基于不同用途大豆的特征品質(zhì)指標(biāo)篩選及優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)品種確定

丁 儉，沈舒晗，李淑英，蔡 蔚，李志海，嚴(yán) 曲，黃天航，王鳳忠，方 勇,*

（1.南京財(cái)經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇省現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京 210023；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室（北京），北京 100193）

大豆是我國(guó)重要的糧食作物，是食用油脂、飼用豆粕、植物蛋白和豆制品等加工的重要原料[1-3]。我國(guó)是食用植物油和飼料的消費(fèi)大國(guó)，其中大豆油占食用油消費(fèi)的比重最大，大豆餅粕是動(dòng)物飼料生產(chǎn)的主要原料，因此，大豆是保障國(guó)計(jì)民生不可或缺的重要戰(zhàn)略物資[4-6]。隨著我國(guó)食品和飼料行業(yè)的蓬勃發(fā)展，以及消費(fèi)者對(duì)高品質(zhì)食用油和飼料產(chǎn)品品質(zhì)化、功能化的全面追求，市場(chǎng)對(duì)高品質(zhì)商品大豆提出了更高的要求[7-8]。目前，我國(guó)大豆產(chǎn)區(qū)分布廣泛、氣候條件差異大，大豆品種繁多、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)參差不齊，優(yōu)勢(shì)品種差異化、特色化區(qū)分度不高等問(wèn)題亟待解決[9-10]。因此，系統(tǒng)掌握大豆主產(chǎn)區(qū)不同品種的品質(zhì)特征和品種間的具體差異，對(duì)保障我國(guó)優(yōu)質(zhì)大豆育種、原料安全供給和高效加工利用意義重大。

大豆原料的品質(zhì)特性是影響產(chǎn)品品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的關(guān)鍵因素，不同用途的大豆對(duì)原料品質(zhì)的要求不同。據(jù)前人研究報(bào)道，地區(qū)和氣候條件對(duì)大豆品質(zhì)有顯著影響，產(chǎn)地地理位置從南向北大豆蛋白質(zhì)含量逐漸降低，脂肪含量逐漸升高，其基因型效應(yīng)表現(xiàn)也與之相對(duì)應(yīng)，這主要是由于不同的光照、溫度、降雨量等環(huán)境因素交互影響了大豆籽粒中脂肪和蛋白質(zhì)的積累[11]。但大豆成分復(fù)雜，且每個(gè)成分對(duì)不同加工用途所發(fā)揮的作用不同，其品質(zhì)評(píng)價(jià)需要進(jìn)行多屬性、多指標(biāo)分析，應(yīng)借助多元統(tǒng)計(jì)、評(píng)價(jià)模型構(gòu)建等手段綜合評(píng)價(jià)[12]。馬磊[13]利用典型相關(guān)分析、逐步回歸分析和主成分聚類分析對(duì)70 份大豆品種的豆奶風(fēng)味品質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)，篩選了豆奶專用大豆的品質(zhì)指標(biāo)和品系。而作為油用大豆最主要的評(píng)價(jià)指標(biāo)，除脂肪含量外，脂肪酸組成、磷脂含量都會(huì)影響油脂的氧化穩(wěn)定性及后續(xù)的精煉難度[14-15]。蘇瑩[16]報(bào)道了大豆的損傷粒率、雜質(zhì)含量、VE含量等會(huì)影響油脂色澤、酸價(jià)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。針對(duì)飼料用大豆，李軍國(guó)等[17]的研究表明蛋白質(zhì)含量是大豆作為飼料加工的第1評(píng)價(jià)指標(biāo)，同時(shí)粗脂肪、粗纖維含量也是評(píng)價(jià)飼料用大豆的重要指標(biāo)，而大豆功能因子大豆異黃酮等對(duì)飼料功能營(yíng)養(yǎng)價(jià)值提升、促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)、提高動(dòng)物免疫力、改善肉質(zhì)等方面也有重要作用。因此，針對(duì)不同用途大豆的加工品質(zhì)評(píng)價(jià)，用單一指標(biāo)不能客觀、準(zhǔn)確、全面地挑選出適宜原料。

目前，油脂和飼料加工行業(yè)多注重產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝方面，對(duì)原料大豆專種專用的重視程度不夠，同時(shí)對(duì)不同用途大豆的品質(zhì)指標(biāo)評(píng)價(jià)體系還不清晰[18]。此外，利用多元統(tǒng)計(jì)分析等方法分析不同地區(qū)、不同品種間大豆加工品質(zhì)指標(biāo)的差異、相互關(guān)系和綜合評(píng)價(jià)模型方面的報(bào)道相對(duì)較少。本研究利用多種統(tǒng)計(jì)方法（如方差分析、主成分分析和聚類分析）對(duì)4 個(gè)大豆產(chǎn)區(qū)不同品種間品質(zhì)指標(biāo)差異進(jìn)行系統(tǒng)分析，篩選和明確對(duì)油料用和飼料用大豆起主要影響的特征性品質(zhì)指標(biāo)和品種，通過(guò)組合賦權(quán)法模型評(píng)價(jià)出適合油用、飼料用大豆的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)和優(yōu)勢(shì)品種，以期為不同用途大豆的品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)、優(yōu)質(zhì)品種選育、產(chǎn)區(qū)布局和規(guī)模化生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

本實(shí)驗(yàn)選取了全國(guó)4 個(gè)大豆主產(chǎn)區(qū)40 個(gè)主栽品種樣品作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，供試品種包括東北春大豆區(qū)大豆：‘遼豆59’‘綏農(nóng)94’‘綏農(nóng)3’‘黑芽2’‘中龍606’‘黑農(nóng)81’‘黑農(nóng)85’‘蒙豆1137’‘黑農(nóng)88’‘黑農(nóng)89’；華北春大豆區(qū)大豆：‘冀豆19’‘冀豆2 0’‘冀豆2 3’‘冀豆2 4’‘汾豆9 2’‘汾豆93’‘蒙豆359’‘齊黃34’‘赤豆4’‘赤豆5’；華東春夏大豆區(qū)大豆：‘蘇夏1907’‘皖豆28’‘皖豆35’‘徐豆18’‘通豆10’‘通豆14’‘南農(nóng)58’‘蘇豆20’‘蘇豆18’‘中黃13’；華南春夏大豆區(qū)大豆：‘桂春8’‘桂春15’‘桂夏3’‘桂夏7’‘華春4’‘華春9’‘華春17’‘華春21’‘華夏1’‘圣豆40’。將采集的大豆置于15 ℃冷庫(kù)貯藏備用。

無(wú)水乙醚、硼酸、乙醇 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；氫氧化鈉、氫氧化鉀 西隴科學(xué)股份有限公司；二硫蘇糖醇、考馬斯亮藍(lán)、甲基紅、乙腈 上海阿拉丁生化科技股份有限公司；溴甲酚綠、乙酸鎂、濃硫酸、鹽酸、冰乙酸、甲醇、三氯甲烷 南京化學(xué)試劑股份有限公司；BCA試劑盒、VE含量檢測(cè)試劑盒 北京索萊寶科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

BXH-65干燥箱 上海博迅醫(yī)療生物儀器有限公司；GL21M離心機(jī) 湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開(kāi)發(fā)有限公司；SGM馬弗爐 美國(guó)Sigma公司；721紫外分光光度計(jì)上海精密科學(xué)儀器有限公司；1260高效液相色譜儀美國(guó)安捷倫公司；K1100全自動(dòng)凱氏定氮儀 深圳市賽亞泰科儀器設(shè)備有限公司；垂直電泳儀 美國(guó)伯樂(lè)公司；SpectraMax Plus384酶標(biāo)儀 美國(guó)美谷分子公司。

1.3 方法

1.3.1 雜質(zhì)含量、色澤氣味、損傷率測(cè)定

雜質(zhì)含量、色澤氣味、損傷率指標(biāo)的測(cè)定均按照GB 1352—2009《大豆》進(jìn)行，每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3 次。

1.3.2 水分含量測(cè)定

水分含量采用直接干燥法進(jìn)行測(cè)定。將大豆樣品研磨至顆粒小于2 mm，將潔凈坩堝置于（103±2）℃烘箱內(nèi)干燥1 h，取出置于干燥器中冷卻至室溫，稱質(zhì)量，再重復(fù)干燥直至恒質(zhì)量（即兩次質(zhì)量差小于2 mg）。稱取2.000 0～10.000 0 g試樣于預(yù)處理過(guò)的坩堝中，試樣厚度不超過(guò)5 mm，加蓋，稱質(zhì)量。置于101～105 ℃干燥箱中干燥2～4 h后加蓋取出，于干燥器內(nèi)冷卻0.5 h后稱質(zhì)量。于101～105 ℃干燥箱中干燥1 h左右取出，于干燥器內(nèi)冷卻0.5 h后再稱質(zhì)量。重復(fù)以上操作至前后兩次質(zhì)量差不超過(guò)2 mg，即為恒質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次，經(jīng)計(jì)算得到大豆水分含量。

1.3.3 粗脂肪含量測(cè)定

粗脂肪含量采用索氏提取法進(jìn)行測(cè)定。稱取大豆樣品5 g，置于全自動(dòng)索氏提取儀中測(cè)定，每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3 次。

1.3.4 蛋白質(zhì)含量測(cè)定

蛋白質(zhì)含量采用凱氏定氮法進(jìn)行測(cè)定。將大豆樣品研磨至顆粒小于2 mm，稱取試樣0.2～2.0 g進(jìn)行消化處理后置于自動(dòng)凱氏定氮儀，測(cè)定大豆蛋白質(zhì)含量，每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3 次。

1.3.5 灰分含量測(cè)定

灰分含量根據(jù)GB 5009.4—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中灰分的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定。

1.3.6 碳水化合物含量測(cè)定

碳水化合物含量采用減法計(jì)算獲得。根據(jù)GB 28050—2011《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 預(yù)包裝食品營(yíng)養(yǎng)標(biāo)簽通則》，大豆中碳水化合物質(zhì)量為大豆總質(zhì)量（100 g）減去蛋白質(zhì)、脂肪、水分和灰分的質(zhì)量，每個(gè)樣品取3 個(gè)平行。

1.3.7 磷脂含量測(cè)定

將大豆樣品經(jīng)搗碎機(jī)充分搗碎，稱取2～5 g，經(jīng)三氯甲烷-甲醇溶液提取得到提取物后灼燒至完全灰化，然后用鹽酸加熱溶解灰分，冷卻至室溫后用氫氧化鉀中和，用鹽酸溶解沉淀，定容，進(jìn)行比色測(cè)定，實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次[19]。

1.3.8 7S和11S球蛋白含量測(cè)定

大豆7S和11S球蛋白含量采用姜振峰等[20]的方法進(jìn)行測(cè)定。首先利用堿提酸沉法[21]提取大豆蛋白，將大豆粉碎后脫脂，將脫脂后的大豆粉與去離子水按照料液比1∶10（m/V）混合，用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值至9.0，在室溫下攪拌30 min后5 000 r/min離心15 min，離心得到的上清液用HCl溶液調(diào)節(jié)pH值至4.5，靜置30 min，4 800 r/min離心15 min，棄去上清液，將沉淀加水復(fù)溶，用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值至7.0，將蛋白進(jìn)行冷凍干燥后得到大豆分離蛋白。將提取得到的不同品種大豆分離蛋白配制為5 mg/mL蛋白溶液，取50 μL蛋白樣品、40 μL上樣緩沖液和10 mL二硫蘇糖醇混勻，于100 ℃加熱10 min。取10 μL樣品溶液上樣，濃縮膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%，分離膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%，在電壓80 V條件下進(jìn)行十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳（sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis，SDS-PAGE）2～3 h后取出膠條，浸泡于固定液（7%冰乙酸溶液、40%甲醇溶液）中1 h，用考馬斯亮藍(lán)R-250染色，用脫色液（7.5%冰乙酸溶液、5%甲醇溶液）脫色至背景清晰。利用Gel-Doc 2000凝膠成像儀拍照，用Quantity One 4.1軟件分析7S球蛋白、11S球蛋白含量[22]，實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次。

1.3.9 蛋白質(zhì)溶解比率測(cè)定

蛋白質(zhì)溶解比率測(cè)定參考徐亞等[22]的方法，采用BCA試劑盒對(duì)水溶性蛋白質(zhì)量進(jìn)行測(cè)定。首先將BCA試劑與CuSO4溶液（體積比50∶1）配制成工作液，充分混勻。將1.3.8節(jié)提取的大豆分離蛋白加入蒸餾水中配制10 mg/mL的溶液，將溶液4 000 r/min離心15 min，取上清液備用。取牛血清白蛋白（bovine serum albumin，BSA）標(biāo)準(zhǔn)品用磷酸鹽緩沖液溶解得到質(zhì)量濃度為0.5 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)品溶液。向標(biāo)準(zhǔn)品溶液和樣品溶液中加入BCA工作液，在37 ℃下放置30 min，用酶標(biāo)儀在562 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計(jì)算出水溶性蛋白質(zhì)量濃度，每個(gè)樣品進(jìn)行3 次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，總蛋白質(zhì)量濃度通過(guò)1.3.4節(jié)方法測(cè)得，蛋白質(zhì)溶解比率按公式（1）計(jì)算。

1.3.10 酸價(jià)測(cè)定

酸價(jià)采用滴定法進(jìn)行測(cè)定。將索氏抽提的大豆油通過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除溶劑后，稱取油樣3.5 g，加入乙醚-乙醇（體積比2∶1）混合溶劑50 mL，再加入酚酞指示劑，用0.1 mol/L的氫氧化鉀溶液滴定，出現(xiàn)微紅且30 s不褪色時(shí)記錄消耗氫氧化鉀溶液的體積[23]，實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次，按公式（2）計(jì)算大豆油的酸價(jià)。

式中：V為試樣測(cè)定所消耗的標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積/mL；V0為相應(yīng)的空白測(cè)定所消耗的標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積/mL；c為標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度/（mol/L）；56.1為氫氧化鉀的摩爾質(zhì)量（g/mol）；m為油脂樣品質(zhì)量/g。

1.3.11 VE含量測(cè)定

VE含量使用試劑盒測(cè)定。將大豆樣品經(jīng)搗碎機(jī)充分搗碎，稱取0.1 g大豆樣品加入1 mL提取液，旋渦振蕩5 min，于25 ℃、5 000×g離心10 min，取上清液。使用酶標(biāo)儀在530 nm波長(zhǎng)處進(jìn)行測(cè)定，用無(wú)水乙醇調(diào)零，將VE標(biāo)準(zhǔn)品溶液用無(wú)水乙醇梯度稀釋繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，分別測(cè)定對(duì)照管、測(cè)定管、標(biāo)準(zhǔn)管和空白管（按照檢測(cè)試劑盒說(shuō)明書操作配制）的吸光度，利用標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算樣品中VE質(zhì)量濃度，并按式（3）計(jì)算大豆中VE含量，每個(gè)樣品重復(fù)3 次。

式中：ρ為樣品VE質(zhì)量濃度/（μg/mL）；V樣為樣品液體積（0.5 mL）；V總為提取液體積（3 mL）；m為樣品質(zhì)量/g。

1.3.12 大豆異黃酮含量測(cè)定

大豆異黃酮含量采用高效液相色譜法進(jìn)行測(cè)定。將大豆樣品研磨，稱取5 g試樣用甲醇溶液超聲振蕩提取，提取液經(jīng)離心、濃縮、定容、過(guò)濾后，用高效液相色譜儀測(cè)定，色譜柱為RPC18柱（250 mm×4.6 mm，5 μm），流動(dòng)相為0.1%乙酸溶液和0.1%乙酸乙腈溶液[24]，以大豆苷、染料木苷、染料木素為標(biāo)準(zhǔn)品，重復(fù)3 次，利用外標(biāo)法計(jì)算大豆異黃酮含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

本研究采用Excel 2021軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理匯總，采用SPSS 26.0軟件進(jìn)行單因素方差分析、主成分分析和聚類分析，采用R語(yǔ)言和Origin 2021軟件繪圖。

1.4.1 Delphi問(wèn)卷調(diào)查篩選大豆品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)

Delphi法即專家調(diào)查法，其通過(guò)匿名方式將所有大豆相關(guān)品質(zhì)指標(biāo)匯總制成問(wèn)卷，對(duì)大豆產(chǎn)業(yè)專家、用戶（生產(chǎn)商、經(jīng)銷商及消費(fèi)者等產(chǎn)業(yè)參與人員）進(jìn)行問(wèn)卷評(píng)價(jià)及訪談，分析食用商品大豆品質(zhì)指標(biāo)及其重要性，最終形成油用商品大豆和飼料用商品大豆品質(zhì)評(píng)價(jià)核心指標(biāo)。本研究根據(jù)文獻(xiàn)研究和現(xiàn)有資料[25-27]制定《油料用、飼料用大豆品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)調(diào)查問(wèn)卷》，第1輪問(wèn)卷主要包括油料用、飼料用大豆的食用品質(zhì)、加工品質(zhì)、商品品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)方面的品質(zhì)指標(biāo)，按5 個(gè)重要性等級(jí)（重要性從低到高分別對(duì)應(yīng)分值1～5 分）對(duì)大豆評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行打分，實(shí)現(xiàn)定量評(píng)價(jià)，并適當(dāng)留白供專家書寫修改補(bǔ)充意見(jiàn)。回收第1輪問(wèn)卷進(jìn)行總結(jié)分析，結(jié)合專家的補(bǔ)充意見(jiàn)制定第2輪專家調(diào)查問(wèn)卷，并對(duì)第2輪問(wèn)卷進(jìn)行分析，形成基于Delphi法的《油料用、飼料用大豆品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)專家共識(shí)》第3輪問(wèn)卷。每輪向20 位專家發(fā)放問(wèn)卷。得到的問(wèn)卷結(jié)果采用Excel 2021軟件雙機(jī)數(shù)據(jù)錄入，分析得到Delphi問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果。

1.4.2 構(gòu)建大豆品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)模型

對(duì)問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理后構(gòu)建數(shù)據(jù)模型[28]，從主觀和客觀兩方面的權(quán)重構(gòu)建線性關(guān)系得出每個(gè)指標(biāo)的組合權(quán)重，根據(jù)組合權(quán)重計(jì)算綜合得分。

1.4.2.1 G1法確定主觀權(quán)重

根據(jù)專家認(rèn)知的重要程度將10 個(gè)指標(biāo)按重要性排序得到評(píng)價(jià)指標(biāo)集X＝{X1，…，X10}，將Xn-1與Xn的重要性之比記為rn，得到公式（4）。

按式（9）計(jì)算第i個(gè)對(duì)象的第j項(xiàng)指標(biāo)在該指標(biāo)值和中所占的比重fij。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同大豆品種主要品質(zhì)指標(biāo)的差異性

本研究對(duì)用戶及行業(yè)專家進(jìn)行Delphi問(wèn)卷調(diào)查，結(jié)合對(duì)油料用和飼料用大豆的品質(zhì)要求，最后各篩選出10 個(gè)典型品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行差異顯著性分析。對(duì)東北、華北、華東和華南4 個(gè)主產(chǎn)區(qū)大豆品質(zhì)指標(biāo)的差異性分析結(jié)果如表1所示。不同大豆品種間大部分品質(zhì)指標(biāo)差異都達(dá)到極顯著或高度顯著水平（P＜0.01或P＜0.001），顯示了不同品種的主效應(yīng)作用，其中只有色澤氣味和碳水化合物含量2 個(gè)指標(biāo)差異不明顯，說(shuō)明種植地區(qū)、生長(zhǎng)條件和品種差異對(duì)大豆品質(zhì)性狀有重要影響。F值是組間和組內(nèi)離差平方和與自由度的比值，可用于檢測(cè)某項(xiàng)變異因素的效應(yīng)或方差。F值大，說(shuō)明品種間方差是主要方差來(lái)源，品種對(duì)F值影響顯著，如7S/11S球蛋白比例、水分含量、蛋白質(zhì)溶解比率等指標(biāo)。F值小，說(shuō)明隨機(jī)方差是主要的方差來(lái)源，如碳水化合物含量、色澤氣味，品種對(duì)F值影響不顯著。但方差分析只能初步評(píng)價(jià)大豆的品質(zhì)差異，不能準(zhǔn)確地篩選特征性品質(zhì)指標(biāo)，對(duì)于油料、飼料專用大豆品種的選擇還需結(jié)合多元分析方法進(jìn)行區(qū)分，從而篩選出在不同用途上對(duì)大豆品質(zhì)指標(biāo)起主導(dǎo)作用的特征性指標(biāo)，最終利用特征性指標(biāo)判定油料用大豆和飼料用大豆的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)和優(yōu)勢(shì)品種。

表1 油料、飼料用大豆主要品質(zhì)指標(biāo)的方差分析Table 1 Analysis of variance of major quality properties of soybeans for oil and feed

2.2 熱圖分析結(jié)果

將不同大豆品種的檢測(cè)指標(biāo)數(shù)據(jù)利用SPSS軟件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，并通過(guò)R語(yǔ)言軟件繪制熱圖，結(jié)果如圖2所示。橫坐標(biāo)代表不同地區(qū)的大豆品種，縱坐標(biāo)代表品質(zhì)指標(biāo)，通過(guò)顏色反映大豆品種與品質(zhì)指標(biāo)之間的相關(guān)性。通過(guò)對(duì)40 個(gè)大豆品種與10 個(gè)品質(zhì)指標(biāo)之間相關(guān)性的直觀展示，可以發(fā)現(xiàn)油料用大豆中東北地區(qū)大豆品種與粗脂肪含量、VE含量、水分含量相關(guān)性較高，明顯高于其他3 個(gè)大豆主產(chǎn)區(qū)。胡國(guó)華[29]的研究結(jié)果表明，大豆脂肪含量與緯度的相關(guān)系數(shù)為0.843 7（P＜0.01），高緯度地區(qū)大豆的脂肪含量相對(duì)較高，這主要與氣候條件密切相關(guān)，晝夜溫差大、降雨量適中、日照充足有利于脂肪的形成，使東北春大豆的含油量高于南方夏大豆，且東北大豆的平均含油量一般在20.0%以上[30]。飼料用大豆中華南地區(qū)大豆品種與蛋白質(zhì)含量、華東地區(qū)大豆品種與7S/11S球蛋白比例、東北地區(qū)大豆品種與蛋白質(zhì)溶解比率相關(guān)性較好，東北地區(qū)大豆品種與粗脂肪含量、大豆異黃酮含量也具有一定的相關(guān)性，而華北地區(qū)大豆各指標(biāo)的變化規(guī)律性不強(qiáng)。大豆蛋白質(zhì)含量與緯度的相關(guān)系數(shù)為-0.818 4（P＜0.01）[31]，因此長(zhǎng)江流域大豆蛋白質(zhì)含量＞黃河流域＞東北地區(qū)。其中大豆7S/11S球蛋白比例、蛋白質(zhì)溶解比率和大豆異黃酮含量對(duì)飼料的消化吸收性及營(yíng)養(yǎng)提供至關(guān)重要，而這類指標(biāo)在華南、華東和東北地區(qū)大豆品種中相對(duì)較高，提示這些地區(qū)所產(chǎn)大豆更適合用作加工飼料。熱圖能夠清晰地反映各大豆品種與指標(biāo)之間的相關(guān)性，表明大豆的部分指標(biāo)具有區(qū)域性的特征，可為大豆專用加工提供品種篩選的依據(jù)。

圖1 油料（A）、飼料（B）用大豆品種的聚類分析熱圖Fig.1 Heatmap for cluster analysis of soybean varieties for oil (A)and feed (B)

圖2 油料用大豆品種的主成分分析Fig.2 Principal component analysis plot of oil soybean varieties

2.3 油料、飼料用大豆品種與品質(zhì)指標(biāo)的主成分分析結(jié)果

主成分分析的主要目的是從較多大豆品質(zhì)指標(biāo)中篩選出可以表征不同用途大豆的特征性指標(biāo)，并將多個(gè)指標(biāo)重新組合成一組互不相關(guān)的指標(biāo)代替原有指標(biāo)，進(jìn)而反映大豆品種的整體特性[32-34]。對(duì)油料用大豆進(jìn)行主成分分析，如表2和圖2所示，得到4 個(gè)主成分，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到63.43%，能夠反映原始數(shù)據(jù)信息，其中第1主成分（PC1）貢獻(xiàn)率為22.5%，通過(guò)因子分析旋轉(zhuǎn)成分矩陣結(jié)果顯示，第1主成分因子中粗脂肪、VE和水分含量荷載值較高，這些指標(biāo)均可稱為油脂相關(guān)因子，影響油脂的出油率和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)；第2主成分（PC2）貢獻(xiàn)率為17.6%，旋轉(zhuǎn)成分矩陣中雜質(zhì)含量和損傷率在第2主成分因子中荷載值較高，雜質(zhì)含量和損傷率對(duì)油脂的酸價(jià)有重要影響；第3、4主成分貢獻(xiàn)率分別為12.20%和11.21%，其中碳水化合物和磷脂含量荷載值較高，磷脂含量與大豆油脂的加工品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)特性密切相關(guān)，而碳水化合物含量對(duì)油脂品質(zhì)影響較小，并且差異顯著性分析結(jié)果顯示這兩個(gè)指標(biāo)在不同品種間差異不顯著，故不作為特征指標(biāo)。

表2 油料用大豆品質(zhì)指標(biāo)旋轉(zhuǎn)成分矩陣Table 2 Rotated component matrix of oil soybean quality indexes

此外，圖2顯示不同地區(qū)的大豆品種各自聚類現(xiàn)象不明顯，樣品間距離近代表差異較小，距離遠(yuǎn)代表差異較大。東北地區(qū)大豆相對(duì)獨(dú)立，其與其他3 個(gè)地區(qū)大豆品種的差異主要體現(xiàn)在PC1上，但其他地區(qū)大豆的分布相對(duì)東北地區(qū)大豆聚集性不高。除了東北地區(qū)，以上結(jié)果反映了同一產(chǎn)區(qū)、不同品種大豆是否都適用于油料加工的聚類現(xiàn)象不明顯。房媛媛[35]從大豆油脂加工特性的角度出發(fā)，采用出油率（脂肪含量）和油脂脂肪酸組成等品質(zhì)指標(biāo)評(píng)價(jià)了大豆原料的性質(zhì)，同時(shí)從大豆油脂貯藏特性角度分析了大豆磷脂、VE含量與油脂氧化穩(wěn)定性的關(guān)系。喬金友等[36]的研究表明，脂肪含量因子對(duì)不同地區(qū)大豆油脂品質(zhì)貢獻(xiàn)率均最大，且雜質(zhì)含量、損傷率越低，油脂的品質(zhì)越好，這兩個(gè)指標(biāo)同樣也會(huì)影響油脂的酸價(jià)，本實(shí)驗(yàn)的主成分分析結(jié)果與以上研究相似。最終，綜合油料用大豆的加工需求，確定油料用大豆主要品質(zhì)特征指標(biāo)為粗脂肪含量、VE含量、雜質(zhì)含量、損傷率、水分含量和磷脂含量，其可作為品質(zhì)指標(biāo)篩選的依據(jù)。

對(duì)飼料用大豆進(jìn)行主成分分析和因子分析，如表3和圖3所示，得到4 個(gè)主成分，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到66.63%，能夠反映原始數(shù)據(jù)信息。第1主成分（PC1）貢獻(xiàn)率為21.8%，通過(guò)因子分析旋轉(zhuǎn)成分矩陣，結(jié)果顯示第1主成分因子中7S/11S球蛋白比例、蛋白質(zhì)溶解比率、粗脂肪含量和蛋白質(zhì)含量荷載值較高，影響飼料的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)；第2主成分（PC2）貢獻(xiàn)率為19.6%，旋轉(zhuǎn)成分矩陣中雜質(zhì)含量在第2主成分因子中荷載值較高，其影響飼料加工成品的顏色及穩(wěn)定性；第3主成分貢獻(xiàn)率為13.67%，第4主成分貢獻(xiàn)率為11.56%，旋轉(zhuǎn)成分矩陣中損傷率、色澤氣味和大豆異黃酮含量荷載值較高，這些指標(biāo)與飼料的加工品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)密切相關(guān)，而色澤氣味雖然荷載值較高但主成分貢獻(xiàn)率低，且品種間差異不顯著，故不作為主要特征指標(biāo)。

圖3 飼料用大豆品種的主成分分析Fig.3 Principal component analysis plot of feed soybean varieties

表3 飼料用大豆品質(zhì)指標(biāo)旋轉(zhuǎn)成分矩陣Table 3 Rotated component matrix of feed soybean quality indexes

圖3顯示不同地區(qū)的大豆品種呈現(xiàn)各自聚類現(xiàn)象，其中華東和華南地區(qū)大豆品種相似度較高，東北地區(qū)相對(duì)獨(dú)立，華北地區(qū)較為分散，各地區(qū)不同品種大豆的區(qū)別主要體現(xiàn)在PC1上。前人研究表明評(píng)價(jià)飼料用大豆品種的指標(biāo)主要有色澤、氣味、損傷粒率以及蛋白質(zhì)、氨基酸、磷脂、粗脂肪和粗纖維含量等[37]。綜上，在飼料加工中蛋白質(zhì)含量仍然是評(píng)價(jià)大豆原料的第一指標(biāo)，但考慮飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值均衡性，粗脂肪含量、粗纖維含量、蛋白質(zhì)溶解度、大豆異黃酮含量等也是重點(diǎn)考察指標(biāo)[38]。結(jié)合本研究結(jié)果和飼料大豆的加工需求，確定飼料用大豆主要品質(zhì)特征指標(biāo)為7S/11S球蛋白比例、蛋白質(zhì)溶解比率、粗脂肪含量、蛋白質(zhì)含量、雜質(zhì)含量、損傷率和大豆異黃酮含量，可以此作為飼料用大豆的評(píng)價(jià)依據(jù)。以上結(jié)果與2.2節(jié)熱圖分析結(jié)果相印證。

2.4 模型構(gòu)建與綜合得分

在特征性品質(zhì)指標(biāo)篩選的基礎(chǔ)上進(jìn)一步利用組合賦權(quán)法構(gòu)建評(píng)價(jià)模型，對(duì)大豆品質(zhì)的多變量指標(biāo)進(jìn)行分析，針對(duì)油料用大豆和飼料用大豆的品質(zhì)指標(biāo)分兩步構(gòu)建大豆評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)模型[28]。首先利用G1法結(jié)合Delphi問(wèn)卷調(diào)查的結(jié)果確定主觀權(quán)重，并通過(guò)熵權(quán)法得到客觀權(quán)重，將主觀權(quán)重和客觀權(quán)重進(jìn)行線性組合，得到組合權(quán)重，通過(guò)組合權(quán)重和綜合評(píng)價(jià)函數(shù)對(duì)不同大豆品種指標(biāo)進(jìn)行分析，得到每個(gè)品種大豆的綜合得分并排序，取得分排名前10 位的品種（表4）。

表4 油料用、飼料用大豆綜合得分排名前10 位的品種Table 4 Top 10 oil and feed soybean varieties with the highest comprehensive score

由表4可知，油料用大豆中‘黑農(nóng)88’得分排名第一，是最適合用于油料的大豆品種，且排名前10 位的大豆品種中東北地區(qū)大豆占比達(dá)到了50%，其次是華北地區(qū)大豆；飼料用大豆中‘華春9’得分排名第一，是最適合用于飼料的大豆品種，排名前10 位的大豆品種中華南、華東地區(qū)大豆占比較高，其次為東北地區(qū)大豆。綜合分析得分結(jié)果發(fā)現(xiàn)，油料用大豆的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)為東北春大豆區(qū)，其次為華北春大豆區(qū)，適宜品種為‘黑農(nóng)88’‘黑農(nóng)85’‘黑芽2’‘赤豆5’和‘赤豆4’。飼料用大豆的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)為華南和華東春夏大豆區(qū)，其次為東北春大豆區(qū)，適宜品種為‘華春9’‘華春4’‘通豆10’‘遼豆59’和‘綏農(nóng)94’。以上結(jié)果也驗(yàn)證了大豆的地理分布規(guī)律，即產(chǎn)自高緯度地區(qū)的大豆粗脂肪含量較高，南部低緯度地區(qū)的大豆粗蛋白含量較高[39]。通過(guò)構(gòu)建大豆評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)模型計(jì)算不同品種大豆的綜合得分可以清晰高效地得到該品種大豆在油料用、飼料用大豆中的排名情況，為大豆的不同加工需求提供了高效的原料篩選方法。

2.5 聚類分析結(jié)果

對(duì)40 個(gè)大豆品種進(jìn)行聚類分析[1]。為了排除量綱、數(shù)量級(jí)對(duì)結(jié)果的影響，本研究先利用SPSS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，然后通過(guò)系統(tǒng)聚類中組間聯(lián)接法進(jìn)行分析，采用歐氏距離差平方和法對(duì)D值進(jìn)行聚類分析。開(kāi)始時(shí)每個(gè)品種的大豆各自為一類，然后把最靠近的大豆品種聚為小類，再將已聚合的小類按其類間距離合并，最后聚合成大類，得到的結(jié)果如圖4所示。圖4A為油料用大豆的聚類結(jié)果，可將40 個(gè)大豆品種劃分為5 個(gè)類群，分別包含30、5、2、2 個(gè)和1 個(gè)大豆品種，其中排名前5 位的大豆品種中‘黑農(nóng)85’單獨(dú)成類，‘黑芽2’‘黑農(nóng)88’‘華春9’為一類，這些品種都具有較高的脂肪含量（均在20 g/100 g左右），且損傷率低、磷脂含量高。圖4B為飼料用大豆的聚類結(jié)果，可將40 個(gè)大豆品種劃分為9 個(gè)類群，分別包含12、3、3、1、12、6、1、1 個(gè)和1 個(gè)大豆品種，同樣地，‘黑農(nóng)85’單獨(dú)成類。飼料用大豆綜合得分前5 位的大豆品種中‘通豆10’‘華夏1’和‘華春4’都?xì)w類于V類，這些品種都具有蛋白質(zhì)含量高，損傷粒率、雜質(zhì)含量低等特點(diǎn)，與熱圖分析的結(jié)果一致。這也在一定程度上反映了大豆品種的品質(zhì)相近性和區(qū)域特征，為全面準(zhǔn)確地評(píng)估不同地區(qū)、不同品種大豆的相關(guān)性質(zhì)以及專種專用大豆的歸類提供了切實(shí)可行的參考。

圖4 油料（A）、飼料（B）用大豆品種聚類圖Fig.4 Cluster analysis of soybean varieties for oil (A) and feed (B)

3 結(jié) 論

本研究通過(guò)分析比較不同地區(qū)、不同品種大豆的品質(zhì)指標(biāo)差異，利用主成分分析中的因子分析確定了油料用大豆的關(guān)鍵特征指標(biāo)，除粗脂肪含量外，補(bǔ)充了VE含量、雜質(zhì)含量、損傷率、水分含量和磷脂含量作為綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)；確定了飼料用大豆的關(guān)鍵特征指標(biāo)，除蛋白質(zhì)含量外，補(bǔ)充了7S/11S球蛋白比例、蛋白質(zhì)溶解比率、粗脂肪含量、雜質(zhì)含量、損傷率和大豆異黃酮含量作為綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)一步豐富了油料、飼料用大豆評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，使評(píng)價(jià)結(jié)果更具全面性和準(zhǔn)確性。在特征性指標(biāo)的基礎(chǔ)上利用組合賦權(quán)模型確定適用于油料用大豆的主產(chǎn)區(qū)為東北黑龍江春大豆區(qū)，其次為華北春大豆區(qū)，適宜品種為‘黑農(nóng)88’‘黑農(nóng)85’‘黑芽2’‘赤豆5’和‘赤豆4’；適用于飼料用大豆的主產(chǎn)區(qū)為華南和華東春夏大豆區(qū)，適宜品種為‘華春9’‘華春4’‘通豆10’‘遼豆59’和‘綏農(nóng)94’，聚類分析結(jié)果的補(bǔ)充也為具有相似特性大豆的專種專用提供了參考。然而，本研究并沒(méi)有完全覆蓋我國(guó)主栽大豆的所有品種，因此后續(xù)研究仍需進(jìn)一步充實(shí)和完善。