阿拉尔引种不同大豆品种对比试验及其营养成分分析

杨孟迪 沈红玲 曾 红 万传星

（塔里木盆地生物资源保护利用兵团重点实验室/塔里木大学生命科学学院，新疆 阿拉尔 843300）

大豆（Glycine max（L）.Merr.）作为我国七大粮食作物和四大油料作物之一，在全国各地均有种植，东北地区种植面积最广，是我国人民日常生活中食用油及蛋白质的主要来源[1-4]。大豆具有高蛋白、高脂肪、高异黄酮的特点，富含氨基酸、矿物质和维生素等多种营养成分和保健功能[5]。异黄酮是一类重要的生物活性物质，是一种天然的植物雌激素，对女性健康更为重要，还有抗氧化、抗溶血、抗真菌等多种生物学活性[6]，异黄酮在大豆的营养成分中约占0.05%～0.7%[7]，不同品种间差异较大。大豆一直是中国人饮食中主要的蛋白质来源之一，作为人体活细胞的组成成分，维持着细胞日常的生命活动，摄入足够的蛋白质能够提高免疫力，增强人体健康[8]。在大豆中蛋白质含量约占40%[9]，大豆中氨基酸组分主要有谷氨酸、天冬氨酸、亮氨酸、苏氨酸等。大豆中脂肪酸主要由不饱和脂肪酸组成[10]，饱和脂肪酸含量较低[11]，其中主要的不饱和必需脂肪酸是亚油酸、亚麻酸[12]，是预防冠心病、高血压的理想成分，在大豆中约占18%～25%[13]。

新疆地区地大物博，光热资源丰富，为作物的种植提供了良好的基础，长期以来形成了以棉花为主体的种植业产业结构模式，新形势下种植业产业结构的调整需要尝试新的作物栽培模式[14]。考虑种植大豆特别是麦后复播大豆有相对较高的经济收益且作物轮作后可对土壤改良，因此从产量和品质两个角度，通过比较田间小区试验条件下不同大豆品种农艺性状、产量形成因子和收获后大豆营养品质的差异，筛选适合新疆阿拉尔栽培种植的大豆品种[15]。本文在前期初筛的基础上，选择了11个大豆品种在阿拉尔试种，分析比较大豆株高、叶片数、叶张角、叶色、叶形、抗倒伏性、种皮颜色、种脐颜色、粒形、产量、百粒重和异黄酮、脂肪酸、蛋白质、氨基酸含量差异，来筛选高产优质大豆品种，从而为大豆引进南疆提供参考。

1 试验材料

1.1 试验地概况

试验地点在新疆阿拉尔市第一师十团八连连作棉田，土质为沙土，地势平坦，采用覆膜栽培，滴灌方式灌溉。

1.2 试验材料、试剂与仪器

材料：参试11个大豆品种，分别为吉育47、吉育202、吉育 285、吉育 384、吉育 481、吉育 483、吉育584、吉育611、吉育626、吉育627和吉育635，均由育种家赵玉梅老师提供。

主要仪器与设备：LC-20AT型高效液相色谱仪（日本岛津公司），Agilent HPLC色谱柱（4.6×250 mm，5 μm，美国安捷伦公司），气质联用仪（DSQ，美国赛默飞世尔科技有限公司），高速离心机，高速粉碎机，紫外分光光度计（上海汇质精密仪器有限公司），索氏提取器（江苏玻璃仪器厂）。

主要试剂：色谱甲醇、分析甲醇、乙醚、正己烷、磷酸、KOH（天津市致远化学试剂有限公司），考马斯亮蓝G-250（天津市风船化学试剂科技有限公司）；染料木素、大豆苷元、大豆苷、染料木苷，黄豆黄苷，牛血清蛋白（BSA），纯度均≧98%，（均购自上海安谱生物科技有限公司）。

2 试验方法

2.1 大豆品种引种小区试验

供试11个大豆品种，每个品种设三个小区，每个小区面积40 m2（2 m×20 m），各地点行距设定为宽窄行，穴距7 cm，每穴2株，采用当地滴灌棉田灌溉量滴灌。春大豆吉育202、吉育47两个品种于2019年5月4日播种，9月8日收获，其余品种均为夏大豆，于2019年6月5日播种，9月28日收获。出苗60天对每个品种取10株进行观察，挂牌标记并记录数据，分别考察株高、叶片数、叶张角、叶色、叶形、倒伏性级；收获后对种皮颜色、种脐颜色、粒形、百粒重等性状进行考种[16]。

2.2 异黄酮单体含量的测定

参照鲍会梅[17]的方法。采用高效液相色谱法测定异黄酮含量。准确称取大豆异黄酮黄豆黄苷、大豆苷元、大豆苷、染料木苷、染料木素标准品各2 mg，分别用2 mL 70%甲醇溶解，配置成不同浓度的标准溶液，按最佳色谱条件进行进样分析。流动相A：水（0.1%甲酸），流动相B：100%甲醇；流动相梯度：0～22 min，甲醇浓度 28%～70%，进样量 10 μL，流速1 mL/min，柱温35℃，检测波长280 nm。根据大豆提取物异黄酮成分色谱峰的保留时间与标样色谱峰的保留时间进行定性。根据提取液高效液相色谱中各组分峰面积与各标样峰面积的标准曲线对样品中5种大豆异黄酮单体含量进行测定。

2.3 脂肪酸含量测定

粗脂肪含量测定参照 GB/T 2906—1982[18]。分别取0.1 g提取到的粗脂肪样品至15 mL离心管中，加入10 mL正己烷、2 mL KOH-甲醇溶液，充分混合均匀，4 000 r/min离心10 min，取上层清液，用0.22 μm有机相滤膜过滤至进样瓶中，GC-MS测定。气象条件：柱温起始40℃，保持1 min，以10℃/min升温至160℃，保持1 min，再以5℃/min升温至260℃，保持2 min，进样口200℃；载气流速1 mL/min，分流比10:1；进样体积1 μL。质谱条件：离子源温度200℃；扫描方式：全扫描，范围50～650 amu，溶剂延迟3 min。利用NIST谱库进行检索，对各物质进行定性分析；用归一化法进行定量分析。

2.4 蛋白质含量测定

蛋白质含量测定参照张继州等的方法[19]。准确称取牛血清白蛋白2 mg，溶解于2 mL蒸馏水中，配制成1 mg/mL的标准蛋白质溶液，称取100 mg考马斯亮蓝G-250，溶于50 mL 95%的甲醇中，再加入120 mL 85%的磷酸，用水稀释至1 L，备用。分别吸取0、0.01、0.02、0.04、0.06、0.08、0.1 mL的标准溶液于试管中，然后用无离子水补充至0.1 mL，分别加入5.0 mL考马斯亮蓝G-250试剂，涡旋混合，静置10 min，在595 nm下测定吸光度，得到的标准曲线为y=0.001 2x+0.012，R2=0.998 6。样品处理：准确称取各大豆样品1 g溶解于20 mL蒸馏水中，超声45 min，取其中1 mL，12 000 r/min，离心10 min，吸取上清液用蒸馏水稀释至10 mL，分别吸取其中1 mL于试管中，加入5 mL考马斯亮蓝染液，充分混合均匀，放置10 min，于595 nm下测定吸光度。

2.5 氨基酸含量测定

氨基酸测定方法参照郑灏等的方法[20]。采用高效液相色谱法根据峰面积大小测定氨基酸含量。色谱条件：色谱柱：ACCQ·TagTM色谱柱（3.9 mm×150 mm）；流动相A：Waters ACCQ·Tag洗脱液；流动相B：乙腈：流动相C：超纯水；激发波长250 nm，发射波长395 nm；柱温37℃；流速1 mL/min；进样量10 μL。

2.6 数据处理

试验均为3次重复实验结果的平均值（Mean±SD），采用SPSS、Excel、OriginPro 9.1软件进行数据统计分析。

3 结果与分析

3.1 11种大豆农艺性状及经济性状比较

由表1可知，试验材料在阿拉尔地区均能正常成熟，春大豆株高35～44 cm，叶片数21～30，主根长12～20 cm，百粒重17.51～18.02 g，单株荚数 18～27，单株粒数35～58，单株粒重6.54～8.71 g；夏大豆株高86～120 cm，叶片数21～36，主根长12～30 cm，百粒重13.12～22.61 g，单株荚数22～37，单株粒数52～95，单株粒重 8.92～16.90 g。吉育 635、吉育202、吉育47最抗倒伏，吉育384最不抗倒伏。

由表2可知，吉育483、吉育635、吉育626百粒重范围为 18.55～22.61 g，为大粒豆；吉育 202、吉育47、吉育481、吉育611、吉育285、吉育627百粒重范围为15.07～18.02 g，为中粒豆；吉育584、吉育384百粒重范围为13.12～14.48 g，为小粒豆。在11个品种的百粒重中，吉育635、吉育626、吉育584与其余8个品种的百粒重之间差异显著，而其余8个品种之间百粒重差异不显著。

由表3可知，吉育202、吉育481、吉育626、吉育584、吉育384与其余6个品种产量之间差异显著（P＜0.05），而其余6个品种之间产量差异不显著，其中吉育202、吉育584、吉育384与其余8个品种之间存在极显著差异（P＜0.01）。就实收亩产表现而言，不同大豆品种的产量差异较大，参试品种中吉育202、吉育47为春大豆，产量分别为每亩116.31 kg和154.76 kg，较其他9个夏大豆品种产量低。综合产量排名第一位和第二位的品种分别为吉育481、吉育627，分别为221.67 kg/亩和195.33 kg/亩。通过综合评比，吉育202、吉育635等品种产量较低；吉育481产量最高，且该品种倒伏性较好，适宜在阿拉尔垦区种植。

表1 参试大豆农艺性状

表2 参试大豆籽粒性状

表3 参试大豆经济性状

3.2 产量因子相关性分析

对11个大豆品种产量因子进行相关性分析，结果如表4，产量与株高、叶片数、单株荚数、单株粒数呈正相关，相关系数分别为0.57、0.50、0.95、0.89，与单株荚数、单株粒数呈显著正相关（P＜0.05），与百粒重呈负相关；叶片数与单株荚数、单株粒数、单株粒重呈正相关；百粒重与单株粒数呈负相关，与单株荚数、单株粒重呈显著负相关（P＜0.05）；单株荚数与单株粒数、单株粒重呈极显著正相关（P＜0.01）；单株粒数与单株粒重呈极显著正相关（P＜0.01），该研究结论与前人观点一致[21]。

表4 大豆各产量因子相关性分析

3.3 11种大豆种子异黄酮含量的比较

分别配置不同浓度的单标、混标和供试样品溶液，按2.2中异黄酮含量测定方法，在该色谱条件下得到色谱峰结果如图1和图2所示，根据峰面积得大豆苷、大豆苷元、黄豆黄苷、染料木苷、染料木素标准曲线如表5所示。

图1 大豆异黄酮5个标准品的HPLC图

图2 大豆样品5种异黄酮组分的HPLC图

表5 5种异黄酮单体的标准曲线及相关系数

由图3可以看出，大豆主要由大豆苷、大豆苷元、染料木苷、黄豆黄苷、染料木素5种异黄酮组成，不同品种大豆异黄酮总含量差别较大，其中总异黄酮含量最高的为吉育481，含量为222.58 μg/g，在产量中排名第一；最低的为吉育47，为73.72 μg/g。11个大豆品种中主要的大豆异黄酮为大豆苷和染料木苷 ，含 量 范 围 分 别 为 28.68～85.775 μg/g 和38.425～140.955 μg/g，占总量的90%左右，其次为黄豆黄苷，约为4%左右，大豆苷元、染料木素显著低于其他大豆异黄酮，含量范围分别为0.04～0.18 μg/g和0.23～1.27 μg/g，占总含量的1%左右。

3.4 11种大豆种子脂肪酸组成及含量比较分析

由图4可知，11种大豆所提取的油中脂肪酸主要由棕榈酸、亚油酸、硬脂酸、油酸、肉豆蔻酸等其他酸组成，其中亚油酸含量最高，含量均在20%以上。由表6可知，总脂肪酸含量在不同品种大豆之间差别不大，范围在17.20%～22.80%之间，其中含量最高的品种为吉育384，含量最低的为吉育285，分别为22.80%和17.20%。不同品种间脂肪酸含量差异较大，其中不饱和脂肪酸山嵛酸、亚油酸、花生酸含量均在30%左右，不饱和脂肪酸含量最高的品种为吉育584，最低的品种为吉育626，含量分别为38.87%和26.91%。

图3 不同品种大豆中5种异黄酮含量比较

图4 吉育481豆油样品GC-MS图谱

表6 11个大豆品种的脂肪酸含量比较（%）

3.5 11种大豆种子粗蛋白及氨基酸含量比较分析

由表7可知，吉育384的总蛋白质含量最高，为41.52%；吉育483总蛋白质含量最低，为37.62%。经SPSS软件统计分析，在11个大豆品种中，吉育635、吉育483、吉育384与其他8个品种的总蛋白质含量之间存在显著差异，其余品种之间总蛋白含量差异不显著，吉育483与其他10个品种的总蛋白质含量之间存在极显著差异，其余品种之间总蛋白含量差异不显著（1%水平）。总体来说，11个大豆品种中，蛋白质含量总体占比在40%左右，各个品种含量存在微小差别。

表7 不同品种大豆中蛋白质含量比较（%）

由图5、图6和表8可知，11个大豆品种中总氨基酸含量为11.99%～29.70%，必需氨基酸含量为4.26%～9.91%。其中，总氨基酸含量最高的是吉育47，为29.70%，必需氨基酸含量最高的是吉育285，为9.91%，两者产量排名均靠后。产量最高的品种吉育481的总氨基酸和必需氨基酸含量均为最低，分别为11.99%和4.26%，可见氨基酸含量与产量之间呈负相关。大豆以天冬氨酸（Asp）、谷氨酸（Glu）为主，谷氨酸含量最高，约为17%～20%，其次为天冬氨酸，约为11%～14%。精氨酸、亮氨酸、赖氨酸分别占6%～8%，其他氨基酸含量在5%以下，含硫氨基酸（Met和Cys）含量较少，这与朱怡霖的文献报道一致[22]。根据FAO/WHO的标准规定，优质蛋白的必需氨基酸含量应达到总氨基酸含量的（EAA/TAA）0.40，必需氨基酸和非必需氨基酸之比（EAA/NEAA）为0.60，11个大豆品种的EAA/TAA均未达到0.40，其中吉育481，吉育626较其他品种高，为0.35，EAA/NEAA均在0.40以上。

图5 17种氨基酸混标HPLC图谱

图6 吉育481大豆样品17种氨基酸HPLC图谱

表8 11个大豆品种的氨基酸含量比较（%）

3.6 产量与营养因子相关性分析

如表9所示，不同品种大豆各营养因子之间存在一定的相关性，产量与异黄酮含量、产量与粗脂肪含量、蛋白质与粗脂肪含量、氨基酸与粗脂肪含量之间呈现正相关性，其中产量与异黄酮呈现极显著正相关（P＜0.01）；产量与蛋白质、产量与氨基酸、蛋白质与异黄酮、氨基酸与异黄酮之间呈负相关性，其中产量与氨基酸呈现显著负相关（P＜0.05），氨基酸与异黄酮呈现极显著负相关（P＜0.01）。表9结果表明，产量高的大豆中异黄酮、脂肪含量相对较高，蛋白质、氨基酸含量相对较低，同时满足高产、高营养价值的大豆品种宜在小粒豆中选择。

表9 大豆产量与各营养因子之间相关性

4 结论与讨论

通过引种11个大豆品种在阿拉尔垦区的小区试验和对农艺性状、经济性状的考察以及对产量形成相关因子关联性分析，同时对品质因子异黄酮、脂肪酸、蛋白质、氨基酸的含量测定，比较了11个吉育系列大豆品种产量与品质差异，明确了产量和蛋白质、氨基酸、异黄酮、脂肪酸含量之间的相关关系，对引种和培育适合阿拉尔垦区栽培的优质大豆品种具有参考价值。

11个大豆中产量排名前三位的分别为吉育481、吉育627、吉育384，产量分别为221.67 kg/亩、195.33 kg/亩、193.00 kg/亩，株高、株粒数、百粒重等因素与大豆产量密切相关。异黄酮含量较高的品种有吉育481、吉育627、吉育584。脂肪酸含量较高的品种有吉育384、吉育626、吉育202。氨基酸含量较高的品种有吉育47、吉育285、吉育202。粗蛋白含量较高的品种有吉育635、吉育384、吉育47。品质与产量相关关系结果表明：不同品种的产量与异黄酮及粗脂肪含量之间呈现正相关性，与蛋白质及氨基酸含量呈负相关性。综合产量与品质、天气与病虫害等多种因素，阿拉尔地区田间小区试验的结果表明，阿拉尔适栽品种为吉育481和吉育627。