不同產地駿棗果實性狀及營養成分差異性分析*

馮 梅，肖莉娟，張世卿，王晶晶

（1 新疆生產建設兵團第一師農業科學研究所，阿拉爾 843300）（2 新疆生產建設兵團第一師農業技術推廣中心）（3 新疆農墾科學院）

紅棗為鼠李科（Rhamnaceae）棗屬（ZiziphusMill.），果實富含維生素、礦質元素、氨基酸等多種營養及生物活性物質[1-2]，具有調節免疫力、預防心血管疾病、補虛益氣、養血安神等功效[3-4]。世界98%的紅棗產量來自中國，新疆憑借著獨特的自然資源條件以及國家“西部大開發戰略”“一帶一路”倡議等政策的支持和引導成為我國紅棗的主產區之一[5]，而南疆紅棗產量占新疆的70%[6]。

近年來，隨著農業產業結構的調整以及紅棗市場的飽和，南疆紅棗種植面積逐漸下降，但仍居國內各省前列，成為區域優勢特色農產品之一，目前關于紅棗營養成分的研究報道有很多[7-9]，但由于紅棗栽培地域廣泛，品種諸多，紅棗營養成分及含量相差很大，對其評價還僅僅局限于單個因素評價，而棗果的品質評價是集感官、營養和風味的三大評價指標[10]。因此本研究以新疆生產建設兵團第一師、第十四師兩個地區共6 個產地的駿棗為研究對象，分析其果實物理品質和內在品質指標含量，研究不同地區駿棗品質間的差異，并利用主成分分析法對其品質進行綜合評價，以期篩選出內外兼優的紅棗產地，為紅棗產業的開發利用提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況與材料

試驗基地位于第一師（8 團、10 團、12 團）和第十四師（224 團、47 團、皮山農場），第一師位于歐亞大陸腹地，天山南麓中段，新疆塔里木盆地北部，屬于暖溫帶極端大陸性干旱荒漠氣候，極端最高氣溫35 ℃，極端最低氣溫-28 ℃。墾區太陽平均年輻射133.7～146.3 kCal/cm2，平均年日照時數2 556.3～2 991.8 h，日照率為58.69%。墾區雨量稀少，冬季少雪，地表蒸發強烈，平均年降水量40.1～82.5 mm，平均年蒸發量1 876.6～2 558.9 mm。第十四師位于歐亞大陸腹地，塔克拉瑪干沙漠南緣，海拔1 304～1 379 m，屬于典型大陸性極端干旱荒漠氣候類型。年平均氣溫為12.2 ℃，極端最高氣溫為40.6 ℃，極端最低氣溫為-21.6 ℃，平均年日照時數2 655 h，無霜期244 d。平均年降水量為33.4 mm，平均年蒸發量為2 602 mm。試驗材料為8～10 年生駿棗，樹勢中庸，樹體健康，產量適中，病蟲害較少，土壤管理較好。采樣時，每個棗園以“S”形選定10 株代表株（10 次重復），并在每株代表株樹干上噴紅漆和掛牌標記。選擇代表株時避開路邊、田埂、溝邊、肥堆等特殊部位[11]。

1.2 試驗方法

1.2.1 果實物理品質的測定

果實縱、橫徑采用數顯游標卡尺測量，單果重采用萬分之一天平稱量，果實體積采用排水法測定。

果形指數＝果實縱徑/果實橫徑

果實密度＝單果重/果實體積

1.2.2 果實風味品質的測定

將各采集點的試驗樣品分別經清洗、去核、打漿、混合后置于-20 ℃冷凍保存。維生素C含量采用2,6-二氯靛酚滴定法測定[12]，總糖含量和還原糖含量采用滴定法測定[12]，蔗糖含量采用鹽酸水解法測定[13]，總酸含量采用酸堿中和滴定法測定[12]。

糖酸比＝總糖含量/總酸含量

1.2.3 果實礦質營養的測定

果實全氮含量采用微量-凱氏定氮儀測定，果實全磷含量采用釩鉬黃吸光光度法測定，果實全鉀含量采用火焰光度法測定[14]。

1.2.4 果實氨基酸的測定

依據《中華人民共和國國家標準 食品中氨基酸的測定》（GB/T 5009.124—2003）中所述酸水解法進行試驗樣品氨基酸含量的測試分析，測定纈氨酸（Val）、異亮氨酸（Ile）、亮氨酸（Leu）、賴氨酸（Lys）、蛋氨酸（Met）、半胱氨酸（Cys）、苯丙氨酸（Phe）、酪氨酸（Tyr）、蘇氨酸（Thr）、天冬氨酸（Asp）、絲氨酸（Ser）、谷氨酸（Glu）、甘氨酸（Gly）、丙氨酸（Ala）、組氨酸（His）、精氨酸（Arg）、脯氨酸（Pro）共17 種氨基酸含量。

1.3 數據分析

采用Excel 2007 軟件對不同產地駿棗果實性狀指標數據進行初步計算，并用DPS 7.55 軟件進行顯著性分析、相關性分析、主成分分析。

2 結果與分析

2.1 不同產地駿棗果實物理品質分析

由表1 可知，第一師10 團與12 團駿棗果形指數存在顯著性差異，第十四師團場間果實物理品質指標均不存在顯著性差異，第一師與第十四師間除單果重外，其余指標在部分團場間存在顯著性差異。駿棗果實物理品質在兩個師之間變異系數為3.38%～10.91%，其中果實密度變異系數大于10%，兩個師駿棗果形均為長圓形，單果重18 g 左右，第一師駿棗果實密度顯著大于第十四師。

表1 不同產地駿棗果實物理品質

2.2 不同產地駿棗果實內在品質分析

2.2.1 果實礦質營養

由表2 可知，駿棗果實全氮、全磷、全鉀含量在第一師部分團場間存在顯著性差異，在第十四師團場間差異均不顯著，第一師與第十四師部分團場間存在顯著性差異。果實全氮、全磷、全鉀含量在兩個師間的變異系數均在10%以上，其中全磷含量變異系數最大。

表2 不同產地駿棗果實礦質營養 mg/kg

2.2.2 果實風味品質

由表3 可知，第一師各團場間果實糖、酸、維生素C 含量均不存在顯著性差異，第十四師224 團與47 團間總酸含量、糖酸比和還原糖含量均差異顯著，第一師與第十四師團場間總酸含量、糖酸比和還原糖含量雖存在差異性，但均不顯著。兩個師駿棗總糖含量平均值為99.10 mg/g，總酸含量平均值為6.86 mg/g，蔗糖含量平均值為52.35 mg/g，維生素C 含量平均值為173.80 mg/kg，還原糖含量平均值為21.99 mg/g。果實品質性狀在兩個師間變異系數為5.76%～16.54%，從大到小依次為糖酸比＞總酸含量＞蔗糖含量＞維生素C 含量＞還原糖含量＞總糖含量，其中糖酸比、總酸含量、蔗糖含量變異系數均大于10%。

表3 不同產地駿棗果實風味品質

2.2.3 果實氨基酸

由表4 可知，第一師和第十四師駿棗含Asp、Thr、Ser 等16 種氨基酸，其中第十四師224 團和第一師10 團均含有15 種氨基酸，而第一師8 團只含13 種氨基酸，其中Pro 含量最高，各氨基酸含量在師市內或師市間部分團場存在顯著性差異，變異系數均在10%以上，其中Tyr、Gly、Ala、Cys 含量變異系數較大，均在50%以上。

表4 不同產地駿棗果實氨基酸種類及含量 μg/kg

2.2.4 氨基酸的分類

多數學者根據氨基酸的作用將其分為TFAA、EAA、NEAA、CEAA、MAA、SOAA、SWAA、BIAA、AAA 和FAA 等[15]。在駿棗果實中各類氨基酸平均含量為0.78～24.73 μg/kg，其中TFAA 平均含量最高，達24.73 μg/kg。各類氨基酸占TFAA 的比率從大到小依次為SWAA（47.436%）＞MAA（45.178%）＞FAA（37.666%）＞SOAA（34.928%）＞CEAA（20.848%）＞EAA（17.020%）＞BIAA（14.584%）＞AAA（3.140%），EAA 占NEAA 的比率平均為20.535%。第十四師駿棗各類氨基酸含量均高于第一師，且除TFAA、NEAA、SWAA 外，其余氨基酸含量均以第十四師皮山農場最高（表5）。

表5 駿棗不同作用氨基酸含量

2.3 相關性分析

2.3.1 果實礦質營養與品質指標間的相關性

由表6 可以看出，駿棗果實營養元素全氮、全磷、全鉀與各氨基酸均呈正相關，全氮與Asp、Thr、Ser、Glu、Val、Ile、Leu、Phe、Lys、His 呈顯著或極顯著正相關，全鉀與Thr、Ser、Glu、Val、Ile、Leu、Phe、Lys、His 呈顯著或極顯著正相關，全磷與Ser、Arg 呈顯著正相關，表明果實營養元素的積累與氨基酸的合成有關。駿棗果實全氮、全磷、全鉀與維生素C 均呈負相關，與總糖、蔗糖均呈正相關，其中全氮與蔗糖、全鉀與總糖均呈顯著正相關。

表6 駿棗果實礦質營養與品質指標間相關性

2.3.2 果實氨基酸間以及與風味品質間的相關性

由表7 可以看出，駿棗氨基酸之間有116 個正相關系數，存在顯著相關性的有16 個，存在極顯著相關性的有33 個，負相關系數4 個，相關系數在0.5 以上的有81 個，整體表明各氨基酸間的相關性較強。

表7 駿棗果實氨基酸間相關性

由表8 可以看出，駿棗果實氨基酸與維生素C、還原糖、總酸存在一定相關性，其中Asp 與維生素C 呈顯著負相關，Tyr 與還原糖、總酸均呈顯著正相關；駿棗果實氨基酸與總糖、蔗糖存在正相關性，其中Ser、Glu、Gly、Ala、Val、Ile、Leu、Phe、Lys與總糖均呈顯著正相關，Asp、Ser、Glu、Phe、Lys與蔗糖均呈顯著正相關。表明駿棗果實糖、酸、維生素C 的合成與果實氨基酸有關。

表8 駿棗果實氨基酸與風味品質間相關性

2.4 不同產地駿棗果實性狀及營養成分主成分分析及綜合評價

對不同產地駿棗的29 種果實性狀及營養成分含量指標進行主成分分析，由表9 可以看出，依據主成分初始特征值均大于1，累計方差貢獻率大于85%，提取3 個主成分，其特征值分別為16.653 4、5.231 5、4.323 5，方差貢獻率分別為57.425 5%、18.039 6%、14.908 7%，表明該3 個主成分對駿棗果實性狀及營養成分的影響最大，累計方差貢獻率為90.373 8%，基本反映了所有變量的初始信息，能較好地體現不同產地駿棗29 種果實性狀及營養成分含量指標間的關系，可選用3 個主成分作為數據分析的有效成分。

表9 主成分的初始特征值及累計方差貢獻率

根據主成分性質計算主成分載荷矩陣（表10），因子載荷值反映了原變量對因子影響的大小，正負代表變化方向的差別，正號表示對主成分正向影響，負號表示對主成分負向影響，載荷值的絕對值越大表明該氨基酸對主成分影響越大。由表10 可知，駿棗的29 種果實性狀及營養成分變量間的主成分歸類，第1 主成分包括Asp、Glu、Val 等15 個指標，第2 主成分為Tyr、維生素C、還原糖、總酸，第3主成分為Gly、Ala、Cys、橫徑、果形指數。

經過主成分分析提取的3 個主成分，通過SPSS 19.0 軟件分析得到不同產地駿棗29 種果實性狀及營養成分指標在各個主成分中的得分，因此以每個主成分對應方差的相對貢獻率為權重建立綜合評價模型F＝F1×0.489＋F2×0.060＋F3×0.072，根據該模型計算出不同產地駿棗的綜合得分，分值越高，說明該產地駿棗品質越好。由表11 可知，第十四師3 個團場的駿棗品質均優于第一師，其綜合評價得分由高到低排序為：第十四師皮山農場＞第十四師47 團＞第十四師224 團＞第一師8 團＞第一師12團＞第一師10 團。不同產地的駿棗由于其生長環境、氣候條件、栽培技術等差異，導致了果實品質不同。

表11 不同產地駿棗果實性狀及營養成分綜合得分

3 討論與結論

紅棗營養成分豐富，富含糖類、脂肪、維生素、有機酸、黃酮、氨基酸及多種微量元素等[16]，本研究中不同產地駿棗果實中總糖含量最大，因此紅棗口感普遍偏甜；礦質營養是紅棗生長發育、產量與果實品質形成的物質基礎，在果樹生長發育、果實形成以及產量、果實品質調控等方面起著非常重要的作用[17-18]，其含量除與光、溫、水、土、氣等環境生態因子相關外，還與品種、砧木類型[19]、栽培管理技術等因素密切相關[20]。本研究發現，不同產地駿棗果實礦質營養存在差異，這可能與上述原因相關，同時在前人研究的基礎上，本研究將果實礦質營養與果實品質作為不同的整體研究，應用相關分析探討果實礦質營養含量與品質指標的關系，發現駿棗果實營養元素全氮、全磷、全鉀與各氨基酸均呈正相關，說明果實中氮、磷、鉀代謝與氨基酸合成關系密切，而果實全氮與蔗糖呈顯著正相關，全鉀與總糖呈顯著正相關，表明氮、鉀對果實品質具有較大的正向作用，這與林建明等[21]、張文等[22]的研究結果一致，因此在生產中通過科學有效地使用氮、鉀肥，增加果實氮、鉀含量，有助于提質增效。王成等[23]、郭裕新等[24]、陳宗禮等[25]、趙堂等[16]、張艷紅等[26]研究發現，紅棗中富含17 種氨基酸，而在本研究中，駿棗含有除蛋氨酸和酪氨酸以外的15種氨基酸，這與前人研究存在一定差異，可能與本地的土壤養分含量有關。各游離氨基酸都有獨特的滋味和功效，其組成和含量也常作為評價食品營養價值及口感風味的重要指標之一[27-28]。本研究表明，駿棗果實氨基酸與維生素C、還原糖、總酸存在一定相關性，其中17 對氨基酸與風味品質指標間呈顯著相關性，說明游離氨基酸對果實風味具有一定影響，這與前人研究結果一致[29-30]；同時將15 種氨基酸進行分類，發現在果實中SWAA 和MAA 含量較多，SWAA 能增進甜味，增加食物的甜美程度[15]，MAA 在人和動物體內具有一些特殊的醫療保健功效，說明駿棗輔以其他食物共同食用既可增加食物風味，又可達到營養補充和輔助治療的目的，因此我們在駿棗栽培管理中通過采前養分管理、田間措施梳理調控植物性食物氨基酸含量，對于改善作物風味品質具有重要作用。

主成分分析法目前已被廣泛應用于農產品品質評價特征性指標篩選和品質的綜合評價[27,31]，因此筆者根據前人研究對新疆不同產地紅棗進行物理品質及內在品質分析，同時采用主成分分析法進行綜合品質評價。分析結果從29 個指標中提取到3 個主成分，累計方差貢獻率90.373 8%，綜合主要因子建立的評價模型為F＝F1×0.489＋F2×0.060＋F3×0.072，最終獲得6個產地駿棗綜合評價得分及排名，分值越高表示該產地駿棗品質越好，分值由高到低依次為：第十四師皮山農場＞第十四師47 團＞第十四師224 團＞第一師8 團＞第一師12 團＞第一師10 團。