植物營養劑對稻米必需氨基酸含量和稻谷產量的影響

張志元+羅永蘭+郭清泉+唐建洲+劉興海+游勇+張翼

摘要：連續3年采用田間試驗和室內分析方法，研究了具有自主知識產權的植物營養劑對提高稻米必需氨基酸含量和稻谷產量的效應。結果表明，植物營養劑處理相對于清水對照，稻米中蘇氨酸、蛋氨酸、纈氨酸、苯丙氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸7種必需氨基酸的含量提高6.82%～26.56%，相對于常規葉面肥神奇120提高6.80%～16.08%；植物營養劑處理相對于清水對照，賴氨酸提高3.61%～59.26%，相對于神奇120，賴氨酸提高5.58%～35.31%。植物營養劑能全面提高稻米氨基酸的含量，被檢測的15種氨基酸的含量都有提高，相對于神奇120提高2.92%～29.49%，相對于清水對照提高3.73%～13.48%。植物營養劑主要促進精米中氨基酸的形成，糙米比精米總氨基酸和必需氨基酸分別高1.48%和1.74%，而清水對照的總氨基酸和必需氨基酸糙米比精米分別高2.04%和3.92%。植物營養劑使稻米蛋白質含量由8.5%提高到9.6%，增幅不高，不會因蛋白質含量過高而影響米飯的風味。植物營養劑能使水稻增產8.32%～9.03%。

關鍵詞：植物營養劑；豆粕氨基酸；柑橘內生枯草芽孢桿菌YS-45；必需氨基酸；稻米

中圖分類號：S511.062 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）03-0512-05

植物營養劑為長沙學院研發的專利產品（ZL200910042746.8），是用具有知識產權的柑橘內生枯草芽孢桿菌YS-45發酵豆粕產生的一種富含必需氨基酸的葉面肥，對小白菜、黃瓜、苦瓜、辣椒、水蜜桃、梨等多種蔬菜水果具有提高產量和改善品質等作用[1-7]。

豆粕是制油工業的副產品，其必需氨基酸的含量為1 962 mg/kg，比大米的必需氨基酸含量高384%[8]，因此利用豆粕發酵生產氨基酸成本低廉。關于氨基酸葉面肥的研究有很多報道[9-14]，都證明氨基酸葉面肥有促進植株生長和增產的效果，但沒有涉及到改善品質方面。水稻是世界主要糧食作物之一，隨著人們生活水平的提高和健康意識的逐漸增強，人們越來越注重飲食營養與保健功能，稻米的營養品質越來越受到重視，對提高稻米品質的研究也不斷加強。為探索植物營養劑對提高稻米必需氨基酸含量和增產的效果，2009-2011年連續3年在5個品種6個不同季節進行了試驗，均表現出顯著的效果。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試品種（組合） 中優218，沁香1號，湘早秈45，濃香21，湘晚秈12。

1.1.2 試驗地點 湖南省瀏陽市北盛鎮馬戰村，湖南省瀏陽市大圍山鎮中塅村，湖南省益陽市赫山區南溪鎮。

1.1.3 供試肥料 植物營養劑：長沙學院研制。植物營養劑發酵工藝為將豆粕粉碎，過60目篩備用。按豆粕60 g、白糖10 g、KH2PO3 3 g和水1 000 mL的加入量配制發酵培養基于發酵罐中，121 ℃高壓蒸汽滅菌30 min，冷卻后按5%接種量接入發酵菌種，以250 r/min、37 ℃發酵培養3 d后用雙層紗布過濾，濾液中蘇氨酸、蛋氨酸、纈氨酸、苯丙氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸7種必需氨基酸總量達到256～628 mg/（100 mL）

神奇120：山東濰坊亞鑫農化有限公司產品。

1.2 方法

1.2.1 田間試驗設計 采取隨機區組試驗設計，試驗設3個處理，即：處理1，植物營養劑；處理2，神奇120（CK1）；處理3，清水對照（CK2）。每處理3次重復，小區面積為66.7 m2。

1.2.2 施肥時期 分別在水稻孕穗末期、抽穗初期、齊穗期各噴施一次。

1.2.3 施肥方法 神奇120按推薦最佳體積分數0.37%使用，植物營養劑使用濃度為20 mL/L，按750 kg/hm2的用量進行葉面噴施。

1.2.4 田間管理 水稻前期栽培管理按照常規管理方法執行，水稻生育后期葉面施肥按試驗設計進行。

1.2.5 水稻收割、曬干、碾米及氨基酸、蛋白質含量測定 待水稻成熟后按小區機械收割，曬干后用型號為6GF-7型的碾米機（廣西陸川縣嶺南機械廠生產）碾成常規精白米，用實驗型粉碎機粉碎后用60目的鋼篩過篩，米粉在中南大學湘雅醫學院現代分析測試中心采用HPLC法測定15種氨基酸的含量，比較不同處理7種必需氨基酸的差異。取過60目鋼篩的米粉在中南大學湘雅醫學院現代分析測試中心，采用凱氏定氮法測定蛋白質含量。用水稻收割機分重復（小區）單收，曬干、風選后單計產量。

2 結果與分析

2.1 植物營養劑提高稻米必需氨基酸的效果

2009-2011年，分別在瀏陽北盛鎮、瀏陽大圍山鎮、益陽南溪鎮，進行了植物營養劑提高稻米必需氨基酸含量的試驗，試驗結果詳見表1。由表1可以看出， 植物營養劑在3年3地5個品種（包括一季稻、早稻、晚稻）上施用均表現出顯著提高稻米必需氨基酸含量的效果，相對于清水對照必需氨基酸提高6.82%～26.56%，相對于神奇120提高6.80%～16.08%；對水稻中含量最低的賴氨酸也有較大幅度的提高，相對于清水對照，稻米中賴氨酸含量提高3.61%～59.26%，相對于神奇120提高5.58%～35.31%。

2.2 植物營養劑對15種氨基酸含量的影響

2010年，在益陽市南溪鎮進行了植物營養劑對早稻（湘早秈45）稻米天冬氨酸、谷氨酸、絲氨酸、組氨酸、甘氨酸、蘇氨酸、精氨酸、丙氨酸、酪氨酸、蛋氨酸、纈氨酸、苯丙氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸15種氨基酸含量的影響試驗，結果見表2。由表2可知，水稻生育后期噴施植物營養劑，能全面提高稻米中多種氨基酸的含量，被檢測的15種氨基酸含量都有增加，植物營養劑相對于神奇120增幅為2.92%～29.49%，相對于清水對照增幅為3.73%～13.48%；以酪氨酸增加最多，相對于神奇120和清水對照分別增加29.49%和13.48%。而酪氨酸與蛋氨酸具有同等重要的地位，因為酪氨酸可以轉換為蛋氨酸。

2.3 植物營養劑對糙米和精米氨基酸含量的影響

一般而言，糙米的營養成分高于精米，這說明有一部分營養物質存在于米糠層中，在精米加工過程中損失。試驗結果表明，植物營養劑能提高稻米氨基酸含量，為研究這類氨基酸在米糠層和精米中的分布，抽取2010年益陽市南溪鎮早稻（湘早秈45）分別進行了糙米與精米氨基酸測定，結果見表3。從表3可以看出，①與清水對照相比，植物營養劑既能增加糙米中總氨基酸和必需氨基酸含量，總氨基酸增加378 mg/（100 g），必需氨基酸增加115 mg/（100 g），也能增加精米中總氨基酸和必需氨基酸含量，總氨基酸增加407 mg/（100 g），必需氨基酸增加165 mg/（100 g）。②施用植物營養劑的糙米比精米總氨基酸和必需氨基酸分別高1.48%和1.74%，清水對照的糙米比精米總氨基酸與必需氨基酸分別高2.04%和3.92%，這說明植物營養劑促進稻谷形成的氨基酸主要分布于精米中，少量存在于米糠層中。③不同種類的氨基酸在糙米與精米含量比較中差異不一，如谷氨酸、蘇氨酸、酪氨酸、蛋氨酸、纈氨酸、精氨酸、苯丙氨酸等差異不明顯，試驗組和對照組增長率均較低，有的甚至精米高于糙米；賴氨酸差異明顯，試驗組和對照組糙米比精米分別提高16.60%和25.00%；天冬氨酸、絲氨酸、組氨酸、甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸在試驗組和對照組中糙米比精米有一定提高。

2.4 植物營養劑對稻米蛋白質含量的影響

抽取2011年益陽南溪鎮早稻（湘早秈45）測定稻米蛋白質含量，結果見表4。由表4可知，施用植物營養劑可使稻米蛋白質含量提高12.9%。

2.5 植物營養劑對水稻產量的影響

2010年，在益陽南溪鎮進行了植物營養劑對水稻產量影響的試驗，結果列于表5。表5結果表明，植物營養劑對早稻、晚稻均具有增產效果，可使早稻增產8.32%，晚稻增產9.03%。

3 小結與討論

1）試驗結果表明，植物營養劑既能全面提高稻米中15種氨基酸總量[（6 742 mg/（100 g）]，又能顯著提高稻米中蘇氨酸、蛋氨酸、纈氨酸、苯丙氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸7種必需氨基酸的含量[（2 586 mg/（100 g）]，特別是對稻米中稱為第一限制性氨基酸賴氨酸的含量也有明顯提高，相對神奇120提高5.58%，相對清水對照提高6.85%；與我國國標一級秈米15種氨基酸總量5 564 mg/（100 g）、7種必需氨基酸總量2 084 mg/（100 g）[8]相比較，總氨基酸含量與必需氨基酸含量分別增加21.17%和24.09%。

2）與清水對照相比，植物營養劑既能增加糙米中總氨基酸和必需氨基酸含量，[總氨基酸增加378 mg/（100 g），必需氨基酸增加115 mg/（100 g）]，也能增加精米中總氨基酸和必需氨基酸含量[總氨基酸增加407 mg/（100 g），必需氨基酸增加165 mg/（100 g）]，而施用植物營養劑的糙米比精米總氨基酸和必需氨基酸分別高1.48%和1.74%，清水對照的糙米比精米總氨基酸和必需氨基酸分別高2.04%和3.92%，這說明植物營養劑促進稻谷形成的氨基酸主要分布于精米中，少量存在于米糠層中，因此，不會因精米加工而導致大量氨基酸損失。糙米中的某些氨基酸低于精米，可能是因為該類氨基酸主要分布在精米中所致。

3）施用植物營養劑能增加稻米蛋白質含量，但增幅不大，施用植物營養劑的稻米蛋白質含量為9.6 g/（100 g），僅比清水對照高1.1 g/（100 g），且低于一般早秈稻米9.9%的含量[8]，不會影響米飯的風味。植物營養劑能增加稻谷的產量8.32%～9.03%。

4）植物營養劑具有提高稻米氨基酸含量（尤其是必需氨基酸含量）從而提高稻米品質的作用，也具有增加稻谷產量的作用，應用于生產實踐將取得良好的經濟效益，且該植物營養劑主要成分是由豆粕經微生物發酵而來，是一種富含有多種氨基酸的植物營養劑，符合環境友好型、資源節約型兩型社會建設宗旨，同時高必需氨基酸大米對人們養生保健具有重要作用，該植物營養劑在水稻生產上具有廣闊的應用前景。

參考文獻：

[1] 張志元，郭清泉，游 勇.葛林美腐植酸有機復合液肥對小白菜產量和品質的影響[J]. 湖北農業科學，2009，48（12）：2987-2989.

[2] 羅永蘭，唐建洲，張志元，等.葛林美腐植酸有機復合液肥對黃瓜產量和硒含量的影響[J].湖北農業科學，2010，49（8）：1848-1849.

[3] 游 勇，張志元.葛林美腐植酸有機復合液肥對苦瓜產量和品質的影響[J].湖北農業科學，2011，50（6）：1179-1181.

[4] 張志元，羅永蘭，唐建洲，等.新型植物營養劑——葛林美腐植酸有機復合液肥對辣椒產量和硒含量的影響[J].長沙大學學報，2010，24（2）：12-13.

[5] 游 勇，唐建洲，張志元.植物營養劑處理對水蜜桃果實品質的影響[J].熱帶生物學報，2011，2（1）：46-48.

[6] 張志元，張 翼，郭清泉，等.含硒植物營養劑對桃和梨吸收鉛、鎘、汞的拮抗作用[J]. 作物研究，2011，25（4）：368-369.

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[8] 楊月欣，王光亞，潘興昌.中國食物成分表[M].北京：北京大學醫學出版社，2009.

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[10] 許玉蘭，劉慶城.用N15示蹤方法研究氨基酸的肥效作用[J].氨基酸和生物資源，1998，20（2）：20-23.

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[14] ALVAREZ-FERNANDEZ A， GARCIA-MARCO S， LUCENA J J. Evaluation of synthetic iron（III）-chelates （EDDHA/Fe3+， EDDHMA/Fe3+ and the novel EDDHSA/Fe3+） to correct iron chlorosis[J]. European Journal of Agronomy， 2005， 22：119-130.

2.3 植物營養劑對糙米和精米氨基酸含量的影響

一般而言，糙米的營養成分高于精米，這說明有一部分營養物質存在于米糠層中，在精米加工過程中損失。試驗結果表明，植物營養劑能提高稻米氨基酸含量，為研究這類氨基酸在米糠層和精米中的分布，抽取2010年益陽市南溪鎮早稻（湘早秈45）分別進行了糙米與精米氨基酸測定，結果見表3。從表3可以看出，①與清水對照相比，植物營養劑既能增加糙米中總氨基酸和必需氨基酸含量，總氨基酸增加378 mg/（100 g），必需氨基酸增加115 mg/（100 g），也能增加精米中總氨基酸和必需氨基酸含量，總氨基酸增加407 mg/（100 g），必需氨基酸增加165 mg/（100 g）。②施用植物營養劑的糙米比精米總氨基酸和必需氨基酸分別高1.48%和1.74%，清水對照的糙米比精米總氨基酸與必需氨基酸分別高2.04%和3.92%，這說明植物營養劑促進稻谷形成的氨基酸主要分布于精米中，少量存在于米糠層中。③不同種類的氨基酸在糙米與精米含量比較中差異不一，如谷氨酸、蘇氨酸、酪氨酸、蛋氨酸、纈氨酸、精氨酸、苯丙氨酸等差異不明顯，試驗組和對照組增長率均較低，有的甚至精米高于糙米；賴氨酸差異明顯，試驗組和對照組糙米比精米分別提高16.60%和25.00%；天冬氨酸、絲氨酸、組氨酸、甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸在試驗組和對照組中糙米比精米有一定提高。

2.4 植物營養劑對稻米蛋白質含量的影響

抽取2011年益陽南溪鎮早稻（湘早秈45）測定稻米蛋白質含量，結果見表4。由表4可知，施用植物營養劑可使稻米蛋白質含量提高12.9%。

2.5 植物營養劑對水稻產量的影響

2010年，在益陽南溪鎮進行了植物營養劑對水稻產量影響的試驗，結果列于表5。表5結果表明，植物營養劑對早稻、晚稻均具有增產效果，可使早稻增產8.32%，晚稻增產9.03%。

3 小結與討論

1）試驗結果表明，植物營養劑既能全面提高稻米中15種氨基酸總量[（6 742 mg/（100 g）]，又能顯著提高稻米中蘇氨酸、蛋氨酸、纈氨酸、苯丙氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸7種必需氨基酸的含量[（2 586 mg/（100 g）]，特別是對稻米中稱為第一限制性氨基酸賴氨酸的含量也有明顯提高，相對神奇120提高5.58%，相對清水對照提高6.85%；與我國國標一級秈米15種氨基酸總量5 564 mg/（100 g）、7種必需氨基酸總量2 084 mg/（100 g）[8]相比較，總氨基酸含量與必需氨基酸含量分別增加21.17%和24.09%。

2）與清水對照相比，植物營養劑既能增加糙米中總氨基酸和必需氨基酸含量，[總氨基酸增加378 mg/（100 g），必需氨基酸增加115 mg/（100 g）]，也能增加精米中總氨基酸和必需氨基酸含量[總氨基酸增加407 mg/（100 g），必需氨基酸增加165 mg/（100 g）]，而施用植物營養劑的糙米比精米總氨基酸和必需氨基酸分別高1.48%和1.74%，清水對照的糙米比精米總氨基酸和必需氨基酸分別高2.04%和3.92%，這說明植物營養劑促進稻谷形成的氨基酸主要分布于精米中，少量存在于米糠層中，因此，不會因精米加工而導致大量氨基酸損失。糙米中的某些氨基酸低于精米，可能是因為該類氨基酸主要分布在精米中所致。

3）施用植物營養劑能增加稻米蛋白質含量，但增幅不大，施用植物營養劑的稻米蛋白質含量為9.6 g/（100 g），僅比清水對照高1.1 g/（100 g），且低于一般早秈稻米9.9%的含量[8]，不會影響米飯的風味。植物營養劑能增加稻谷的產量8.32%～9.03%。

4）植物營養劑具有提高稻米氨基酸含量（尤其是必需氨基酸含量）從而提高稻米品質的作用，也具有增加稻谷產量的作用，應用于生產實踐將取得良好的經濟效益，且該植物營養劑主要成分是由豆粕經微生物發酵而來，是一種富含有多種氨基酸的植物營養劑，符合環境友好型、資源節約型兩型社會建設宗旨，同時高必需氨基酸大米對人們養生保健具有重要作用，該植物營養劑在水稻生產上具有廣闊的應用前景。

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[3] 游 勇，張志元.葛林美腐植酸有機復合液肥對苦瓜產量和品質的影響[J].湖北農業科學，2011，50（6）：1179-1181.

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[7] 張志元，張 翼，郭清泉，等.植物營養劑對沙梨品質的影響[J].長沙大學學報，2011，25（5）：62-63.

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[12] 李 非.氨基酸液肥在水稻生產上應用效果試驗[J].北方水稻，2011，41（3）：71，75.

[13] LEE S H， PARK H J， CHUN H K， et al. Dietary phytic acid lowers the blood glucose level in diabetic KK mice[J]. Nutrition Research，2006，26（9）：65-69.

[14] ALVAREZ-FERNANDEZ A， GARCIA-MARCO S， LUCENA J J. Evaluation of synthetic iron（III）-chelates （EDDHA/Fe3+， EDDHMA/Fe3+ and the novel EDDHSA/Fe3+） to correct iron chlorosis[J]. European Journal of Agronomy， 2005， 22：119-130.

2.3 植物營養劑對糙米和精米氨基酸含量的影響

一般而言，糙米的營養成分高于精米，這說明有一部分營養物質存在于米糠層中，在精米加工過程中損失。試驗結果表明，植物營養劑能提高稻米氨基酸含量，為研究這類氨基酸在米糠層和精米中的分布，抽取2010年益陽市南溪鎮早稻（湘早秈45）分別進行了糙米與精米氨基酸測定，結果見表3。從表3可以看出，①與清水對照相比，植物營養劑既能增加糙米中總氨基酸和必需氨基酸含量，總氨基酸增加378 mg/（100 g），必需氨基酸增加115 mg/（100 g），也能增加精米中總氨基酸和必需氨基酸含量，總氨基酸增加407 mg/（100 g），必需氨基酸增加165 mg/（100 g）。②施用植物營養劑的糙米比精米總氨基酸和必需氨基酸分別高1.48%和1.74%，清水對照的糙米比精米總氨基酸與必需氨基酸分別高2.04%和3.92%，這說明植物營養劑促進稻谷形成的氨基酸主要分布于精米中，少量存在于米糠層中。③不同種類的氨基酸在糙米與精米含量比較中差異不一，如谷氨酸、蘇氨酸、酪氨酸、蛋氨酸、纈氨酸、精氨酸、苯丙氨酸等差異不明顯，試驗組和對照組增長率均較低，有的甚至精米高于糙米；賴氨酸差異明顯，試驗組和對照組糙米比精米分別提高16.60%和25.00%；天冬氨酸、絲氨酸、組氨酸、甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸在試驗組和對照組中糙米比精米有一定提高。

2.4 植物營養劑對稻米蛋白質含量的影響

抽取2011年益陽南溪鎮早稻（湘早秈45）測定稻米蛋白質含量，結果見表4。由表4可知，施用植物營養劑可使稻米蛋白質含量提高12.9%。

2.5 植物營養劑對水稻產量的影響

2010年，在益陽南溪鎮進行了植物營養劑對水稻產量影響的試驗，結果列于表5。表5結果表明，植物營養劑對早稻、晚稻均具有增產效果，可使早稻增產8.32%，晚稻增產9.03%。

3 小結與討論

1）試驗結果表明，植物營養劑既能全面提高稻米中15種氨基酸總量[（6 742 mg/（100 g）]，又能顯著提高稻米中蘇氨酸、蛋氨酸、纈氨酸、苯丙氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸7種必需氨基酸的含量[（2 586 mg/（100 g）]，特別是對稻米中稱為第一限制性氨基酸賴氨酸的含量也有明顯提高，相對神奇120提高5.58%，相對清水對照提高6.85%；與我國國標一級秈米15種氨基酸總量5 564 mg/（100 g）、7種必需氨基酸總量2 084 mg/（100 g）[8]相比較，總氨基酸含量與必需氨基酸含量分別增加21.17%和24.09%。

2）與清水對照相比，植物營養劑既能增加糙米中總氨基酸和必需氨基酸含量，[總氨基酸增加378 mg/（100 g），必需氨基酸增加115 mg/（100 g）]，也能增加精米中總氨基酸和必需氨基酸含量[總氨基酸增加407 mg/（100 g），必需氨基酸增加165 mg/（100 g）]，而施用植物營養劑的糙米比精米總氨基酸和必需氨基酸分別高1.48%和1.74%，清水對照的糙米比精米總氨基酸和必需氨基酸分別高2.04%和3.92%，這說明植物營養劑促進稻谷形成的氨基酸主要分布于精米中，少量存在于米糠層中，因此，不會因精米加工而導致大量氨基酸損失。糙米中的某些氨基酸低于精米，可能是因為該類氨基酸主要分布在精米中所致。

3）施用植物營養劑能增加稻米蛋白質含量，但增幅不大，施用植物營養劑的稻米蛋白質含量為9.6 g/（100 g），僅比清水對照高1.1 g/（100 g），且低于一般早秈稻米9.9%的含量[8]，不會影響米飯的風味。植物營養劑能增加稻谷的產量8.32%～9.03%。

4）植物營養劑具有提高稻米氨基酸含量（尤其是必需氨基酸含量）從而提高稻米品質的作用，也具有增加稻谷產量的作用，應用于生產實踐將取得良好的經濟效益，且該植物營養劑主要成分是由豆粕經微生物發酵而來，是一種富含有多種氨基酸的植物營養劑，符合環境友好型、資源節約型兩型社會建設宗旨，同時高必需氨基酸大米對人們養生保健具有重要作用，該植物營養劑在水稻生產上具有廣闊的應用前景。

參考文獻：

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