植物营养剂对稻米必需氨基酸含量和稻谷产量的影响

摘要：连续3年采用田间试验和室内分析方法，研究了具有自主知识产权的植物营养剂对提高稻米必需氨基酸含量和稻谷产量的效应。结果表明，植物营养剂处理相对于清水对照，稻米中苏氨酸、蛋氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸7种必需氨基酸的含量提高6.82%～26.56%，相对于常规叶面肥神奇120提高6.80%～16.08%；植物营养剂处理相对于清水对照，赖氨酸提高3.61%～59.26%，相对于神奇120，赖氨酸提高5.58%～35.31%。植物营养剂能全面提高稻米氨基酸的含量，被检测的15种氨基酸的含量都有提高，相对于神奇120提高2.92%～29.49%，相对于清水对照提高3.73%～13.48%。植物营养剂主要促进精米中氨基酸的形成，糙米比精米总氨基酸和必需氨基酸分别高1.48%和1.74%，而清水对照的总氨基酸和必需氨基酸糙米比精米分别高2.04%和3.92%。植物营养剂使稻米蛋白质含量由8.5%提高到9.6%，增幅不高，不会因蛋白质含量过高而影响米饭的风味。植物营养剂能使水稻增产8.32%～9.03%。

　　关键词：植物营养剂；豆粕氨基酸；柑橘内生枯草芽孢杆菌YS-45；必需氨基酸；稻米

　　中图分类号：S511.062 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）03-0512-05

　　植物营养剂为长沙学院研发的专利产品（ZL200910042746.8），是用具有知识产权的柑橘内生枯草芽孢杆菌YS-45发酵豆粕产生的一种富含必需氨基酸的叶面肥，对小白菜、黄瓜、苦瓜、辣椒、水蜜桃、梨等多种蔬菜水果具有提高产量和改善品质等作用[1-7]。

　　豆粕是制油工业的副产品，其必需氨基酸的含量为1 962 mg/kg，比大米的必需氨基酸含量高384%[8]，因此利用豆粕发酵生产氨基酸成本低廉。关于氨基酸叶面肥的研究有很多报道[9-14]，都证明氨基酸叶面肥有促进植株生长和增产的效果，但没有涉及到改善品质方面。水稻是世界主要粮食作物之一，随着人们生活水平的提高和健康意识的逐渐增强，人们越来越注重饮食营养与保健功能，稻米的营养品质越来越受到重视，对提高稻米品质的研究也不断加强。为探索植物营养剂对提高稻米必需氨基酸含量和增产的效果，2009-2011年连续3年在5个品种6个不同季节进行了试验，均表现出显著的效果。

　　1 材料与方法

　　1.1 材料

　　1.1.1 供试品种（组合） 中优218，沁香1号，湘早籼45，浓香21，湘晚籼12。

　　1.1.2 试验地点 湖南省浏阳市北盛镇马战村，湖南省浏阳市大围山镇中塅村，湖南省益阳市赫山区南溪镇。

　　1.1.3 供试肥料 植物营养剂：长沙学院研制。植物营养剂发酵工艺为将豆粕粉碎，过60目筛备用。按豆粕60 g、白糖10 g、KH2PO3 3 g和水1 000 mL的加入量配制发酵培养基于发酵罐中，121 ℃高压蒸汽灭菌30 min，冷却后按5%接种量接入发酵菌种，以250 r/min、37 ℃发酵培养3 d后用双层纱布过滤，滤液中苏氨酸、蛋氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸7种必需氨基酸总量达到256～628 mg/（100 mL）

　　神奇120：山东潍坊亚鑫农化有限公司产品。

　　1.2 方法

　　1.2.1 田间试验设计 采取随机区组试验设计，试验设3个处理，即：处理1，植物营养剂；处理2，神奇120（CK1）；处理3，清水对照（CK2）。每处理3次重复，小区面积为66.7 m2。

　　1.2.2 施肥时期 分别在水稻孕穗末期、抽穗初期、齐穗期各喷施一次。

　　1.2.3 施肥方法 神奇120按推荐最佳体积分数0.37%使用，植物营养剂使用浓度为20 mL/L，按750 kg/hm2的用量进行叶面喷施。

　　1.2.4 田间管理 水稻前期栽培管理按照常规管理方法执行，水稻生育后期叶面施肥按试验设计进行。

　　1.2.5 水稻收割、晒干、碾米及氨基酸、蛋白质含量测定 待水稻成熟后按小区机械收割，晒干后用型号为6GF-7型的碾米机（广西陆川县岭南机械厂生产）碾成常规精白米，用实验型粉碎机粉碎后用60目的钢筛过筛，米粉在中南大学湘雅医学院现代分析测试中心采用HPLC法测定15种氨基酸的含量，比较不同处理7种必需氨基酸的差异。取过60目钢筛的米粉在中南大学湘雅医学院现代分析测试中心，采用凯氏定氮法测定蛋白质含量。用水稻收割机分重复（小区）单收，晒干、风选后单计产量。

　　2 结果与分析

　　2.1 植物营养剂提高稻米必需氨基酸的效果

　　2009-2011年，分别在浏阳北盛镇、浏阳大围山镇、益阳南溪镇，进行了植物营养剂提高稻米必需氨基酸含量的试验，试验结果详见表1。由表1可以看出， 植物营养剂在3年3地5个品种（包括一季稻、早稻、晚稻）上施用均表现出显著提高稻米必需氨基酸含量的效果，相对于清水对照必需氨基酸提高6.82%～26.56%，相对于神奇120提高6.80%～16.08%；对水稻中含量最低的赖氨酸也有较大幅度的提高，相对于清水对照，稻米中赖氨酸含量提高3.61%～59.26%，相对于神奇120提高5.58%～35.31%。

　　2.2 植物营养剂对15种氨基酸含量的影响

　　2010年，在益阳市南溪镇进行了植物营养剂对早稻（湘早籼45）稻米天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸、组氨酸、甘氨酸、苏氨酸、精氨酸、丙氨酸、酪氨酸、蛋氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸15种氨基酸含量的影响试验，结果见表2。由表2可知，水稻生育后期喷施植物营养剂，能全面提高稻米中多种氨基酸的含量，被检测的15种氨基酸含量都有增加，植物营养剂相对于神奇120增幅为2.92%～29.49%，相对于清水对照增幅为3.73%～13.48%；以酪氨酸增加最多，相对于神奇120和清水对照分别增加29.49%和13.48%。而酪氨酸与蛋氨酸具有同等重要的地位，因为酪氨酸可以转换为蛋氨酸。

　　2.3 植物营养剂对糙米和精米氨基酸含量的影响

　　一般而言，糙米的营养成分高于精米，这说明有一部分营养物质存在于米糠层中，在精米加工过程中损失。试验结果表明，植物营养剂能提高稻米氨基酸含量，为研究这类氨基酸在米糠层和精米中的分布，抽取2010年益阳市南溪镇早稻（湘早籼45）分别进行了糙米与精米氨基酸测定，结果见表3。从表3可以看出，①与清水对照相比，植物营养剂既能增加糙米中总氨基酸和必需氨基酸含量，总氨基酸增加378 mg/（100 g），必需氨基酸增加115 mg/（100 g），也能增加精米中总氨基酸和必需氨基酸含量，总氨基酸增加407 mg/（100 g），必需氨基酸增加165 mg/（100 g）。②施用植物营养剂的糙米比精米总氨基酸和必需氨基酸分别高1.48%和1.74%，清水对照的糙米比精米总氨基酸与必需氨基酸分别高2.04%和3.92%，这说明植物营养剂促进稻谷形成的氨基酸主要分布于精米中，少量存在于米糠层中。③不同种类的氨基酸在糙米与精米含量比较中差异不一，如谷氨酸、苏氨酸、酪氨酸、蛋氨酸、缬氨酸、精氨酸、苯丙氨酸等差异不明显，试验组和对照组增长率均较低，有的甚至精米高于糙米；赖氨酸差异明显，试验组和对照组糙米比精米分别提高16.60%和25.00%；天冬氨酸、丝氨酸、组氨酸、甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸在试验组和对照组中糙米比精米有一定提高。

　　2.4 植物营养剂对稻米蛋白质含量的影响

　　抽取2011年益阳南溪镇早稻（湘早籼45）测定稻米蛋白质含量，结果见表4。由表4可知，施用植物营养剂可使稻米蛋白质含量提高12.9%。

　　2.5 植物营养剂对水稻产量的影响

　　2010年，在益阳南溪镇进行了植物营养剂对水稻产量影响的试验，结果列于表5。表5结果表明，植物营养剂对早稻、晚稻均具有增产效果，可使早稻增产8.32%，晚稻增产9.03%。

　　3 小结与讨论

　　1）试验结果表明，植物营养剂既能全面提高稻米中15种氨基酸总量[（6 742 mg/（100 g）]，又能显著提高稻米中苏氨酸、蛋氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸7种必需氨基酸的含量[（2 586 mg/（100 g）]，特别是对稻米中称为第一限制性氨基酸赖氨酸的含量也有明显提高，相对神奇120提高5.58%，相对清水对照提高6.85%；与我国国标一级籼米15种氨基酸总量5 564 mg/（100 g）、7种必需氨基酸总量2 084 mg/（100 g）[8]相比较，总氨基酸含量与必需氨基酸含量分别增加21.17%和24.09%。

　　2）与清水对照相比，植物营养剂既能增加糙米中总氨基酸和必需氨基酸含量，[总氨基酸增加378 mg/（100 g），必需氨基酸增加115 mg/（100 g）]，也能增加精米中总氨基酸和必需氨基酸含量[总氨基酸增加407 mg/（100 g），必需氨基酸增加165 mg/（100 g）]，而施用植物营养剂的糙米比精米总氨基酸和必需氨基酸分别高1.48%和1.74%，清水对照的糙米比精米总氨基酸和必需氨基酸分别高2.04%和3.92%，这说明植物营养剂促进稻谷形成的氨基酸主要分布于精米中，少量存在于米糠层中，因此，不会因精米加工而导致大量氨基酸损失。糙米中的某些氨基酸低于精米，可能是因为该类氨基酸主要分布在精米中所致。

　　3）施用植物营养剂能增加稻米蛋白质含量，但增幅不大，施用植物营养剂的稻米蛋白质含量为9.6 g/（100 g），仅比清水对照高1.1 g/（100 g），且低于一般早籼稻米9.9%的含量[8]，不会影响米饭的风味。植物营养剂能增加稻谷的产量8.32%～9.03%。

　　4）植物营养剂具有提高稻米氨基酸含量（尤其是必需氨基酸含量）从而提高稻米品质的作用，也具有增加稻谷产量的作用，应用于生产实践将取得良好的经济效益，且该植物营养剂主要成分是由豆粕经微生物发酵而来，是一种富含有多种氨基酸的植物营养剂，符合环境友好型、资源节约型两型社会建设宗旨，同时高必需氨基酸大米对人们养生保健具有重要作用，该植物营养剂在水稻生产上具有广阔的应用前景。

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