乳苣(Mulgediumtataricum)营养器官氨基酸含量的动态变化规律

李龙梅，牛俊美，苏雨萌，铁 英，张 波，尚晓蕊，王瑞刚

(1.内蒙古农业大学 职业技术学院，包头 014109；2.内蒙古农业大学 植物逆境生理与分子生物学自治区重点实验室，呼和浩特 010018；3.内蒙古和盛生态育林有限公司，和林格尔 011517)

乳苣(Mulgediumtararicum)，又名蒙山莴苣、紫花山莴苣等，为多年生草本植物，世界各地分布广泛[1-2]。乳苣民间作为野菜采食，具有清热、活血、解毒、排脓等功效[3]。乳苣含有丰富的蛋白质[4]、糖类[5]、脂肪[6]、膳食纤维[4-5]、多种氨基酸[6]、矿物质[7]、多种维生素[8]及多种微量元素[9]等机体必要的营养物质。目前，国内外关于乳苣的报道较少。有研究从乳苣全草中分离到了三萜类和倍半萜类化合物，并确定了其结构[10]。乳苣天然的黄酮类化合物具有抗心血管疾病等医学应用，还有清除自由基、超氧化物和羟基自由基以及抗癌、抗病毒等作用[11-12]。

氨基酸是蛋白质的基本组成单位，也是构成动植物营养所需蛋白质的基本物质，其具有养肝护肝、提高免疫力、增加记忆力等多重功效。目前，关于植物氨基酸的研究比较少。王晓媛等[13]对6种石斛的氨基酸组成进行研究，发现6种石斛的氨基酸种类均齐全，含量丰富，均含有17种氨基酸，是一种蛋白质资源丰富的植物。郝莉雨等[14]对药材“三七”的氨基酸含量研究发现，不同采收时间对“三七”各部位的氨基酸含量并无显著影响。孙延炜等[15]对苎麻近缘植物氨基酸组成进行研究，结果表明苎麻近缘植物的氨基酸含量、组蛋白含量较高，而青叶苎麻的粗纤维含量较低，更适用于做动物饲料。乳苣是一种药用植物，在内蒙古地区还是一种重要的牧草，用于饲养家畜。因此，研究不同生长阶段乳苣的氨基酸及粗蛋白含量，对于评价乳苣的食用营养价值具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 种子来源

实验所用的乳苣种子来源于内蒙古农业大学草原与资源环境学院，由格根图老师惠赠。

1.2 栽培方法

将实验地进行翻耕浇水，然后开沟，沟距15 cm，沟宽10 cm，沟深5～7 cm。将乳苣种子均匀撒播于沟内，后覆土1～2 cm。长出幼苗后，进行间苗，使得植株行距均为25 cm，株距为25 cm。

1.3 样品采集及处理方法

取样开始时间为乳苣种子种植2个月之后，即从乳苣幼苗期开始取样。取样总共3次，分别为乳苣的幼苗期、生长期和开花期等3个时期。每个时期取1次样，每次取植株大小相近的苗4株，将其根、茎、叶进行分离，准确称其鲜重并记录。然后放置于室内晾干，25 d后称其重量，随后每隔2 d称1次重，直至其重量几乎不再减少时作为其最后的干重。将晾干的植物根、茎和叶用高速万能粉碎机进行研磨粉碎，用于各类氨基酸含量的测定。

1.4 氨基酸含量测定方法

分析乳苣生长阶段不同器官的氨基酸含量变化，测定其根、茎和叶中的天冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、半胱氨酸、缬氨酸、甲硫氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、色氨酸、组氨酸、精氨酸和脯氨酸等共18种氨基酸的含量。具体测定方法及步骤参考《GB/T 18246—2000》。

1.5 数据处理及分析方法

用Excel 2016将测得原始数据进行汇总，然后用R软件进行生长时期和不同营养器官的双因素方差分析，用Duncan检验进行判别。经过双因素方差分析发现，不同生长时期和不同营养器官对氨基酸含量及粗蛋白含量有显著的交互作用，因此对氨基酸和粗蛋白分别进行不同生长时期和不同营养器官的单因素方差分析。为了探究不同营养器官之间氨基酸含量的相关性，对其进行了Person相关性检验。

2 结果与分析

2.1 乳苣营养器官的氨基酸含量

乳苣植株根、茎和叶器官的氨基酸含量(表1)分析表明，在乳苣不同生长阶段根、茎、叶中的总氨基酸、必需氨基酸和非必需氨基酸的变化情况不同。乳苣根、茎和叶的总氨基酸含量随着生长阶段的改变而显著降低(P<0.05)；在不同生长阶段根和茎的总氨基酸含量差异不显著(P>0.05)，但均显著低于叶片的总氨基酸含量(P<0.05)。乳苣根和茎必需氨基酸含量随着生长时间显著降低(P<0.05)，叶的必需氨基酸含量在生长期最高，开花期最低，差异显著(P<0.05)；在不同生长阶段根和茎的必需氨基酸含量差异不显著(P>0.05)，但均显著低于叶的必需氨基酸含量(P<0.05)。根和叶的非必需氨基酸含量随着时间显著降低(P<0.05)，茎的氨基酸在幼苗期含量最高，显著高于生长期和开花期(P<0.05)，生长期和开花期茎的氨基酸含量变化不显著(P>0.05)；幼苗期的氨基酸含量变化为根>茎>叶(P<0.05)，生长期和开花期叶的非必需氨基酸含量最高，显著高于根和茎的含量(P<0.05)。

表1 乳苣不同营养器官的氨基酸含量

2.2 不同营养器官氨基酸的动态变化规律

乳苣根部氨基酸随生长时间的变化规律如图1(a)所示，天冬氨酸等16种氨基酸的含量呈现出一致的变化规律，均表现为：幼苗期>生长期>开花期，差异显著(P<0.05)；半胱氨酸含量幼苗期和生长期差异不显著(P>0.05)，但均显著高于开花期(P<0.05)；甲硫氨酸幼苗期的含量显著高于生长期(P<0.05)，到开花期，甲硫氨酸含量降为0。

乳苣叶片氨基酸随生长时间的变化规律如图1(b)所示，天冬氨酸等4种氨基酸含量随生长时间的变化呈现一致的规律，幼苗期和生长期含量差异不显著(P>0.05)，但生长期略高于幼苗期，幼苗期和生长期的含量均显著高于开花期(P<0.05)；苏氨酸和赖氨酸的变化趋势一致，表现为生长期显著高于幼苗期(P<0.05)，开花期与幼苗期和生长期的差异均不显著(P>0.05)；丝氨酸等4种氨基酸的变化趋势，3个生长阶段的差异均不显著(P>0.05)；丙氨酸和组氨酸的变化趋势相似，生长期含量最高，显著高于幼苗期和开花期(P<0.05)，幼苗期和开花期的含量差异不显著(P>0.05)；半胱氨酸和脯氨酸变化较一致，随着时间的增长含量逐渐升高，表现为开花期>生长期>幼苗期，差异显著(P<0.05)；色氨酸含量则表现为随着时间的增长而逐渐下降，幼苗期>生长期>开花期，差异显著(P<0.05)。

乳苣茎部氨基酸随生长时间的变化规律如图1(c)所示，天冬氨酸等14种氨基酸含量的变化趋势一致，均表现为幼苗期>生长期>开花期，差异显著(P<0.05)；茎部半胱氨酸在3个时期中的含量均为0；甲硫氨酸在生长期中的含量显著高于幼苗期，但在开花期中的含量降为0；酪氨酸在生长期和开花期中的含量差异不显著(P>0.05)，但均显著低于幼苗期(P<0.05)；脯氨酸的含量在幼苗期和生长期中的差异不显著(P>0.05)，但显著高于开花期(P<0.05)。

图1 乳苣根、茎和叶中氨基酸含量的动态变化

2.3 不同营养器官之间氨基酸含量的变化

乳苣幼苗期不同营养器官氨基酸的含量如图2(a)所示，天冬氨酸、色氨酸和精氨酸的变化趋势一致，表现为叶>茎>根，差异显著(P<0.05)；苏氨酸等11种氨基酸含量的变化趋势相一致，根和茎之间的氨基酸含量差异不显著，均显著低于叶片的氨基酸含量(P>0.05)；幼苗期谷氨酸的含量变化为茎>叶>根，差异显著(P<0.05)；幼苗期茎的半胱氨酸含量为0，叶片中的半胱氨酸含量显著高于根(P<0.05)；甲硫氨酸和酪氨酸含量的变化趋势一致，表现为叶>根>茎，差异显著(P<0.05)。

乳苣生长期不同营养器官氨基酸的含量如图2(b)所示，天冬氨酸等4种氨基酸含量的变化趋势相一致，表现为叶>茎>根，差异显著(P<0.05)；苏氨酸等10种氨基酸含量变化表现为叶片显著高于根和茎(P<0.05)，根和茎之间的氨基酸含量差异不显著(P>0.05)；半胱氨酸茎的含量为0，叶片的含量显著高于根(P<0.05)；甲硫氨酸和酪氨酸含量的变化趋势一致，表现为叶片>根>茎，差异显著(P<0.05)。

乳苣开花期不同营养器官氨基酸的含量如图 2(c)所示，天冬氨酸等15种氨基酸的含量变化趋势一致，叶片的含量最高，显著高于根和茎(P<0.05)，根和茎的氨基酸含量差异不显著(P>0.05)；半胱氨酸和甲硫氨酸的含量变化一致，茎的含量均为0，叶的氨基酸含量显著高于根(P<0.05)；赖氨酸含量的变化为叶片>根>茎，差异显著(P<0.05)。

图2 乳苣不同时期根、茎和叶氨基酸含量的差异

2.4 不同营养器官间氨基酸含量的相关性

分析乳苣不同营养器官各种氨基酸的相关性，结果见表2。根和茎中的天冬氨酸等18种氨基酸的含量为显著的正相关关系(P<0.01)，相关系数均大于0.87。根和叶的天冬氨酸、色氨酸和精氨酸为显著的正相关关系(P<0.05)，相关系数分别为0.72、0.87和0.65；半胱氨酸和酪氨酸呈显著的负相关关系(P<0.01)，相关系数分别为-0.79和-0.91。茎和叶的天冬氨酸等4种氨基酸显著正相关(P<0.05)，相关系数分别为0.82、0.77、0.91和0.72；茎和叶中的酪氨酸和脯氨酸显著负相关(P<0.05)，相关系数分别为-0.82和-0.75。

表2 不同营养器官氨基酸含量的相关性分析

2.5 乳苣营养器官的粗蛋白含量

乳苣不同生长阶段不同营养器官的粗蛋白含量变化见表3，幼苗期粗蛋白的含量最高，随着乳苣的生长，根和茎的粗蛋白含量显著降低(P<0.05)，生长期乳苣叶的粗蛋白与幼苗期无显著差异(P>0.05)，但显著高于开花期(P<0.05)。根、茎和叶营养器官的粗蛋白含量不同，在乳苣叶的粗蛋白含量最高，显著高于根和茎(P<0.05)。

表3 乳苣不同营养器官的粗蛋白含量

2.6 乳苣营养器官的生物量变化

在乳苣根和茎中，干重随着生长时间的延长而显著增加(P<0.05)，表现为开花期>生长期>幼苗期；叶的干重表现为生长期和开花期显著高于幼苗期(P<0.05)，但生长期和开花期之间差异不显著。在乳苣幼苗期，叶片干重>茎干重>根干重，各营养器官之间差异显著(P<0.05)；但生长期和开花期，茎干重最高，显著高于叶干重和根干重(P<0.05)，见图3。

图3 乳苣不同时期根、茎和叶干重的差异

3 讨论与结论

本实验以乳苣为研究对象，分析不同生长阶段和不同营养器官的氨基酸及粗蛋白含量变化。研究发现乳苣叶的粗蛋白含量最高，且幼苗期乳苣根、茎、叶的粗蛋白含量最高。因此，乳苣的幼苗期为最佳食用时间段。高义霞等[16]对乳苣总黄酮含量和α-淀粉酶做了相关报道，但有关乳苣氨基酸含量及蛋白质评价鲜有报道。通过研究发现，乳苣全草的粗蛋白含量占23.27%～55.6%，叶粗蛋白含量占全株的50.16%～76.62%。与孙延伟等[15]对苎麻粗蛋白的研究相比，乳苣全草的粗蛋白含量高于苎麻及其近缘植物，更加适于做植物蛋白饲料。郝莉雨等[14]对“三七”的研究发现，“春七”和“冬七”植株内的氨基酸种类及含量变化不大，证明“留花籽与否”对“三七”植株的氨基酸含量影响不大，与本实验的研究结果相反。本研究发现乳苣全草随着生长时间的变化，植物内各氨基酸含量呈显著降低的趋势。

通过对乳苣全草氨基酸及粗蛋白的含量分析，得出以下结论：乳苣粗蛋白含量幼苗期最高，在叶中的含量最高；随着生长时期的变化，乳苣各营养器官内的氨基酸含量总体呈下降趋势；同一生长阶段，叶的氨基酸含量最高，显著高于根和茎；根和茎的17种氨基酸均存在显著的正相关关系，根和叶呈显著正相关的氨基酸有3种，显著负相关的有2种，茎和叶显著正相关的氨基酸有4种，显著负相关的有2种。乳苣各营养器官的干重随着时间而逐渐增加；生长过程中，干重逐渐向茎分布，生长期和开花期茎干重最大。

综合分析表明，乳苣含有丰富的氨基酸种类，是一种优质牧草。乳苣的地上部分(根和茎)氨基酸含量高于根，开花期干重最大，因此推荐乳苣开花期作为家畜的最佳使用阶段。