11種櫟葉中氨基酸、礦質元素和微量元素的測定

一、微量元素的利用樹葉是樹木代謝過程中最集中的器官，因此含有各種有機化合物。這些化合物通常是醫藥、農業、輕化工業和食品工業的有價值物質。葉片中所含的許多成分屬于養分、脂肪、蛋白質、各種氨基酸、糖和各種生物活性物質。此外,還含有各種微量元素,這些有效的營養成分如果做為畜禽飼料和營養添加劑的補充物,往往不需要處理或經簡單的加工即可利用。據文獻報道一噸樹葉可以代替一噸糧食,以生產苜蓿葉蛋白為例,平均每公頃產量約為1,500—1,700kg,相當每市畝生產葉蛋白200—300斤。櫟屬樹木的樹冠多寬大,樹葉茂密,葉片較大,質地肥厚,在一顆樹中所占的生物量與一般樹木相比為大,為此研究櫟屬樹木樹葉的利用,提高一顆樹木生物量的利用率,并促進山區畜牧業生產的發展,擴大森林的經濟效益,是有現實意義的。本文主要對我國十一種櫟屬樹木的樹葉中蛋白質、組成蛋白質的氨基酸和各種微量元素進行了測定,并對十一個同屬不同種的櫟葉進行了比較,這些可供樹木分類學者和樹葉利用參考。二、試驗材料和研究方法(一)樹種和采樣地點櫟屬樹木在我國各地均有分布,我們測定的樹種均采集在北京、山東、河南三省市。見下表。(二)氨基酸的測定方法樹葉采集選擇具有代表性的樹木,從樹冠的各方向和部位隨機采集樣品,采集時間是在樹木生理活動基本停止時,由9月底到10月初。新鮮樹葉經風干后,粉碎放在棕色廣口瓶內保存。氨基酸:采用日立835—50型氨基酸自動分析儀,測定了樹葉內氨基酸的種類和含量。測定前樣品先經如下處理:1.色氨酸以4.2NNaOH水解測定;2.胱氨酸以過甲酸氫化法處理;3.其余氨基酸以6NHCI水解測定。微量元素測定方法:將0.5000g樹葉葉粉于100ml燒杯中加15—20mlHNO3:HClO47:于電爐上加熱消化(上面用表面皿蓋)至溶液澄清后,打開表面皿,繼續加熱趕酸,至溶液近干取下冷卻,用0.1NHCl溶解,轉移至50ml容量瓶中,并用0.1NHCl洗滌燒杯三次,洗滌液同樣轉移至容量瓶,加20%Srcl2溶液2.5ml用0.1NHCl容至刻度。用WFD—YZ型原子吸收分光光度計測定,樣品溶液中各元素的濃度甩標準曲線法。三、結果與討論(一)不同地區、不同立地條件下油松林各季節生長情況人和動物的食物中蛋白質的來源除肉類、乳、蛋、油料作物的種子、谷類外,實際上植物葉子也含有大量的蛋白質,如各種作物的葉子及菜葉、牧草、樹葉等都是良好的蛋白質來源。為此,我們研究了樹葉蛋白質含量的季節變化;同一樹種在不同地區的蛋白質含量變化;并將櫟葉蛋白質含量與其它植物蛋白質作一比較。下面就分別說明。圖1說明樹葉中蛋白質含量是隨季節而發生變化的,油松、側柏、刺槐在生長旺盛的夏季蛋白質含量最高、刺槐蛋白質的含量增高的尤為顯著,而栓皮櫟、加楊在初夏季含量最高,在盛夏節含量稍有下降。在初秋樹木生理活動逐漸減弱時所有樹種樹葉中蛋白質的含量都顯著下降。表2說明,樹葉均在夏末初秋采集,時間大致相同,但同一種樹葉采于不同地區時樹葉中蛋白質含量相差的變動范圍不大。生長在不同地區的刺槐葉中蛋白質含量大致都在22%—23%左右,槲櫟葉中蛋白質含量在12%左右,桑樹葉蛋白質含量都在17—18%左右,榆樹葉蛋白質含量均在19%左右,紫穗槐葉蛋白含量在24—25%左右。根據這個結果我們可以初步判斷樹葉中蛋白質含量在不特殊施加氮肥時,一般來說與不同地區、不同立地條件關系不十分密切,而樹葉中蛋白質含量主要與樹種及采集季節關系比較密切。為了說明櫟葉的營養價值,我們測定了11種櫟葉的蛋白質含量并與糧食中蛋白質的含量進行了比較。結果說明櫟葉蛋白質含量一般均達到了小麥、黑麥、稻糧、苜蓿中的蛋白質含量,而高出玉米、高梁、燕麥、馬鈴薯的蛋白質含量,但低于豆類的蛋白質含量。所測定的11種櫟葉,其中有9種的蛋白質含量均在10—13%左右,只有槲樹、遼東櫟蛋白質含量比一般樹種為高,其含量分別為14.99%和17.97%。(二)樹種間氨基酸組成及含量氨基酸是動植物體中的一種含氮有機物質,在植物體中的氨基酸有蛋白質氨基酸和非蛋白質氨基酸,組成蛋白質的氨基酸約有20多種,它們不僅是人和動物體所需要的營養成分,而且在醫學上也有很重要的醫療價值。此外植物體中還含有一些是以游離狀態存在的氨基酸,它們不是組成蛋白質的單體,這些非蛋白質的游離氨基酸,對植物分類有一定的意義。樹葉中含有多種氨基酸,我們在研究樹葉成分化學的基礎上,對我國11種櫟葉中蛋白質氨基酸的組成及含量進行了分析和測定,結果見表4。結果表明櫟葉中均含有所測定的18種蛋白質氨基酸,并含有一部分氨,樹葉中含量較高的氨基酸有天門冬氨酸、谷氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸、精氨酸、含量較低的氨基酸為胱氨酸、蛋氨酸、組氨酸、色氨酸和氨。某些氨基酸的含量在種間差別較大,丙氨酸在槲樹中僅含0.27%,在短柄枹櫟、遼東櫟中則含1.08%,1.06%；纈氨酸在短柄枹櫟、銳齒槲櫟中含0.27%、0.31%,而槲樹,遼東櫟可高出其4一5倍,脯氨酸在不同樹種間的櫟葉含量也是不一致的。但有些氨基酸在各櫟葉中含量相差很小,如胱氨酸、蛋氨酸、組氨酸、色氨酸。18種蛋白質氨基酸組成的變化趨勢在櫟葉基本上是相似的。(三)不同樹種間的含量樹葉在新陳代謝過程中，除合成了大量的有機物質外,樹葉內還含有一定數量的礦質元素,這些無機元素向樣都是人和動物體所需要的礦質元素,缺乏某一種元素都會引起生理功能失調,影響生長發育或引起疾病,所以也是食物的營養素。本研究對11種櫟葉中礦質元素及微量元素進行了測定。結果見表5。各種礦質元素在櫟葉中的含量相差很大,可相差十萬倍以上,鈣在葉.中是的含量最高的礦質元素,測定結果均在1—2%之間,銅和鋅在櫟葉內含量最少,僅達幾個ppm。這樣大的差別是與樹葉新陳代謝生理活動的需要有密切關系,從測定數據說明有些礦質元素在種間差別較大,而有些礦質元素在種間幾乎沒有什么差別。鎂元素在11種櫟葉內含量非常相近,均在0.24%-0.33%之間。磷元素含量大部分在0.09—0.12%之間,只有個別樹種含量稍有差別,扁果麻櫟是麻櫟的變種,但兩者磷的含量相差2.4倍。鈣和鐵在不同樹種間含量差別比較大,其中扁果麻櫟鈣的含量最低為0.95%,麻櫟含量最高為1.97%,其次北方麻櫟、白櫟、槲樹、遼東櫟鈣的含量也比較高,分別為1.53%、1.80%、1.60%和1.90%。鐵元素在櫟葉內含量均在0.015—0.062%這個范圍,銳齒槲櫟鐵含量最低,北京槲櫟鐵含量最高二者可相差4.2倍。鉀元素在11種櫟葉內含量相差范圍比鐵、鈣為小。其中扁果麻櫟含鉀量較少為0.35%,而麻櫟比其它樹種含鉀量較高為0.93%。微量元素中以銅、鋅含量最少,僅有幾個ppm。銅在11種櫟葉中含量相差不十分明顯,大部分都為0.65—0.7ppm。只有扁果麻櫟和麻櫟含量在10ppm、10.3ppm,白櫟和北京槲櫟含量在9.0ppm和8.0ppm。鋅在櫟葉內雖很低,但在種間差別較大,短柄枹葉內含鋅量2.5ppm,而遼東櫟則含35ppm,二者含量相差14倍,與銳齒槲櫟、扁果麻櫟、北方麻櫟、栓皮櫟相差4倍。錳元素在所測櫟葉內含量范圍基本上都在百位ppm,只有麻櫟僅含70ppm而扁果麻櫟含量高達1450ppm,二者相差20.7倍。遼東櫟、槲樹、北京槲櫟、麻櫟這些樹種的樹葉采集地點均在北京西山,但含量卻不盡相同,它們分別為460ppm,370ppm,180ppm,70ppm。這就說明雖然采集地點在同一地區、同一時間,但不同樹種錳的含量是不同的。鈉元素在11種櫟葉內均含有,含量在150—250ppm左右,只有遼東櫟鈉含量很低,僅有16ppm一般來說,在植物體內如果缺鉀時,鈉可以部分地代替鉀的生理作用,但鈉和鉀從分析數據來看在葉內的含量并沒有明顯的相關性。樹葉內礦質元素含量受多方面因子的影響,其主要來源是根部從土壤中吸收,因此,土壤的溫度、土壤中氧和二氧化碳的含量,土壤的化學成分及酸、堿度等這些環境因子對礦質元素的吸收會有一定的影響,但從研究結果表明,樹葉內礦質元素的含量與植物的遺傳性關系更為密切,各種微量元素和其它礦質元素在同一屬內的樹葉是有其自己的大致的含量范圍,可以與其它科屬相區別。麻櫟葉中含錳僅70ppm,而在扁果麻櫟葉內錳元素的含量高達1450ppm,這樣大的差別并未發現錳元素含量過多而引起植物中毒和生理異常現象,這一事實說明,即使在同一屬的不同樹種之間各種礦質元素的含量之間的差異雖與環境條件有一定的關系,而樹種本身的遺傳特性更是它們之間差異的決定因素。開發生物營養方面的蛋白質及營養成分2.櫟屬樹葉的生物量是較大的,葉中含有多種營養素及大量的生物活性物質,因此櫟葉是完全可以做為良好的畜禽飼料的添加物,據密云縣山農的經驗,凡葉形與槲樹(俗稱為波羅)相似的櫟葉均為可食的、牛、羊、豬都很喜歡吃。對于大面積的采伐基地若能把樹葉這一生物量和樹葉中富含的多種營養成分有效的加以利用,我們認為這將會提高森林的經濟效益,開發畜禽的飼料來源,從而為改善我國人民的膳食結構提供了物質基礎。蛋白質:樹葉中含氮化合物以蛋白質為主,各種蛋白質在元素組成上是近