摘 要：【目的】為黑果枸杞優(yōu)良品種選育及其開發(fā)利用提供參考?！痉椒ā恳? 份不同種源的黑果枸杞果實(shí)為試驗(yàn)材料，使用高效液相色譜儀檢測其氨基酸種類及含量，采用相關(guān)性分析、主成分分析和聚類分析等統(tǒng)計(jì)學(xué)方法比較不同種源黑果枸杞果實(shí)的氨基酸品質(zhì)?！窘Y(jié)果】8 份不同種源黑果枸杞的鮮果中均至少含17 種氨基酸，包括7 種必需氨基酸。其中：必需氨基酸含量為299.00 ～ 428.45 mg/kg，平均含量為367.05 mg/kg；藥用氨基酸含量為568.76 ～ 1 346.61 mg/kg，平均值為898.19 mg/kg；甜味氨基酸含量為411.19 ～ 1143.19 mg/kg，平均值為689.18 mg/kg；苦味氨基酸含量為227.44 ～ 863.33 mg/kg，平均值為534.76 mg/kg；鮮味氨基酸含量為165.29 ～ 292.68 mg/kg，平均值為219.99 mg/kg；支鏈氨基酸含量為98.65 ～ 154.02 mg/kg，平均值為125.13 mg/kg；芳香族氨基酸含量為149.7 ～ 246.47 mg/kg，平均值為186.57 mg/kg。相關(guān)性分析結(jié)果表明供試黑果枸杞果實(shí)氨基酸含量間有較強(qiáng)的相關(guān)性。主成分分析結(jié)果表明，綜合排名在前4 位的種源為7 號(hào)、6 號(hào)、8 號(hào)和5 號(hào)，后4 位的種源為2 號(hào)、1 號(hào)、3 號(hào)和4 號(hào)。通過聚類分析將8 個(gè)黑果枸杞種源分為3 類，且與主成分分析結(jié)果相一致?！窘Y(jié)論】7 號(hào)種源黑果枸杞果實(shí)具有良好的氨基酸綜合品質(zhì)，6 號(hào)次之，在生產(chǎn)上可根據(jù)目標(biāo)需求進(jìn)行栽培種植。

關(guān)鍵詞：黑果枸杞；氨基酸；主成分；聚類分析

中圖分類號(hào)：S663.9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1003—8981（2023）01—0026—10

黑果枸杞Lycium ruthenicum 是茄科Solanaceae枸杞屬Lycium 多年生落葉灌木，在我國主要分布于新疆、青海、內(nèi)蒙古、甘肅和寧夏等地區(qū)[1-3]。

黑果枸杞的果實(shí)含有枸杞多糖、花色苷和微量元素等多種有益物質(zhì)[1，4-5]，具有抗氧化、降血糖以及預(yù)防和治療心血管系統(tǒng)疾病等功效[6-8]。氨基酸是生物體中重要的活性物質(zhì)[9]，其含量是評(píng)價(jià)食品品質(zhì)和營養(yǎng)價(jià)值的關(guān)鍵指標(biāo)之一。已有研究結(jié)果表明，黑果枸杞干果中氨基酸總量為50.24 ～ 100.76 g/kg，必需氨基酸含量占氨基酸總量的26.62% ～ 36.66%[10]，且氨基酸含量及必需氨基酸占氨基酸總量的比例均高于紅果枸杞[11]。

主成分分析法是通過恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)變換，使新變量（主成分）成為原變量的線性組合，并選取少數(shù)幾個(gè)在變差總信息量中比例比較大的主成分來分析的一種方法[12]。聚類分析是通過合理的方法在數(shù)據(jù)集中尋找相似元素集合，并使不同集合數(shù)據(jù)的差異性最大化[13-14]。近年來，主成分分析和聚類分析在食品和工業(yè)領(lǐng)域的果實(shí)品質(zhì)及氨基酸品質(zhì)評(píng)價(jià)中廣泛得以應(yīng)用，比如蓮藕[15]、桑葚[16]、黃花菜[17]、百合[18]、食用菌[19-21]、紅棗[22]、獼猴桃[23]、葡萄[24]、茶油[25] 和苦楝果實(shí)[26] 等的品質(zhì)評(píng)價(jià)。前人對(duì)黑果枸杞氨基酸組成及營養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行過研究報(bào)道，不同種源和立地環(huán)境等對(duì)黑果枸杞氨基酸的組成及含量均有影響[10-11，27-28]。但有關(guān)不同種源間黑果枸杞游離氨基酸品質(zhì)評(píng)價(jià)的研究報(bào)道較為鮮見。

本試驗(yàn)中以8 份不同種源的黑果枸杞為研究對(duì)象，比較分析其鮮果中游離氨基酸組成特征的差異，并采用主成分分析和聚類分析方法對(duì)游離氨基酸品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行比較和綜合排序，旨在為黑果枸杞種質(zhì)資源評(píng)價(jià)、優(yōu)質(zhì)種源挖掘、優(yōu)良品種選育及其開發(fā)利用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 研究對(duì)象

2016 年，將采自甘肅、新疆、青海等地8 個(gè)不同地點(diǎn)（表1）黑果枸杞的種子進(jìn)行播種育苗。

然后將苗木移栽種植于武威市林業(yè)科學(xué)研究院基地。各種源黑果枸杞苗種植于不同的小區(qū)，每小區(qū)為3 m×10 m，每種源3 個(gè)重復(fù)，株行距1 m×2 m，試驗(yàn)小區(qū)采用隨機(jī)區(qū)組排列。2021 年，果實(shí)成熟時(shí)采集黑果枸杞漿果，在-80 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.1.2 儀器與試劑

儀器：Agilent 1260 高效液相色譜儀。試劑：17 種氨基酸混合標(biāo)準(zhǔn)品購自Sigma 公司，濃鹽酸、異硫氰酸苯酯、三乙胺、乙腈（色譜純）、醋酸鈉試劑均購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

稱取1.0 g 樣品于10 mL 的容量瓶中，加8 mL0.02 mol/L 的鹽酸，旋渦混勻5 min，超聲提取10 min，混勻，定容至10 mL。避光靜置2 h，取5.0 mL 溶液4 000 r/min 離心10 min； 準(zhǔn)確移取1.0 mL 上清液，加入1.0 mL 6% ～ 8% 的磺基水楊酸，精確加入250 μL 1.0 mol/L 三乙胺乙腈溶液，混勻，精確加入250 μL 0.1 mol/L 異硫氰酸苯酯乙腈溶液，混勻，室溫放置1 h；加2.0 mL 正己烷，劇烈振搖，放置10 min，取下層溶液過0.22 μm 的水相濾膜過濾，上機(jī)分析。

分析條件：流動(dòng)相A，0.1 mol/L 乙腈；流動(dòng)相B，乙腈＋水（體積比4∶1）。色譜柱為AglientC18（4.6 mm×250 mm×5 μm），柱溫為40 ℃，檢測波長為254 nm。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2007 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和分析，使用SPSS 20.0 軟件進(jìn)行相關(guān)性分析、主成分分析和聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種源黑果枸杞果實(shí)的氨基酸含量

供試黑果枸杞果實(shí)的氨基酸含量及比例見表2。由表2 可以看出，8 個(gè)黑果枸杞種源果實(shí)中均檢測出17 種氨基酸，包括7 種必需氨基酸。從氨基酸總量來看：7 號(hào)種源果實(shí)中氨基酸總量最高，為2 458.87 mg/kg，是氨基酸總量在2 000 mg/kg以上的唯一種源；其次為6 號(hào)，氨基酸總量為1 802.66 mg/kg；1 號(hào)和3 號(hào)種源果實(shí)中氨基酸含量較低，氨基酸總量約為1 250.00 mg/kg。平均氨基酸總量為1 629.20 mg/kg，17 種氨基酸按其含量從高到低排序依次為精氨酸、丙氨酸、絲氨酸、天冬氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸、酪氨酸、谷氨酸、甘氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、組氨酸、賴氨酸、脯氨酸、蛋氨酸、胱氨酸。其中，精氨酸和丙氨酸的平均含量較高，分別為393.56、309.88 mg/kg， 分別占氨基酸總量的24.16% 和19.02%；其次是絲氨酸和天冬氨酸，含量分別為167.77、114.11 mg/kg，占比分別為10.30% 和7.00%；胱氨酸和蛋氨酸含量較低，分別為14.98、16.06 mg/kg，占比不足1.00%；其他氨基酸含量為20.00 ～ 100.00 mg/kg，占比為0.99% ～ 5.99%。

由表2可知，不同種源黑果枸杞果實(shí)中不同類型氨基酸含量的差異較大。各種源按照必需氨基酸含量從高到低排序依次為6 號(hào)、7 號(hào)、8 號(hào)、2 號(hào)、1 號(hào)、5 號(hào)、4 號(hào)和3 號(hào)，含量為299.00 ～ 428.45 mg/kg，平均含量為367.05 mg/kg， 占氨基酸總量的17.10% ～ 28.93%，平均占比為22.53%。非必需氨基酸含量為873.93 ～ 2 038.38 mg/kg，平均含量為1 262.15 mg/kg。其中：非必需氨基酸含量最高的為7 號(hào)，含量高達(dá)2 038.38 mg/kg，其次分別為6 號(hào)、5 號(hào)、2 號(hào)、8 號(hào)和4 號(hào)；1 號(hào)和3 號(hào)非必需氨基酸含量較低，不足1 000.00 mg/kg，占比為71.06% ～ 82.90%，平均占比為77.47%。精氨酸和丙氨酸是非必需氨基酸中含量較高的氨基酸，分別占非必需氨基酸含量的31.18% 和24.55%；胱氨酸含量較低，僅占非必需氨基酸含量的1.19%。

另外，果實(shí)的藥用氨基酸含量為568.76 ～1 346.61 mg/kg，其中7 號(hào)含量最高，1 號(hào)含量最低。甜味氨基酸含量為411.19 ～ 1 143.19 mg/kg，其中7 號(hào)含量最高，3 號(hào)含量最低。苦味氨基酸含量為227.44 ～ 863.33 mg/kg，其中7 號(hào)含量最高，1 號(hào)含量最低。鮮味氨基酸含量為165.29 ～292.68 mg/kg，其中7 號(hào)含量最高，4 號(hào)含量最低。

支鏈氨基酸含量為98.65 ～ 154.02 mg/kg，其中7 號(hào)含量最高，3 號(hào)含量最低。芳香族氨基酸含量為149.7 ～ 246.47 mg/kg，其中6 號(hào)含量最高，3 號(hào)含量最低。

由表2 可知：藥用氨基酸中各氨基酸按其平均含量從高到低排序依次為精氨酸、天冬氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、谷氨酸、甘氨酸、異亮氨酸、亮氨酸和蛋氨酸；甜味氨基酸中各氨基酸按其平均含量從高到低排序依次為丙氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、甘氨酸、組氨酸和脯氨酸；苦味氨基酸中各氨基酸按其平均含量從高到低排序依次為精氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸和蛋氨酸；鮮味氨基酸中各氨基酸按其平均含量從高到低排序依次為天冬氨酸、谷氨酸和亮氨酸；支鏈氨基酸中各氨基酸按其平均含量從高到低排序依次為纈氨酸、異亮氨酸和亮氨酸；芳香族氨基酸中各氨基酸按其平均含量從高到低排序依次為苯丙氨酸、酪氨酸和胱氨酸。

2.2 黑果枸杞果實(shí)氨基酸含量的相關(guān)性

黑果枸杞果實(shí)氨基酸指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)見表3。

由表3 可以看出，黑果枸杞氨基酸含量指標(biāo)間的關(guān)系有正相關(guān)，也有負(fù)相關(guān)。其中：66 對(duì)指標(biāo)間呈極顯著相關(guān)（P ＜ 0.01），尤其是甘氨酸含量與丙氨酸含量、脯氨酸含量和纈氨酸含量，組氨酸含量與酪氨酸含量，蘇氨酸含量與丙氨酸、亮氨酸含量，纈氨酸含量與亮氨酸含量，蛋氨酸含量與亮氨酸含量之間的相關(guān)系數(shù)均在0.8 以上；18 對(duì)指標(biāo)間呈顯著相關(guān)（P ＜ 0.05），說明氨基酸含量間有較強(qiáng)的相關(guān)性，可以采用主成分分析法研究黑果枸杞果實(shí)氨基酸含量與種源間的復(fù)雜關(guān)系。

2.3 不同種源黑果枸杞果實(shí)的氨基酸含量的綜合評(píng)價(jià)

對(duì)8 個(gè)黑果枸杞種源果實(shí)的17 種氨基酸含量進(jìn)行主成分提取，結(jié)果如表4 所示。由表4 可知，依據(jù)特征值大于1 的原則，共提取了4 個(gè)主成分，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為85.897%，包含了黑果枸杞氨基酸含量性狀的大部分信息。其中：第1 主成分的特征值為7.589，方差貢獻(xiàn)率為44.640%；第2 主成分的特征值為3.159，方差貢獻(xiàn)率為18.581%，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為63.221%；第3 主成分的特征值為2.285，方差貢獻(xiàn)率為13.439%，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為76.660%；第4 主成分的特征值為1.570，方差貢獻(xiàn)率為9.237%，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為85.897%。

由表4 可知，第1 主成分中主要包括甘氨酸含量和亮氨酸含量等代表性指標(biāo)，可稱為藥用氨基酸功能因子，反映了原始信息量的37.653%；第2 主成分中主要包括組氨酸含量和絲氨酸含量等代表性指標(biāo)，可稱為甜味氨基酸功能因子，反映了原始信息量的18.581%；第3 主成分中主要包括苯丙氨酸含量和賴氨酸含量等代表性指標(biāo)，可稱為必需氨基酸功能因子，反映了原始信息量的13.439%；第4 主成分中主要包括谷氨酸含量等代表性指標(biāo)，可稱為鮮味氨基酸因子，反映了原始信息量的9.237%。

不同種源黑果枸杞的主成分得分及綜合得分見表5。由表5 可知：根據(jù)第1 主成分得分由高到低排序，各種源依次為7 號(hào)、6 號(hào)、2 號(hào)、1 號(hào)、8 號(hào)、5 號(hào)、4 號(hào)、3 號(hào)；根據(jù)第2 主成分得分由高到低排序，各種源依次為5 號(hào)、8 號(hào)、6 號(hào)、2 號(hào)、3 號(hào)、7 號(hào)、1 號(hào)、4 號(hào)；根據(jù)第3 主成分得分由高到低排序，各種源依次為6 號(hào)、4 號(hào)、8 號(hào)、1 號(hào)、5 號(hào)、7 號(hào)、3 號(hào)、2 號(hào)；根據(jù)第4 主成分得分由高到低排序，各種源依次為3 號(hào)、7 號(hào)、4 號(hào)、5 號(hào)、8 號(hào)、6 號(hào)、1 號(hào)、2 號(hào)。因?yàn)楦髦鞒煞重暙I(xiàn)率不同，應(yīng)綜合考慮各因子對(duì)其的影響。主成分分析結(jié)果中綜合得分越高表明其氨基酸綜合品質(zhì)越高。8 個(gè)黑果枸杞種源按照其綜合得分從高到低排序依次為7 號(hào)、6 號(hào)、8 號(hào)、5 號(hào)、2 號(hào)、1 號(hào)、3 號(hào)、4 號(hào)。

2.4 基于果實(shí)氨基酸含量的不同種源黑果枸杞的聚類

以黑果枸杞氨基酸各組分含量、氨基酸總量、必需氨基酸含量、藥用氨基酸含量和呈味氨基酸（甜味氨基酸、苦味氨基酸、鮮味氨基酸、芳香族氨基酸）含量等指標(biāo)為基礎(chǔ)值，采用歐氏距離和組間平均聯(lián)結(jié)法，對(duì)8 個(gè)黑果枸杞種源進(jìn)行聚類，結(jié)果見圖1。由圖1 可見，當(dāng)歐式距離為4 時(shí)，可將8 個(gè)黑果枸杞種源分為3 類。第1 類僅包括7 號(hào)，在主成分分析結(jié)果中排在第1 位，該類總氨基酸、必需氨基酸、藥用氨基酸和呈味氨基酸等的含量均較高。

第2 類包括1 號(hào)、3 號(hào)和4 號(hào)，在主成分分析結(jié)果中排在第6 ～ 8 位，該類總氨基酸、必需氨基酸、藥用氨基酸和呈味氨基酸等的含量均較低；第3 類包括2 號(hào)、5 號(hào)、6 號(hào)和8 號(hào)，在主成分分析結(jié)果中排在第2 ～ 5 位，該類總氨基酸、必需氨基酸、藥用氨基酸和呈味氨基酸等的含量中等。由此說明7 號(hào)種源可作為高氨基酸種質(zhì)資源開發(fā)利用的材料。該聚類結(jié)果能充分反映出不同黑果枸杞種源間的差異性，并且與主成分分析結(jié)果一致。

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，8 份種源黑果枸杞鮮果中均含17 種氨基酸，包括7 種必需氨基酸和8 種非必需氨基酸，且在不同種源黑果枸杞果實(shí)中不同類型氨基酸的含量存在差異。其中必需氨基酸含量為299 ～ 428.45 mg/kg，平均含量為367.05 mg/kg，非必需氨基酸含量為873.94～2 038.38 mg/kg，平均含量為367.05 mg/kg，平均含量為1 262.15 mg/kg。

其他類型氨基酸按照含量由高到低排序依次為藥用氨基酸、甜味氨基酸、苦味氨基酸、鮮味氨基酸、支鏈氨基酸和芳香族氨基酸。通過主成分分析可知，不同種源黑果枸杞氨基酸品質(zhì)綜合得分較高的前4 個(gè)種源依次為7 號(hào)、6 號(hào)、8 號(hào)和5 號(hào)。通過聚類分析將8 份種源黑果枸杞分為3 類，該結(jié)果與主成分分析結(jié)果一致。最終得出7 號(hào)種源黑果枸杞果實(shí)具有良好的氨基酸綜合品質(zhì)，6 號(hào)次之，在生產(chǎn)上可根據(jù)目標(biāo)需求進(jìn)行栽培種植。

黑果枸杞是一種藥食兩用的天然功能性食品，在中國民族醫(yī)藥中有著舉足輕重的地位[29-30]。目前黑果枸杞大多野生，其適應(yīng)性強(qiáng)、管理粗放，有關(guān)黑果枸杞優(yōu)良栽培品種篩選應(yīng)用方面的研究報(bào)道相對(duì)較少，僅見付金鋒等[31] 根據(jù)5 個(gè)黑果枸杞品系的植株形態(tài)、產(chǎn)量、花青素含量等篩選出1 個(gè)綜合指標(biāo)相對(duì)較好的品系，給黑果枸杞的推廣和利用帶來了困難和巨大挑戰(zhàn)。開展黑果枸杞游離氨基酸品質(zhì)分析和綜合評(píng)價(jià)，有利于黑果枸杞野生種質(zhì)資源的進(jìn)一步開發(fā)和利用。本研究中8 份種源黑果枸杞果實(shí)中至少含有17 種游離氨基酸，包括7 種人體必需氨基酸，這與李欽俊等[27] 和丁春瑞等[32] 的研究結(jié)果一致；黑果枸杞果實(shí)的氨基酸總量低于蓮藕[15]、獼猴桃[23]、黃花菜[17]、百合[18]和山核桃[33]，高于桑葚[16]、蜂蜜[34]、蘋果[35] 和梨[36]；黑果枸杞果實(shí)的必需氨基酸含量和氨基酸總量與張敏等[37] 的研究結(jié)果大體相近；必需氨基酸中苯丙氨酸、蘇氨酸、纈氨酸和蛋氨酸的含量較高，這與張敏等[37] 和孫曉紅等[38] 的研究結(jié)果不完全相同，這可能是因?yàn)榉N源、立地條件、生態(tài)環(huán)境和栽培管理水平存在差異。谷氨酸、精氨酸、甘氨酸、天冬氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、酪氨酸和賴氨酸是維持機(jī)體氮平衡所必需的氨基酸，被稱為藥用氨基酸[39-40]。本研究結(jié)果表明，黑果枸杞樣品中藥用氨基酸比例高于果梅[41]、冬蟲夏草[42]、荔枝[43] 和菊花[44]，低于桑葚[16] 和百合[18]。黑果枸杞果實(shí)藥用氨基酸含量豐富，這可能是其作為藥食兩用植物資源的原因之一，其所含藥用氨基酸中含量最高的是精氨酸，精氨酸在抗氧化、抗凋亡、消炎、免疫調(diào)節(jié)、細(xì)胞增殖和脂質(zhì)代謝等方面具有重要作用，臨床上應(yīng)用廣泛[45-47]，其在體內(nèi)合成速度較慢，有時(shí)需從食物中獲得[48]。因此，可以將黑果枸杞5 號(hào)、2 號(hào)、3 號(hào)和7 號(hào)作為選育高精氨酸的種質(zhì)資源。游離氨基酸中的呈味氨基酸是食品中的主要呈味基礎(chǔ)物質(zhì)之一，可以呈現(xiàn)酸、甜、鮮、苦及澀等不同味感[49]。本研究結(jié)果表明，黑果枸杞中不同類型呈味氨基酸的含量豐富，其中甜味氨基酸、苦味氨基酸、鮮味氨基酸、芳香族氨基酸等不同類型的呈味氨基酸與其他風(fēng)味物質(zhì)共同作用形成了黑果枸杞的獨(dú)特風(fēng)味。

從8 個(gè)產(chǎn)地引種黑果枸杞后，在同一生境對(duì)其進(jìn)行了為期6 年的馴化栽培，立地條件、生態(tài)環(huán)境、氣候因子和栽培管理技術(shù)等因素基本一致，基本可以排除環(huán)境對(duì)其氨基酸含量的影響，說明不同種源黑果枸杞氨基酸的差異性是其自身遺傳特性造成的，不同種源地的生態(tài)環(huán)境條件已經(jīng)造成種源間的遺傳差異。通過主成分分析，從17 個(gè)氨基酸含量指標(biāo)中提取出4 個(gè)主成分，避免了氨基酸含量原始性狀之間的重疊干擾，這4 個(gè)主成分的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為85.897%，能反映黑果枸杞氨基酸含量性狀的大部分信息。以每個(gè)主成分的相對(duì)方差貢獻(xiàn)率為權(quán)重進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，是客觀和科學(xué)的，排除了人為因素的影響。然后通過聚類分析將8 個(gè)黑果枸杞種源按氨基酸含量歸為3 類。

聚類分析結(jié)果與主成分分析結(jié)果一致，較好地反映出不同種源間黑果枸杞果實(shí)品質(zhì)的差異性。但該結(jié)果與何彩等[50] 測定的其礦質(zhì)元素、主要營養(yǎng)成分含量不同，即7 號(hào)種源中礦質(zhì)元素、主要營養(yǎng)成分含量較低，但是氨基酸品質(zhì)綜合得分較高，故在生產(chǎn)中可根據(jù)不同的目標(biāo)篩選適宜的種源。

本研究中單純考慮了同一采摘時(shí)期不同種源黑果枸杞果實(shí)鮮樣中氨基酸種類及含量的變化，未考慮漿果含水量、成熟期等對(duì)其氨基酸的影響，使得對(duì)于各種源氨基酸含量存在差異原因的分析不夠深入。今后的研究中可采集同一成熟期鮮果或者干果進(jìn)行氨基酸變化特征的分析，進(jìn)一步探究不同種源黑果枸杞氨基酸含量變化特征。

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[ 本文編校：聞 麗]