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.臨夏州農業技術推廣服務中心，甘肅臨夏 731100； 2.甘肅省東鄉縣農業技術推廣站，甘肅東鄉731400；3.西北師范大學地理與環境科學學院，甘肅蘭州 730070； 4. 甘肅省農業技術推廣總站，甘肅蘭州 730020；5.甘肅省農業科學院馬鈴薯研究所，甘肅蘭州 730070)

國家馬鈴薯主糧化戰略吸引了全社會的關注。我國作為馬鈴薯總產量第一大國，卻有超過國內總產量60%的馬鈴薯被國人當做一種蔬菜來新鮮食用，用于加工的只有15%。長期以來，由于我國馬鈴薯育種方向的問題，而忽視了品質、用途育種，致使我國十分缺乏馬鈴薯主糧化加工型的專用馬鈴薯品種。因此需要解決的關鍵問題是篩選各地馬鈴薯主糧化專用品種。我國馬鈴薯品種繁多，各生態區種植品種不一樣，所以，建立主糧化馬鈴薯專用品種篩選和選育評價標準，有利于篩選各生態區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。

篩選馬鈴薯主糧化品種，馬鈴薯的營養品質是不容忽視的考慮因素。馬鈴薯營養價值、加工品質和消費者食用感觀，受到馬鈴薯塊莖的營養元素含量高低及組成比例的影響。因此，本研究對主糧化品種篩選過程中馬鈴薯的營養指標進行系統測定和分析，分析結果為完善和健全主糧化馬鈴薯品種評價指標體系提供數據支撐，為推進國家馬鈴薯主糧化戰略作出相應的貢獻。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗設在甘肅省臨夏州和政縣達浪鄉楊馬族村蒲家大莊嚇社(35°20′N，103°17′E)，海拔 2 250 m，屬于高寒性濕潤半濕潤大陸性季風氣候區。年平均降水量578.5 mm。0～20 cm耕層土壤有機質含量為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

臨夏州農業技術推廣服務中心引進新育成品種和收集當地種植品種共計25個(表1)參加品種比較試驗，每個品種設置3次重復，隨機區組排列，小區長12 m、寬4.2 m，面積50 m，每小區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和農家肥各 123、150、30 000 kg/hm，采用馬鈴薯黑色地膜全覆蓋壟作側播栽培技術，機械起壟覆膜，基肥配合機械覆膜一次施入，各小區品種人工點播種植。

1.4 測定項目

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

1.5 數據處理

試驗測得的數據采用Microsoft Excel、SPSS 25.0軟件進行前期處理和統計分析。

用隸屬函數法對馬鈴薯各種指標進行綜合性評價，先計算馬鈴薯單個指標的隸屬函數值，再計算馬鈴薯所有指標的平均隸屬函數值，其值越大，表明越適合作主糧化專用品種。用于綜合評價的隸屬函數值的計算公式為：

=(-)/(-)。

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

2 結果與分析

2.1 不同馬鈴薯品種主要營養品質指標(干物質、蛋白質和維生素C含量)的比較

將參試品種的主要營養品質指標干物質、蛋白質和維生素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為10.21%。不同馬鈴薯品種蛋白質含量分布于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為24.69%。

表1 不同馬鈴薯品種營養品質指標比較

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為21.19%。

表3 各品種馬鈴薯主要礦質元素含量比較

2.4 不同馬鈴薯品種各測定指標隸屬函數值的比較分析

依據參試品種各種營養指標值，采用基于模糊數學原理的隸屬函數法，計算各指標隸屬函數值并將其平均值進行排名，參試品種排名見表4。對排名前8位的隴薯15號、隴薯7號、隴薯14號、隴薯12號、青薯10號、隴薯10號、青薯9號、莊薯3號的營養指標的分布范圍進行確定，結果為：蛋白質含量高于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。這些計量參數為主糧化馬鈴薯品種遴選和選育提供數據參考。

表4 不同馬鈴薯品種各指標隸屬函數值的綜合分析

2.5 馬鈴薯品質指標主成分分析

用SPSS軟件將馬鈴薯各項指標值標準化處理后進行主成分分析，獲取到4個主成分(表5)。這4個主成分的累積方差貢獻率為77.66%。計算各主成分得分，根據綜合得分情況對馬鈴薯各品種進行排序(表6)。馬鈴薯綜合得分前8位為隴薯14號、隴薯15號、隴薯12號、隴薯7號、隴薯11號、青薯9號、隴薯10號、莊薯3號。對比隸屬函數法的計算結果，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法前9位的馬鈴薯品種之中。

2.6 馬鈴薯品質指標的聚類分析

通過SPSS軟件系統聚類的ward聯結對25個樣本進行聚類分析， 在歐氏距離為5時，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40%，分別為冀張薯12號、隴薯3號、大坪、隴薯10號、隴薯14號、莊薯4號、定薯3號、隴薯6號、隴薯9號、希森6號。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24%，分別為青薯168、天薯11號、天薯12號、隴薯11號、天薯13號、隴薯8號。該類群中蛋白質含量和鐵含量較高，蛋白質平均含量為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36%，分別為隴薯7號、定薯4號、隴薯15號、青薯9號、隴薯12號、民薯2號、冀張薯8號、莊薯3號、青薯10號。第Ⅲ類群干物質、維生素C、鋅、硒、鉀、鈣、鎂含量平均值均為3個類群中最高，平均干物質含量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法、主成分分析結果基本相吻合，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養品種指標間相關性分析

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

3 討論與結論

在建立馬鈴薯主糧化專用品種選育和篩選評價指標體系中，營養品質是相當重要的一個指標，營養品質全面的馬鈴薯加工出的主食產品更能滿足人類身體所需養分，因此，營養品質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元素相關性，發現塊莖的鐵與鈣、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性，鉀與錳、銅與鋅之間呈顯著相關，其余元素相關性不顯著。本試驗結果僅表明鐵與鋅之間存在著極顯著的相關性，鎂與鉀之間呈顯著相關。與其研究結果的差異可能是馬鈴薯品種及生產條件不同所致。

表7 馬鈴薯不同測定指標的相關性分析

韓黎明等研究顯示，隴薯10號、隴薯7號、莊薯3號和青薯9號等品種的礦物質含量較為豐富。謝奎忠等在18個品種(系)中，篩選出隴薯14號、青薯9號、隴薯10號、隴薯7號等適宜主糧化的新品種，而這4個品種在各品種營養品質指標的分析中也是脫穎而出，進一步驗證了部分品種對馬鈴薯主糧化的適宜性。

單一的指標不能合理地綜合評價蔬菜品質，要考慮多項指標復合影響，而隸屬函數法可以較好地滿足這一要求，使對蔬菜品質的評價更為科學合理。本試驗同時利用主成分、聚類分析和相關性綜合分析各品種營養品質指標的數據處理。對參與馬鈴薯主糧化專用品種篩選試驗25個馬鈴薯的各種營養指標進行綜合分析，排名前8位的品種依次為隴薯15號、隴薯7號、隴薯14號、隴薯12號、青薯10號、隴薯10號、青薯9號和莊薯3號。這些品種的蛋白質含量高于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。這些計量化參數能為主糧化馬鈴薯專用品種遴選和選育標準完善和補充提供參考。