楊玉寧,陳松樹,高爾剛,李園園,潘秀珍,劉紅昌*,辛雪輝

1(貴州大學(xué) 農(nóng)學(xué)院,貴州 貴陽,550025)2(貴州大學(xué) 教學(xué)實驗場,貴州 貴陽,550025) 3(黎平林業(yè)局,貴州 黎平,557300)4(貴州省藥用植物繁育與種植重點實驗室,貴州 貴陽,550025)5(黎平盛竹聯(lián)創(chuàng)木通農(nóng)林發(fā)展有限公司,貴州 黎平,557300)

木通科(Lardizabalaceae)木通屬 (AkebiaDecne.) 植物為多年生纏繞木質(zhì)藤本,果實俗名“八月瓜”、“黃蠟瓜”、“八月炸”、“牛滾瓜”等,該屬植物主要包括木通(Akebiaquinata(Thunb.) Decne)、白木通(Akebiatrifoliatr(Thunb) Koidz.var.australis(Diels) Rehd)、三葉木通(Akebiatrifoliate(Thunb.) Koidz)[1-2]。木通屬植物果實在民間常作為水果食用,也是一種中藥材,中藥名為“預(yù)知子”,具有抗癌、利尿通淋、通經(jīng)下乳、抗菌消炎的功效[3-5]。木通屬植物分布于亞洲東部的中國、日本、朝鮮,在我國的華北、華南北部、東南沿海以及長江流域各省市均有分布[6]。生境的多樣性造就了木通屬植物豐富的種質(zhì)資源,在研究的3種木通中,每種下面還有豐富的變異種,尤其在果實色澤上的變異較大。目前對木通屬各種質(zhì)水果品質(zhì)的研究甚少,本試驗以木通屬植物為研究材料,對各種質(zhì)進行植物學(xué)形態(tài)特征鑒定和果實品質(zhì)檢測,從水果方向?qū)υ搶僦参锏拈_發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料

供試材料為木通科木通屬3個種的各種質(zhì)果實,均采自黎平盛竹聯(lián)創(chuàng)木通農(nóng)林發(fā)展有限公司在貴州省黎平縣敖市鎮(zhèn)梧寨村建立的木通種質(zhì)資源圃,經(jīng)貴州大學(xué)植物鑒定中心鑒定為木通科木通屬的植物木通(A.quinata(Thunb.) Decne)、三葉木通(A.trifoliate(Thunb.) Koidz)及白木通(A.trifoliatr(Thunb) Koidz.var.australis(Diels) Rehd),共計21份種質(zhì),其中木通種質(zhì)5份(標記為W1～W5)、三葉木通和白木通各8份,分別標記為S1～S8和B1～B8。于2014～2015年種植,搭架栽培,株行距1.8 m×2.5 m,栽培管理措施一致。表1為木通屬種質(zhì)質(zhì)量性狀編碼,21份種質(zhì)外觀特征及感官評價見表2。

總糖、可溶性糖、支鏈淀粉、直鏈淀粉、蛋白質(zhì)、還原糖試劑盒，貨號依次為：BC2715、BC0035、BC4275、BC4265、BC3185、BC0235，生產(chǎn)日期均在2019年9～11月，北京索萊寶科技有限公司；ICAP 7400電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，美國Thermo Fisher公司；Hitachi L-8800氨基酸自動分析儀，日本日立公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 取樣

于2019年9～10月進行取樣,每份種質(zhì)隨機選取1株為1重復(fù),重復(fù)3次,每株在東南西北中5個方向摘取10個果實,采摘標準為果實已軟化且果皮變色(9～10分熟),每份種質(zhì)共30個果實,取出果肉并于-20 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

表1 木通屬種質(zhì)果實質(zhì)量性狀編碼Table 1 Coding of fruit quality traits of Akebia germplasm

表2 木通屬21份種質(zhì)外觀形態(tài)及感官評價Table 2 Shape parameters and sensory evaluation of 21 germplasms in Akebia Decne

1.2.2 果實外觀品質(zhì)測定

利用數(shù)顯游標卡尺測量每份種質(zhì)果實的縱徑和橫徑，取其平均值，果形指數(shù)按公式(1)計算：

(1)

每份種質(zhì)取30個果實,稱其鮮重質(zhì)量，取其平均值為單果質(zhì)量，果肉質(zhì)量=單果質(zhì)量-果皮質(zhì)量-種子質(zhì)量，可食率按公式(2)計算：

(2)

1.2.3 果實營養(yǎng)品質(zhì)測定

果實含水量測定參照GB 5009.3—2010中的直接干燥法;可溶性固形物含量測定參照農(nóng)業(yè)標準NY/T 2637—2014;總糖、可溶性糖、支鏈淀粉、直鏈淀粉、蛋白質(zhì)、還原糖采用試劑盒測定;可滴定酸采用酸堿滴定法測定;礦質(zhì)元素種類及含量采用硝酸消解灰分法[7];氨基酸種類及含量采用水解法[8];糖酸比和固酸比分別按公式(3)、(4)計算。

(3)

(4)

上述檢測指標均做3次生物學(xué)重復(fù)。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007進行數(shù)據(jù)整理,品質(zhì)數(shù)據(jù)用“平均值±標準差”表示,利用SPSS 19.0的Duncan多重比較方法在0.05水平下對各評價指標進行差異顯著性分析、利用皮遜爾相關(guān)性分析進行指標篩選,以及使用Z-score描述性統(tǒng)計對篩選的品質(zhì)指標數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)標準化,最后通過SPSS 19.0進行主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 木通屬種質(zhì)果實外觀品質(zhì)比較

木通屬不同種質(zhì)間及種內(nèi)果實單果質(zhì)量、果形指數(shù)及可食率差異顯著(表3)。從單果質(zhì)量來看,三葉木通和白木通果實較大,S2、S8、B6、B8單果質(zhì)量最大,均達到190 g以上,顯著高于其他種質(zhì)。三葉木通各種質(zhì)間果實單果質(zhì)量變異系數(shù)最大,為43.35%。21份種質(zhì)的果形指數(shù)在1.8～2.6,白木通果形指數(shù)最大,B2、B5、B6這3份種質(zhì)的果形指數(shù)均大于2.5,屬于典型的長型果形,而B2果實頭部較小,屬于小頭形的果型,S1與S7未達到2,這2份種質(zhì)的果實形狀接近卵球形,S1果型稍彎,接近小腎形；三葉木通各種質(zhì)間果實的形狀差別較大,木通各種質(zhì)間的變異較小,變異系數(shù)僅為1.24%。21份種質(zhì)中果肉質(zhì)量差異顯著,達到60 g以上的主要是三葉木通(S8)和白木通這2個種(B6、B8),種內(nèi)變異最大的是三葉木通。21份種質(zhì)的可食率差異顯著,木通平均可食率高于其他兩類,可食率在40%以上的僅S4(41.65%)和W4(41.58%)2種,三葉木通種內(nèi)變異較大。綜合來看,三葉木通在單果質(zhì)量、果形指數(shù)、果肉質(zhì)量及可食率幾個方面的變異都是最大的。

表3 木通屬種質(zhì)間的外觀品質(zhì)比較Table 3 Comparison of appearance quality of Akebia Decne

2.2 木通屬種質(zhì)果實內(nèi)在品質(zhì)比較

2.2.1 營養(yǎng)成分比較

三類木通種內(nèi)的果肉含水率變異不大,變異系數(shù)在3.8%～4.4%,三葉木通種質(zhì)的含水率較高,均在80%以上,其中S1的含水率最高,達到91.47%(表4)。在糖酸比一定的情況下,含水率越高,則果實的甜味越低。三葉木通種質(zhì)間除S3、S5糖酸比較高外,其余較低,這也是三葉木通甜味較低的原因。不同種質(zhì)間固酸比、糖酸比差異顯著,由于可溶性固形物中大部分為可溶性糖,所以從總體上來看,固酸比與糖酸比呈正相關(guān)關(guān)系,21份種質(zhì)可滴定酸含量差異顯著但含量均較低,表明木通屬植物果實口味較甜；不同種質(zhì)的還原糖質(zhì)量分數(shù)在45～87 mg/g,木通與三葉木通種內(nèi)變異較大,且S3顯著高于其余種質(zhì)；不同種質(zhì)的總糖質(zhì)量分數(shù)差異顯著,B3～B6、B8、W3～W5的總糖質(zhì)量分數(shù)均達到了200 mg/g以上。21份種質(zhì)的蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)在9～23 mg/g,B2～B3、B5～B6達到20 mg/g以上。從總淀粉來看,白木通種質(zhì)平均淀粉含量較高,三葉木通種質(zhì)的淀粉含量的變異最大。從支直比來看,三葉木通種內(nèi)變異最大,白木通的支直比都在1以上,其中B2的支直比最大(2.11),表明白木通種質(zhì)口感較軟糯；W1～W5支鏈淀粉含量相對較低,支直比未達到1,說明木通口感較清爽,果肉較??；三葉木通中,S1、S4、S6未檢出支鏈淀粉,其余種質(zhì)支直比較居中,表明三葉木通的淀粉值低,口感居中。

表4 木通屬種質(zhì)間果實營養(yǎng)成分比較Table 4 Comparison of nutritional components of different varieties of Akebia Decne

2.2.2 礦質(zhì)元素含量比較

21份種質(zhì)間常量元素含量差異均顯著,各元素中K質(zhì)量分數(shù)最高,達到8.87 g/kg,P、Ca、Mg、Na質(zhì)量分數(shù)在1.2～1.32 g/kg。各元素及元素總值(除Na外)在21份種質(zhì)間的變異系數(shù)為18%～25%,Na元素的變異系數(shù)為55.12%；三葉木通與木通中變異最大的是Na,三葉木通中的平均質(zhì)量分數(shù)為1.44 g/kg,木通中僅為0.22 g/kg。研究發(fā)現(xiàn),人類在食物中攝入的Na過高,往往會導(dǎo)致高血壓[9-10],因此在Na元素方面木通優(yōu)于白木通和三葉木通。白木通中變異最大的是P,含量在0.75～1.62 g/kg。從大類的均值來看,三葉木通的常量元素含量最高,其中S3的常量元素含量顯著高于其余20份種質(zhì),為20.61 g/kg,白木通次之(表5)。

表5 木通屬種質(zhì)間的常量元素含量比較 單位：g/kg

續(xù)表5

21份種質(zhì)間微量元素含量差異顯著,如表6所示,其中Mn質(zhì)量分數(shù)最高(75.08 mg/kg),其次是Fe(26.95 mg/kg)；各元素及元素總值(除B外)在21份種質(zhì)間的變異系數(shù)為19%～29.75%,B的總變異系數(shù)為102.63%；三類木通中均是B元素的變異最大,且在三葉木通與白木通中有多份種質(zhì)未檢出B元素。研究發(fā)現(xiàn),噴施硼肥對提高果實產(chǎn)量,降低果實酸度,促進外觀、口感品質(zhì)提升有明顯作用[11],在本研究中,B元素在21份種質(zhì)中變異較大,表明其對品質(zhì)的影響較大。21份木通種質(zhì)樣品均未檢出Cd與Pb(故表6未顯示)。從總值與均值來看,木通的微量元素平均含量最高,白木通次之,其中B2在21份種質(zhì)中總值最高(172.46 mg/kg)；三葉木通的微量元素平均含量最低(表6)。

表6 木通屬種質(zhì)間的微量元素含量比較 單位：mg/kg

續(xù)表6

2.2.3 氨基酸含量比較

木通屬不同種質(zhì)間的氨基酸種類并不齊全,其中Asp、Thr、Cys、Iie在21份種質(zhì)樣品中均未檢測出,Ala和Lys在21份種質(zhì)中均有檢測出(表7)。16種氨基酸中平均含量最高的是Arg,最低的是Phe,且僅在S8中有檢出,因此在21份種質(zhì)中的變異系數(shù)也最大。三類木通果肉中游離氨基酸含量與種類的變異較大,三葉木通與木通的游離氨基酸含量較高的均是Arg與Lys,而在白木通中Arg的平均質(zhì)量分數(shù)僅為0.56 mg/g。21份木通種質(zhì)總氨基酸(T)質(zhì)量分數(shù)在2.88～19.70 mg/g,最高為S8,最低為B3；必需氨基酸(E)質(zhì)量分數(shù)在1.56～2.88 mg/g,最低為B1,最高為S5；非必需氨基酸(N)質(zhì)量分數(shù)在0.92～17.50 mg/g,最高為S8,最低為B3；藥效氨基酸(M)質(zhì)量分數(shù)在2.19～18.09 mg/g,最高為S8,最低為B3；甜味氨基酸(S)質(zhì)量分數(shù)在0.71～2.65 mg/g,最低為S8,最高為W2；鮮味氨基酸(F)在W3和B1兩份種質(zhì)中均未檢出,在其余種質(zhì)中的質(zhì)量分數(shù)在0.26～1.64 mg/g；芳香氨基酸(A)在W4、S1、S3～S4、B3中均未檢出,在S8中最高(2.46 mg/g),在其余種質(zhì)中的含量無太大差異,在0.18～0.57 mg/g。T、N、M、F、A這幾類氨基酸在種間及種內(nèi)的變異都較大,表明種質(zhì)的不同對氨基酸的種類及含量影響較大。

2.3 木通屬不同種質(zhì)間果實品質(zhì)的主成分分析

2.3.1 指標篩選與數(shù)據(jù)正向化和標準化

進行綜合評價必須剔除評價指標間信息重復(fù),避免結(jié)果出現(xiàn)偏差,遂篩選出含水率、單果質(zhì)量、果形指數(shù)、果肉質(zhì)量、可食率、固酸比、糖酸比、總糖、還原糖、蛋白質(zhì)、支直比、總淀粉這12個相對獨立的指標,以及總變異系數(shù)較大的Na與B(變異系數(shù)較大表明這2種元素對種間品質(zhì)影響較大)含量；在表6中,T～A幾種類型的氨基酸分別由不同的游離氨基酸組成,除E、S兩類氨基酸外,T、N、M、F、A這五類氨基酸的變異系數(shù)均達到50%以上,因指標相對較多,還需對其進行皮遜爾相關(guān)性分析,結(jié)果如表8所示,F與其余幾類氨基酸不相關(guān),T、N、M、A四類氨基酸呈極顯著相關(guān),評價時可選用其中一個指標代表,而A的總變異系數(shù)達到140%左右,所以篩選出的氨基酸指標為：F與A。將負向指標正向化后,為避免各指標量綱影響,需通過SPSS描述性統(tǒng)計對指標正向化后的原始數(shù)據(jù)標準化[12]。

2.3.2 主成分分析

主成分分析結(jié)果顯示,前4個主成分的特征值大于1,累計貢獻率達76.33%,表明各性狀的貢獻率分散,累計貢獻率增長不明顯,說明性狀變異的復(fù)雜性和多向性。這4個組成分反映了原始變量的絕大部分信息,可提取前4個主成分代替原16個指標綜合評價木通屬果肉品質(zhì),表9為未旋轉(zhuǎn)的成分載荷矩陣[13]。對第1主成分產(chǎn)生正向影響的指標主要有單果質(zhì)量、果肉質(zhì)量、果形指數(shù)、支直比、總淀粉,產(chǎn)生負面影響的主要是含水率、Na、B,因此可將第1主成分視為果實質(zhì)量、形狀、口感及營養(yǎng)指標；對第2主成分產(chǎn)生正向影響的主要有固酸比、糖酸比、總糖、還原糖,產(chǎn)生負面影響的是A,因此可把第2主成分視為甜度及香味指標；決定第3主成分是可食率、蛋白質(zhì),前者產(chǎn)生正向影響,后者反之,視為可食率及蛋白質(zhì)指標；影響第4主成分中的是F并對第4主成分產(chǎn)生正向影響,視為果實鮮味指標。

2.3.3 木通屬種質(zhì)果實品質(zhì)的綜合評價

用各指標變量的主成分載荷除以主成分相對應(yīng)的特征值開平方根,便得到4個主成分中每個指標所對應(yīng)的系數(shù)即特征向量,以特征向量為權(quán)重構(gòu)建4個主成分的函數(shù)表達式,再以各主成分所對應(yīng)的方差貢獻率作為權(quán)重,根據(jù)主成分得分和對應(yīng)的權(quán)重線性加權(quán)求和得到主成分的綜合得分模型：F=0.351F1+0.207F2+0.138F3+0.067F4。

表8 不同種類氨基酸相關(guān)性分析Table 8 Correlation analysis of different kinds of amino acid

表9 木通屬種質(zhì)間各品質(zhì)指標的成分載荷矩陣Table 9 Component loading matrix of each quality index of Akebia Decne

根據(jù)各主成分的函數(shù)表達式計算出21份木通種質(zhì)各主成分得分值及排序結(jié)果,然后再以主成分綜合得分模型計算出21份木通種質(zhì)果實品質(zhì)性狀的綜合得分和綜合排名。在綜合得分排序中(表10),排名在前的基本為白木通種質(zhì),木通的W4與三葉木通的S4分別在第7位與第9位,排名前6的為B2、B4～B8。其中B6的F1、F4均第一,而F2、F3值居中,表明其果實形態(tài)大小、口感及營養(yǎng)都較好,而可食率與香甜味居中；B8的F2、F3值相較于F1都較居中,說明其形狀大小、口感及營養(yǎng)較優(yōu),而其他指標相對居中,鮮味最差；B4的F1、F2值都靠前,而F3、F4值居中,說明B4在營養(yǎng)、甜度、口感香味以及果實大小都較優(yōu),但可食率、蛋白及果實鮮味指標較居中；B5的F1值靠前,F2～F4值居中,表明B5果實的形態(tài)大小、口感營養(yǎng)較好,而其他居中；B2除F3值以外,其他均靠前,表明B2的可食率與蛋白含量居中；B7的F1、F3值靠前,而F2、F4值居中,說明其可食率及口味居中,其他表現(xiàn)較優(yōu)。從綜合得分排序情況來看,所選種質(zhì)中白木通種質(zhì)較優(yōu)秀,三葉木通種質(zhì)有優(yōu)有劣,木通種質(zhì)雖有W4排在第7位,但結(jié)合感官評價來看品質(zhì)較差,綜合來看木通作為水果品質(zhì)較差。

表10 木通屬果實品質(zhì)的主成分因子得分Table 10 Principal component factor scores of fruit quality of Akebia Decne

3 結(jié)論

果實的風(fēng)味、色澤及營養(yǎng)是評價果實品質(zhì)差異的主要考察因素[14],木通屬植物果實因其獨特風(fēng)味與藥用價值而受到人們的青睞,但因其種質(zhì)資源較多較雜,使得種質(zhì)間品質(zhì)差異表現(xiàn)較大,對其進行評價和篩選是有效利用和選育優(yōu)異種質(zhì)資源并推廣栽培的基礎(chǔ)和前提。本試驗研究發(fā)現(xiàn),種質(zhì)對品質(zhì)的影響較大。從外觀品質(zhì)來看,各種間的果形、果實質(zhì)量、顏色等方面均有不同程度的差異,三葉木通種內(nèi)變異最大。糖酸比與固酸比是影響風(fēng)味的重要指標[15],支直比是評價口感的重要指標[16],木通果實的果肉高糖低酸,味道香甜可口,口感柔軟黏糯,但因種質(zhì)的不同也略有差異,本研究發(fā)現(xiàn)白木通種質(zhì)的果肉相較于其他兩類,口感及味道則更佳。從礦質(zhì)元素方面來看,木通屬植物果實的常量及微量元素豐富,高于我們常吃的甜柿[17]、蘋果[18]等。經(jīng)常食用高鉀低鈉食物有預(yù)防心血管疾病及腸胃炎的作用[19],木通果實的果肉中,鉀元素含量顯著高于鈉元素,屬于典型的高鉀低鈉植物,這與唐成林等[20]的研究一致；氨基酸是食物風(fēng)味物質(zhì)的合成前體[21],各類氨基酸也有不同的營養(yǎng)功效[22-23],從氨基酸種類及含量方面看,21份木通屬種質(zhì)間氨基酸總量差異較大,且各種質(zhì)間氨基酸的種類也不同,木通果實中所含氨基酸種類最多的為11種,這與前人[24-25]研究(15～16種)不一致,推測可能與生長環(huán)境或種質(zhì)不同有關(guān),在今后的種植栽培及種質(zhì)收集過程中應(yīng)格外注意果肉中各類游離氨基酸的變化。

通過主成分分析對這21份種質(zhì)進行綜合評價,結(jié)果顯示白木通中的優(yōu)質(zhì)種質(zhì)較多,B2～B8綜合得分靠前,但結(jié)合果實外觀色澤與感官評價來看,B3、B6～B8卻并不理想,可考慮作為深加工產(chǎn)品原料。此外主成分分析還可以客觀地選出一些獨具特色的優(yōu)良性狀,例如木通在F2及F3的得分排名較靠前,結(jié)合顯著性分析,木通的可食率較高,而可食率高可能與木通的種子較小有關(guān),在今后的雜交育種工作中,可以利用它的優(yōu)勢,培育出營養(yǎng)價值高、籽小、可食率高的木通新種質(zhì)。

綜上所述,木通屬植物果實作為新一代水果,具有較高的營養(yǎng)及藥用價值,其中較高的鉀鈉比對人體十分有益,通過對21份木通種質(zhì)的果肉品質(zhì)分析,白木通種質(zhì)比三葉木通及木通更為優(yōu)秀,三葉木通次之,木通最差；綜合內(nèi)在品質(zhì)、外觀品質(zhì)與感官評價,白木通種質(zhì)中的B2、B4～B5與三葉木通中S4、S8因其外形與內(nèi)在品質(zhì)較優(yōu),可作為水果使用,而B3、B6～B8雖然內(nèi)、外在品質(zhì)優(yōu)秀,但果色略差,可能影響銷售,但可考慮往深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展。