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)院農(nóng)業(yè)生物資源研究所/福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院藥用植物研究中心，福建 福州 350003)

紫山藥又名紫蒔藥、紫淮山和紫參薯等，屬薯蕷科(Dioscoreaceae)薯蕷屬(DioscoreaL.)參薯(D.alataL.), 塊莖肉質(zhì)呈紫紅色。紫山藥原產(chǎn)于亞洲熱帶地區(qū)，在我國(guó)主要分布于南方諸省的溫暖地帶，包括浙江、江蘇、廣東、廣西、福建、江西、云南和臺(tái)灣等[1]。由于地理環(huán)境差異和人為選擇偏好，不同地區(qū)逐漸形成了較多地方品種，如浙江黃巖紫山藥[2]、江西萬載紫玉紅山藥[3]和福建武平紫參薯[4]等。紫山藥塊莖不僅富含碳水化合物、蛋白質(zhì)、尿囊素、礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，還含有花色苷類化合物[5]，具有健脾養(yǎng)胃、降血糖、延緩衰老等功效，營(yíng)養(yǎng)和藥用價(jià)值較高[6]。不同紫山藥地方品種在外觀、產(chǎn)量、抗病性及品質(zhì)上均有較大差異[7]，因此在引種時(shí)需選擇品質(zhì)優(yōu)良且適合當(dāng)?shù)胤N植的地方品種。國(guó)內(nèi)外對(duì)紫山藥的研究多集中在栽培[8]、藥理[9]和加工[10]等方面，有關(guān)品質(zhì)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)及相關(guān)性研究較少。宋曙輝等[11]比較了9個(gè)產(chǎn)地的紫山藥表明，不同產(chǎn)地紫山藥品質(zhì)差異較大，可從中篩選出高品質(zhì)地方品種。

漳州市云霄縣是福建省山藥主產(chǎn)區(qū)之一，種植面積達(dá)1 500 hm2，其中云霄縣的‘馬鋪淮山’被認(rèn)定為國(guó)家地理標(biāo)志保護(hù)產(chǎn)品[12]。該地區(qū)土壤屬于富硒土壤[13](硒含量>0.4 mg·kg-1)。硒是人體必需的微量元素，當(dāng)前我國(guó)居民硒日攝入量較低，從食物中攝取硒元素既簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)又安全，因此富硒農(nóng)產(chǎn)品研究是農(nóng)業(yè)研究的熱點(diǎn)之一[14-15]。鑒于此，本研究在云霄縣馬鋪鄉(xiāng)客寮村對(duì)福建及周邊5個(gè)省份的17個(gè)紫山藥地方品種進(jìn)行品質(zhì)比較，以期篩選出品質(zhì)較優(yōu)且達(dá)到富硒要求的地方品種，促進(jìn)福建山藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于漳州市云霄縣馬鋪鄉(xiāng)客寮村富硒家庭農(nóng)場(chǎng)(117°28′92.91″E，24°16′54.78″N)，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，年均氣溫21.3 ℃，年均降雨量1 730.6 mm。經(jīng)測(cè)定，試驗(yàn)地的磚紅壤pH值為4.5，有機(jī)質(zhì)含量11.4 g·kg-1，堿解氮、有效磷、速效鉀和全硒含量分別為57.4、2.1、15.0、0.76 mg·kg-1。

1.2 供試品種與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

17份紫山藥地方品種分別采集于福建、安徽、江蘇、浙江、江西和云南(表1)。將參試紫山藥塊莖切成長(zhǎng)5～10 cm、重75～125 g的薯塊，在切面上粘草木灰，晾曬2 d后種植。2018年4月底采用起壟直播方式種植，壟寬0.8～0.9 m、溝寬0.6～0.7 m、壟高40 cm左右，按25～30 cm的株距放置薯塊，在兩薯塊間施入N∶P2O5∶K2O為15∶15∶15的三元硫酸鉀復(fù)合肥50 g，覆土10 cm將薯塊蓋好。每份參試品種每小區(qū)種植30株，各小區(qū)長(zhǎng)9.0 m、寬1.5 m，隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)。種植完成后，每種山藥均留20個(gè)薯塊埋于壟端。1個(gè)月后觀察出苗情況，若有薯塊未出苗則及時(shí)取壟端薯塊補(bǔ)栽。及時(shí)摘除基部長(zhǎng)出的多余藤蔓，僅保留1條藤蔓，按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)田間管理。

表1 供試紫山藥地方品種的編號(hào)及來源Table 1 Origins and codes of local purple yam varieties

1.3 品質(zhì)測(cè)定

2019年3月采收，每個(gè)地方品種隨機(jī)挖取10株塊莖。取塊莖中部10 cm洗凈去皮切片，部分鮮樣用于花色苷含量測(cè)定；其余鮮樣于60 ℃下烘干，粉碎過40目篩后4 ℃下密封保存，用于可溶性總糖、粗多糖、尿囊素、硒、淀粉、粗纖維、蛋白質(zhì)和粗灰分等品質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定。可溶性總糖含量測(cè)定參照王學(xué)奎[16]方法；粗多糖含量測(cè)定參照華樹妹等[17]的方法；尿囊素含量測(cè)定參照黃瑞平[18]的方法；采用pH示差法測(cè)定花色苷含量[19]；分別參照文獻(xiàn)[20-24]測(cè)定硒、淀粉、粗纖維、蛋白質(zhì)和粗灰分含量。各指標(biāo)重復(fù)測(cè)定3次，取平均值。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

采用Excel 2010軟件計(jì)算各指標(biāo)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)(CV)；采用SPSS 19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析、相關(guān)性分析及主成分分析；采用Person′s相關(guān)系數(shù)表示相關(guān)性。聚類方法為離差平方和法。

2 結(jié)果與分析

2.1 紫山藥地方品種主要品質(zhì)指標(biāo)比較

2.1.1 基本營(yíng)養(yǎng)成分含量 測(cè)定的基本營(yíng)養(yǎng)成分包括淀粉、粗纖維、蛋白質(zhì)、粗灰分和可溶性糖。從表2可見，淀粉含量在67.22%～89.62%間，平均80.14%， CV為8.50%，10號(hào)地方品種含量最高、12號(hào)最低；粗纖維含量在0.31%～2.53%之間，平均1.30%，CV為44.64%， 12號(hào)最高、4號(hào)最低；蛋白質(zhì)含量在6.20%～16.50%之間，平均10.62%，CV為26.63%，12號(hào)最高、17號(hào)最低；粗灰分含量在1.82%～5.68%之間，平均3.06%，CV為35.44%，12號(hào)最高、3號(hào)最低；可溶性糖含量在1.08%～4.81%之間，平均2.99%，CV為39.36%，1號(hào)最高、10號(hào)最低。由上可見，不同地方品種紫山藥的淀粉含量變異最小，粗纖維含量變異最大；來源于福建省云霄縣的12號(hào)紫山藥品質(zhì)較為突出，淀粉含量低且蛋白、纖維、粗灰分含量高；來源于福建省德化的10號(hào)淀粉含量高；來源于福建省連城的1號(hào)可溶性糖含量最高；來源于福建省上杭的4號(hào)口感較順滑，粗纖維含量最低。

2.1.2 全硒含量 硒具有抗氧化、提高人體免疫機(jī)能和保護(hù)心血管等保健功能[25]。從表2可見，17個(gè)地方品種全硒含量在0.040～0.271 mg·kg-1之間，平均為0.142 mg·kg-1，CV為49.63%，變幅較大。為區(qū)分品種間富硒能力的差異，經(jīng)聚類分析將17個(gè)地方品種分為3類。第1類硒平均含量為0.238 mg·kg-1，包括1號(hào)～4號(hào)及16號(hào)；第2類平均含量為0.129 mg·kg-1，包括7號(hào)、9號(hào)、10號(hào)、12號(hào)、13號(hào)；第3類平均含量為0.082 mg·kg-1，包括5號(hào)、6號(hào)、8號(hào)、11號(hào)、14號(hào)、15號(hào)、17號(hào)。由上可見，來源于福建省龍巖市的1號(hào)～4號(hào)地方品種以及來源于江西省豐城市的16號(hào)富硒能力較強(qiáng)。

2.1.3 花色苷含量 花色苷屬類黃酮化合物，具有保護(hù)血管、抗糖尿病、抗炎、抗腫瘤等作用[26]。從表2可見，17個(gè)地方品種的花色苷含量在3.19～129.49 mg·kg-1之間，平均含量為35.92 mg·kg-1，CV高達(dá)93.34%。品種間差異較大，17號(hào)含量最高，是4號(hào)(含量最低)的40.47倍。為區(qū)分品種間花色苷含量差異，經(jīng)聚類分析將17個(gè)地方品種分為4類。第1類僅包括來源于云南省紅河州的17號(hào)，整個(gè)塊莖肉色呈深紫色，花色苷含量高達(dá)129.49 mg·kg-1，是特色明顯的高花色苷地方品種；第2類花色苷平均含量為64.63 mg·kg-1，包括1號(hào)、9號(hào)、13號(hào)、14號(hào)，塊莖肉色呈紫紅色；第3類平均含量為33.76 mg·kg-1，塊莖肉色呈粉紫色，包括7號(hào)、8號(hào)、12號(hào)、15號(hào)、16號(hào)；第4類平均含量為7.74 mg·kg-1，塊莖內(nèi)僅近表皮一圈為紫色或頭部紫色，包括2號(hào)～6號(hào)、10號(hào)、11號(hào)。

表2 17個(gè)紫山藥地方品種的主要品質(zhì)指標(biāo)含量Table 2 Contents of main quality indicators of 17 local purple yam varieties

2.1.4 粗多糖含量 山藥粗多糖具有增強(qiáng)免疫、延緩衰老、抗腫瘤和降低血糖等多種藥理作用[27]。從表2可見，17個(gè)地方品種的粗多糖含量在0.79%～2.66%之間，平均為1.81%，CV為26.07%，品種間有一定差異。為區(qū)分品種間粗多糖含量的差異，經(jīng)聚類分析將17個(gè)地方品種分為4類。第1類粗多糖平均含量為2.43%，包括1號(hào)、3號(hào)、9號(hào)、17號(hào)；第2類平均含量為1.82%，包括2號(hào)、4號(hào)、6號(hào)、7號(hào)、8號(hào)、12號(hào)、13號(hào)、15號(hào)、16號(hào)；第3類平均含量為1.40%，包括5號(hào)、14號(hào)；第4類平均含量為0.95%，包括10號(hào)、11號(hào)。由上可見，來源于福建省連城縣的1號(hào)、福建省武平縣的3號(hào)、福建省德化縣的9號(hào)和云南省紅河州的17號(hào)地方品種粗多糖含量較高。

2.1.5 尿囊素含量 尿囊素能夠促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)、加快傷口愈合，具有養(yǎng)胃功效，常作為評(píng)價(jià)山藥保健功效的重要指標(biāo)[28]。從表2可見，17個(gè)地方品種的尿囊素含量變幅為2.22～13.44 mg·g-1， 平均為7.50 mg·g-1， CV為44.04%。品種間差異較大，12號(hào)含量最高，是17號(hào)(最低)的6.07倍。為區(qū)分品種間尿囊素含量差異，經(jīng)聚類分析將17個(gè)地方品種分為4類。第1類尿囊素平均含量為12.91 mg·g-1，包括12號(hào)、13號(hào)、16號(hào)；第2類平均含量為9.69 mg·g-1，包括1號(hào)、7號(hào)、15號(hào)；第3類平均含量為6.58 mg·g-1， 包括6號(hào)、8號(hào)～11號(hào)、14號(hào)；第4類平均含量為4.05 mg·g-1，包括2號(hào)～4號(hào)、5號(hào)、17號(hào)。由上可見，來源于福建省云霄縣的12號(hào)、安徽省金寨縣的13號(hào)和江西省豐城市的16號(hào)地方品種尿囊素含量較高。

2.2 紫山藥地方品種主要品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析

17個(gè)參試地方品種主要品質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性分析見表3。硒含量與所測(cè)其他品質(zhì)指標(biāo)均無顯著相關(guān)；花色苷含量與可溶性糖含量呈極顯著正相關(guān)，與粗多糖含量呈顯著正相關(guān)；粗多糖含量與可溶性糖含量呈極顯著正相關(guān)；淀粉含量與粗纖維、蛋白質(zhì)、粗灰分和尿囊素含量均呈極顯著負(fù)相關(guān)，與可溶性糖含量呈顯著負(fù)相關(guān)；尿囊素含量與粗纖維、蛋白質(zhì)、粗灰分含量呈極顯著正相關(guān)。綜合來看，淀粉含量高的地方品種，其粗纖維、蛋白質(zhì)、粗灰分、可溶性糖和尿囊素含量一般較低；蛋白質(zhì)含量高的地方品種，尿囊素含量較高；可溶性糖含量高的地方品種，粗多糖含量較高；花色苷含量高的地方品種，可溶性糖含量較高。

表3 17個(gè)紫山藥地方品種主要品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析1)Table 3 Correlation analysis on main quality indicators of 17 local purple yam varieties

2.3 紫山藥地方品種主要品質(zhì)指標(biāo)主成分分析及排序

2.3.1 主成分分析 主成分分析表明，前3個(gè)主成分的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為84.746%，因此提取前3個(gè)主成分替代原來的9個(gè)品質(zhì)指標(biāo)(表4)。為更好地解釋品質(zhì)指標(biāo)與主成分因子間的關(guān)系，將所提取的主成分因子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)處理，使一個(gè)變量在較少的幾個(gè)因子上有較高的載荷，其載荷值的大小反映各變量在主成分中的重要程度，結(jié)果見表5。由表5可知，第1主成分主要反映淀粉、粗纖維、蛋白質(zhì)、粗灰分、尿囊素含量的信息，其中載荷最高的為淀粉；第2主成分主要反映粗多糖、花色苷和可溶性糖含量的信息；第3主成分主要反映硒含量的信息，即所提取的3個(gè)主成分基本反映了全部指標(biāo)的信息。

表4 主成分分析結(jié)果Table 4 Principal component analysis on main quality indicators

2.3.2 主成分得分計(jì)算及排序 將表5中的數(shù)據(jù)除以對(duì)應(yīng)主成分特征值的開平方根，得到每個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的特征向量。將得到的特征向量與標(biāo)準(zhǔn)化后的主要品質(zhì)指標(biāo)含量數(shù)據(jù)相乘，得到3個(gè)主成分的表達(dá)式；以各主成分的特征值占3個(gè)特征值總和的比例為權(quán)重計(jì)算主成分綜合模型[29]，得到不同紫山藥地方品種主成分綜合得分。表達(dá)式分別為：

F1=-0.01ZX1-0.44ZX2+0.39ZX3+0.40ZX4+0.42ZX5+0.31ZX6+0.17ZX7+0.09ZX8+0.44ZX9

F2=0.13ZX1+0.02ZX2-0.18ZX3-0.18ZX4-0.15ZX5+0.47ZX6+0.49ZX7+0.63ZX8-0.16ZX9

F3=0.81ZX1-0.08ZX2-0.33ZX3+0.22ZX4-0.01ZX5+0.02ZX6-0.36ZX7+0.14ZX8+0.17ZX9

F綜=0.17ZX1-0.25ZX2+0.11ZX3+0.21ZX4+0.19ZX5+0.30ZX6+0.17ZX7+0.25ZX8+0.23ZX9

式中，ZX1～ZX9分別為硒、淀粉、粗纖維、蛋白質(zhì)、粗灰分、可溶性糖、花色苷、粗多糖和尿囊素含量標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)。

根據(jù)模型計(jì)算主成分分值及綜合得分并進(jìn)行排序，結(jié)果見表6。由表6可知，來源于福建省云霄縣的12號(hào)地方品種綜合得分最高(2.44)，其次是來源于福建省連城縣的1號(hào)(1.49)，得分>1的還有16號(hào)、15號(hào)、13號(hào)。16號(hào)、15號(hào)、13號(hào)紫山藥分別為江西省、浙江省、安徽省的地方品種，可能對(duì)馬鋪鄉(xiāng)當(dāng)?shù)貧夂颉h(huán)境和種植方式不太適應(yīng)，因此產(chǎn)量較低；而12號(hào)和1號(hào)紫山藥為福建省的地方品種，適應(yīng)性較好，因此產(chǎn)量較高。

表6 17個(gè)紫山藥地方品種品質(zhì)主成分得分及排序Table 6 Principal component scores and ranking of 17 local varieties of purple yam varieties

3 討論與結(jié)論

云霄縣馬鋪鄉(xiāng)是遠(yuǎn)近聞名的“淮山之鄉(xiāng)”，當(dāng)?shù)刈仙剿庮伾聋?，受到消費(fèi)者的青睞。該地區(qū)土壤富硒，當(dāng)?shù)剞r(nóng)產(chǎn)品有望被加工成天然富硒食品。為促進(jìn)當(dāng)?shù)馗晃仙剿幃a(chǎn)業(yè)發(fā)展，本研究比較了福建及周邊省份17個(gè)紫山藥地方品種的品質(zhì)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，參試紫山藥除淀粉含量外，可溶性總糖、粗多糖、尿囊素、硒、粗纖維、蛋白質(zhì)、粗灰分和花色苷等品質(zhì)指標(biāo)的CV均在20%以上。其中，花色苷CV最高(93.34%)，表明不同地方品種花色苷含量差異極大。來源于云南省紅河州的紫山藥花色苷含量最高，可作為高花色苷資源進(jìn)行利用。根據(jù)福建省地方標(biāo)準(zhǔn)[30]，富硒薯類作物的硒含量(以總硒計(jì))為0.02～0.50 mg·kg-1。參試紫山藥硒含量在0.040～0.271 mg·kg-1之間，均達(dá)到富硒要求，但不同地方品種的富硒能力差異較大，需進(jìn)一步篩選。參照華樹妹等[17]對(duì)61份福建山藥多糖含量分類研究，本研究參試紫山藥粗多糖含量在0.79%～2.66%之間，基本屬于中低型，可能與采收時(shí)間較遲(翌年3月份)有關(guān)。參試紫山藥尿囊素含量在2.22～13.44 mg·g-1之間，差異較大，其中來源于福建省云霄縣的12號(hào)紫山藥尿囊素含量為13.44 mg·g-1，高于廖曉鈴等[31]測(cè)定的 ‘鐵棍山藥’‘陳集山藥’‘佛手山藥’和‘南陽山藥’，也高于王海波等[32]測(cè)定的河南省焦作市溫縣和武陟縣山藥，可將其加工為養(yǎng)胃保健食品。

綜合來看，17個(gè)參試地方品種以來源于福建省云霄縣的12號(hào)紫山藥品質(zhì)最優(yōu)，其尿囊素含量最高、花色苷含量中等偏上、淀粉含量低且蛋白、纖維和粗灰分含量高。該品種塊莖長(zhǎng)棒狀，條形順直，產(chǎn)量較高，適合省工省力的淺生槽種植，可作為云霄縣的主栽地方品種進(jìn)行推廣。來源于福建省連城縣的1號(hào)紫山藥綜合排名第2，其富硒能力最強(qiáng)、花色苷含量較高，塊莖為短塊狀，產(chǎn)量較高，采挖方便，也適合在當(dāng)?shù)胤N植和推廣。

致謝：徐州市農(nóng)業(yè)科學(xué)院史新敏研究員提供了江蘇省的紫山藥地方品種，謹(jǐn)此致謝！