闞黎娜,李 倩,謝爽爽,歐陽杰

(北京林業(yè)大學生物科學與技術(shù)學院食品科學與工程系,林業(yè)食品加工與安全北京市重點實驗室,北京 100083)

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我國板栗種質(zhì)資源分布及營養(yǎng)成分比較

闞黎娜,李 倩,謝爽爽,歐陽杰

(北京林業(yè)大學生物科學與技術(shù)學院食品科學與工程系,林業(yè)食品加工與安全北京市重點實驗室,北京 100083)

總結(jié)了近幾年我國板栗的產(chǎn)量、分布和品種群劃分情況,收集了38個不同產(chǎn)地、品種板栗的營養(yǎng)成分資料,采用SPSS軟件進行差異分析、主成分分析和聚類分析。不同品種的板栗水分、淀粉、可溶性糖、蛋白質(zhì)和脂肪的含量差異極其顯著。在主成分分析中,選取了前4個主成分對板栗種質(zhì)資源進行評價,其累計方差貢獻率為92.98%;進一步通過聚類分析,將38個品種板栗分為4類,其性狀差異較明顯。分析結(jié)果可為板栗加工的原料選擇提供理論依據(jù)。

中國板栗,種質(zhì)資源,營養(yǎng)成分,主成分分析,聚類分析

板栗又稱大栗、栗子、栗等,屬殼斗科(Fagceae)栗屬經(jīng)濟植物,原產(chǎn)地為中國,是中國馴化利用最早的果樹之一。板栗的栽培至今已有3 000多年的歷史,其分布較廣,種質(zhì)資源十分豐富[1-4]。由于經(jīng)過長期人為選擇,板栗具有堅果品質(zhì)優(yōu)良、植株抗逆性強等優(yōu)點,使其在世界食用栗中具有特殊地位,成為重要的食用栗種質(zhì)資源[5-6],全世界以中國板栗(CastaneamollissimaBl.)、歐洲栗(C.sativaMill.)、美洲栗(C.dentateBorkh.)和日本栗(C.crenataSieb. et Zucc.)為主[7-9]。根據(jù)世界糧農(nóng)組織數(shù)據(jù)庫(FAO Statistics)統(tǒng)計,2013年世界板栗總產(chǎn)量為200萬噸,其中我國居世界第一位,占世界的82.1%,其次分別為韓國、土耳其、玻利維亞和意大利等國。板栗不僅是食用栗遺傳特性改良的重要資源,在板栗起源與演化研究中也起著重要作用,對資源的保護與開發(fā)具有重要意義。我國板栗資源豐富且實生變異類型多,故選種潛力極大[10]。因此,充分挖掘我國板栗資源品種優(yōu)勢,比較其品質(zhì)差異,是板栗資源保護、選育、發(fā)展和進一步開發(fā)利用的重要保障。

1 中國板栗資源的分布情況

1.1 中國板栗的基本狀況

作為板栗的原產(chǎn)國,我國板栗種植發(fā)展迅速,2014年板栗產(chǎn)量達到了228萬噸,為2004年的2.9倍。全國除黑龍江、內(nèi)蒙古、寧夏、青海、新疆、西藏、上海和海南外,均有板栗出產(chǎn)。其中板栗產(chǎn)量在20萬噸以上的省有湖北、山東和河北,總產(chǎn)量為99.50萬噸,占全國的43.68%;產(chǎn)量在10～20萬噸的有安徽、云南、河南、遼寧、福建和湖南,總產(chǎn)量為82.25萬噸,占全國的36.10%;產(chǎn)量在5～10萬噸的有浙江、陜西、廣西和貴州,總產(chǎn)量為29.9萬噸,占全國的13.12%;產(chǎn)量在1～5萬噸的有四川、江西、江蘇、北京、廣東和重慶,總產(chǎn)量為15.28萬噸,占全國的6.71%;其余省、市的板栗產(chǎn)量在1萬噸以下[11]。

1.2 中國板栗的資源分布

中國栗屬植物的分布有較明顯的區(qū)域性,分布數(shù)量自南向北呈遞減趨勢,以秦嶺、淮河為界限,可以劃分為南、北兩個明顯的自然區(qū)域[12]。板栗的種植范圍極為廣泛,北起北緯40°26′的遼寧鳳城,南至海南島(約北緯18°30′);西起東經(jīng)約90°,東迄沿海(約東經(jīng)124°),其間包括24個省(自治區(qū)、直轄市)。在此范圍之外,西藏東南部與云南接壤處也有少量分布,人工引種栽培已擴展到內(nèi)蒙古寧城以及黑龍江勃利(北緯45°40′)。板栗的栽培范圍跨越了邊緣熱帶、亞熱帶、暖溫帶和中溫帶4個氣候帶,適生于類型復雜的土壤條件。栽培最多的地區(qū)為黃河流域的華北地區(qū)以及長江流域地區(qū)。板栗的垂直分布范圍亦跨度很大,海拔極差約2770 m,最低的是山東郯城和江蘇新沂、沭陽等地海拔30 m左右的沖積平原;最高為云南維西,海拔達2800 m[13]。我國現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)并確定的板栗品種有300多個,且已建立4處栗屬種質(zhì)資源庫,共收集保存了6個種347份種質(zhì)材料。根據(jù)產(chǎn)區(qū)的氣候、土壤條件、栽培方式、人工選擇方向以及品種性狀特性等因素,可大致分為6個地方品種群,即華北品種群、長江流域品種群、西北品種群、東南品種群、西南品種群和東北品種群[14-15]。

1.2.1 華北品種群 分布于燕山山脈及太行山脈與黃河故道之間的河北、山東、河南東北部以及江蘇北部地區(qū)。具有培植面積大、果實產(chǎn)量多、品質(zhì)優(yōu)等優(yōu)點,是中國板栗的重要產(chǎn)區(qū)之一。主要特點:果實形狀小,多數(shù)品種均為小果型,平均粒重一般不超過10 g;大多品種果皮毛絨少,富有光澤,色澤鮮艷,果深褐色;肉質(zhì)糯性,含糖量高,淀粉含量較低。多數(shù)屬實生繁殖,正逐步向嫁接化、品種化轉(zhuǎn)變。主要栽培品種有燕山早豐、燕山魁栗、燕山短枝、大板紅、遵達栗、東陵明珠、遵化短刺、沂蒙短枝、信陽大板栗、確山紫油栗、豫羅紅等。

1.2.2 長江流域品種群 分布于湖北、安徽、江蘇、浙江諸省的長江流域區(qū)域,屬北亞熱帶氣候。主要特點:品種內(nèi)性狀比較一致,特征比較明顯;大多為大果型品種,平均粒重在15 g以上的品種約占品種總數(shù)的51%,最大者超過25 g;果皮毛絨一般較多,光澤不如華北品種群的明亮;含糖量較低,一般在12%以下,而淀粉含量較高,一般在50%以上;大多數(shù)肉質(zhì)偏粳性,果皮色澤暗淡,適宜作菜肴用。以嫁接繁殖為主,品種數(shù)量多,全區(qū)共有品種及品種系100余個,占全國品種總數(shù)1/3以上。主要栽培品種有江蘇的九家種、處暑紅,安徽的大紅袍、蜜蜂球、遲栗子,以及湖北的淺刺大板栗、深刺大板栗等。

1.2.3 西北品種群 分布于甘肅省南部、陜西渭河以南、四川北部、湖北西北部和河南的西部等地。主要特點:品種果形小,平均粒重在8 g左右,小的5 g以下,大的可達10～15 g,品種中果形不如華北品種群整齊;果面密布長茸毛,果皮色澤較深,光澤暗淡;肉質(zhì)偏糯性,香甜,適于炒食。區(qū)域內(nèi)品種數(shù)量較少,不足20個。主要栽培品種有長安明揀栗、長安灰揀栗、鎮(zhèn)安大板栗等。

1.2.4 東南品種群 分布在浙江和江西的東南部,福建、廣東、廣西的東南大部以及湖南中部等地。主要特點:果實大小中等,平均粒重為10～15 g,大多為中等果型,也有部分屬于大果和小果品種;果皮毛絨較少而短,富有光澤,果皮以赤褐色居多;含糖量低,淀粉含量高,肉質(zhì)偏粳性;果仁含水量高,不耐貯藏;果實品質(zhì)差異較大。嫁接或?qū)嵣敝?管理粗放。本區(qū)板栗實生變異大,種質(zhì)資源豐富。主要栽培品種有薄皮大油栗、灰黃油栗、毛板紅等。

1.2.5 西南品種群 分布于四川東南部、湖南西部、廣西、貴州、云南等地。主要特點:堅果小,平均粒重8 g左右;貴州及云南中部和東部大多果皮色澤深,呈黑色或深紫褐色,湘西及云南中、西部果實色澤較鮮艷呈赤褐色,光澤也較明亮;果實含糖量低,但淀粉含量較高,栗仁質(zhì)地細密偏糯性;多數(shù)品種屬實生繁殖,云貴高原部分品種呈半野生狀態(tài)。主要栽培品種有接板栗、油板栗、中秋栗等。

1.2.6 東北品種群 分布在遼寧省及吉林的南部,是一個日本栗與中國板栗混交種植的特殊區(qū)域。果型一般較大,但日本栗澀皮不易剝離,其商品價值不如其它品種群。栽培品種有遼陽1號、遼南2號、繡球栗等。

2 中國各地區(qū)不同品種板栗的營養(yǎng)成分含量

從6個品種群中選取了品種多、栽培廣、產(chǎn)量大的4個品種群(C1～C10為華北品種群、C11～C21為長江中下游品種群、C22～C29為東南品種群、C30～C38為西南品種群)中的38個不同產(chǎn)地的板栗品種,根據(jù)先前的研究報道,總結(jié)了其主要營養(yǎng)成分含量[13-14,16-26](表1)。不同產(chǎn)地和品種的板栗中各營養(yǎng)成分的含量均有較大差異。水分含量的變化幅度為42.10%～61.30%,其中安徽二新早的水分含量最高,云南特早熟的含量最低;淀粉含量變化幅度為21.54%～38.10%,其中北京懷柔燕紅含量最高,云南正義大毛栗含量最低;可溶性糖含量變化幅度為0.72%～11.92%,其中浙江魁栗含量最高,云南正義大毛栗含量最低;脂肪含量變化幅度為0.85%～5.44%,其中福建尖油栗含量最高,湖南黃板栗含量最低;蛋白質(zhì)含量變化幅度為2.90%～8.65%,其中湖北羅田烏殼栗含量最高,湖南雙季栗含量最低。不同品種板栗的營養(yǎng)成分含量之間存在較大差異,其中品種間脂肪含量的變異程度最大,變異系數(shù)為51.41%;含水量變異程度最小,變異系數(shù)為8.15%。

表1 不同品種板栗的營養(yǎng)成分含量

3 中國各地區(qū)不同品種板栗營養(yǎng)成分比較

3.1 主成分分析

通過主成分分析得到各個主成分的方差貢獻率(表2)和主成分載荷矩陣(表3)。如表2所示,第1主成分方差貢獻率為31.63%,第2主成分方差貢獻率為26.53%,第3主成分方差貢獻率為19.86%,第4主成分方差貢獻率為14.96%,4個主成分的累計方差貢獻率為92.98%,說明前四個主成分反映了原始數(shù)據(jù)的大部分信息,故提取前四個主成分代替原指標評價板栗的營養(yǎng)質(zhì)量。主成分載荷矩陣反應(yīng)了某指標對主成分的影響程度,即該營養(yǎng)成分對此主成分負荷的相對大小以及作用的方向。第1主成分中,載荷較高的質(zhì)量

表2 板栗營養(yǎng)質(zhì)量主成分的方差貢獻率

指標為淀粉和可溶性糖,載荷權(quán)數(shù)分別為0.864和0.618,且其對第1主成分均產(chǎn)生正向影響,說明第1主成分大時,淀粉和可溶性糖含量也較高,而其他成分含量基本不變;第2主成分中載荷數(shù)較高的為蛋白質(zhì)(0.710)和脂肪(0.825),均為正向影響,表明第2主成分大時,蛋白質(zhì)和脂肪含量均較高;第3主成分中水分的載荷權(quán)數(shù)(0.957)最高,表明第3主成分大的板栗水分含量較高;第4主成分中載荷權(quán)數(shù)較高的為可溶性糖(0.703),說明可溶性糖是影響第4主成分的主要指標,其他成分含量影響程度較小。

表3 板栗營養(yǎng)質(zhì)量指標的主成分載荷矩陣

表4 中國不同地區(qū)板栗的營養(yǎng)成分分類

注:同列數(shù)據(jù)不同字母表示差異顯著,p<0.05。

3.2 聚類分析

以不同產(chǎn)地、品種板栗的基本成分為指標,對38個品種的板栗進行聚類分析的結(jié)果見圖1。依據(jù)聚類分析結(jié)果和表1中板栗的營養(yǎng)成分數(shù)據(jù),在距離系數(shù)為11左右,將38個板栗品種劃分為4類,其營養(yǎng)成分分類如表4所示。

圖1 中國不同地區(qū)板栗質(zhì)量聚類分析樹狀圖Fig.1 Dendrogram of cluster analysis for nutritional quality of Chinese chestnuts

類別Ⅰ為C24、C25、C30、C31、C33、C38,屬于東南品種群和西南品種群,水分含量高(51.83%),而淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪的平均含量均最低,分別為24.29%,3.49%,1.22%,可溶性糖的平均含量也處在較低水平(5.22%);類別Ⅱ為C5、C6、C8、C9、C20、C22、C26、C32、C34、C35、C36,在各個品種群均有分布,水分含量的平均值在四個類別中最低,為48.23%,淀粉、可溶性糖、蛋白質(zhì)和脂肪含量均處于中等水平;類別Ⅲ為C1、C2、C3、C4、C7、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C17、C18、C19、C21、C23,均勻分布在華北品種群和長江中下游品種群,水分、淀粉、可溶性糖、蛋白質(zhì)的平均含量均極高,分別為54.19%,30.38%,7.21%,6.06%,脂肪含量為中等水平(1.76%);類別Ⅳ為C16、C27、C28、C29、C37,屬于長江中下游品種群、東南品種群和西南品種群,脂肪的平均含量顯著高于其他類別,為4.05%。

板栗聚類結(jié)果在一定程度上反映了板栗營養(yǎng)質(zhì)量在不同品種間存在較大差異,板栗的營養(yǎng)成分與其親緣關(guān)系之間有一定的聯(lián)系;同時,板栗營養(yǎng)質(zhì)量也存在地域性特征,來源地相近的板栗營養(yǎng)質(zhì)量也相似。由主成分分析中選出的4個營養(yǎng)質(zhì)量較高的板栗品種,在此聚類分析中皆分入第III類,同時根據(jù)對第III類營養(yǎng)質(zhì)量的分析可以發(fā)現(xiàn),華北品種群和長江中下游品種的大多數(shù)品種水分含量、淀粉含量、可溶性糖含量和蛋白質(zhì)含量均處于高水平,是營養(yǎng)質(zhì)量較好的品種。而在主成分分析中營養(yǎng)質(zhì)量較差的4個品種均分入第I類,屬于西南品種群,其淀粉含量、可溶性糖含量、蛋白質(zhì)含量和脂肪含量均處于較低水平。

4 結(jié)論

通過比較我國38個不同地區(qū)和品種板栗的營養(yǎng)成分含量,進行差異性分析、主成分分析和聚類分析,不同品種板栗的水分、淀粉、可溶性糖、蛋白質(zhì)和脂肪的含量差異極其顯著,這些差異是板栗品種選用的基礎(chǔ)因素。主成分分析結(jié)果表明,淀粉和蛋白質(zhì)含量對板栗的營養(yǎng)質(zhì)量評價非常重要,為特征評價指標;從綜合評價數(shù)值來看,湖北羅田烏殼栗、河北遵化遵達栗、河北遷西燕山短枝和北京懷柔燕紅4個品種綜合質(zhì)量較高;從聚類分析結(jié)果來看,38個不同的板栗品種被分成了4類,總體情況是同一或相似品種群的品種分到了一類,表明板栗品種間的遺傳變異與地理分布有一定的關(guān)系。通過比較不同品種板栗的營養(yǎng)成分差別,可為板栗資源的優(yōu)株鑒選和營養(yǎng)質(zhì)量鑒定,以及板栗加工的原料選擇提供理論依據(jù)。

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Resource distribution and nutritional quality difference of Chinese chestnuts

KAN Li-na,LI Qian,XIE Shuang-shuang,OU Yang-jie*

(Department of Food Science and Engineering,College of Biological Science and Technology,Beijing Key Laboratory of Forest Food Processing and Safety,Beijing Forestry University,Beijing 100083,China)

The production,distribution and classification of Chinese chestnuts in the past several years were summarized,and the nutritional components of 38 chestnut varieties were collected and analyzed by SPSS,including difference analysis,principal component analysis and cluster analysis. The results showed that there were high differences in water,starch,protein,water-soluble saccharides and fats contents. For principal component analysis,four principal components were extracted,and their cumulative variance contribution rate was 92.98%,which reflected much of the quality characteristics of chestnuts. Cluster analysis showed that thirty-eight cultivars could be divided into 4 groups with remarkable difference. The results can provide the theoretical basis for the raw material selection of Chinese chestnut processing.

Chinese chestnut;resource distribution;nutritional quality;principal component analysis;cluster analysis

2016-03-23

闞黎娜(1993-)，女，碩士研究生，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏工程，E-mail：kanlina1122@163.com。

*通訊作者:歐陽杰(1971-)，男，副教授，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏工程，E-mail：ouyangjie@bjfu.edu.cn。

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金資助 (2015ZCQ-SW-04)。

TS

A

1002-0306(2016)20-0000-00

10.13386/j.issn1002-0306.2016.20.000