乳苣(Mulgediumtataricum)營養(yǎng)器官氨基酸含量的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律

李龍梅，?？∶?，蘇雨萌，鐵 英，張 波，尚曉蕊，王瑞剛

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 職業(yè)技術(shù)學(xué)院，包頭 014109；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 植物逆境生理與分子生物學(xué)自治區(qū)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，呼和浩特 010018；3.內(nèi)蒙古和盛生態(tài)育林有限公司，和林格爾 011517)

乳苣(Mulgediumtararicum)，又名蒙山萵苣、紫花山萵苣等，為多年生草本植物，世界各地分布廣泛[1-2]。乳苣民間作為野菜采食，具有清熱、活血、解毒、排膿等功效[3]。乳苣含有豐富的蛋白質(zhì)[4]、糖類[5]、脂肪[6]、膳食纖維[4-5]、多種氨基酸[6]、礦物質(zhì)[7]、多種維生素[8]及多種微量元素[9]等機(jī)體必要的營養(yǎng)物質(zhì)。目前，國內(nèi)外關(guān)于乳苣的報(bào)道較少。有研究從乳苣全草中分離到了三萜類和倍半萜類化合物，并確定了其結(jié)構(gòu)[10]。乳苣天然的黃酮類化合物具有抗心血管疾病等醫(yī)學(xué)應(yīng)用，還有清除自由基、超氧化物和羥基自由基以及抗癌、抗病毒等作用[11-12]。

氨基酸是蛋白質(zhì)的基本組成單位，也是構(gòu)成動(dòng)植物營養(yǎng)所需蛋白質(zhì)的基本物質(zhì)，其具有養(yǎng)肝護(hù)肝、提高免疫力、增加記憶力等多重功效。目前，關(guān)于植物氨基酸的研究比較少。王曉媛等[13]對(duì)6種石斛的氨基酸組成進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)6種石斛的氨基酸種類均齊全，含量豐富，均含有17種氨基酸，是一種蛋白質(zhì)資源豐富的植物。郝莉雨等[14]對(duì)藥材“三七”的氨基酸含量研究發(fā)現(xiàn)，不同采收時(shí)間對(duì)“三七”各部位的氨基酸含量并無顯著影響。孫延煒等[15]對(duì)苧麻近緣植物氨基酸組成進(jìn)行研究，結(jié)果表明苧麻近緣植物的氨基酸含量、組蛋白含量較高，而青葉苧麻的粗纖維含量較低，更適用于做動(dòng)物飼料。乳苣是一種藥用植物，在內(nèi)蒙古地區(qū)還是一種重要的牧草，用于飼養(yǎng)家畜。因此，研究不同生長階段乳苣的氨基酸及粗蛋白含量，對(duì)于評(píng)價(jià)乳苣的食用營養(yǎng)價(jià)值具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 種子來源

實(shí)驗(yàn)所用的乳苣種子來源于內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)草原與資源環(huán)境學(xué)院，由格根圖老師惠贈(zèng)。

1.2 栽培方法

將實(shí)驗(yàn)地進(jìn)行翻耕澆水，然后開溝，溝距15 cm，溝寬10 cm，溝深5～7 cm。將乳苣種子均勻撒播于溝內(nèi)，后覆土1～2 cm。長出幼苗后，進(jìn)行間苗，使得植株行距均為25 cm，株距為25 cm。

1.3 樣品采集及處理方法

取樣開始時(shí)間為乳苣種子種植2個(gè)月之后，即從乳苣幼苗期開始取樣。取樣總共3次，分別為乳苣的幼苗期、生長期和開花期等3個(gè)時(shí)期。每個(gè)時(shí)期取1次樣，每次取植株大小相近的苗4株，將其根、莖、葉進(jìn)行分離，準(zhǔn)確稱其鮮重并記錄。然后放置于室內(nèi)晾干，25 d后稱其重量，隨后每隔2 d稱1次重，直至其重量幾乎不再減少時(shí)作為其最后的干重。將晾干的植物根、莖和葉用高速萬能粉碎機(jī)進(jìn)行研磨粉碎，用于各類氨基酸含量的測定。

1.4 氨基酸含量測定方法

分析乳苣生長階段不同器官的氨基酸含量變化，測定其根、莖和葉中的天冬氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、半胱氨酸、纈氨酸、甲硫氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸、色氨酸、組氨酸、精氨酸和脯氨酸等共18種氨基酸的含量。具體測定方法及步驟參考《GB/T 18246—2000》。

1.5 數(shù)據(jù)處理及分析方法

用Excel 2016將測得原始數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，然后用R軟件進(jìn)行生長時(shí)期和不同營養(yǎng)器官的雙因素方差分析，用Duncan檢驗(yàn)進(jìn)行判別。經(jīng)過雙因素方差分析發(fā)現(xiàn)，不同生長時(shí)期和不同營養(yǎng)器官對(duì)氨基酸含量及粗蛋白含量有顯著的交互作用，因此對(duì)氨基酸和粗蛋白分別進(jìn)行不同生長時(shí)期和不同營養(yǎng)器官的單因素方差分析。為了探究不同營養(yǎng)器官之間氨基酸含量的相關(guān)性，對(duì)其進(jìn)行了Person相關(guān)性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 乳苣營養(yǎng)器官的氨基酸含量

乳苣植株根、莖和葉器官的氨基酸含量(表1)分析表明，在乳苣不同生長階段根、莖、葉中的總氨基酸、必需氨基酸和非必需氨基酸的變化情況不同。乳苣根、莖和葉的總氨基酸含量隨著生長階段的改變而顯著降低(P<0.05)；在不同生長階段根和莖的總氨基酸含量差異不顯著(P>0.05)，但均顯著低于葉片的總氨基酸含量(P<0.05)。乳苣根和莖必需氨基酸含量隨著生長時(shí)間顯著降低(P<0.05)，葉的必需氨基酸含量在生長期最高，開花期最低，差異顯著(P<0.05)；在不同生長階段根和莖的必需氨基酸含量差異不顯著(P>0.05)，但均顯著低于葉的必需氨基酸含量(P<0.05)。根和葉的非必需氨基酸含量隨著時(shí)間顯著降低(P<0.05)，莖的氨基酸在幼苗期含量最高，顯著高于生長期和開花期(P<0.05)，生長期和開花期莖的氨基酸含量變化不顯著(P>0.05)；幼苗期的氨基酸含量變化為根>莖>葉(P<0.05)，生長期和開花期葉的非必需氨基酸含量最高，顯著高于根和莖的含量(P<0.05)。

表1 乳苣不同營養(yǎng)器官的氨基酸含量

2.2 不同營養(yǎng)器官氨基酸的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律

乳苣根部氨基酸隨生長時(shí)間的變化規(guī)律如圖1(a)所示，天冬氨酸等16種氨基酸的含量呈現(xiàn)出一致的變化規(guī)律，均表現(xiàn)為：幼苗期>生長期>開花期，差異顯著(P<0.05)；半胱氨酸含量幼苗期和生長期差異不顯著(P>0.05)，但均顯著高于開花期(P<0.05)；甲硫氨酸幼苗期的含量顯著高于生長期(P<0.05)，到開花期，甲硫氨酸含量降為0。

乳苣葉片氨基酸隨生長時(shí)間的變化規(guī)律如圖1(b)所示，天冬氨酸等4種氨基酸含量隨生長時(shí)間的變化呈現(xiàn)一致的規(guī)律，幼苗期和生長期含量差異不顯著(P>0.05)，但生長期略高于幼苗期，幼苗期和生長期的含量均顯著高于開花期(P<0.05)；蘇氨酸和賴氨酸的變化趨勢一致，表現(xiàn)為生長期顯著高于幼苗期(P<0.05)，開花期與幼苗期和生長期的差異均不顯著(P>0.05)；絲氨酸等4種氨基酸的變化趨勢，3個(gè)生長階段的差異均不顯著(P>0.05)；丙氨酸和組氨酸的變化趨勢相似，生長期含量最高，顯著高于幼苗期和開花期(P<0.05)，幼苗期和開花期的含量差異不顯著(P>0.05)；半胱氨酸和脯氨酸變化較一致，隨著時(shí)間的增長含量逐漸升高，表現(xiàn)為開花期>生長期>幼苗期，差異顯著(P<0.05)；色氨酸含量則表現(xiàn)為隨著時(shí)間的增長而逐漸下降，幼苗期>生長期>開花期，差異顯著(P<0.05)。

乳苣莖部氨基酸隨生長時(shí)間的變化規(guī)律如圖1(c)所示，天冬氨酸等14種氨基酸含量的變化趨勢一致，均表現(xiàn)為幼苗期>生長期>開花期，差異顯著(P<0.05)；莖部半胱氨酸在3個(gè)時(shí)期中的含量均為0；甲硫氨酸在生長期中的含量顯著高于幼苗期，但在開花期中的含量降為0；酪氨酸在生長期和開花期中的含量差異不顯著(P>0.05)，但均顯著低于幼苗期(P<0.05)；脯氨酸的含量在幼苗期和生長期中的差異不顯著(P>0.05)，但顯著高于開花期(P<0.05)。

圖1 乳苣根、莖和葉中氨基酸含量的動(dòng)態(tài)變化

2.3 不同營養(yǎng)器官之間氨基酸含量的變化

乳苣幼苗期不同營養(yǎng)器官氨基酸的含量如圖2(a)所示，天冬氨酸、色氨酸和精氨酸的變化趨勢一致，表現(xiàn)為葉>莖>根，差異顯著(P<0.05)；蘇氨酸等11種氨基酸含量的變化趨勢相一致，根和莖之間的氨基酸含量差異不顯著，均顯著低于葉片的氨基酸含量(P>0.05)；幼苗期谷氨酸的含量變化為莖>葉>根，差異顯著(P<0.05)；幼苗期莖的半胱氨酸含量為0，葉片中的半胱氨酸含量顯著高于根(P<0.05)；甲硫氨酸和酪氨酸含量的變化趨勢一致，表現(xiàn)為葉>根>莖，差異顯著(P<0.05)。

乳苣生長期不同營養(yǎng)器官氨基酸的含量如圖2(b)所示，天冬氨酸等4種氨基酸含量的變化趨勢相一致，表現(xiàn)為葉>莖>根，差異顯著(P<0.05)；蘇氨酸等10種氨基酸含量變化表現(xiàn)為葉片顯著高于根和莖(P<0.05)，根和莖之間的氨基酸含量差異不顯著(P>0.05)；半胱氨酸莖的含量為0，葉片的含量顯著高于根(P<0.05)；甲硫氨酸和酪氨酸含量的變化趨勢一致，表現(xiàn)為葉片>根>莖，差異顯著(P<0.05)。

乳苣開花期不同營養(yǎng)器官氨基酸的含量如圖 2(c)所示，天冬氨酸等15種氨基酸的含量變化趨勢一致，葉片的含量最高，顯著高于根和莖(P<0.05)，根和莖的氨基酸含量差異不顯著(P>0.05)；半胱氨酸和甲硫氨酸的含量變化一致，莖的含量均為0，葉的氨基酸含量顯著高于根(P<0.05)；賴氨酸含量的變化為葉片>根>莖，差異顯著(P<0.05)。

圖2 乳苣不同時(shí)期根、莖和葉氨基酸含量的差異

2.4 不同營養(yǎng)器官間氨基酸含量的相關(guān)性

分析乳苣不同營養(yǎng)器官各種氨基酸的相關(guān)性，結(jié)果見表2。根和莖中的天冬氨酸等18種氨基酸的含量為顯著的正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)均大于0.87。根和葉的天冬氨酸、色氨酸和精氨酸為顯著的正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)，相關(guān)系數(shù)分別為0.72、0.87和0.65；半胱氨酸和酪氨酸呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.79和-0.91。莖和葉的天冬氨酸等4種氨基酸顯著正相關(guān)(P<0.05)，相關(guān)系數(shù)分別為0.82、0.77、0.91和0.72；莖和葉中的酪氨酸和脯氨酸顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.82和-0.75。

表2 不同營養(yǎng)器官氨基酸含量的相關(guān)性分析

2.5 乳苣營養(yǎng)器官的粗蛋白含量

乳苣不同生長階段不同營養(yǎng)器官的粗蛋白含量變化見表3，幼苗期粗蛋白的含量最高，隨著乳苣的生長，根和莖的粗蛋白含量顯著降低(P<0.05)，生長期乳苣葉的粗蛋白與幼苗期無顯著差異(P>0.05)，但顯著高于開花期(P<0.05)。根、莖和葉營養(yǎng)器官的粗蛋白含量不同，在乳苣葉的粗蛋白含量最高，顯著高于根和莖(P<0.05)。

表3 乳苣不同營養(yǎng)器官的粗蛋白含量

2.6 乳苣營養(yǎng)器官的生物量變化

在乳苣根和莖中，干重隨著生長時(shí)間的延長而顯著增加(P<0.05)，表現(xiàn)為開花期>生長期>幼苗期；葉的干重表現(xiàn)為生長期和開花期顯著高于幼苗期(P<0.05)，但生長期和開花期之間差異不顯著。在乳苣幼苗期，葉片干重>莖干重>根干重，各營養(yǎng)器官之間差異顯著(P<0.05)；但生長期和開花期，莖干重最高，顯著高于葉干重和根干重(P<0.05)，見圖3。

圖3 乳苣不同時(shí)期根、莖和葉干重的差異

3 討論與結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)以乳苣為研究對(duì)象，分析不同生長階段和不同營養(yǎng)器官的氨基酸及粗蛋白含量變化。研究發(fā)現(xiàn)乳苣葉的粗蛋白含量最高，且幼苗期乳苣根、莖、葉的粗蛋白含量最高。因此，乳苣的幼苗期為最佳食用時(shí)間段。高義霞等[16]對(duì)乳苣總黃酮含量和α-淀粉酶做了相關(guān)報(bào)道，但有關(guān)乳苣氨基酸含量及蛋白質(zhì)評(píng)價(jià)鮮有報(bào)道。通過研究發(fā)現(xiàn)，乳苣全草的粗蛋白含量占23.27%～55.6%，葉粗蛋白含量占全株的50.16%～76.62%。與孫延偉等[15]對(duì)苧麻粗蛋白的研究相比，乳苣全草的粗蛋白含量高于苧麻及其近緣植物，更加適于做植物蛋白飼料。郝莉雨等[14]對(duì)“三七”的研究發(fā)現(xiàn)，“春七”和“冬七”植株內(nèi)的氨基酸種類及含量變化不大，證明“留花籽與否”對(duì)“三七”植株的氨基酸含量影響不大，與本實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果相反。本研究發(fā)現(xiàn)乳苣全草隨著生長時(shí)間的變化，植物內(nèi)各氨基酸含量呈顯著降低的趨勢。

通過對(duì)乳苣全草氨基酸及粗蛋白的含量分析，得出以下結(jié)論：乳苣粗蛋白含量幼苗期最高，在葉中的含量最高；隨著生長時(shí)期的變化，乳苣各營養(yǎng)器官內(nèi)的氨基酸含量總體呈下降趨勢；同一生長階段，葉的氨基酸含量最高，顯著高于根和莖；根和莖的17種氨基酸均存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，根和葉呈顯著正相關(guān)的氨基酸有3種，顯著負(fù)相關(guān)的有2種，莖和葉顯著正相關(guān)的氨基酸有4種，顯著負(fù)相關(guān)的有2種。乳苣各營養(yǎng)器官的干重隨著時(shí)間而逐漸增加；生長過程中，干重逐漸向莖分布，生長期和開花期莖干重最大。

綜合分析表明，乳苣含有豐富的氨基酸種類，是一種優(yōu)質(zhì)牧草。乳苣的地上部分(根和莖)氨基酸含量高于根，開花期干重最大，因此推薦乳苣開花期作為家畜的最佳使用階段。