39份子莲资源的营养品质分析

引用格式：傅阳阳，王思瑶，刘沛英，等. 39份子莲资源的营养品质分析[J]. 湖南农业科学，2024（6）：21-27.

DOI：10.16498/j.cnki.hnnykx.2024.006.005

收稿日期：2024-01-18

基金项目：云南省科学技术厅“云南省院士专家工作站”项目（202205

AF1500701）；农业农村部2018年物种品种资源保护费项目（111821301354052267）；湖南林业科技创新项目（XLKY202316）

作者简介：傅阳阳（1999—），男，湖南邵阳市人，硕士研究生，主要从事子莲育种研究。并列第一作者王思瑶。

通信作者：田代科，李炎林，舒东膂

摘要：为了筛选出营养品质高的子莲资源，以39份子莲资源作为研究对象，对其莲子的蛋白质含量、淀粉酶含量及矿物质含量等11个莲子营养品质指标进行测定，并结合主成分分析、隶属函数分析法综合评价莲子的营养品质。结果表明：不同子莲资源的莲子营养品质指标差异较大，变异系数为0.27～0.76，其中，α-淀粉酶、Zn含量、VC含量变异幅度较大，莲子重量、含水量、K含量变异幅度较小。营养性状指标之间存在不同程度的相关性，其中，VC含量与P和K含量呈现正相关，而与β-淀粉酶呈现负相关；所分析的几种矿物质含量均呈正相关。P、K、Fe和VC含量可以作为子莲莲子营养品质的评价性指标。综合整体营养品质考虑，筛选出优良子莲资源7份：‘建选17号’‘太空莲2号’‘九华皓月’‘太空莲36号’‘采桑湖莲’‘宣莲6号’和‘白湘莲’。此外，‘日华寸三莲’的VC及矿质元素含量最高；‘台湾子莲’的β-淀粉酶含量最高；‘赣莲-62号’的含水量最高，也具有各种不同方面的开发潜力。综合评价表明，‘建选17号’‘太空莲2号’‘九华皓月’‘太空莲36号’‘采桑湖莲’‘宣莲6号’和‘白湘莲’7个子莲资源的莲子整体营养品质高，可以结合产量优先考虑推广，并为育种亲本的选择提供参考。

关键词：子莲；营养品质；主成分分析；隶属函数分析法；综合评价

中图分类号：S645.1 文献标识码：A 文章编号：1006-060X（2024）06-0021-07

Nutrient Quality of 39 Germplasm Accessions of Seed Lotus

FU Yang-yang1，2，3，WANG Si-yao2，LIU Pei-ying2，HUANG An-qi1，SHU Dong-lyu2，LI Yan-lin1，TIAN Dai-ke3

（1. College of Horticulture， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， PRC; 2. Hunan Botanical Garden，

Changsha 410116， PRC; 3. Chenshan Research Center of CAS Center for Excellence in Molecular

Plant Sciences， Shanghai Chenshan Botanical Garden， Shanghai 201602， PRC）

Abstract： This study aims to screen out the seed lotus （Nelumbo nucifera） germplasm accessions with high nutrient quality. Eleven nutrient indicators of lotus seeds， including protein content， amylase content， and mineral content， in 39 germplasm accessions of seed lotus were measured. Principal component analysis and subordinate function analysis were performed to evaluate the nutrient quality of lotus seeds comprehensively. The results showed that the nutrient indicators varied significantly among different accessions of seed lotus， with the coefficients of variation （CVs） ranging from 0.27 to 0.76. Specifically， α-amylase， zinc content， and vitamin C （VC） content exhibited high CVs， while lotus seed weight， moisture content， and potassium （K） content had low CVs. There were correlations between nutrient indicators. VC had positive correlations with phosphorus （P） and K and a negative correlation with β-amylase. The content of analyzed minerals showed positive correlations between each other. P， K， Fe， and VC were identified as the indicators for evaluating the nutrient quality of lotus seeds. Considering the overall nutrient quality， we screened out seven elite germplasm accessions： 'Jianxuan 17'， 'Taikonglian 2'， 'Jiuhuahaoyue'， 'Taikonglian 36'， 'Caisanghulian'， 'Xuanlian 6'， and 'Baixianglian'. Additionally， 'Rihuacunsanlian' with the highest content of VC and total mineral elements， 'Taiwanzilian' with the highest β-amylase content， and 'Ganlian 62' with the highest moisture content demonstrated application potential in different aspects. The comprehensive evaluation indicated that the lotus seeds of the seven germplasm accessions （'Jianxuan 17'， 'Taikonglian 2'， 'Jiuhuahaoyue'， 'Taikonglian

36'， 'Caisanghulian'， 'Xuanlian 6'， and 'Baixianglian'） screened out had higher nutrient quality. Considering both yield and nutrient quality， these germplasm accessions can be prioritized in production and serve as parents in breeding.

Key words： seed lotus; nutrient quality; principal component analysis; subordinate function analysis; comprehensive evaluation

莲（lotus），又叫莲花、荷花，属于被子植物门、双子叶植物纲、毛莨目、莲科（Nelumbonaceae）莲属（Nelumbo），为多年生挺水宿根草本植物，在我国栽培历史悠久[1]。以栽培生产目的为依据，可将莲属分为三类：子莲、藕莲、花莲[2]。其中子莲主要用来生产莲子，花多为单瓣，红色居多，开花量大，结实率高，莲子颗粒大，其地下茎（藕）细长且分枝多[3]。子莲在我国种植面积广泛，按照子莲产地不同，可将其分为湖南湘潭等地的湘莲、江西广昌等地的赣莲、福建建宁等地的建莲和浙江武义等地的宣莲[4]。莲子被用作蔬菜、功能性食品和药物已有七千多年的历史，莲子不仅含有大量营养素（蛋白质、碳水化合物和脂肪），还含有许多矿物质，如磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）、锌（Zn）、铁（Fe）和维生素[5-6]。新鲜莲子的维生素C（VC）含量较高，VC是一种抗氧化剂，食用莲子后能使人增强抗压能力和免疫力[7]。随着经济的发展，我国民众的膳食结构进一步丰富与完善，开始追求更加科学、健康的饮食。莲子因其热量低且富含人体所需要的多种营养元素和生物活性成分而更加引人关注，其需求量也在逐年增长[8]。杨银爱等[9]和邵方平等[10]分别以1份建莲和3份‘处州白莲’为研究对象，发现莲子不仅富含碳水化合物、蛋白质、维生素等常规营养物质，还富含多糖、类黄酮、蛋白质、超氧化物歧化酶（SOD）及其他功能成分。林雄等[11]

对4份福建省莲子主栽品种进行营养品质研究发现，在鲜莲子主要营养素中，含量由高至低的顺序为：水分＞淀粉＞蛋白质＞灰分＞脂肪＞粗纤维。Guo等[12]对建莲的新鲜莲子研究后发现，莲子含有大量的钙、钾、钠、镁和磷，而硒含量很少。虽然对莲子营养成分的研究案例不少且在不断深入，但研究的资源样本太少，目前尚为同质栽培条件下对子莲资源的莲子营养品质进行系统的评价。

因此，笔者以湖南省植物园内收集、保存的来自全国各地的39份子莲资源作为研究材料，对其莲子的营养品质相关指标进行系统测定、比较分析和综合评价，以期从现有的资源中筛选出莲子营养品质优质的子莲品种，为子莲的生产推广、食品加工、功能产品开发及子莲育种提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以湖南省长沙市雨花区湖南省植物园内收集的39份子莲资源作为研究材料（表1），依据传统产地来源或育种地分为6个大类，分别为（1）湘莲6份：‘白湘莲’‘采桑湖莲’‘九华皓月’‘老黄寸三莲’‘日华寸三莲’和‘乌莲’；（2）建莲6份：‘白花建莲’‘昌顺2号’‘红花建莲’‘建选6号’‘建选17号’和‘建选35号’；（3）赣莲16份：‘广昌白花莲’‘广昌百叶莲’‘广昌陡头莲’‘广昌莲’‘星空牡丹’‘太空红旗’‘赣莲–62号’‘十里荷莲1号’‘太空莲1号’‘太空莲2号’‘太空莲3号’‘太空莲4号’‘太空莲6号’‘太空莲20号’‘太空莲36号’和‘太空莲58号’；（4）宣莲8份：‘处州白莲’‘金芙蓉1号’‘金芙蓉2号’‘金芙蓉3号’‘宣莲’‘宣莲5号’‘宣莲6号’和‘水果莲’，其中‘宣莲’是传统品种；（5）湖北地区来源的2份：‘嘉鱼湖莲’和‘植研1号’；（6）其他地区来源的1份：‘台湾子莲’。每个品种选取3支大小基本一致的健康种藕，分别种植于3方盆中（1.0 m×1.0 m），于2023年4月10日定植，盆土深60 cm，常规水肥管理。

1.2 试验方法

1.2.1 莲子的采收与测量方法 8月中旬选取同一时间开花的花朵挂牌，确保莲子成熟期一致。于初花后20 d采摘所需品种同一成熟期的鲜莲蓬3～5个，取出莲子；混合后每个品种随机选取10颗莲子去壳，当天以微量天平测量，然后去除果皮和莲子芯，于–80℃冰箱进行储存，用于蛋白质含量、α –淀粉酶含量、β –淀粉酶含量、矿物质含量、VC含量、含水量的检测。

1.2.2 莲子的营养品质指标测定方法 莲子中α –淀粉酶与β –淀粉酶的测定使用淀粉酶活性检测试剂盒（KTB1380 CheKine™ β –淀粉酶活性检测试剂盒）测定，蛋白质含量使用蛋白质定量试剂盒（KTD3001蛋白质定量试剂盒）测定，2款试剂盒均来自武汉亚科因Abbkine生物技术有限公司。含水量依据食品安全国家标准GB 5009.3—2016食品中的水分测定方法进行测定。

VC检测采用固蓝盐B法，称取约0.1g鲜莲子样品，加入1 mL提取液，进行冰浴匀浆，离心静止后取上清液，用酶标仪在波长410 nm下检测各管吸光值，计算VC含量。矿物质含量检测使用浓硝酸消解结合电感耦合等离子体质谱仪（ICP–MS）检测法[13]，称取0.1 g鲜莲子样品，加入10 mL优级纯浓硝酸进行消解，再用孔径为0.22 μm的滤膜对样品进行过滤去除杂质。根据浓度大小进行稀释，后上机分析。通过电感耦合等离子体质谱仪（ICP–MS）进行相关金属离子检测。上述指标均重复测定3次。

1.2.3 数据处理与分析 采用Excel 2010软件进行数据统计及计算均值、标准差和变异系数；用IBM SPSS Statistics V24统计分析软件进行主成分分析。参照文献[14-18]方法，采用模糊数学隶属函数法对子莲营养品质各指标进行综合评价，各性状类别的隶属函数值用相应指标的平均隶属函数值表示。

2 结果与分析

2.1 莲子的主要营养品质指标分析

选取鲜莲子的蛋白质含量、α –淀粉酶含量、β –

淀粉酶含量、矿物质（P、K、Ca、Fe、Zn）含量、VC含量、含水量作为代表性营养品质指标，以此检测不同子莲品种的莲子营养品质差异。变异系数表示指标变化的幅度偏离其平均值的程度，变异系数越高则表示指标变异程度越大，变异系数在衡量不同品种同一性状的差异方面具有重要作用[19]。营养分析结果表明（表2），39份不同子莲品种莲子的11个指标之间均存在变异现象，且差异较大。其中，α –

淀粉酶的变异系数最大（0.76），所有资源中‘建选17号’的α –淀粉酶最高（182.231），‘处州白莲’最低（21.316），相差约8倍。Zn含量（0.62）与VC含量（0.50）的变异系数次之，莲子重量的变异系数最小（0.27）。因此，在所测试的39份子莲品种中，α–淀粉酶、Zn含量、VC含量变异幅度较大，莲子重量、K含量、含水量变异幅度较小。

2.2 莲子的主要营养品质指标相关性分析

利用软件IBM SPSS Statistics V24对39份子莲资源莲子的11个营养品质指标之间的相关性进行分析（表3）。结果表明，VC含量与P含量、K含量呈现极显著正相关，而与β –淀粉酶呈现极显著负相关，即VC含量越高，P、K的含量就越高，而β –

淀粉酶含量就越低。值得关注的是，P、K的含量与其他矿质元素均呈现显著正相关，此外，Ca与Fe之间也存在着极显著正相关。表明子莲中这几种矿物质的含量均呈正相关。

2.3 主成分分析

主成分分析法（PCA，Principal component anal-

ysis）可用较少的因子变量代表原有变量的大部分信息，以达到识别最显著特征的目的[20-21]。采用主成分分析法对39份子莲鲜莲子的α –淀粉酶、β –粉酶、蛋白质含量、VC含量、P、K、Ca、Fe、Zn和含水量这10个指标进行分析，得出各主成分之间的特征值、贡献率以及累计贡献率（见表4）。结果表明，前4个主成分的特征值大于1，其贡献率分别为32.17%、14.04%、12.56%、10.31%，累计贡献率为69.08%。

主成分载荷矩阵反映了各指标对主成分的影响程度[19]。主成分1中矿质元素P、K、Fe以及VC含量的正相关系数较大，说明P、K、Fe、VC含量高时，主成分1较大；主成分2中主要以β –淀粉酶为主，β –淀粉酶含量高时，主成分2较大；主成分3主要为α –淀粉酶与蛋白质；主成分4主要为含水量（表4）。通过主成分分析法将子莲的10个食用品质相关指标，转换为4个独立的综合指标，用于下一步综合评价子莲的营养品质。

2.4 莲子营养品质的综合分析

基于上述的主成分分析结果，采用隶属函数法对39份子莲的莲子营养品质相关指标进行分析与综合评价，首先计算出营养品质指标的隶属函数值，然

后再计算出每个品种莲子的平均隶属函数值，其数值越大，则说明该品种子莲的综合营养品质越好[15-16]。

如表5所示，可将其分为4级，分别为Ⅰ级（T≥0.5）、Ⅱ级（0.4≤T＜0.5）、Ⅲ级（0.3≤T＜0.4）和Ⅳ级（T＜0.3）。Ⅰ级包括7个子莲品种，分别为‘建选17号’‘太空莲2号’‘九华皓月’‘太空莲36号’‘采桑湖莲’‘宣莲6号’和‘白湘莲’，其隶属函数值远高于其他品种，分别为0.648、0.590、0.574、0.550、0.546、0.538和0.529；Ⅱ级包括8个子莲品种；Ⅲ级包括16个子莲品种；Ⅳ级包括8份子莲品种。

在单项主成分1（T1）的排名中，‘宣莲6号’和‘日华寸三莲’分别位列第一（1.000）与第二（0.856），说明这2个子莲的莲子在VC含量以及矿质元素方面具有明显优势；在单项主成分2（T2）的排名中，‘太空莲36号’‘台湾子莲’分别位列第一（1.000）与第二（0.797），说明这2个子莲莲子的β–淀粉酶含量比较高；在单项主成分3（T3）的排名中，‘建选17号’‘白湘莲’分别位列第一（1.000）与第二（0.681），代表这2个子莲品种莲子的蛋白质含量较高，是高蛋白子莲的首选；在单项主成分4（T4）中，‘太空莲2号’‘赣莲–62号’分别位列第一（1.000）与第二（0.972），表明这2个子莲品种在莲子含水量方面优势显著，适宜于开发水果或莲子汁等产品。

综上所述，根据隶属函数值排名得出，在39个子莲品种中，‘建选17号’‘太空莲2号’‘九华皓月’‘太空莲36号’‘采桑湖莲’‘宣莲6号’和‘白湘莲’的莲子营养品质排名前7，为Ⅰ级子莲资源。另外，还有VC含量以及矿质元素含量高的‘日华寸三莲’，β –淀粉酶含量高的‘台湾子莲’，含水量高的‘赣莲–62号’也具有相应功能食品方面的开发潜力和育种亲本选择。

3 讨论与结论

3.1 讨论

目前尚未出台权威的以果实为食用部位的营养品质评价指标的规范，但一般认为营养品质评价指标包括宏量营养素、微量营养素、特征营养成分等[22]。张鲜艳等[23]在评价秋葵（Abelmoschus esculentus L.）营养品质研究中以可溶性糖含量、可溶性蛋白、粗纤维、饱和脂肪酸为检测指标。刘锐等[22]认为稻米的营养品质主要是指能量、蛋白质、碳水化合物以及钙、铁、锌、锰等微量元素的含量。陈妹姑等[24]以可溶性糖含量、可滴定酸含量、VC含量、可溶性固形物、可溶性蛋白含量和矿物质含量（P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu）为检测指标，评价了榴莲（Durio zibethinus Murr.）的营养品质。邓阿俐[25]

以水分含量、抗坏血酸含量、可溶性糖含量、粗蛋白含量、氨基酸含量及粗纤维含量为营养品质指标评价了多种黑老虎[Kadsura coccinea（Lem.）A. C. Sm.]鲜果的营养品质。显然，不同作物营养品质往往不同，其评价所选取的指标不可能有统一标准，应存在一定差异。研究在参考前人研究的基础上，结合子莲莲子营养成分特点，选择了以α –淀粉酶、β –淀粉酶、蛋白质含量、VC含量、P、K、Ca、Fe、Zn和含水量这10个代表性指标进行了莲子的营养品质分析。

为了更加准确、科学和全面地对子莲品种进行分析、筛选与评价，研究在同质栽培条件下栽培和管理子莲品种材料；采用主成分分析和模糊数学模型的隶属函数法综合分析方法对不同子莲品种品质进行综合评价。主成分分析利用了降维思想把多个变量转化为少数几个综合指标[26]，隶属函分析法建立在主成分分析综合指标基础之上，能较好地对子莲品种之间营养品质优劣进行评价，弥补单一带来的指标片面性[27]。隶属函数分析法已广泛应用于多种作物农艺品质的综合评价与种质资源的筛选。在进行益母草（Leonurus heterophyllus Houtt.）种质材料苗期耐盐性研究时，孟晨等[27]选取了12个性状，综合相关性分析和主成分分析对益母草耐盐性鉴定进行了主要耐盐指标的筛选，筛选出主根直径、地上部分及根的干鲜重，以及叶绿素含量作为评价该种耐盐性的重要指标，并利用隶属函数将4个主成分进行归一化处理，鉴定出耐盐性较强的益母草种质材料。于馥榕等[28]等通过主成分分析将17个指标转变成5个相互独立的综合指标，将干质量、叶绿素、茎粗、根冠比、分蘖数和组织含水量可作为主要耐盐评价指标最终筛选出耐盐性强的油莎豆（Cyperus esculeutus L.）种质资源3份。

研究在测定了蛋白质等子莲主要营养素的前提下，还进行了α –淀粉酶与β –淀粉酶的测定。α –

淀粉酶、β –淀粉酶、及限制性糊精酶等酶的协同作用可将淀粉水解为可发酵的糖，可广泛用于食品加工[29]。林亚康等[30]对10份大麦（Hordeum vulgare L.）品种进行了β –淀粉酶和麦芽糖活力的分析测定后发现：蛋白质含量适宜且具有较高β –淀粉酶含量的大麦品种是酿啤酒大麦育种的一个重要方向。目前，关于子莲酿酒方面的研究还较少，笔者通过对子莲的α –淀粉酶及β –淀粉酶含量的测定，筛选出了一批β –淀粉酶较高的品种，如‘太空莲36号’和‘台湾子莲’，这或许对于子莲莲子食品加工及子莲品种的定向育种有一定参考作用。

通过分析子莲莲子的食用品质，可以了解不同品种、产地等因素对莲子品质的影响，为生产者提供更有针对性的种质资源、种植和采收建议，提高莲子的品质和口感。子莲作为一种重要的经济作物，其主要用途的莲子含有多种对人体有益的营养成分，如蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质和维生素等。通过对不同子莲资源的莲子营养品质的系统分析，可以为生产者和消费者提供更多和更好的选择参考，同时为推动子莲产业的健康发展和转型升级，推进子莲相关领域的深入研究起到积极指导作用。

研究尽管材料几乎涵盖了国内现有所有子莲资源，但暂未把莲子主产国之一的越南的子莲资源用于分析比较，因此，从材料收集方面来看还无法全面反映出子莲资源的全貌。其次，由于场地有限，没有进行大田栽培，栽培土壤营养和气候因子等可能对营养品质带来一定影响，因此结果同生产实践可能存在一定差异。此外，由于子莲的群体花期相对来说较长，同一时间段采集的莲子同早中晚不同时间段采集的莲子营养含量方面可能不同，例如水分、淀粉含量等。最后，研究主要关注了莲子的代表性营养成分指标，而未对其他的生物活性成分进行分析讨论，也未同品种产量结合起来分析。因此，今后需要进一步拓展子莲莲子品质的研究领域，为子莲资源的合理利用、开发和种质创新提供更加全面的科学依据。

3.2 结论

研究以湖南省植物园内收集栽培的39份子莲资源作为研究对象，检测了其莲子淀粉酶含量、蛋白质含量、及矿物质含量等11个子莲食用品质指标，利用主成分分析、隶属函数分析法综合评价了子莲食用品质。研究结果如下：

（1）子莲食用品质的各个指标间差异较大，变异系数0.27～0.76。其中α –淀粉酶、Zn含量、VC含量变异幅度较大，莲子重量、K含量、含水量变异幅度较小。

（2）各性状指标之间具有不同程度的相关性，VC含量与P含量、K含量呈现极显著正相关，而与β–淀粉酶呈现极显著负相关，几种矿物质的含量均呈正相关。

（3）磷（P）、钾（K）、铁（Fe）和VC含量可以作为莲子食用品质的评价性指标。

（4）综合评价结果，筛选出‘建选17号’‘太空莲2号’‘九华皓月’‘太空莲36号’‘采桑湖莲’‘宣莲6号’和‘白湘莲’这7份整体食用品质高的子莲资源。

（5）筛选出VC含量以及矿质元素含量高的‘日华寸三莲’，β–淀粉酶含量高的‘台湾子莲’和含水量高的‘赣莲–62号’也具有相应的开发潜力。

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（责任编辑：肖彦资）