不同苦蕎品種膳食纖維含量與環境的相關性

摘要：為了探討不同苦蕎[Brassica integrifolia （West） O. E. Schulz apud Urb.]品種在不同地點種植下的子粒膳食纖維變異情況和不同品種與基本生態因子的相關性，以7個苦蕎品種在全國蕎麥主要產區17個不同地點進行栽培試驗，測定所得子粒中膳食纖維含量。結果表明，供試7個苦蕎品種在17個地點種植下的子?？偵攀忱w維（TDF）、不溶性膳食纖維（IDF）、可溶性膳食纖維（SDF）含量變異范圍分別為11.68%～24.13%、7.96%～20.05%、1.02%～10.65%。TDF、IDF含量在品種間及地點間的差異均達極顯著水平（P<0.01）；SDF含量在品種間差異達極顯著水平（P<0.01），在地點間差異不顯著（P>0.05）。Scott-Knott聚類分析顯示，以苦蕎子粒TDF含量對品種和地點進行分類，可將供試品種分為3類，參試地點分為2類；以IDF含量對品種和地點進行分類，供試品種可分為2類，地點可分為5類；以SDF含量對品種進行分類，供試品種可分為3類。相關性分析表明，苦蕎子粒膳食纖維含量與緯度、海拔、生育期均溫均無顯著相關。

關鍵詞：苦蕎[Brassica integrifolia （West） O. E. Schulz apud Urb.]；膳食纖維；Scott-Knott聚類分析；相關性

中圖分類號：S517 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）22-5427-07

膳食纖維最早由Hipsley[1]提出，指不能被人類胃腸道消化酶消化，但能被大腸內的某些微生物部分酵解或利用的非淀粉多糖類和木質素的合稱。隨著人們認識的逐漸深入，膳食纖維又有了很多新的定義。2009年6月，國際食品法典委員會對膳食纖維進行最新定義：膳食纖維是指具有10個或以上單體鏈節的碳水化合物，不能夠被人體小腸內生酶水解，且屬于天然存在于消費食物中的可食用的碳水化合物，由食物原料經物理、酶或化學法獲得的碳水化合物，對健康表現出有益的生理作用的人造碳水化合物的聚合物[2]。膳食纖維（Dietary fiber，DF）分為可溶性膳食纖維（Soluble dietary fiber，SDF）和不溶性膳食纖維（Insoluble dietary fiber，IDF）。隨著人們生活水平日益提高，膳食結構發生變化，日趨細化精美，隨之而來的“文明病”——肥胖、糖尿病、心血管病等逐年增高。膳食纖維對糖尿病[3]、肥胖癥[4]、腸道癌[5，6]、心血管疾病[7]、便秘[8]等疾病有良好的治療效果，還具有降低膽固醇[3]、預防膽結石、改善口腔及牙齒功能、預防婦女乳腺癌[9]和調節腸道菌群[10]等作用，膳食纖維的缺乏還與間歇性疝、闌尾炎、腎結石和膀胱結石、十二指腸潰瘍和潰瘍性結腸炎等疾病的發病率和發病程度有很大的關系[11]。膳食纖維被國際公認為人體所需的第七大營養素，已成為近年來營養學家、食品科學家、醫學家的研究熱點。

苦蕎[Brassica integrifolia （West） O. E. Schulz apud Urb.]是一種藥食同源植物，在中國糧食作物中屬小宗作物，集營養、保健和醫療于一體，被譽為21世紀最風行的綠色食品[12，13]。人們對食品的消費觀念在不斷地發生變化，更加注重營養性和功能性，因此苦蕎膳食纖維的保健功能將會受到越來越多人的關注和喜愛。中國目前對蕎麥膳食纖維的研究才剛剛開始，主要對蕎麥膳食纖維的提取工藝進行研究[8，14-17]，對多個苦蕎品種在較大范圍內進行區試試驗的子粒膳食纖維含量變異研究甚少。本試驗利用7個苦蕎品種在國內17個地點進行種植，運用酶-重量法[18]測定其子粒膳食纖維含量，繼而分析子粒膳食纖維含量與基本生態因子的相關關系，旨在為苦蕎高膳食纖維品種的培育和適宜栽培區以及苦蕎膳食纖維的開發利用提供依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料與試驗設計

供試7個品種的名稱、來源及代號見表1。試驗于2011年在全國17個試點（表2）進行。選擇肥力中等的土壤在當地最佳播種時期進行試驗，實施常規田間管理。小區面積10 m2（2 m×5 m），行距33 cm，每小區留苗約1 200株。試驗采取3次重復，隨機區組排列。成熟期收獲考種，種子干燥后，用快遞郵寄至貴州師范大學植物遺傳育種研究所儲存于-20 ℃冰箱中。

1.2 測定項目與方法

將材料從-20 ℃冰箱取出，于105 ℃烘箱中殺青15 min，60 ℃恒溫烘干至恒重。用粉碎機粉碎10 s后過40目篩子，再粉碎20 s，放入干燥器中保存備用，測定前60 ℃烘箱中烘至恒重。

苦蕎子粒的總膳食纖維（TDF）、不溶性膳食纖維（IDF）、可溶性膳食纖維（SDF）測定采用AOAC 991.43（酶重量法）標準[18]。試驗數據采用SPSS 17.0軟件進行差異顯著性（LSD法結合S-N-K法進行多重比較）和相關性分析。

應用Scott-Knott聚類分析法[19]對品種和地點進行聚類分析。

2 結果與分析

2.1 苦蕎子粒膳食纖維（DF）的品種及地域性差異

2.1.1 苦蕎子?？偵攀忱w維的品種與地域性差異及聚類分析 由表3可知，參試7個苦蕎品種在17個試點的子粒TDF含量為11.68%～24.13%，品種之間子粒TDF含量差異極顯著，其中西蕎2號在各試點的子粒TDF平均含量較高，為19.68%，極顯著高于黔苦3號、黔苦5號、川蕎1號、苦蕎04-46和六苦2081；黔苦3號的子粒TDF平均含量較低，為15.97%。不同品種子粒TDF含量的標準差結果顯示，西蕎2號的子粒TDF含量標準差偏大。品種間子粒TDF含量的變異系數在11.87%～16.28%，變異程度相對集中，西蕎2號變異較大。

地點之間的苦蕎子粒TDF含量差異也達極顯著水平。其中，以內蒙古自治區烏蘭察布市察哈爾右翼前旗、內蒙古自治區呼和浩特市武川縣、青海省西寧市互助縣栽培下的供試苦蕎子粒TDF平均含量較高，分別為20.46%、18.87%、18.87%；山西省朔州市右玉縣、西藏自治區日喀則市、貴州省畢節市威寧縣以及陜西省榆林市靖邊縣栽培下的TDF平均含量相對偏低，在14.09%～16.16%之間。不同地點苦蕎子粒TDF含量的標準差以西藏自治區山南地區乃東縣、云南省迪慶藏族自治州香格里拉縣、貴州省畢節市威寧縣的較大，同時這三地的變異程度也較大，變異系數分別為22.12%、21.17%、20.40%；變異系數較小的地點有內蒙古自治區烏蘭察布市察哈爾右翼前旗（5.87%）、西藏自治區日喀則市（6.47%）、四川省涼山州西昌市昭覺縣（6.55%）。

采用Scott-Knott聚類分析方法以苦蕎子粒TDF含量對品種和地點進行分類，7個品種聚類結果如圖1所示。λ是檢驗差異顯著性的統計量，根據群內差異不顯著和群間差異顯著的原則，將所得的3組再分類時，發現λ均未達到0.05顯著水平，因此可將7個品種分為3種不同類型：第一類包含西蕎2號、西蕎1號，該類子粒TDF含量較高；第二類包括苦蕎04-46、黔苦5號和川蕎1號，其子粒TDF含量適中；第三類包括六苦2081和黔苦3號，其子粒TDF含量相對偏低。這與品種間多重比較結果相一致。

17個地點首先可分為2類，對所得的2組再分類時，發現λ均未達到0.05顯著水平，因此17個地點可分為2種不同類型：第一類包含13個地點，該類種植下的苦蕎子粒TDF含量較高；第二類包括陜西省榆林市靖邊縣等4個地點，該類種植下的苦蕎子粒TDF含量相對偏低（圖2）。

2.1.2 苦蕎子粒不溶性膳食纖維的品種與地域性差異及聚類分析 由表4可知，苦蕎子粒的IDF含量在7.96%～20.05%之間變化，品種間差異達極顯著水平。其中，西蕎1號的子粒IDF平均含量較高，為15.83%，極顯著高于其他6個品種；黔苦3號最低，為12.84%。不同品種的子粒IDF含量的標準差顯示，苦蕎04-46標準差偏大。品種間的子粒IDF含量變異系數為14.36%～19.12%，變異程度相對集中。

地點間的苦蕎子粒IDF含量差異達極顯著水 平。其中以在內蒙古自治區烏蘭察布市察哈爾右翼前旗和內蒙古自治區呼和浩特市武川縣種植下的苦蕎子粒平均IDF含量較高，分別為17.29%和15.61%；以山西省朔州市右玉縣、西藏自治區日喀則市和山西省大同市南郊栽培下的苦蕎子粒IDF相對偏低，分別為10.81%、11.35%和12.49%。從苦蕎子粒IDF含量的變異系數看，地點間的變異系數在較大范圍內（6.96%～21.77%）波動，不同地點間苦蕎IDF的變異較大，其中貴州省畢節市威寧縣（21.77%）、西藏自治區山南地區乃東縣（21.46%）栽培下的變異最大，其標準差也較大。

采用Scott-Knott聚類分析方法以苦蕎子粒IDF含量對品種和地點進行聚類，7個苦蕎品種IDF聚類結果如圖3所示。由圖3可知，7個品種可分為2種不同類型，第一類只包括西蕎1號，其子粒IDF含量較高；第二類包括其他6個品種，此類子粒IDF含量相對偏低。這與品種間多重比較結果相一致。

17個地點聚類結果見圖4。由圖4可知，17個地點可分為5種不同類型，第一類僅包含內蒙古自治區烏蘭察布市察哈爾右翼前旗，其種植下的苦蕎子粒IDF含量最高；第二類為內蒙古自治區呼和浩特市武川縣，其種植下的苦蕎子粒IDF含量次之；第三類包括內蒙古自治區赤峰市等7個地點，此類地點種植下的苦蕎子粒IDF含量相對較高；第四類包括貴州省六盤水市水城縣等6個地點，此類地點種植下的苦蕎子粒IDF含量相對偏低；第五類包含西藏自治區日喀則市和山西省朔州市右玉縣，其種植下的苦蕎子粒IDF含量較低。

2.1.3 苦蕎子?？扇苄陨攀忱w維的品種與地域性差異及聚類分析 由表5可知，苦蕎子粒SDF含量在1.02%～10.65%之間，品種間差異極顯著，其中西蕎2號的平均含量較高，為6.11%，極顯著高于其他6個品種；六苦2081的含量最低，為2.38%。不同品種的苦蕎子粒SDF含量的標準差結果表明，西蕎2號標準差偏大。品種間的變異系數為31.20%～49.20%，變異均較大，其中以苦蕎04-46的變異系數最大。

地點間的苦蕎子粒SDF含量差異不顯著。其中，青海省西寧市互助縣、山西省大同市南郊、西藏自治區山南地區乃東縣和江蘇省泰州市泰興市4個地點栽培下的苦蕎子粒平均SDF含量較高。不同地點苦蕎子粒SDF含量的標準差顯示，四川省涼山州西昌市昭覺縣、山西省晉中市、云南省迪慶藏族自治州香格里拉縣、西藏自治區山南地區乃東縣栽培下的不同品種苦蕎子粒SDF含量標準差較大，且前三者的變異系數均在70%以上，而陜西省榆林市靖邊縣種植下的各苦蕎品種變異程度較小，變異系數為8.46%。各地點栽培下的苦蕎子粒SDF含量的變異系數在較大范圍內（8.46%～79.29%）波動，表明苦蕎品種等其他因素的差異對子?？扇苄陨攀忱w維含量的影響較大。

利用Scott-Knott聚類分析方法以子粒SDF含量對7個苦蕎品種進行分類，7個苦蕎品種可分為3種不同類型：第一類包含西蕎2號和苦蕎04-46，子粒SDF含量較高；第二類包括黔苦5號、黔苦3號和川蕎1號，子粒SDF含量適中；第三類為西蕎1號和六苦2081，子粒SDF含量較低。

由于地點間子粒SDF含量差異不顯著，故不對其進行Scott-Knott聚類分析。

2.2 不同苦蕎膳食纖維含量與生態因子的相關性

從表6可以看出，不同品種苦蕎膳食纖維含量與緯度、海拔、生育期均溫等因素之間相關性不顯著。

3 討論

國內外研究表明，膳食纖維的生理功能不僅與其含量有關，而且與不溶性膳食纖維和可溶性膳食纖維的組成形式也有很大關系[17，20-24]。IDF有助于腸道通便，具有預防結腸癌和便秘的功能，IDF具有較高的持水力和膨脹力，在腸道增大容積，引起飽腹感，并影響機體對食物中其他可消化糖的利用，因此IDF對預防肥胖癥和糖尿病有重要意義。SDF有抑制血糖升高、降低血脂、血壓，進而預防動脈硬化的作用，也可調節腸道菌群結構，減緩消化速度和最快捷排泄膽固醇，促進體內有毒重金屬的排出，有助于調節免疫系統功能，還可以調節胰島素和三酰甘油水平。因此不同的膳食纖維組分具有不同的功能，生產上有必要針對不同目的進行專一性生產。

時政等[25]對來自8個原產地的30份苦蕎資源在同地種植下的子粒膳食纖維含量研究表明，其TDF、IDF和SDF含量變異幅度分別為4.61%～40.95%、3.36%～31.08%、0.92%～17.51%。本研究供試7個品種在17個地點栽培的苦蕎子粒TDF、IDF、SDF含量變異范圍分別為11.68%～24.13%、7.96%～20.05%、1.02%～10.65%，其差異可能來自試驗選用的苦蕎品種、栽培地點和生態因子的不同。

本試驗中TDF、IDF含量在品種間及地點間差異極顯著，SDF含量在品種間差異也達極顯著水平，但地點間差異不顯著，說明選擇特定品種和適宜栽培區可提高子粒中的膳食纖維含量。本研究發現若以總膳食纖維為主要栽培目的時，西蕎2號和西蕎1號為較佳品種；若以不溶性膳食纖維為主要栽培目的時，宜選西蕎1號，種植在內蒙古自治區效果較好；若以可溶性膳食纖維為主要栽培目的時，宜選西蕎2號和苦蕎04-46。這些結果對苦蕎膳食纖維專一性生產有一定意義。

生態因子對苦蕎影響研究主要集中在以下幾個方面：不同海拔下苦蕎產量及農藝性狀差異研究；生育期內有效積溫、降水量與苦蕎穩產、高產的關系；光照度、溫度或伴隨不同播期而來的光照時長和光照度、溫度、濕度等氣候因子差異；施肥、種植密度等人為因子對苦蕎產量、品質和農藝性狀的影響研究等[26-30]。涉及生態因子與苦蕎膳食纖維含量變化的研究報道較少。本研究發現供試的苦蕎膳食纖維含量與基本生態因子（緯度、海拔、生育期均溫）的相關性不顯著，說明膳食纖維含量可能主要受遺傳及其他生態因子影響，對此有待進一步研究證實。

致謝：感謝國家現代農業產業技術體系2011年全國蕎麥品種展示各承擔單位提供的苦蕎種子樣品。

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（責任編輯 呂海霞）