彩色馬鈴薯產量和品質性狀評價

史瑞翔，李博雯，孫圣卿，吳曉紅，王競紅

（東北林業大學園林學院，黑龍江 哈爾濱 150040）

馬鈴薯（Solanum tuberosumL.）塊莖富含多種營養成分，諸如淀粉、蛋白質、脂肪、還原糖、多種維生素以及礦物質[1,2]。隨著功能農業的興起，人們開始更多地關注功能農產品，對馬鈴薯的研究重點從吃飽發展到能提供更高的營養保健價值[3,4]，因而富含高花青素含量的彩色馬鈴薯成為馬鈴薯產業研究的熱點。馬鈴薯薯肉顏色與塊莖所含的花青素、類胡蘿卜素含量相關，花青素含量的不同使其呈現紅色、紫色和橙色等[5,6]。花青素是天然水溶性色素，具有提高人體免疫力、預防疾病發生、提高抗氧化能力等重要作用[7,8]，與人類健康緊密相關。彩色馬鈴薯已成為天然色素和抗氧化劑的重要來源，已廣泛應用于食品業、醫藥業、飼料行業等多個領域[9-11]，引起了研究者更多的關注。

目前有關彩色馬鈴薯的研究報道主要集中在幾個方面，諸如組成成分測定[5,12]、相關基因表達[13]、引種比較評價[14,15]以及遺傳圖譜構建[16]等。花青素特有的缺電子結構特征，會受到活性氧負離子和自由電子的攻擊，導致其不穩定，易發生降解[17]。因此，彩色馬鈴薯收獲后花青素含量、組分結構及相關基因表達調控會發生明顯變化。李倩[18]比較分析了不同貯藏條件下馬鈴薯花青素含量的變化，指出在不同貯藏溫度下花青素含量都降低，且不同溫度間花青素含量下降比例差異不顯著；李潔雅等[19]測定了不同貯藏期間彩色馬鈴薯花青素的含量、組分，并分析了相關基因的表達，指出花青素總含量、相關基因表達量隨著貯藏時間的延長都表現降低，花青素組分也減少，但沒有明晰不同貯藏條件下花青素的變化趨勢。

為篩選優質高產、耐貯藏的彩色馬鈴薯品種，進而明確短期貯藏下花青素含量的變化趨勢，本研究以不同薯皮薯肉顏色的馬鈴薯為材料，‘大同里外黃’為對照，對其產量性狀、品質性狀比較分析，并測定短期貯藏下花青素含量，旨在拓寬彩色馬鈴薯種質資源，為彩色馬鈴薯種質資源的篩選、評價、利用等提供研究基礎。同時，也為彩色馬鈴薯合理貯藏條件的選擇提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

馬鈴薯材料包括‘大同里外黃’（CK）、‘荷蘭14號’‘E3’‘民豐紅’‘青薯9號’‘黑金剛’‘川引2號’‘永豐3號’‘475’‘476’‘后旗紅’以及‘紅顏’，由山西蓬勃農業科技股份有限公司提供，‘大同里外黃’在當地表現良好，選其作為對照材料。試驗采用單因素隨機區組設計，每個小區長6 m、寬4 m，播種行距80 cm，株距30 cm，每一品種（系）設置3次重復。2021年5月10日播種，9月下旬成熟后分期收獲。

1.2 試驗地概況

試驗于大同市左云縣馬鈴薯種植基地進行，左云縣位于山西省北部，無霜期95～130 d，晝夜溫差大，日照充足，試驗地地勢平坦，土壤肥沃，是山西省馬鈴薯的傳統種植區。

1.3 試驗方法

1.3.1 產量性狀測定

收獲時按小區全部收獲，將小區產量換算為公頃產量。同時，從每一種植小區選取馬鈴薯5株，用于測定產量構成因子的各個指標（單株產量、單株結薯數、單薯平均鮮重、商品薯率），其中商品薯率為單株內單個馬鈴薯塊莖重量大于75 g的塊莖總重量與單株產量的比值。

1.3.2 品質性狀測定

馬鈴薯收獲時，于每小區挑選10株馬鈴薯，篩選出10個大小一致、薯形規則的塊莖，分成兩部分，各5個塊莖。一部分用于品質性狀測定，另一部分貯藏于4℃的恒溫箱（無光照，濕度為80%左右），貯藏0，30和60 d時測定馬鈴薯塊莖中花青素含量。馬鈴薯品質指標（干物質含量、淀粉含量、還原糖含量、蛋白質含量、維生素C含量）的測定參照《馬鈴薯試驗研究方法》[20]。采用檸檬酸—磷酸氫二鈉緩沖液法測定花青素含量[21]。

1.3.3 數據處理

試驗數據應用Microsoft excel 2007計算馬鈴薯產量因子、各品質指標含量的平均值，以及最大值、最小值與變異系數，對測定的相關指標利用SPSS 20軟件進行方差分析、顯著性分析和相關性分析。采用模糊數學隸屬函數綜合評價馬鈴薯的產量性狀、品質指標。馬鈴薯的淀粉含量、維生素C含量、蛋白質含量、干物質含量與綜合品質指標呈正相關，利用公式X（μ）=（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）計算隸屬值；與綜合營養品質呈負相關的還原糖含量，采用公式X（μ）=1-[（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）]。公式中X表示不同馬鈴薯品種某一指標的測定值，該指標測定值中的最小值用Xmin表示，最大值用Xmax表示。通過計算，將馬鈴薯品種各個指標隸屬值累加后取平均值。平均隸屬值越高，表明其綜合性狀越好。

2 結果與分析

2.1 不同彩色馬鈴薯產量比較

不同彩色馬鈴薯品種（系）產量變化為11 958～33 558 kg/hm2，平均值為20 287 kg/hm2，其中‘民豐紅’產量顯著高于對照‘大同里外黃’（CK），較CK增產48.82%，增產幅度最大。‘川引2號’‘紅顏’‘475’‘476’產量顯著低于對照‘大同里外黃’（CK）。‘476’產量最低，較對照產量降低46.97%，與‘476’相比，‘民豐紅’增產180.63%（表1）。

表1 不同彩色馬鈴薯品種（系）產量Table 1 Yield of different color potato varieties(lines)

2.2 不同彩色馬鈴薯產量構成比較

對不同彩色馬鈴薯的單株結薯數、單薯平均鮮重、單株產量及商品薯率分析發現，參試材料單株結薯數均值為5.53個/株，變異系數為38.60%，‘后旗紅’的單株結薯數最多，為11.67個/株，‘荷蘭14號’最少，顯著低于對照‘大同里外黃’（CK）；單薯平均鮮重均值為0.17 kg，變異系數為37.00%，各品種（系）與對照之間差異不顯著。

不同彩色馬鈴薯的單株產量均值為0.79 kg/株，變異系數為26.32%，‘大同里外黃’（CK）的單株產量最高，為1.58 kg/株，除‘民豐紅’外，其他彩色馬鈴薯的單株產量均顯著低于對照，‘475’最低，為0.28 kg/株；12個馬鈴薯的商品薯率介于43.47%～100%，均值為80.00%，變異系數最小為14.00%，‘荷蘭14號’的商品薯率為100%，顯著高于‘后旗紅’‘475’，‘后旗紅’最低為43.47%（表2）。

表2 不同彩色馬鈴薯品種（系）產量構成因子Table 2 Yield components of different color potato varieties(lines)

2.3 不同彩色馬鈴薯產量及其構成因子相關性分析

分析彩色馬鈴薯平均產量、產量構成因素間的相關性。結果表明，單株結薯數與單株產量呈極顯著正相關（P＜0.01），相關系數r為0.635；單株結薯數與商品薯率呈極顯著負相關（P＜0.01），相關系數r為-0.582；單薯平均鮮重與單株結薯數呈顯著負相關（P＜0.05），相關系數r為-0.352（表3）。

表3 不同彩色馬鈴薯品種（系）產量與產量構成的相關性Table 3 Correlation of yield and yield components in different color potato varieties(lines)

2.4 不同彩色馬鈴薯品質性狀比較

對彩色馬鈴薯的品質性狀分析發現，馬鈴薯干物質平均含量為21.32%，變異系數為14.30%，‘民豐紅’含量最高，達30.03%，顯著高于除對照‘大同里外黃’（CK）、‘永豐3號’外的其他品種（系），‘476’含量最低，為13.81%；淀粉平均含量為14.10%，變異系數為30.28%，對照‘大同里外黃’（CK）的淀粉含量最高，為22.03%，顯著高于‘E3’‘紅顏’‘黑金剛’及‘476’，‘476’含量最低為7.98%。

彩色馬鈴薯蛋白質平均含量為1.31%，變異系數為16.77%，‘黑金剛’含量最高，為1.70%，顯著高于對照‘大同里外黃’（CK），‘后旗紅’含量最低為0.83%，顯著低于對照；還原糖平均含量為0.15%，‘川引2 號’含量最高，為0.48%，‘青薯9號’含量最低，僅為0.02%，對照‘大同里外黃’（CK）的含量顯著高于除‘E3’‘川引2號’‘紅顏’‘黑金剛’外的其他參試材料；12個彩色馬鈴薯維生素C 含量為 8.34～24.71 mg/100 g，‘永豐 3 號’的維生素C 含量最高，為24.71 mg/100 g，顯著高于對照‘大同里外黃’（CK），‘荷蘭 14 號’‘475’‘黑金剛’‘476’的維生素C 含量顯著低于對照，且‘黑金剛’含量最低，為8.34 mg/100 g（表4）。

表4 不同彩色馬鈴薯品種（系）品質性狀Table 4 Quality traits of different color potato varieties(lines)

2.5 不同彩色馬鈴薯品質性狀相關性

對馬鈴薯品質性狀間相關性進行分析（表5）。結果表明，干物質含量與淀粉含量呈極顯著正相關（P＜0.01），相關系數r為0.794；蛋白質含量與維生素C 含量呈顯著負相關（P＜0.05），相關系數r為-0.407；其他品質指標間無顯著相關性。

表5 不同彩色馬鈴薯品種（系）品質性狀相關性分析Table 5 Correlation of quality traits in different colored potato varieties(lines)

2.6 不同彩色馬鈴薯產量及品質指標隸屬函數值綜合評價

馬鈴薯產量因子、品質指標間相互聯系，有一定的相關性，不能通過單一指標對其進行綜合評價。為此，采用隸屬函數對不同彩色馬鈴薯品種（系）綜合評價，其中隸屬函數平均值越高，表明綜合性狀越好。經分析，‘民豐紅’綜合性狀最好，其次是‘大同里外黃’‘永豐3號’‘青薯9號’和‘476’的綜合性狀最差（表6）。

表6 不同彩色馬鈴薯品種（系）隸屬函數值Table 6 Membership function values of different color potato varieties(lines)

2.7 不同貯藏時期彩色馬鈴薯花青素含量差異

對彩色馬鈴薯的花青素含量分析發現，貯藏0 d時，所有參試材料花青素的平均含量為28.36 mg/100 g，變異系數為42.67%，含量為19.92～52.13 mg/100 g。‘E3’‘后旗紅’‘475’‘黑金剛’‘476’含量顯著高于對照‘大同里外黃’（CK），其中‘475’的含量最高，為52.13 mg/100 g。

彩色馬鈴薯30 d貯藏后，花青素含量為14.46～47.44 mg/100 g，平均含量為22.87 mg/100 g，‘后旗紅’‘475’‘黑金剛’‘476’含量顯著高于對照‘大同里外黃’（CK）；60 d貯藏后，花青素含量為13.69～31.10 mg/100 g，‘民豐紅’‘475’‘黑金剛’‘476’含量顯著高于對照，且‘黑金剛’含量最高，‘E3’‘紅顏’的含量顯著低于對照，‘E3’含量最低，為13.69 mg/100 g。

與0 d 相比，30 d 貯藏后，12 個馬鈴薯品種（系）的花青素含量均下降。60 d貯藏后，與30 d相比，7 個馬鈴薯品種（系）花青素含量降低，5 個品種含量升高，但均低于收獲初期0 d的含量。貯藏期間，‘民豐紅’花青素含量降幅最少，‘476’降幅最高（表7）。

表7 不同貯藏時期彩色馬鈴薯品種（系）花青素含量Table 7 Anthocyanin content of color potato varieties(lines)in different storage periods

3 討 論

實現高產是馬鈴薯品種篩選、新品種培育的一個重要指標。本試驗測定并比較了12 個馬鈴薯品種（系）的產量以及產量因子，結果表明，在相同的栽培條件下，各品種（系）間產量變化為11 958～33 558 kg/hm2，‘民豐紅’產量最高，且顯著高于對照‘大同里外黃’。單株產量與單薯平均鮮重、單株結薯數、商品薯率等相關，單株產量不變，單薯平均鮮重與單株結薯數呈負相關，即單株結薯數越多，單株平均鮮重越小。李晉田等[22]對3個馬鈴薯新品系及其親本分析評價，結果表明單株產量與單株結薯數呈極顯著正相關。齊海英等[23]研究表明馬鈴薯的單株結薯數與商品薯率呈極顯著負相關，均與本試驗結果一致。

近年來，隨著馬鈴薯主糧化進程的推進，以及功能農業的快速發展，對馬鈴薯的要求由追求溫飽轉向追求較高的營養和品質[24]。干物質、淀粉、蛋白質、維生素C、還原糖等性狀是評價馬鈴薯品質的主要指標[25]，其中，干物質、淀粉、還原糖的含量又與其加工品質密切相關。本試驗測定了12 個馬鈴薯的品質性狀，干物質含量的變異系數最小，還原糖含量的變異系數最大。馬鈴薯干物質含量為13.81%～30.03%，淀粉含量為7.98%～22.03%，干物質含量高且淀粉含量高的材料能用于馬鈴薯全粉加工[26]。馬鈴薯塊莖中淀粉含量與干物質含量密切相關，淀粉在馬鈴薯塊莖內的干物質組分中占60%～80%[27]，李晉田等[22]、吳琪瀅等[28]研究了不同馬鈴薯材料品質指標相關性，結果均表明，淀粉含量與干物質含量呈極顯著正相關，與本試驗結果一致。本試驗中還原糖含量為0.02%～0.48%，介于劉媛等[29]的研究結果之間，用于炸片的馬鈴薯材料還原糖含量需低于0.4%，在0.10%～0.33%時炸片的色澤及口味最佳[26]，可依據不同種植目的選擇彩色馬鈴薯材料。同時，馬鈴薯塊莖品質指標含量是受多基因控制的復雜遺傳性狀，除與參試材料本身的基因型有關外，也受種植地氣候、土壤條件、栽培技術等眾多因素的影響，同一品種（系）馬鈴薯品質指標在不同種植區會出現明顯差異[30]。

馬鈴薯中花青素由多種生物類黃酮組成，具有抗氧化、抗衰老、抗癌等功效。花青素含量也是判斷馬鈴薯品質的一個重要指標[1]。本試驗測定了貯藏0、30、60 d 的馬鈴薯花青素含量，并分析了不同貯藏時期花青素含量的變化趨勢，結果表明，貯藏0 d 花青素含量為19.92～52.13 mg/100 g，高于黎禮謙等[31]研究結果，而低于李潔雅等[19]、姜超[32]的研究結果。12 個馬鈴薯花青素含量隨著貯藏時間的增加含量降低，這一變化趨勢與李倩[18]、李潔雅等[19]研究結果相符。本試驗篩選出花青素含量較高的馬鈴薯品種‘475’，以及短期貯藏后，花青素含量降幅最小的品種‘民豐紅’，可為高含量花青素馬鈴薯品種的選育提供試驗材料以及研究基礎。

馬鈴薯的產量性狀、品質指標受多個因素的影響，不能通過單一指標對馬鈴薯進行綜合評價。模糊隸屬函數法是廣泛應用于各種領域的綜合分析方法，可避免由單一指標分析帶來的不全面性。本試驗采用隸屬函數法對參試馬鈴薯品種（系）的產量性狀和品質指標進行了綜合評價，‘民豐紅’的綜合性狀最優，其次是對照‘大同里外黃’‘永豐3 號’與‘青薯9 號’，最差是‘476’。吳琪瀅等[28]、王丹等[33]、李守強等[34]利用隸屬函數綜合評價法篩選出最佳的馬鈴薯品種，并對供試材料進行分類。目前，對馬鈴薯性狀指標的綜合評價還沒有統一的方法，為使馬鈴薯評價體系更加完善，應建立一套標準化的評價方法及評價標準。同時，在篩選優質馬鈴薯品種時，由于品種間差異以及氣候條件、土壤條件、栽培技術等的影響，應增加應試材料，開展多年多點試驗，使試驗結果更準確可靠。

12 個彩色馬鈴薯品種（系）中，‘民豐紅’綜合性狀最優，其次是‘永豐3號’‘青薯9號’，‘475’的花青素含量最高。可依據種植要求以及品種的性狀表現，選擇最佳的馬鈴薯品種（系）。