不同產(chǎn)地駿棗果實(shí)性狀及營(yíng)養(yǎng)成分差異性分析*

馮 梅，肖莉娟，張世卿，王晶晶

（1 新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第一師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，阿拉爾 843300）（2 新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第一師農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心）（3 新疆農(nóng)墾科學(xué)院）

紅棗為鼠李科（Rhamnaceae）棗屬（ZiziphusMill.），果實(shí)富含維生素、礦質(zhì)元素、氨基酸等多種營(yíng)養(yǎng)及生物活性物質(zhì)[1-2]，具有調(diào)節(jié)免疫力、預(yù)防心血管疾病、補(bǔ)虛益氣、養(yǎng)血安神等功效[3-4]。世界98%的紅棗產(chǎn)量來(lái)自中國(guó)，新疆憑借著獨(dú)特的自然資源條件以及國(guó)家“西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略”“一帶一路”倡議等政策的支持和引導(dǎo)成為我國(guó)紅棗的主產(chǎn)區(qū)之一[5]，而南疆紅棗產(chǎn)量占新疆的70%[6]。

近年來(lái)，隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整以及紅棗市場(chǎng)的飽和，南疆紅棗種植面積逐漸下降，但仍居國(guó)內(nèi)各省前列，成為區(qū)域優(yōu)勢(shì)特色農(nóng)產(chǎn)品之一，目前關(guān)于紅棗營(yíng)養(yǎng)成分的研究報(bào)道有很多[7-9]，但由于紅棗栽培地域廣泛，品種諸多，紅棗營(yíng)養(yǎng)成分及含量相差很大，對(duì)其評(píng)價(jià)還僅僅局限于單個(gè)因素評(píng)價(jià)，而棗果的品質(zhì)評(píng)價(jià)是集感官、營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味的三大評(píng)價(jià)指標(biāo)[10]。因此本研究以新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第一師、第十四師兩個(gè)地區(qū)共6 個(gè)產(chǎn)地的駿棗為研究對(duì)象，分析其果實(shí)物理品質(zhì)和內(nèi)在品質(zhì)指標(biāo)含量，研究不同地區(qū)駿棗品質(zhì)間的差異，并利用主成分分析法對(duì)其品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以期篩選出內(nèi)外兼優(yōu)的紅棗產(chǎn)地，為紅棗產(chǎn)業(yè)的開(kāi)發(fā)利用提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況與材料

試驗(yàn)基地位于第一師（8 團(tuán)、10 團(tuán)、12 團(tuán)）和第十四師（224 團(tuán)、47 團(tuán)、皮山農(nóng)場(chǎng)），第一師位于歐亞大陸腹地，天山南麓中段，新疆塔里木盆地北部，屬于暖溫帶極端大陸性干旱荒漠氣候，極端最高氣溫35 ℃，極端最低氣溫-28 ℃。墾區(qū)太陽(yáng)平均年輻射133.7～146.3 kCal/cm2，平均年日照時(shí)數(shù)2 556.3～2 991.8 h，日照率為58.69%。墾區(qū)雨量稀少，冬季少雪，地表蒸發(fā)強(qiáng)烈，平均年降水量40.1～82.5 mm，平均年蒸發(fā)量1 876.6～2 558.9 mm。第十四師位于歐亞大陸腹地，塔克拉瑪干沙漠南緣，海拔1 304～1 379 m，屬于典型大陸性極端干旱荒漠氣候類型。年平均氣溫為12.2 ℃，極端最高氣溫為40.6 ℃，極端最低氣溫為-21.6 ℃，平均年日照時(shí)數(shù)2 655 h，無(wú)霜期244 d。平均年降水量為33.4 mm，平均年蒸發(fā)量為2 602 mm。試驗(yàn)材料為8～10 年生駿棗，樹(shù)勢(shì)中庸，樹(shù)體健康，產(chǎn)量適中，病蟲(chóng)害較少，土壤管理較好。采樣時(shí)，每個(gè)棗園以“S”形選定10 株代表株（10 次重復(fù)），并在每株代表株樹(shù)干上噴紅漆和掛牌標(biāo)記。選擇代表株時(shí)避開(kāi)路邊、田埂、溝邊、肥堆等特殊部位[11]。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 果實(shí)物理品質(zhì)的測(cè)定

果實(shí)縱、橫徑采用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)量，單果重采用萬(wàn)分之一天平稱量，果實(shí)體積采用排水法測(cè)定。

果形指數(shù)＝果實(shí)縱徑/果實(shí)橫徑

果實(shí)密度＝單果重/果實(shí)體積

1.2.2 果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)的測(cè)定

將各采集點(diǎn)的試驗(yàn)樣品分別經(jīng)清洗、去核、打漿、混合后置于-20 ℃冷凍保存。維生素C含量采用2,6-二氯靛酚滴定法測(cè)定[12]，總糖含量和還原糖含量采用滴定法測(cè)定[12]，蔗糖含量采用鹽酸水解法測(cè)定[13]，總酸含量采用酸堿中和滴定法測(cè)定[12]。

糖酸比＝總糖含量/總酸含量

1.2.3 果實(shí)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的測(cè)定

果實(shí)全氮含量采用微量-凱氏定氮儀測(cè)定，果實(shí)全磷含量采用釩鉬黃吸光光度法測(cè)定，果實(shí)全鉀含量采用火焰光度法測(cè)定[14]。

1.2.4 果實(shí)氨基酸的測(cè)定

依據(jù)《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中氨基酸的測(cè)定》（GB/T 5009.124—2003）中所述酸水解法進(jìn)行試驗(yàn)樣品氨基酸含量的測(cè)試分析，測(cè)定纈氨酸（Val）、異亮氨酸（Ile）、亮氨酸（Leu）、賴氨酸（Lys）、蛋氨酸（Met）、半胱氨酸（Cys）、苯丙氨酸（Phe）、酪氨酸（Tyr）、蘇氨酸（Thr）、天冬氨酸（Asp）、絲氨酸（Ser）、谷氨酸（Glu）、甘氨酸（Gly）、丙氨酸（Ala）、組氨酸（His）、精氨酸（Arg）、脯氨酸（Pro）共17 種氨基酸含量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007 軟件對(duì)不同產(chǎn)地駿棗果實(shí)性狀指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步計(jì)算，并用DPS 7.55 軟件進(jìn)行顯著性分析、相關(guān)性分析、主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同產(chǎn)地駿棗果實(shí)物理品質(zhì)分析

由表1 可知，第一師10 團(tuán)與12 團(tuán)駿棗果形指數(shù)存在顯著性差異，第十四師團(tuán)場(chǎng)間果實(shí)物理品質(zhì)指標(biāo)均不存在顯著性差異，第一師與第十四師間除單果重外，其余指標(biāo)在部分團(tuán)場(chǎng)間存在顯著性差異。駿棗果實(shí)物理品質(zhì)在兩個(gè)師之間變異系數(shù)為3.38%～10.91%，其中果實(shí)密度變異系數(shù)大于10%，兩個(gè)師駿棗果形均為長(zhǎng)圓形，單果重18 g 左右，第一師駿棗果實(shí)密度顯著大于第十四師。

表1 不同產(chǎn)地駿棗果實(shí)物理品質(zhì)

2.2 不同產(chǎn)地駿棗果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)分析

2.2.1 果實(shí)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)

由表2 可知，駿棗果實(shí)全氮、全磷、全鉀含量在第一師部分團(tuán)場(chǎng)間存在顯著性差異，在第十四師團(tuán)場(chǎng)間差異均不顯著，第一師與第十四師部分團(tuán)場(chǎng)間存在顯著性差異。果實(shí)全氮、全磷、全鉀含量在兩個(gè)師間的變異系數(shù)均在10%以上，其中全磷含量變異系數(shù)最大。

表2 不同產(chǎn)地駿棗果實(shí)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng) mg/kg

2.2.2 果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)

由表3 可知，第一師各團(tuán)場(chǎng)間果實(shí)糖、酸、維生素C 含量均不存在顯著性差異，第十四師224 團(tuán)與47 團(tuán)間總酸含量、糖酸比和還原糖含量均差異顯著，第一師與第十四師團(tuán)場(chǎng)間總酸含量、糖酸比和還原糖含量雖存在差異性，但均不顯著。兩個(gè)師駿棗總糖含量平均值為99.10 mg/g，總酸含量平均值為6.86 mg/g，蔗糖含量平均值為52.35 mg/g，維生素C 含量平均值為173.80 mg/kg，還原糖含量平均值為21.99 mg/g。果實(shí)品質(zhì)性狀在兩個(gè)師間變異系數(shù)為5.76%～16.54%，從大到小依次為糖酸比＞總酸含量＞蔗糖含量＞維生素C 含量＞還原糖含量＞總糖含量，其中糖酸比、總酸含量、蔗糖含量變異系數(shù)均大于10%。

表3 不同產(chǎn)地駿棗果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)

2.2.3 果實(shí)氨基酸

由表4 可知，第一師和第十四師駿棗含Asp、Thr、Ser 等16 種氨基酸，其中第十四師224 團(tuán)和第一師10 團(tuán)均含有15 種氨基酸，而第一師8 團(tuán)只含13 種氨基酸，其中Pro 含量最高，各氨基酸含量在師市內(nèi)或師市間部分團(tuán)場(chǎng)存在顯著性差異，變異系數(shù)均在10%以上，其中Tyr、Gly、Ala、Cys 含量變異系數(shù)較大，均在50%以上。

表4 不同產(chǎn)地駿棗果實(shí)氨基酸種類及含量 μg/kg

2.2.4 氨基酸的分類

多數(shù)學(xué)者根據(jù)氨基酸的作用將其分為TFAA、EAA、NEAA、CEAA、MAA、SOAA、SWAA、BIAA、AAA 和FAA 等[15]。在駿棗果實(shí)中各類氨基酸平均含量為0.78～24.73 μg/kg，其中TFAA 平均含量最高，達(dá)24.73 μg/kg。各類氨基酸占TFAA 的比率從大到小依次為SWAA（47.436%）＞MAA（45.178%）＞FAA（37.666%）＞SOAA（34.928%）＞CEAA（20.848%）＞EAA（17.020%）＞BIAA（14.584%）＞AAA（3.140%），EAA 占NEAA 的比率平均為20.535%。第十四師駿棗各類氨基酸含量均高于第一師，且除TFAA、NEAA、SWAA 外，其余氨基酸含量均以第十四師皮山農(nóng)場(chǎng)最高（表5）。

表5 駿棗不同作用氨基酸含量

2.3 相關(guān)性分析

2.3.1 果實(shí)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)與品質(zhì)指標(biāo)間的相關(guān)性

由表6 可以看出，駿棗果實(shí)營(yíng)養(yǎng)元素全氮、全磷、全鉀與各氨基酸均呈正相關(guān)，全氮與Asp、Thr、Ser、Glu、Val、Ile、Leu、Phe、Lys、His 呈顯著或極顯著正相關(guān)，全鉀與Thr、Ser、Glu、Val、Ile、Leu、Phe、Lys、His 呈顯著或極顯著正相關(guān)，全磷與Ser、Arg 呈顯著正相關(guān)，表明果實(shí)營(yíng)養(yǎng)元素的積累與氨基酸的合成有關(guān)。駿棗果實(shí)全氮、全磷、全鉀與維生素C 均呈負(fù)相關(guān)，與總糖、蔗糖均呈正相關(guān)，其中全氮與蔗糖、全鉀與總糖均呈顯著正相關(guān)。

表6 駿棗果實(shí)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)與品質(zhì)指標(biāo)間相關(guān)性

2.3.2 果實(shí)氨基酸間以及與風(fēng)味品質(zhì)間的相關(guān)性

由表7 可以看出，駿棗氨基酸之間有116 個(gè)正相關(guān)系數(shù)，存在顯著相關(guān)性的有16 個(gè)，存在極顯著相關(guān)性的有33 個(gè)，負(fù)相關(guān)系數(shù)4 個(gè)，相關(guān)系數(shù)在0.5 以上的有81 個(gè)，整體表明各氨基酸間的相關(guān)性較強(qiáng)。

表7 駿棗果實(shí)氨基酸間相關(guān)性

由表8 可以看出，駿棗果實(shí)氨基酸與維生素C、還原糖、總酸存在一定相關(guān)性，其中Asp 與維生素C 呈顯著負(fù)相關(guān)，Tyr 與還原糖、總酸均呈顯著正相關(guān)；駿棗果實(shí)氨基酸與總糖、蔗糖存在正相關(guān)性，其中Ser、Glu、Gly、Ala、Val、Ile、Leu、Phe、Lys與總糖均呈顯著正相關(guān)，Asp、Ser、Glu、Phe、Lys與蔗糖均呈顯著正相關(guān)。表明駿棗果實(shí)糖、酸、維生素C 的合成與果實(shí)氨基酸有關(guān)。

表8 駿棗果實(shí)氨基酸與風(fēng)味品質(zhì)間相關(guān)性

2.4 不同產(chǎn)地駿棗果實(shí)性狀及營(yíng)養(yǎng)成分主成分分析及綜合評(píng)價(jià)

對(duì)不同產(chǎn)地駿棗的29 種果實(shí)性狀及營(yíng)養(yǎng)成分含量指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，由表9 可以看出，依據(jù)主成分初始特征值均大于1，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率大于85%，提取3 個(gè)主成分，其特征值分別為16.653 4、5.231 5、4.323 5，方差貢獻(xiàn)率分別為57.425 5%、18.039 6%、14.908 7%，表明該3 個(gè)主成分對(duì)駿棗果實(shí)性狀及營(yíng)養(yǎng)成分的影響最大，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為90.373 8%，基本反映了所有變量的初始信息，能較好地體現(xiàn)不同產(chǎn)地駿棗29 種果實(shí)性狀及營(yíng)養(yǎng)成分含量指標(biāo)間的關(guān)系，可選用3 個(gè)主成分作為數(shù)據(jù)分析的有效成分。

表9 主成分的初始特征值及累計(jì)方差貢獻(xiàn)率

根據(jù)主成分性質(zhì)計(jì)算主成分載荷矩陣（表10），因子載荷值反映了原變量對(duì)因子影響的大小，正負(fù)代表變化方向的差別，正號(hào)表示對(duì)主成分正向影響，負(fù)號(hào)表示對(duì)主成分負(fù)向影響，載荷值的絕對(duì)值越大表明該氨基酸對(duì)主成分影響越大。由表10 可知，駿棗的29 種果實(shí)性狀及營(yíng)養(yǎng)成分變量間的主成分歸類，第1 主成分包括Asp、Glu、Val 等15 個(gè)指標(biāo)，第2 主成分為Tyr、維生素C、還原糖、總酸，第3主成分為Gly、Ala、Cys、橫徑、果形指數(shù)。

經(jīng)過(guò)主成分分析提取的3 個(gè)主成分，通過(guò)SPSS 19.0 軟件分析得到不同產(chǎn)地駿棗29 種果實(shí)性狀及營(yíng)養(yǎng)成分指標(biāo)在各個(gè)主成分中的得分，因此以每個(gè)主成分對(duì)應(yīng)方差的相對(duì)貢獻(xiàn)率為權(quán)重建立綜合評(píng)價(jià)模型F＝F1×0.489＋F2×0.060＋F3×0.072，根據(jù)該模型計(jì)算出不同產(chǎn)地駿棗的綜合得分，分值越高，說(shuō)明該產(chǎn)地駿棗品質(zhì)越好。由表11 可知，第十四師3 個(gè)團(tuán)場(chǎng)的駿棗品質(zhì)均優(yōu)于第一師，其綜合評(píng)價(jià)得分由高到低排序?yàn)椋旱谑膸熎ど睫r(nóng)場(chǎng)＞第十四師47 團(tuán)＞第十四師224 團(tuán)＞第一師8 團(tuán)＞第一師12團(tuán)＞第一師10 團(tuán)。不同產(chǎn)地的駿棗由于其生長(zhǎng)環(huán)境、氣候條件、栽培技術(shù)等差異，導(dǎo)致了果實(shí)品質(zhì)不同。

表11 不同產(chǎn)地駿棗果實(shí)性狀及營(yíng)養(yǎng)成分綜合得分

3 討論與結(jié)論

紅棗營(yíng)養(yǎng)成分豐富，富含糖類、脂肪、維生素、有機(jī)酸、黃酮、氨基酸及多種微量元素等[16]，本研究中不同產(chǎn)地駿棗果實(shí)中總糖含量最大，因此紅棗口感普遍偏甜；礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)是紅棗生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量與果實(shí)品質(zhì)形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，在果樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育、果實(shí)形成以及產(chǎn)量、果實(shí)品質(zhì)調(diào)控等方面起著非常重要的作用[17-18]，其含量除與光、溫、水、土、氣等環(huán)境生態(tài)因子相關(guān)外，還與品種、砧木類型[19]、栽培管理技術(shù)等因素密切相關(guān)[20]。本研究發(fā)現(xiàn)，不同產(chǎn)地駿棗果實(shí)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)存在差異，這可能與上述原因相關(guān)，同時(shí)在前人研究的基礎(chǔ)上，本研究將果實(shí)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)與果實(shí)品質(zhì)作為不同的整體研究，應(yīng)用相關(guān)分析探討果實(shí)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)含量與品質(zhì)指標(biāo)的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)駿棗果實(shí)營(yíng)養(yǎng)元素全氮、全磷、全鉀與各氨基酸均呈正相關(guān)，說(shuō)明果實(shí)中氮、磷、鉀代謝與氨基酸合成關(guān)系密切，而果實(shí)全氮與蔗糖呈顯著正相關(guān)，全鉀與總糖呈顯著正相關(guān)，表明氮、鉀對(duì)果實(shí)品質(zhì)具有較大的正向作用，這與林建明等[21]、張文等[22]的研究結(jié)果一致，因此在生產(chǎn)中通過(guò)科學(xué)有效地使用氮、鉀肥，增加果實(shí)氮、鉀含量，有助于提質(zhì)增效。王成等[23]、郭裕新等[24]、陳宗禮等[25]、趙堂等[16]、張艷紅等[26]研究發(fā)現(xiàn)，紅棗中富含17 種氨基酸，而在本研究中，駿棗含有除蛋氨酸和酪氨酸以外的15種氨基酸，這與前人研究存在一定差異，可能與本地的土壤養(yǎng)分含量有關(guān)。各游離氨基酸都有獨(dú)特的滋味和功效，其組成和含量也常作為評(píng)價(jià)食品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及口感風(fēng)味的重要指標(biāo)之一[27-28]。本研究表明，駿棗果實(shí)氨基酸與維生素C、還原糖、總酸存在一定相關(guān)性，其中17 對(duì)氨基酸與風(fēng)味品質(zhì)指標(biāo)間呈顯著相關(guān)性，說(shuō)明游離氨基酸對(duì)果實(shí)風(fēng)味具有一定影響，這與前人研究結(jié)果一致[29-30]；同時(shí)將15 種氨基酸進(jìn)行分類，發(fā)現(xiàn)在果實(shí)中SWAA 和MAA 含量較多，SWAA 能增進(jìn)甜味，增加食物的甜美程度[15]，MAA 在人和動(dòng)物體內(nèi)具有一些特殊的醫(yī)療保健功效，說(shuō)明駿棗輔以其他食物共同食用既可增加食物風(fēng)味，又可達(dá)到營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充和輔助治療的目的，因此我們?cè)隍E棗栽培管理中通過(guò)采前養(yǎng)分管理、田間措施梳理調(diào)控植物性食物氨基酸含量，對(duì)于改善作物風(fēng)味品質(zhì)具有重要作用。

主成分分析法目前已被廣泛應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)評(píng)價(jià)特征性指標(biāo)篩選和品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)[27,31]，因此筆者根據(jù)前人研究對(duì)新疆不同產(chǎn)地紅棗進(jìn)行物理品質(zhì)及內(nèi)在品質(zhì)分析，同時(shí)采用主成分分析法進(jìn)行綜合品質(zhì)評(píng)價(jià)。分析結(jié)果從29 個(gè)指標(biāo)中提取到3 個(gè)主成分，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率90.373 8%，綜合主要因子建立的評(píng)價(jià)模型為F＝F1×0.489＋F2×0.060＋F3×0.072，最終獲得6個(gè)產(chǎn)地駿棗綜合評(píng)價(jià)得分及排名，分值越高表示該產(chǎn)地駿棗品質(zhì)越好，分值由高到低依次為：第十四師皮山農(nóng)場(chǎng)＞第十四師47 團(tuán)＞第十四師224 團(tuán)＞第一師8 團(tuán)＞第一師12 團(tuán)＞第一師10 團(tuán)。