117份干辣椒資源的營養(yǎng)指標(biāo)比較分析

摘""" 要：為了培育出營養(yǎng)成分含量豐富的干制辣椒品種，以117份辣椒資源的干椒為供試材料，測定其蛋白質(zhì)、粗脂肪和辣椒素含量，運(yùn)用描述性統(tǒng)計(jì)、相關(guān)性分析、灰色關(guān)聯(lián)度分析、聚類分析等多元分析方法進(jìn)行綜合評價(jià)。結(jié)果表明，117份干辣椒的辣椒素含量變異系數(shù)最大，為85.04%，在選育新品種過程中辣椒素含量的選育空間較大；蛋白質(zhì)含量與粗脂肪含量呈顯著負(fù)相關(guān)，與辣椒素含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，而粗脂肪含量與辣椒素含量呈極顯著正相關(guān)。基于熵權(quán)的灰色關(guān)聯(lián)度分析，蛋白質(zhì)、粗脂肪和辣椒素含量的權(quán)重分別為0.20、0.22和0.58，綜合營養(yǎng)品質(zhì)較優(yōu)的是2021Q-141-571、2021Q-156-543和2021Q-147-543；K=5時(shí)把117份干辣資源聚為低粗脂肪低辣椒素類、高粗脂肪類、高辣椒素類、營養(yǎng)品質(zhì)中等類、高蛋白質(zhì)類等5個(gè)類群，相較系統(tǒng)聚類能較好地解決各營養(yǎng)指標(biāo)之間存在關(guān)聯(lián)的問題。依據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度分析和K均值聚類綜合評價(jià)結(jié)果，可篩選高辣椒素、高蛋白或高粗脂肪含量的辣椒材料，研究結(jié)果為科學(xué)評價(jià)辣椒綜合營養(yǎng)品質(zhì)，對辣椒種質(zhì)資源創(chuàng)新利用以及培育優(yōu)良品種具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：辣椒；營養(yǎng)品質(zhì)；相關(guān)性；灰色關(guān)聯(lián)度分析；聚類分析

中圖分類號：S641.3 """""""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A""""""""""" 文章編號：1673-2871（2024）11-038-10

收稿日期：2024-05-01；修回日期：2024-06-19

基金項(xiàng)目：四川省公益性科研院所基本科研項(xiàng)目（23JDKY02，24JBKY04）

作者簡介：朱""" 麗，女，研究實(shí)習(xí)員，研究方向?yàn)槭卟松锛夹g(shù)與遺傳育種。E-mail：18784009622@163.com

通信作者：孫""" 婷，女，副研究員，研究方向?yàn)槭卟擞N與栽培技術(shù)。E-mail：5796946@qq.com

DOI：10.16861/j.cnki.zggc.2024.0300

Comparative analysis of nutritional indexes of 117 dried pepper resources

ZHU Li1， ZHANG Jun1， SHANG Di1， CAI Chen1， ZHONG Minhan1， SUN Ting1， QIN Tinghao1， LI Huanxiu2

（1. Sichuan Academy of Agricultural Characteristic Plants， Neijiang 611730， Sichuan， China; 2. College of Horticulture， Sichuan Agricultural University， Chengdu 610000， Sichuan， China）

Abstract： Pepper is an important cash crop. In order to cultivate dried pepper varieties with rich nutrients and high content， the contents of protein， crude fat and capsaicin in 117 dried peppers were determined and compared by descriptive statistics， correlation analysis， grey correlation analysis and cluster analysis. The results showed that the maximum coefficient of variation of capsaicin content in 117 dried peppers was 85.04%， and there was more room for the selection of capsaicin content in the process of breeding new pepper varieties. Protein content was found negative correlation with crude fat content， and significant negative with capsaicin content， while crude fat content was exhibited significant positive correlation with capsaicin content. Based on the grey relational analysis of entropy weight， the weights of protein， crude fat and capsaicin was 0.20， 0.22 and 0.58 respectively， and the comprehensive nutritional quality of 2021Q-141-571， 2021Q-156-543 and 2021Q-147-543 were better. When K=5， 117 dried and spicy resources were grouped into five groups： Low crude fat， low capsaicin， high crude fat， high capsaicin， medium nutritional quality and high protein. Compared with systematic clustering， it can better solve the problem of correlation among nutritional indexes. According to the comprehensive evaluation results of grey relational analysis and K-means clustering， pepper materials with high capsaicin content， high protein content or rich crude fat content can be screened out， which has certain reference value for scientific evaluation of comprehensive nutritional quality of pepper， innovative utilization of pepper germplasm resources and cultivation of excellent varieties.

Key words： Pepper; Nutritional quality; Correlation; Analysis of grey correlative degree; Cluster analysis

辣椒（Capsicum annuum L.）原產(chǎn)于南美洲，是世界上重要的經(jīng)濟(jì)作物之一，更是中國最重要的蔬菜之一，近年來產(chǎn)量在我國蔬菜作物中居第一位[1-2]。辣椒果實(shí)富含蛋白質(zhì)、氨基酸、粗脂肪等多種營養(yǎng)物質(zhì)，可以鮮食、制干，加工醬類、泡菜，提取辣椒素、辣椒紅素作為工業(yè)原料等。將辣椒制干具有便于貯存和運(yùn)輸?shù)膬?yōu)勢，據(jù)統(tǒng)計(jì)2019－2022年我國干辣椒出口保持增長態(tài)勢，其中已磨干辣椒出口量在2016年超過印度，成為世界第一已磨干辣椒出口國[3]。蛋白質(zhì)、粗脂肪和辣椒素含量的高低是評價(jià)辣椒品種品質(zhì)、辣椒制品品質(zhì)的重要指標(biāo)，其中蛋白質(zhì)是辣椒及辣椒制品的重要營養(yǎng)成分，與粗脂肪一起還決定了食品的營養(yǎng)價(jià)值、口感、風(fēng)味、形態(tài)等方面的質(zhì)量[4]。辣椒素是生理效能很強(qiáng)的生物堿活性物質(zhì)，給辣椒制品增添獨(dú)特味覺體驗(yàn)的同時(shí)，還具有殺毒、鎮(zhèn)痛、消炎、增強(qiáng)食欲、促進(jìn)消化、調(diào)節(jié)腸道菌群、提高免疫力、緩解熱應(yīng)激、防御和治療心血管疾病等多種生物學(xué)功能[5-7]，此外，辣椒素還能應(yīng)用到軍事領(lǐng)域[8]。利用隸屬函數(shù)分析、主成分分析、相關(guān)性分析、灰色關(guān)聯(lián)度分析、聚類分析等多元分析方法綜合評價(jià)辣椒品質(zhì)，能夠挖掘出優(yōu)質(zhì)的辣椒種質(zhì)資源，為當(dāng)?shù)匾N栽培、培育優(yōu)質(zhì)辣椒新品種奠定理論基礎(chǔ)[9-15]。為了培育出營養(yǎng)物質(zhì)豐富、品質(zhì)優(yōu)良的干制辣椒品種，對117份辣椒資源干椒的蛋白質(zhì)、粗脂肪和辣椒素含量進(jìn)行測定，采用描述性統(tǒng)計(jì)、相關(guān)性分析、灰色關(guān)聯(lián)度分析、聚類分析等多元分析方法進(jìn)行綜合評價(jià)，以期篩選出適合選育高營養(yǎng)價(jià)值干辣椒新品種的優(yōu)異資源。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為117份辣椒資源（表1），均來源于四川省川椒種業(yè)科技有限責(zé)任公司，包括11份朝地椒，90份朝天椒，3份牛角椒，13份羊角椒。

1.2 方法

試驗(yàn)于2023年2月上旬在四川富順縣試驗(yàn)基地進(jìn)行。采用漂浮盤育苗，待辣椒苗長至6～8片真葉時(shí)，雙行單株定植，株行距為40 cm×60 cm，117份辣椒資源隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積7.2 m2，3次重復(fù)。田間常規(guī)管理，待各資源2～3層果實(shí)充分成熟后，采收生長一致且無病蟲害的鮮紅（黃）辣椒果實(shí)于45 ℃烘干至恒質(zhì)量，去除果柄萼片后粉碎過80目篩，保存于干燥避光的器皿中備用。

參照鵬桂華等[16]的方法采用索氏脂肪分析儀測定粗脂肪含量，略有修改。濾紙筒制備：將定性濾紙卷成直徑1 cm左右的紙筒，稱取1 g左右（樣品質(zhì)量，記為m）的干辣椒粉末于已知質(zhì)量的濾紙筒中，并將兩頭折疊封口，放入索氏提取器的提取瓶中，加入無水乙醚完全浸沒；浸提溫度50 ℃，浸提時(shí)間60 min，處理結(jié)束后回收試劑，取出濾紙筒，用無水乙醚沖洗掉粘連的油脂，在通風(fēng)櫥中揮發(fā)掉表面乙醚，置于烘箱中103 ℃烘干2 h，稱質(zhì)量記為m1。w（粗脂肪）/%=（m-m1）/m×100。

參照GB 5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測定》凱氏定氮法測定粗蛋白含量[17]。參照GB/T21266—2007《辣椒及辣椒制品中辣椒素類物質(zhì)測定及辣度表示方法》測定辣椒素含量[18]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 25.0對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和描述性統(tǒng)計(jì)，采用https：//www.chiplot. online/circle_heatmap.html和OriginPro 2021進(jìn)行相關(guān)性分析和聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同辣椒材料的營養(yǎng)指標(biāo)分析

對117份辣椒資源的3個(gè)營養(yǎng)指標(biāo)進(jìn)行測定。由表2可知，不同的營養(yǎng)成分含量在不同辣椒資源中存在較大差異，蛋白質(zhì)、粗脂肪、辣椒素平均含量分別為13.91 g·100 g-1、11.43%、2.64 g·kg-1，其中蛋白質(zhì)含量最高的是2021Q-141-564，為22.09 g·100 g-1，最低的是2021Q-147-543，為10.61 g·100 g-1，最大值是最小值的2.16倍；粗脂肪含量最高的是2021Q-139-111，為21.22 %，最低的是2021Q-T32A-828，僅為6.72%，最大值是最小值的3.16倍；辣椒素含量最高的是2021Q-141-571，為11.23 g·kg-1，最低的是2021Q-H242-833，為0.10 g·kg-1，最大值是最小值的112.30倍。蛋白質(zhì)、粗脂肪和辣椒素含量的變異系數(shù)分別為11.61%、20.95%和85.04%。以上結(jié)果表明本研究參試?yán)苯返牡鞍踪|(zhì)和粗脂肪含量變異系數(shù)低，辣椒素含量差異和變異系數(shù)最大，具有較豐富的遺傳信息和選擇潛力。

2.2 辣椒營養(yǎng)指標(biāo)的相關(guān)性分析

干椒的營養(yǎng)指標(biāo)之間存在不同程度的關(guān)聯(lián)，由表3可知，蛋白質(zhì)含量與粗脂肪含量呈顯著負(fù)相關(guān)（-0.229），與辣椒素含量呈極顯著負(fù)相關(guān)（-0.350）；而粗脂肪含量與辣椒素含量呈極顯著正相關(guān)（0.292）?？梢姡苯返牟煌瑺I養(yǎng)指標(biāo)之間存在不同程度相關(guān)性，在評價(jià)干椒營養(yǎng)品質(zhì)優(yōu)劣、培育辣椒新品種時(shí)，采用單一的指標(biāo)評價(jià)是不全面的，缺乏說服力。

2.3 基于熵權(quán)的灰色關(guān)聯(lián)度分析

干椒的營養(yǎng)品質(zhì)是由多個(gè)營養(yǎng)指標(biāo)綜合決定的，應(yīng)用灰色系統(tǒng)理論的關(guān)聯(lián)度分析方法綜合評價(jià)辣椒營養(yǎng)品質(zhì)，先設(shè)置一個(gè)理想的參考品種，試驗(yàn)組各指標(biāo)越接近參考品種，關(guān)聯(lián)系數(shù)越大，表示其綜合品質(zhì)越好。以蛋白質(zhì)、粗脂肪和辣椒素含量的原始數(shù)據(jù)為依據(jù)，設(shè)置理想?yún)⒖计贩NAo，其各項(xiàng)指標(biāo)為參試材料各項(xiàng)指標(biāo)的最大值22.09 g·100 g-1、21.22%和11.23 g·kg-1。將各指標(biāo)原始數(shù)據(jù)無量綱化處理，基于熵權(quán)計(jì)算出蛋白質(zhì)、粗脂肪和辣椒素含量的權(quán)重分別為0.20、0.22和0.58（表4），帶入灰色關(guān)聯(lián)度計(jì)算公式，以ρ=0.5為分辨系數(shù)，計(jì)算出各辣椒資源與參考組Ao的關(guān)聯(lián)度系數(shù)r并按照大小排序（表5）。關(guān)聯(lián)度系數(shù)排名靠前的是2021Q-141-571、2021Q-156-543、2021Q-147-543，分別為0.729、0.709、0.654，其辣椒素含量均高于10 g·kg-1；而2021Q-BA-B2、2021Q-T32A-828、2021Q-J22A-T221、2021Q-H242-830的關(guān)聯(lián)度系數(shù)均小于0.36。根據(jù)關(guān)聯(lián)分析原則，關(guān)聯(lián)度系數(shù)越高，綜合品質(zhì)越好，117份辣椒資源中2021Q-141-571、2021Q-156-543、2021Q-147-543干椒綜合營養(yǎng)品質(zhì)最好，表現(xiàn)為極高辣椒素含量，是選育高辣干椒品種的理想材料，而2021Q-BA-B2、2021Q-T32A-828、2021Q-J22A-T221、2021Q-H242-830表現(xiàn)為蛋白質(zhì)、粗脂肪和辣椒素含量均比較低，綜合營養(yǎng)品質(zhì)較差。

2.4 不同辣椒資源營養(yǎng)指標(biāo)聚類分析

117個(gè)供試?yán)苯返臓I養(yǎng)指標(biāo)以K=5時(shí)做聚類分析，最終聚類中心見表6，聚類成員和與聚類中心距離見表7。第1類群為低粗脂肪低辣椒素類，有37份資源，占試驗(yàn)辣椒總數(shù)的31.62%，包含所有的牛角椒，84.60%的羊角椒；第2類群為高粗脂肪類，有12份材料，占10.26%，包含11份朝天椒，1份朝地椒；第3類群為高辣椒素類，有11份材料，占9.40%，包含9份朝天椒和2份朝地椒；第4類群為營養(yǎng)品質(zhì)中等類，有40份材料，占比最大為34.10%，包含38.90%的朝天椒和45.50%的朝地椒；第5類群為高蛋白質(zhì)類，有17份材料，占14.53%，包含15份朝天椒和2份羊角椒。

將各營養(yǎng)指標(biāo)原始數(shù)據(jù)無量綱化處理后，以歐式距離在Chiplot在線網(wǎng)頁（https：//www. chiplot.online/）做系統(tǒng)聚類。如圖1所示，第I類群僅有2021Q-141-564，為蛋白質(zhì)含量最高的朝天椒；第II類群有27份資源，包含24份朝天椒和3份朝地椒；第III類群有7份資源，包含6分朝天椒和1份朝地椒；第IV類群有16份資源，包含15份朝天椒和1份朝地椒；第V類群有66份資源，包含所有的牛角椒、84.6%的羊角椒、63.6%的朝地椒、51.1%的朝天椒和7份朝天椒。朝天椒的營養(yǎng)品質(zhì)差異較大，適合多種育種目標(biāo)的篩選；大果型牛角椒和羊角椒的粗脂肪和辣椒素含量均較低，結(jié)合田間表現(xiàn)，適合作為提取辣椒紅素的育種材料。

兩種聚類算法都把高辣椒素的41、43、52、65、79、81、116聚為一類，把高蛋白質(zhì)的2、4、16、17、82、84、85、86、89、90、92、94、95、96、101、102、105聚為一類。而系統(tǒng)聚類法將蛋白質(zhì)含量最高的102單獨(dú)聚一類，將K均值聚類中辣椒素含量較高的4份材料（37、38、39、53），部分粗脂肪含量居中的11份材料（63、56、42、58、45、50、93、36、75、46、73），以及粗脂肪含量較高的12份材料（21、26、28、32、34、40、51、57、59、74、87、110 ） 聚為一類；將K均值聚類中第1類群37份低粗脂肪低辣椒素的材料和第4類群30份各營養(yǎng)指標(biāo)含量中等的材料聚為一類?？偟膩碚f，K=5的聚類分析和系統(tǒng)聚類的結(jié)果相似但略有不同。K均值聚類有多個(gè)聚類中心，可以把117份辣椒資源按照不同營養(yǎng)品質(zhì)含量高低聚為明確的類群，能較好地解決各指標(biāo)之間存在關(guān)聯(lián)的問題，因此K均值聚類更具有參考價(jià)值。

3 討論與結(jié)論

不同的辣椒資源營養(yǎng)品質(zhì)有著極大差異，本研究結(jié)果表明，辣椒的辣椒素含量變異系數(shù)最大，為85.04%，說明在選育辣椒新品種過程中辣椒素含量的選育空間更大，而蛋白質(zhì)和粗脂肪含量的變異系數(shù)較低，以蛋白質(zhì)、粗脂肪含量為目標(biāo)選育更加困難，蓬桂華等[16]、BARUAH等[19]、付文婷等[20]的研究中也得出類似的結(jié)論。前人研究表明，辣椒果實(shí)的氨基酸、辣椒素、蛋白質(zhì)、維生素、粗脂肪等營養(yǎng)成分之間存在一定的相關(guān)性[21]，本研究發(fā)現(xiàn)辣椒的蛋白質(zhì)含量與粗脂肪含量呈顯著負(fù)相關(guān)，與辣椒素含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與前人在蛋白質(zhì)含量與粗脂肪、辣椒素含量間的相關(guān)性是基本一致的，但并未達(dá)顯著或極顯著水平[21-22]，與周燾等[23]、彭澤等[15]的研究結(jié)果也有差異，這可能是前人供試樣本量小造成結(jié)論偏差。粗脂肪含量與辣椒素含量呈極顯著正相關(guān)，與付文婷等[20]的研究結(jié)果一致。

筆者對117份辣椒資源干椒的營養(yǎng)指標(biāo)進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析和聚類分析，對營養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行綜合評價(jià)和分類。在灰色關(guān)聯(lián)度分析中，2021Q-141-571、2021Q-156-543、2021Q-147-543等3份資源的關(guān)聯(lián)度系數(shù)高于0.65，其綜合營養(yǎng)品質(zhì)較優(yōu)；通過灰色關(guān)聯(lián)度分析篩選出的綜合營養(yǎng)品質(zhì)最優(yōu)的資源辣椒素含量也最高，但其蛋白質(zhì)和粗脂肪含量僅處于中下水平，因此不能完全忽視其他營養(yǎng)指標(biāo)表現(xiàn)較好的資源，這種現(xiàn)象在李建忠等[24]、李有福等[25]、彭澤等[15]的研究中也有體現(xiàn)。K=5時(shí)把117份資源聚為低粗脂肪低辣椒素類、高粗脂肪類、高辣椒素類、營養(yǎng)品質(zhì)中等類、高蛋白質(zhì)類5個(gè)類群，相較系統(tǒng)聚類能較好地解決各營養(yǎng)指標(biāo)之間存在關(guān)聯(lián)的問題。值得注意的是，朝天椒的營養(yǎng)品質(zhì)差異較大，適合多種育種目標(biāo)的篩選；大果型牛角椒和羊角椒在K均值聚類中聚在粗脂肪和辣椒素含量較低的第1類群和第5類群，結(jié)合田間表現(xiàn)，適合作為提取辣椒紅素的育種材料。

綜上所述，117份干辣椒的辣椒素含量變異系數(shù)最大，為85.04%；蛋白質(zhì)含量、粗脂肪含量與辣椒素含量之間存在不同程度的相關(guān)性?；陟貦?quán)的灰色關(guān)聯(lián)度分析，綜合營養(yǎng)品質(zhì)較優(yōu)的是2021Q-141-571、2021Q-156-543和2021Q-147-543；K=5時(shí)把117份干辣資源聚為低粗脂肪低辣椒素類、高粗脂肪類、高辣椒素類、營養(yǎng)品質(zhì)中等類、高蛋白質(zhì)類等5個(gè)類群，可以參考灰色關(guān)聯(lián)度分析，依據(jù)K均值聚類的結(jié)果按照不同用途和目標(biāo)篩選高辣椒素、高蛋白或高粗脂肪含量的辣椒資源，研究結(jié)果為科學(xué)評價(jià)辣椒綜合營養(yǎng)品質(zhì)及培育高品質(zhì)干制辣椒新品種提供參考依據(jù)。

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