谷子雜交種和常規(guī)種礦質(zhì)元素含量的比較研究

馬旭東，李瑞珍，薄曉峰，李兆斌

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，山西 太原 030006）

谷子（Setaria italicac）是我國(guó)北方地區(qū)主要的糧食作物之一，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高[1]，但產(chǎn)量低，種植面積逐年下降。相對(duì)常規(guī)谷[2，3]，雜交谷具有明顯的高產(chǎn)優(yōu)勢(shì)[4-6]。隨著人們生活水平的提高，人們?cè)絹碓阶⒅毓茸悠焚|(zhì)[7]，礦質(zhì)元素含量是谷子的一項(xiàng)重要品質(zhì)指標(biāo)，礦質(zhì)元素是人體生命活動(dòng)所必需的元素[8]，但礦質(zhì)元素在人體內(nèi)無法合成，必須通過食物攝取[9]。人體缺乏礦質(zhì)元素，容易患一些疾病[10]。缺乏了鈣元素，中老年人易患骨質(zhì)疏松，兒童易患佝僂病[11]；微量元素鐵，是紅細(xì)胞中血紅蛋白、細(xì)胞色素、肌細(xì)胞中肌紅蛋白形成必需的元素，如果人體處于長(zhǎng)期缺少鐵元素的狀態(tài)，很容易造成缺鐵性貧血癥等不良癥狀[12-13]；人體中有很多酶的組成成分都含有微量元素鋅，人的生長(zhǎng)發(fā)育、免疫功能、神經(jīng)、味覺、視力都離不開鋅，缺乏鋅元素，會(huì)使嬰幼兒生長(zhǎng)發(fā)育遲緩、抵抗力下降等狀況[14-16]。郝志[17]研究了小麥籽粒主要有益礦質(zhì)元素Fe、Zn、Cu、Mn的含量。衛(wèi)學(xué)青[18]等研究了在不同谷子品種中9種微量元素的含量，該研究表明：在不同谷子品種之間各礦質(zhì)元素的含量有一定差異。劉曉東[19]等對(duì)分別種植在5個(gè)不同地區(qū)的7個(gè)谷子品種比較4種礦物質(zhì)元素的含量。楊艷君[20]等比較了谷子雜交種與常規(guī)種的光合和葉綠素?zé)晒馓匦裕珜?duì)常規(guī)谷和雜交谷營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)比較的研究鮮見報(bào)道，本研究通過單因素四水平試驗(yàn)，對(duì)雜交谷（張雜谷5號(hào)和張雜谷13號(hào)）和常規(guī)谷（晉谷21號(hào)和晉谷59號(hào)）這4種谷子的鈣、鐵、鋅3種礦質(zhì)元素的含量進(jìn)行比較研究，為大面積培育、種植雜交谷奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

用于試驗(yàn)的谷子有4種，分別為：張雜谷5號(hào)、13號(hào)和晉谷21號(hào)、59號(hào)，均由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。

1.2 試驗(yàn)方法

在室溫下分別挑選出飽滿健康的4種谷粒（張雜谷5號(hào)、13號(hào)和晉谷21號(hào)、59號(hào)），剝?nèi)ネ鈿ぃ磧艄攘：娓伞?種谷子用粉碎機(jī)充分碾碎，保存?zhèn)溆谩Ｓ觅|(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的硝酸將Ca、Fe、Zn元素1 mg/mL標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液逐級(jí)稀釋，配制成Ca、Fe、Zn元素5個(gè)濃度梯度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，見表1。

表1 鈣、鐵、鋅元素做標(biāo)準(zhǔn)曲線的濃度Tab.1 The concentration of calcium,iron and zinc as standard curve

將4種谷粒分別稱取0.5 g于試管中，用硝酸（5 mL，70%）-過氧化氫（2 mL，30%）濕法消化，加熱后直至消解液澄清透明，放在通風(fēng)櫥中冷卻，消化液用去離子水稀釋，反復(fù)沖洗后轉(zhuǎn)移在25 mL容量瓶中，并稀釋到刻度線。

采用火焰原子吸收光譜法測(cè)定鈣元素、鐵元素、鋅元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液與樣品溶液，測(cè)出張雜谷5號(hào)、張雜谷13號(hào)、晉谷21號(hào)、晉谷59號(hào)中的鈣、鐵、鋅元素的含量，每種谷子的鈣、鐵、鋅元素測(cè)3次。鈣、鐵、鋅3種元素所選波長(zhǎng)見表2。在鈣、鐵、鋅3種元素相應(yīng)的波長(zhǎng)下，測(cè)定Ca、Fe、Zn元素5個(gè)濃度梯度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，得出鈣、鐵、鋅元素3種礦質(zhì)元素的回歸方程，見表3。

表2 各元素的波長(zhǎng)Tab.2 The wavelength of each element

表3 鈣、鐵、鋅元素回歸方程及相關(guān)系數(shù)Tab.3 The regression equation and correlation coefficient of calcium,iron and zinc

測(cè)定4種谷子樣品溶液的吸光值，每種谷粒的每種元素測(cè)定3次。將每種谷子樣品溶液中鈣、鐵、鋅元素的吸光值代入鈣、鐵、鋅元素的回歸方程中，得到樣品中的元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)（mg/L），根據(jù)食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中Ca、Fe、Zn的測(cè)定方法[21-22]，通過微量元素計(jì)算公式，得出谷子中鈣、鐵、鋅元素的含量（mg/kg）。計(jì)算公式如下：

式中：X——谷子中鈣、鐵、鋅元素的含量，mg/kg；ρ——測(cè)定谷子中樣品溶液的礦質(zhì)元素的含量，mg/L；ρ0——測(cè)定空白液中的元素質(zhì)量濃度，mg/L；V——谷子樣品溶液的體積，mL；m——谷子樣品的質(zhì)量，g。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

在Excel整理試驗(yàn)中所收集的數(shù)據(jù)，采用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)Excel整理好的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，通過方差分方法比較不同品種谷子之間鈣、鐵、鋅元素的含量，如谷子品種之間存在差異，則進(jìn)行多重比較。以P＜0.05為顯著水平，P＜0.01為極顯著水平。

2 結(jié)果與分析

2.1 基本描述統(tǒng)計(jì)

對(duì)試驗(yàn)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行基本描述性統(tǒng)計(jì)，可以得到鈣、鐵、鋅元素含量的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，結(jié)果見表4，并制成圖1。由圖1可直觀看出：晉谷21號(hào)的鈣元素含量相對(duì)高；張雜谷5號(hào)的鐵元素含量相對(duì)要高；4種谷子的鋅元素含量差異不大。

表4 不同谷子鈣、鐵、鋅元素含量基本描述統(tǒng)計(jì)Tab.4 The basic descriptive statistics of calcium,iron and zinc contents in different millet

圖1 不同谷子中的鈣、鐵、鋅元素含量Fig.1 The contents of calcium,iron and zinc in different millet

2.2 不同谷子之間鈣元素含量的比較

經(jīng)過方差分析可以得出：鈣元素的含量在張雜谷5號(hào)、張雜谷13號(hào)、晉谷21號(hào)、晉谷59號(hào)這4種谷子之間存在極顯著差異（P＜0.01）。進(jìn)一步進(jìn)行多重比較，見表5。4種谷粒鈣元素的多重結(jié)果表明：晉谷21號(hào)所含的鈣元素極顯著高于晉谷59號(hào)、張雜谷5號(hào)、張雜谷13號(hào)；晉谷59號(hào)所含的鈣元素顯著高于張雜谷13號(hào)，但和張雜谷5號(hào)沒有差異；張雜谷5號(hào)所含的鈣元素極顯著高于張雜谷13號(hào)。

表5 Tukey法4種谷粒所含鈣元素多重比較的結(jié)果Tab.5 The results of multiple comparison of calcium elements in four kinds of grain by Tukey method

2.3 不同谷子之間鐵元素含量的比較

經(jīng)過方差分析得出：鐵元素在張雜谷5號(hào)、張雜谷13號(hào)、晉谷21號(hào)、晉谷59號(hào)這4種谷子之間的含量存在極顯著差異（P＜0.01）。4種谷粒所含鐵元素的多重比較結(jié)果，見表6。張雜谷5號(hào)的鐵元素含量極顯著高于13號(hào)，但與晉谷21號(hào)不存在顯著差異；晉谷21號(hào)的鐵元素含量顯著高于13號(hào)，但與晉谷59號(hào)不存在顯著差異；晉谷59號(hào)和張雜谷13號(hào)不存在差異。

表6 Tukey法4種谷粒所含鐵元素多重比較結(jié)果Tab.6 The multiple comparison results of iron elements in four grains by Tukey method

2.4 不同谷子之間鋅元素含量的比較

通過方差分析得出：鋅元素在張雜谷5號(hào)、張雜谷13號(hào)、晉谷21號(hào)、晉谷59號(hào)之間的含量不存在顯著差異（P＞0.05）。這說明常規(guī)谷與雜交谷中鋅元素的含量接近，在產(chǎn)量提高的同時(shí)，也保持了所含鋅元素的質(zhì)量。

3 討論

谷子作為日常生活中人們經(jīng)常食用的農(nóng)作物，與人類生活息息相關(guān)。對(duì)張雜谷5號(hào)、張雜谷13號(hào)、晉谷21號(hào)、晉谷59號(hào)這4種谷子中3種礦質(zhì)元素的測(cè)定得出：4種谷子中所含鈣、鐵、鋅元素的含量為Ca＞Fe＞Zn。

鈣是人體所需最常見的大量元素之一，從嬰兒到老年整個(gè)時(shí)期都需要大量的鈣元素維持健康，尤其在兒童、青少年需要長(zhǎng)身體的階段。日常生活中，人們通過食用的牛奶、雞蛋來補(bǔ)鈣。谷子作為人們?nèi)粘Ｉ畹闹魇常?個(gè)谷子品種中鈣元素含量存在極顯著差異，鈣元素在晉谷21號(hào)中的含量極顯著高于其他3個(gè)谷子品種，所以對(duì)于鈣元素來說，晉谷21號(hào)在這4個(gè)谷子品種中是最好的；在常規(guī)種和雜交種間，晉谷59號(hào)的鈣元素顯著高于張雜谷13號(hào)，但與張雜谷5號(hào)沒有達(dá)到顯著差異，在2種雜交谷之間，張雜谷5號(hào)的鈣元素極顯著高于13號(hào)。梁克紅[23]等對(duì)晉谷中4種品種的礦質(zhì)元素研究表明：不同品種中鈣元素的含量有顯著差異，而鋅元素?zé)o顯著差異，與本試驗(yàn)結(jié)果相一致。

微量元素鐵同樣是微量元素中常見的元素，及時(shí)補(bǔ)充鐵元素可以防止缺鐵性貧血癥。鐵元素的含量在4種谷子中存在極顯著差異，張雜谷5號(hào)的鐵元素含量極顯著高于張雜谷13號(hào)，但與晉谷21號(hào)、晉谷59號(hào)中的鐵元素含量不存在顯著差異。所以鐵元素在兩種雜交谷之間的差別較大，張雜谷5號(hào)與常規(guī)谷之間鐵元素的含量差異不大。

微量元素鋅也是人生長(zhǎng)發(fā)育過程中不可缺少的，尤其在兒童時(shí)期具有相當(dāng)重要的作用，促進(jìn)生長(zhǎng)增強(qiáng)抵抗力。在4種谷子之間鋅元素的含量不存在顯著差異。寧娜[24]在對(duì)區(qū)域和品種對(duì)谷子的影響研究中表明，種植區(qū)域?qū)茸又锈}、鐵、鋅元素的含量有較大影響，谷子的不同品種對(duì)鈣、鐵、鋅元素的含量也有影響，但地域因素要顯著高于品種因素。

礦質(zhì)元素是人體生長(zhǎng)和生命活動(dòng)不可缺少的元素，在機(jī)體所需的量很少，但人體又無法自身合成，只能通過食物獲取。現(xiàn)如今人們的收入不斷提高，更加關(guān)注生活的質(zhì)量問題。在礦質(zhì)元素的含量這一品質(zhì)上，張雜谷5號(hào)并不比常規(guī)谷差，評(píng)價(jià)谷子的品質(zhì)，不能只看礦質(zhì)元素這一類指標(biāo)，同時(shí)也綜合考慮其他蒸煮品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)等方面，在產(chǎn)量方面，雜交谷的產(chǎn)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)谷，所以大面積推廣雜交谷是可行的。該研究為谷子品種資源進(jìn)一步開發(fā)利用及新品種選育提供依據(jù)。