山杏不同无性系的产量性状及种仁营养成分研究

吴月亮 许 淼 张静涵 董胜君 刘明国

(沈阳农业大学林学院，辽宁 沈阳 110866)

山杏 (Armeniacasibirica) 又称西伯利亚杏，蔷薇科 (Rosaceae) 杏属(Armeniaca)[1]灌木或小乔木，果肉干燥，不可食，种仁味苦，主要分布在俄罗斯远东和西伯利亚、蒙古东部和东南部，以及我国内蒙古、黑龙江、吉林、辽宁、河北、山西等地[2]。山杏是集生态效益、经济效益和社会效益于一身的 “三效合一” 树种，喜光、抗旱、耐寒、耐瘠薄，具有优良的水土保持和防风固沙功能；同时山杏具有很高的经济价值，苦杏仁含有丰富的蛋白质、脂肪、总糖、粗纤维和苦杏仁苷等多种营养成分，广泛应用于食品、医药和工业领域[3-4]。苦杏仁中含有人体必需的8种氨基酸[5]，脂肪酸中不饱和脂肪酸含量占95%左右[6]，特别是苦杏仁苷，具有防癌抗癌功能，还有止咳、祛痰、定喘等作用，是重要的中药材，因此苦杏仁在国内外市场上供不应求[7-8]。但我国山杏长期处于野生和半野生状态，即使人工造林，也基本是 “有种就采，有苗就栽”，群体经济性状普遍衰退，而且大小年现象十分严重，杏仁产量低而不稳成为山杏产业发展的主要瓶颈[9]。选育高产稳产的山杏优良无性系品种，实现山杏产业高效可持续发展是育种工作者亟待解决的科学问题。

本研究以辽宁省北票市林木良种繁育中心的山杏7个无性系为研究对象，对山杏无性系的产量性状和种仁各营养成分的含量进行了测定，通过变异分析、方差分析和多重比较，选择优良无性系，为山杏综合开发利用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料取自辽宁省北票市林木良种繁育中心 (东经120°18′，北纬42°28′) 10年生山杏无性系试验林。试验采用随机区组试验设计，7个无性系，设置3个区组，15株小区，株行距2 m × 3 m，于7月调查产核量，山杏无性系分别为1号，6号，25号，28号，37号，39号和42号。

1.2 测定方法

1.2.1山杏无性系果、核、仁各性状调查

在7月份山杏果实成熟后，每个无性系在3个区组各随机取果实30个，用游标卡尺 (精确到0.02 mm) 测定果长、果宽、果厚即果三径、核长、核宽、核厚即核三径和仁长、仁宽、仁厚即仁三径；每个无性系在3个区组测定的果质量、核质量和仁质量为3次重复，计算各个无性系的平均单果质量、平均单核质量、平均单仁质量，以下简称单果质量、单核质量、单仁质量。按公式 (1)～(2) 计算出核率和出仁率。

出核率=(单核质量/单果质量)×100%

(1)

出仁率=(单仁质量/单核质量)×100%

(2)

1.2.2山杏无性系产核量调查

调查山杏各无性系在3个区组内的单株产果量和冠幅，利用出核率，按公式 (3)～(4) 计算单位树冠垂直投影面积产核量[10]，以下简称产核量。

树冠垂直投影面积=π [(冠幅东西长 + 冠幅南北长) ÷ 4]2

(3)

单位树冠垂直投影面积产核量=(单株产果量×出核率)/树冠垂直投影面积

(4)

1.2.3营养成分测定

7个山杏无性系的种仁为测定材料，蛋白质含量用GB 5009.5—2010[11]测定，脂肪含量用GB/T 5009.6—2003[12]测定，总糖含量用GB/T 5009.8—2008[13]测定，粗纤维含量用GB/T 5009.10—2003[14]测定，苦杏仁苷含量参照参考文献 [15] 测定，氨基酸含量用GB/T 5009.124—2003[16]测定，脂肪酸含量及组成 (包括不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸) 用GB/T 17376—2008[17]和GB/T 17377—2008[18]测定。

1.3 分析方法

采用SPSS统计软件[19]，对试验数据进行方差分析，采用S-N-K法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 产量性状变异分析

由表1可知，山杏不同无性系的果、核和仁大小不一，形态各异。在单果质量、单核质量、单仁质量、出核率、出仁率和产核量等性状上，不同无性系间的差异均达到了极显著水平 (P< 0.01)，各性状变异系数大小的排列次序为单核质量 > 单果质量 > 单仁质量 > 出核率 > 产核量 > 出仁率。由此可见，山杏不同无性系间各性状的变异是较大的，这有利于对不同性状进行选择。在山杏种仁利用方面，产核量和出仁率是2个最重要的指标，因为7个无性系均为在产核量方面经过初选的优良无性系，因此在产核量性状上的变异系数相对较小，各无性系平均产核量在237.78 g/m2～317.86 g/m2之间，但彼此差异仍达到极显著水平 (P< 0.01)，其中28号无性系产核量最高，39号、37号和1号产核量次之，三者之间差异不显著，42号、6号和25号产核量稍低。在出仁率性状上，39号出仁率最高，1号、28号和37号次之，综合考虑产核量和出仁率2个性状，28号、39号、1号和37号可优先开展良种审定和推广工作，42号、6号和25号做为候选良种。

表1 山杏无性系产量性状的变异情况Table 1 Variation of yield traits of A.sibirica clones

注：不同大写字母表示差异极显著 (P< 0.01)。

2.2 种仁营养成分及含量的比较分析

由表2可知，山杏不同无性系间各营养成分含量的差异均达到了极显著的水平 (P< 0.01)，苦杏仁苷的变异系数最大，依次是总糖、蛋白质、脂肪、粗纤维。25号、39号、28号和1号的苦杏仁苷含量极显著的高于其他无性系 (P< 0.01)，6号和37号次之，42号含量最低，因42号为甜仁山杏，因此导致不同无性系间苦杏仁苷含量的变异系数最大。不同无性系间总糖含量由高到低排列次序为39号 > 28号 > 37号 > 42号 > 6号 > 1号 > 25号，除1号和25号之间差异不显著外，其余各无性系间总糖含量的差异均达到极显著水平 (P< 0.01)。不同无性系间蛋白质含量分成2组，28号、42号、39号、25号蛋白质含量较高，37号、6号、1号较低，组间差异达到极显著水平 (P< 0.01)，组内差异不显著。不同无性系间脂肪含量也分为2组，1号和37号脂肪含量较高，42号、25号、6号、28号、39号较低，组间差异达到极显著水平 (P< 0.01)，组内差异不显著。1号粗纤维含量最高，25号粗纤维含量最低，二者间差异达到极显著水平 (P< 0.01)，其他不同无性系间粗纤维含量差异不显著。

表2 山杏无性系种仁各营养成分含量的变异分析Table 2 Variation analysis of the almonds nutrients contents of A.sibirica clones %

注：不同大写字母表示差异极显著 (P< 0.01)。

2.3 种仁氨基酸组成及含量分析

氨基酸是构成蛋白质的基本物质，是人体中不可缺少的营养成分，为人体正常代谢和维持生命活动提供了物质基础。由表3可知，山杏不同无性系种仁内富含18种氨基酸，包括人体必需的8种氨基酸和10种非必需氨基酸。在必需氨基酸中，亮氨酸含量最高，占必需氨基酸总量的24.93%，苯丙氨酸、缬氨酸的含量次之，蛋氨酸含量最低；非必需氨基酸中，谷氨酸含量最高，占非必需氨基酸总量的34.55%，天冬氨酸和精氨酸含量次之，半胱氨酸含量最低。各种氨基酸在山杏不同无性系间含量的差异均达到了极显著水平 (P< 0.01)，变异系数最大的是色氨酸，最小的是赖氨酸，各种氨基酸变异系数为8.46%～16.66%。

表3 山杏不同无性系种仁内氨基酸组成及含量分析Table 3 The composition and contents of amino acids in the almonds of A.sibirica clones

注：*为人体必需氨基酸。不同大写字母表示差异显著 (P< 0.01)。

7个山杏无性系所含氨基酸总量 (TA)、必需氨基酸总量 (E) 和非必需氨基酸总量 (N) 的排列次序均与蛋白质含量的排列次序相同，从高到低依次为28号、42号、39号、25号、37号、6号、1号，氨基酸总量的平均值为164.51 mg/g，必需氨基酸总量的平均值为47.77 mg/g，占氨基酸总量平均值的29.04%，非必需氨基酸总量的平均值为116.74 mg/g，占氨基酸总量平均值的70.96%。28号、42号、39号和25号无性系氨基酸总量超过所有无性系氨基酸总量平均值的16.16%、8.14%、5.25%和4.10%，而37号、6号和1号比所有无性系氨基酸总量平均值低0.72%、13.17%和19.76%；28号、42号、39号和25号所含必需氨基酸比所有无性系必需氨基酸平均值分别高12.81%、9.38%、4.31%和1.93%，37号、6号和1号所含必需氨基酸比所有无性系必需氨基酸平均值低0.96%、10.49%和16.91%；7个山杏无性系必需氨基酸总量与氨基酸总量比值 (E/TA) 为28.20%～30.07%。从山杏不同无性系所含氨基酸总量和必需氨基酸总量的绝对值来看，28号、42号、39号和25号无性系更好。

2.4 种仁脂肪酸组成及相对含量分析

测得山杏种仁含有丰富的脂肪酸，包括6种饱和脂肪酸和5种不饱和脂肪酸。由表4可知，各种脂肪酸的相对含量在山杏不同无性系间的差异均达到了极显著水平 (P< 0.01)，变异系数最大的是木脂酸，最小的是油酸，各种脂肪酸变异系数为3.01%～33.80%。在饱和脂肪酸中，棕榈酸的相对含量最高，山杏无性系棕榈酸相对含量的平均值为3.62%，其他饱和脂肪酸的相对含量均不足1%。在不饱和脂肪酸中，油酸的相对含量最高，山杏无性系油酸相对含量的平均值为68.04%，1号无性系油酸相对含量最高，37号、42号和39号次之，28号、25号和6号油酸相对含量依次降低；山杏无性系亚油酸的相对含量的平均值为26.54%，其他不饱和脂肪酸的相对含量均不足1%。7个山杏无性系不饱和脂肪酸中单不饱和脂肪酸平均值为68.59%，多不饱和脂肪酸平均值为26.77%；山杏不同无性系间不饱和脂肪酸总量与脂肪酸总量比值 (U/TF) 为95.10%～95.53%，平均值为95.36%。

表4 山杏不同无性系种仁内脂肪酸组成及相对含量分析Table 4 The composition and relative contents of fatty acids in the almonds of A.sibirica clones %

注：**代表不饱和脂肪酸，TF为脂肪酸总量，S为饱和脂肪酸总量， U为不饱和脂肪酸总量， MUFA为单不饱和脂肪酸总量，单不饱和脂肪酸包括棕榈油酸和油酸，PUFA为多不饱和脂肪酸总量，多不饱和脂肪酸包括亚油酸、α-亚麻酸和花生四烯酸。

3 结论与讨论

对7个山杏无性系的产量性状测定表明，果三径的平均值为2.06 cm、2.07 cm、1.61 cm，核三径的平均值为1.61 cm、1.45 cm、0.83 cm，仁三径的平均值为1.18 cm、0.98 cm、0.53 cm，7个无性系的平均单果质量为3.52 g，平均单核质量为0.73 g，平均单仁质量为0.28 g，平均出核率为20.94%，这与刘明国等[20]测定的66个西伯利亚杏无性系的果三径、核三径、仁三径、单果质量、单核质量、单仁质量和出核率等各性状的平均值相比均小；7个山杏无性系的平均出仁率为38.98%，平均产核量为269.58 g/m2，比66个西伯利亚杏无性系出仁率和产核量的平均值大。山杏的产量性状受气候和立地条件影响很大，本研究在测定山杏产量性状的当年气候异常干旱，致使山杏大部分产量性状比正常年份的值小，但7个无性系是经过二次选优后再重新安排试验的无性系，其产核量比66个无性系产核量平均值高110.91%。本研究根据出仁率和产核量，28号、39号、1号和37号可优先开展良种审定并推广，而42号、6号和25号的平均产核量超过66个西伯利亚杏无性系平均产核量的90%，亦可做为候选良种继续观察。

对山杏无性系种仁主要营养成分的测定表明，7个山杏无性系种仁蛋白质含量的平均值为17.9%，其中种仁蛋白含量高的28号、42号、39号和25号蛋白质含量的平均值为19.4%，比陈毅琼[21]测得的11个苦仁品种和6个甜仁品种杏仁可溶性蛋白的含量均高，与内蒙古万家沟地区10个群体山杏苦杏仁蛋白含量 (17.8%～21.5%)[6]相近，比新疆地产苦杏仁蛋白含量 (23.7%)[22]、陕西永寿县苦杏仁蛋白含量 (27.0%)[23]和内蒙古赤峰的西伯利亚杏苦杏仁蛋白含量 (31.3%)[24]均低，比侯娜等[25]测得的贵州不同引种地油用牡丹种子的蛋白质含量 (14.09%～14.74%) 和李颖林等[26]测得的福建省建瓯市17个锥栗主栽农家品种的蛋白质含量 (4.20%～10.11%) 均高；7个山杏无性系种仁脂肪含量的平均值为48.0%，其中1号和37号无性系种仁脂肪含量均为52.5%，比新疆地产苦杏仁脂肪含量 (50.8%)[22]、陕西永寿县苦杏仁脂肪含量 (49.6%)[23]、内蒙古赤峰的西伯利亚杏杏仁脂肪含量 (49.5%)[24]和甘肃镇原的苦杏仁脂肪含量 (50.1%)[27]均高，也比产于伊朗的三种扁桃仁的脂肪含量 (44.4%～51.4%)[28]和产于土耳其在成熟期时采收的四个品种杏仁的脂肪含量 (48.8%～50.2%)[29]均高；7个山杏无性系种仁总糖含量的平均值为4.3%，比新疆地产苦杏仁总糖含量 (3.97%)[22]稍高，比陕西永寿县的苦杏仁总糖含量 (9.0%)[23]低；7个山杏无性系种仁粗纤维含量的平均值为10.3%，比陕西永寿县苦杏仁粗纤维含量 (9.0%)[23]稍大；7个山杏无性系除42号甜仁杏苦杏仁苷含量较低外，其他无性系种仁苦杏仁苷含量较高，其中25号、39号、28号和1号的苦杏仁苷含量的平均值5.52%，比陕西永寿县苦杏仁苷含量 (3.92%)[23]和甘肃镇原苦杏仁苷含量 (4.40%)[27]稍大，比内蒙古万家沟地区10个群体山杏苦杏仁苷含量 (5.66%～7.03%)[6]稍小。苦杏仁是重要的中药材，苦杏仁苷具有防癌抗癌功能，是其他经济树种所不能比拟的。从各种营养成分含量的差异来看，不同地区或不同种杏仁的脂肪含量较稳定，占杏仁营养成分总量的50%左右，粗纤维含量较稳定，占杏仁营养成分总量的10%左右；苦杏仁苷、总糖和蛋白含量差异较大，相互间差异达到80%或超过100%。

对山杏无性系种仁蛋白内氨基酸组分及含量测定表明，山杏无性系种仁含有18种氨基酸，包括人体所必需的8种氨基酸，7个山杏无性系E/TA的平均值为29.04%，与世界卫生组织和联合国粮农组织 (WHO/FAO) 规定的E/TA值标准 (40%)[30]差距不小，同内蒙古赤峰的西伯利亚杏杏仁氨基酸的组分一致，但比其E/TA值 (26.22%)[24]高；陕西永寿县苦杏仁含有17种氨基酸[5,23,31]，包括人体所必需的7种氨基酸 (未测得色氨酸)，其E/TA值为28.34%，与7个山杏无性系E/TA的平均值接近。7个山杏无性系中谷氨酸的含量最高，谷氨酸与氨基酸总量的比值范围为23.35%～25.54%，因谷氨酸参与脑组织代谢，使脑机能活跃，有增强记忆的功能，具有健脑作用，是中枢神经系统内含量最多的非特异性兴奋性氨基酸[32-33]，因此青少年食用适宜的杏仁蛋白有助于大脑的智力开发。

对山杏无性系种仁脂肪酸组分及含量测定表明，7个山杏无性系均含有6种饱和脂肪酸和5种不饱和脂肪酸，U/TF值的平均值为95.36%，这与内蒙古赤峰的西伯利亚杏苦杏仁U/TF值 (95.85%)[24]相近；但两者间油酸 (68.04%∶65.38%)、亚油酸 (26.54%∶29.90%)、单不饱和脂肪 (68.59%∶65.82%)、多不饱和脂肪酸 (26.77%∶30.03%) 的比例有较大差异，且U/TF值与李科友等[31]在陕西永寿县测得苦杏仁U/TF值 (94.85%) 相近。食用油的营养价值主要取决于单不饱和脂肪酸 (油酸) 含量，1号和37号油酸相对含量较高，因此二者的营养价值较高；山杏各无性系种仁油酸的相对含量高于棕榈油的油酸相对含量 (40%)，但比橄榄油和茶油的油酸相对含量 (80%) 低[34]，但其仍不失为一种优质的食用油原料。