馬鈴薯主糧化加工專用品種篩選研究

李玉濤， 章憲霞， 唐德晶， 朱永永， 謝奎忠

(1.臨夏州農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，甘肅臨夏 731100； 2.甘肅省東鄉(xiāng)縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，甘肅東鄉(xiāng)731400；3.西北師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，甘肅蘭州 730070； 4. 甘肅省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，甘肅蘭州 730020；5.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院馬鈴薯研究所，甘肅蘭州 730070)

國(guó)家馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略吸引了全社會(huì)的關(guān)注。我國(guó)作為馬鈴薯總產(chǎn)量第一大國(guó)，卻有超過國(guó)內(nèi)總產(chǎn)量60%的馬鈴薯被國(guó)人當(dāng)做一種蔬菜來新鮮食用，用于加工的只有15%。長(zhǎng)期以來，由于我國(guó)馬鈴薯育種方向的問題，而忽視了品質(zhì)、用途育種，致使我國(guó)十分缺乏馬鈴薯主糧化加工型的專用馬鈴薯品種。因此需要解決的關(guān)鍵問題是篩選各地馬鈴薯主糧化專用品種。我國(guó)馬鈴薯品種繁多，各生態(tài)區(qū)種植品種不一樣，所以，建立主糧化馬鈴薯專用品種篩選和選育評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，有利于篩選各生態(tài)區(qū)主糧化馬鈴薯專用品種，也為各地馬鈴薯主糧化育種提供參考指標(biāo)。

篩選馬鈴薯主糧化品種，馬鈴薯的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)是不容忽視的考慮因素。馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、加工品質(zhì)和消費(fèi)者食用感觀，受到馬鈴薯塊莖的營(yíng)養(yǎng)元素含量高低及組成比例的影響。因此，本研究對(duì)主糧化品種篩選過程中馬鈴薯的營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)定和分析，分析結(jié)果為完善和健全主糧化馬鈴薯品種評(píng)價(jià)指標(biāo)體系提供數(shù)據(jù)支撐，為推進(jìn)國(guó)家馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略作出相應(yīng)的貢獻(xiàn)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)設(shè)在甘肅省臨夏州和政縣達(dá)浪鄉(xiāng)楊馬族村蒲家大莊嚇社(35°20′N，103°17′E)，海拔 2 250 m，屬于高寒性濕潤(rùn)半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候區(qū)。年平均降水量578.5 mm。0～20 cm耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量為28.0 g/kg，全氮含量為1.63 g/kg，全磷含量為0.86 g/kg，全鉀含量為23.80 g/kg，速效氮含量為45.00 mg/kg，有效磷含量為24.70 mg/kg，速效鉀含量為218.00 mg/kg，pH值為8.1。土壤為黑壚土，前茬為馬鈴薯。

1.2 供試品種

臨夏州農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心引進(jìn)新育成品種和收集當(dāng)?shù)胤N植品種共計(jì)25個(gè)(表1)參加品種比較試驗(yàn)，每個(gè)品種設(shè)置3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)長(zhǎng)12 m、寬4.2 m，面積50 m，每小區(qū)300株，種植密度為60 000株/hm。

1.3 播種和田間管理

4月下旬播種，施基肥PO、純N和農(nóng)家肥各 123、150、30 000 kg/hm，采用馬鈴薯黑色地膜全覆蓋壟作側(cè)播栽培技術(shù)，機(jī)械起壟覆膜，基肥配合機(jī)械覆膜一次施入，各小區(qū)品種人工點(diǎn)播種植。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目

(1)干物質(zhì)含量：根據(jù)GB 5009.3—2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》采用干燥法測(cè)定；(2)蛋白質(zhì)含量：根據(jù)GB 5009.5—2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》采用凱氏定氮法測(cè)定；(3)維生素C含量：根據(jù)GB/T 5009.86—2003《蔬菜、水果及其制品中總抗壞血酸的測(cè)定(熒光法和2，4-二硝基苯肼法)》采用熒光法測(cè)定；(4)鉀含量：根據(jù)GB/T 5009.91—2003《食品中鉀、鈉的測(cè)定》采用酸溶-火焰光度法測(cè)定；(5)鈣含量：根據(jù)GB/T 5009.92—2003《食品中鈣的測(cè)定》采用原子吸收分光光度法測(cè)定；(6)鐵和鎂含量：根據(jù)GB/T 5009.90—2003《食品中鐵、鎂、錳的測(cè)定》采用原子吸收分光光度法測(cè)定；(7)鋅含量：根據(jù)GB/T 5009.14—2003《食品中鋅的測(cè)定》采用原子吸收光譜法測(cè)定；(8)硒含量：根據(jù)GB 5009.93—2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中硒的測(cè)定》采用氫化物原子熒光光譜法測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel、SPSS 25.0軟件進(jìn)行前期處理和統(tǒng)計(jì)分析。

用隸屬函數(shù)法對(duì)馬鈴薯各種指標(biāo)進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)，先計(jì)算馬鈴薯單個(gè)指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，再計(jì)算馬鈴薯所有指標(biāo)的平均隸屬函數(shù)值，其值越大，表明越適合作主糧化專用品種。用于綜合評(píng)價(jià)的隸屬函數(shù)值的計(jì)算公式為：

=(-)/(-)。

式中：為馬鈴薯某一指標(biāo)的測(cè)定值；、分別為所參試馬鈴薯品種中該指標(biāo)的最大值和最小值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同馬鈴薯品種主要營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)(干物質(zhì)、蛋白質(zhì)和維生素C含量)的比較

將參試品種的主要營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)干物質(zhì)、蛋白質(zhì)和維生素C含量分別作方差分析(表1)， 參試馬鈴薯各品種干物質(zhì)含量分布于17.53%～26.65%，平均含量為22.59%，不同參試馬鈴薯品種之間變異系數(shù)為10.21%。不同馬鈴薯品種蛋白質(zhì)含量分布于1.44%～2.97%，平均含量為2.04%，不同參試馬鈴薯品種之間變異系數(shù)為20.86%。不同馬鈴薯品種維生素C含量分布于0.65～1.90 mg/kg，平均含量為1.31 mg/kg，不同參試馬鈴薯品種之間變異系數(shù)為24.69%。

表1 不同馬鈴薯品種營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)比較

2.2 不同馬鈴薯品種人體急需的微量元素(鋅、鐵和鈣)含量的比較

將參試品種的主要微量元素鋅、鐵和鈣含量分別作方差分析(表2)，參試馬鈴薯品種鋅含量分布于0.17～0.58 mg/kg，平均含量0.12 mg/kg，種間鋅變異系數(shù)為32.70%。不同馬鈴薯品種鐵含量分布于0.08～0.17 mg/kg，平均含量0.12 mg/kg，種間鐵變異系數(shù)為15.48%。不同馬鈴薯品種鈣含量分布于0.35～0.78 mg/kg，平均含量0.59 mg/kg，種間鈣變異系數(shù)為14.47%。

表2 不同馬鈴薯品種中人體急需微量元素含量比較

2.3 不同馬鈴薯品種主要礦質(zhì)元素(鉀、硒和鎂)含量的比較

將參試品種的鉀、硒和鎂的含量分別作方差分析(表3)，參試馬鈴薯品種鉀含量分布在38.36～50.70 mg/kg，鉀平均含量為45.04 mg/kg，不同品種間鉀含量變異系數(shù)為7.55%。不同品種硒含量分布在1.06～2.76 μg/kg，硒平均含量為1.62 μg/kg，品種間硒含量變異系數(shù)為29.09%。不同馬鈴薯品種鎂含量分布在0.81～1.83 mg/kg，鎂平均含量為1.32 mg/kg，品種間鎂含量變異系數(shù)為21.19%。

表3 各品種馬鈴薯主要礦質(zhì)元素含量比較

2.4 不同馬鈴薯品種各測(cè)定指標(biāo)隸屬函數(shù)值的比較分析

依據(jù)參試品種各種營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)值，采用基于模糊數(shù)學(xué)原理的隸屬函數(shù)法，計(jì)算各指標(biāo)隸屬函數(shù)值并將其平均值進(jìn)行排名，參試品種排名見表4。對(duì)排名前8位的隴薯15號(hào)、隴薯7號(hào)、隴薯14號(hào)、隴薯12號(hào)、青薯10號(hào)、隴薯10號(hào)、青薯9號(hào)、莊薯3號(hào)的營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的分布范圍進(jìn)行確定，結(jié)果為：蛋白質(zhì)含量高于1.44%，維生素C含量高于 0.65 mg/kg，鋅含量高于0.21 mg/kg， 鐵含量高于0.10 mg/kg， 硒含量高于1.19 μg/kg，鉀含量高于44.92 mg/kg，鈣含量高于0.52 mg/kg，鎂含量高于0.97 mg/kg。這些計(jì)量參數(shù)為主糧化馬鈴薯品種遴選和選育提供數(shù)據(jù)參考。

表4 不同馬鈴薯品種各指標(biāo)隸屬函數(shù)值的綜合分析

2.5 馬鈴薯品質(zhì)指標(biāo)主成分分析

用SPSS軟件將馬鈴薯各項(xiàng)指標(biāo)值標(biāo)準(zhǔn)化處理后進(jìn)行主成分分析，獲取到4個(gè)主成分(表5)。這4個(gè)主成分的累積方差貢獻(xiàn)率為77.66%。計(jì)算各主成分得分，根據(jù)綜合得分情況對(duì)馬鈴薯各品種進(jìn)行排序(表6)。馬鈴薯綜合得分前8位為隴薯14號(hào)、隴薯15號(hào)、隴薯12號(hào)、隴薯7號(hào)、隴薯11號(hào)、青薯9號(hào)、隴薯10號(hào)、莊薯3號(hào)。對(duì)比隸屬函數(shù)法的計(jì)算結(jié)果，二者高度一致，綜合得分前8位的馬鈴薯品種均在隸屬函數(shù)法前9位的馬鈴薯品種之中。

2.6 馬鈴薯品質(zhì)指標(biāo)的聚類分析

通過SPSS軟件系統(tǒng)聚類的ward聯(lián)結(jié)對(duì)25個(gè)樣本進(jìn)行聚類分析， 在歐氏距離為5時(shí)，可將25份樣本分為3大類群(圖1)。第Ⅰ類群有10份馬鈴薯樣本，占樣本總數(shù)40%，分別為冀張薯12號(hào)、隴薯3號(hào)、大坪、隴薯10號(hào)、隴薯14號(hào)、莊薯4號(hào)、定薯3號(hào)、隴薯6號(hào)、隴薯9號(hào)、希森6號(hào)。該類群具有較高的鋅、鐵含量，鋅含量平均值為0.28 mg/kg，鐵含量平均值為0.13 mg/kg。第Ⅱ類群有6份馬鈴薯樣本，占樣本總數(shù)24%，分別為青薯168、天薯11號(hào)、天薯12號(hào)、隴薯11號(hào)、天薯13號(hào)、隴薯8號(hào)。該類群中蛋白質(zhì)含量和鐵含量較高，蛋白質(zhì)平均含量為2.20%，鐵平均含量為0.13 mg/kg。第Ⅲ類群有9份馬鈴薯樣本，占樣本總數(shù)36%，分別為隴薯7號(hào)、定薯4號(hào)、隴薯15號(hào)、青薯9號(hào)、隴薯12號(hào)、民薯2號(hào)、冀張薯8號(hào)、莊薯3號(hào)、青薯10號(hào)。第Ⅲ類群干物質(zhì)、維生素C、鋅、硒、鉀、鈣、鎂含量平均值均為3個(gè)類群中最高，平均干物質(zhì)含量23.51%，維生素C含量1.39%，鋅、硒、鉀、鈣、鎂含量的平均值分別為0.28、1.76、49.02、0.61、1.50 mg/kg。第Ⅲ類群中的品種與隸屬函數(shù)法、主成分分析結(jié)果基本相吻合，這說明第Ⅲ類群中的品種適合馬鈴薯主糧化專用品種。

表5 主成分分析成分矩陣

表6 馬鈴薯品種各主成分綜合得分

2.7 不同馬鈴薯品種主要營(yíng)養(yǎng)品種指標(biāo)間相關(guān)性分析

由表7可知，不同品種馬鈴薯鋅含量與干物質(zhì)含量、鐵含量均呈極顯著正相關(guān)(<0.01)，相關(guān)系數(shù)分別為0.531、0.595；鋅含量與維生素C含量呈顯著負(fù)相關(guān)(<0.05)，相關(guān)系數(shù)為-0.444。鐵含量與維生素C含量呈極顯著負(fù)相關(guān)(<0.01)，相關(guān)系數(shù)為-0.614。鎂含量與干物質(zhì)含量呈極顯著正相關(guān)(<0.01)，鎂含量與鉀含量呈顯著正相關(guān)(<0.05)，相關(guān)系數(shù)分別為0.545、0.436。

3 討論與結(jié)論

在建立馬鈴薯主糧化專用品種選育和篩選評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中，營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)是相當(dāng)重要的一個(gè)指標(biāo)，營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)全面的馬鈴薯加工出的主食產(chǎn)品更能滿足人類身體所需養(yǎng)分，因此，營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)高且全面的馬鈴薯更適合作為主糧化馬鈴薯的專用品種。廖虹等研究了馬鈴薯塊莖各礦質(zhì)元素相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)塊莖的鐵與鈣、鎂與鉀、鎂與鋅、鎂與錳、鉀與鈣、鉀與鋅、鋅與錳之間存在著極顯著的相關(guān)性，鉀與錳、銅與鋅之間呈顯著相關(guān)，其余元素相關(guān)性不顯著。本試驗(yàn)結(jié)果僅表明鐵與鋅之間存在著極顯著的相關(guān)性，鎂與鉀之間呈顯著相關(guān)。與其研究結(jié)果的差異可能是馬鈴薯品種及生產(chǎn)條件不同所致。

表7 馬鈴薯不同測(cè)定指標(biāo)的相關(guān)性分析

韓黎明等研究顯示，隴薯10號(hào)、隴薯7號(hào)、莊薯3號(hào)和青薯9號(hào)等品種的礦物質(zhì)含量較為豐富。謝奎忠等在18個(gè)品種(系)中，篩選出隴薯14號(hào)、青薯9號(hào)、隴薯10號(hào)、隴薯7號(hào)等適宜主糧化的新品種，而這4個(gè)品種在各品種營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的分析中也是脫穎而出，進(jìn)一步驗(yàn)證了部分品種對(duì)馬鈴薯主糧化的適宜性。

單一的指標(biāo)不能合理地綜合評(píng)價(jià)蔬菜品質(zhì)，要考慮多項(xiàng)指標(biāo)復(fù)合影響，而隸屬函數(shù)法可以較好地滿足這一要求，使對(duì)蔬菜品質(zhì)的評(píng)價(jià)更為科學(xué)合理。本試驗(yàn)同時(shí)利用主成分、聚類分析和相關(guān)性綜合分析各品種營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的數(shù)據(jù)處理。對(duì)參與馬鈴薯主糧化專用品種篩選試驗(yàn)25個(gè)馬鈴薯的各種營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，排名前8位的品種依次為隴薯15號(hào)、隴薯7號(hào)、隴薯14號(hào)、隴薯12號(hào)、青薯10號(hào)、隴薯10號(hào)、青薯9號(hào)和莊薯3號(hào)。這些品種的蛋白質(zhì)含量高于1.44%，維生素C含量高于0.65 mg/kg，鋅含量高于0.21 mg/kg，鐵含量高于0.10 mg/kg，硒含量高于1.19 μg/kg，鉀含量高于44.92 mg/kg，鈣含量高于0.52 mg/kg，鎂含量高于0.97 mg/kg。這些計(jì)量化參數(shù)能為主糧化馬鈴薯專用品種遴選和選育標(biāo)準(zhǔn)完善和補(bǔ)充提供參考。