萬何平，冉景鴻，唐文彬，黃本亮，劉純樂，童江群，陳禪友

（江漢大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，湖北省豆類（蔬菜）植物工程技術(shù)研究中心，湖北 武漢 430056）

0 引言

食用豆類是世界性重要作物，也是我國居民傳統(tǒng)飲食的重要組成部分［1］。我國食用豆類植物資源十分豐富，已有6 000多年的栽培歷史，主要包括菜豆屬（P has eo l us）的菜豆（P.vu l g a r i sL.）、豇豆屬（V i g n a）的豇豆（V.unq ui cu l at aL.）等共11個(gè)種［2］。大豆、飯豆和小豆起源于中國，蠶豆、綠豆、豌豆、刀豆、扁豆和菜豆等外來豆類也在中國廣泛栽培種植［3］。豆類具有極高的營養(yǎng)價(jià)值，綠豆、豇豆、刀豆等食用豆類植物種子的蛋白質(zhì)含量為40%左右，比一般谷物高2～4倍［4］。此外，食用豆類種子油脂含量為15%～20%，且含有大量維生素A、B1、B2、C、E及多種礦物質(zhì)元素［5］。蛋白質(zhì)含量與油脂含量往往呈顯著性的負(fù)相關(guān)，因此培育蛋白質(zhì)和油脂“雙高”的品種十分困難，導(dǎo)致難以提高食用豆類植物的整體營養(yǎng)品質(zhì)［6-7］。種子發(fā)育過程不僅受其本身遺傳基因的調(diào)控，環(huán)境因子的改變（例如經(jīng)緯度、降雨等）對種子營養(yǎng)成分的合成與積累也造成不同程度的影響［8-9］。目前對不同食用豆類植物種子蛋白質(zhì)和脂肪含量測定的研究均在不同的產(chǎn)地和生態(tài)環(huán)境下進(jìn)行，缺乏在相對一致的栽培環(huán)境下不同食用豆類種子蛋白質(zhì)和脂肪含量的橫向比較。

本研究收集到10種食用豆類植物（每種5個(gè)品系，共計(jì)50個(gè)品系）種質(zhì)資源，通過田間和室內(nèi)試驗(yàn)，對10種食用豆類植物種子粗蛋白和粗脂肪進(jìn)行了精確測定，并做統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。比較不同種類的食用豆類植物種子的蛋白質(zhì)和脂肪含量水平，為豆類植物選育、留種和品種比較等工作提供一定的理論依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料收集

10種食用豆類植物種子（每種5個(gè)品系，共計(jì)50個(gè)品系）由江漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、湖北省豆類（蔬菜）植物工程技術(shù)研究中心收集（見表1）。

表1 試驗(yàn)材料Tab.1 Test materials

1.2 田間種植試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于武漢市漢南區(qū)的湖北省豆類（蔬菜）植物工程技術(shù)研究中心基地進(jìn)行，試驗(yàn)基地地勢平坦、肥力中等、排灌通暢。試驗(yàn)材料順序排列，采用穴播，每穴播種2粒，株距25 cm，中耕除草、病蟲防治等田間管理按照常規(guī)方法進(jìn)行。于同年收獲食用豆類植物種子。種子曬干、整理完畢后進(jìn)行粗蛋白和粗脂肪含量的測定。

1.3 粗蛋白質(zhì)和粗脂肪含量測定分析

利用近紅外光譜分析法測定食用豆類植物種子粗蛋白和粗脂肪含量［10］，具體如下：選取表1中飽滿、無病害的當(dāng)季食用豆類植物種子，使用JA5003B型電子天平分別稱量種子約50 g，使用波通DA7250近紅外光譜分析儀測定每份種子的粗蛋白質(zhì)含量（%）和粗脂肪含量（%），每份品系材料測定3次。蛋脂含量為蛋白質(zhì)含量和脂肪含量總和。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用SPSS22.0軟件進(jìn)行粗蛋白質(zhì)、粗脂肪含量和蛋脂總含量的描述性統(tǒng)計(jì)分析，主要計(jì)算了平均值、最大值、最小值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)，其中變異系數(shù)/%=（標(biāo)準(zhǔn)差/平均值）×100%，運(yùn)用Origin軟件進(jìn)行箱型圖的繪制。此外，利用R軟件對50份豆類材料的蛋白、脂肪以及蛋脂總量進(jìn)行聚類分析［11］。本試驗(yàn)分析所用統(tǒng)計(jì)方法參考文獻(xiàn)［12］的試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同食用豆類植物種子粗蛋白質(zhì)含量

10種食用豆類植物種子粗蛋白質(zhì)含量和描述性統(tǒng)計(jì)如表2和表3所示，食用豆類植物種子富含豐富的蛋白質(zhì)，其含量從最低的28.09%（DD-12）到最高的44.80%（JD-842）。通過比較不同種類豆類種子間的差異，結(jié)果顯示豇豆和菜豆種子粗蛋白質(zhì)含量均超過40%，其中豇豆為42.80%，菜豆為40.96%；刀豆、紅小豆、藜豆種子粗蛋白質(zhì)含量最低，均低于38%，其中刀豆最低；荷包豆、豌豆、扁豆、飯豆、綠豆粗蛋白質(zhì)含量在38%～40%之間。此外，除了刀豆種子粗蛋白質(zhì)含量變幅（13.32%）較大外，其他豆類植物種子粗蛋白質(zhì)變幅均較?。?%以內(nèi)），說明豆類植物種子蛋白質(zhì)遺傳多樣性較為穩(wěn)定，蛋白質(zhì)整體水平較高。

表2 10種食用豆類植物種子粗蛋白質(zhì)含量Tab.2 The crude protein content of 10 kinds of edible legume seeds /%

表3 10種食用豆類植物種子粗蛋白質(zhì)含量描述性統(tǒng)計(jì)Tab.3 Descriptive statistics of crude protein content in 10 kinds of edible legume seeds /%

2.2 不同食用豆類植物種子粗脂肪含量

10種食用豆類植物種子粗脂肪含量如表4和表5所示，食用豆類植物種子中粗脂肪含量變幅較大，其含量從最低的1.52%（SJ-15）到最高的26.90%（DD-12）。通過比較不同豆類種子的差異，結(jié)果顯示荷包豆、飯豆、刀豆、藜豆種子的粗脂肪含量均超過10%，藜豆和刀豆種子粗脂肪含量最高，平均值分別為16.42%和16.23%；綠豆、菜豆、豇豆、紅小豆、豌豆、扁豆種子的粗脂肪含量均低于10%，其中綠豆種子粗脂肪含量僅為2.84%。此外，綠豆、扁豆、紅小豆、飯豆種子粗脂肪含量的變異系數(shù)較小（6.56%～20.24%），說明這幾種豆類植物種子粗脂肪含量遺傳多樣性相對不足；豌豆、荷包豆、豇豆、刀豆、菜豆種子粗脂肪含量的變異系數(shù)較大（28.98%～67.46%），說明這幾種豆類植物種子脂肪含量具有豐富的遺傳多樣性。

表4 10種食用豆類植物種子粗脂肪含量Tab.4 The crude fat content of 10 kinds of edible legume seeds /%

表5 10種食用豆類植物種子粗脂肪含量描述性統(tǒng)計(jì)Tab.5 Descriptive statistics of crude fat content in 10 kinds of edible legume seeds /%

2.3 不同食用豆類植物種子蛋脂含量

如表6和表7所示，10種食用豆類植物種子蛋脂總量均超過40%，其含量從最低的40.04%（WD-10）到最高的55.73%（LD-12）。通過比較不同豆類間的差異，結(jié)果顯示藜豆和飯豆種子蛋脂含量均超過50%，其中藜豆為54.12%，飯豆為52.17%；紅小豆、綠豆和豌豆種子蛋脂含量較低，均低于45%；菜豆、扁豆、豇豆、荷包豆、刀豆蛋脂含量在46%～50%之間。此外，所有食用豆類植物種子蛋脂含量變幅均在10%以內(nèi)，說明豆類植物種子蛋脂含量的遺傳多樣性較為穩(wěn)定，整體水平較高。

表6 10種食用豆類植物種子蛋脂含量Tab.6 The protein-fat content of 10 kinds of edible legume seeds /%

表7 10種食用豆類植物種子蛋脂含量描述性統(tǒng)計(jì)Tab.7 Descriptive statistics of protein-fat content in 10 kinds of edible legume seeds /%

2.4 10種食用豆類植物種子粗蛋白質(zhì)、粗脂肪和蛋脂總量聚類分析

根據(jù)粗蛋白質(zhì)、粗脂肪和蛋脂總量對10種不同食用豆類植物共50個(gè)品系進(jìn)行聚類分析，結(jié)果如圖1所示，50份材料可分為3個(gè)品系群（I、II、III）。其中品系群I數(shù)量最多，包含33份材料，其特點(diǎn)是粗蛋白質(zhì)含量高（平均為39.3%），粗脂肪含量低（平均為5.78%），蛋脂含量中等水平（平均為45.10%）。品系群I內(nèi)部還能進(jìn)一步細(xì)分，如大多數(shù)小豆（XD）和豌豆（WD）能聚為一類，綠豆（LVD）能聚為一類，豇豆系（JD）和部分菜豆（SJ）能聚為一類，扁豆（BD）和部分豌豆（WD）能聚為一類。16份材料劃分為品系群II，主要包含藜豆（LD）、飯豆（FD）、刀豆（除了DD-12和DD-10外）以及荷包豆（HB-04、HB-03）和扁豆（BD-07），其特點(diǎn)是粗蛋白質(zhì)含量適中（平均為37.75%），粗脂肪含量和蛋脂含量高，其中粗脂肪含量平均為14.36%，蛋脂含量平均為52.12%。品系群Ⅲ為刀豆DD-12，其特點(diǎn)為粗脂肪含量最高，達(dá)到26.90%，蛋脂含量為54.99%，粗蛋白質(zhì)含量最低，僅為28.09%。

圖1 10種食用豆類植物種子粗蛋白質(zhì)、粗脂肪和蛋脂總量聚類分析Fig.1 Cluster analysis of protein,fat，and total protein-fat of 10 kinds of edible legume seeds

2.5 食用豆類植物種質(zhì)優(yōu)異資源的篩選

單從蛋脂總量來篩選，50份食用豆類植物品系中有8份可作為優(yōu)異資源，其蛋脂總量超過53%，分別是DD-12、DD-08、HB-04、LD-01、LD-09、LD-12、LD-13、FD-04。此外，高蛋白質(zhì)含量的品系材料有3份，分別是JD-812、JD-842、JD-848。高脂肪含量的材料有5份，分別是DD-12、DD-09、LD-01、LD-12、LD-13。

3 討論

目前，世界范圍內(nèi)都面臨著蛋白質(zhì)資源緊缺問題，此矛盾在我國尤為突出［13］，發(fā)展植物性蛋白是解決我國營養(yǎng)、安全問題的重要措施之一。2006年，我國正式啟動(dòng)“雙蛋白”工程項(xiàng)目，2017年，國務(wù)院將“雙蛋白”工程列入國民營養(yǎng)計(jì)劃，旨在通過提高現(xiàn)有蛋白質(zhì)資源的利用率，積極發(fā)掘與利用新的蛋白質(zhì)資源來緩解我國蛋白質(zhì)資源短缺難題［13-14］。其中，我國食用豆類植物種類繁多、栽培面積廣，是重要的優(yōu)質(zhì)植物性蛋白來源［3］。食用豆類植物種子中還含有一定量的脂肪，如大豆種子中的脂肪含量為20%左右，也是植物性油脂的重要來源之一［9，14］。食用豆類是國際貿(mào)易中的大宗商品之一，從事食用豆類進(jìn)出口的國家有150多個(gè)，每年進(jìn)出口量達(dá)600多萬噸，出口國以法國、美國、中國、土耳其四國為主［15］。目前國際食用豆類貿(mào)易十分活躍，我國每年出口的食用豆類有蠶豆、豌豆、綠豆、小豆、扁豆、菜豆、豇豆等［15-16］。本研究收集到豇豆、菜豆、扁豆、飯豆等10種常見的食用豆類植物種質(zhì)資源各5份，通過田間和室內(nèi)試驗(yàn)，對10種食用豆類植物種子粗蛋白和粗脂肪進(jìn)行了精確測定，結(jié)果顯示10種食用豆類品系植物種子蛋白質(zhì)遺傳多樣性較為穩(wěn)定，蛋白質(zhì)整體水平較高，平均粗蛋白質(zhì)含量為38.6%，其中豇豆和菜豆種子蛋白質(zhì)含量較高，均超過40%；刀豆、紅小豆、藜豆種子蛋白質(zhì)含量較低，而荷包豆、豌豆、扁豆、飯豆、綠豆蛋白質(zhì)含量中等，與前人報(bào)道的結(jié)果相一致［17］。與蛋白質(zhì)含量不同的是，食用豆類植物種子中脂肪含量相對較低，平均為8.9%，且其脂肪含量變幅較大，其中最低的僅為1.52%，而最高的能達(dá)到26.90%，具有豐富的遺傳多樣性。其中藜豆和刀豆種子脂肪含量最高，均超過16%；綠豆種子脂肪最低，僅為2.84%。綜合考慮蛋白質(zhì)和脂肪總含量，顯示豆類植物種子蛋脂含量的遺傳多樣性較為穩(wěn)定，整體水平較高，其中藜豆和飯豆種子蛋脂含量均超過50%；紅小豆、綠豆和豌豆種子蛋脂含量較低，均低于45%。根據(jù)蛋白、油脂和蛋脂總量對10種不同食用豆類植物共50個(gè)品系進(jìn)行聚類分析，可將所有材料分為3個(gè)品系群，聚類結(jié)果顯示大多數(shù)同種的豆類品系能聚在一起，但依舊有一些不同種類的材料聚為一類，說明不同食用豆類品種種子營養(yǎng)品質(zhì)性狀具有一致性和差異性。為進(jìn)一步開發(fā)食用豆類植物營養(yǎng)物質(zhì)提供了一定的理論依據(jù)。