不同椰棗種質(zhì)資源果實(shí)糖酸組分和營養(yǎng)元素含量分析

李東霞，徐中亮，符海泉，李 靜，張 寧

(1.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院椰子研究所，海南 文昌 571339；2.海南省熱帶油料作物生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海南 文昌 571339；3.國家熱帶棕櫚種質(zhì)資源圃，海南 文昌 571339)

【研究意義】椰棗(PhoenixdactyliferaL.)屬于棕櫚科刺葵屬，多年生棕櫚科植物，雌雄異株，樹齡可長達(dá)百年，在干旱和半干旱地區(qū)具有非常重要的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)作用[1-2]。從營養(yǎng)、經(jīng)濟(jì)和耐儲藏性的角度考慮，椰棗果實(shí)是撒哈拉沙漠阿爾及利亞人和巴基斯坦的重要糧食和水果，是他們的日常飲食中的重要組成部分[3-6]。巴基斯坦是世界上六個主要的椰棗國家之一，目前椰棗在我國的熱帶、亞熱帶、溫帶地區(qū)主要作為綠化樹種植，而且在我國的海南省三亞市和云南省玉溪市元江縣均發(fā)現(xiàn)了能夠開花結(jié)實(shí)的椰棗樹[2]。果實(shí)糖酸的種類、含量及其動態(tài)變化是果實(shí)品質(zhì)形成的重要基礎(chǔ)，也是研究的熱點(diǎn)之一。糖酸含量作為影響果實(shí)品質(zhì)的重要因素，不僅決定了果實(shí)風(fēng)味的好壞，而且還參與果實(shí)的新陳代謝，在細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中起信號分子的作用，還是色素和芳香物質(zhì)等合成的基礎(chǔ)原料[7-8]。不同品種椰棗礦質(zhì)營養(yǎng)是果樹穩(wěn)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培的物質(zhì)基礎(chǔ)，與果實(shí)生理以及品質(zhì)形成密切相關(guān)[9]。因此分析不同椰棗品種和椰棗種質(zhì)資源果實(shí)的品質(zhì)性狀中的果實(shí)性狀、糖酸含量、營養(yǎng)元素含量對了解生長于巴基斯坦和海南椰棗果實(shí)品質(zhì)差異性具有重要指導(dǎo)作用。【前人研究進(jìn)展】椰棗果含糖量較高，一些椰棗品種的含糖量高達(dá)88 %[10]，糖酸含量作為果實(shí)品質(zhì)的重要因素，在很大程度上取決于果實(shí)內(nèi)糖酸種類及含量變化[11]。Al-Shahib等[10]等通過對12個椰棗品種不同成熟期椰棗果肉的總糖含量測定發(fā)現(xiàn)，隨著椰棗果的逐漸成熟，其總糖含量逐漸增加，對椰棗果肉的營養(yǎng)元素含量測定發(fā)現(xiàn)鉀營養(yǎng)元素含量較高。Chaira等[4]對突尼斯的10個椰棗品種果肉中的糖和營養(yǎng)元素含量進(jìn)行了測定，研究發(fā)現(xiàn)不同椰棗品種之間的鮮果中可溶性糖含量變幅較大，椰棗果肉中的鉀含量最高。Siddeeg等[12]對生長在伊拉克的Sukkari品種椰棗果實(shí)糖分的測定發(fā)現(xiàn)，每100 g椰棗干果中含有的葡萄糖和果糖含量較高，而蔗糖的含量低于葡萄糖和果糖的含量，椰棗果的營養(yǎng)元素：鈣、硫、鈉、鎂、鐵、銅、和鉀，研究發(fā)現(xiàn)，每100 g干果中含有的鉀營養(yǎng)元素含量最高?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】椰棗是重要的木本糧食作物之一，椰棗果也可以作為一種水果食用，在國內(nèi)關(guān)于巴基斯坦和海南不同椰棗品種和資源果實(shí)品質(zhì)性狀對比尚無報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本文從果實(shí)性狀、糖酸組分、營養(yǎng)元素分析比較巴基斯坦費(fèi)薩拉巴德和中國海南三亞成熟期椰棗果實(shí)的品質(zhì)性狀，為了解生長于巴基斯坦和海南椰棗果實(shí)品質(zhì)差異和今后有目的的引種試種提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

以收集于巴基斯坦費(fèi)薩拉巴德的D、H、M、A的4個品種和海南三亞不同果色的R、Y資源收獲期的新鮮果實(shí)為實(shí)驗(yàn)材料，試劑：木糖、果糖、山梨糖、葡萄糖、甘露糖、蔗糖、煙酸、絲氨酸、蘋果酸試劑為阿拉丁公司生產(chǎn)，甲醇、鹽酸羥胺、六甲基二硅胺烷、三甲基氯硅烷均為分析純試劑。

1.2 分析測定方法

椰棗果實(shí)鮮重由百分之一天平稱取，果長和果寬用游標(biāo)卡尺測量獲取，含水量=(鮮重重量-干重重量)/鮮重重量。采集的成熟椰棗果實(shí)保存于-80 ℃的超低溫冰箱中備用，使用80 %的甲醇提取椰棗果實(shí)可溶性糖和有機(jī)酸，3次重復(fù)，提取液中加入內(nèi)標(biāo)(甲基-α-D-葡糖糖苷溶液)，進(jìn)行兩步衍生化后采用Agilent 6890N氣相色譜儀進(jìn)行測定，具體提取與測定方法參見胡紅菊(2007)和許讓偉(2009)。氣相色譜(GC)的分析參數(shù)依據(jù)Bartolozzi(1997)設(shè)定，略有改動。椰棗果實(shí)營養(yǎng)元素含量測定前，120 ℃殺青20 min，60 ℃烘干至恒重，不銹鋼磨樣機(jī)磨成粉末，送往中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所土壤肥料測試中心測試。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析方法

原始數(shù)據(jù)的分析采用Excel 2007版軟件處理，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用SAS 9.1，系統(tǒng)聚類分析采用Origin 9。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同椰棗果實(shí)性狀差異

由表1 可知，巴基斯坦與海南椰棗鮮果的果實(shí)性狀差異較大。D、H、M、A 椰棗單果鮮重顯著大于R、Y椰棗單果鮮重。D、H、M椰棗果的果長顯著大于R椰棗果的果長， D、M、A椰棗果顯著寬于R、Y椰棗。椰棗鮮果果實(shí)的含水量均在50 %以上。

表1 不同椰棗果實(shí)性狀差異

2.2 不同椰棗果實(shí)中糖組分差異

由表2 可知，生長于巴基斯坦的H果實(shí)的木糖含量最高，并且顯著大于其他椰棗果實(shí)的木糖含量，H果實(shí)的果糖含量高，顯著高于D、M、R、Y的果糖含量，H和A果實(shí)中的山梨糖的含量顯著高于D和Y的山梨糖含量，D、H、A果實(shí)中的葡萄糖含量顯著高于M和Y的葡萄糖含量，H果實(shí)中甘露糖的含量最高，顯著高于M、R、Y果實(shí)中甘露糖的含量，H和M果實(shí)中蔗糖含量較高，顯著高于D、A、R、Y果實(shí)中的蔗糖含量。

表2 不同椰棗果實(shí)糖組分含量差異

2.3 不同椰棗果實(shí)中酸組分差異

由表3可知，生長于巴基斯坦椰棗果實(shí)中的煙酸含量顯著高于生長于海南三亞的椰棗，H的絲氨酸含量顯著高于其他椰棗的絲氨酸含量，H的蘋果酸含量最高，顯著高于M和Y的蘋果酸含量。

表3 不同椰棗果實(shí)酸組分含量差異

2.4 不同椰棗果實(shí)中營養(yǎng)元素含量差異

由表4可知，椰棗果實(shí)中含有的大量元素氮、磷、鉀中鉀的含量最多， R和Y果實(shí)中的氮含量顯著高于D、H、M、A果實(shí)中的氮含量，Y果實(shí)中磷的含量顯著高于其他椰棗果實(shí)中的磷含量， D果實(shí)中鉀的含量最高，顯著高于其他椰棗果實(shí)中鉀的含量，D和R果實(shí)中的鈣含量最高，R和Y果實(shí)中鎂的含量顯著高于D、H、M、A果實(shí)中鎂的含量，D果實(shí)中鐵的含量顯著高于其他果實(shí)中的鐵含量。Y果實(shí)中鋅的含量顯著高于其他果實(shí)中的鋅含量。

表4 不同椰棗果實(shí)營養(yǎng)元素含量差異

2.5 不同椰棗果實(shí)性狀、糖酸組分和營養(yǎng)元素含量變異分析

由表5可知，在椰棗果實(shí)性狀中，不同生長地椰棗單果鮮重變異系數(shù)最大，為37.84 %，鮮重含水量的變異系數(shù)最小，為9.3 %。果實(shí)中糖酸組分含量的變異系數(shù)均比較大，范圍在31.98 %～123.18 %，其中變異系數(shù)最大的為蔗糖含量，變異系數(shù)最小的為煙酸含量。椰棗果實(shí)中蔗糖和果糖的含量較高；山梨糖的含量較低；椰棗果實(shí)中蘋果酸的含量較高，變異幅度最大是絲氨酸含量。果實(shí)中營養(yǎng)元素含量的變異系數(shù)在16.42 %～30.93 %，其中變異系數(shù)最大的是果實(shí)中的氮含量，變異系數(shù)最小的為鉀含量。果實(shí)中微量元素中鐵含量較高，達(dá)到34.78 mg/kg，是果實(shí)中鋅含量的4.66倍。

表5 不同椰棗果實(shí)性狀、糖酸組分和營養(yǎng)元素含量變異分析

2.6 椰棗果實(shí)糖酸含量與營養(yǎng)元素含量之間的相關(guān)性

椰棗果實(shí)中的糖酸組分和營養(yǎng)元素之間存在一定的相關(guān)性，果糖與甘露糖、蘋果酸，葡萄糖與甘露糖，呈極顯著正相關(guān)，木糖與絲氨酸，葡萄糖與蘋果酸、鐵含量、果糖，甘露糖與蘋果酸，氮含量與磷含量、鎂含量呈顯著正相關(guān)， 鋅含量與果糖、蘋果酸，山梨糖與鉀含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，甘露糖與鋅含量，煙酸與氮含量呈顯著負(fù)相關(guān)(表6)。

表6 不同椰棗果實(shí)的糖酸含量與營養(yǎng)元素含量的相關(guān)性分析

2.7 不同椰棗種質(zhì)資源果實(shí)性狀的系統(tǒng)聚類分析

如圖1所示,通過歐式聚類來判斷遺傳距離進(jìn)而分析各椰棗種質(zhì)間的親緣關(guān)系，聚類分析結(jié)果顯示，巴基斯坦H和M親緣關(guān)系較近，而巴基斯坦D、A與海南R、Y親緣關(guān)系較近，而與H、M品種關(guān)系較遠(yuǎn)。

圖1 參試6份椰棗種質(zhì)資源果實(shí)性狀聚類分析Fig.1 Hierarchical cluster analysis of fruit characters of 6 date palm germplasms

3 討 論

果實(shí)的品質(zhì)包括外觀品質(zhì)和內(nèi)在品質(zhì)，外觀品質(zhì)主要是指果實(shí)的大小、性狀、色澤等，內(nèi)在品質(zhì)主要是指果實(shí)香氣和風(fēng)味，風(fēng)味在很大程度上則取決于甜度與酸度，及可溶性糖和有機(jī)酸的組分、含量、比值[13]。果實(shí)品質(zhì)的形成是一個復(fù)雜的生理代謝過程，在整個果實(shí)發(fā)育階段會受環(huán)境條件如光、溫、水、肥等影響，而營養(yǎng)元素含量及其比例在果實(shí)品質(zhì)形成中的作用同樣非常重要[14]。在本研究中，生長于巴基斯坦的椰棗果實(shí)性狀與生長于海南的椰棗果實(shí)性狀表現(xiàn)出明顯的差異，D、H、M、A的單果鮮重顯著大于R、Y的單果鮮重，D、H、M、A的果長均顯著大于R的果長，D、H、M、A的果寬均顯著大于Y的果寬。造成果實(shí)性狀差異大的原因，一方面可能是由于不同椰棗種質(zhì)資源的基因型不同，另一方面可能是由于生長地環(huán)境的差異，費(fèi)薩拉巴德緯度高于海南三亞的緯度，光照、溫度、降雨量均不同。

可溶性糖是決定果實(shí)品質(zhì)和風(fēng)味的重要因子，主要由果糖、葡萄糖、山梨糖醇等組成，姚改芳等[15]研究發(fā)現(xiàn)不同品種的梨之間，果糖與葡萄糖的含量相對穩(wěn)定，蔗糖與山梨醇含量變化幅度較大。本研究發(fā)現(xiàn)不同資源椰棗果實(shí)中蔗糖的含量差異較大，變異系數(shù)達(dá)到123.18 %(表5)，H和M果實(shí)中的蔗糖含量最高(表2)，與姚改芳的研究認(rèn)為蔗糖含量變化幅度較大的結(jié)果一致。最終形成了不同果品糖酸風(fēng)味的差別[15]。Chaira 等[16]對突尼斯的10個椰棗品種的糖進(jìn)行了調(diào)查，研究發(fā)現(xiàn)不同椰棗品種之間的鮮果中可溶性糖含量變幅較大，本研究結(jié)果和Chaira 的研究結(jié)果都表明不同品種或資源椰棗鮮果中果糖和葡萄糖含量差異明顯。Siddeeg等[12]對生長在伊拉克的Sukkari椰棗糖分的測定發(fā)現(xiàn)，每100 g椰棗干果中含有的葡萄糖和果糖含量較高，而蔗糖的含量低于葡萄糖和果糖的含量，此研究結(jié)果與本文的研究結(jié)果有一定的差別，產(chǎn)生這個結(jié)果的原因可能是，測定椰棗果的時(shí)期不同，因?yàn)橐瑮椆麑?shí)在成熟過程中，果皮顏色、香味及果實(shí)糖酸等發(fā)生顯著變化，其中糖類和酸類物質(zhì)會發(fā)生轉(zhuǎn)化導(dǎo)致果實(shí)品質(zhì)轉(zhuǎn)化。

想要了解植物生長發(fā)育需要什么養(yǎng)分，首先是要知道植物體的養(yǎng)分組成。植物必需營養(yǎng)元素是代謝過程的主要參與者，對果樹的生理代謝和果實(shí)的營養(yǎng)品質(zhì)有著重要作用。大量元素或微量元素的缺失或過多都將影響果樹的生長發(fā)育、果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量[17-18]。植物體內(nèi)礦質(zhì)營養(yǎng)元素含量的高低及它們相互作用都將影響其產(chǎn)量和品質(zhì)。大量營養(yǎng)元素中氮元素是細(xì)胞的組成成分，氮對可溶性固形物含量、果肉硬度的負(fù)直接作用相對最大[19]，果實(shí)中氮含量高時(shí)則硬度低[20]，在本研究中，海南生長的R和Y果實(shí)中的氮含量均顯著高于生長在巴基斯坦的D、H、M、A的氮含量。徐慧等[19]研究表明，磷對蘋果果實(shí)單果質(zhì)量、可溶性固形物含量和果肉硬度的正直接作用相對最大。鉀被稱為品質(zhì)元素和抗逆元素，椰棗的抗逆性極強(qiáng)，在本研究中，6份椰棗種質(zhì)資源果實(shí)中的鉀含量最高，Al-Shahib等[10]測定發(fā)現(xiàn)多個椰棗品種果肉的鉀營養(yǎng)元素含量較高，Chaira[16]等同樣測定發(fā)現(xiàn)10個不同椰棗品種中椰棗果肉中的鉀含量最高，Siddeeg等[12]測定生長于伊拉克的椰棗果的營養(yǎng)元素：鈣、硫、鈉、鎂、鐵、銅、和鉀，研究發(fā)現(xiàn)，每100 g干果中，所含有的鉀營養(yǎng)元素含量最高，本研究結(jié)果也符合這一規(guī)律。本研究中鈣和鎂的含量接近，與Siddeeg研究結(jié)果相同。中量元素鈣和鎂含量的缺乏會使果實(shí)變小及果實(shí)可溶性固形物降低[21]。鎂對果實(shí)單果質(zhì)量的負(fù)直接作用相對最大[22]，在本研究中生長在海南2份椰棗果中的鎂含量均顯著高于4份生長在巴基斯坦的椰棗果中的鎂含量，而單果鮮重恰恰相反。

果實(shí)是果樹的栽培目的和最終利用器官，了解果實(shí)的糖酸分配和對礦質(zhì)營養(yǎng)元素的吸收和利用特性對調(diào)節(jié)果樹的營養(yǎng)需求至關(guān)重要[23]。閆忠業(yè)等[22]研究認(rèn)為蘋果果實(shí)的生長發(fā)育和品質(zhì)形成受到各種礦質(zhì)元素的協(xié)同調(diào)控。在本研究中，椰棗果實(shí)中的氮含量與磷和鎂含量呈顯著正相關(guān)，楊莉等[23]研究認(rèn)為馬家柚及變異品系果實(shí)中的磷、鉀、鈣、鎂的積累呈均上升趨勢。吳本宏等[24]對桃果實(shí)內(nèi)的糖酸組分和含量研究發(fā)現(xiàn)，葡萄糖和果糖呈極顯著直線正相關(guān)，果實(shí)內(nèi)的部分酸含量之間呈顯著直線正相關(guān)，本研究中同樣也發(fā)現(xiàn)椰棗果實(shí)中的一些糖與糖以及糖與酸之間呈極顯著或顯著正相關(guān)。楊莉等[23]研究發(fā)現(xiàn)馬家柚果實(shí)中的總糖含量與果皮中的氮含量呈負(fù)相關(guān)，可滴定酸與果肉中的鈣含量呈負(fù)相關(guān)，而糖酸比與果肉中的鈣含量呈正相關(guān)。在本研究中研究發(fā)現(xiàn)椰棗果實(shí)中的葡萄糖含量與鐵含量呈顯著正相關(guān)，鋅含量與果糖、蘋果酸，山梨糖與鉀含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，甘露糖與鋅含量，煙酸與氮含量呈顯著負(fù)相關(guān)，可見進(jìn)一步證明了礦質(zhì)營養(yǎng)水平是果樹品質(zhì)形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，果實(shí)的糖酸受礦質(zhì)營養(yǎng)元素含量的影響。

4 結(jié) 論

巴基斯坦的4個椰棗品種與海南的2份椰棗種質(zhì)資源在果實(shí)性狀、糖酸組分、營養(yǎng)元素均具有明顯的差異性，D、H、M、A椰棗果實(shí)的鮮重顯著大于R、Y； H和M果實(shí)中的蔗糖含量最高；R、Y果實(shí)中的鎂含量顯著大于D、H、M、A椰棗果實(shí)中的鎂含量，但是果實(shí)中鉀含量均最高。通過本研究了解了生長于巴基斯坦和海南椰棗果實(shí)品質(zhì)差異性，為今后有目的引種試種提供了參考依據(jù)。