不同木薯种质资源主要矿物质元素差异性分析

王思琦，宋记明，曹 敏，王 睿，唐 丽，张 瑞，田容至，吴金山,4*，张肖飞，陈银华

不同木薯种质资源主要矿物质元素差异性分析

王思琦1，宋记明2，曹 敏1，王 睿1，唐 丽1，张 瑞1，田容至3，吴金山1,4*，张肖飞5，陈银华1

1. 海南大学热带作物学院，海南海口 570228；2. 云南省农业科学院热带亚热带经济作物研究所，云南保山 678000；3. 中央党校（国家行政学院）研究生院，北京 100091；4. 海南大学林学院，海南海口 570228；5. 国际热带农业中心（CIAT），哥伦比亚卡利 A.A 6713

为了解不同木薯种质资源矿物质元素含量，优选含量丰富的品种，为木薯的综合利用提供数据支撑，本文采用马弗炉法、原子吸收和原子荧光法分别对113份木薯种质资源灰分与矿物质元素含量进行测定，结果表明：矿物质元素Cr、Cu、Se含量均低于1 mg/kg（干重），Ca、Fe、K、Mg、Mn、Na、Zn含量分别为66.39～1609.81 mg/kg、4.35～ 38.93 mg/kg、1954.56～8762.78 mg/kg、149.04～1143.73 mg/kg、4.48～37.40 mg/kg、36.80～530.40 mg/kg、6.35～24.83 mg/kg。利用概率分级法将113份木薯种质资源灰分及矿物质元素含量分为5级，即极高、高、中、低和极低，并推荐极高品系作为基础亲本材料。在相关性分析中，灰分与Fe、Mg、Na、Zn含量具有较为显著的相关性，Ca含量与K、Mn含量呈极显著正相关，Ca含量与Mg、Na含量呈极显著负相关，Fe含量与Mg、Na、Zn含量成极显著正相关，K含量与Mn含量呈极显著正相关，与Na含量呈极显著负相关，Mg含量与Na、Zn含量呈极显著正相关，Zn含量与Mn、Na含量呈极显著正相关。Zn与各矿物质元素的吸收有较强的相互促进作用，Fe含量与Mg、Na含量有较强的相互促进作用，Ca含量与K、Mn的吸收有较强的促进作用，而Ca、K、Mn与Fe、Mg、Na的吸收可能存在一定的拮抗作用。结合主成分分析、聚类分析对不同木薯种质资源矿物质元素含量进行综合评价，得到特征值大于1的主成分2个，累计方差贡献率达61.707%。聚类分析可将113个木薯种质资源分为3类，根据矿物质元素含量差异可将不同木薯品种分为Na、Mg、Zn、Fe含量较高和Mn、Ca、K、Zn含量较高两大类，主成分综合评价中‘274’‘50’‘571’‘521’‘417’等木薯种质资源得分较高。

木薯；矿物质元素；灰分；含量；分析

木薯（Crantz）是一种多年生大戟科木薯属植物，抗旱耐贫瘠，广泛种植于非洲、美洲和亚洲等100余个国家或地区[1]，它作为世界上近6亿人口生存的食粮，仅次于甘蔗、玉米、水稻、小麦和土豆，是世界第六大粮食作物[2]。常用于生产酒精、淀粉，其根与叶也是碳水化合物、蛋白质、维生素和矿物质元素的重要来源[3]。其中，矿物质元素是植物体重要化合物组成部分，参与酶促反应并具有调节植物代谢等功能[4]。同时其作为构成人体组织的重要成分[5]，具有维持机体酸碱平衡、保持组织细胞渗透压、调节机体免疫力等特殊生理功能[6-7]。因此了解木薯灰分及其矿物质元素的多样性对进一步探究木薯生理特性及营养价值具有重要意义。

当前国内外对木薯营养成分及矿物质元素分析多集中于少数几个品种[8-11]，SUKMA等[12]探究了木薯基因差异与矿物质含量的相关性，也有研究报道将木薯与其他谷物、蔬菜、动物产品等的矿物质元素含量以及衍生的木薯产品进行分析比较[13-15]。但目前鲜有对木薯多个品种灰分及矿物质元素含量进行系统性测定与分析比较。本研究主要以113份木薯种质资源为实验材料，利用马弗炉法、原子吸收和原子荧光法测定其灰分及矿物质元素含量，筛选出含量丰富的种质资源并对其评价，为木薯生产及其产品深加工提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

113份木薯种质种植于海南省海南大学儋州校区农科基地木薯种质资源圃，其海拔为380 m，坐标为东经109°49′、北纬19°51′。试验地块每年统一连续耕作，4月种植，翌年3月收获，土质为红壤土。实验所用的113份木薯块根取自同一地块，生长期6月龄。取好样后将木薯块根削皮、切段，并在60℃的烘箱干燥24 h后，用研磨机研磨成粉，过80目筛，存放于自封袋中密封、编号，待实验，编号与名称见表1。

使用仪器包括：DHG-9070A电热鼓风干燥箱（上海一恒科学仪器有限公司）；300Y多功能粉碎机（伯欧五金厂）；EL204电子分析天平[0.001，梅特勒有限–托利多仪器（上海）有限公司]；RE52AA旋转蒸发仪（上海亚荣生化仪器厂）；Z-5000原子吸收分光光度计（日本日立公司）；AFS230a双光道原子荧光光谱仪（北京海光仪器有限公司）；ContrAA300连续光谱原子吸收光谱仪（德国耶拿分析仪器股份有限公司）。

表1 参试木薯种质资源

1.2 方法

1.2.1 马弗炉法灰分含量测定 首先将木薯块根在550℃下焚烧4 h，参照GB/T 5009.4—2016标准，得到灰分含量并测定数据[16]。

1.2.2 原子光谱仪的矿物质元素测定 利用原子吸收光谱仪和原子荧光光谱仪，按照GB 5009系列标准，测定样品液中矿物质元素[17]。其中，微量元素含量：钠（GB/T 15402—1994）；钾（GB/T 5009.91—2003）；钙（GB/T 5009.92—2003）；镁、铁、锰（GB/T 5009.90—2003）；铜（GB/T 5009.13—2003）；锌（GB/T 5009.14—2003）。重金属含量：砷（GB/T 5009.11—2003）；铅（GB/T 5009.12—2010）；镉（GB/T 5009.15—2003）；汞（GB/T 5009.17—2003），均按相应标准进行。

1.2.3 灰分及矿物质元素概率分级 采用K-S检验法，按照（–1.2816S）、（–0.5244S）、（+0.5244S）、（+1.2816S）4个分割点[19]将灰分及矿物质元素含量从低到高顺序各分为5个等级，性状划分等级标准见表2，各分级种质资源指标间存在极显著性差异（<0.01），可用来筛选评价参试种质资源，相关指标含量及特性极高品系可作为相应木薯品质育种利用的基础亲本材料。

1.3 数据处理

本研究在得到灰分及矿物质元素含量数据后，采用SPSS 22.0软件，运用基于K-S检验概率分级法、相关性分析法、主成分分析法、聚类分析法及主成分综合得分评价法进行分析与处理。

2 结果与分析

2.1 灰分及矿物质元素的含量及相关性分析

2.1.1 灰分及矿物质元素含量分析 灰分含量反映了样品中矿物质元素含量并提供了其存在必需矿物质水平的估计值，对木薯种质资源的鉴别起着重要作用[18]。113份木薯种质资源灰分及矿物质元素含量特性如表3所示。

表2 木薯种质资源灰分及矿物质元素含量概率分级

表3 木薯种质资源灰分和矿物质元素含量特性

由表3可知，不同木薯灰分含量为1.03%～ 4.26%，种质‘50’含量最高，其次‘571’和‘428’，‘老板娘2号’含量最低，灰分含量平均值为1.97%，变异系数为36.50%。

大量元素K含量最高，其次是Mg、Na和Ca。K含量为1954.56～8762.78 mg/kg，平均值为4882.34 mg/kg，‘T3C1’含量最高，其次‘JG1301’和‘SC7’，‘50’含量最低，K含量的变异系数为24.53%。

Mg含量为149.04～1143.73 mg/kg，平均值为429.18 mg/kg，‘521’含量最高，其次‘571’和‘274’，‘MF556’含量最低，Mg含量的变异系数为37.30%。Na含量在36.80～530.40 mg/kg之间，平均值为99.62 mg/kg，‘50’含量最高，其次‘274’和‘417’，‘H660’含量最低，Na含量的变异系数为82.78%。Ca含量为66.39～1609.81 mg/kg，平均值为543.20 mg/kg，‘T4C1’含量最高，其次‘T3B1’和‘MF81’，‘6068’含量最低，Ca含量的变异系数为56.16%。微量元素Fe、Mn、Zn含量较高，Cr、Cu、Se含量均低于1 mg/kg（干重），其中Fe含量为4.35～38.93 mg/kg，平均值为11.05 mg/kg，‘F2000’含量最高，其次‘M-FC10’和‘521’，‘MF532’含量最低，Fe含量的变异系数为53.42%。Mn含量在4.48～37.40 mg/kg之间，平均值为13.38 mg/kg，‘T1B’含量最高，其次‘M-GR911’和‘MF81’，1‘6068’含量最低，Mn含量的变异系数为48.87%。Zn含量在6.35～ 24.83 mg/kg之间，平均值为12 mg/kg，‘ZM8229’含量最高，其次‘50’和‘T1B’，‘泰国种’含量最低，Zn含量的变异系数为29.71%。

2.1.2 灰分及矿物质元素概率分级结果 113份木薯种质资源的灰分含量≤1.05%为1级，代表资源为‘老板娘2号’‘COL713’共2份，占总参试资源的1.77%；1.05%～1.59%为2级，代表资源‘MSC5’‘SC5’‘MF181’等共31份，占总参试资源的53.10%；1.59%～2.34%为3级，代表资源为‘琼中1号’‘SC124’‘SC10’等共60份，占总参试资源的53.10%；2.34%～2.88%为4级，代表资源‘F2000’‘T2C1’‘T1A1’等共67份，占总参试资源的59.25%；>2.88%为5级，代表资源‘50’‘571’‘428’共13份，占总参试资源的11.50%。

Ca含量≤152.22 mg/kg为1级，代表资源为‘6068’‘MB’‘521’等共7份，占总参试资源的6.19%；152.22～383.22 mg/kg为2级，代表资源‘COC173’‘CH20’‘NZ188’等共35份，占总参试资源的30.97%；383.22～ 703.18 mg/kg为3级，代表资源‘E1340’‘MF556’‘ME190’等共44份，占总参试资源的38.94%；703.18～ 934.19 mg/kg为4级，代表资源‘T4A1’‘T1C1’‘M-GR911’等共13份，占总参试资源的11.50%；>934.19 mg/kg为5级，代表资源‘T4C1’‘T3B1’‘MF81’共14份，占总参试资源的12.39%。

Fe含量≤3.50 mg/kg为1级，无代表资源；3.50～7.96 mg/kg为2级，代表资源‘SC8’‘MF532’‘OOO’等共37份，占总参试资源的26.55%；7.96～14.15 mg/kg为3级，代表资源‘T3B1’‘F539’‘MF359’等共55份，占总参试资源的48.67%；14.15～18.61 mg/kg为4级，代表资源‘6068’‘T3C1’‘T4C1’等共9份，占总参试资源的7.96%；>18.61 mg/kg为5级，代表资源‘F2000’‘M-FC10’‘521’等共12份，占总参试资源的10.62%。

K含量≤3347.66 mg/kg为1级，代表资源为‘50’‘C9’‘老板娘1号’等共11份，占总参试资源的9.73%；3347.66～4254.38 mg/kg为2级，代表资源‘新选048’‘SC205’‘H660’等共26份，占总参试资源的23.01%；4254.38～ 5510.29 mg/kg为3级，代表资源‘M-SC4’‘C576’‘COL715’等共41份，占总参试资源的36.28%；5510.29～6417.01 mg/kg为4级，代表资源‘C1030’‘ME190’‘SC11’等共25份，占总参试资源的22.12%；>6417.01 mg/kg为5级，代表资源‘T3C1’‘JG1301’‘SC7’等共10份，占总参试资源的8.85%。

Mg含量≤224.02 mg/kg为1级，代表资源为‘MF556’‘MF-元引983’‘MF181’共3份，占总参试资源的2.65%；224.02～ 345.24 mg/kg为2级，代表资源‘水果木薯’‘T4A1’‘MF81’等共26份，占总参试资源的23.01%；345.24～513.13 mg/kg为3级，代表资源‘南美9号’‘T3A1’‘ITBB01’等共59份，占总参试资源的52.21%；513.13～634.34 mg/kg为4级，代表资源‘COL715’‘ME190’‘M-FC10’等共15份，占总参试资源的13.27%；>634.34 mg/kg为5级，代表资源‘521’‘571’‘274’等共10份，占总参试资源的8.85%。

Mn含量≤5.00 mg/kg为1级，代表资源为‘6068’‘MB’‘H660’等共3份，占总参试资源的2.56%；5.00～9.95 mg/kg为2级（低），代表资源‘泰国’‘E1340’‘老板娘2号’等共38份，占总参试资源的33.63%；9.95～16.81 mg/kg为3级，代表资源‘CM901’‘华南8号’‘R3’等共48份，占总参试资源的42.48%；16.81～21.76 mg/kg为4级（高），代表资源‘T3B1’‘MF532’‘SC4’等共14份，占总参试资源的12.39%；>21.76 mg/kg为5级，代表资源‘T1B’‘M-GR911’‘MF81’等共10份，占总参试资源的8.85%。

Na含量≤0 mg/kg为1级，无代表资源，占总参试资源的12.39%；0～56.38 mg/kg为2级，代表资源‘H660’‘泰国种’‘南美9号’等共14份，占总参试资源的77.88%；56.38- 142.86 mg/kg为3级，代表资源‘GR3’、‘C1030’‘SC8’辐射等共88份，占总参试资源的2.65%；142.86～205.31 mg/kg为4级，代表资源‘428’‘T3B1’‘SC8013’等共3份，占总参试资源的22.17%；>205.31 mg/kg为5级，代表资源‘50’‘274’‘417’等共8份，占总参试资源的7.08%。

Zn含量≤7.43 mg/kg为1级，代表资源‘泰国种’‘泰国’‘GR6’等共6份，占总参试资源的5.31%；7.43～10.13 mg/kg为2级，代表资源‘花叶木薯’‘E1340’‘SC205’等共29份，占总参试资源的25.66%；10.13～13.86 mg/kg为3级，代表资源‘SC201’‘C3’‘ME191’等共54份，占总参试资源的47.79%；13.86～ 16.56 mg/kg为4级，代表资源‘SC12’‘T3B1’‘T2C1’等共12份，占总参试资源的10.62%；>16.56 mg/kg为5级，代表资源‘ZM8229’‘50’‘T1B’等共12份，占总参试资源的10.62%。

2.1.3 灰分及矿物质元素间的相关性分析 对113份木薯种质资源的灰分及矿物质元素进行相关性分析[20]。由表4可知，灰分含量与Fe、Mg、Na、Zn含量相关性达到了极显著水平，与Ca、K含量达到了显著水平，Mn含量与灰分含量不具有相关性。

另外各矿物质元素间也存在较高的相关性。Ca含量和K、Mn含量呈极显著正相关；Ca含量和Mg、Na含量呈极显著负相关；Fe含量和Mg、Na、Zn含量呈极显著正相关；K含量与Mn含量呈极显著正相关，与Na含量呈极显著负相关；Mg含量与Na、Zn含量呈极显著正相关；Zn含量与Mn、Na含量呈极显著正相关。因此，在木薯种质资源中，Zn与多种矿物质元素的吸收有较强的相互促进作用，Fe含量与Mg、Na含量有较强的相互促进作用，Ca含量与K、Mn的吸收有较强的促进作用，而Ca、K、Mn与Fe、Mg、Na的吸收可能存在一定的拮抗作用[21]。

表4 木薯种质资源灰分及矿物质元素之间的相关性分析

注：*表示显著相关（＜0.05），**表示极显著相关（＜0.01）。

Note：*indicates significant correlation (＜0.05),**indicates extremely significant correlation (＜0.01).

2.2 矿物质元素间的主成分分析及聚类分析

2.2.1 矿物质元素主成分分析 对113份木薯种质资源7种矿物质元素进行主成分分析[22]。得到相关矩阵的特征值和方差贡献率，如表5所示。提取特征值大于1的2个主成分[23]，第一主成分方差贡献率占总变异信息的34.636%，主要反映微量元素Fe、Mg、Na的变异信息；第二主成分方差贡献率27.070%，主要反映了微量元素Ca、K、Mn的变异信息，提取得到的2个主成分累计方差贡献率达61.707%。

表5 主成分方差解释

主成分的载荷矩阵旋转之后的载荷系数更接近1或者更接近0，这样得到的主成分能够更好地解释和命名变量[24]。如表6显示了木薯7种矿物质元素的主成分旋转之后的载荷矩阵中各成分在各个主成分矩阵中的权重系数。第一主成分矿物质元素Na、Mg、Zn、Fe的载荷系数，说明Na、Mg、Zn、Fe与第一主成分存在高度的相关性；第二主成分矿物质元素Mn、Ca、K、Zn的载荷系数，说明Mn、Ca、K、Zn与第二主成分有较高的相关性。

表6 主成分分析旋转后的成分载荷矩阵

在主成分分析的基础上，根据第一主成分和第二主成分因子得分值制作二维主成分下的散点分布图[25]，如图1所示。

图1 主成分分布散点图

2.2.2 矿物质元素聚类分析 通过对113份木薯种质资源进行系统聚类分析，聚类距离采用欧式距离平方法，聚类方法采用组间联接法[26]，根据不同品种类间距离进行区分[27]，得到不同品种聚类树状图，与主成分分析分类结果相似。

图2中可见欧式距离超过5时可分为3类，结合主成分分析相关值对木薯种质资源进行区分[28]。即第一类为‘274’‘521’‘571’等Na、Mg、Zn、Fe四种矿物质元素含量相对较高的品种；第二类为‘T4C1’‘T3C1’‘SC124多倍体’等矿物质元素Mn、Ca、K、Zn含量相对较高的品种；第三类为少数几种矿质元素均含量较低的品种。

图2 聚类分析谱系图

2.2.2 矿物质元素主成分综合得分 将7种矿物质元素数据标准化后分别得到CaFeKMgMnNaZn，通过主成分载荷矩阵表及各主成分特征值得出相关系数并计算相应主成分值[29]，计算过程如公式（1）、（2）所示：

进一步以两个主成分所对应的特征值占所提取主成分总的特征值之和的比例作为权重[30]，计算主成分综合模型，根据主成分综合模型即可算出综合主成分值[31-32]，计算过程见公式（3）：

由表7可知113份木薯种质资源主成分综合得分及排名。其中有41份木薯种质资源矿物质元素含量特性综合得分为正数，72份木薯种质资源综合得分为负数，综合得分排在前5位的是‘274’‘50’‘571’‘521’‘417’。‘274’和‘50’综合得分最高，均为3.34，说明矿物质元素总体含量水平较高。‘泰国种’得分最低，为–1.68，说明矿物质元素在该种质中的总体含量水平较低。

表7 木薯种植资源矿物质元素含量特性的综合评价

续表7 木薯种植资源矿物质元素含量特性的综合评价

Tab. 7 Comprehensive evaluation of mineral element content characteristics in cassava germplasm resources (continued)

3 讨论

通过对113份木薯种质资源灰分及矿物质元素含量测定，发现灰分含量在1.03%～4.26%之间共有80份。在概率分级下极高类别多于2.90%，共有13种；高类别即超过2.37%，共有67种。不同木薯品种间存在显著差异。在所有木薯品种中，矿物质元素Cr、Cu、Se含量均低于1 mg/kg（干重），Ca、Fe、K、Mg、Mn、Na、Zn含量分别为66.39～1609.81、4.35～38.93、1954.56～8762.78、149.04～1143.73、4.48～37.40、36.80～530.40、6.35～ 24.83 mg/kg。同时结合相关性分析发现，在同一生长环境及同一收获期的条件下，木薯种质资源中Zn和各矿物质元素具有较强的相互促进作用，如Fe含量与Mg、Na含量具有较强的相互促进作用，Ca含量与K、Mn含量吸收有较强的促进作用，而Ca、K、Mn含量吸收与Fe、Mg、Na的吸收可能存在一定的拮抗作用。同时通过主成分综合得分分析对不同木薯种植资源的矿物质元素含量进行综合打分并排序，结合不同木薯种质资源矿物质元素含量的差异和分级，对优选矿物质元素含量丰富的品种具有重要的参考意义。

[1] LEITE A L M P, ZANON C D, MENEGALLI F C. Isolation and characterization of cellulose nanofibers from cassava root bagasse and peelings[J]. Carbohydrate Polymers, 2017, 157: 962-970.

[2] 曹 升, 陈江枫, 黄富宇, 严华兵, 韦朝念, 李富山, 陆柳英, 覃夏燕, 陈会鲜, 李恒锐. 广西木薯产业现状分析及其发展建议[J]. 南方农业学报, 2021, 52(6): 1468-1476.

CAO S, CHEN J F, HUANG F Y, YAN H B, WEI Z N, LI F S, LU L Y, QIN X Y, CHEN H X, LI H R. Development status and countermeasures of cassava industry in Guangxi [J]. Journal of Southern Agriculture, 2021, 52(6): 1468-1476. (in Chinese)

[3] SADRAS V O, CALDERINI D. Crop physiology case histories for major crops[M]. New York: Academic Press, 2020.

[4] DE MELLO PRADO R. Mineral nutrition of tropical plants[M]. Springer, 2021.

[5] 颜世铭, 李增禧, 熊丽萍. 微量元素医学精要Ⅰ.微量元素的生理作用和体内平衡[J]. 广东微量元素科学, 2002(9): 1-48.

YAN S M, LI Z X, XIONG L P. Essentials of trace element medicine i .physiological role and balance of trace elements in human body[J]. Guangdong Trace Elements Science, 2002(9): 1-48. (in Chinese)

[6] GHARIBZAHEDI S M T, JAFARI S M. The importance of minerals in human nutrition: Bioavailability, food fortification, processing effects and nanoencapsulation[J]. Trends in Food Science & Technology, 2017, 62: 119-132.

[7] NARAYANAN N, BEYENE G, CHAUHAN R D, GRUSAK A, TAYLOR N J. Stacking disease resistance and mineral biofortification in cassava varieties to enhance yields and consumer health[J]. Plant Biotechnology Journal, 2021, 19(4): 844-854.

[8] SUN Y X, HE R, PAN Y G, ChenHM, YE J Q, FU N F, PU Y F, XIAO X H, LIU S S. Characterization of the proximate composition, the amino acid, mineral and hydrogen cyanide contents of 16 cassava (Crantz) germplasms[J]. International Food Research Journal, 2020, 27(2): 339-349.

[9] 陶海腾, 张春江, 陈晓明, 吕飞杰, 台建祥, 李开绵. ICP-MS测定木薯生产副产物的矿质元素和有害重金属元素[J]. 光谱学与光谱分析, 2009, 29(7): 1983-1985.

TAO H T, ZHANG C J, CHEN X M, LV F J. TAI J X, LI K M. Application of ICP-MS to detection of mineral elements and heavy metals in cassava's byproducts[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2009, 29(7): 1983-1985. (in Chinese)

[10] KURNIAWATI S, DAMASTUTI E, LESTIANI D D, ADVENTINI N, SYAHFITRI W Y N, KUSMARTINI I, SARI D K, SANTOSO M. Determination of several trace elements in cassava using nuclear analytical technique[C]. Proceedings of the AIP Conference Proceedings, F, 2021.

[11] NADJIAM D, AYESSOU N C, GUISSé A. Physicochemical characterization of nine cassava (Crantz) cultivars from chad[J]. Food and Nutrition Sciences, 2020, 11(7): 741-56.

[12] PRATAMA S N, SUDARSONO S, ARDIE S W, KHUMAIDA N. Development of phenotypic markers and contrast genotype candidates of target minerals related to cassava[J]. Biodiversitas Journal of Biological Diversity, 2021, 22(6): 3049-3056.

[13] BAYATA A, GURE A, KEDIR K. Evaluation of nutritional compositions of cassava roots[J]. Food Science and Nutrition Completed Research, 2019: 177.

[14] BOLAJI O, KAMORU M, ADEYEYE S. Quality evaluation and physico-chemical properties of blends of fermented cassava flour (lafun) and pigeon pea flour[J]. Scientific African, 2021, 12: e00833.

[15] BAYATA A. Review on nutritional value of cassava for use as a staple food[J]. Science Journal of Analytical Chemistry, 2019, 7(4): 83-91.

[16] ISMAIL B P. Ash content determination[M]. Food analysis laboratory manual. Berlin: Springer, 2017: 117-119.

[17] HERNáNDEZ O M, FRAGA J M G, JIMéNEZ A, JIMENEZ F, ARIAS J J. Characterization of honey from the Canary Islands: determination of the mineral content by atomic absorption spectrophotometry[J]. Food Chemistry, 2005, 93(3): 449-458.

[18] MBATCHOU V C, DAWDA S. The nutritional composition of four rice varieties grown and used in different food preparations in Kassena-Nankana district, Ghana[J]. Int J Res Chem Environ, 2013, 3(1): 308-315.

[19] 肖鑫辉, 叶剑秋, 王 明, 许瑞丽, 张 洁, 万仲卿. 木薯种质资源淀粉特性分析与评价[J]. 热带作物学报, 2021, 42(2): 339-348.

XIAO X H, YE J Q, WANG M, XU R L, ZHANG J, WAN Z Q. Analysis on starch properties in cassava germplasm resources[J]. Chinese Journal of Tropical Crops, 2021, 42(2): 339-348. (in Chinese)

[20] CHáVEZ A L, BEDOYA J M, SáNCHEZ T, IGLESIAS C, CEBALLOS H, ROCA W. Iron, carotene, and ascorbic acid in cassava roots and leaves[J]. Food and Nutrition Bulletin, 2000, 21(4): 410-413.

[21] 杨绍林, 邓 军, 李如丹, 樊 仙, 全怡吉, 张跃彬, 刀静梅. 果蔗矿质养分含量及品质指标差异稳定性分析[J]. 热带作物学报, 2021, 42(1): 92-101.

YANG S L, DENG J, LI R D, FAN X, QUAN Y J, ZHANG Y B, DAO J M. Differences stability analysis of mineral nutrient content and quality index of chewing sugarcane[J]. Chinese Journal of Tropical Crops, 2021, 42(1): 92-101. (in Chinese)

[22] LAILA F, ZANETTA C U, KARUNIAWAN A, WALUYO B. Classifying cassava (Crantz.) clones based on principal component analysis of specific characters for use as selection criteria[C]. Proceedings of the IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, F, 2021.

[23] RAO B B, SWAMI D V, ASHOK P, BABU B K, RAMAJAYAM D, SASIKALA K. Genetic diversity studies based on principal component analysis for yield attributes in cassava genotypes[J]. International Journal of Current Mi­crobiology and Applied Sciences, 2018, 7(12): 1424-1430.

[24] FERGUSON M E, SHAH T, KULAKOW P, CEBALLOS H. A global overview of cassava genetic diversity[J]. PLoS One, 2019, 14(11): e0224763.

[25] AGRE A P, BHATTACHARJEE R, RABBI I Y, ALABA O A, UNACHUKWU N N, AYENAN M A T, LOKO Y L, BAUCHET G J, DANSI A. Classification of elite cassava varieties (Crantz) cultivated in Benin Republic using farmers’ knowledge, morphological traits and simple sequence repeat (SSR) markers[J]. Genetic Resources and Crop Evolution, 2018, 65(2): 513-525.

[26] 姜太玲, 刘光华, 周迎春, 熊贤坤, 刘 超, 段春芳, 宋记明, 刘 倩, 李月仙, 沈绍斌, 严 炜, 易怀锋, 卢 诚, 张林辉. 不同品种木薯的主要品质特征与综合评价[J]. 食品工业科技, 2019, 40(20): 251-255, 61.

JIANG T L, LIU G H, ZHOU Y C, XIONG X K. LIU C, DUAN C F, SONG J M, LIU Q, LI Y X, SHEN S B, YAN W, YI H F, LU C, ZHANG L H. Quality characteristics and comprehensive evaluation of different varieties of cassava[J]. Science and Technology of Food Industry, 2019, 40(20): 251-255, 61. (in Chinese)

[27] BALOGUN I, GARNER E, AMER P, FENNESSY P, TEEKEN B, OLAOSEBIKAN O, ABOLORE B, MADU T, OKOYE B, SANTOS B. From traits to typologies: Piloting new approaches to profiling trait preferences along the cassava value chain in Nigeria[J]. Crop Science, 2022, 62(1): 259-274.

[28] FERREIRA S L C, JUNIOR J B P, LEãO D J, DOSREIS P S, CHAGAS A V B, DOSSANTOS L O. Determination and multivariate evaluation of the mineral composition of red jambo [(L.)][J]. Food Chemistry, 2022, 371: 131381.

[29] LIU Z F, LIU P P, AN F, CHENG L L, YUN T, MA X W. Effects of cassava allelochemicals on rubber tree pathogens, soil microorganisms, and soil fertility in a rubber tree- cassava intercropping system[J]. Journal of Rubber Research, 2020, 23(4): 257-271.

[30] OCAMPO J, OVALLE T, LABARTA R, LE D P, DEHAAN S, VU N A, KHA L Q, BECERRALOPEZLAVALLE L A. DNA fingerprinting reveals varietal composition of Vietnamese cassava germplasm (Crantz) from farmers’ field and genebank collections[J]. Plant Molecular Biology, 2022, 109: 215-232.

[31] 李笑梅, 邢竺静, 赵廉诚, 石彦国, 陈 璐, 闫怡宏, 张 娜. 基于主成分与聚类分析法的制备豆浆用大豆的品质指标综合评价[J]. 食品科学, 2020, 41(15): 64-71.

LI X M, XING Z J, ZHAO L C, SHI Y G, CHEN L, YAN Y H, ZHANG N. Comprehensive quality evaluation of soybean varieties for their suitability for soybean milk production based on principal component analysis and cluster analysis[J]. Food Science, 2020, 41(15): 64-71. (in Chinese)

[32] SHI S J, WANG E T, LI C X, ZHOU H, CAI M L, CAO C G, JIANG Y. Comprehensive evaluation of 17 qualities of 84 types of rice based on principal component analysis[J]. Foods, 2021, 10(11): 2883.

Difference Analysis of Main Mineral Elements in Different Cassava Germplasm Resources

WANG Siqi1, SONG Jiming2, CAO Min1, WANG Rui1, TANG Li1, ZHANG Rui1, TIAN Rongzhi3, WU Jinshan1,4*, ZHANG Xiaofei5, CHEN Yinhua1

1. College of Tropical Crops, Hainan University, Haikou, Hainan 570228, China; 2. Institute of Tropical and Subtropical Cash Crops, Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Baoshan, Yunan 678000, China; 3. School of Graduate, Party School of the Central Committee of C. P. C, Beijing 100091, China; 4. College of Forestry, Hainan University, Haikou, Hainan 570228, China;5. International Center for Tropical Agriculture (ICAT), Cali, A.A 6713, Colombia

In order to understand the mineral element content of different cassava germplasm resource and to select the germplasm with rich content, and provide data support for the comprehensive utilization of cassava, the contents of ash and mineral elements in 113 cassava germplasm resources were determined by muffle furnace method, atomic absorption spectrometry and atomic fluorescence spectrometry. The results showed that the content of mineral element of Cr, Cu and Se was lower than 1 mg/kg (dry weight), and the content of Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na and Zn was 66.39–1609.81 mg/kg, 4.35–38.93 mg/kg, 1954.56–8762.78 mg/kg, 149.04–1143.73 mg/kg, 4.48–37.40 mg/kg, 36.80–530.40 mg/kg, and 6.35– 24.83 mg/kg, respectively. The ash content and mineral element content of the 113 cassava varieties were divided into five grades by the probability grading method, namely extremely high, high, medium, low and very low. Extremely high strains were recommended as basic parent materials. In the correlation analysis, ash content had a significant correlation with Fe, Mg, Na and Zn content, Ca content had a very significant positive correlation with K and Mn content, Ca content had a very significant negative correlation with Mg and Na content, Fe content had a very significant positive correlation with Mg, Na and Zn content, K content had a very significant positive correlation with Mn content, a very significant negative correlation with Na content, Mg content had a very significant negative correlation with Na and Zn, and Zn content had a very significant positive correlation with Mn and Na content. Therefore, the absorption of Zn and various mineral elements in cassava germplasm resources had a strong mutual promotion, Fe content and Mg, Na content had a strong mutual promotion, Ca content and K, Mn content had a strong promotion, while the absorption of Ca, K, Mn and Fe, Mg, Na content may have a certain antagonistic effect. Further combined with principal component analysis and cluster analysis, the mineral element contents of different cassava varieties were comprehensively evaluated, and two principal components with eigenvalues greater than 1 was obtained, with a cumulative variance contribution rate of 61.707%. Cluster analysis could divide the 113 cassava varieties into three categories. According to the difference of mineral element contents, different cassava varieties could be divided into high Na, Mg, Zn, Fe content group and high Mn, Ca, K, Zn content group. Cassava varieties such as ‘274’ ‘50’ ‘571’ ‘521’ ‘417’ had higher scores in the comprehensive evaluation of principal components.

cassava; mineral elements; ash content; content; analysis

S533

A

10.3969/j.issn.1000-2561.2022.08.006

2022-02-10；

2022-03-21

国家现代农业产业技术体系建设项目（No. CARS-11-HNCYH）；国家重点研发计划项目（No. 2018YFD1000500）。

王思琦（1998—），女，硕士研究生，研究方向：资源利用与植物保护。*通信作者（Corresponding author）：吴金山（WU Jinshan），E-mail：wujsh2007@163.com。