不同薄殼山核桃無(wú)性系種仁氨基酸組成的比較

常 君，張瀟丹，王開(kāi)良，楊水平，姚小華，任華東

（1.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 亞熱帶林業(yè)研究所，浙江 富陽(yáng) 311400；2.西南大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，重慶 北碚 400716）

薄殼山核桃Carya illinoensis又名美國(guó)山核桃，為胡桃科Julandaceae 山核桃屬Carya的一種落葉喬木[1-5]。薄殼山核桃是世界著名的干果油料樹(shù)種之一，引入我國(guó)栽培已有百年之久，當(dāng)前已在安徽、云南、浙江和江蘇等13 個(gè)?。▍^(qū)、市）栽培種植。薄殼山核桃種仁含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪酸、維生素B1、維生素B2等對(duì)人體有益的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[6-7]， 因此備受人們的喜愛(ài)。氨基酸作為蛋白質(zhì)的分解產(chǎn)物，其含量及組成是評(píng)價(jià)食品品質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)，不同品種薄殼山核桃種仁營(yíng)養(yǎng)成分差異較大[8-9]，篩選出種仁中氨基酸含量豐富的薄殼山核桃品種對(duì)于促進(jìn)薄殼山核桃資源合理與多元化利用，指導(dǎo)品種選育及生產(chǎn)種植具有重要意義。目前，關(guān)于薄殼山核桃種仁營(yíng)養(yǎng)成分的研究主要集中在不同薄殼山核桃品種含有的蛋白質(zhì)、脂肪酸和各種礦質(zhì)元素等方面[6-9]，鮮有對(duì)薄殼山核桃大量品種間氨基酸組成與比較方面的研究報(bào)道。本試驗(yàn)中選取位于浙江省金華市薄殼山核桃種質(zhì)資源收集圃?xún)?nèi)的37 個(gè)薄殼山核桃無(wú)性系進(jìn)行研究，測(cè)定并分析其種仁氨基酸含量及組成，并依據(jù)不同類(lèi)型氨基酸含量，采用系統(tǒng)聚類(lèi)的方法將37 個(gè)薄殼山核桃無(wú)性系進(jìn)行分類(lèi)，以期為薄殼山核桃品種選育及推廣種植提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)材料取自浙江省金華市東方紅林場(chǎng)8年生薄殼山核桃無(wú)性系試驗(yàn)林。該試驗(yàn)地屬亞熱帶季風(fēng)氣候，四季分明，氣溫適中，雨量充沛。年平均氣溫為17.3 ℃，最熱月（7月）平均氣溫為29.4 ℃，極端最高氣溫為41.2 ℃，最冷月（1月）平均氣溫為5 ℃，極端最低氣溫為-9.6 ℃，無(wú)霜期257 d，年平均降水量1 406 mm，相對(duì)濕度為77%，年平均蒸發(fā)量981.6 mm。試驗(yàn)地為丘陵緩坡地，普通紅壤，土壤肥力一般，立地條件較一致。樣株均為2007年12月種植，每年進(jìn)行常規(guī)人工管理。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，5 株小區(qū)，3 次重復(fù)。

1.2 材 料

1.2.1 參試無(wú)性系

共37 個(gè)8年生薄殼山核桃參試無(wú)性系。

1.2.2 試劑與儀器

茚三酮、乙酸、乙酸鈉、鹽酸、氫氧化鈉、乙醇等分析純?cè)噭┵?gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，檸檬酸、檸檬酸鈉等優(yōu)級(jí)純?cè)噭┵?gòu)自日本和光公司，氨基酸混標(biāo)購(gòu)自Sigma 公司。L-8900 氨基酸分析儀為日本日立公司生產(chǎn)，分析天平為瑞士梅特勒-托利多公司生產(chǎn)。

1.3 方 法

1.3.1 取樣方法

于薄殼山核桃果實(shí)成熟期，每小區(qū)取30 個(gè)果實(shí)，帶回實(shí)驗(yàn)室，將青皮剝?nèi)?，取出?jiān)果種仁，用于水解氨基酸含量測(cè)定。

1.3.2 指標(biāo)測(cè)定

參照文獻(xiàn)[10]中的方法測(cè)定氨基酸含量。稱(chēng)取樣品0.1 g（精確至0.000 1 g）于水解管，加 10 mL 鹽酸（6 mol/L），充氮?dú)獗Ｗo(hù)后密封，于105 ℃烘箱水解22 ～24 h，取出冷卻，轉(zhuǎn)移定容至25 mL，過(guò)濾后取濾液1.00 mL，沸水浴揮干，用5 mL 超純水復(fù)溶，過(guò)膜待測(cè)。取1 mL 混標(biāo)于25 mL 容量瓶，用0.02 mol/L 鹽酸溶液稀釋定容。

1.3.3 色譜條件

色譜柱為陽(yáng)離子交換樹(shù)脂分析柱；梯度洗脫，分離柱柱溫57 ℃，反應(yīng)柱柱溫135 ℃，緩沖液流速0.40 mL/min，茚三酮流速0.35 mL/min；分析時(shí)間32 min；檢測(cè)器通道1 波長(zhǎng)為570 nm，檢測(cè)器通道2 波長(zhǎng)為440 nm；進(jìn)樣量20 μL。

1.4 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Excel 軟件對(duì)測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與計(jì)算，采用DPS 18.1 數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)37 個(gè)薄殼山核桃無(wú)性系進(jìn)行系統(tǒng)聚類(lèi)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 各薄殼山核桃無(wú)性系種仁的氨基酸組成

各薄殼山核桃無(wú)性系種仁的氨基酸組成及其含量見(jiàn)表1。由表1 可知，在37 個(gè)薄殼山核桃無(wú)性系種仁中均檢測(cè)出17 種氨基酸，包括亮氨酸（Leu）、苯基丙氨酸（Phe）、纈氨酸（Val）、異亮氨酸（Ile）、蘇氨酸（Thr）、賴(lài)氨酸（Lys）、蛋氨酸（Met）等7種必需氨基酸，以及谷氨酸（Glu）、精氨酸（Arg）、天冬氨酸（Asp）、甘氨酸（Gly）、絲氨酸（Ser）、丙氨酸（Ala）、脯氨酸（Pro）、酪氨酸（Tyr）、組氨酸（His）、胱氨酸（Cys）等10 種非必需氨基酸，并且在各薄殼山核桃無(wú)性系的種仁中各類(lèi)氨基酸含量的排序基本一致。

必需氨基酸總量介于13.88 ～26.10 mg/g，含量均值為20.89 mg/g；氨基酸總量介于41.22 ～ 87.60 mg/g，均值為68.78 mg/g；谷氨酸、精氨酸和天冬氨酸含量較高，其平均含量分別占氨基酸總含量的19.58%、13.45%和9.45%；23 號(hào)、14 號(hào)、21 號(hào)、65 號(hào)和9 號(hào)薄殼山核桃無(wú)性系種仁中氨基酸總量排前5 位，其含量分別為87.60、85.20、80.10、79.02、77.50 mg/g，3 號(hào)無(wú)性系種仁中氨基酸總量最低，為41.22 mg/g；所有氨基酸中蛋氨酸含量變異系數(shù)最大，為21.99%，其次為精氨酸和谷氨酸含量，變異系數(shù)分別為16.01%和15.79%，說(shuō)明其遺傳信息相對(duì)豐富，具有更多的利用潛力，其他氨基酸含量變異系數(shù)相對(duì)較為穩(wěn)定。

2.2 各薄殼山核桃無(wú)性系種仁的呈味氨基酸組成

呈味氨基酸可分為鮮、甜、苦和芳香族類(lèi)等，其中鮮味氨基酸主要包括天冬氨酸和谷氨酸，甜味氨基酸主要包括蘇氨酸、絲氨酸、甘氨酸、丙氨酸、脯氨酸，苦味氨基酸包括異亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯基丙氨酸、纈氨酸、組氨酸和精氨酸，芳香族氨基酸主要包括酪氨酸和苯基丙氨酸[11-16]。呈味氨基酸不僅可以改善食品的品質(zhì)，還可以提高味覺(jué)感知度，增進(jìn)食欲[11]。趙卿宇等[13]對(duì)4 種大米味感品質(zhì)的研究結(jié)果表明，甜味氨基酸與味感得分呈強(qiáng)正相關(guān)；常君等[14]對(duì)山核桃仁氨基酸組成的研究結(jié)果表明，山核桃仁香氣濃郁，與呈味氨基酸有較大關(guān)系；郭子武等[15]對(duì)高節(jié)竹和毛竹鞭筍的研究結(jié)果表明，高節(jié)竹鞭筍甜味、鮮味和芳香類(lèi)氨基酸等呈味氨基酸所占比例顯著高于毛竹鞭筍，因此高節(jié)竹鞭筍營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和適口性?xún)?yōu)于毛竹鞭筍；童龍等[16]對(duì)綠竹筍品質(zhì)的研究結(jié)果表明，覆土栽培下綠竹筍鮮味、甜味和芳香類(lèi)氨基酸含量顯著增高，其竹筍品質(zhì)得以顯著改善；侯娜等[17]對(duì)不同種質(zhì)花椒的研究結(jié)果表明，花椒獨(dú)特的氣味可能與高含量的呈味氨基酸密切相關(guān)。

各薄殼山核桃無(wú)性系種仁的呈味氨基酸組成及其含量見(jiàn)表2。由表2 可知，薄殼山核桃種仁呈味氨基酸含量從高到低依次為苦味氨基酸、鮮味氨基酸、甜味氨基酸、芳香族氨基酸?？辔栋被岷拷橛?8.30～38.80 mg/g，平均含量為30.72 mg/g， 占呈味氨基酸含量的42.16%；鮮味氨基酸含量介于11.00 ～26.10 mg/g，平均含量為19.98 mg/g，占呈味氨基酸含量的27.41%；甜味氨基酸含量介于10.80 ～20.30 mg/g，平均含量為16.28 mg/g，占呈味氨基酸含量的22.34%；芳香族氨基酸含量介于3.40 ～7.60 mg/g，平均含量為5.89 mg/g， 占呈味氨基酸含量的8.09%。呈味氨基酸含量變異系數(shù)介于12.10%～15.09%，整體較為穩(wěn)定。

2.3 各薄殼山核桃無(wú)性系種仁的藥用氨基酸組成

在自然界中有20 多種氨基酸，一般植物中谷氨酸、天冬氨酸、精氨酸、甘氨酸、苯基丙氨酸、酪氨酸、蛋氨酸、亮氨酸和賴(lài)氨酸等9 種氨基酸的含量少，有些人體不能合成但是維持機(jī)體氮平衡所必需的氨基酸被稱(chēng)為藥用氨基酸[17-18]。各薄殼山核桃無(wú)性系種仁的藥用氨基酸組成及其含量如圖1 所示。由圖1 可見(jiàn)，薄殼山核桃種仁中藥用氨基酸含量介于26.88 ～60.80 mg/g，平均含量為47.18 mg/g，占氨基酸總量的68.59%。23 號(hào)、14 號(hào)、21 號(hào)、65 號(hào)、9 號(hào)等無(wú)性系種仁的藥用氨基酸含量排前5 位，分別占氨基酸總量的90.87%、94.93%、83.46%、71.68%和87.64%。

2.4 各薄殼山核桃無(wú)性系的聚類(lèi)

上述研究結(jié)果表明，不同無(wú)性系間種仁氨基酸總量、必需氨基酸總量、呈味氨基酸含量和藥用氨基酸含量等存在較大差異，為對(duì)不同無(wú)性系薄殼山核桃進(jìn)行綜合研究，以薄殼山核桃種仁中氨基酸總量、必需氨基酸總量、氨基酸總量/必需氨基酸總量、必需氨基酸總量/非必需氨基酸總量、各呈味氨基酸總量和藥用氨基酸含量等作為指標(biāo)，采用歐氏距離測(cè)定37 個(gè)薄殼山核桃無(wú)性系之間的組內(nèi)連接距離，得出聚類(lèi)樹(shù)狀圖（圖2）。由圖2可見(jiàn)，37 個(gè)無(wú)性系可被分為3 類(lèi)，第1 類(lèi)為23 號(hào)、14 號(hào)、21 號(hào)、65 號(hào)、9 號(hào)、64 號(hào)、66 號(hào)、26 號(hào)、29 號(hào)、28 號(hào)、72 號(hào)、17 號(hào)、馬罕、威士頓、31號(hào)和8 號(hào)，該類(lèi)薄殼山核桃種仁的氨基酸、呈味氨基酸和藥用氨基酸含量均最高，蛋白質(zhì)品質(zhì)最好，第2 類(lèi)為99 號(hào)、42 號(hào)、32 號(hào)、22 號(hào)、16 號(hào)、13 號(hào)、11 號(hào)、36 號(hào)、80 號(hào)、20 號(hào)、35 號(hào)、45 號(hào)、52 號(hào)、7 號(hào)、48 號(hào)、34 號(hào)、12 號(hào)、30 號(hào)和5 號(hào)，該類(lèi)薄殼山核桃種仁的蛋白質(zhì)品質(zhì)次于第1 類(lèi)，第3 類(lèi)為3 號(hào)和1 號(hào)，該類(lèi)薄殼山核桃種仁的氨基酸、呈味氨基酸和藥用氨基酸含量均最低，蛋白質(zhì)品質(zhì)一般。

表1 各薄殼山核桃無(wú)性系種仁的氨基酸組成及其含量?Table 1 The composition and content of amino acids in the kernels of various pecan clones mg/g

續(xù)表1Continuation of Table 1

表2 各薄殼山核桃無(wú)性系種仁的呈味氨基酸組成及其含量Table 2 Amino acid composition and content in the kernels of pecan clones mg/g

圖 1 各薄殼山核桃無(wú)性系種仁的藥用氨基酸組成及其含量Fig.1 Medicinal amino acid composition and content in the kernels of pecan clones

圖 2 各薄殼山核桃無(wú)性系的聚類(lèi)Fig.2 Cluster dendrogram of pecan clones

3 結(jié)論與討論

37 個(gè)薄殼山核桃無(wú)性系種仁蛋白的氨基酸種類(lèi)齊全，均可檢測(cè)出17 種氨基酸，必需氨基酸總量介于13.88 ～26.10 mg/g，均值為20.89 mg/g，氨基酸總量介于41.22 ～87.60 mg/g，平均值為68.78 mg/g，低于核桃[19-20]，高于山核桃[14]、澳洲堅(jiān)果[21]等；所有氨基酸中，蛋氨酸含量的變異系數(shù)最大，為21.99%，其次為精氨酸含量和谷氨酸含量，變異系數(shù)分別為16.01%和15.79%，其他氨基酸含量的變異系數(shù)相對(duì)較為穩(wěn)定。薄殼山核桃種仁呈味氨基酸含量從高到低依次為苦味氨基酸、鮮味氨基酸、甜味氨基酸、芳香族氨基酸，苦味氨基酸平均含量為30.72 mg/g，占呈味氨基酸含量的42.16%，鮮味氨基酸平均含量為19.98 mg/g，占呈味氨基酸含量的27.41%，甜味氨基酸平均含量為16.28 mg/g，占呈味氨基酸含量的22.34%，芳香族氨基酸平均含量為5.89 mg/g，占呈味氨基酸含量的8.09%，呈味氨基酸含量的變異系數(shù)介于12.10%～15.09%，整體較為穩(wěn)定。沈雨佳等[22]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，重要的呈味氨基酸利于改善產(chǎn)品風(fēng)味，如鮮味氨基酸可賦予產(chǎn)品更加圓潤(rùn)甘甜的口感；張君等[23]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，鱉肉的鮮美程度與呈味氨基酸的組成和含量有關(guān)；在對(duì)櫻桃番茄[24]、羊肚菌[25]的研究中發(fā)現(xiàn)，鮮甜味氨基酸所占比例較大，是櫻桃番茄口感好和羊肚菌味道鮮美的重要原因。薄殼山核桃種仁鮮甜味氨基酸占比接近50%，可作為優(yōu)質(zhì)植物蛋白資源。

薄殼山核桃種仁的藥用氨基酸中，谷氨酸、精氨酸和天冬氨酸含量較高，占藥用氨基酸總含量的61.85%。谷氨酸能在人體內(nèi)與血氨結(jié)合，形成對(duì)機(jī)體無(wú)害的谷氨酰胺，解除組織代謝過(guò)程中產(chǎn)生的氨毒害，因而能預(yù)防和治療肝昏迷，保護(hù)肝臟，谷氨酸還參與腦組織代謝，使腦功能活 躍[12,26]；天冬氨酸對(duì)增強(qiáng)肝功，緩解疲勞，預(yù)防心臟病、高血壓、肝病、糖尿病等疾病起到重要作用[12,27]；精氨酸能降低血氨，促進(jìn)體內(nèi)尿素生成，多吃精氨酸，可以增加肝臟中精氨酸酶的活性，有助于將血液中的氨轉(zhuǎn)變?yōu)槟蛩囟判钩鋈ィ瑢?duì)高氨血癥、肝臟機(jī)能障礙等有一定的療效[26-27]。薄殼山核桃種仁中藥用氨基酸含量介于26.88 ～60.80 mg/g，平均含量為47.18 mg/g，占氨基酸總量的68.59%，高于百合[26]、枇杷[28]和黨參[29]，接近于枸杞[18]，因此其作為藥用價(jià)值較高的植物蛋白資源具有巨大的開(kāi)發(fā)利用潛力。

文中通過(guò)對(duì)37 個(gè)薄殼山核桃無(wú)性系種仁中氨基酸、呈味氨基酸和藥用氨基酸含量進(jìn)行對(duì)比分析，并通過(guò)聚類(lèi)分析將37 個(gè)薄殼山核桃無(wú)性系分為3 類(lèi)，其中23 號(hào)、14 號(hào)、21 號(hào)、65 號(hào)、9 號(hào)、64 號(hào)、66 號(hào)、26 號(hào)、29 號(hào)、28 號(hào)、72 號(hào)、17 號(hào)、馬罕、威士頓、31 號(hào)和8 號(hào)等16 個(gè)無(wú)性系為第1 類(lèi)，該類(lèi)薄殼山核桃氨基酸、呈味氨基酸和藥用氨基酸含量均最高，可視為理想的蛋白質(zhì)開(kāi)發(fā)利用資源進(jìn)行深入篩選與評(píng)價(jià)。對(duì)于薄殼山核桃品種的篩選與評(píng)價(jià)，僅從蛋白質(zhì)和氨基酸含量方面進(jìn)行分析，存在一定的局限性，下一步應(yīng)結(jié)合我國(guó)薄殼山核桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實(shí)際情況，在擴(kuò)大薄殼山核桃無(wú)性系評(píng)價(jià)范圍的基礎(chǔ)上，結(jié)合薄殼山核桃種仁中可溶性糖、單寧、粗脂肪、游離脂肪酸和脂肪酸等營(yíng)養(yǎng)成分含量，繼續(xù)深入開(kāi)展不同用途或?qū)Ｓ眯捅ど胶颂移贩N的篩選、評(píng)價(jià)與選育工作。