骏枣果园土壤养分含量对果实氨基酸的影响

冯 梅,肖莉娟,张世卿,王晶晶

(1.新疆生产建设兵团第一师农业科学研究所,新疆阿拉尔 843300;2.新疆生产建设兵团第一师农业技术推广中心,新疆阿拉尔 843300;3.新疆农垦科学院,新疆石河子 832000)

0 引 言

【研究意义】氨基酸是人体不可或缺的重要物质[1],红枣中氨基酸种类及含量高,直接影响其口感[2]、香味[3]、颜色[4]及营养[5]等指标[6-7]。有研究对不同品种和地域来源的红枣,探讨分析了区域差异以及品种的不同所引起的氨基酸差异[8-15]。【前人研究进展】果园土壤养分含量与果实产量、品质及果实内中微量元素存在相关性[16-19],比较分析从红枣中人体必需氨基酸、药用氨基酸[20]、支链氨基酸[20-21]、芳香族氨基酸[20,22]、鲜味氨基酸[23]和甜味氨基酸含量,选用8～10年生骏枣,测定新疆阿拉尔地区骏枣果园土壤养分状况、果实氨基酸含量,进行相关性分析及多元线性逐步回归分析。【本研究切入点】虽然已知土壤养分对作物的营养物质积累影响很大,但目前就土壤养分含量与红枣氨基酸间的相关性鲜有报道。需筛选影响骏枣果实氨基酸的主要土壤养分因子。【拟解决的关键问题】结合土壤养分进行研究,分析土壤养分与果实氨基酸之间的相关性,为提高果实氨基酸含量和分类开发利用以及果园科学施肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

材料为8～10年生骏枣(位于新疆生产建设兵团第一师8团、10团、12团),树势中庸,树体健康,产量适中,病虫害较少,土壤管理较好。各采集试样分别经清洗、去核、打浆、混合后置于零下20℃冷冻保存。

1.2 方 法

1.2.1 土壤养分测定

采集时间与方法同文献[20]。土壤有机质采用重铬酸钾-硫酸氧化法测定;土壤全氮采用微量一凯氏定氮仪测定;土壤全磷采用高氯酸硫酸法测定;土壤全钾采用氢氧化钠(NaOH)熔解-火焰光度法测定;土壤pH采用电位计法测定;土壤全盐采用电导率的测定;水解性氮采用碱解扩散法测定;土壤有效磷采用NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定;速效钾采用中性乙酸铵浸提-原子吸收光谱法测定;有效铜、有效锌、有效铁、有效锰采用二乙三胺五乙酸(DTPA)浸提一原子吸收光谱法; 有效硼采用Ca(H2P04)2一次性浸提的方法[21]。

1.2.2 果实氨基酸测定

依据GB/T5009．124-2003标准,测定试验受试材料中氨基酸指标含量。样品采用酸水解法进行处理:将冷冻的骏枣果肉,置于恒温干燥箱烘干(60℃干燥24 h)。脱脂处理,称取约2 kg样品,置于装有10 mL(6 mol/L)盐酸溶液的水解管中水解,水解温度为135°之后将水解管放置于氨基酸自动分析仪中,测定Val、lie、Leu、lys、Met 、Cys、 Phe、 Tyr、 Thr、 Asp、Ser、Glu 、Gly、Ala、His、Arg、Pro共17种氨基酸指标含量。对每个需要分析的样品做双平行处理。

1.2.3 土壤养分分级标准

根据全国第二次土壤普查养分划分等级标准[22]以及我国土壤养分微量元素分级标准[23]分析试验地土壤肥力。

1.3 数据处理

采用Excel 2007软件对骏枣园土壤理化性状和果实氨基酸数据计算,用DPS7.55软件对果园土壤理化性状和果实氨基酸数据分别进行显著性、相关性、典型相关性和多元回归分析。

2 结果与分析

2.1 骏枣氨基酸的组成与分类

2.1.1 骏枣氨基酸组成及含量

研究表明,骏枣含有15种氨基酸,6种必需氨基酸,9种非必需氨基酸,其中脯氨酸含量最高,而半胱氨酸含量最低。

15种氨基酸中除丝氨酸和脯氨酸以外的其余氨基酸在8团、10团、12团间骏枣均存在显著性差异;虽然8团的骏枣氨基酸含量、非必需氨基酸含量以及必需氨基酸与氨基酸含量比值均最高,但是8团骏枣共缺少4种氨基酸。表1

表1 骏枣果实中氨基酸组成

2.1.2 骏枣不同作用氨基酸含量

研究表明,骏枣药用氨基酸有7种,总含量为1.08 μg/100g,占氨基酸总含量的48%,其中天冬氨酸含量最高;8团骏枣药用氨基酸含量最高,而12团药用氨基酸与氨基酸总量比值最高。

骏枣支链氨基酸有3种,总含量为0.172μg/100g,占氨基酸总含量的7.8%,3个团场的亮氨酸和缬氨酸含量最高;8团骏枣支链氨基酸含量以及支链氨基酸与氨基酸总量比值最高。

骏枣芳香族氨基酸有5种,总含量为0.31 μg/100g,占氨基酸总量的14.1%,其中缬氨酸和亮氨酸含量最高。3个团场骏枣芳香族氨基酸含量以及占氨基酸总量比值由高至低,依次为8团、12团和10团。

骏枣鲜味氨基酸有4种,总含量为0.211 μg/100g,占氨基酸总量的9.6%,其中天冬氨酸含量最高。8团骏枣中鲜味氨基酸只有2种,10团、12团骏枣中的鲜味氨基酸较为齐全;3个团场骏枣鲜味氨基酸含量由高至低,依次为8团、12团和10团,以及鲜味氨基酸含量占氨基酸总量比值由高至低,依次为10团、12团和8团。甜味氨基酸27]4种,总含量为0.952 μg/100g,占氨基酸总量的43.2%,其中脯氨酸含量最高。8团骏枣中甜味氨基酸只有2种,10团、12团骏枣中的甜味氨基酸较为齐全;3个团场骏枣甜味氨基酸含量由高至低,依次为8团、12团和10团,以及甜味氨基酸含量占氨基酸总量比值由高至低,依次为10团、12团和8团。

苦味氨基酸7种,总含量为0.322 μg/100g,占氨基酸总量的14.6%,其中缬氨酸和亮氨酸含量最高。8团骏枣中苦味氨基酸只有6种,10团、12团骏枣中的苦味氨基酸较多;3个团场骏枣苦味氨基酸含量以及占氨基酸总量比值由高至低,依次为8团、12团和10团。

酸味氨基酸2种,总含量为0.789 μg/100g,占氨基酸总量的35.8%,其中天冬氨酸含量最高。8团、10团和12团骏枣中酸味氨基酸较齐全,含量以及占氨基酸总量比值由高至低,依次为8团、12团和10团。表2

续表2 骏枣不同作用氨基酸含量变化

表2 骏枣不同作用氨基酸含量变化

2.2 土壤养分含量

研究表明,骏枣园土壤盐碱重(平均7.14 g/kg,pH 8.03),有机质含量低(12.96 g/kg);全氮、全磷含量偏高(1.08和1.01 g/kg),全钾含量中等(19.40 g/kg);有效磷、速效钾含量极高(55.60和232.37 mg/kg),有效铜、有效锌、有效铁含量很高(1.88,1.63和24.39 mg/kg),有效锰含量低(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个团场中虽然12团骏枣园土壤养分含量相对较高,但各个团场的土壤养分之间不存在差异性。表3

表3 土壤养分含量

2.3 土壤养分间、以及与骏枣氨基酸含量间相关性

研究表明,有效磷与水解性氮呈显著正相关;速效钾与有效磷、水解性氮呈显著/极显著正相关;全盐量与水解性氮、有效磷呈显著/极显著正相关;有效锰与有效锌呈极显著正相关;有效硼与pH值呈显著正相关;全氮与pH值、有效硼呈极显著正相关;全磷与有效锌、有效锰呈显著负相关,与有效铁呈显著正相关;全钾与有机质、有效磷、全盐量呈显著负相关。

土壤养分含量与骏枣氨基酸含量间存在相关性;有机质含量与精氨酸含量呈极显著正相关;有效锌含量与苏氨酸含量、缬氨酸含量、蛋氨酸含量、异亮氨酸含量、亮氨酸含量、苯丙氨酸含量、赖氨酸含量、天冬氨酸含量、丝氨酸含量、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、组氨酸含量、精氨酸含量、必需氨基酸含量、非必需氨基酸含量、氨基酸总量、药用氨基酸含量、支链氨基酸含量、芳香氨基酸含量、鲜味氨基酸含量、甜味氨基酸含量、苦味氨基酸含量、酸味氨基酸含量呈显著/极显著负相关,与甘氨酸含量和丙氨酸含量呈极显著正相关;有效铁含量与丝氨酸含量和精氨酸含量呈显著/极显著正相关;有效锰含量与苏氨酸含量、缬氨酸含量、蛋氨酸含量、异亮氨酸含量、亮氨酸含量、苯丙氨酸含量、赖氨酸含量、天冬氨酸含量、丝氨酸含量、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、组氨酸含量、精氨酸含量、必需氨基酸含量、非必需氨基酸含量、氨基酸总量、药用氨基酸含量、支链氨基酸含量、芳香氨基酸含量、鲜味氨基酸含量、甜味氨基酸含量、苦味氨基酸含量和酸味氨基酸含量呈显著/极显著负相关,与甘氨酸含量和丙氨酸含量呈极显著正相关;有效硼含量与缬氨酸含量、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显著负相关;全氮含量与谷氨酸含量呈显著/极显著负相关;全磷与赖氨酸含量、天冬氨酸含量、丝氨酸含量、半胱氨酸含量、组氨酸含量、非必需氨基酸含量、氨基酸总量、药用氨基酸含量、芳香氨基酸含量、鲜味氨基酸含量、苦味氨基酸含量和酸味氨基酸含量呈显著/极显著正相关。表4,表5

2.4 土壤养分含量对果实品质影响因子的筛选和回归方程建立

研究表明,以土壤有机质(X1)、水解性氮(X2)、有效磷(X3)、速效钾(X4)、全盐量(X5)、pH值(X6)、有效铜(X7)、有效锌(X8)、有效铁(X9)、有效锰(X10)、有效硼(X11)、全氮(X12)、全磷(X13)、全钾(X14)为一个总体。苏氨酸(Y1)、缬氨酸(Y2)、异亮氨酸(Y3)、亮氨酸(Y4)、苯丙氨酸(Y5)、赖氨酸(Y6)、天冬氨酸(Y7)、丝氨酸(Y8)、谷氨酸(Y9)、脯氨酸(Y10)、甘氨酸(Y11)、丙氨酸(Y12)、半胱氨酸(Y13)、组氨酸(Y14)、精氨酸(Y15)、EAA必需氨基酸(Y16)、药用氨基酸(Y17)、支链氨基酸(Y18)、芳香氨基酸(Y19)、鲜味氨基酸(Y20)、甜味氨基酸(Y21)、苦味氨基酸(Y22)、酸味氨基酸(Y23)为另一总体,筛选出影响骏枣果实氨基酸的土壤因子,建立回归方程并进行显著性检验 ,方程F值均达到显著或极显著水平,建立方程有效。分别应用简单相关性分析筛选出的影响果实品质的土壤因子差异较大。骏枣果实苏氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、半胱氨酸和组氨酸含量均受土壤中的有效锰的影响,赖氨酸受土壤中的有效锌的影响,丝氨酸受土壤中的有效铁的影响,谷氨酸受土壤中的有效硼的影响,精氨酸受土壤中有机质的影响;骏枣中必需氨基酸、支链氨基酸、甜味氨基酸和酸味氨基酸均受土壤中有效锰的影响,药用氨基酸、鲜味氨基酸和苦味氨基酸受土壤中有效锌的影响,芳香氨基酸受土壤中全磷的影响。表6

表6 影响果实氨基酸的主要土壤养分因子筛选和回归方程建立

3 讨 论

3.1 骏枣果实氨基酸组成及分类

骏枣含有7种药用氨基酸[24],支链氨基酸[24-25],芳香族氨基酸[24,26],鲜味氨基酸[26,27],红枣营养成分丰富,富含糖类、脂肪、维生素、有机酸、黄酮、氨基酸及多种微量元素等[28-32],对红枣研究发现其果实中含17种氨基酸[8,12,14,26,33],与前人研究相比,当地红枣含有除蛋氨酸和酪氨酸以外的另外15种氨基酸,可能与本地土壤养分有关。

3.2 枣园土壤养分特征

研究发现土壤养分间存在协同与拮抗作用及不同程度的相关性。根据全国第二次土壤普查养分划分等级标准[22]以及我国土壤养分微量元素分级标准[23]分析试验地土壤肥力发现:当地枣园土壤盐碱重,有机质含量低;全氮、全磷、有效磷、速效钾、有效铜、有效锌、有效铁、有效硼、水解性氮含量均处于高水平,除本身的土壤条件外还与长期的耕作制度有关。在今后的果园种植过程中采取合理的耕作制度来改善土壤肥力。

3.3 土壤养分与红枣氨基酸的相关性

果实品质与土壤养分密切相关,土壤中有机质、碱解氮、速效磷和速效钾的含量及土壤电导率、pH 值都会影响枣果实品质的形成[34-36]。但国内外鲜见关于枣园土壤养分与果实氨基酸含量的相关性研究。研究通过对枣园土壤营养状况与红枣氨基酸之间进行研究,发现果实氨基酸含量受到土壤各项因子的共同影响,简单的线性相关分析无法客观地反映出果实品质与各土壤养分因子间的关系,因此在单因素相关分析基础之上进一步应用多元统计分析发现红枣果实苏氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、半胱氨酸和组氨酸含量均受土壤中的有效锰的影响,赖氨酸受土壤中的有效锌的影响,丝氨酸受土壤中的有效铁的影响,谷氨酸受土壤中的有效硼的影响,精氨酸受土壤中有机质的影响;红枣中必需氨基酸、支链氨基酸、甜味氨基酸和酸味氨基酸均受土壤中有效锰的影响,药用氨基酸、鲜味氨基酸和苦味氨基酸受土壤中有效锌的影响,芳香氨基酸受土壤中全磷的影响。而研究各枣园普遍出现有机质含量低、缺锰和富含有效锌、有效铁、有效硼的现象,在各枣园应增加有机肥和锰元素的施用量,应减少锌、铁、硼元素的施用。

4 结 论

骏枣中含有15种氨基酸,包括苏氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、丝氨酸、谷氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、半胱氨酸、组氨酸和精氨酸。不同种类氨基酸含量不同,其中药用氨基酸、甜味氨基酸和酸味氨基酸的含量较高,分别占总氨基酸量的48%、43.2%和35.8%。果实氨基酸的组成及含量均受土壤中各矿质元素综合影响,其中受土壤中有效锰、有效锌、有效铁、有效硼和有机质的影响最大。种植骏枣时,应注意土壤的矿质元素含量,特别是有效锰、有效锌、有效铁、有效硼和有机质的供给,以确保骏枣的氨基酸含量和营养价值的稳定性。