西藏地區(qū)不同豌豆品種（系）營養(yǎng)品質(zhì)的綜合評價

高小麗 黃海皎 楊文才 廖文華

（1 西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學院農(nóng)業(yè)研究所/省部共建青稞和牦牛種質(zhì)資源與遺傳改良國家重點實驗室，拉薩 850000；2 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部作物基因資源與種質(zhì)創(chuàng)制西藏科學觀測實驗站，拉薩 850032；3 西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學院草業(yè)科學研究所，拉薩 850000）

豌豆別稱麥豌豆、寒豆、麥豆、雪豆、畢豆等，原產(chǎn)于地中海南部及地中海沿岸，是世界第四大豆類作物，籽粒中富含碳水化合物（約占60%）和礦物質(zhì)元素等多種營養(yǎng)成分，含有人體必需的8 種氨基酸，其中賴氨酸含量最高，含硫氨基酸較低。豌豆蛋白的生物價為48%～64%，功效比為0.6～1.2，高于大豆而低于玉米、水稻、小麥、花生[1]。按食用部位可分為干籽粒用豌豆和菜用豌豆2 種類型。菜用豌豆富含可溶性蛋白、可溶性糖、淀粉和維生素等多種成分，干籽粒豌豆是高質(zhì)量蛋白（約占25%）和必需氨基酸的重要來源，其水解肽具有重要的抗氧化、降血壓、抗炎、降膽固醇及調(diào)節(jié)腸道菌群等功效[2]，加工方向主要是利用淀粉制作粉絲，蛋白一般被用作飼料。隨著社會的進步和生活水平的提高，植物蛋白越來越受到重視，一般作為食品添加劑替代部分肉蛋白，如火腿腸、香腸等產(chǎn)品的加工。豌豆中除了含有這些營養(yǎng)成分外，還含有多肽、膳食纖維、胰蛋白酶抑制劑、酚類化合物、植物凝集素等功效成分。在食品加工中，豌豆膳食纖維可以增加面團持水力、延緩面包老化，減少蒸煮損失率，改善酥性餅干的質(zhì)構(gòu)特性和感官品質(zhì)，并可增加餅干的保健功能[3]，改善牛肉雞肉等肉制品的營養(yǎng)特性和烹飪性能。在西藏地區(qū)，豌豆一般與青稞或小麥混合炒熟后制成糌粑，或用于粉絲、粉條、涼粉“朋必”等的生產(chǎn)[4]。

主成分分析是通過正交變換將多個變量簡化成少數(shù)綜合性變量，從而在原始變量中解釋變量之間元素的突出關(guān)系，該方法被廣泛應(yīng)用于種植業(yè)領(lǐng)域，綜合評價主要作物的農(nóng)藝性狀及品質(zhì)特征特性，在西藏青稞[5-6]、燕麥[7]、野生食用菌[8]和油菜[9]中均有報道。國內(nèi)外對豌豆種質(zhì)資源鑒定及其遺傳多樣性研究已有大量報道[10-12]，但對西藏豌豆品質(zhì)分析的報道較少。本研究對近年來西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學院豆類育種課題組篩選的優(yōu)異品種（系）、內(nèi)地引進的材料進行了干籽粒營養(yǎng)品質(zhì)含量的分析化驗，運用主成分分析法和聚類分析法進行評價，旨在為豌豆育種及精深加工提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料2019 年春季，對20 份豌豆品種（系）進行了品質(zhì)化驗分析，材料來源詳見表1。

表1 試驗豌豆品種（系）及來源

1.2 試驗方法 豌豆種植試驗設(shè)在西藏自治區(qū)拉薩市，試驗材料順序排列，每份材料種植2 行，行長2m，行距0.33m，前茬作物為青稞。

豌豆樣品采集及營養(yǎng)品質(zhì)指標的測定統(tǒng)一收獲，翻動晾曬干后進行脫粒，每份清選大而飽滿籽粒250g，粉碎后過40mm 篩，用于測定蛋白質(zhì)、粗脂肪、粗纖維、淀粉、灰分、碳水化合物、氨基酸含量，其測定方法分別參照GB/T5009.5-2016、GB/T5009.6-2016、GB/T5009.10-2003、GB/T5009.9.3、GB/T5009.4-2016、GB/T28050-2011、GB/T5009.124-2016。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析采用Excel 2019 軟件整理數(shù)據(jù)，SPSS 20.0 分析軟件進行相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 品質(zhì)性狀的變化分析20 份豌豆品種（系）品質(zhì)性狀結(jié)果見表2。

表2 不同品種（系）豌豆營養(yǎng)品質(zhì)的比較分析 （%）

粗蛋白含量20 個豌豆品種（系）粗蛋白含量均值為22.71%，變異系數(shù)為7.73%，不同品種間蛋白質(zhì)含量變異較小。所有品種（系）中，中秦1 號粗蛋白含量最高，為26.04%，其次是1702，含量為25.34%，這2 個品種可以作為植物蛋白原料的生產(chǎn)品種；藏豌1號最低，為20.06%；拉薩黑豌豆為24.75%。

粗脂肪含量粗脂肪含量平均值為1.32%，變異系數(shù)為16.87%，不同品種間粗脂肪含量變異相對較大。2011064 粗脂肪含量最高，為1.94%；其次是2011029，為1.91%；拉薩黑豌豆最低，為1.02%。

粗纖維含量粗纖維平均含量為4.38%，變異系數(shù)為11.50%，差異相對較小。拉薩黑豌豆粗纖維含量最高，達5.71%；其次是2011088，為5.05%；須豆類1號最低，僅為3.74%，須豆類1 號主要是食用嫩莢、嫩葉，因此粗纖維含量較低；2013013 含量為3.75%，植株為無限蔓生型，葉尖帶有卷須，多花多莢，抗倒伏，籽粒清脆甘甜，可作為優(yōu)質(zhì)飼草推廣應(yīng)用。

灰分含量灰分平均含量為2.72%，變異系數(shù)為5.30%，差異相對較小。參試品種（系）中，中秦1 號灰分含量最高，為2.96%；2011088 最低，為2.42%。

碳水化合物含量碳水化合物平均含量為65.61%，變異系數(shù)為2.53%。藏豌1 號碳水化合物含量最高，為68.50%；其次是藏豌2 號，為68.07%；中秦1 號最低，僅為61.97%。

2.2 豌豆品質(zhì)性狀的相關(guān)性分析不同豌豆品種（系）營養(yǎng)品質(zhì)指標間的相關(guān)性分析結(jié)果表明（表3），蛋白質(zhì)含量與粗脂肪含量、水分含量呈負相關(guān)，與碳水化合物含量呈極顯著負相關(guān)；與粗纖維含量、灰分含量呈正相關(guān)，與氨基酸總含量呈極顯著正相關(guān)。粗脂肪含量與水分含量呈正相關(guān)，與其他品質(zhì)呈負相關(guān)。粗纖維含量與水分含量、碳水化合物含量呈負相關(guān)，碳水化合物含量與氨基酸總含量呈極顯著負相關(guān)。

表3 豌豆營養(yǎng)品質(zhì)指標間的相關(guān)性分析

2.3 豌豆品質(zhì)特性的主成分分析及綜合評價主成分分析是將多個變量進行降維處理，將大量數(shù)據(jù)中的信息囊括在幾個潛在因子中進行數(shù)據(jù)分析的一種綜合評價方法。本研究檢測的豌豆品質(zhì)性狀間存在一定的相關(guān)性，難以直觀評價豌豆的綜合品質(zhì)。為更好地評價豌豆的品質(zhì)，對供試品種的品質(zhì)性狀進行主成分分析。各特征值大小代表各綜合指標遺傳方差大小，各特征值累計方差貢獻率代表各有關(guān)綜合指標對總遺傳方差的貢獻率，選用對總遺傳方差貢獻率達80%的前3 個特征根分析其分量來源（表4）。第1 主成分特征值為3.026，占特征值總和的43.226%，累計貢獻率為43.226%；第2 主成分特征值為1.701，占特征值總和的24.294%，累計貢獻率為67.520%；第3 主成分特征值為0.894，占特征值總和的12.767%，累計貢獻率為80.287%。

表4 3 個主成分的特征根值、貢獻率及各因子載荷矩陣

由表4 可知，7 個品質(zhì)性狀中蛋白質(zhì)、粗纖維、灰分、氨基酸總含量對第1 主成分有正影響，權(quán)重系數(shù)較大的為蛋白質(zhì)和氨基酸總含量。第2 主成分的特征向量中，粗脂肪、水分有正影響，且權(quán)重較大。第3 主成分中，灰分正影響所占權(quán)重較大。

用SPSS 20.0 軟件綜合處理可得豌豆各品種（系）綜合評價得分值（表5），其中綜合得分值大于1 的品種（系）分別是中秦1 號、2011056 和拉薩黑豌豆，綜合得分值分別為2.15、1.07 和1.02。綜合得分介于0 到1 之間的品種（系）有7 個，分別為RC09、2011029、須豆類1 號、2011028、2015004、2011064和2013013。其余10 個品種（系）綜合得分值均小于0。

2.4 基于7 個品質(zhì)性狀的聚類分析采用Wrad法對20 個豌豆品種（系）的7 個品質(zhì)性狀進行聚類分析，在歐氏距離為10 時，可將20 個豌豆品種（系）按照品質(zhì)優(yōu)劣劃分為3 個類群（圖1）。第I類群包括6 個品種（系），分別為2011056、RC09、2011028、拉薩黑豌豆、1702 和中秦1 號，這些品種粗蛋白質(zhì)平均含量為24.83%，粗脂肪平均含量為1.23%，粗纖維平均含量為4.66%，水分平均含量為7.50%，灰分平均含量為2.80%，碳水化合物平均含量為63.73%。這6 個品種（系）的粗蛋白、粗纖維、灰分平均含量較群體含量（即20 份品種相應(yīng)品質(zhì)性狀的均值）分別高9.32%、6.43%、2.76%，而粗脂肪、水分、碳水化合物平均含量較群體低。

第II 類群包括9 個品種，分別為2011042、CS6007、2011088、2011064、2011029、2013017、2015004、須豆類1 號和2013013，這些品種粗蛋白質(zhì)平均含量為22.43%、粗脂肪平均含量為1.39%，粗纖維平均含量為4.28%，灰分平均含量為2.66%，碳水化合物平均含量為65.79%，氨基酸總含量平均為22.14%。除粗脂肪、水分、碳水化合物、氨基酸總含量均值較群體含量高外，其余3 個性狀均較群體低。

表5 豌豆營養(yǎng)成分主成分得分值及排序

圖1 20 個豌豆品種（系）7 個品質(zhì)性狀綜合聚類

第III 類群包括5 個品種，分別為2011085、食莢大菜豆1 號、2013002、藏豌1 號和藏豌2 號，這些品種粗蛋白質(zhì)平均含量為20.51%，粗脂肪平均含量為1.32%，粗纖維平均含量為4.22%，水分平均含量為7.76%，灰分平均含量為2.72%，碳水化合物平均含量為67.55%，氨基酸總含量平均為19.69%。除碳水化合物含量較均值高外，其他品質(zhì)含量均等于或低于均值。

從分析結(jié)果來看，通過主成分綜合得分值篩選出來的優(yōu)良材料并沒有如預(yù)期聚成一類，如在主成分分析中綜合得分值排名第12 位的1702 被聚為第I 類，而排名第19 位的2011088 被聚為第Ⅱ類。原因主要在于各性狀之間的相關(guān)性不顯著，主成分分析和聚類分析在本質(zhì)上不同，部分材料因在部分性狀上表現(xiàn)優(yōu)異致使其綜合得分排名靠前，但通過這些性狀綜合評定兩個品種（系）相似度差異大、遺傳距離較遠，在聚類中分屬不同類群。因此，在品種選育中一方面要注重各單一性狀的選育，另一方面在雜交育種中可以選擇品質(zhì)性狀優(yōu)良、遺傳距離較遠（類群間）的品種（系）作為親本進行雜交育種。

3 結(jié)論與討論

豌豆適應(yīng)性強、用途廣，是重要的蔬菜和雜糧作物，國內(nèi)外從低海拔到高海拔均有分布，種植方式既有旱作也有水作，遺傳多樣性極其豐富。準確客觀地評價豌豆種質(zhì)資源遺傳多樣性是其有效利用的前提[13]。本研究中20 個豌豆品種（系）在西藏地區(qū)的品質(zhì)分析結(jié)果表明，粗脂肪平均含量為1.32%，粗纖維平均含量為4.38%，灰分平均含量為2.72%，碳水化合物平均含量為65.61%，氨基酸總含量平均值為21.80%。從中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所引進的豌豆新品種中秦1 號的粗蛋白、灰分、氨基酸總含量最高。

主成分分析和聚類分析被廣泛用于評價綜合營養(yǎng)品質(zhì)[14-15]，崔翠等[16]篩選出豌豆鋁毒耐性育種和耐性機制研究的重要種質(zhì)資源C175 和C145；趙愉風等[17]通過2.5%PEG 溶液模擬干旱脅迫處理萌發(fā)期豌豆種子，并采用多種分析方法為豌豆萌發(fā)期耐旱性鑒定及耐旱指標篩選奠定了理論基礎(chǔ)；李莉等[18]對15 份外引豌豆種質(zhì)資源的主要農(nóng)藝、經(jīng)濟性狀共8 個數(shù)量性狀進行了主成分分析，綜合成為4 個主成分，聚類劃分為5 大類群。本研究對20 份豌豆的7 個品質(zhì)性狀進行主成分分析，綜合為3 個主成分，聚類劃分為3 大類，根據(jù)兩者分析結(jié)果的相似性，最終篩選出中秦1 號、2011056、拉薩黑豌豆3 個優(yōu)異資源供生產(chǎn)或加工使用。