駿棗果園土壤養分含量對果實氨基酸的影響

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,新疆阿拉爾 843300;2.新疆生產建設兵團第一師農業技術推廣中心,新疆阿拉爾 843300;3.新疆農墾科學院,新疆石河子 832000)

0 引 言

【研究意義】氨基酸是人體不可或缺的重要物質[1],紅棗中氨基酸種類及含量高,直接影響其口感[2]、香味[3]、顏色[4]及營養[5]等指標[6-7]。有研究對不同品種和地域來源的紅棗,探討分析了區域差異以及品種的不同所引起的氨基酸差異[8-15]。【前人研究進展】果園土壤養分含量與果實產量、品質及果實內中微量元素存在相關性[16-19],比較分析從紅棗中人體必需氨基酸、藥用氨基酸[20]、支鏈氨基酸[20-21]、芳香族氨基酸[20,22]、鮮味氨基酸[23]和甜味氨基酸含量,選用8～10年生駿棗,測定新疆阿拉爾地區駿棗果園土壤養分狀況、果實氨基酸含量,進行相關性分析及多元線性逐步回歸分析。【本研究切入點】雖然已知土壤養分對作物的營養物質積累影響很大,但目前就土壤養分含量與紅棗氨基酸間的相關性鮮有報道。需篩選影響駿棗果實氨基酸的主要土壤養分因子。【擬解決的關鍵問題】結合土壤養分進行研究,分析土壤養分與果實氨基酸之間的相關性,為提高果實氨基酸含量和分類開發利用以及果園科學施肥提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

材料為8～10年生駿棗(位于新疆生產建設兵團第一師8團、10團、12團),樹勢中庸,樹體健康,產量適中,病蟲害較少,土壤管理較好。各采集試樣分別經清洗、去核、打漿、混合后置于零下20℃冷凍保存。

1.2 方 法

1.2.1 土壤養分測定

采集時間與方法同文獻[20]。土壤有機質采用重鉻酸鉀-硫酸氧化法測定;土壤全氮采用微量一凱氏定氮儀測定;土壤全磷采用高氯酸硫酸法測定;土壤全鉀采用氫氧化鈉(NaOH)熔解-火焰光度法測定;土壤pH采用電位計法測定;土壤全鹽采用電導率的測定;水解性氮采用堿解擴散法測定;土壤有效磷采用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定;速效鉀采用中性乙酸銨浸提-原子吸收光譜法測定;有效銅、有效鋅、有效鐵、有效錳采用二乙三胺五乙酸(DTPA)浸提一原子吸收光譜法; 有效硼采用Ca(H2P04)2一次性浸提的方法[21]。

1.2.2 果實氨基酸測定

依據GB/T5009．124-2003標準,測定試驗受試材料中氨基酸指標含量。樣品采用酸水解法進行處理:將冷凍的駿棗果肉,置于恒溫干燥箱烘干(60℃干燥24 h)。脫脂處理,稱取約2 kg樣品,置于裝有10 mL(6 mol/L)鹽酸溶液的水解管中水解,水解溫度為135°之后將水解管放置于氨基酸自動分析儀中,測定Val、lie、Leu、lys、Met 、Cys、 Phe、 Tyr、 Thr、 Asp、Ser、Glu 、Gly、Ala、His、Arg、Pro共17種氨基酸指標含量。對每個需要分析的樣品做雙平行處理。

1.2.3 土壤養分分級標準

根據全國第二次土壤普查養分劃分等級標準[22]以及我國土壤養分微量元素分級標準[23]分析試驗地土壤肥力。

1.3 數據處理

采用Excel 2007軟件對駿棗園土壤理化性狀和果實氨基酸數據計算,用DPS7.55軟件對果園土壤理化性狀和果實氨基酸數據分別進行顯著性、相關性、典型相關性和多元回歸分析。

2 結果與分析

2.1 駿棗氨基酸的組成與分類

2.1.1 駿棗氨基酸組成及含量

研究表明,駿棗含有15種氨基酸,6種必需氨基酸,9種非必需氨基酸,其中脯氨酸含量最高,而半胱氨酸含量最低。

15種氨基酸中除絲氨酸和脯氨酸以外的其余氨基酸在8團、10團、12團間駿棗均存在顯著性差異;雖然8團的駿棗氨基酸含量、非必需氨基酸含量以及必需氨基酸與氨基酸含量比值均最高,但是8團駿棗共缺少4種氨基酸。表1

表1 駿棗果實中氨基酸組成

2.1.2 駿棗不同作用氨基酸含量

研究表明,駿棗藥用氨基酸有7種,總含量為1.08 μg/100g,占氨基酸總含量的48%,其中天冬氨酸含量最高;8團駿棗藥用氨基酸含量最高,而12團藥用氨基酸與氨基酸總量比值最高。

駿棗支鏈氨基酸有3種,總含量為0.172μg/100g,占氨基酸總含量的7.8%,3個團場的亮氨酸和纈氨酸含量最高;8團駿棗支鏈氨基酸含量以及支鏈氨基酸與氨基酸總量比值最高。

駿棗芳香族氨基酸有5種,總含量為0.31 μg/100g,占氨基酸總量的14.1%,其中纈氨酸和亮氨酸含量最高。3個團場駿棗芳香族氨基酸含量以及占氨基酸總量比值由高至低,依次為8團、12團和10團。

駿棗鮮味氨基酸有4種,總含量為0.211 μg/100g,占氨基酸總量的9.6%,其中天冬氨酸含量最高。8團駿棗中鮮味氨基酸只有2種,10團、12團駿棗中的鮮味氨基酸較為齊全;3個團場駿棗鮮味氨基酸含量由高至低,依次為8團、12團和10團,以及鮮味氨基酸含量占氨基酸總量比值由高至低,依次為10團、12團和8團。甜味氨基酸27]4種,總含量為0.952 μg/100g,占氨基酸總量的43.2%,其中脯氨酸含量最高。8團駿棗中甜味氨基酸只有2種,10團、12團駿棗中的甜味氨基酸較為齊全;3個團場駿棗甜味氨基酸含量由高至低,依次為8團、12團和10團,以及甜味氨基酸含量占氨基酸總量比值由高至低,依次為10團、12團和8團。

苦味氨基酸7種,總含量為0.322 μg/100g,占氨基酸總量的14.6%,其中纈氨酸和亮氨酸含量最高。8團駿棗中苦味氨基酸只有6種,10團、12團駿棗中的苦味氨基酸較多;3個團場駿棗苦味氨基酸含量以及占氨基酸總量比值由高至低,依次為8團、12團和10團。

酸味氨基酸2種,總含量為0.789 μg/100g,占氨基酸總量的35.8%,其中天冬氨酸含量最高。8團、10團和12團駿棗中酸味氨基酸較齊全,含量以及占氨基酸總量比值由高至低,依次為8團、12團和10團。表2

續表2 駿棗不同作用氨基酸含量變化

表2 駿棗不同作用氨基酸含量變化

2.2 土壤養分含量

研究表明,駿棗園土壤鹽堿重(平均7.14 g/kg,pH 8.03),有機質含量低(12.96 g/kg);全氮、全磷含量偏高(1.08和1.01 g/kg),全鉀含量中等(19.40 g/kg);有效磷、速效鉀含量極高(55.60和232.37 mg/kg),有效銅、有效鋅、有效鐵含量很高(1.88,1.63和24.39 mg/kg),有效錳含量低(4.33 mg/kg),有效硼含量高(1.35 mg/kg);水解性氮含量高(111.76 mg/kg)。3個團場中雖然12團駿棗園土壤養分含量相對較高,但各個團場的土壤養分之間不存在差異性。表3

表3 土壤養分含量

2.3 土壤養分間、以及與駿棗氨基酸含量間相關性

研究表明,有效磷與水解性氮呈顯著正相關;速效鉀與有效磷、水解性氮呈顯著/極顯著正相關;全鹽量與水解性氮、有效磷呈顯著/極顯著正相關;有效錳與有效鋅呈極顯著正相關;有效硼與pH值呈顯著正相關;全氮與pH值、有效硼呈極顯著正相關;全磷與有效鋅、有效錳呈顯著負相關,與有效鐵呈顯著正相關;全鉀與有機質、有效磷、全鹽量呈顯著負相關。

土壤養分含量與駿棗氨基酸含量間存在相關性;有機質含量與精氨酸含量呈極顯著正相關;有效鋅含量與蘇氨酸含量、纈氨酸含量、蛋氨酸含量、異亮氨酸含量、亮氨酸含量、苯丙氨酸含量、賴氨酸含量、天冬氨酸含量、絲氨酸含量、谷氨酸含量、脯氨酸含量、甘氨酸含量、丙氨酸含量、半胱氨酸含量、酪氨酸含量、組氨酸含量、精氨酸含量、必需氨基酸含量、非必需氨基酸含量、氨基酸總量、藥用氨基酸含量、支鏈氨基酸含量、芳香氨基酸含量、鮮味氨基酸含量、甜味氨基酸含量、苦味氨基酸含量、酸味氨基酸含量呈顯著/極顯著負相關,與甘氨酸含量和丙氨酸含量呈極顯著正相關;有效鐵含量與絲氨酸含量和精氨酸含量呈顯著/極顯著正相關;有效錳含量與蘇氨酸含量、纈氨酸含量、蛋氨酸含量、異亮氨酸含量、亮氨酸含量、苯丙氨酸含量、賴氨酸含量、天冬氨酸含量、絲氨酸含量、谷氨酸含量、脯氨酸含量、甘氨酸含量、丙氨酸含量、半胱氨酸含量、酪氨酸含量、組氨酸含量、精氨酸含量、必需氨基酸含量、非必需氨基酸含量、氨基酸總量、藥用氨基酸含量、支鏈氨基酸含量、芳香氨基酸含量、鮮味氨基酸含量、甜味氨基酸含量、苦味氨基酸含量和酸味氨基酸含量呈顯著/極顯著負相關,與甘氨酸含量和丙氨酸含量呈極顯著正相關;有效硼含量與纈氨酸含量、苯丙氨酸含量、谷氨酸含量、脯氨酸含量和甜味氨基酸含量呈顯著負相關;全氮含量與谷氨酸含量呈顯著/極顯著負相關;全磷與賴氨酸含量、天冬氨酸含量、絲氨酸含量、半胱氨酸含量、組氨酸含量、非必需氨基酸含量、氨基酸總量、藥用氨基酸含量、芳香氨基酸含量、鮮味氨基酸含量、苦味氨基酸含量和酸味氨基酸含量呈顯著/極顯著正相關。表4,表5

2.4 土壤養分含量對果實品質影響因子的篩選和回歸方程建立

研究表明,以土壤有機質(X1)、水解性氮(X2)、有效磷(X3)、速效鉀(X4)、全鹽量(X5)、pH值(X6)、有效銅(X7)、有效鋅(X8)、有效鐵(X9)、有效錳(X10)、有效硼(X11)、全氮(X12)、全磷(X13)、全鉀(X14)為一個總體。蘇氨酸(Y1)、纈氨酸(Y2)、異亮氨酸(Y3)、亮氨酸(Y4)、苯丙氨酸(Y5)、賴氨酸(Y6)、天冬氨酸(Y7)、絲氨酸(Y8)、谷氨酸(Y9)、脯氨酸(Y10)、甘氨酸(Y11)、丙氨酸(Y12)、半胱氨酸(Y13)、組氨酸(Y14)、精氨酸(Y15)、EAA必需氨基酸(Y16)、藥用氨基酸(Y17)、支鏈氨基酸(Y18)、芳香氨基酸(Y19)、鮮味氨基酸(Y20)、甜味氨基酸(Y21)、苦味氨基酸(Y22)、酸味氨基酸(Y23)為另一總體,篩選出影響駿棗果實氨基酸的土壤因子,建立回歸方程并進行顯著性檢驗 ,方程F值均達到顯著或極顯著水平,建立方程有效。分別應用簡單相關性分析篩選出的影響果實品質的土壤因子差異較大。駿棗果實蘇氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、半胱氨酸和組氨酸含量均受土壤中的有效錳的影響,賴氨酸受土壤中的有效鋅的影響,絲氨酸受土壤中的有效鐵的影響,谷氨酸受土壤中的有效硼的影響,精氨酸受土壤中有機質的影響;駿棗中必需氨基酸、支鏈氨基酸、甜味氨基酸和酸味氨基酸均受土壤中有效錳的影響,藥用氨基酸、鮮味氨基酸和苦味氨基酸受土壤中有效鋅的影響,芳香氨基酸受土壤中全磷的影響。表6

表6 影響果實氨基酸的主要土壤養分因子篩選和回歸方程建立

3 討 論

3.1 駿棗果實氨基酸組成及分類

駿棗含有7種藥用氨基酸[24],支鏈氨基酸[24-25],芳香族氨基酸[24,26],鮮味氨基酸[26,27],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[28-32],對紅棗研究發現其果實中含17種氨基酸[8,12,14,26,33],與前人研究相比,當地紅棗含有除蛋氨酸和酪氨酸以外的另外15種氨基酸,可能與本地土壤養分有關。

3.2 棗園土壤養分特征

研究發現土壤養分間存在協同與拮抗作用及不同程度的相關性。根據全國第二次土壤普查養分劃分等級標準[22]以及我國土壤養分微量元素分級標準[23]分析試驗地土壤肥力發現:當地棗園土壤鹽堿重,有機質含量低;全氮、全磷、有效磷、速效鉀、有效銅、有效鋅、有效鐵、有效硼、水解性氮含量均處于高水平,除本身的土壤條件外還與長期的耕作制度有關。在今后的果園種植過程中采取合理的耕作制度來改善土壤肥力。

3.3 土壤養分與紅棗氨基酸的相關性

果實品質與土壤養分密切相關,土壤中有機質、堿解氮、速效磷和速效鉀的含量及土壤電導率、pH 值都會影響棗果實品質的形成[34-36]。但國內外鮮見關于棗園土壤養分與果實氨基酸含量的相關性研究。研究通過對棗園土壤營養狀況與紅棗氨基酸之間進行研究,發現果實氨基酸含量受到土壤各項因子的共同影響,簡單的線性相關分析無法客觀地反映出果實品質與各土壤養分因子間的關系,因此在單因素相關分析基礎之上進一步應用多元統計分析發現紅棗果實蘇氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、半胱氨酸和組氨酸含量均受土壤中的有效錳的影響,賴氨酸受土壤中的有效鋅的影響,絲氨酸受土壤中的有效鐵的影響,谷氨酸受土壤中的有效硼的影響,精氨酸受土壤中有機質的影響;紅棗中必需氨基酸、支鏈氨基酸、甜味氨基酸和酸味氨基酸均受土壤中有效錳的影響,藥用氨基酸、鮮味氨基酸和苦味氨基酸受土壤中有效鋅的影響,芳香氨基酸受土壤中全磷的影響。而研究各棗園普遍出現有機質含量低、缺錳和富含有效鋅、有效鐵、有效硼的現象,在各棗園應增加有機肥和錳元素的施用量,應減少鋅、鐵、硼元素的施用。

4 結 論

駿棗中含有15種氨基酸,包括蘇氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸、天冬氨酸、絲氨酸、谷氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、半胱氨酸、組氨酸和精氨酸。不同種類氨基酸含量不同,其中藥用氨基酸、甜味氨基酸和酸味氨基酸的含量較高,分別占總氨基酸量的48%、43.2%和35.8%。果實氨基酸的組成及含量均受土壤中各礦質元素綜合影響,其中受土壤中有效錳、有效鋅、有效鐵、有效硼和有機質的影響最大。種植駿棗時,應注意土壤的礦質元素含量,特別是有效錳、有效鋅、有效鐵、有效硼和有機質的供給,以確保駿棗的氨基酸含量和營養價值的穩定性。