張武君，劉保財(cái)，陳菁瑛，黃穎楨，趙云青

（福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所/福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院藥用植物研究中心，福建福州 350013）

山藥為薯蕷科（Dioscoreaceae）薯蕷屬（DioscoreaL.）多個(gè)種的統(tǒng)稱(chēng)，俗稱(chēng)淮山、大薯、土薯、山薯等，是我國(guó)重要的藥、糧、菜兼用型植物。山藥塊莖富含蛋白質(zhì)、氨基酸、淀粉、多糖、尿囊素等成分[1]，具有抗衰老[2]、提高免疫力[3]、改善肥胖引起的胰島素抵抗[4]、減輕與抗生素有關(guān)的腹瀉、調(diào)節(jié)腸道菌群[5]等功效作用，應(yīng)用范圍廣。福建省薯蕷屬種質(zhì)資源豐富、山藥栽培歷史悠久，栽培面積達(dá)5 000 hm2以上，較為集中地種植區(qū)域?yàn)槟掀?、三明、漳州、泉州、龍巖及寧德等，各地在長(zhǎng)期的自然或人為選擇過(guò)程中形成豐富的種質(zhì)資源，其基原主要為參薯（DioscoreaalataL.）、褐苞薯蕷（DioscoreapersimilisPrain et Burkill）及山薯（Dioscorea fordiiPrain et Burkill），前二者是福建省地方藥材標(biāo)準(zhǔn)收載的“福建山藥”項(xiàng)的基原植物[6]，山薯以福建南部和西部種植為主。馬鋪淮山、清流雪薯、明溪淮山、安砂淮山、宣和雪薯、德化淮山及山格淮山等多個(gè)山藥地方品種品質(zhì)優(yōu)良、栽培技術(shù)特異，獲得國(guó)家地理標(biāo)志或農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志產(chǎn)品認(rèn)證[7]。有的種質(zhì)資源經(jīng)系統(tǒng)選育研究篩選出優(yōu)良品種，如麻沙山藥1 號(hào)[8]、安砂大葉薯、安砂小葉薯等。山藥種質(zhì)資源的品質(zhì)評(píng)價(jià)研究已有報(bào)道：華樹(shù)妹等[9]測(cè)定了61 份福建山藥種質(zhì)資源的多糖含量，并通過(guò)聚類(lèi)分析將其分為3 個(gè)類(lèi)群；黃瑞平[10]分析了8 份福建參薯的尿囊素含量；易駿等[11-12]比較了不同基原山藥的尿囊素含量和多糖含量，發(fā)現(xiàn)尿囊素含量呈無(wú)規(guī)律性差異，而褐苞薯蕷和參薯的多糖含量高于薯蕷；張武君等[13]測(cè)定了17 份紫山藥種質(zhì)資源的可溶性糖、淀粉、蛋白質(zhì)、多糖、尿囊素等，大多集中于多糖、尿囊素、淀粉、蛋白質(zhì)等評(píng)價(jià)。但多數(shù)山藥資源還存在遺傳背景研究薄弱、品質(zhì)評(píng)價(jià)不足、創(chuàng)新利用不合理等問(wèn)題[7]，亟需深入研究并挖掘其特色，擴(kuò)大知名度、提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。因此，開(kāi)展福建山藥種質(zhì)資源的品質(zhì)比較與綜合評(píng)價(jià)，有利于指導(dǎo)山藥種質(zhì)資源的精準(zhǔn)開(kāi)發(fā)利用及特色品種選育，對(duì)福建省山藥產(chǎn)業(yè)培育發(fā)展優(yōu)勢(shì)品種、優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品、優(yōu)良品牌具有重要意義。

隨著生活節(jié)奏的加快、人們追求快捷生活品質(zhì)及對(duì)健康食品的需求增大，市場(chǎng)對(duì)山藥加工產(chǎn)品的需求量急增，越來(lái)越多的山藥被用于加工，但目前關(guān)于山藥加工品質(zhì)分析及其專(zhuān)用品種選育較少，無(wú)較為統(tǒng)一的評(píng)價(jià)方法。羅海玲等[14]綜合評(píng)價(jià)了31 份山藥種質(zhì)資源，認(rèn)為短型品種適合機(jī)械化種植和加工；覃維治等[15]測(cè)定了廣西15 個(gè)淮山藥品種（種質(zhì)）的黏度，篩選出3 個(gè)加工型品種種質(zhì)資源；黃瑞平[16]分析了24 份福建山藥種質(zhì)資源的單株塊莖重、可食率、折干率等加工指標(biāo)及淀粉含量等營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)，篩選出4 份較優(yōu)種質(zhì)資源。山藥加工需經(jīng)過(guò)去皮、切片、烘干、磨粉后加工成山藥粉，再添加到面條、面包、餅干或奶粉、麥片等沖調(diào)食品中，或制成山藥原漿后用于再加工，為此山藥的鮮重、可食率、折干率、黏度等均為不可忽略的加工品質(zhì)指標(biāo)。

目前對(duì)福建省山藥種質(zhì)資源的評(píng)價(jià)和利用研究集中于遺傳多樣性[17]、農(nóng)藝性狀[16]、多糖[9]等，鮮有開(kāi)展多指標(biāo)的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、加工品質(zhì)及綜合品質(zhì)的系統(tǒng)評(píng)價(jià)，并進(jìn)行專(zhuān)用分類(lèi)的研究。本研究較為全面地收集福建省6 個(gè)地市45 份山藥主栽種質(zhì)資源，測(cè)定可溶性糖含量、淀粉含量、可溶性蛋白含量、多糖含量、尿囊素含量5 個(gè)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)以及鮮重、可食率、折干率、黏度4 個(gè)加工品質(zhì)指標(biāo)，并利用隸屬函數(shù)法、主成分分析和聚類(lèi)分析對(duì)山藥的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、加工品質(zhì)和綜合品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，旨在綜合評(píng)價(jià)福建省山藥種質(zhì)資源品質(zhì)，為福建省山藥種質(zhì)資源的精準(zhǔn)開(kāi)發(fā)利用及特色品種選育提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 供試材料

45 份福建各地主栽的山藥種質(zhì)資源（表1）并經(jīng)基原鑒定，包括3 份薯蕷（DioscoreaoppositaThunb.）、4 份山薯（DioscoreafordiiPrain et Burkill）、19 份褐苞薯蕷（DioscoreapersimilisPrain et Burkill）和19 份參薯（DioscoreaalataL.）。每份材料選取有代表性、大小接近、無(wú)損傷的塊莖30 個(gè)，洗凈晾干后測(cè)定鮮重；隨機(jī)取9 個(gè)塊莖用于可食率測(cè)定；取塊莖中部10 cm 洗凈去皮切片，混勻后取部分勻漿，測(cè)定黏度；其余材料經(jīng)60 ℃烘干，測(cè)定折干率；粉碎過(guò)40 目篩后4 ℃低溫密封保存，用于品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定。

表1 供試山藥編號(hào)、來(lái)源及基原Table 1 Numbers，sources and origins of the tested Chinese yam

1.1.2 試劑

磷酸二氫鉀、磷酸、無(wú)水乙醇、葡萄糖、濃硫酸、高氯酸（均為分析純）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；尿囊素對(duì)照品：中國(guó)藥品生物制品檢定研究所；總蛋白定量檢測(cè)試劑盒：南京建成生物工程研究所。

1.2 儀器與設(shè)備

1260 高效液相色譜儀：美國(guó)Agilent 公司；BSA224SCW 電子分析天平：德國(guó)Sartorius 公司；UV-1780 分光光度計(jì)：日本SHIMADZU 公司；LHH-2 數(shù)顯恒溫水浴鍋：常州金壇良友儀器有限公司；KQ-400DE 數(shù)控超聲波清洗儀：昆山市超聲儀器有限公司；NDJ-8S 數(shù)顯黏度計(jì)：上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；H-2050R 離心機(jī)：湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開(kāi)發(fā)有限公司；JSP-200 高速多功能粉碎機(jī)：永康市金穗機(jī)械制造廠；DHG-9075A電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海一恒科學(xué)儀器有限公司；JYLC020E 料理機(jī)：杭州九陽(yáng)生活電器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定

可溶性糖含量參考Irigoyen 等[18]的方法測(cè)定；粗多糖含量參考華樹(shù)妹等[9]的方法測(cè)定；尿囊素含量參考黃瑞平[10]的方法測(cè)定；淀粉含量參考Rose 等[19]的高氯酸（perchloric acid，PA）方法進(jìn)行測(cè)定；可溶性蛋白含量采用試劑盒[二辛可寧酸（bicinchoninoc acid，BCA）法]測(cè)定，每個(gè)指標(biāo)重復(fù)測(cè)定3 次。

1.3.2 加工品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定

鮮重測(cè)定：每個(gè)山藥種質(zhì)資源取10 個(gè)塊莖去土后稱(chēng)重，計(jì)算平均值即為平均鮮重，每個(gè)種質(zhì)資源測(cè)定3 次。

可食率測(cè)定：每個(gè)山藥種質(zhì)資源取3 個(gè)塊莖為1 份，洗凈晾干，記質(zhì)量為m1，去除表皮、龍頭后稱(chēng)重，質(zhì)量為m2，可食率（S，%）計(jì)算公式如下，每個(gè)種質(zhì)資源測(cè)定3 次。

式中：m1為山藥未處理時(shí)質(zhì)量，g；m2為山藥處理后質(zhì)量，g。

折干率測(cè)定：每個(gè)山藥種質(zhì)資源取去除表皮的山藥塊莖中部約1 000 g，記質(zhì)量為m3，切成0.3 cm 左右的薄片，60 ℃烘干后稱(chēng)重，質(zhì)量為m4，折干率（Z，%）計(jì)算公式如下，每個(gè)種質(zhì)資源測(cè)定3 次。

式中：m3為山藥片鮮樣質(zhì)量，g；m4為山藥片烘干后質(zhì)量，g。

黏度測(cè)定：每個(gè)山藥種質(zhì)資源取塊莖中部10 cm，約300 g，刨皮、切片、剁碎后放入料理機(jī)勻漿，盛于特定的杯中，深度一定，待山藥勻漿冷卻至室溫，利用數(shù)顯黏度計(jì)測(cè)定黏度，將黏度計(jì)4 號(hào)轉(zhuǎn)子放入杯中，調(diào)轉(zhuǎn)速60 r/min，讀數(shù)穩(wěn)定后，記錄讀數(shù)，單位為mPa·s，每個(gè)種質(zhì)資源測(cè)定3 次。

1.3.3 品質(zhì)排序評(píng)價(jià)

營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和加工品質(zhì)分析采用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法，分別計(jì)算各個(gè)種質(zhì)資源測(cè)定指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，再分別計(jì)算營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、加工品質(zhì)的平均隸屬函數(shù)值，并分別進(jìn)行排序，計(jì)算公式如下；綜合品質(zhì)評(píng)價(jià)采用主成分得分法。

式中：Q為隸屬函數(shù)值；Xi為指標(biāo)測(cè)定值；Xmax、Xmin分別為所有參試材料某一指標(biāo)的最小值和最大值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，每個(gè)指標(biāo)重復(fù)測(cè)定3 次，應(yīng)用Microsoft Excel 2010 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，應(yīng)用SPSS 19.0 軟件進(jìn)行雙變量相關(guān)性分析、主成分分析和聚類(lèi)分析。相關(guān)性采用Person 相關(guān)系數(shù)表示，聚類(lèi)方法為Ward′s 法分層聚類(lèi)，采用全距從0～1 標(biāo)準(zhǔn)化，樣本間距離為歐式距離平方。

2 結(jié)果與分析

2.1 塊莖營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)分析

山藥塊莖營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 山藥塊莖營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)Table 2 Nutritional quality of Chinese yam tubers

2.1.1 可溶性糖含量

由表2 可知，45 份山藥種質(zhì)資源的可溶性糖含量為1.21%～8.01%，平均值為4.53%，變異系數(shù)38.70%，差異較大，可溶性糖含量大于7% 的種質(zhì)資源有N10（7.48%）、N6（7.57%）、N18（7.98%）、N21（8.01%），多為褐苞薯蕷，口感較甜；可溶性糖含量低于2%的有N35（1.21%）、N34（1.75%）、N30（1.87%），3 個(gè)均為紅皮白肉類(lèi)型參薯，口感較糯，也稱(chēng)之為糯米薯。

2.1.2 淀粉含量

淀粉是山藥塊莖中含量最高的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其中抗性淀粉含量占淀粉總量的81%[20]，抗性淀粉不能在小腸內(nèi)被酶解消化吸收，但可在結(jié)腸內(nèi)被微生物菌群發(fā)酵而發(fā)揮有益的生理作用，在功能上被視為膳食纖維，具有降血糖、降血脂、改善腸道微生物菌群等功能[21]。由表2 可知，45 份山藥種質(zhì)資源的淀粉含量為56.67%～86.57%，平均為69.92%，變異系數(shù)7.28%，各種質(zhì)資源間差異較小。淀粉含量最高的為N38（86.57%），其次為N24（80.70%）；淀粉含量最低的為N41（56.67%），其次為N33（60.92%）。

2.1.3 可溶性蛋白含量

山藥蛋白可分解為至少17 種氨基酸，包括7～8 種人體必需氨基酸，并且富含黏蛋白活性物質(zhì)，可作為攝取植物性蛋白的良好來(lái)源[22]。由表2 可知，45 份山藥種質(zhì)資源的可溶性蛋白含量為1.40%～6.92%，平均為3.13%，變異系數(shù)38.05%，各種質(zhì)資源間差異較大。可溶性蛋白含量最高的為N10（6.92%），其次為N15（6.84%）、N3（6.39%）；可溶性蛋白含量最低的為N39（1.40%），其次為N42（1.45%）、N34（1.95%）、N44（2.00%）。

2.1.4 尿囊素含量

尿囊素是山藥“養(yǎng)胃”的重要有效成分之一，具有促進(jìn)上皮組織修復(fù)、傷口愈合的作用，可用于治療多種角化皮膚病和消化性潰瘍[23]。由表2 可知，45 份山藥種質(zhì)資源的尿囊素含量為0.68～8.52 mg/g，平均為4.05 mg/g，變異系數(shù)46.06%，各種質(zhì)資源間差異較大。尿囊素含量最高的為N41（8.52 mg/g），其次為N43（7.87 mg/g）；尿囊素含量最低的為N39（0.68 mg/g），其次為N42（0.73 mg/g）、N14（1.66 mg/g）。

2.1.5 粗多糖含量

山藥粗多糖具有降血糖、免疫調(diào)節(jié)、抗氧化、抗腫瘤活性[24]等多種藥理作用。由表2 可知，45 份山藥種質(zhì)資源的粗多糖含量為0.66%～4.25%，平均值為1.91%，變異系數(shù)45.12%，各種質(zhì)資源間差異較大。粗多糖含量最高的為N18（4.25%），其次為N21（3.89%）；粗多糖含量最低的為N29（0.66%），其次為N28（0.68%）、N35（0.79%）。

2.1.6 營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)

采用隸屬函數(shù)法對(duì)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行排序（表2），前15位依次為N10、N18、N21、N15、N16、N24、N36、N14、N6、N11、N1、N9、N27、N26、N17，其中1 份薯蕷、1 份山薯、11 份褐苞薯蕷、2 份參薯。將山藥塊莖的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)按基原歸屬分類(lèi)，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 不同基原山藥塊莖營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)Table 3 Nutritional quality of Chinese yam tubers from different origins

由表3 可知，褐苞薯蕷類(lèi)的可溶性糖、粗多糖和尿囊素含量較高，薯蕷類(lèi)的可溶性蛋白、尿囊素含量較高，但除可溶性蛋白含量外，不同基原山藥塊莖差異均不顯著，且供試薯蕷類(lèi)的樣本量較少，還有待進(jìn)一步研究。

2.2 塊莖加工品質(zhì)分析

山藥塊莖加工品質(zhì)評(píng)價(jià)見(jiàn)表4。

2.2.1 塊莖鮮重

塊莖鮮重是反映山藥加工品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，單根鮮重過(guò)低不利于削皮、切片等。由表4 可知，45 份山藥種質(zhì)資源的塊莖鮮重為262.53～3 111.67 g，平均值為911.73 g，變異系數(shù)59.90%，各種質(zhì)資源間差異大。鮮重大于2 000 g 的有N37（3 111.67 g）、N6（2 301.67 g）、N40（2 281.11 g），鮮重在1 000～2 000 g 的有N32（1 013.33 g）、N4（1 042.50 g）、N10（1 053.33 g）、N42（1 081.00 g）、N25（1 090.00 g）、N7（1 127.47 g）、N43（1 140.00 g）、N29（1 175.50 g）、N44（1 254.39 g）、N28（1 264.50 g）、N45（1 284.47 g）、N41（1 331.33 g）、N39（1 332.07 g），鮮重不足500 g 的有9 個(gè)種質(zhì)資源，占樣品總數(shù)的20%。

2.2.2 可食率

可食率高低與塊莖大小、形狀是否規(guī)則、皮層厚度等有關(guān)，可食率低的山藥一般塊莖質(zhì)量小、形狀不規(guī)則、皮層較厚，去皮加工損耗大。由表4 可知，45 份山藥種質(zhì)資源的可食率為71.87%～93.50%，平均值為82.57%，變異系數(shù)5.77%，品種間差異較小?？墒陈瘦^高的為N28（93.50%）、N8（90.65%）、N3（89.25%）、N1（88.52%）、N30（88.43%）、N41（88.30%）等，塊莖鮮重均大于500 g、形狀為規(guī)則的棒狀，皮層較薄；可食率較低的有N11（71.87%）、N24（73.28%）、N33（74.85%）、N16（74.87%）、N18（75.66%）、N26（76.71%）、N34（76.86%）、N4（77.14%），此類(lèi)塊莖存在形狀不規(guī)則、皮層較厚、鮮重低等現(xiàn)象。

2.2.3 折干率

鮮山藥含水量較高，容易腐爛變質(zhì)，干燥加工有利于延長(zhǎng)貨架期，使產(chǎn)品多樣化。折干率與種植環(huán)境、種植方式和基因型有關(guān)，折干率高的山藥含水量低，烘干消耗的能源更少。由表4 可知，45 份山藥種質(zhì)資源的折干率18.05%～40.66%，平均值為28.62%，變異系數(shù)20.87%，各種質(zhì)資源間差異較大。折干率大于36%的有N14（40.66%）、N18（40.21%）、N17（40.21%）、N25（38.67%）、N19（36.87%）、N22（36.67%）、N26（36.59%），易于干燥；折干率小于23% 的有N28（18.05%）、N3（18.82%）、N1（21.21%）、N2（21.22%）、N41（21.43%）、N32（21.45%）、N4（22.40%），不利于貯藏和干燥。

2.2.4 黏度

山藥黏度是加工品質(zhì)的重要指標(biāo)之一[15]。由表4分析發(fā)現(xiàn)，45 份山藥種質(zhì)資源的黏度為2 366.67～9 469.67 mPa·s，平均值為5 032.14 mPa·s，變異系數(shù)35.47%，種質(zhì)間差異較大。黏度最高的為N20（9 469.67 mPa·s），其次為N14（8 949.67 mPa·s），黏度最低的為N41（2 366.67 mPa·s），其次為N4（2 703.33 mPa·s）、N37（2 933.33 mPa·s）、N30（2 946.67 mPa·s）。

2.2.5 加工品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)

采用隸屬函數(shù)法對(duì)加工品質(zhì)進(jìn)行排序，由表4 可知，前15 位的依次為N14、N20、N40、N38、N6、N28、N17、N18、N19、N37、N15、N22、N25、N12、N8，其中1 份山薯、10 份褐苞薯蕷、4 份參薯。將山藥塊莖的加工品質(zhì)按基原分類(lèi)，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 不同基原山藥塊莖加工品質(zhì)Table 5 Processing quality of Chinese yam tubers from different origins

由表5 可知，參薯類(lèi)和山薯類(lèi)的塊莖鮮重相對(duì)較大；褐苞薯蕷類(lèi)的折干率和黏度較高，鮮重較低；薯蕷類(lèi)可食率較高，折干率和黏度較低。但山薯類(lèi)和薯蕷類(lèi)的樣本量較少，有待進(jìn)一步研究。

2.3 塊莖主要品質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性分析

對(duì)9 個(gè)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 山藥塊莖主要品質(zhì)相關(guān)性分析Table 6 Correlation analysis on main quality of Chinese yam tubers

由表6 可知，可溶性糖含量與可溶性蛋白含量、粗多糖含量及黏度呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），表明可溶性糖含量越高，可溶性蛋白、粗多糖含量越高，黏度越大。淀粉含量與可溶性蛋白含量呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），與尿囊素含量呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），與折干率呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），表明淀粉含量越高則折干率越高，可溶性蛋白和尿囊素含量越低。尿囊素含量與粗多糖含量和折干率呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），表明尿囊素含量越高，粗多糖含量和折干率越低。折干率和黏度呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），表明折干率越高，黏度越大。相關(guān)性分析結(jié)果表明，每個(gè)指標(biāo)均能反映山藥塊莖品質(zhì)，指標(biāo)間有一定的相關(guān)性，因此，本研究采取主成分分析法對(duì)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)一步分類(lèi)和簡(jiǎn)化，以提高山藥塊莖品質(zhì)評(píng)價(jià)的分析效率和可靠性。

2.4 主要品質(zhì)指標(biāo)主成分分析和綜合品質(zhì)評(píng)價(jià)

采用主成分分析法對(duì)45 份山藥種質(zhì)資源的9 個(gè)品質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)簡(jiǎn)化，根據(jù)主成分特征值大于1.0 的原則提取了3 個(gè)主成分，結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 主成分的特征值、方差貢獻(xiàn)率和累計(jì)方差貢獻(xiàn)率Table 7 Eigenvalue，variance contribution rate and cumulative variance contribution rate of principal components

由表7 可知，前3 個(gè)主成分累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為66.267%，能夠代表所有指標(biāo)的絕大部分信息，可作為山藥塊莖品質(zhì)評(píng)價(jià)的綜合指標(biāo)。為更好地解釋各品質(zhì)指標(biāo)與主成分之間的關(guān)系，將提取的主成分因子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)處理，其載荷值大小反映各變量在主成分中的重要程度，分析結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 主成分在各品質(zhì)指標(biāo)上旋轉(zhuǎn)后的成分矩陣Table 8 The component matrix after rotation of the principal components on each quality index

由表8 可知，第1 主成分中，可溶性糖含量、粗多糖含量、折干率、黏度的正向載荷權(quán)數(shù)較大，可食率的負(fù)向載荷權(quán)數(shù)最大，由于可溶性糖含量與粗多糖含量及黏度存在含量顯著正相關(guān)（表6），因此將可溶性糖含量、折干率、可食率作為第1 主成分的代表指標(biāo)；第2 主成分中，淀粉的負(fù)向載荷權(quán)數(shù)最大、可溶性蛋白含量的正向載荷權(quán)數(shù)最大，因此將淀粉含量、可溶性蛋白含量作為第2 主成分的代表指標(biāo)；第3 主成分中，尿囊素含量的負(fù)向載荷權(quán)數(shù)最大，塊莖鮮重的正向載荷權(quán)數(shù)最大，因此將尿囊素含量、塊莖鮮重作為第3 主成分的代表指標(biāo)。經(jīng)過(guò)主成分分析可以得到綜合評(píng)價(jià)山藥塊莖品質(zhì)的最主要的7 個(gè)指標(biāo)為可溶性糖含量、淀粉含量、可溶性蛋白含量、尿囊素含量、折干率、可食率、塊莖鮮重。

以提取的每個(gè)主成分所對(duì)應(yīng)的特征值占所提取主成分的特征值總和的比例作為權(quán)重，以提取的每個(gè)主成分得分乘以各自權(quán)重并相加[25-26]，得到山藥種質(zhì)資源品質(zhì)綜合得分計(jì)算公式如下。

最終計(jì)算獲得福建省山藥種質(zhì)資源塊莖品質(zhì)綜合得分和排名見(jiàn)表9。

表9 山藥種質(zhì)資源塊莖的主成分得分與排序Table 9 Principal components factor scores and ranking of Chinese yam germplasm resources tubers

由表9 可知，排名前15 的種質(zhì)資源依次為N15、N18、N10、N14、N21、N16、N6、N17、N20、N19、N3、N36、N9、N32、N33，參考營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和加工品質(zhì)的隸屬函數(shù)法排序，N14～N22 黏度較大，營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)相對(duì)較好，適合鮮食或加工山藥漿；N6、N7、N10、N32、N38 鮮重較大，易于削皮，折干率較高，更適合加工成山藥粉、山藥面等各類(lèi)食品或藥材飲片；其余可優(yōu)先鮮食銷(xiāo)售。

2.5 45 份山藥種質(zhì)資源塊莖主要品質(zhì)聚類(lèi)分析

根據(jù)山藥主要品質(zhì)指標(biāo)對(duì)45 份山藥種質(zhì)資源進(jìn)行系統(tǒng)聚類(lèi)分析，由于原始試驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)量單位和數(shù)據(jù)量綱不同，聚類(lèi)前對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行0～1 標(biāo)準(zhǔn)化，得到聚類(lèi)樹(shù)狀圖，見(jiàn)圖1。

圖1 山藥種質(zhì)資源聚類(lèi)分析Fig.1 Cluster analysis of Chinese yam germplasm resources

如圖1 所示，當(dāng)距離為7.5 時(shí)，分為4 類(lèi)。根據(jù)聚類(lèi)分析結(jié)果計(jì)算各個(gè)分類(lèi)的山藥塊莖主要品質(zhì)均值，結(jié)果見(jiàn)表10。

由圖1 和表10 可知，第Ⅰ類(lèi)包括16 份種質(zhì)資源，鮮重較高，可溶性糖、可溶性蛋白、粗多糖、尿囊素含量低、黏度低，折干率中等，營(yíng)養(yǎng)及加工品質(zhì)均一般，但其中的N7、N29、N44、N45 塊莖鮮重大、折干率較高、條形較順直，可用于篩選加工專(zhuān)用品種；其中N30、N34、N35、N37、N39、N40、N42 在當(dāng)?shù)乇蛔u(yù)為糯米薯，糯性口感好，深受群眾喜愛(ài)，可繼續(xù)考察口感、儲(chǔ)運(yùn)與褐化特性，以篩選出專(zhuān)用糯性山藥品種。第Ⅱ類(lèi)包括9 份種質(zhì)資源，折干率和黏度較高，加工品質(zhì)較好，N19、N22、N23鮮重較小更適合勻漿加工，其余均適合干燥及勻漿加工。第Ⅲ類(lèi)包括12 份種質(zhì)資源，可食率、尿囊素含量高，但折干率低、烘干能耗大，可優(yōu)先鮮食銷(xiāo)售。第Ⅳ類(lèi)包括8 份種質(zhì)資源，綜合品質(zhì)的主成分得分排名前8，可溶性總糖含量、可溶性蛋白含量、粗多糖含量、折干率、黏度高，鮮食銷(xiāo)售和加工均有優(yōu)勢(shì)，參考營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和加工品質(zhì)排序，N14～N18、N21 鮮重較低，優(yōu)先考慮鮮食或勻漿加工，N6 和N10 鮮重較大，更適合加工成干品或藥材飲片。

3 討論與結(jié)論

山藥因其獨(dú)特的食用及藥用價(jià)值受到市場(chǎng)的推崇，由于地理環(huán)境、種植習(xí)慣及基因型的不同，福建省山藥種質(zhì)資源具有較大的遺傳多樣性[17]，對(duì)其品質(zhì)進(jìn)行比較和綜合評(píng)價(jià)有利于優(yōu)良品種的篩選及合理開(kāi)發(fā)利用。本研究測(cè)定了福建45 份山藥種質(zhì)資源的5 個(gè)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)和4 個(gè)加工指標(biāo)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)參試種質(zhì)資源除淀粉含量和可食率的變異系數(shù)低于8%，其余品質(zhì)指標(biāo)的變異系數(shù)均在20%以上，其中塊莖鮮重的變異系數(shù)最高（59.90%），表明不同種質(zhì)資源差異極大，可根據(jù)育種目標(biāo)進(jìn)行專(zhuān)用品種的選育。就營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)而言，N6、N18、N21、N10 的可溶性糖含量大于7%，蒸煮口感較甜，適合喜歡甜食的人群；N38 和N24 淀粉含量較高，可作為高淀粉品種的選育材料；N10 和N15 可溶性蛋白含量較高，可作為高蛋白品種選育材料；N41 和N43 尿囊素含量較高，可作為高尿囊素品種選育材料；N18、N21 粗多糖含量較高，可作為高粗多糖品種選育材料。就加工指標(biāo)而言，N6、N37、N40 塊莖鮮重大于2 000 g，可作為高產(chǎn)品種選育材料，適合作為糧食加工，也可用于釀酒、生產(chǎn)飼料、制作生物燃料；N1、N3、N8、N28、N30、N41 可食率高，去皮損耗小；N14、N18、N17、N25、N19、N22 折干率大于36%，適合烘干加工；N14、N20 黏度高，可作為高黏度品種選育材料?；诸?lèi)分析發(fā)現(xiàn)，褐苞薯蕷類(lèi)的可溶性糖、粗多糖和尿囊素含量及折干率和黏度相對(duì)較高；薯蕷類(lèi)的可溶性蛋白含量和可食率較高；參薯類(lèi)和山薯類(lèi)的塊莖鮮重較大，其中褐苞薯蕷類(lèi)的粗多糖含量較高的結(jié)果與易駿等[12]的研究一致，但不同基原山藥的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的差異不顯著，且薯蕷和山薯的樣本量較少，有待進(jìn)一步研究。

山藥是藥食同源的食材，既可鮮食銷(xiāo)售又可加工，不同品質(zhì)間存在著一定的相關(guān)性和獨(dú)立性，因此，構(gòu)建科學(xué)的品質(zhì)評(píng)價(jià)體系并進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)尤其重要。隸屬函數(shù)法、相關(guān)性分析、主成分分析和聚類(lèi)分析越來(lái)越廣泛地被應(yīng)用于多樣品多指標(biāo)的品質(zhì)分析[27-29]。本研究利用相關(guān)性與主成分分析相結(jié)合的方法，從9 項(xiàng)指標(biāo)中篩選出7 項(xiàng)用于山藥塊莖品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)，分別是可溶性糖含量、淀粉含量、可溶性蛋白含量、尿囊素含量、折干率、可食率、塊莖鮮重，構(gòu)建了營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和加工品質(zhì)相結(jié)合的品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)體系。主成分得分排名前15 的種質(zhì)資源中，N14 為清流雪薯為全國(guó)農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志產(chǎn)品；N10、N21、N32 分別選育出了麻沙山藥1號(hào)、安砂小葉薯、安砂大葉薯，均通過(guò)福建省農(nóng)作物品種審（認(rèn)）定審定委員會(huì)認(rèn)定；N6 選育出馬鋪山藥1號(hào)[30]，其余山藥的品質(zhì)也具有較佳表現(xiàn)，有待進(jìn)一步篩選。聚類(lèi)分析將45 份福建山藥種質(zhì)資源聚為4 類(lèi)，第Ⅰ類(lèi)中的N7、N29、N44、N45 可用于篩選加工型品種，N30、N34、N35、N37、N39、N40、N42 可作為糯性山藥的選育材料；第Ⅱ類(lèi)適合勻漿加工；第Ⅲ類(lèi)適合鮮食銷(xiāo)售；第Ⅳ類(lèi)鮮食銷(xiāo)售和加工均有優(yōu)勢(shì)。目前，N6 選育出馬鋪山藥1 號(hào)，具有抗逆性強(qiáng)、產(chǎn)量高，塊莖具有斷面肉白、粉質(zhì)、不易褐化等優(yōu)點(diǎn)，適合加工成干品或藥材飲片，N42 和N39 分別選育出閩糯2 號(hào)、閩糯3 號(hào)，具有塊莖肉質(zhì)肥厚，斷面白、黏液多，蒸煮口感軟糯，黏而不膩的特點(diǎn)；N45 選育出馬鋪山藥3 號(hào)，具有品質(zhì)好、較耐貯藏，豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性較好等特點(diǎn)，除鮮食外，還可加工成藥材飲片。因此，上述聚類(lèi)結(jié)果有助于提高福建山藥種質(zhì)資源的品種選育及利用效率。

山藥品質(zhì)構(gòu)成因素較多，因此針對(duì)不同用途評(píng)價(jià)的側(cè)重點(diǎn)也不同，本研究主要針對(duì)營(yíng)養(yǎng)和加工品質(zhì)，并進(jìn)行鮮食和加工分類(lèi)。對(duì)于本研究評(píng)價(jià)中營(yíng)養(yǎng)和加工品質(zhì)一般的種質(zhì)資源，可進(jìn)行更細(xì)致的特色挖掘，根據(jù)山藥塊莖的口感、直鏈和支鏈淀粉含量、礦質(zhì)元素含量、花青苷含量、外觀等方面進(jìn)行細(xì)化評(píng)價(jià)，并根據(jù)市場(chǎng)需求優(yōu)化評(píng)價(jià)體系，篩選出特色專(zhuān)用品種。本研究結(jié)果可為福建山藥優(yōu)良種質(zhì)篩選、種植推廣及加工銷(xiāo)售提供參考依據(jù)。