谷子杂交种和常规种矿质元素含量的比较研究

2022-10-21 04:44马旭东李瑞珍薄晓峰李兆斌
农业技术与装备 2022年8期
关键词:铁元素谷粒谷子

马旭东,李瑞珍,薄晓峰,李兆斌

(山西农业大学 农业经济管理学院,山西 太原 030006)

谷子(Setaria italicac)是我国北方地区主要的粮食作物之一,营养价值高[1],但产量低,种植面积逐年下降。相对常规谷[2,3],杂交谷具有明显的高产优势[4-6]。随着人们生活水平的提高,人们越来越注重谷子品质[7],矿质元素含量是谷子的一项重要品质指标,矿质元素是人体生命活动所必需的元素[8],但矿质元素在人体内无法合成,必须通过食物摄取[9]。人体缺乏矿质元素,容易患一些疾病[10]。缺乏了钙元素,中老年人易患骨质疏松,儿童易患佝偻病[11];微量元素铁,是红细胞中血红蛋白、细胞色素、肌细胞中肌红蛋白形成必需的元素,如果人体处于长期缺少铁元素的状态,很容易造成缺铁性贫血症等不良症状[12-13];人体中有很多酶的组成成分都含有微量元素锌,人的生长发育、免疫功能、神经、味觉、视力都离不开锌,缺乏锌元素,会使婴幼儿生长发育迟缓、抵抗力下降等状况[14-16]。郝志[17]研究了小麦籽粒主要有益矿质元素Fe、Zn、Cu、Mn的含量。卫学青[18]等研究了在不同谷子品种中9种微量元素的含量,该研究表明:在不同谷子品种之间各矿质元素的含量有一定差异。刘晓东[19]等对分别种植在5个不同地区的7个谷子品种比较4种矿物质元素的含量。杨艳君[20]等比较了谷子杂交种与常规种的光合和叶绿素荧光特性,但对常规谷和杂交谷营养品质比较的研究鲜见报道,本研究通过单因素四水平试验,对杂交谷(张杂谷5号和张杂谷13号)和常规谷(晋谷21号和晋谷59号)这4种谷子的钙、铁、锌3种矿质元素的含量进行比较研究,为大面积培育、种植杂交谷奠定理论基础。

1 材料和方法

1.1 试验材料

用于试验的谷子有4种,分别为:张杂谷5号、13号和晋谷21号、59号,均由山西省农业科学院提供。

1.2 试验方法

在室温下分别挑选出饱满健康的4种谷粒(张杂谷5号、13号和晋谷21号、59号),剥去外壳,洗净谷粒烘干。将4种谷子用粉碎机充分碾碎,保存备用。用质量分数5%的硝酸将Ca、Fe、Zn元素1 mg/mL标准储备液逐级稀释,配制成Ca、Fe、Zn元素5个浓度梯度的标准溶液,见表1。

表1 钙、铁、锌元素做标准曲线的浓度Tab.1 The concentration of calcium,iron and zinc as standard curve

将4种谷粒分别称取0.5 g于试管中,用硝酸(5 mL,70%)-过氧化氢(2 mL,30%)湿法消化,加热后直至消解液澄清透明,放在通风橱中冷却,消化液用去离子水稀释,反复冲洗后转移在25 mL容量瓶中,并稀释到刻度线。

采用火焰原子吸收光谱法测定钙元素、铁元素、锌元素的标准溶液与样品溶液,测出张杂谷5号、张杂谷13号、晋谷21号、晋谷59号中的钙、铁、锌元素的含量,每种谷子的钙、铁、锌元素测3次。钙、铁、锌3种元素所选波长见表2。在钙、铁、锌3种元素相应的波长下,测定Ca、Fe、Zn元素5个浓度梯度的标准溶液,得出钙、铁、锌元素3种矿质元素的回归方程,见表3。

表2 各元素的波长Tab.2 The wavelength of each element

表3 钙、铁、锌元素回归方程及相关系数Tab.3 The regression equation and correlation coefficient of calcium,iron and zinc

测定4种谷子样品溶液的吸光值,每种谷粒的每种元素测定3次。将每种谷子样品溶液中钙、铁、锌元素的吸光值代入钙、铁、锌元素的回归方程中,得到样品中的元素质量分数(mg/L),根据食品安全国家标准中Ca、Fe、Zn的测定方法[21-22],通过微量元素计算公式,得出谷子中钙、铁、锌元素的含量(mg/kg)。计算公式如下:

式中:X——谷子中钙、铁、锌元素的含量,mg/kg;ρ——测定谷子中样品溶液的矿质元素的含量,mg/L;ρ0——测定空白液中的元素质量浓度,mg/L;V——谷子样品溶液的体积,mL;m——谷子样品的质量,g。

1.3 统计分析

在Excel整理试验中所收集的数据,采用DPS数据处理系统对Excel整理好的试验数据进行统计分析,通过方差分方法比较不同品种谷子之间钙、铁、锌元素的含量,如谷子品种之间存在差异,则进行多重比较。以P<0.05为显著水平,P<0.01为极显著水平。

2 结果与分析

2.1 基本描述统计

对试验中的数据进行基本描述性统计,可以得到钙、铁、锌元素含量的均值和标准差,结果见表4,并制成图1。由图1可直观看出:晋谷21号的钙元素含量相对高;张杂谷5号的铁元素含量相对要高;4种谷子的锌元素含量差异不大。

表4 不同谷子钙、铁、锌元素含量基本描述统计Tab.4 The basic descriptive statistics of calcium,iron and zinc contents in different millet

图1 不同谷子中的钙、铁、锌元素含量Fig.1 The contents of calcium,iron and zinc in different millet

2.2 不同谷子之间钙元素含量的比较

经过方差分析可以得出:钙元素的含量在张杂谷5号、张杂谷13号、晋谷21号、晋谷59号这4种谷子之间存在极显著差异(P<0.01)。进一步进行多重比较,见表5。4种谷粒钙元素的多重结果表明:晋谷21号所含的钙元素极显著高于晋谷59号、张杂谷5号、张杂谷13号;晋谷59号所含的钙元素显著高于张杂谷13号,但和张杂谷5号没有差异;张杂谷5号所含的钙元素极显著高于张杂谷13号。

表5 Tukey法4种谷粒所含钙元素多重比较的结果Tab.5 The results of multiple comparison of calcium elements in four kinds of grain by Tukey method

2.3 不同谷子之间铁元素含量的比较

经过方差分析得出:铁元素在张杂谷5号、张杂谷13号、晋谷21号、晋谷59号这4种谷子之间的含量存在极显著差异(P<0.01)。4种谷粒所含铁元素的多重比较结果,见表6。张杂谷5号的铁元素含量极显著高于13号,但与晋谷21号不存在显著差异;晋谷21号的铁元素含量显著高于13号,但与晋谷59号不存在显著差异;晋谷59号和张杂谷13号不存在差异。

表6 Tukey法4种谷粒所含铁元素多重比较结果Tab.6 The multiple comparison results of iron elements in four grains by Tukey method

2.4 不同谷子之间锌元素含量的比较

通过方差分析得出:锌元素在张杂谷5号、张杂谷13号、晋谷21号、晋谷59号之间的含量不存在显著差异(P>0.05)。这说明常规谷与杂交谷中锌元素的含量接近,在产量提高的同时,也保持了所含锌元素的质量。

3 讨论

谷子作为日常生活中人们经常食用的农作物,与人类生活息息相关。对张杂谷5号、张杂谷13号、晋谷21号、晋谷59号这4种谷子中3种矿质元素的测定得出:4种谷子中所含钙、铁、锌元素的含量为Ca>Fe>Zn。

钙是人体所需最常见的大量元素之一,从婴儿到老年整个时期都需要大量的钙元素维持健康,尤其在儿童、青少年需要长身体的阶段。日常生活中,人们通过食用的牛奶、鸡蛋来补钙。谷子作为人们日常生活的主食,4个谷子品种中钙元素含量存在极显著差异,钙元素在晋谷21号中的含量极显著高于其他3个谷子品种,所以对于钙元素来说,晋谷21号在这4个谷子品种中是最好的;在常规种和杂交种间,晋谷59号的钙元素显著高于张杂谷13号,但与张杂谷5号没有达到显著差异,在2种杂交谷之间,张杂谷5号的钙元素极显著高于13号。梁克红[23]等对晋谷中4种品种的矿质元素研究表明:不同品种中钙元素的含量有显著差异,而锌元素无显著差异,与本试验结果相一致。

微量元素铁同样是微量元素中常见的元素,及时补充铁元素可以防止缺铁性贫血症。铁元素的含量在4种谷子中存在极显著差异,张杂谷5号的铁元素含量极显著高于张杂谷13号,但与晋谷21号、晋谷59号中的铁元素含量不存在显著差异。所以铁元素在两种杂交谷之间的差别较大,张杂谷5号与常规谷之间铁元素的含量差异不大。

微量元素锌也是人生长发育过程中不可缺少的,尤其在儿童时期具有相当重要的作用,促进生长增强抵抗力。在4种谷子之间锌元素的含量不存在显著差异。宁娜[24]在对区域和品种对谷子的影响研究中表明,种植区域对谷子中钙、铁、锌元素的含量有较大影响,谷子的不同品种对钙、铁、锌元素的含量也有影响,但地域因素要显著高于品种因素。

矿质元素是人体生长和生命活动不可缺少的元素,在机体所需的量很少,但人体又无法自身合成,只能通过食物获取。现如今人们的收入不断提高,更加关注生活的质量问题。在矿质元素的含量这一品质上,张杂谷5号并不比常规谷差,评价谷子的品质,不能只看矿质元素这一类指标,同时也综合考虑其他蒸煮品质、营养品质等方面,在产量方面,杂交谷的产量要远远高于常规谷,所以大面积推广杂交谷是可行的。该研究为谷子品种资源进一步开发利用及新品种选育提供依据。

猜你喜欢
铁元素谷粒谷子
打谷子
食言者
任金黄谷粒丢失在风里
晒谷子(外一首)
体内铁元素过高易患妊娠糖尿病
他们会忘记?多么稀奇!
还有更多的故事?
亦如初见(五)
断奶期间最需补铁
贫血补铁时别喝豆浆