不同薄殼山核桃無性系種仁氨基酸組成的比較

常 君，張瀟丹，王開良，楊水平，姚小華，任華東

（1.中國林業(yè)科學(xué)研究院 亞熱帶林業(yè)研究所，浙江 富陽 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種之一，引入我國栽培已有百年之久，當(dāng)前已在安徽、云南、浙江和江蘇等13 個(gè)省（區(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)人體有益的營養(yǎng)物質(zhì)[6-7]， 因此備受人們的喜愛。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)及營養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)，不同品種薄殼山核桃種仁營養(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)資源收集圃內(nèi)的37 個(gè)薄殼山核桃無性系進(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)不同類型氨基酸含量，采用系統(tǒng)聚類的方法將37 個(gè)薄殼山核桃無性系進(jìn)行分類，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 參試無性系

共37 個(gè)8年生薄殼山核桃參試無性系。

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┵徸試幖瘓F(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┵徸匀毡竞凸夤荆被峄鞓?biāo)購自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)ィ〕鰣?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，過濾后取濾液1.00 mL，沸水浴揮干，用5 mL 超純水復(fù)溶，過膜待測(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

色譜柱為陽離子交換樹脂分析柱；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)薄殼山核桃無性系進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 各薄殼山核桃無性系種仁的氨基酸組成

各薄殼山核桃無性系種仁的氨基酸組成及其含量見表1。由表1 可知，在37 個(gè)薄殼山核桃無性系種仁中均檢測(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性系的種仁中各類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)竹鞭筍營養(yǎng)品質(zhì)和適口性優(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)。

各薄殼山核桃無性系種仁的呈味氨基酸組成及其含量見表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。苦味氨基酸含量介于18.30～38.80 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為藥用氨基酸[17-18]。各薄殼山核桃無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，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 各薄殼山核桃無性系的聚類

上述研究結(jié)果表明，不同無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)薄殼山核桃無性系之間的組內(nèi)連接距離，得出聚類樹狀圖（圖2）。由圖2可見，37 個(gè)無性系可被分為3 類，第1 類為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)，該類薄殼山核桃種仁的蛋白質(zhì)品質(zhì)次于第1 類，第3 類為3 號(hào)和1 號(hào)，該類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 各薄殼山核桃無性系的聚類Fig.2 Cluster dendrogram of pecan clones

3 結(jié)論與討論

37 個(gè)薄殼山核桃無性系種仁蛋白的氨基酸種類齊全，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)體無害的谷氨酰胺，解除組織代謝過程中產(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發(fā)利用潛力。

文中通過對(duì)37 個(gè)薄殼山核桃無性系種仁中氨基酸、呈味氨基酸和藥用氨基酸含量進(jìn)行對(duì)比分析，并通過聚類分析將37 個(gè)薄殼山核桃無性系分為3 類，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)無性系為第1 類，該類薄殼山核桃氨基酸、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養(yǎng)成分含量，繼續(xù)深入開展不同用途或?qū)Ｓ眯捅ど胶颂移贩N的篩選、評(píng)價(jià)與選育工作。