常 君，张潇丹，王开良，杨水平，姚小华，任华东

（1.中国林业科学研究院 亚热带林业研究所，浙江 富阳 311400；2.西南大学 资源环境学院，重庆 北碚 400716）

薄壳山核桃Carya illinoensis又名美国山核桃，为胡桃科Julandaceae 山核桃属Carya的一种落叶乔木[1-5]。薄壳山核桃是世界著名的干果油料树种之一，引入我国栽培已有百年之久，当前已在安徽、云南、浙江和江苏等13 个省（区、市）栽培种植。薄壳山核桃种仁含有丰富的蛋白质、脂肪酸、维生素B1、维生素B2等对人体有益的营养物质[6-7]， 因此备受人们的喜爱。氨基酸作为蛋白质的分解产物，其含量及组成是评价食品品质及营养价值的重要指标，不同品种薄壳山核桃种仁营养成分差异较大[8-9]，筛选出种仁中氨基酸含量丰富的薄壳山核桃品种对于促进薄壳山核桃资源合理与多元化利用，指导品种选育及生产种植具有重要意义。目前，关于薄壳山核桃种仁营养成分的研究主要集中在不同薄壳山核桃品种含有的蛋白质、脂肪酸和各种矿质元素等方面[6-9]，鲜有对薄壳山核桃大量品种间氨基酸组成与比较方面的研究报道。本试验中选取位于浙江省金华市薄壳山核桃种质资源收集圃内的37 个薄壳山核桃无性系进行研究，测定并分析其种仁氨基酸含量及组成，并依据不同类型氨基酸含量，采用系统聚类的方法将37 个薄壳山核桃无性系进行分类，以期为薄壳山核桃品种选育及推广种植提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验材料取自浙江省金华市东方红林场8年生薄壳山核桃无性系试验林。该试验地属亚热带季风气候，四季分明，气温适中，雨量充沛。年平均气温为17.3 ℃，最热月（7月）平均气温为29.4 ℃，极端最高气温为41.2 ℃，最冷月（1月）平均气温为5 ℃，极端最低气温为-9.6 ℃，无霜期257 d，年平均降水量1 406 mm，相对湿度为77%，年平均蒸发量981.6 mm。试验地为丘陵缓坡地，普通红壤，土壤肥力一般，立地条件较一致。样株均为2007年12月种植，每年进行常规人工管理。试验采用随机区组设计，5 株小区，3 次重复。

1.2 材 料

1.2.1 参试无性系

共37 个8年生薄壳山核桃参试无性系。

1.2.2 试剂与仪器

茚三酮、乙酸、乙酸钠、盐酸、氢氧化钠、乙醇等分析纯试剂购自国药集团化学试剂有限公司，柠檬酸、柠檬酸钠等优级纯试剂购自日本和光公司，氨基酸混标购自Sigma 公司。L-8900 氨基酸分析仪为日本日立公司生产，分析天平为瑞士梅特勒-托利多公司生产。

1.3 方 法

1.3.1 取样方法

于薄壳山核桃果实成熟期，每小区取30 个果实，带回实验室，将青皮剥去，取出坚果种仁，用于水解氨基酸含量测定。

1.3.2 指标测定

参照文献[10]中的方法测定氨基酸含量。称取样品0.1 g（精确至0.000 1 g）于水解管，加 10 mL 盐酸（6 mol/L），充氮气保护后密封，于105 ℃烘箱水解22 ～24 h，取出冷却，转移定容至25 mL，过滤后取滤液1.00 mL，沸水浴挥干，用5 mL 超纯水复溶，过膜待测。取1 mL 混标于25 mL 容量瓶，用0.02 mol/L 盐酸溶液稀释定容。

1.3.3 色谱条件

色谱柱为阳离子交换树脂分析柱；梯度洗脱，分离柱柱温57 ℃，反应柱柱温135 ℃，缓冲液流速0.40 mL/min，茚三酮流速0.35 mL/min；分析时间32 min；检测器通道1 波长为570 nm，检测器通道2 波长为440 nm；进样量20 μL。

1.4 数据处理

运用Excel 软件对测定数据进行整理与计算，采用DPS 18.1 数据处理软件对37 个薄壳山核桃无性系进行系统聚类分析。

2 结果与分析

2.1 各薄壳山核桃无性系种仁的氨基酸组成

各薄壳山核桃无性系种仁的氨基酸组成及其含量见表1。由表1 可知，在37 个薄壳山核桃无性系种仁中均检测出17 种氨基酸，包括亮氨酸（Leu）、苯基丙氨酸（Phe）、缬氨酸（Val）、异亮氨酸（Ile）、苏氨酸（Thr）、赖氨酸（Lys）、蛋氨酸（Met）等7种必需氨基酸，以及谷氨酸（Glu）、精氨酸（Arg）、天冬氨酸（Asp）、甘氨酸（Gly）、丝氨酸（Ser）、丙氨酸（Ala）、脯氨酸（Pro）、酪氨酸（Tyr）、组氨酸（His）、胱氨酸（Cys）等10 种非必需氨基酸，并且在各薄壳山核桃无性系的种仁中各类氨基酸含量的排序基本一致。

必需氨基酸总量介于13.88 ～26.10 mg/g，含量均值为20.89 mg/g；氨基酸总量介于41.22 ～ 87.60 mg/g，均值为68.78 mg/g；谷氨酸、精氨酸和天冬氨酸含量较高，其平均含量分别占氨基酸总含量的19.58%、13.45%和9.45%；23 号、14 号、21 号、65 号和9 号薄壳山核桃无性系种仁中氨基酸总量排前5 位，其含量分别为87.60、85.20、80.10、79.02、77.50 mg/g，3 号无性系种仁中氨基酸总量最低，为41.22 mg/g；所有氨基酸中蛋氨酸含量变异系数最大，为21.99%，其次为精氨酸和谷氨酸含量，变异系数分别为16.01%和15.79%，说明其遗传信息相对丰富，具有更多的利用潜力，其他氨基酸含量变异系数相对较为稳定。

2.2 各薄壳山核桃无性系种仁的呈味氨基酸组成

呈味氨基酸可分为鲜、甜、苦和芳香族类等，其中鲜味氨基酸主要包括天冬氨酸和谷氨酸，甜味氨基酸主要包括苏氨酸、丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸、脯氨酸，苦味氨基酸包括异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯基丙氨酸、缬氨酸、组氨酸和精氨酸，芳香族氨基酸主要包括酪氨酸和苯基丙氨酸[11-16]。呈味氨基酸不仅可以改善食品的品质，还可以提高味觉感知度，增进食欲[11]。赵卿宇等[13]对4 种大米味感品质的研究结果表明，甜味氨基酸与味感得分呈强正相关；常君等[14]对山核桃仁氨基酸组成的研究结果表明，山核桃仁香气浓郁，与呈味氨基酸有较大关系；郭子武等[15]对高节竹和毛竹鞭笋的研究结果表明，高节竹鞭笋甜味、鲜味和芳香类氨基酸等呈味氨基酸所占比例显著高于毛竹鞭笋，因此高节竹鞭笋营养品质和适口性优于毛竹鞭笋；童龙等[16]对绿竹笋品质的研究结果表明，覆土栽培下绿竹笋鲜味、甜味和芳香类氨基酸含量显著增高，其竹笋品质得以显著改善；侯娜等[17]对不同种质花椒的研究结果表明，花椒独特的气味可能与高含量的呈味氨基酸密切相关。

各薄壳山核桃无性系种仁的呈味氨基酸组成及其含量见表2。由表2 可知，薄壳山核桃种仁呈味氨基酸含量从高到低依次为苦味氨基酸、鲜味氨基酸、甜味氨基酸、芳香族氨基酸。苦味氨基酸含量介于18.30～38.80 mg/g，平均含量为30.72 mg/g， 占呈味氨基酸含量的42.16%；鲜味氨基酸含量介于11.00 ～26.10 mg/g，平均含量为19.98 mg/g，占呈味氨基酸含量的27.41%；甜味氨基酸含量介于10.80 ～20.30 mg/g，平均含量为16.28 mg/g，占呈味氨基酸含量的22.34%；芳香族氨基酸含量介于3.40 ～7.60 mg/g，平均含量为5.89 mg/g， 占呈味氨基酸含量的8.09%。呈味氨基酸含量变异系数介于12.10%～15.09%，整体较为稳定。

2.3 各薄壳山核桃无性系种仁的药用氨基酸组成

在自然界中有20 多种氨基酸，一般植物中谷氨酸、天冬氨酸、精氨酸、甘氨酸、苯基丙氨酸、酪氨酸、蛋氨酸、亮氨酸和赖氨酸等9 种氨基酸的含量少，有些人体不能合成但是维持机体氮平衡所必需的氨基酸被称为药用氨基酸[17-18]。各薄壳山核桃无性系种仁的药用氨基酸组成及其含量如图1 所示。由图1 可见，薄壳山核桃种仁中药用氨基酸含量介于26.88 ～60.80 mg/g，平均含量为47.18 mg/g，占氨基酸总量的68.59%。23 号、14 号、21 号、65 号、9 号等无性系种仁的药用氨基酸含量排前5 位，分别占氨基酸总量的90.87%、94.93%、83.46%、71.68%和87.64%。

2.4 各薄壳山核桃无性系的聚类

上述研究结果表明，不同无性系间种仁氨基酸总量、必需氨基酸总量、呈味氨基酸含量和药用氨基酸含量等存在较大差异，为对不同无性系薄壳山核桃进行综合研究，以薄壳山核桃种仁中氨基酸总量、必需氨基酸总量、氨基酸总量/必需氨基酸总量、必需氨基酸总量/非必需氨基酸总量、各呈味氨基酸总量和药用氨基酸含量等作为指标，采用欧氏距离测定37 个薄壳山核桃无性系之间的组内连接距离，得出聚类树状图（图2）。由图2可见，37 个无性系可被分为3 类，第1 类为23 号、14 号、21 号、65 号、9 号、64 号、66 号、26 号、29 号、28 号、72 号、17 号、马罕、威士顿、31号和8 号，该类薄壳山核桃种仁的氨基酸、呈味氨基酸和药用氨基酸含量均最高，蛋白质品质最好，第2 类为99 号、42 号、32 号、22 号、16 号、13 号、11 号、36 号、80 号、20 号、35 号、45 号、52 号、7 号、48 号、34 号、12 号、30 号和5 号，该类薄壳山核桃种仁的蛋白质品质次于第1 类，第3 类为3 号和1 号，该类薄壳山核桃种仁的氨基酸、呈味氨基酸和药用氨基酸含量均最低，蛋白质品质一般。

表1 各薄壳山核桃无性系种仁的氨基酸组成及其含量†Table 1 The composition and content of amino acids in the kernels of various pecan clones mg/g

续表1Continuation of Table 1

表2 各薄壳山核桃无性系种仁的呈味氨基酸组成及其含量Table 2 Amino acid composition and content in the kernels of pecan clones mg/g

图 1 各薄壳山核桃无性系种仁的药用氨基酸组成及其含量Fig.1 Medicinal amino acid composition and content in the kernels of pecan clones

图 2 各薄壳山核桃无性系的聚类Fig.2 Cluster dendrogram of pecan clones

3 结论与讨论

37 个薄壳山核桃无性系种仁蛋白的氨基酸种类齐全，均可检测出17 种氨基酸，必需氨基酸总量介于13.88 ～26.10 mg/g，均值为20.89 mg/g，氨基酸总量介于41.22 ～87.60 mg/g，平均值为68.78 mg/g，低于核桃[19-20]，高于山核桃[14]、澳洲坚果[21]等；所有氨基酸中，蛋氨酸含量的变异系数最大，为21.99%，其次为精氨酸含量和谷氨酸含量，变异系数分别为16.01%和15.79%，其他氨基酸含量的变异系数相对较为稳定。薄壳山核桃种仁呈味氨基酸含量从高到低依次为苦味氨基酸、鲜味氨基酸、甜味氨基酸、芳香族氨基酸，苦味氨基酸平均含量为30.72 mg/g，占呈味氨基酸含量的42.16%，鲜味氨基酸平均含量为19.98 mg/g，占呈味氨基酸含量的27.41%，甜味氨基酸平均含量为16.28 mg/g，占呈味氨基酸含量的22.34%，芳香族氨基酸平均含量为5.89 mg/g，占呈味氨基酸含量的8.09%，呈味氨基酸含量的变异系数介于12.10%～15.09%，整体较为稳定。沈雨佳等[22]经研究发现，重要的呈味氨基酸利于改善产品风味，如鲜味氨基酸可赋予产品更加圆润甘甜的口感；张君等[23]经研究发现，鳖肉的鲜美程度与呈味氨基酸的组成和含量有关；在对樱桃番茄[24]、羊肚菌[25]的研究中发现，鲜甜味氨基酸所占比例较大，是樱桃番茄口感好和羊肚菌味道鲜美的重要原因。薄壳山核桃种仁鲜甜味氨基酸占比接近50%，可作为优质植物蛋白资源。

薄壳山核桃种仁的药用氨基酸中，谷氨酸、精氨酸和天冬氨酸含量较高，占药用氨基酸总含量的61.85%。谷氨酸能在人体内与血氨结合，形成对机体无害的谷氨酰胺，解除组织代谢过程中产生的氨毒害，因而能预防和治疗肝昏迷，保护肝脏，谷氨酸还参与脑组织代谢，使脑功能活 跃[12,26]；天冬氨酸对增强肝功，缓解疲劳，预防心脏病、高血压、肝病、糖尿病等疾病起到重要作用[12,27]；精氨酸能降低血氨，促进体内尿素生成，多吃精氨酸，可以增加肝脏中精氨酸酶的活性，有助于将血液中的氨转变为尿素而排泄出去，对高氨血症、肝脏机能障碍等有一定的疗效[26-27]。薄壳山核桃种仁中药用氨基酸含量介于26.88 ～60.80 mg/g，平均含量为47.18 mg/g，占氨基酸总量的68.59%，高于百合[26]、枇杷[28]和党参[29]，接近于枸杞[18]，因此其作为药用价值较高的植物蛋白资源具有巨大的开发利用潜力。

文中通过对37 个薄壳山核桃无性系种仁中氨基酸、呈味氨基酸和药用氨基酸含量进行对比分析，并通过聚类分析将37 个薄壳山核桃无性系分为3 类，其中23 号、14 号、21 号、65 号、9 号、64 号、66 号、26 号、29 号、28 号、72 号、17 号、马罕、威士顿、31 号和8 号等16 个无性系为第1 类，该类薄壳山核桃氨基酸、呈味氨基酸和药用氨基酸含量均最高，可视为理想的蛋白质开发利用资源进行深入筛选与评价。对于薄壳山核桃品种的筛选与评价，仅从蛋白质和氨基酸含量方面进行分析，存在一定的局限性，下一步应结合我国薄壳山核桃产业发展的实际情况，在扩大薄壳山核桃无性系评价范围的基础上，结合薄壳山核桃种仁中可溶性糖、单宁、粗脂肪、游离脂肪酸和脂肪酸等营养成分含量，继续深入开展不同用途或专用型薄壳山核桃品种的筛选、评价与选育工作。