4种竹子果实形态观察与营养指标测定

杨 露, 吕 卓, 孔淑鑫, 江帅君, 姚文静, 林树燕

(1.南京林业大学南方现代林业协同创新中心, 南京 210037;2.南京林业大学竹类研究所, 南京 210037;3.南京林业大学生物与环境学院, 南京 210037)

竹亚科植物开花周期长,部分竹子一生只开一次花,且花期难以预测,自然条件下不结实或结实率低[1],很难采到种子,常温下竹类植物果实大都不耐储藏,特别是一些含水量较高的种子,一般储藏1个月就会丧失萌发力[2]。这些特点不仅极大地限制了对竹子有性繁殖及其遗传规律的了解,而且也对竹子的生产经营以及良种选育和遗传改良等方面的研究带来了极大的威胁或障碍[3-4]。目前,对竹种子的研究更多的偏向于对种子的育苗[5-7]、贮藏[8-10]、休眠和萌发[11-13]等方面,营养物质方面已对坝竹、小篷竹和金佛山方竹的种子进行了分析和研究[14-15]。本试验对4种竹种子的果实特征进行观察,并对种子中的营养成分进行测定,为4种竹子后续的开发利用提供参考。

1 竹子果实形态特征的观察

1.1 果实的采集和处理

采集翠竹、筇竹、黄条金刚竹和金佛山方竹的种子放于透气布袋中,带回实验室后置于阴凉干燥处,为后续试验做准备,种子的采集地信息详见表1。

表1 4种竹种子采集地基本情况

1.2 种子形态特征的观察

选取翠竹、筇竹、黄条金刚竹和金佛山方竹饱满的种子,对其外观形态进行观察,用游标卡尺(精度0.01 mm)分别测量种子的长度和直径,每次测量50粒,重复3次。分别随机选取4种竹种子100粒,用分析天平称量质量,重复10次,计算平均值,再换算成千粒重。

1.2.1翠竹果实特征

翠竹(Pleioblastuspygmaeus(Miq.) E.G.Camus),大明竹属(Pleioblastus)[8],基本型颖果,外带内、外稃,顶端无芒;稃片黄褐色,略长于果实,果皮质薄不开裂,去稃果实形状为长椭圆形,腹部纵沟槽明显,成熟果实呈黄褐色。种子长11.76～13.26 mm,宽3.15～3.68 mm,千粒重62～64 g。花期10月至翌年3月,果期4—5月。

1.2.2筇竹果实特征

筇竹(Qiongzhueatumidinoda),筇竹属(Qiongzhuea)[12],浆果状颖果,果实呈厚皮质的坚果状,倒卵状长椭圆形或广椭圆形,新鲜时呈绿色,光滑无毛,顶端具宿存的花柱成喙状。种子长10～12 mm,宽5.96～6.03 mm,千粒重498～502 g。花期10月至翌年3月,果期4月下旬至5月上旬。

1.2.3黄条金刚竹果实特征

黄条金刚竹(Sasaellakongosanensis‘Aureostriatus’),东笆竹属(Sasaella)[16],是金刚竹的品种之一,基本型颖果,外带内、外稃,顶端有芒;稃片纸质,灰褐色或棕色,长于果实;果皮质薄不开裂,去稃果实形状为长椭圆形,两端略向上翘,腹部纵沟槽明显,成熟果实呈黄褐色。种子长8.85～17.9 mm,宽3.38～3.51 mm,千粒重38～42 g。花期3—4月,果期5月。

1.2.4金佛山方竹果实特征

金佛山方竹(Chimonobambusautilis(Keng)P.C.Keng),寒竹属(Chimonobambusa)[11],浆果状颖果,果实呈坚果状,椭圆形,新鲜时绿色,干燥后呈褐色。种子长1～1.5 cm,宽6～8 mm,千粒重230～235 g。花期每年8月至翌年3月,果期4月下旬至5月上旬。

2 竹子种子营养成分测定

2.1 种子的处理和测定

将上述采集的新鲜种子去除内外稃,烘箱内烘干至恒重后测定营养成分,各项指标委托江苏省理化测试中心仙林实验室检测。

测定指标包括蛋白质、脂肪、氨基酸、维生素等营养物质。蛋白质测定参照GB 5009.5-2010《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》;淀粉测定参照GB/T 5009.9-2008《食品中淀粉的测定》;可溶性糖测定参照蒽酮比色法;维生素B1测定参照GB/T 5009.84-2003《食品中硫胺素(维生素B1)的测定》;维生素B2测定参照GB/T 5009.85-2003《食品中核黄素的测定》;灰分测定参照GB 5009.4-2010《食品安全国家标准食品中灰分的测定》;氨基酸测定参照GB/T 5009.124-2003《食品中氨基酸的测定》;37种脂肪酸测定参照GB/T 17376-2008《动植物油脂脂肪酸甲酯制备》、GB/T 17377-2008《动植物油脂脂肪酸甲酯的气相色谱分析》。

2.2 数据处理

实验数据采用Excel2010软件进行处理。

2.3 4种竹种子的营养成分

2.3.1常规营养物质含量

常规营养物质测定结果见表2。4种竹种子中金佛山方竹蛋白质含量最高,为12 600 mg/100 g,翠竹蛋白质含量最低,仅12.2 mg/100 g;与之相反,翠竹的淀粉含量较其他3个竹种最高,达70 200 mg/100 g;灰分含量以筇竹最高,为3 000 mg/100 g,翠竹和黄条金刚竹最低,均为1 500 mg/100 g。4种竹种子中还含有微量的维生素和大量的葡萄糖,除了黄条金刚竹中未检测到葡萄糖外,其余3个竹种子中的葡萄糖含量都较高。根据翠竹、筇竹和金佛山方竹中淀粉和葡萄糖的含量可以推测黄条金刚竹中也可能含有较高的葡萄糖。

表2 4种竹种子营养成分及含量

2.3.24种竹种子氨基酸含量差异

1) 总氨基酸含量分析

4种竹种子氨基酸种类及含量见表3。结果显示,所测的4种竹种子样品中共检测出18种氨基酸,其中8种为人体必需氨基酸,10种为人体非必需氨基酸,非必需氨基酸的含量显著高于必需氨基酸。4种竹子果实中黄条金刚竹氨基酸含量最高,为10.749%,翠竹和金佛山方竹次之,筇竹最低,为8.295%。筇竹和金佛山方竹天门冬氨酸含量最高,谷氨酸次之,胱氨酸最低,与之相反的是翠竹和黄条金刚竹果实中谷氨酸含量最高,天门冬氨酸次之,但不同的是翠竹脯氨酸含量最低,黄条金刚竹胱氨酸含量最低。

2) 水解氨基酸和游离氨基酸含量比较

4种竹种子水解氨基酸和游离氨基酸种类及含量见表4、表5。

由表4可知,筇竹和金佛山方竹天门冬氨酸含量最高,分别为1.640%,2.300%;翠竹和黄条金刚竹则是谷氨酸含量最高,分别为1.586%,1.797%;胱氨酸是筇竹、黄条金刚竹和金佛山方竹3个竹种果实含量最低的水解氨基酸,翠竹未检测出脯氨酸,除了天门冬氨酸和谷氨酸外,筇竹和金佛山方竹其余氨基酸含量均低于翠竹和黄条金刚竹。

由表5可知,翠竹种子中精氨酸含量最高,为0.035%;筇竹种子天门冬氨酸含量最高,为0.464%;黄条金刚竹和金佛山方竹种子络氨酸含量最高,分别为0.064%和0.293%;筇竹和金佛山方竹游离氨基酸含量高于翠竹和黄条金刚竹,前者含量是后者的4倍。翠竹除了组氨酸含量最高外,其余游离氨基酸含量均低于其他3个竹种。

对比表4和表5的结果发现,4种竹种子中水解氨基酸的含量都高于游离氨基酸的含量,虽然游离氨基酸的含量较低,但在种子的生长发育过程中仍然扮演着不可或缺的角色。

2.3.34种竹种子脂肪酸含量

4种竹种子脂肪酸种类及含量见表6、表7。4种竹种子中共检测出27种脂肪酸,其中17种为不饱和脂肪酸,且不饱和脂肪酸含量显著高于饱和脂肪酸。4种竹种子果实中均有部分脂肪酸因为含量低于机器的检出限,所以没有检测出来,但这并不能代表果实里面不含有这类脂肪酸。

表7 4种竹种子不饱和脂肪酸含量

由表6可知,4种竹子果实棕榈酸含量最高,分别为翠竹18.5%,筇竹22.7%,黄条金刚竹26.7%,金佛山方竹20.7%,其含量均占总饱和脂肪酸含量的67%以上。

由表7可知,4种竹种子果实的不饱和脂肪酸总含量均超过51%,其中以油酸、亚油酸和亚麻酸占比最大。黄条金刚竹不饱和脂肪酸含量最高,筇竹和金佛山方竹次之,翠竹不饱和脂肪酸含量最低;饱和脂肪酸的含量与之相反,翠竹最高,筇竹和金佛山方竹次之,黄条金刚竹含量最低。

不饱和脂肪酸是油脂品质的重要指标,也是评价油脂质量好坏和作为食用油可行性的重要依据[17]。为了评价4种竹种子油脂的品质和探讨作为食用油开发的可行性,将4种竹种子的3种主要不饱和脂肪酸与茶油[18]、橄榄油[19]、核桃油[20]、大豆油[21]、菜籽油[22]5种植物油中的油脂相比较,结果表明,翠竹、筇竹和金佛山方竹的亚油酸、亚麻酸含量显著高于茶油、橄榄油等5种作物,其中翠竹亚油酸含量最高,为57.9%。从以上的比较分析可知,4种竹种子油脂作为食用油具有一定的可行性和开发潜力。

3 讨论与结论

种子作为有性繁殖器官,是遗传信息的承载者,受环境影响较小,具有较高的稳定性,种子特征可以为植物科、属、种的划分以及种间的亲缘关系提供可靠依据[23]。对竹类果实的外观形态、形态指标以及千粒质量等的研究结果显示,其外稃顶端是否具芒、稃片颜色、稃片对果实的包裹程度、稃片长度与果实长度的关系、去稃果实形状、成熟果实颜色、腹部纵沟槽是否明显、花柱是否宿存等特征可作为竹类植物属种分类的参考依据,具有重要的研究价值[24]。

娄义龙等[14]研究表明,坝竹灰分为1.09%,蛋白质为10.27 g/100 g;小篷竹灰分为1.04%,蛋白质11.96 g/100 g,金佛山方竹、筇竹、黄条金刚竹的蛋白质、灰分含量均高于这两类竹种。常见谷物蛋白质含量为6.00%～15.00%,脂肪含量为1.00%～3.00%[25],可见,4种竹子中,除了翠竹,其余3种竹种子的蛋白质含量与常见谷物相当。

4种竹种不同种类氨基酸含量存在差异,占总氨基酸含量比例最高的是谷氨酸、天门冬氨酸和精氨酸,三者均为药效氨基酸[26]。虽然这3种氨基酸均为人体非必需氨基酸,但也是生命有机体的重要组成部分。谷氨酸可用于肝脏相关疾病的治疗,如肝昏迷、肝功能不全等[26],与血氨形成的谷氨酰胺还有助于创伤机体的修复和消化道溃疡的有关治疗[27];天门冬氨酸在人体的尿素循环和三羧酸循环中发挥着重要作用,能增强肝脏功能和消除疲劳[28-29];精氨酸通过多种途径发挥免疫调节、抗氧化、抗炎、调节细胞增殖、抗凋亡、调控脂质代谢等作用,已广泛应用于临床营养治疗[30]。

此外,除黄条金刚竹外,其他竹种子均含有较高亚麻酸,亚麻酸可以促进皮肤屏障的修复,提高皮肤水分含量[31-32],还能提高婴儿的大脑发育和脑神经功能,增强脑细胞信息功能,促进人脑的正常发育,还可以减轻炎症改善屏障功能,抗雄激素以及治疗痘痘,目前已有投资者将富含亚麻酸的植物油做成了药品,并申请专利[33-34]。

但本实验还需进一步对4种竹子果实的矿质元素含量进行检测,以确定4种竹子果实的重金属含量是否超过国家标准,以便后续对4种竹子果实进行深层次的开发。