| 玉-豆间作对菜用大豆品质的影响 |
2. 农业部西南作物生理生态与耕作重点实验室, 成都611130;
3. 四川省三台县刘营镇农业服务中心, 四川 绵阳621100
2. Key Laboratory of Crop Ecophysiology and Farming System in Southwest China of the Ministry of Agriculture, Chengdu 611130, China;
3. Agricultural Service Center of Liuyin Town, Santai County, Mianyang 621100, Sichuan, China
试验采用生育时期相近(约80 d)的3个(浙鲜豆4号、青酥5号、沈鲜6号)菜用大豆品种和1个玉米(正红505)品种(表 1).
| 表1 试验使用的菜用大豆和玉米品种 Table 1 Vegetable soybean and maize varieties used in the experiment |
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试验于2015年在四川农业大学雅安教学科研园区进行.试验用土为壤土, 肥力全氮为0.324%, 全磷为0.312%, 全钾为1.96%, 有机质为3.663%.试验采用2因素裂区试验设计, 主区因素为种植方式, 设大豆净作和玉米-大豆间作2个处理; 副因素为3个菜用大豆品种, 3次重复, 小区面积为20 m2.大豆净作采用等行距种植, 行距为50 cm, 穴距为10 cm, 每穴留1株.在玉米-大豆间作体系下, 每个品种连续种2带, 带长5 m、带宽2 m, 采用玉米-大豆2:2宽窄行带状种植, 玉米宽行160 cm, 窄行40 cm, 玉米宽行内种2行大豆, 大豆行距40 cm, 玉米与大豆行距60 cm; 玉米穴距20 cm, 每穴留1株, 密度为52 000株/hm2; 大豆穴距10 cm, 每穴留2株, 密度为204 000株/hm2, 玉米底肥施尿素37.5 kg/hm2、过磷酸钙600 kg/hm2、氯化钾150 kg/hm2, 苗肥施尿素90 kg/hm2, 拔节期施尿素150 kg/hm2, 大喇叭口期施碳铵750 kg/hm2; 大豆底肥施氯化钾60 kg/hm2、过磷酸钙600 kg/hm2.玉米采用育苗移栽, 4月28日播种, 5月6日移栽, 8月20日收获; 大豆5月6日播种, 8月22日收获.
1.3 品质指标测定在菜用大豆R6期(粒鼓满期)取样测定以下指标:
外观品质:用电子天平测定百荚鲜质量、百荚粒质量、百粒鲜质量; 人工数20株材料的总瘪荚数、一粒荚数、二粒荚数、三粒荚数.
营养品质:用日立L-8800氨基酸自动分析仪测定大豆中的氨基酸, 称取0.500 g籽粒粉样置50-mL具塞试管中, 加入30 mL 0.1 mol/L HCl, 在18 ℃的恒温摇床中振荡24 h后移取2 mL上清液,以12 000 r/min离心10 min, 移取0.5 mL上清液与10%的磺基水杨酸按1:3混合后静置15 min, 再次以12 000 r/min离心10 min, 移取1.5 mL离心后的上清液,上机测定游离氨基酸含量.蛋白质采用FOSS8400全自动凯氏定氮仪测定, 称取0.100 g粉样, 加入10 mL浓硫酸和1粒硝煮片, 380 ℃硝煮2.5 h, 冷却后上机测定.粗脂肪采用Hanon SOX500脂肪测定仪测定, 称取1.000 g粉样及脱脂滤纸和脱脂棉线的质量, 包好后上机以石油醚80 ℃提取380 min, 循环时间为35 min.可溶性糖、淀粉采用熊庆娥[18]的蒽酮比色法进行测定; 根据GB 5009.3—2010《食品中水分的测定》[19], 采用体积法和质量法测定含水率.
1.4 数据统计与分析用Excel 2007、SPSS17和OriginPro 8对数据进行统计分析和图表制作, 用最小显著差数法(LSD)进行差异显著性检验.
2 结果与分析 2.1 间作对菜用大豆外观性状的影响与净作相比, 玉米大豆间作中3个菜用大豆的百荚鲜质量、百荚粒质量、一粒荚数、二粒荚数和二粒荚率均显著降低; 浙鲜豆4号和青酥5号的百粒鲜质量和瘪荚数较净作升高, 而沈鲜6号降低.百荚鲜质量、百荚粒质量、百粒鲜质量和三粒荚数,均受种植模式、品种及两者的交互作用; 除瘪荚数外, 其余外观品质指标均受种植方式的影响, 而瘪荚数主要是受种植方式和品种的交互作用.在3个品种中, 浙鲜豆4号的百荚鲜质量和百荚粒质量最高, 百粒鲜质量和二粒荚率则低于其余2个品种; 在净作模式下, 浙鲜豆4号的百荚鲜质量比青酥5号和沈鲜4号分别高出39.6 g和13.425 g, 百荚粒质量分别高出11.831 g和2.111 g, 而百粒鲜质量分别比青酥5号和沈鲜4号低10.685 g和9.082 g, 二粒荚率分别低6%和4.52%;在间作模式下, 浙鲜豆4号的百荚鲜质量比青酥5号和沈鲜6号分别高出24.914 g和28.833 g, 百荚粒质量分别高出11.743 g和24.635 g, 而百粒鲜质量低18.296 g和3.036 g, 二粒荚率分别低1.95%和6.53%(表 2).
| 表2 不同种植方式下菜用大豆外观品质 Table 2 Appearance quality of vegetable soybeans in different planting patterns |
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从图 1可以看出, 采用与玉米间作种植的3个品种菜用大豆的蛋白质含量较净作有显著提高, 由净作中353.657~377.837 mg/g提高到360.41~390.413 mg/g.粗脂肪含量有所降低, 但差异并不显著.在3个品种中, 沈鲜6号的蛋白质和精脂肪2种物质含量在2种种植方式中均表现最佳.
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| 图1 不同种植方式下菜用大豆蛋白质和粗脂肪 Fig. 1 Protein and crude fat contents of vegetable soybeans in different planting patterns |
不同品种的游离氨基酸在不同种植方式中有不同表现(表 3), 其中, 浙鲜豆4号的鲜味氨基酸、甜味氨基酸、苦味氨基酸、芳香族氨基酸及总游离氨基酸在间作种植后含量均有所提高;而青酥5号的5类氨基酸含量表现相反, 沈鲜6号各类氨基酸在2种种植方式中的差异不显著.间作中浙鲜豆4号的总游离氨基酸含量较净作中显著升高, 而青酥5号显著降低, 沈鲜6号有一定升高但不显著.
| 表3 不同种植方式下菜用大豆氨基酸 Table 3 Free amino acid contents of vegetable soybeans in different planting patterns |
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淀粉含量在不同种植方式和不同品种中差异不显著, 但不同品种含量变化趋势表现不同, 其中沈鲜6号在间作种植方式中淀粉含量有所提高, 而其余2个品种降低.间作后菜用大豆的可溶性糖含量均升高, 其中沈鲜6号差异显著.沈鲜6号的淀粉和可溶性糖含量在净作中的含量均较其余2个品种低, 但在间作种植中均表现最佳(图 2).
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| 图2 不同种植方式下菜用大豆淀粉和可溶性糖 Fig. 2 Starch and soluble sugar contents of vegetable soybeans in different planting patterns |
2因素方差分析(表 4)表明, 种植方式对菜用大豆的蛋白质含量、可溶性糖、鲜味氨基酸、甜味氨基酸、芳香族氨基酸及总游离氨基酸有显著影响, 而粗脂肪、淀粉和苦味氨基酸含量不受种植方式的影响; 品种对菜用大豆的蛋白质、粗脂肪和各类游离氨基酸含量有显著影响, 对可溶性糖和淀粉无影响; 种植方式和品种2因素的交互作用对蛋白质及各类氨基酸含量均有显著影响, 对粗脂肪、可溶性糖和淀粉无影响.
| 表4 菜用大豆品质的2因素方差分析 Table 4 Two-way ANOVA analysis of quality for vegetable soybeans |
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由表 5可知, 在净作模式中, 瘪荚数和鲜味氨基酸、甜味氨基酸、淀粉, 蛋白质和淀粉呈显著负相关; 瘪荚数和游离氨基酸, 三粒荚数和芳香族氨基酸、可溶性糖呈极显著负相关; 二粒荚率和粗脂肪, 游离氨基酸和蛋白质、鲜味氨基酸, 甜味氨基酸和淀粉, 芳香族氨基酸和可溶性糖呈极显著正相关.在间作模式中, 百荚鲜质量和二粒荚数、粗脂肪, 瘪荚数和蛋白质, 百粒鲜质量和含水率呈显著负相关; 一粒荚数和淀粉呈极显著负相关; 甜味氨基酸和百荚粒质量、鲜味氨基酸、苦味氨基酸呈显著正相关; 游离氨基酸和百荚粒质量、苦味氨基酸呈极显著正相关.
| 表5 菜用大豆品质指标的相关性分析 Table 5 Correlation coeffients among quality traits of vegetable soybean |
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亚洲蔬菜研究与发展中心(AVRDC)认为适合做菜用大豆的外观品质应具以下特点:粒大, 百粒质量不少于30 g, 荚大.500 g鲜荚包装不超过175个荚; 粒多, 成品荚每荚粒数应大于2粒; 荚和种子的颜色浅绿.荚上的茸毛较少且为白毛或灰毛, 灰脐或浅褐脐[20].李之国,等[2]研究发现, 菜用大豆外观品质的主要限制因素是百粒鲜质量、百荚鲜质量和二粒荚百分比.大豆产量构成因素主要为每亩株数、每株荚数、每荚粒数、百粒质量, 瘪荚数、一粒荚数、二粒荚数是单株荚数、单株粒数的另一种表现, 荚和粒的大小以及二粒荚、三粒荚, 罗建,等[21]和卢秉升,等[22]研究表明在间作下大豆的株荚数、百粒质量和株粒质量较净作降低.在本研究中, 3个品种菜用大豆的百荚鲜质量、百荚粒质量、二粒荚率和总荚数间作均低于净作, 外观品质和产量下降.间作中浙鲜豆4号的百荚鲜质量、百荚粒质量最高, 但其百粒鲜质量、二粒荚数、二粒荚率最低, 缺乏产量优势, 且与净作相比百荚鲜质量降低28.406 g, 而百粒鲜质量仅增加2.443 g; 青酥5号具有最高的一粒荚数、百粒鲜质量和瘪荚数, 其余指标在3个品种中处于中等水平, 其百荚鲜质量间作与净作相比下降3.72 g, 百粒鲜质量增加11.454 g, 具有相对良好的适应性; 沈鲜6号除二粒荚数和二粒荚率外, 其余指标均处于较低水平, 间作的百荚鲜质量和百粒鲜质量分别比净作降低43.714 g和2.208 g.以上所述, 3个品种在外观品质方面青酥5号表现较优, 浙鲜豆4号次之, 沈鲜6号较差.
一般甜度高的菜用大豆口感好, 对甜味起决定作用的是甜度较高的果糖、葡萄糖和蔗糖等可溶性糖[7].在本研究中, 净作模式表现出含糖量与蛋脂总量呈负相关, 与前人[23]研究结果一致, 但在间作模式中表现出呈正相关, 蛋脂总量高的品种其可溶性糖和淀粉含量也高.蛋白质含量低、油分含量高的品种, 鲜食时质地较为松软, 蛋白质是主要的营养品质, 脂肪经加工时发生一系列如美拉德反应(Maillard reaction)和脂质氧化作用等复杂的化学反应, 产生具有一定挥发性和味觉特性的风味物质, 增加其口感和食味品质[24].游离氨基酸是水溶物质中的呈味物质, 也是香味形成前体物质.有分析表明菜用大豆游离氨基酸的含量比粒用大豆高出1倍[25].氨基酸根据其呈味特征可分为鲜味氨基酸(赖氨酸Lys、谷氨酸Glu、天冬氨酸Asp)、甜味氨基酸(甘氨酸Gly、丙氨酸Ala、丝氨酸Ser、苏氨酸Thr、脯氨酸Pro、组氨酸His)、苦味氨基酸(缬氨酸Val、亮氨酸Leu、异亮氨酸Ile、蛋氨酸Met、色氨酸Trp、精氨酸Arg)和芳香族氨基酸(苯丙氨酸Phe、酪氨酸Tyr、胱氨酸Cys)[26].李秋英,等[27]对30份菜用大豆的研究发现, 菜用大豆采收期籽粒中蛋白质含量平均达426 mg/g, 籽粒中脂肪含量差异较大, 平均含量为185.94 mg/g, 变化范围为143.99~217 mg/g; 可溶性糖平均含量为59.7 mg/g; 菜用大豆籽粒中游离氨基酸平均含量为15.1 mg/g,含量最高的品种可达19.5 mg/g, 比含量最低的品种多出8.0 mg/g.徐兆生,等[9]对55份菜用大豆品质的测定结果表明, 粗蛋白质的含量范围在35.25%~45.48%;淀粉含量的变化范围9.44%~17.28%.在本研究中, 间作的3个菜用大豆品种除青酥5号、沈鲜6号的游离氨基酸含量外各营养品质指标均达到前人研究的平均水平; 间作下, 蛋白质含量显著增加, 可溶性糖含量有所升高, 但差异不显著, 粗脂肪有所降低, 差异也不显著; 在间作中, 浙鲜豆4号的甜味氨基酸、鲜味氨基酸、苦味氨基酸、总游离氨基酸含量和含水率最高, 粗脂肪、可溶性糖、淀粉含量最低; 青酥5号的蛋白质含量最低, 其余指标处于中间水平; 沈鲜6号的蛋白质、粗脂肪、可溶性糖、淀粉含量最高, 各类氨基酸及含水率最低, 可溶性糖、淀粉、游离氨基酸、蛋白质含量高于净作.所以, 沈鲜6号在3个品种中表现出较优的营养品质, 浙鲜豆4号次之, 青酥5号较差.与外观品质相反.
在本研究中, 种植模式和品种均是除对瘪荚数无影响外, 对其余外观品质有显著影响, 种植模式和品种的交互作用对一粒荚数、二粒荚率无影响.在营养品质方面, 种植模式对苦味氨基酸、粗脂肪、淀粉含量无显著影响, 对鲜味氨基酸、蛋白质、可溶性糖影响显著; 品种对可溶性糖、淀粉含量无影响; 两者交互作用对粗脂肪、可溶性糖、淀粉、含水率无影响; 鲜食大豆淀粉含量较稳定, 不受种植模式、品种及其交互作用的影响.在相关分析中, 百荚鲜质量与粗脂肪、百粒鲜质量与含水率呈显著负相关, 百荚粒质量和甜味氨基酸、游离氨基酸呈显著正相关.外观品质与营养、食味品质需进一步协调.
4 结论与玉米间作种植的菜用大豆, 其外观质量虽然有所降低, 但除游离氨基酸外, 蛋白质、粗脂肪、淀粉和可溶性糖能表现出较好的菜用大豆特性, 品种本身也是差异的来源之一.因此, 在进一步研究间作下菜用大豆品质形成机制的基础上, 筛选适合间作的优质菜用大豆品种是发展该模式的关键.
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