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2019 , Vol. 40 >Issue 3: 590 - 595

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-2561.2019.03.025

农产品加工、保鲜、贮藏与分析检测

11份毛蔓豆属种质营养价值评价

  • 严琳玲 ,
  • 张瑜 ,
  • 白昌军* , *
展开
  • 中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所/农业农村部华南作物基因资源与种质创制重点实验室,海南儋州 571737
* 白昌军（BAI Changjun）,E-mail： 。

严琳玲（1983—）,女,硕士,助理研究员,研究方向：热带牧草种质资源评价及育种。

收稿日期: 2018-07-10

  要求修回日期: 2018-09-06

  网络出版日期: 2019-03-15

基金资助

农业资源保护修复与利用项目“热带牧草种质资源保存”(21301350001)

农业资源保护修复与利用项目“热带牧草种质资源收集鉴定编目繁殖更新与保存分发利用”(12RZZY-09)

科技基础资源调查专项“中国南方草地牧草资源调查”(2017FY100600)

版权

版权所有，未经授权，不得转载、摘编本刊文章，不得使用本刊的版式设计。
收起

A Comprehensive Evaluation of Nutrional Value of 11 Calopogonium Germplasm Materials

  • YAN Linling ,
  • ZHANG Yu ,
  • BAI Changjun , *
Expand
  • Tropical Crops Genetic Resources Institute, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences / Key Laboratory of Crop Gene Resources and Germplasm Enhancement in Southern China, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Danzhou, Hainan 571737, China

Received date: 2018-07-10

  Request revised date: 2018-09-06

  Online published: 2019-03-15

Copyright

Copyright reserved © 1981. Office of Acta Agronomica Sinica All articles published represent the opinions of the authors, and do not reflect the official policy of the Chinese Medical Association or the Editorial Board, unless this is clearly specified.
Fold

摘要

本研究对11份毛蔓豆属种质的常规营养成分进行测定分析,并采用主成分、隶属函数值法和聚类分析对其营养价值进行综合评价。结果表明：11份毛蔓豆种质的粗蛋白、粗灰分、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、钙、磷含量间差异极显著,将其隶属函数值进行聚类,分为2类,其中,041130150毛蔓豆、051210057毛蔓豆、050320021毛蔓豆、050106023毛蔓豆、050319007毛蔓豆为高营养价值种质,其他种质综合营养价值较低;通过主成分分析发现,磷、中性洗涤纤维和粗蛋白的含量可作为其营养价值评价的重要指标。

关键词： 毛蔓豆; 营养成分; 主成分; 隶属函数值法; 聚类; 品质评价

本文引用格式

严琳玲 , 张瑜 , 白昌军* . 11份毛蔓豆属种质营养价值评价[J]. 热带作物学报, 2019 , 40(3) : 590 -595 . DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2019.03.025

Abstract

The nutritive components of Calopogonium were determined by chemical analysis, and the comprehensive evaluation was carried out by membership function method and cluster analysis. The results showed that the crude protein, crude ash, neutral detergent fiber, acid detergent fiber, calcium and phosphorus of 11 strains were significantly different. Through the comprehensive evaluation of membership function, the clustering was divided into two categories. Among them, 041130150, 051210057, 050320021, 050106023, 050319007 had higher nutritive value. The total phosphorus, neutral detergent fiber and crude protein can be used as an important index to evaluate the nutritional value of woolen bean.

Key words： Calopogonium mucunoides Desv.; nutrition components; principal component; membership function method; cluster; quality evaluation

毛蔓豆属（Calopogonium）是热带亚热带地区最重要的豆科植物之一,由于营养价值高,是牲畜喜食的饲草之一[1]。毛蔓豆（Calopogonium mucunoides Desv.）在播种2个月后生长快而旺盛,到4~5个月可完全覆盖地面,厚度可达40~60 cm。种子成熟后落地又能自然繁殖,再次形成草层。毛蔓豆虽为短期多年生,但因为自身有繁殖的特性,也不需要每年种植。因此常被用作绿肥[2]种植于柑桔（Citrus reticulata Blanco.）、可可（Theobroma cacao L.）等果园[3],也有将其作为覆盖作物种植于幼龄橡胶（Hevea brasiliensis Muell.）园[4]、桉树（Eucalyptus robusta Smith.）林等经济作物区,从而达到抑制杂草及改善土壤的作用。
在牧草的生产推广中,除了产量这一主要因素,营养价值的好坏也是评价的重要因素之一。营养价值的评价一直以来都是国内外研究的热点,已报道的评定方法有多种[5,6,7],主要是对各种营养物质的含量进行分析,以及能量代谢、消化率测定等。目前运用较广的是概略养分和范式洗涤纤维分析法,以牧草的粗蛋白质（CP）、粗脂肪（EE）、酸性洗涤纤维（ADF）、中性洗涤纤维（NDF）、粗灰分（Ash）、无氮浸出物（FE）、钙（Ca）和磷（P）作为评价指标。
对于毛蔓豆属种质的研究,目前已开展了产量[8]、生育期[9]、栽培技术[10,11]、交配系统[12]和用途[13,14]等方面的研究,但对于毛蔓豆作为动物饲料营养价值成分研究还未涉及。为此,本研究以11份毛蔓豆种质及色拉特罗大翼豆为对照材料,进行营养成分分析,以期筛选出毛蔓豆营养价值评价的主要鉴定指标及营养价值高的毛蔓豆种质,为毛蔓豆新品种的育成与推广提供一定的科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料共12份,其中毛蔓豆属种质11份,对照为色拉特罗大翼豆（Macroptilium atropur- pureum (dc.) urb cv. Siratro）,由中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所提供,具体明细见表1。
表1 供试种质明细表

Tab. 1 List of tested germplasm

序号
No.		 种质名称
Name of germplasm		 采集地
Collection sites		 经度
Longitude (E)		 纬度
Latitude (N)		 海拔
Height/m		 生境
Habitat
1 041130002毛蔓豆 海南白沙天堂 109°27.724′ 19°22.348′ 209.1 荒地
2 050320021毛蔓豆 海南陵水提蒙 110°00.181′ 18°34.126′ 35.0 荒地
3 041130150毛蔓豆 海南陵水交罗镇 109°57.130′ 18°37.139′ 47.9 荒地
4 050106023毛蔓豆 海南琼海塔洋镇 110°31.786′ 19°17.910′ 37.4 路边
5 050319007毛蔓豆 海南昌江大坡镇 109°01.640′ 19°17.984′ 112.8 路边
6 050321041毛蔓豆 海南五指山 109°30.960′ 18°47.948′ 363.0 路边草丛
7 050322041毛蔓豆 海南五指山 109°30.960′ 18°47.948′ 363.0 路边草丛
8 051210057毛蔓豆 海南陵水县郊 110°00.588′ 18°29.241′ 11.0 荒地
9 060217013毛蔓豆 海南西培农场 109°27.616′ 19°21.634′ 253.0 路边
10 061210010蓝花毛蔓豆 海南琼海市长坡 110°35.340′ 19°19.810′ 34.4 山坡
11 070118049毛蔓豆 广东惠州市博罗县 114°18.150′ 23°10.751′ 20.8 路边荒地
12 色拉特罗大翼豆 育成品种

1.2 方法

2015年3月28日,12份试验材料种植于品资所牧草基地,随机区组设计,4次重复,小区面积16 m2（4 m×4 m）,株、行距均为50 cm。待初花期进行刈割,按“十”字法从4个重复中随机取样500 g鲜草混匀,放入烘箱中于105 ℃杀青10 min,65 ℃烘干至恒重,然后105 ℃烘干测定干物质。粉碎过筛后的样品,采用凯氏定氮法[12]测定其粗蛋白（crude protein,CP）含量,索氏抽提残余法[15]测定其粗脂肪（ether extract,EE）含量,灼烧法[16]测定其粗灰分（Ash）含量,范氏纤维测定法[13]测定中性洗涤纤维（neutral detergent fiber,NDF）及酸性洗涤纤维（acid detergent fiber,ADF）含量,原子吸收火焰法[17]测定其钙（Ca）含量,钼黄比色法[18]测定其总磷（P）含量。

1.3 数据处理

数据采用 Excel 软件进行数据统计,并使用DPS 7.05软件进行方差分析,SPSS 18.0软件进行主成分分析及聚类分析。营养价值评价应用模糊数学中的隶属函数值法[19],以粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、粗纤维含量等指标进行综合评价。隶属函数值计算公式： \( R(X_{i})=\frac{({{X}_{i}}-{{X}_{\text{min}}})}{({{X}_{\text{max}}}-{{X}_{\text{min}}})} \)式中Xi为指标测定值,Xmin、Xmax为所有参试材料某一指标的最小值和最大值。如果为负相关,则用反隶属函数进行转换,计算公式为:\( R(X_{i})= 1-\frac{({{X}_{i}}-{{X}_{\text{min}}})}{({{X}_{\text{max}}}-{{X}_{\text{min}}})} \)

2 结果与分析

2.1 毛蔓豆属种质各营养成分分析

由表2可看出,CP、Ash、NDF、ADF、Ca、P在不同种质间差异达极显著（p<0.01）,仅EE差异不显著（p˃0.05）。12份种质种质CP含量在16.00%~21.34%间,其中050319007、050106023毛蔓豆含量最高,为21.34%、21.24%,极显著高于041130002、050320021、050322041、060217013、05021041、061210010等6个种质;EE含量在2.40%~2.66%;Ash含量在6.38%~9.72%,其中060217013毛蔓豆的含量最高（9.72%）,极显著高于其他11份种质;NDF含量在41.92%~ 50.02%,其中041130002、070118049毛蔓豆含量最高,分别为50.02%、49.05%,极显著高于除色拉特罗大翼豆外的9个种质;ADF含量在22.18%~33.86%,其中041130002毛蔓豆含量最高（33.86%）,极显著高于其他11份种质;Ca含量在0.48%~0.90%,其中色拉特罗大翼豆、061210010毛蔓豆含量最高,分别为0.90%、0.85%,极显著高于其他10份种质;P含量在0.16%~0.27%。
表2 毛蔓豆属种质各营养成分的分析

Tab. 2 Analysis of nutrient components in Calopogonium %

种质
Germplasm		 CP EE Ash NDF ADF Ca P
041130002 18.08±0.07BCD 2.66±0.94 8.36±0.15C 50.02±0.03A 33.86±1.11A 0.52±0.06B 0.26±0.01AB
050320021 17.99±2.57BCD 3.59±0.54 8.34±0.17C 44.58±0.62DE 27.97±0.11CD 0.60±0.05B 0.23±0.02BCD
041130150 20.74±0.68AB 3.50±0.61 7.07±0.02E 44.41±0.55DE 30.74±0.36B 0.48±0.01B 0.27±0.01A
050106023 21.24±0.34A 3.02±0.50 7.67±0.10D 43.99±0.37EF 29.75±0.03BC 0.55±0.03B 0.26±0.00AB
050319007 21.34±0.20A 3.48±0.73 7.06±0.09E 41.92±0.03G 26.41±0.11D 0.61±0.03B 0.21±0.01DE
050321041 16.93±1.20CD 4.29±0.61 7.59±0.05D 45.97±0.40CD 30.71±0.40B 0.49±0.06B 0.22±0.02CDE
050322041 17.97±0.33BCD 4.27±2.21 7.07±0.06E 46.79±0.21BC 29.94±0.52B 0.51±0.07B 0.22±0.01CDE
051210057 19.78±0.21ABC 3.43±0.52 6.44±0.02F 45.42±1.00CDE 29.29±0.06BC 0.53±0.02B 0.24±0.01ABC
060217013 17.39±0.36CD 3.27±1.03 9.72±0.14A 46.25±0.67CD 29.45±0.12BC 0.59±0.02B 0.19±0.01EF
061210010 16.00±0.16D 2.64±1.11 6.66±0.09EF 42.35±0.42FG 22.18±1.13E 0.85±0.01A 0.16±0.01F
070118049 19.74±0.23ABC 3.53±0.93 6.38±0.24F 49.05±0.12A 31.09±0.38B 0.52±0.01B 0.26±0.01AB
大翼豆 18.96±0.16ABCD 2.40±0.36 9.06±0.09B 48.51±0.71AB 30.91±0.19B 0.90±0.02A 0.19±0.01EF
标准误 0.31 0.49 0.06 0.25 0.22 0.02 0.01
显著性 ** ns ** ** ** ** **

Note: The capital letters in the same row and ** show extremely significant difference at the 0.01 level, and ns shows no significant.

注：同列不同大写字母表示不同种质间差异极显著（p<0.01）;**表示极显著相关（p<0.01）;ns表示差异不显著。

2.2 毛蔓豆属种质各营养成分的相关性分析

对11份毛蔓豆属种质及大翼豆的7个营养成分指标进行了相关性分析,结果见表3。NDF与ADF之间的相关性最高,且呈极显著正相关,其相关系数为0.805;其次为Ca与P之间的相关,其相关系数为-0.760,呈极显著负相关;Ca与EE间呈显著负相关,其相关系数为-0.686;P与CP及ADF间呈显著正相关,其相关系数分别为0.599、0.670。
表3 毛蔓豆属各营养成分之间的相关分析

Tab. 3 Correlation analysis of nutrient components of Calopogonium

指标Parameter CP EE Ash NDF ADF Ca P
CP 1
EE -0.018 1
Ash -0.264 -0.321 1
NDF -0.165 -0.113 0.309 1
ADF 0.232 0.105 0.301 0.805** 1
Ca -0.294 -0.686* 0.253 -0.135 -0.513 1
P 0.599* 0.228 -0.263 0.304 0.670* -0.760** 1

Note: * shows significant difference at the 0.05 level and ** shows significant difference at the 0.01 level.

说明：*表示显著相关（p﹤0.05）;**表示极显著相关（p﹤0.01）。

2.3 毛蔓豆属种质营养成分隶属函数综合评定

将11份毛蔓豆属种质及对照大翼豆的CP、EE、Ash、NDF、ADF、Ca及P含量进行隶属函数分析,其中,CP、EE、Ash、Ca、P呈正相关,用隶属函数计算分析;NDF和ADF不仅会影响动物的采食量,而且还会影响动物的消化率,所以呈负相关,用反隶属函数计算分析。由表4可看出,按隶属函数的综合值排列：050319007毛蔓豆>050106023毛蔓豆>050320021毛蔓豆>051210057毛蔓豆>041130150毛蔓豆>大翼豆>060217013毛蔓豆>061210010毛蔓豆>050322041毛蔓豆>070118049毛蔓豆>050321041毛蔓豆˃041130002毛蔓豆。
表4 毛蔓豆属种质营养成分的隶属函数值

Tab. 4 Membership function value of nutrient components of Calopogonium

种质
Germplasm		 CP EE Ash NDF ADF Ca P 综合值
Comprehensive value		 排名
Rank
041130002 0.39 0.19 0.61 0.00 0.00 0.10 0.88 0.31 12
050320021 0.37 0.67 0.60 0.67 0.50 0.29 0.60 0.53 3
041130150 0.89 0.43 0.24 0.69 0.27 0.00 1.00 0.50 5
050106023 0.98 0.66 0.41 0.74 0.35 0.16 0.86 0.60 2
050319007 1.00 0.72 0.23 1.00 0.64 0.31 0.41 0.62 1
050321041 0.17 0.74 0.39 0.50 0.27 0.03 0.53 0.38 11
050322041 0.37 0.88 0.24 0.40 0.34 0.08 0.53 0.40 9
051210057 0.71 1.00 0.06 0.57 0.39 0.12 0.73 0.51 4
060217013 0.26 0.49 1.00 0.46 0.38 0.26 0.29 0.45 7
061210010 0.00 0.00 0.12 0.95 1.00 0.88 0.00 0.42 8
070118049 0.70 0.71 0.00 0.12 0.24 0.10 0.88 0.39 10
大翼豆 0.55 0.36 0.81 0.19 0.25 1.00 0.30 0.50 6

2.4 毛蔓豆属种质营养成分的主成分分析

毛蔓豆属不同种质的7个营养成分指标主成分分析结果显示（表5,表6）,前3个主成分的贡献率分别为41.819%、28.072%、16.707%,累计贡献率为86.597%,而剩余的主成分贡献率均较小可忽略不计（表5）。其中,第Ⅰ主成分的特征根λ1=2.927,贡献率为41.868%,对应的特征向量中,数值较大的性状为P、ADF、CP,相关系数分别为0.923、0.790、0.499;第Ⅱ主成分的特征根λ2=1.965,贡献率为27.834%,对应的特征向量中,数值较大的性状为NDF、Ash、ADF,相关系数分别为0.792、0.768、0.591;第Ⅲ主成分的特征根λ3=1.169,贡献率为16.707%,对应的特征向量中,数值较大的形状为CP、Ca、P,相关系数分别为0.733、0.289、0.262（表6）。因此,在毛蔓豆属种质的营养成分评价中,P、NDF、CP可以作为其衡量营养价值的重要指标。
表5 主成分的特征根值及贡献率

Tab. 5 Eigen values and contributions of principal component

主成分
Principal
component		 特征根
Eigen
value		 贡献率
Contribution/%		 累计贡献率
Cumulative
contribution/%
Ⅰ 2.927 41.819 41.819
Ⅱ 1.965 28.072 69.891
Ⅲ 1.169 16.707 86.597
表6 各因子载荷矩阵

Tab. 6 Loading matrix of each component

主成分
Principal component		 CP EE Ash NDF ADF Ca P
Ⅰ 0.499 0.466 -0.193 0.463 0.790 -0.871 0.923
Ⅱ -0.313 -0.478 0.768 0.792 0.591 0.261 -0.063
Ⅲ 0.733 -0.677 -0.067 -0.131 0.003 0.289 0.262

2.5 毛蔓豆属种质营养成分聚类分析

不同毛蔓豆种质营养成分的平均隶属函数值进行聚类分析,结果见图1,当欧氏距离>10时,可将其分为两大类群：
第Ⅰ类群：041130150毛蔓豆、大翼豆、051210057毛蔓豆、050320021毛蔓豆、050106023毛蔓豆、050319007毛蔓豆,此类群的平均隶属函数值均较高,可确认为高营养价值种质;第Ⅱ类群：050322041毛蔓豆、070118049毛蔓豆、050321041毛蔓豆、060217013毛蔓豆、061210010毛蔓豆、041130002毛蔓豆,此类群的平均隶属函数值均较低,可确认为低营养价值种质。
图1 不同毛蔓豆属种质的营养价值隶属函数值的聚类分析

种质序号对应名称同表1。

Fig. 1 Cluster analysis of subordinate value of nutritive value of Calopogonium

The germplasm name corresponding to the number is shown in Tab. 1

3 讨论

由于牧草的营养品质是由粗蛋白、粗脂肪、粗灰分等多个指标综合决定的,因此主观地以某个营养指标来评估牧草营养价值的高低是不合理的[20,21,22]。本文通过隶属函数综合评定毛蔓豆的营养价值,使得试验结果更加精准。从其营养价值来看,CP是衡量牧草最重要的营养指标之一,CP含量越高,表明其品质越好;EE是热能的主要原料,具有芳香气味,对牧草适口性具有重要意义;Ash代表牧草中的矿物质;FE即可溶性碳水化合物,是牧草的重要热能给源之一,其含量的多少直接影响青贮牧草的质量;Ca和P是牲畜所需的矿质营养,对其骨骼发育与生长具有重要的意义;ADF和NDF会直接影响牲畜对牧草的采食率和消化率,因此NDF含量和ADF含量与牧草的品质呈负相关[23]。因此,在筛选隶属函数时,粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、钙、磷呈正相关,用隶属函数计算分析;中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量用反隶属函数计算分析。
营养成分是评定牧草饲用价值的重要指标,通常把粗蛋白质和粗纤维含量作为饲用植物营养价值的重要指标,粗蛋白质越高营养成分越好[24]。本研究通过相关性分析及主成分分析发现,P、NDF、CP可以作为其衡量营养价值的重要指标,并且P与CP之间呈显著的正相关。后续将对各营养成分的搭配比例对适口性的影响进行进一步的研究。
易显风等[25]的研究表明,大翼豆绿期长、产量高、营养价值高,是亚热带优秀的豆科牧草。由于毛蔓豆没有审定品种,大翼豆与毛蔓豆具有相似特点,因此,将大翼豆作为本研究的对照品种,进行毛蔓豆种质的营养价值比较,由隶属函数值分析可看出,有5份毛蔓豆属种质的营养综合价值高于大翼豆,包括050319007、050106023、050320021、051210057、041130150号毛蔓豆,有望成为下一步生产推广的新品种。

The authors have declared that no competing interests exist.

作者已声明无竞争性利益关系。

参考文献

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