8.80±0.64	7.77～9.79	7.25
Leu^*	11.03±0.85	9.25～12.05	7.72
Ile^*	8.74±0.86	7.44～9.89	9.85
Met^*	5.41±1.03	3.28～6.97	19.05
Val^*	15.40±4.13	10.26～25.97	26.81
Thr^*	9.73±3.84	5.13～15.85	39.52
Lys^*	21.56±4.96	11.61～30.11	22.98
Trp^*	7.34±0.59	6.24～8.08	8.01
His^■	75.22±7.59	58.19～84.00	10.10
Arg^■	87.33±33.56	45.18～164.06	38.43
Gln^■	41.66±41.50	12.71～148.80	99.61
Asp^Δ	245.68±59.45	159.39～330.27	24.20
Tyr^Δ	8.01±1.23	5.90～10.09	15.41
Pro^Δ	33.29±22.7	17.78～100.15	68.21
Glu^Δ	200.19±49.7	140.05～324.39	24.83
Cys^Δ	11.01±0.08	10.88～11.14	0.70
Asn^Δ	375.31±122.48	252.27～649.02	32.63
Ala^Δ	18.51±11.57	4.33～39.86	68.63
Gly^Δ	118.31±57.58	67.70～249.45	48.67
Ser^Δ	−	−	−
GABA	14.61±5.82	8.87～27.67	39.83
EAA	88.01±6.44	79.62～97.92	7.32
CEAA	204.21±74.53	116.08～396.87	36.50
NEAA	1010.31±194.61	785.16～1362.24	19.41
TFAA	1317.14±254.88	1046.80～1773.85	19.46
注：*：EAA；Δ：NEAA；■：CEAA；−：未检出；表2同。

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变异系数（coefficient of variation，CV）≤15%为小变异，15%<CV<35%为中度变异，CV≥35%为高度变异^[25−26]。小米中20种FAA变异系数值分布在0.70%～99.61%，均值为30.63%。其中Phe、Leu、Ile、Trp、Cys和His等6种FAA变异系数小于15%，表明其在不同品种小米中分布较为集中，尤其Cys变异系数最小，仅为0.70%；Thr、Arg、Gln、Pro、Ala、Gly、GABA等7种FAA变异系数在38.43%～99.61%，属于高度变异，表明这7种FAA在不同品种小米间的差异更加明显，尤其是Gln变异系数高达99.61%，是所有FAA中最大的；其余7种FAA变异系数分布在15.42%～32.63%之间，属于中等变异。

小米各FAA占TFAA的质量百分数如图1所示，不同品种小米间各FAA质量分数也存在差异。与其他FAA相比，Asn在每种小米样品中质量分数最高，占比为22.4%～38.2%；其次为Asp、Glu和Gly，占比分别为9.0%～26.8%、12.4%～20.2%、5.4%～14.1%；此外，Arg（4.3%～9.2%）和His（3.9%～7.9%）在12份小米中也占有较高的比例，Arg和His对儿童机体发育成熟有重要的作用。Met是小米中占比最少的FAA。相对于其他品种小米，LG-11中非蛋白质氨基酸GABA占TFAA的比例最高（2.1%）。

图 1 陇中地区不同品种小米FAA组成模式分析

Figure 1. FAA composition analysis of different millets from Longzhong area

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以上分析结果说明，陇中地区小米中FAA组成及含量表现出丰富的多样性。孙强等^[19]采用氨基酸自动分析仪对12份小米样品进行分析，共检出17种氨基酸，检出了Ser，较本研究少检测出Trp、GABA、Asn和Gln，冯耐红等^[18]采用超高效液相色谱仪同样检测出谷子中含有17种游离氨基酸，较本研究少检测出了Asp、Gly、Trp、GABA，分析原因可能是样品品种、种植区域环境及栽培条件、仪器设备和前处理方式的差异。

2.2 不同品种小米游离氨基酸含量差异

为了研究不同品种小米间20种FAA含量的差异，对FAA含量进行单因素方差分析，结果如表2所示。7种小米检测出20种FAA，LG-14、LG-15、LG-18、LG-032和LG-029等5种小米中Ala未检出，共检出19种FAA。除了Cys，其余19种FAA在不同品种小米间均存在显著性差异（P<0.05）。JG-032中Phe和Ile含量最高；LG-11中GABA和Ala含量显著高于其他品种小米（P<0.05），其中GABA为含量最低的HNLG样品的3.12倍；LG-14中Thr、Asp含量显著高于其他品种小米（P<0.05）；LG-23中除Leu、Met、Thr、Asp、Ala外，其余FAA均处于最高或较高水平，其中Val、Pro、Glu、Arg、Cys、His、Gln、Gly的含量显著高于其他品种小米（P<0.05）；Met、Trp、Tyr、Lys、Asn、Leu分别在HNLG、LG-18、LG-15、LG-13、YG-18、JG-2中中含量最高；整体来看，LG-23中TFAA和CEAA的含量均显著高于其他小米（P<0.05）；YG-18中NEAA含量显著高于其他小米（P<0.05）；LG-13中的EAA含量显著高于其他小米（P<0.05）。总体而言，甘肃陇中地区12份不同品种小米中FAA组成基本一致，但含量差异较大。

表 2 陇中地区不同品种小米FAA含量（mg/kg）

Table 2. Contens of FAA in different millets from Longzhong area (mg/kg)

氨基酸	HNLG	JG-29	LG-11	LG-12	LG-13	LG-14	LG-15	LG-18	LG-23	LG-032	LG-029	YG-18
Phe^*	7.77±0.40^g	8.89±0.25^bcd	9.26±0.34^b	8.26±0.17^ef	8.74±0.17^cde	9.79±0.2^a	8.99±0.21^bcd	8.01±0.38^fg	8.65±0.07^de	9.76±0.30^a	8.38±0.24^ed	9.17±0.23^bc
Leu^*	10.07±0.28^e	12.05±0.49^a	10.60±0.45^de	10.95±0.12^cd	11.26±0.18^bc	11.58±0.32^ab	11.88±0.01^a	10.69±0.25^d	9.25±0.08^f	11.65±0.49^ab	11.90±0.38^a	10.47±0.18^de
Ile^*	8.15±0.18^d	9.81±0.28^a	7.85±0.28^de	7.44±0.48^e	9.53±0.38^ab	9.08±0.33^bc	7.73±0.42^de	9.51±0.31^ab	8.99±0.46^bc	9.89±0.30^a	8.82±0.40^c	8.08±0.39^bc
Met^*	6.97±0.09^a	4.38±0.25^h	6.50±0.11^b	5.70±0.44^de	4.45±0.33^h	5.21±0.12^fg	4.89±0.18^g	5.97±0.33^cd	3.28±0.32ⁱ	5.88±0.04^cde	5.52±0.06^ed	6.18±0.28^bc
Val^*	10.26±0.33^h	16.47±0.62^c	18.53±0.83^b	12.72±0.23^g	14.04±0.33^ed	13.98±0.85^ef	12.13±0.39^g	13.27±1.17^fg	25.97±1.16^a	14.95±0.61^e	13.96±0.13^ef	18.51±0.44^b
Thr^*	7.53±0.35^ef	14.93±0.67^ab	14.09±0.55^bc	10.73±0.63^d	12.94±0.81^c	15.85±0.66^a	5.15±0.30^g	8.24±0.46^e	5.13±1.00^g	8.52±0.53^e	6.54±0.29^fg	7.10±2.33^ef
Lys^*	21.97±0.15^d	19.78±0.38^f	20.4±0.73^ef	22.62±0.52^cd	30.11±0.73^a	11.61±0.18^h	23.5±0.97^c	21.54±1.24^de	28.13±1.39^b	22.6±0.99^cd	21.57±0.79^de	14.91±0.39^g
Trp^*	6.91±0.28^d	6.24±0.09^e	7.98±0.19^ab	8.03±0.28^ab	6.84±0.35^d	6.80±0.32^d	7.18±0.16^cd	8.08±0.14^a	7.61±0.34^abc	7.86±0.16^ab	7.10±0.39^cd	7.51±0.54^bc
Arg^■	45.18±2.92ⁱ	97.09±4.66^c	74.66±2.12^ef	54.38±0.62^h	95.01±1.96^c	76.44±2.23^e	61.93±1.15^g	71.62±1.62^f	164.06±3.28^a	87.48±2.44^d	84.75±0.74^d	135.38±2.61^b
His^■	58.19±2.36^f	78.41±3.99^c	79.20±0.66^bc	77.54±0.81^cd	80.03±1.25^abc	78.25±1.67^c	82.67±0.28^ab	77.00±4.21^cd	84.00±0.19^a	65.46±1.46^e	73.53±1.16^d	68.39±3.71^e
Gln^■	12.71±0.34^h	58.17±2.09^d	17.44±0.31^g	17.15±0.37^g	15.11±0.62^gh	14.74±0.51^gh	20.19±1.08^f	70.19±3.00^c	148.81±3.17^a	28.07±0.80^e	15.69±0.14^g	81.70±1.39^b
Asp^Δ	167.12±6.75^g	301.10±7.35^b	278.49±9.03^cd	288.71±8.62^c	307.05±1.19^b	330.27±6.06^a	231.37±8.42^e	171.18±2.20^g	159.39±4.40^g	276.77±5.98^d	210.55±8.49^f	226.17±6.98^e
Tyr^Δ	6.61±0.02^e	7.60±0.47^d	8.88±0.34^b	8.11±0.11^cd	9.29±0.38^b	9.19±0.31^b	10.09±0.23^a	5.90±0.28^f	7.71±0.32^d	8.30±0.27^c	6.65±0.45^e	7.83±0.32^cd
Pro^Δ	24.62±0.54^f	37.47±1.04^c	38.32±0.76^c	19.74±0.41^g	34.24±0.82^d	19.83±0.50^g	19.42±0.78^gh	17.78±0.66^h	100.15±2.79^a	19.29±0.30^gh	40.83±1.03^b	27.76±0.68^e
Glu^Δ	140.05±5.28^g	213.26±6.79^c	176.72±7.50^e	153.06±6.03^f	214.75±3.32^c	198.51±5.64^d	158.15±4.65^f	158.4±0.73^f	324.39±5.19^a	221.72±6.79^bc	227.84±5.94^b	215.48±8.00^e
Cys^Δ	10.96±0.09^abc	10.88±0.01^c	11.08±0.10^abc	11.02±0.09^abc	11.02±0.07^abc	10.97±0.08^abc	11.09±0.07^ab	10.99±0.16^abc	11.14±0.14^a	10.97±0.09^abc	10.92±0.03^bc	11.09±0.18^ab
Asn^Δ	360.96±5.3^e	318.79±2.94^f	350.13±8.01^e	252.27±6.67^h	415.93±9.36^c	355.51±8.63^e	258.06±4.44^h	287.38±6.29^g	398.14±7.33^d	572.24±8.65^b	285.28±7.70^g	649.02±4.75^a
Ala^Δ	7.80±0.23^d	7.23±0.11^d	39.86±1.81^a	24.14±0.85^b	23.87±0.52^b	−	−	−	4.33±1.12^e	−	−	22.33±0.91^c
Gly^Δ	126.98±6.19^d	69.87±3.34^fg	143.59±3.82^c	72.23±4.22^fg	75.48±3.34^fg	67.7±4.89^g	100.08±4.46^e	133.53±5.51^d	249.45±5.2^a	101.91±2.01^e	76.36±2.44^f	202.57±5.98^b
Ser^Δ	−	−	−	−	−	−	−	−	−	−	−	−
GABA	8.87±0.47^h	12.07±0.45^fg	27.67±1.07^a	14.36±0.38^c	14.06±0.7^cd	12.97±0.15^defg	12.30±0.53^efg	9.19±0.23^h	25.28±1.19^b	13.43±0.3^cde	13.24±0.56^cdef	11.84±0.85^g
EAA	79.62±0.66^g	92.56±2.12^c	95.22±0.71^b	86.45±1.05^d	97.92±0.77^a	83.9±1.56^ef	81.45±1.23^fg	85.31±2.77^de	97.01±0.34^ab	91.10±0.68^c	83.79±1.51^ef	81.93±1.53^fg
CEAA	116.08±0.58^j	233.66±3.34^c	171.30±1.49^g	149.07±0.84ⁱ	190.14±2.58^e	169.43±1.38^gh	164.79±1.29^h	218.8±3.98^d	396.87±4.24^a	181.01±2.35^f	173.97±1.05^g	285.47±5.72^b
NEAA	845.09±7.68^hi	966.2±11.32^g	1047.06±19.46^e	829.28±10.22ⁱ	1091.64±7.63^d	991.97±10.15^f	788.26±17.56^j	785.16±0.93^j	1254.7±14.34^b	1211.19±12.53^c	858.43±9.77^h	1362.24±8.15^a
TFAA	1049.66±7.42^j	1304.5±15.81^f	1341.24±19.74^e	1079.16±11.07ⁱ	1393.76±6.27^d	1258.27±10.35^g	1046.8±19.43^j	1098.46±6.36ⁱ	1773.85±15.38^a	1496.74±14.83^c	1129.43±11.81^h	1741.48±12.23^b
注：同行不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。

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2.3 小米中呈味氨基酸分析

根据FAA呈味特性，将小米中检测到的20种FAA划分为甜味氨基酸（sweet amino acid，SAA），包含Ala、Gly、Thr、Pro 4种，鲜味氨基酸（delicious amino acid，DAA），包含Lys、Asp、Glu、Asn、Gln 5种，苦味氨基酸（bitter amino acid，BAA），包含Phe、Leu、Ile、Met、Val、Trp、Tyr、Arg、His 9种，芳香族氨基酸（aromatic amino acid，AAA），包含Phe、Cys、Tyr、Trp 4种^[11,22]。如表3所示，小米中呈味氨基酸平均含量大小依次为DAA>BAA>SAA>AAA，SAA变异系数最大（43.80%），属于高度变异，表明不同品种小米SAA含量差异较大，AAA变异系数仅为5.10%，表明不同品种小米间AAA含量相对均衡，DAA和BAA变异系数为19.59%和17.54%，均达到中等变异。不同品种小米中，DAA含量在691.27～1187.28 mg/kg，平均含量为884.41 mg/kg，占TFAA均值的67.15%，占比最高，表明小米中呈味氨基酸以DAA为主，YG-18（1187.28 mg/kg）、LG-032（1121.39 mg/kg）和LG-23（1058.85 mg/kg）中DAA的含量较为突出；BAA含量在160.10～319.50 mg/kg，平均含量为227.29 mg/kg，占TFAA均值的17.26%，LG-23的BAA含量（319.51 mg/kg）显著高于其他品种小米（P<0.05）；SAA含量在103.47～359.06 mg/kg，SAA平均含量为172.12 mg/kg，占TFAA均值的13.06%，LG-23中SAA的含量最高（359.06 mg/kg），其次是YG-18（259.76 mg/kg）和LG-11（235.85 mg/kg），其余小米中SAA的含量分布在103.37～166.93 mg/kg之间；AAA含量在32.24～37.35 mg/kg，平均含量为35.17 mg/kg，仅占TAA均值的2.67%，相比其他3类呈味氨基酸，其在各个小米样品中含量均较低。黄伟等^[27]发现小米中风味氨基酸含量最高的为BAA，与本研究结果不同，分析原因是本研究中检测出了含量较高的Asn和Gln两种鲜味氨基酸，使DAA含量高于BAA。

表 3 陇中地区不同品种小米呈味氨基酸含量

Table 3. Contens of taste-active amino acids in different millets from Longzhong area

样品	含量（mg/kg）				比例（%）
样品	SAA	DAA	BAA	AAA	SAA/TFAA	DAA/TFAA	BAA/TFAA	AAA/TFAA
HNLG	166.93±5.81^d	702.80±13.11ⁱ	160.10±1.53^g	32.24±0.63^e	15.90±0.66^c	66.96±0.78^f	15.25±0.19^h	3.07±0.06^c
JG-29	129.50±3.52^f	911.10±9.01^e	240.94±5.55^c	33.61±0.65^d	9.93±0.22^g	69.84±0.24^c	18.47±0.21^c	2.58±0.02^f
LG-11	235.85±5.37^c	843.18±21.1^f	223.46±1.36^d	37.19±0.81^a	17.58±0.55^b	62.87±0.73ⁱ	16.66±0.23^g	2.77±0.02^e
LG-12	126.83±3.90^f	733.82±9.11^h	193.12±0.83^f	35.43±0.24^c	11.75±0.31^e	68.00±0.26^de	17.90±0.14^de	3.28±0.02^b
LG-13	146.54±3.79^e	982.95±6.07^d	239.18±3.54^c	35.89±0.31^bc	10.51±0.29^fg	70.53±0.12^c	17.16±0.25^f	2.57±0.01^f
LG-14	103.37±4.74^g	910.63±5.97^e	220.33±0.55^d	36.76±0.47^ab	8.22±0.31^h	72.37±0.13^b	17.51±0.19^ef	2.92±0.05^d
LG-15	124.65±3.68^f	691.27±16.95ⁱ	207.49±1.21^e	37.35±0.37^a	11.91±0.32^e	66.04±0.45^g	19.82±0.25^a	3.57±0.10^a
LG-18	159.55±5.31^d	708.69±5.60ⁱ	210.04±6.60^e	32.98±0.29^de	14.53±0.40^d	64.52±0.84^h	19.12±0.50^b	3.00±0.02^cd
LG-23	359.06±6.13^a	1058.85±7.33^c	319.51±3.31^a	35.10±0.41^c	20.24±0.17^a	59.69±0.15^k	18.01±0.05^d	1.98±0.04^h
LG-032	129.71±2.08^f	1121.39±13.65^b	221.23±0.93^d	36.89±0.27^ab	8.67±0.15^h	74.92±0.19^a	14.78±0.12ⁱ	2.46±0.02^g
LG-029	123.72±3.31^f	760.94±6.80^g	220.61±1.88^d	33.05±1.08^de	10.95±0.19^f	67.37±0.22^ef	19.53±0.05^a	2.93±0.07^d
YG-18	259.76±7.09^b	1187.28±2.78^a	271.51±6.19^b	35.59±1.04^c	14.92±0.34^d	68.18±0.32^d	15.59±0.28^h	2.04±0.07^h
平均值	172.12±75.39	884.41±173.26	227.29±39.66	35.17±1.79	13.06±3.72	67.15±4.13	17.26±1.66	2.67±0.47
变化幅度	103.47～359.06	691.27～1187.28	160.10～319.51	32.24～37.35	8.22～20.24	59.69～74.92	14.78～19.82	1.98～3.57
变异系数（%）	43.80	19.59	17.45	5.10	28.76	6.11	9.51	16.94
注：同列不同小写字母表示差异显著（P<0.05），表4同。

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不同小米呈味氨基酸组成模式图轮廓相似（图2），贡献最大的是DAA，其次是BAA。模式图LG-23和YG-18面积较大，说明LG-23和YG-18中4种呈味氨基酸总量普遍高于其他品种小米。对比12种小米SAA、DAA、BAA含量发现，小米中各类呈味氨基酸含量互有高低，但一般SAA和DAA含量高的小米，其BAA含量也较高，这也可以从图1直观地看出。SAA和DAA含量之和与BAA的比值越高，小米的鲜味越浓，12份小米样品中（SAA+DAA）/BAA比值为5.66～3.93，LG-032、HNLG和YG-18的（SAA+DAA）/BAA值均大于5，表明其鲜味特征显著。

图 2 不同品种小米呈味氨基酸组成模式图（mg/kg）

Figure 2. Comparative profiles of taste-active amino acids in different millets (mg/kg)

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2.4 小米中功能氨基酸分析

12份小米样品中均含有9种药用氨基酸（medicinal amino acids，MAA）（Phe、Leu、Met、Lys、Asp、Tyr、Glu、Arg、Gly），如表4所示，不同品种小米MAA含量差异较大，变幅范围为532.70～954.31 mg/kg，平均含量为706.34 mg/kg，占TFAA均值的53.63%，高于红枣^[28]药效氨基酸含量，与冬虫夏草MAA含量接近^[29]，说明小米具有潜在的药用价值。LG-23 MAA的含量（954.31 mg/kg）显著高于其他品种小米（P<0.05），HNLG中MAA含量最低（532.70 mg/kg）。从不同种类的MAA来看，Asp、Glu为小米中主要的MAA，分别占MAA总量的35.31%和28.13%（图3），小米MAA中Gly含量仅次于Asp和Glu，占MAA总量的16.59%。Arg在HNLG和LG-12 MAA中占比低于10%，在其余品种小米MAA中占比为10.13%～17.19%。不同品种小米中，Met、Tyr、Phe、Leu、Lys在MAA占比均低于5%。综上所述，小米富含各类药用氨基酸，为其功能食品的开发提供了一定的抗病物质基础。

表 4 不同品种小米功能性氨基酸含量

Table 4. Contents of functional amino acids in different millets

样品	含量（mg/kg）		比例（%）
样品	MAA	BCAA	MAA/TFAA	BCAA/TFAA
HNLG	532.70±3.91ⁱ	28.48±0.74^f	50.75±0.41^f	2.71±0.05^d
JG-29	734.02±15.9^de	38.33±0.95^b	56.27±0.54^c	2.94±0.04^ab
LG-11	729.10±12.00^de	36.98±1.54^bc	54.36±0.37^d	2.76±0.09^cd
LG-12	624.02±16.85^g	31.11±0.14^e	57.82±0.99^ab	2.88±0.04^bc
LG-13	756.14±2.38^c	34.83±0.22^d	54.25±0.41^d	2.50±0.02^e
LG-14	720.30±6.63^e	34.64±1.34^d	57.25±0.33^b	2.75±0.13^cd
LG-15	610.87±14.91^g	31.74±0.14^e	58.36±0.34^a	3.03±0.04^a
LG-18	586.84±7.87^h	33.46±1.50^d	53.42±0.41^e	3.05±0.12^a
LG-23	954.31±10.10^a	44.22±0.80^a	53.8±0.19^de	2.49±0.05^e
LG-032	746.06±11.71^cd	36.49±1.22^c	49.85±0.41^g	2.44±0.10^e
LG-029	653.52±2.23^f	34.68±0.78^d	57.86±0.53^ab	3.07±0.06^a
YG-18	828.15±6.69^b	37.06±0.47^bc	47.55±0.09^h	2.13±0.04^f
平均值	706.34±114.8	35.17±4.01	53.63±3.48	2.67±0.29
变化幅度	532.70～954.31	28.48～44.22	47.55～58.36	2.13～3.07
变异系数（%）	16.25	11.41	6.41	10.67

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图 3 不同品种小米各MAA占比

Figure 3. Proportion of each MAA in different millets

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12份小米中均含有Leu、Ile和Val等3种支链氨基酸（branched chain amino acids，BCAA），含量范围为28.48～44.22 mg/kg，平均含量为35.17 mg/kg，占TAA均值的2.67%。BCAA在LG-23中含量最高，在HNLG中含量最低，其余品种小米中BCAA含量为31.11～37.06 mg/kg。

GABA是一种非蛋白质氨基酸，作为一种重要的抑制性神经递质，具有抗疲劳、降血压、促睡眠、调节激素分泌、调节食欲等功效^[30]，研究表明人体每天摄入30～50 mg GABA，就可以起到十分理想的保健功效^[23]。如表1和表2所示，小米中GABA含量范围为8.87～27.67 mg/kg，不同品种间差异明显，LG-11和LG-23中GABA含量较高，分别为27.67、25.28 mg/kg，HNLG中含量最低，仅为8.87 mg/kg。

2.5 小米中游离氨基酸相关性分析

对小米中检出的20种FAA进行相关性分析，如图4所示。小米中有24对FAA间极显著正相关（P<0.01），有11对FAA呈显著正相关（P<0.05），如GABA与Ala、His、Glu、Val、Pro间呈极显著正相关（P<0.01），与Arg、Cys、Trp呈显著正相关（P<0.05）；Pro与Glu、Val、Arg、Lys、Gln、GABA间呈极显著正相关（P<0.01），与His呈显著正相关（P<0.05）；Asp与Phe、Leu、Thr、Tyr，Arg与Asn、Glu、Val间呈极显著正相关（P<0.01）等。有14对FAA间呈极显著负相关（P<0.01），8对FAA呈显著负相关（P<0.05），如Met与His、Glu、Val、Arg、Pro、Gln、Lys呈极显著负相关（P<0.01），与Ile呈显著负相关（P<0.05）；Leu与Val、Pro、Cys、Gln呈极显著负相关（P<0.01），与GABA、Arg、Trp呈显著负相关（P<0.05）等。以上分析可知小米中大部分FAA间呈正相关，而且大多数FAA间的相关系数绝对值大于0.3，表明各FAA的相关性较强。相关性分析表明不同FAA间信息存在重叠，因此可以通过PCA分析对小米FAA指标进行降维和综合评价。

图 4 小米中FAA指标相关性分析

注：*表示在0.05水平上显著相关，**表示在0.01水平上极显著相关，×表示无显著相关性。

Figure 4. Correlation analysis between FAA indexes in millet

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2.6 小米中游离氨基酸主成分分析

对小米中20种FAA进行PCA分析，结果如表5所示。以特征值>1为原则，结合碎石图（图5），共提取5个主成分，累计方差贡献率为86.20%，表明前5个主成分可以较完整的体现大部分FAA的信息，能够综合反映小米FAA品质特性，故选取前5个主成分作为5个相互独立的综合性变量代替20种FAA，对不同品种小米FAA品质进行全面分析。PCA1方差贡献率为35.20%，为5个主成分中最大值，表明其对小米FAA品质影响最大，PCA1主要影响因子为Val、Pro、Glu、Arg、Gln、Gly，均与PCA1呈正相关，表明主成分荷载值越大，这6种FAA含量越高；PCA2方差贡献率为18.95%，主要影响因子为Ile、Cys，其中Cys与PCA2呈正相关，而Ile与PCA2呈负相关，表明主成分荷载值越大，Ile含量越低；PCA3方差贡献率为14.67%，主要影响因子为Phe、Tyr，均与该主成分呈正相关；PCA4方差贡献率为11.21%，主要影响因子为His、Asn，His与PCA4呈正相关，而Asn与PCA4呈负相关；PCA5方差贡献率为6.17%，主要影响因子为Thr、Ala，均与PCA5呈正相关。因此，Val、Pro、Glu、Arg、Gln、Gly、Ile、Cys、Phe、Tyr、His、Asn、Thr、Ala是小米的特征FAA。

表 5 小米FAA主成分荷载矩阵及得分系数

Table 5. Principal component load matrix and score coefficient of FAA in millet

指标	PCA1		PCA2		PCA3		PCA4		PCA5
指标	荷载	得分系数	荷载	得分系数	荷载	得分系数	荷载	得分系数	荷载	得分系数
Phe（X₁）	0.213	0.0505	–0.114	0.0048	0.840	0.3215	–0.383	–0.1909	0.153	–0.0752
Leu（X₂）	–0.514	–0.0715	–0.585	–0.1164	0.491	0.1919	0.032	0.0316	–0.042	–0.1380
Ile（X₃）	0.339	0.1155	–0.792	–0.2817	–0.029	–0.0752	–0.102	–0.0658	–0.037	0.0485
Met（X₄）	–0.607	–0.0813	0.340	0.1147	–0.313	–0.1161	–0.599	–0.2230	0.136	0.1111
Val（X₅）	0.950	0.1603	0.189	–0.0022	0.073	–0.0159	0.053	–0.0286	0.151	0.1222
Thr（X₆）	–0.176	0.0357	–0.384	–0.1383	0.275	–0.0957	–0.040	–0.0235	0.824	0.4658
Lys（X₇）	0.219	–0.0043	0.113	0.0201	–0.175	–0.0493	0.619	0.2615	–0.141	–0.0488
Try（X₈）	0.057	–0.0273	0.695	0.2142	–0.126	0.0048	–0.100	–0.0407	–0.021	–0.0185
Asp（X₉）	–0.249	–0.0063	–0.325	–0.0684	0.676	0.1460	–0.058	–0.0298	0.567	0.2038
Tyr（X₁₀）	–0.073	–0.0532	0.183	0.1313	0.916	0.3856	0.181	0.0697	0.123	–0.1518
Pro（X₁₁）	0.865	0.1346	0.078	–0.0425	–0.162	–0.0998	0.378	0.1204	0.025	0.0945
Glu（X₁₂）	0.925	0.1639	–0.194	–0.1088	0.116	0.0275	0.087	–0.0125	–0.085	–0.0167
Arg（X₁₃）	0.958	0.1671	–0.008	–0.0524	0.098	0.0361	–0.084	–0.0871	–0.086	–0.0198
Cys（X₁₄）	0.426	0.0002	0.817	0.2687	0.268	0.1977	0.144	0.0423	–0.129	–0.1656
His（X₁₅）	0.288	0.0079	0.023	0.0181	0.425	0.1332	0.736	0.2962	0.156	0.0063
GABA（X₁₆）	0.561	0.0778	0.444	0.0985	0.175	–0.0155	0.287	0.0893	0.464	0.2556
Gln（X₁₇）	0.869	0.1382	0.098	–0.0282	–0.216	–0.0589	0.046	–0.0197	–0.229	–0.0491
Asn（X₁₈）	0.441	0.1045	0.088	0.0152	0.194	0.1063	–0.788	–0.3660	–0.071	–0.0594
Ala（X₁₉）	–0.007	0.0075	0.537	0.1391	0.061	–0.1025	–0.037	–0.0223	0.743	0.4234
Gly（X₂₀）	0.742	0.1007	0.542	0.1202	–0.234	–0.0341	–0.161	–0.1003	–0.189	–0.0498
特征值	7.039		3.789		2.934		2.242		1.235
方差贡献率（%）	35.20		18.95		14.67		11.21		6.17
累积方差贡献率（%）	35.20		54.14		68.81		80.02		86.20

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图 5 主成分分析碎石图

Figure 5. Screen plot of principal component analysis

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2.7 小米游离氨基酸综合评价

由主成分分析可知，前5个主成分累计方差贡献率为86.20%，且特征值均大于1，通常认为累计方差贡献率大于85%即能够描述整体水平并通过提取主成分构建综合评价模型^[31]，以20种FAA含量为初始自变量，经主成分分析得到5个主成分线性方程（X表示各FAA指标标准化后的数据）：F₁=0.0505X₁–0.0715X₂+0.1155X₃–0.0813X₄+0.1603X₅+0.0357X₆–0.0043X₇–0.0273X₈–0.0063X₉–0.0532X₁₀+0.1346X₁₁+0.1639X₁₂+0.1671X₁₃+0.0002X₁₄+0.0079X₁₅+0.0778F₁₆+0.1382X₁₇+0.1045X₁₈+0.0075X₁₉+0.1007X₂₀

F₂=0.0048X₁–0.1164X₂–0.2817X₃+0.1147X₄–0.0022X₅–0.1383X₆+0.0201X₇+0.2142X₈–0.0684X₉+0.1313X₁₀–0.0425X₁₁–0.1088X₁₂–0.0524X₁₃+0.2687X₁₄+0.0181X₁₅+0.0985X₁₆–0.0282X₁₇+0.0152X₁₈+0.1391X₁₉+0.1202X₂₀

F₃=0.3215X₁+0.1919X₂–0.0752X₃–0.1161X₄–0.0159X₅–0.0957X₆–0.0943X₇+0.0048X₈+0.1460X₉+0.3856X₁₀–0.0998X₁₁+0.0275X₁₂+0.0361X₁₃+0.1977X₁₄+0.1322X₁₅–0.0155X₁₆–0.0589X₁₇+0.1063X₁₈–0.1025X₁₉–0.0341X₂₀

F₄=–0.1909X₁+0.0316X₂–0.0658X₃–0.2230X₄–0.0286X₅–0.0235X₆+0.2615X₇–0.0407X₈–0.0298X₉+0.0697X₁₀+0.1204X₁₁–0.0125X₁₂–0.0871X₁₃+0.0423X₁₄+0.2962X₁₅+0.0893X₁₆–0.0197X₁₇–0.3660X₁₈–0.0223X₁₉–0.1003X₂₀

F₅=–0.0752X₁–0.1380X₂+0.0485X₃+0.1111X₄+0.1222X₅+0.4658X₆–0.0488X₇–0.0185X₈+0.2038X₉–0.1518X₁₀+0.0945X₁₁–0.0167X₁₂–0.0198X₁₃–0.1656X₁₄+0.0063X₁₅+0.2556X₁₆–0.0491X₁₇–0.0594X₁₈+0.4234X₁₉–0.0498X₂₀

将不同品种小米FAA指标标准化处理后，根据各主成分线性方程计算小米各主成分得分（表6）。第1主成分得分最高的为LG-23，表明其Val、Pro、Glu、Arg、Gln、Gly含量较高；第2主成分和第5主成分得分最高的均为LG-11，表明LG-11中Cys、Thr、Ala含量较高，而Ile含量较低；第3主成分和第4主成分得分最高的均为LG-15，表明LG-15中Phe、Tyr、His含量较高，而Asn含量相对较低。

表 6 小米FAA主成分综合评分及排序

Table 6. Principal component comprehensive score and rank of FAA in millet

样品	主成分得分					综合得分F	排序
样品	F₁	F₂	F₃	F₄	F₅	综合得分F	排序
HNLG	–0.98	0.26	–1.83	–0.61	–0.30	–0.65	12
JG-29	0.31	–2.01	–0.11	0.30	0.84	–0.20	9
LG-11	–0.01	1.50	0.27	0.01	2.10	0.45	2
LG-12	–1.03	0.90	–0.18	0.76	0.68	–0.09	6
LG-13	0.06	–0.54	0.56	0.80	0.66	0.13	4
LG-14	–0.29	–0.95	1.27	–0.54	0.47	–0.13	7
LG-15	–0.98	0.77	1.52	1.17	–1.78	0.04	5
LG-18	–0.35	–0.09	–1.42	0.12	–0.59	–0.37	11
LG-23	2.65	0.54	–0.41	1.10	–0.55	1.07	1
LG-032	0.12	–0.49	0.74	–1.46	–0.66	–0.14	8
LG-029	–0.26	–0.82	–0.68	0.39	–0.52	–0.33	10
YG-18	0.76	0.93	0.26	–2.04	–0.36	0.23	3

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5个主成分从不同方面反映出不同品种小米FAA总体水平，单个主成分并不能对小米中FAA营养品质做出科学评价，故以各主成分方差贡献率为权重，对5个主成分加权求和，得到小米FAA品质综合评价函数：F=0.3520F₁+0.1895F₂+0.1467F₃+0.1121F₄+0.0617F₅，根据评价函数计算不同品种小米的综合得分（表6），得分越高，表明小米FAA品质越好。综合得分为正值，表示小米中FAA综合质量高于均值，其中Val、Pro、Glu、Arg、Gln、Gly、Cys、Phe、Tyr、His、Thr、Ala等12种正向FAA含量高于平均值，Ile、Asn 2种负向FAA含量低于平均值。12份小米综合得分值范围为−0.65～1.07，表明不同品种小米FAA品质差异明显。其中有5份小米样品（LG-23、LG-11、YG-18、LG-13、LG-15）综合得分为正值，表明其FAA综合品质高于平均水平。根据综合得分得到各小米FAA综合品质排名，排名结果表明LG-23 FAA综合品质最优，而HNLG综合得分最低，表明其FAA综合品质较低。

2.8 不同品种小米聚类分析

为了进一步分析小米FAA品质差异，以20种FAA含量为变量，对陇中地区不同品种小米进行聚类分析，如图6所示，色块颜色深浅表示FAA含量高低，聚为同类表明其FAA品质较为接近。12份小米分为4类，第Ⅰ类仅包括LG-23，第Ⅱ类包括HNLG、LG-18、LG-029，第Ⅲ类包括LG-11、YG-18，第Ⅳ类包括LG-12、LG-15、LG-14、JG-29、LG-032、LG-13。第Ⅰ类和第Ⅲ类综合评价得分为0.23～1.07，排名居前三位，多数FAA含量相对较高。如图7所示，第Ⅰ类和第Ⅲ类中TFAA、SAA和MAA含量平均值显著高于其他两个类群（P<0.05），EAA、CEAA、DAA、BAA、AAA、BCAA含量也是最高的，其FAA品质最优；第Ⅱ类综合得分值为−0.65～−0.33，得分均为负值，表明其FAA综合品质均低于平均，除了Met含量相对较高，其余各FAA含量均相对较低，排名居后三位；第Ⅳ类综合得分值−0.22～0.13，排名居中。聚为同类的小米样品FAA含量较为接近，聚类分析结果与主成分综合评价结果大体一致，进一步表明聚类分析结果的可靠性。

图 6 陇中地区不同品种小米聚类分析

Figure 6. Cluster analysis of different millets from Longzhong area

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图 7 4个类群小米FAA含量

注：不同小写字母表示同种氨基酸在不同类群间具有显著性差异（P<0.05）。

Figure 7. Content of FAA in four groups of millet

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3. 结论

通过对甘肃省陇中地区小米FAA测定分析，发现12份小米样品中FAA含量丰富，含有19～20种FAA，TFAA含量为1046.80～1773.85 mg/kg。小米中FAA以NEAA为主，其次为CEAA，EAA含量最低。小米中呈味氨基酸以DAA为主，其次为BAA和SAA，AAA含量最低，各类呈味氨基酸含量互有高低，通过相互协同或抵消来共同影响小米的滋味特征。12份小米样品中均含有9种MAA和3种BCAA，具有潜在的药用价值，此外小米中含有功能性氨基酸GABA。

通过PCA分析共提取到5个主成分，累计方差贡献率为86.20%。根据FAA在每个主成分上的荷载值，明确了Val、Pro、Glu、Arg、Gln、Gly、Ile、Cys、Phe、Tyr、His、Asn、Thr、Ala是小米的特征FAA；通过PCA构建了直观的FAA品质综合评价函数，12份小米FAA综合品质高低依次为LG-23、LG-11、YG-18、LG-13、LG-15、LG-12、LG-14、LG-032、JG-29、LG-029、LG-18、HNLG；聚类分析将12份小米聚为4类，第Ⅰ类和第Ⅲ类小米FAA品质最好，第Ⅱ类小米FAA综合品质较低，聚类分析结果与主成分综合评价结果大体一致。本研究单纯考虑了甘肃省陇中地区不同品种小米中氨基酸的种类和含量特征，未考虑不同种植区域对小米氨基酸的影响。在今后的研究中可采集甘肃省陇东地区和河西地区的小米进行氨基酸变化特征分析，对甘肃省不同产区、不同品种小米氨基酸品质进行更为准确详尽的评价。

图 1 陇中地区不同品种小米FAA组成模式分析

Figure 1. FAA composition analysis of different millets from Longzhong area

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图 2 不同品种小米呈味氨基酸组成模式图（mg/kg）

Figure 2. Comparative profiles of taste-active amino acids in different millets (mg/kg)

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图 3 不同品种小米各MAA占比

Figure 3. Proportion of each MAA in different millets

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图 4 小米中FAA指标相关性分析

注：*表示在0.05水平上显著相关，**表示在0.01水平上极显著相关，×表示无显著相关性。

Figure 4. Correlation analysis between FAA indexes in millet

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图 5 主成分分析碎石图

Figure 5. Screen plot of principal component analysis

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图 6 陇中地区不同品种小米聚类分析

Figure 6. Cluster analysis of different millets from Longzhong area

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图 7 4个类群小米FAA含量

注：不同小写字母表示同种氨基酸在不同类群间具有显著性差异（P<0.05）。

Figure 7. Content of FAA in four groups of millet

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表 1 陇中地区小米FAA含量描述统计（n=12）

Table 1 Descriptive statistics of FAA contents in millet from Longzhong area (n=12)

氨基酸	平均值（mg/kg）	变化幅度（mg/kg）	变异系数（%）
Phe^*	8.80±0.64	7.77～9.79	7.25
Leu^*	11.03±0.85	9.25～12.05	7.72
Ile^*	8.74±0.86	7.44～9.89	9.85
Met^*	5.41±1.03	3.28～6.97	19.05
Val^*	15.40±4.13	10.26～25.97	26.81
Thr^*	9.73±3.84	5.13～15.85	39.52
Lys^*	21.56±4.96	11.61～30.11	22.98
Trp^*	7.34±0.59	6.24～8.08	8.01
His^■	75.22±7.59	58.19～84.00	10.10
Arg^■	87.33±33.56	45.18～164.06	38.43
Gln^■	41.66±41.50	12.71～148.80	99.61
Asp^Δ	245.68±59.45	159.39～330.27	24.20
Tyr^Δ	8.01±1.23	5.90～10.09	15.41
Pro^Δ	33.29±22.7	17.78～100.15	68.21
Glu^Δ	200.19±49.7	140.05～324.39	24.83
Cys^Δ	11.01±0.08	10.88～11.14	0.70
Asn^Δ	375.31±122.48	252.27～649.02	32.63
Ala^Δ	18.51±11.57	4.33～39.86	68.63
Gly^Δ	118.31±57.58	67.70～249.45	48.67
Ser^Δ	−	−	−
GABA	14.61±5.82	8.87～27.67	39.83
EAA	88.01±6.44	79.62～97.92	7.32
CEAA	204.21±74.53	116.08～396.87	36.50
NEAA	1010.31±194.61	785.16～1362.24	19.41
TFAA	1317.14±254.88	1046.80～1773.85	19.46
注：*：EAA；Δ：NEAA；■：CEAA；−：未检出；表2同。

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表 2 陇中地区不同品种小米FAA含量（mg/kg）

Table 2 Contens of FAA in different millets from Longzhong area (mg/kg)

氨基酸	HNLG	JG-29	LG-11	LG-12	LG-13	LG-14	LG-15	LG-18	LG-23	LG-032	LG-029	YG-18
Phe^*	7.77±0.40^g	8.89±0.25^bcd	9.26±0.34^b	8.26±0.17^ef	8.74±0.17^cde	9.79±0.2^a	8.99±0.21^bcd	8.01±0.38^fg	8.65±0.07^de	9.76±0.30^a	8.38±0.24^ed	9.17±0.23^bc
Leu^*	10.07±0.28^e	12.05±0.49^a	10.60±0.45^de	10.95±0.12^cd	11.26±0.18^bc	11.58±0.32^ab	11.88±0.01^a	10.69±0.25^d	9.25±0.08^f	11.65±0.49^ab	11.90±0.38^a	10.47±0.18^de
Ile^*	8.15±0.18^d	9.81±0.28^a	7.85±0.28^de	7.44±0.48^e	9.53±0.38^ab	9.08±0.33^bc	7.73±0.42^de	9.51±0.31^ab	8.99±0.46^bc	9.89±0.30^a	8.82±0.40^c	8.08±0.39^bc
Met^*	6.97±0.09^a	4.38±0.25^h	6.50±0.11^b	5.70±0.44^de	4.45±0.33^h	5.21±0.12^fg	4.89±0.18^g	5.97±0.33^cd	3.28±0.32ⁱ	5.88±0.04^cde	5.52±0.06^ed	6.18±0.28^bc
Val^*	10.26±0.33^h	16.47±0.62^c	18.53±0.83^b	12.72±0.23^g	14.04±0.33^ed	13.98±0.85^ef	12.13±0.39^g	13.27±1.17^fg	25.97±1.16^a	14.95±0.61^e	13.96±0.13^ef	18.51±0.44^b
Thr^*	7.53±0.35^ef	14.93±0.67^ab	14.09±0.55^bc	10.73±0.63^d	12.94±0.81^c	15.85±0.66^a	5.15±0.30^g	8.24±0.46^e	5.13±1.00^g	8.52±0.53^e	6.54±0.29^fg	7.10±2.33^ef
Lys^*	21.97±0.15^d	19.78±0.38^f	20.4±0.73^ef	22.62±0.52^cd	30.11±0.73^a	11.61±0.18^h	23.5±0.97^c	21.54±1.24^de	28.13±1.39^b	22.6±0.99^cd	21.57±0.79^de	14.91±0.39^g
Trp^*	6.91±0.28^d	6.24±0.09^e	7.98±0.19^ab	8.03±0.28^ab	6.84±0.35^d	6.80±0.32^d	7.18±0.16^cd	8.08±0.14^a	7.61±0.34^abc	7.86±0.16^ab	7.10±0.39^cd	7.51±0.54^bc
Arg^■	45.18±2.92ⁱ	97.09±4.66^c	74.66±2.12^ef	54.38±0.62^h	95.01±1.96^c	76.44±2.23^e	61.93±1.15^g	71.62±1.62^f	164.06±3.28^a	87.48±2.44^d	84.75±0.74^d	135.38±2.61^b
His^■	58.19±2.36^f	78.41±3.99^c	79.20±0.66^bc	77.54±0.81^cd	80.03±1.25^abc	78.25±1.67^c	82.67±0.28^ab	77.00±4.21^cd	84.00±0.19^a	65.46±1.46^e	73.53±1.16^d	68.39±3.71^e
Gln^■	12.71±0.34^h	58.17±2.09^d	17.44±0.31^g	17.15±0.37^g	15.11±0.62^gh	14.74±0.51^gh	20.19±1.08^f	70.19±3.00^c	148.81±3.17^a	28.07±0.80^e	15.69±0.14^g	81.70±1.39^b
Asp^Δ	167.12±6.75^g	301.10±7.35^b	278.49±9.03^cd	288.71±8.62^c	307.05±1.19^b	330.27±6.06^a	231.37±8.42^e	171.18±2.20^g	159.39±4.40^g	276.77±5.98^d	210.55±8.49^f	226.17±6.98^e
Tyr^Δ	6.61±0.02^e	7.60±0.47^d	8.88±0.34^b	8.11±0.11^cd	9.29±0.38^b	9.19±0.31^b	10.09±0.23^a	5.90±0.28^f	7.71±0.32^d	8.30±0.27^c	6.65±0.45^e	7.83±0.32^cd
Pro^Δ	24.62±0.54^f	37.47±1.04^c	38.32±0.76^c	19.74±0.41^g	34.24±0.82^d	19.83±0.50^g	19.42±0.78^gh	17.78±0.66^h	100.15±2.79^a	19.29±0.30^gh	40.83±1.03^b	27.76±0.68^e
Glu^Δ	140.05±5.28^g	213.26±6.79^c	176.72±7.50^e	153.06±6.03^f	214.75±3.32^c	198.51±5.64^d	158.15±4.65^f	158.4±0.73^f	324.39±5.19^a	221.72±6.79^bc	227.84±5.94^b	215.48±8.00^e
Cys^Δ	10.96±0.09^abc	10.88±0.01^c	11.08±0.10^abc	11.02±0.09^abc	11.02±0.07^abc	10.97±0.08^abc	11.09±0.07^ab	10.99±0.16^abc	11.14±0.14^a	10.97±0.09^abc	10.92±0.03^bc	11.09±0.18^ab
Asn^Δ	360.96±5.3^e	318.79±2.94^f	350.13±8.01^e	252.27±6.67^h	415.93±9.36^c	355.51±8.63^e	258.06±4.44^h	287.38±6.29^g	398.14±7.33^d	572.24±8.65^b	285.28±7.70^g	649.02±4.75^a
Ala^Δ	7.80±0.23^d	7.23±0.11^d	39.86±1.81^a	24.14±0.85^b	23.87±0.52^b	−	−	−	4.33±1.12^e	−	−	22.33±0.91^c
Gly^Δ	126.98±6.19^d	69.87±3.34^fg	143.59±3.82^c	72.23±4.22^fg	75.48±3.34^fg	67.7±4.89^g	100.08±4.46^e	133.53±5.51^d	249.45±5.2^a	101.91±2.01^e	76.36±2.44^f	202.57±5.98^b
Ser^Δ	−	−	−	−	−	−	−	−	−	−	−	−
GABA	8.87±0.47^h	12.07±0.45^fg	27.67±1.07^a	14.36±0.38^c	14.06±0.7^cd	12.97±0.15^defg	12.30±0.53^efg	9.19±0.23^h	25.28±1.19^b	13.43±0.3^cde	13.24±0.56^cdef	11.84±0.85^g
EAA	79.62±0.66^g	92.56±2.12^c	95.22±0.71^b	86.45±1.05^d	97.92±0.77^a	83.9±1.56^ef	81.45±1.23^fg	85.31±2.77^de	97.01±0.34^ab	91.10±0.68^c	83.79±1.51^ef	81.93±1.53^fg
CEAA	116.08±0.58^j	233.66±3.34^c	171.30±1.49^g	149.07±0.84ⁱ	190.14±2.58^e	169.43±1.38^gh	164.79±1.29^h	218.8±3.98^d	396.87±4.24^a	181.01±2.35^f	173.97±1.05^g	285.47±5.72^b
NEAA	845.09±7.68^hi	966.2±11.32^g	1047.06±19.46^e	829.28±10.22ⁱ	1091.64±7.63^d	991.97±10.15^f	788.26±17.56^j	785.16±0.93^j	1254.7±14.34^b	1211.19±12.53^c	858.43±9.77^h	1362.24±8.15^a
TFAA	1049.66±7.42^j	1304.5±15.81^f	1341.24±19.74^e	1079.16±11.07ⁱ	1393.76±6.27^d	1258.27±10.35^g	1046.8±19.43^j	1098.46±6.36ⁱ	1773.85±15.38^a	1496.74±14.83^c	1129.43±11.81^h	1741.48±12.23^b
注：同行不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。

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表 3 陇中地区不同品种小米呈味氨基酸含量

Table 3 Contens of taste-active amino acids in different millets from Longzhong area

样品	含量（mg/kg）				比例（%）
样品	SAA	DAA	BAA	AAA	SAA/TFAA	DAA/TFAA	BAA/TFAA	AAA/TFAA
HNLG	166.93±5.81^d	702.80±13.11ⁱ	160.10±1.53^g	32.24±0.63^e	15.90±0.66^c	66.96±0.78^f	15.25±0.19^h	3.07±0.06^c
JG-29	129.50±3.52^f	911.10±9.01^e	240.94±5.55^c	33.61±0.65^d	9.93±0.22^g	69.84±0.24^c	18.47±0.21^c	2.58±0.02^f
LG-11	235.85±5.37^c	843.18±21.1^f	223.46±1.36^d	37.19±0.81^a	17.58±0.55^b	62.87±0.73ⁱ	16.66±0.23^g	2.77±0.02^e
LG-12	126.83±3.90^f	733.82±9.11^h	193.12±0.83^f	35.43±0.24^c	11.75±0.31^e	68.00±0.26^de	17.90±0.14^de	3.28±0.02^b
LG-13	146.54±3.79^e	982.95±6.07^d	239.18±3.54^c	35.89±0.31^bc	10.51±0.29^fg	70.53±0.12^c	17.16±0.25^f	2.57±0.01^f
LG-14	103.37±4.74^g	910.63±5.97^e	220.33±0.55^d	36.76±0.47^ab	8.22±0.31^h	72.37±0.13^b	17.51±0.19^ef	2.92±0.05^d
LG-15	124.65±3.68^f	691.27±16.95ⁱ	207.49±1.21^e	37.35±0.37^a	11.91±0.32^e	66.04±0.45^g	19.82±0.25^a	3.57±0.10^a
LG-18	159.55±5.31^d	708.69±5.60ⁱ	210.04±6.60^e	32.98±0.29^de	14.53±0.40^d	64.52±0.84^h	19.12±0.50^b	3.00±0.02^cd
LG-23	359.06±6.13^a	1058.85±7.33^c	319.51±3.31^a	35.10±0.41^c	20.24±0.17^a	59.69±0.15^k	18.01±0.05^d	1.98±0.04^h
LG-032	129.71±2.08^f	1121.39±13.65^b	221.23±0.93^d	36.89±0.27^ab	8.67±0.15^h	74.92±0.19^a	14.78±0.12ⁱ	2.46±0.02^g
LG-029	123.72±3.31^f	760.94±6.80^g	220.61±1.88^d	33.05±1.08^de	10.95±0.19^f	67.37±0.22^ef	19.53±0.05^a	2.93±0.07^d
YG-18	259.76±7.09^b	1187.28±2.78^a	271.51±6.19^b	35.59±1.04^c	14.92±0.34^d	68.18±0.32^d	15.59±0.28^h	2.04±0.07^h
平均值	172.12±75.39	884.41±173.26	227.29±39.66	35.17±1.79	13.06±3.72	67.15±4.13	17.26±1.66	2.67±0.47
变化幅度	103.47～359.06	691.27～1187.28	160.10～319.51	32.24～37.35	8.22～20.24	59.69～74.92	14.78～19.82	1.98～3.57
变异系数（%）	43.80	19.59	17.45	5.10	28.76	6.11	9.51	16.94
注：同列不同小写字母表示差异显著（P<0.05），表4同。

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表 4 不同品种小米功能性氨基酸含量

Table 4 Contents of functional amino acids in different millets

样品	含量（mg/kg）		比例（%）
样品	MAA	BCAA	MAA/TFAA	BCAA/TFAA
HNLG	532.70±3.91ⁱ	28.48±0.74^f	50.75±0.41^f	2.71±0.05^d
JG-29	734.02±15.9^de	38.33±0.95^b	56.27±0.54^c	2.94±0.04^ab
LG-11	729.10±12.00^de	36.98±1.54^bc	54.36±0.37^d	2.76±0.09^cd
LG-12	624.02±16.85^g	31.11±0.14^e	57.82±0.99^ab	2.88±0.04^bc
LG-13	756.14±2.38^c	34.83±0.22^d	54.25±0.41^d	2.50±0.02^e
LG-14	720.30±6.63^e	34.64±1.34^d	57.25±0.33^b	2.75±0.13^cd
LG-15	610.87±14.91^g	31.74±0.14^e	58.36±0.34^a	3.03±0.04^a
LG-18	586.84±7.87^h	33.46±1.50^d	53.42±0.41^e	3.05±0.12^a
LG-23	954.31±10.10^a	44.22±0.80^a	53.8±0.19^de	2.49±0.05^e
LG-032	746.06±11.71^cd	36.49±1.22^c	49.85±0.41^g	2.44±0.10^e
LG-029	653.52±2.23^f	34.68±0.78^d	57.86±0.53^ab	3.07±0.06^a
YG-18	828.15±6.69^b	37.06±0.47^bc	47.55±0.09^h	2.13±0.04^f
平均值	706.34±114.8	35.17±4.01	53.63±3.48	2.67±0.29
变化幅度	532.70～954.31	28.48～44.22	47.55～58.36	2.13～3.07
变异系数（%）	16.25	11.41	6.41	10.67

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表 5 小米FAA主成分荷载矩阵及得分系数

Table 5 Principal component load matrix and score coefficient of FAA in millet

指标	PCA1		PCA2		PCA3		PCA4		PCA5
指标	荷载	得分系数	荷载	得分系数	荷载	得分系数	荷载	得分系数	荷载	得分系数
Phe（X₁）	0.213	0.0505	–0.114	0.0048	0.840	0.3215	–0.383	–0.1909	0.153	–0.0752
Leu（X₂）	–0.514	–0.0715	–0.585	–0.1164	0.491	0.1919	0.032	0.0316	–0.042	–0.1380
Ile（X₃）	0.339	0.1155	–0.792	–0.2817	–0.029	–0.0752	–0.102	–0.0658	–0.037	0.0485
Met（X₄）	–0.607	–0.0813	0.340	0.1147	–0.313	–0.1161	–0.599	–0.2230	0.136	0.1111
Val（X₅）	0.950	0.1603	0.189	–0.0022	0.073	–0.0159	0.053	–0.0286	0.151	0.1222
Thr（X₆）	–0.176	0.0357	–0.384	–0.1383	0.275	–0.0957	–0.040	–0.0235	0.824	0.4658
Lys（X₇）	0.219	–0.0043	0.113	0.0201	–0.175	–0.0493	0.619	0.2615	–0.141	–0.0488
Try（X₈）	0.057	–0.0273	0.695	0.2142	–0.126	0.0048	–0.100	–0.0407	–0.021	–0.0185
Asp（X₉）	–0.249	–0.0063	–0.325	–0.0684	0.676	0.1460	–0.058	–0.0298	0.567	0.2038
Tyr（X₁₀）	–0.073	–0.0532	0.183	0.1313	0.916	0.3856	0.181	0.0697	0.123	–0.1518
Pro（X₁₁）	0.865	0.1346	0.078	–0.0425	–0.162	–0.0998	0.378	0.1204	0.025	0.0945
Glu（X₁₂）	0.925	0.1639	–0.194	–0.1088	0.116	0.0275	0.087	–0.0125	–0.085	–0.0167
Arg（X₁₃）	0.958	0.1671	–0.008	–0.0524	0.098	0.0361	–0.084	–0.0871	–0.086	–0.0198
Cys（X₁₄）	0.426	0.0002	0.817	0.2687	0.268	0.1977	0.144	0.0423	–0.129	–0.1656
His（X₁₅）	0.288	0.0079	0.023	0.0181	0.425	0.1332	0.736	0.2962	0.156	0.0063
GABA（X₁₆）	0.561	0.0778	0.444	0.0985	0.175	–0.0155	0.287	0.0893	0.464	0.2556
Gln（X₁₇）	0.869	0.1382	0.098	–0.0282	–0.216	–0.0589	0.046	–0.0197	–0.229	–0.0491
Asn（X₁₈）	0.441	0.1045	0.088	0.0152	0.194	0.1063	–0.788	–0.3660	–0.071	–0.0594
Ala（X₁₉）	–0.007	0.0075	0.537	0.1391	0.061	–0.1025	–0.037	–0.0223	0.743	0.4234
Gly（X₂₀）	0.742	0.1007	0.542	0.1202	–0.234	–0.0341	–0.161	–0.1003	–0.189	–0.0498
特征值	7.039		3.789		2.934		2.242		1.235
方差贡献率（%）	35.20		18.95		14.67		11.21		6.17
累积方差贡献率（%）	35.20		54.14		68.81		80.02		86.20

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表 6 小米FAA主成分综合评分及排序

Table 6 Principal component comprehensive score and rank of FAA in millet

样品	主成分得分					综合得分F	排序
样品	F₁	F₂	F₃	F₄	F₅	综合得分F	排序
HNLG	–0.98	0.26	–1.83	–0.61	–0.30	–0.65	12
JG-29	0.31	–2.01	–0.11	0.30	0.84	–0.20	9
LG-11	–0.01	1.50	0.27	0.01	2.10	0.45	2
LG-12	–1.03	0.90	–0.18	0.76	0.68	–0.09	6
LG-13	0.06	–0.54	0.56	0.80	0.66	0.13	4
LG-14	–0.29	–0.95	1.27	–0.54	0.47	–0.13	7
LG-15	–0.98	0.77	1.52	1.17	–1.78	0.04	5
LG-18	–0.35	–0.09	–1.42	0.12	–0.59	–0.37	11
LG-23	2.65	0.54	–0.41	1.10	–0.55	1.07	1
LG-032	0.12	–0.49	0.74	–1.46	–0.66	–0.14	8
LG-029	–0.26	–0.82	–0.68	0.39	–0.52	–0.33	10
YG-18	0.76	0.93	0.26	–2.04	–0.36	0.23	3

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