不同苦蕎品種膳食纖維含量與環(huán)境的相關(guān)性

摘要：為了探討不同苦蕎[Brassica integrifolia （West） O. E. Schulz apud Urb.]品種在不同地點(diǎn)種植下的子粒膳食纖維變異情況和不同品種與基本生態(tài)因子的相關(guān)性，以7個(gè)苦蕎品種在全國蕎麥主要產(chǎn)區(qū)17個(gè)不同地點(diǎn)進(jìn)行栽培試驗(yàn)，測(cè)定所得子粒中膳食纖維含量。結(jié)果表明，供試7個(gè)苦蕎品種在17個(gè)地點(diǎn)種植下的子?？偵攀忱w維（TDF）、不溶性膳食纖維（IDF）、可溶性膳食纖維（SDF）含量變異范圍分別為11.68%～24.13%、7.96%～20.05%、1.02%～10.65%。TDF、IDF含量在品種間及地點(diǎn)間的差異均達(dá)極顯著水平（P<0.01）；SDF含量在品種間差異達(dá)極顯著水平（P<0.01），在地點(diǎn)間差異不顯著（P>0.05）。Scott-Knott聚類分析顯示，以苦蕎子粒TDF含量對(duì)品種和地點(diǎn)進(jìn)行分類，可將供試品種分為3類，參試地點(diǎn)分為2類；以IDF含量對(duì)品種和地點(diǎn)進(jìn)行分類，供試品種可分為2類，地點(diǎn)可分為5類；以SDF含量對(duì)品種進(jìn)行分類，供試品種可分為3類。相關(guān)性分析表明，苦蕎子粒膳食纖維含量與緯度、海拔、生育期均溫均無顯著相關(guān)。

關(guān)鍵詞：苦蕎[Brassica integrifolia （West） O. E. Schulz apud Urb.]；膳食纖維；Scott-Knott聚類分析；相關(guān)性

中圖分類號(hào)：S517 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）22-5427-07

膳食纖維最早由Hipsley[1]提出，指不能被人類胃腸道消化酶消化，但能被大腸內(nèi)的某些微生物部分酵解或利用的非淀粉多糖類和木質(zhì)素的合稱。隨著人們認(rèn)識(shí)的逐漸深入，膳食纖維又有了很多新的定義。2009年6月，國際食品法典委員會(huì)對(duì)膳食纖維進(jìn)行最新定義：膳食纖維是指具有10個(gè)或以上單體鏈節(jié)的碳水化合物，不能夠被人體小腸內(nèi)生酶水解，且屬于天然存在于消費(fèi)食物中的可食用的碳水化合物，由食物原料經(jīng)物理、酶或化學(xué)法獲得的碳水化合物，對(duì)健康表現(xiàn)出有益的生理作用的人造碳水化合物的聚合物[2]。膳食纖維（Dietary fiber，DF）分為可溶性膳食纖維（Soluble dietary fiber，SDF）和不溶性膳食纖維（Insoluble dietary fiber，IDF）。隨著人們生活水平日益提高，膳食結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，日趨細(xì)化精美，隨之而來的“文明病”——肥胖、糖尿病、心血管病等逐年增高。膳食纖維對(duì)糖尿病[3]、肥胖癥[4]、腸道癌[5，6]、心血管疾病[7]、便秘[8]等疾病有良好的治療效果，還具有降低膽固醇[3]、預(yù)防膽結(jié)石、改善口腔及牙齒功能、預(yù)防婦女乳腺癌[9]和調(diào)節(jié)腸道菌群[10]等作用，膳食纖維的缺乏還與間歇性疝、闌尾炎、腎結(jié)石和膀胱結(jié)石、十二指腸潰瘍和潰瘍性結(jié)腸炎等疾病的發(fā)病率和發(fā)病程度有很大的關(guān)系[11]。膳食纖維被國際公認(rèn)為人體所需的第七大營養(yǎng)素，已成為近年來營養(yǎng)學(xué)家、食品科學(xué)家、醫(yī)學(xué)家的研究熱點(diǎn)。

苦蕎[Brassica integrifolia （West） O. E. Schulz apud Urb.]是一種藥食同源植物，在中國糧食作物中屬小宗作物，集營養(yǎng)、保健和醫(yī)療于一體，被譽(yù)為21世紀(jì)最風(fēng)行的綠色食品[12，13]。人們對(duì)食品的消費(fèi)觀念在不斷地發(fā)生變化，更加注重營養(yǎng)性和功能性，因此苦蕎膳食纖維的保健功能將會(huì)受到越來越多人的關(guān)注和喜愛。中國目前對(duì)蕎麥膳食纖維的研究才剛剛開始，主要對(duì)蕎麥膳食纖維的提取工藝進(jìn)行研究[8，14-17]，對(duì)多個(gè)苦蕎品種在較大范圍內(nèi)進(jìn)行區(qū)試試驗(yàn)的子粒膳食纖維含量變異研究甚少。本試驗(yàn)利用7個(gè)苦蕎品種在國內(nèi)17個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行種植，運(yùn)用酶-重量法[18]測(cè)定其子粒膳食纖維含量，繼而分析子粒膳食纖維含量與基本生態(tài)因子的相關(guān)關(guān)系，旨在為苦蕎高膳食纖維品種的培育和適宜栽培區(qū)以及苦蕎膳食纖維的開發(fā)利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試7個(gè)品種的名稱、來源及代號(hào)見表1。試驗(yàn)于2011年在全國17個(gè)試點(diǎn)（表2）進(jìn)行。選擇肥力中等的土壤在當(dāng)?shù)刈罴巡シN時(shí)期進(jìn)行試驗(yàn)，實(shí)施常規(guī)田間管理。小區(qū)面積10 m2（2 m×5 m），行距33 cm，每小區(qū)留苗約1 200株。試驗(yàn)采取3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。成熟期收獲考種，種子干燥后，用快遞郵寄至貴州師范大學(xué)植物遺傳育種研究所儲(chǔ)存于-20 ℃冰箱中。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

將材料從-20 ℃冰箱取出，于105 ℃烘箱中殺青15 min，60 ℃恒溫烘干至恒重。用粉碎機(jī)粉碎10 s后過40目篩子，再粉碎20 s，放入干燥器中保存?zhèn)溆?，測(cè)定前60 ℃烘箱中烘至恒重。

苦蕎子粒的總膳食纖維（TDF）、不溶性膳食纖維（IDF）、可溶性膳食纖維（SDF）測(cè)定采用AOAC 991.43（酶重量法）標(biāo)準(zhǔn)[18]。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行差異顯著性（LSD法結(jié)合S-N-K法進(jìn)行多重比較）和相關(guān)性分析。

應(yīng)用Scott-Knott聚類分析法[19]對(duì)品種和地點(diǎn)進(jìn)行聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 苦蕎子粒膳食纖維（DF）的品種及地域性差異

2.1.1 苦蕎子粒總膳食纖維的品種與地域性差異及聚類分析 由表3可知，參試7個(gè)苦蕎品種在17個(gè)試點(diǎn)的子粒TDF含量為11.68%～24.13%，品種之間子粒TDF含量差異極顯著，其中西蕎2號(hào)在各試點(diǎn)的子粒TDF平均含量較高，為19.68%，極顯著高于黔苦3號(hào)、黔苦5號(hào)、川蕎1號(hào)、苦蕎04-46和六苦2081；黔苦3號(hào)的子粒TDF平均含量較低，為15.97%。不同品種子粒TDF含量的標(biāo)準(zhǔn)差結(jié)果顯示，西蕎2號(hào)的子粒TDF含量標(biāo)準(zhǔn)差偏大。品種間子粒TDF含量的變異系數(shù)在11.87%～16.28%，變異程度相對(duì)集中，西蕎2號(hào)變異較大。

地點(diǎn)之間的苦蕎子粒TDF含量差異也達(dá)極顯著水平。其中，以內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市察哈爾右翼前旗、內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市武川縣、青海省西寧市互助縣栽培下的供試苦蕎子粒TDF平均含量較高，分別為20.46%、18.87%、18.87%；山西省朔州市右玉縣、西藏自治區(qū)日喀則市、貴州省畢節(jié)市威寧縣以及陜西省榆林市靖邊縣栽培下的TDF平均含量相對(duì)偏低，在14.09%～16.16%之間。不同地點(diǎn)苦蕎子粒TDF含量的標(biāo)準(zhǔn)差以西藏自治區(qū)山南地區(qū)乃東縣、云南省迪慶藏族自治州香格里拉縣、貴州省畢節(jié)市威寧縣的較大，同時(shí)這三地的變異程度也較大，變異系數(shù)分別為22.12%、21.17%、20.40%；變異系數(shù)較小的地點(diǎn)有內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市察哈爾右翼前旗（5.87%）、西藏自治區(qū)日喀則市（6.47%）、四川省涼山州西昌市昭覺縣（6.55%）。

采用Scott-Knott聚類分析方法以苦蕎子粒TDF含量對(duì)品種和地點(diǎn)進(jìn)行分類，7個(gè)品種聚類結(jié)果如圖1所示。λ是檢驗(yàn)差異顯著性的統(tǒng)計(jì)量，根據(jù)群內(nèi)差異不顯著和群間差異顯著的原則，將所得的3組再分類時(shí)，發(fā)現(xiàn)λ均未達(dá)到0.05顯著水平，因此可將7個(gè)品種分為3種不同類型：第一類包含西蕎2號(hào)、西蕎1號(hào)，該類子粒TDF含量較高；第二類包括苦蕎04-46、黔苦5號(hào)和川蕎1號(hào)，其子粒TDF含量適中；第三類包括六苦2081和黔苦3號(hào)，其子粒TDF含量相對(duì)偏低。這與品種間多重比較結(jié)果相一致。

17個(gè)地點(diǎn)首先可分為2類，對(duì)所得的2組再分類時(shí)，發(fā)現(xiàn)λ均未達(dá)到0.05顯著水平，因此17個(gè)地點(diǎn)可分為2種不同類型：第一類包含13個(gè)地點(diǎn)，該類種植下的苦蕎子粒TDF含量較高；第二類包括陜西省榆林市靖邊縣等4個(gè)地點(diǎn)，該類種植下的苦蕎子粒TDF含量相對(duì)偏低（圖2）。

2.1.2 苦蕎子粒不溶性膳食纖維的品種與地域性差異及聚類分析 由表4可知，苦蕎子粒的IDF含量在7.96%～20.05%之間變化，品種間差異達(dá)極顯著水平。其中，西蕎1號(hào)的子粒IDF平均含量較高，為15.83%，極顯著高于其他6個(gè)品種；黔苦3號(hào)最低，為12.84%。不同品種的子粒IDF含量的標(biāo)準(zhǔn)差顯示，苦蕎04-46標(biāo)準(zhǔn)差偏大。品種間的子粒IDF含量變異系數(shù)為14.36%～19.12%，變異程度相對(duì)集中。

地點(diǎn)間的苦蕎子粒IDF含量差異達(dá)極顯著水 平。其中以在內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市察哈爾右翼前旗和內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市武川縣種植下的苦蕎子粒平均IDF含量較高，分別為17.29%和15.61%；以山西省朔州市右玉縣、西藏自治區(qū)日喀則市和山西省大同市南郊栽培下的苦蕎子粒IDF相對(duì)偏低，分別為10.81%、11.35%和12.49%。從苦蕎子粒IDF含量的變異系數(shù)看，地點(diǎn)間的變異系數(shù)在較大范圍內(nèi)（6.96%～21.77%）波動(dòng)，不同地點(diǎn)間苦蕎IDF的變異較大，其中貴州省畢節(jié)市威寧縣（21.77%）、西藏自治區(qū)山南地區(qū)乃東縣（21.46%）栽培下的變異最大，其標(biāo)準(zhǔn)差也較大。

采用Scott-Knott聚類分析方法以苦蕎子粒IDF含量對(duì)品種和地點(diǎn)進(jìn)行聚類，7個(gè)苦蕎品種IDF聚類結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，7個(gè)品種可分為2種不同類型，第一類只包括西蕎1號(hào)，其子粒IDF含量較高；第二類包括其他6個(gè)品種，此類子粒IDF含量相對(duì)偏低。這與品種間多重比較結(jié)果相一致。

17個(gè)地點(diǎn)聚類結(jié)果見圖4。由圖4可知，17個(gè)地點(diǎn)可分為5種不同類型，第一類僅包含內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市察哈爾右翼前旗，其種植下的苦蕎子粒IDF含量最高；第二類為內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市武川縣，其種植下的苦蕎子粒IDF含量次之；第三類包括內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市等7個(gè)地點(diǎn)，此類地點(diǎn)種植下的苦蕎子粒IDF含量相對(duì)較高；第四類包括貴州省六盤水市水城縣等6個(gè)地點(diǎn)，此類地點(diǎn)種植下的苦蕎子粒IDF含量相對(duì)偏低；第五類包含西藏自治區(qū)日喀則市和山西省朔州市右玉縣，其種植下的苦蕎子粒IDF含量較低。

2.1.3 苦蕎子?？扇苄陨攀忱w維的品種與地域性差異及聚類分析 由表5可知，苦蕎子粒SDF含量在1.02%～10.65%之間，品種間差異極顯著，其中西蕎2號(hào)的平均含量較高，為6.11%，極顯著高于其他6個(gè)品種；六苦2081的含量最低，為2.38%。不同品種的苦蕎子粒SDF含量的標(biāo)準(zhǔn)差結(jié)果表明，西蕎2號(hào)標(biāo)準(zhǔn)差偏大。品種間的變異系數(shù)為31.20%～49.20%，變異均較大，其中以苦蕎04-46的變異系數(shù)最大。

地點(diǎn)間的苦蕎子粒SDF含量差異不顯著。其中，青海省西寧市互助縣、山西省大同市南郊、西藏自治區(qū)山南地區(qū)乃東縣和江蘇省泰州市泰興市4個(gè)地點(diǎn)栽培下的苦蕎子粒平均SDF含量較高。不同地點(diǎn)苦蕎子粒SDF含量的標(biāo)準(zhǔn)差顯示，四川省涼山州西昌市昭覺縣、山西省晉中市、云南省迪慶藏族自治州香格里拉縣、西藏自治區(qū)山南地區(qū)乃東縣栽培下的不同品種苦蕎子粒SDF含量標(biāo)準(zhǔn)差較大，且前三者的變異系數(shù)均在70%以上，而陜西省榆林市靖邊縣種植下的各苦蕎品種變異程度較小，變異系數(shù)為8.46%。各地點(diǎn)栽培下的苦蕎子粒SDF含量的變異系數(shù)在較大范圍內(nèi)（8.46%～79.29%）波動(dòng)，表明苦蕎品種等其他因素的差異對(duì)子?？扇苄陨攀忱w維含量的影響較大。

利用Scott-Knott聚類分析方法以子粒SDF含量對(duì)7個(gè)苦蕎品種進(jìn)行分類，7個(gè)苦蕎品種可分為3種不同類型：第一類包含西蕎2號(hào)和苦蕎04-46，子粒SDF含量較高；第二類包括黔苦5號(hào)、黔苦3號(hào)和川蕎1號(hào)，子粒SDF含量適中；第三類為西蕎1號(hào)和六苦2081，子粒SDF含量較低。

由于地點(diǎn)間子粒SDF含量差異不顯著，故不對(duì)其進(jìn)行Scott-Knott聚類分析。

2.2 不同苦蕎膳食纖維含量與生態(tài)因子的相關(guān)性

從表6可以看出，不同品種苦蕎膳食纖維含量與緯度、海拔、生育期均溫等因素之間相關(guān)性不顯著。

3 討論

國內(nèi)外研究表明，膳食纖維的生理功能不僅與其含量有關(guān)，而且與不溶性膳食纖維和可溶性膳食纖維的組成形式也有很大關(guān)系[17，20-24]。IDF有助于腸道通便，具有預(yù)防結(jié)腸癌和便秘的功能，IDF具有較高的持水力和膨脹力，在腸道增大容積，引起飽腹感，并影響機(jī)體對(duì)食物中其他可消化糖的利用，因此IDF對(duì)預(yù)防肥胖癥和糖尿病有重要意義。SDF有抑制血糖升高、降低血脂、血壓，進(jìn)而預(yù)防動(dòng)脈硬化的作用，也可調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)，減緩消化速度和最快捷排泄膽固醇，促進(jìn)體內(nèi)有毒重金屬的排出，有助于調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)功能，還可以調(diào)節(jié)胰島素和三酰甘油水平。因此不同的膳食纖維組分具有不同的功能，生產(chǎn)上有必要針對(duì)不同目的進(jìn)行專一性生產(chǎn)。

時(shí)政等[25]對(duì)來自8個(gè)原產(chǎn)地的30份苦蕎資源在同地種植下的子粒膳食纖維含量研究表明，其TDF、IDF和SDF含量變異幅度分別為4.61%～40.95%、3.36%～31.08%、0.92%～17.51%。本研究供試7個(gè)品種在17個(gè)地點(diǎn)栽培的苦蕎子粒TDF、IDF、SDF含量變異范圍分別為11.68%～24.13%、7.96%～20.05%、1.02%～10.65%，其差異可能來自試驗(yàn)選用的苦蕎品種、栽培地點(diǎn)和生態(tài)因子的不同。

本試驗(yàn)中TDF、IDF含量在品種間及地點(diǎn)間差異極顯著，SDF含量在品種間差異也達(dá)極顯著水平，但地點(diǎn)間差異不顯著，說明選擇特定品種和適宜栽培區(qū)可提高子粒中的膳食纖維含量。本研究發(fā)現(xiàn)若以總膳食纖維為主要栽培目的時(shí)，西蕎2號(hào)和西蕎1號(hào)為較佳品種；若以不溶性膳食纖維為主要栽培目的時(shí)，宜選西蕎1號(hào)，種植在內(nèi)蒙古自治區(qū)效果較好；若以可溶性膳食纖維為主要栽培目的時(shí)，宜選西蕎2號(hào)和苦蕎04-46。這些結(jié)果對(duì)苦蕎膳食纖維專一性生產(chǎn)有一定意義。

生態(tài)因子對(duì)苦蕎影響研究主要集中在以下幾個(gè)方面：不同海拔下苦蕎產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀差異研究；生育期內(nèi)有效積溫、降水量與苦蕎穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的關(guān)系；光照度、溫度或伴隨不同播期而來的光照時(shí)長和光照度、溫度、濕度等氣候因子差異；施肥、種植密度等人為因子對(duì)苦蕎產(chǎn)量、品質(zhì)和農(nóng)藝性狀的影響研究等[26-30]。涉及生態(tài)因子與苦蕎膳食纖維含量變化的研究報(bào)道較少。本研究發(fā)現(xiàn)供試的苦蕎膳食纖維含量與基本生態(tài)因子（緯度、海拔、生育期均溫）的相關(guān)性不顯著，說明膳食纖維含量可能主要受遺傳及其他生態(tài)因子影響，對(duì)此有待進(jìn)一步研究證實(shí)。

致謝：感謝國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系2011年全國蕎麥品種展示各承擔(dān)單位提供的苦蕎種子樣品。

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（責(zé)任編輯 呂海霞）