山药是重要的药食同源作物之一，富含蛋白质、淀粉、可溶性糖等基础营养成分，同时含有山药多糖、多酚等活性物质[1-2]，兼具食用价值与药用功效，可调节脾胃、抗氧化、提升机体免疫[3-4]。受生长环境和土壤条件影响，不同产地、品种的山药在营养组成与风味品质上存在明显差异。陈泽历等[5]对3个山药品种的21项营养指标开展分析，发现铁棍山药的蛋白质、脂肪、钙、钠含量较高，紫山药则富含糖类、膳食纤维与花青素。孙志刚等[6]测定云南24个紫山药品系的功能成分，发现品系间营养物质含量差异较大，可为优良品种的选育提供参考。安平小白嘴山药为河北省安平县的特色作物之一，肉质细嫩、色泽洁白、口感软糯香甜，水分含量适中，营养丰富，是优良的药食同源品种[7]；蠡县麻山药是河北省保定市特色优质农产品，黏液含量低、耐炖煮，兼具独特栗香风味[8]。本研究以14个产地的14种优质山药种质为试验材料，测定不同产地、品种山药的活性成分，选取水分、灰分、蛋白质、淀粉、直链淀粉、可溶性糖、多糖、多酚8项营养与活性指标，分析其营养品质差异并开展综合评价，以期为优良山药品种筛选、规范化种植与产业发展提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
采集14个不同产地的14种优质山药样品，具体种类及产地如表1所示。
表1 山药样品信息 |
| 样品 | 产地 | 缩写 |
|---|---|---|
| 小白嘴山药 | 河北安平 | XBY |
| 怀山药 | 焦作温县 | HY |
| 铁棍山药 | 焦作沁阳 | TGY |
| 陈集山药 | 山东菏泽 | CJY |
| 平遥长山药 | 晋中平遥 | PYY |
| 利川山药 | 湖北利川 | LCY |
| 瑞昌山药 | 江西瑞昌 | RCY |
| 孝义山药 | 山西孝义 | XYY |
| 细毛长山药 | 山东桓台 | XMC |
| 姚安山药 | 云南姚安 | YAY |
| 老洲山药 | 安徽铜陵 | LZY |
| 安顺山药 | 贵州安顺 | ASY |
| 麻山药 | 河北蠡县 | MY |
| 明溪山药 | 福建三明 | MXY |
1.2 指标测定方法
1.3 数据处理与统计分析
采用GraphPad Prism 9.0与SPSS 26.0软件进行试验数据统计分析。通过描述性统计获得各指标含量范围与均值，采用Pearson相关系数分析各营养品质指标间的相关性，运用主成分分析法对山药营养品质构建综合评分模型并进行综合评价。
2 结果与分析
2.1 不同来源山药的营养成分含量分析比较
2.1.1 基本营养成分含量
由表2可知，不同产地山药的基础营养指标存在差异。各样品水分含量在66.1～83.9 g/100 g，均值为75.8 g/100 g，其中YAY水分含量最高，MXY最低；灰分含量在3.4～6.8 g/100 g，均值为5.2 g/100 g，PYY灰分含量最高，ASY最低；蛋白质含量在9.18～14.65 g/100 g，均值为11.95 g/100 g，XYY蛋白质含量最高，YAY最低。
表2 山药干物质中营养成分含量 |
| 样品 | 水分/（g/100 g） | 灰分/（g/100 g） | 蛋白质/（g/100 g） | 淀粉/% | 多糖/（g/100 g） | 可溶性糖/% | 多酚/（mg/g） | 直链淀粉/% |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| XBY | 77.3±0.002 e | 5.5±0.12 c | 12.10±0.03 fg | 68.8±0.71 fg | 3.75±0.01 a | 4.57±0.03 e | 0.98±0.020 f | 21.9±0.10 c |
| HY | 75.8±0.007 gh | 5.4±0.25 c | 11.74±0.10 hi | 63.1±1.19 gh | 0.70±0.01 h | 3.50±0.02 j | 1.30±0.004 c | 23.5±0.40 b |
| TGY | 73.8±0.005 jk | 4.6±0.09 e | 11.92±0.07 gh | 63.1±0.93 gh | 0.73±0.01 gh | 4.01±0.03 h | 1.08±0.010 d | 19.3±0.17 f |
| CJY | 76.5±0.005 f | 5.4±0.12 c | 12.94±0.05 c | 56.1±1.57 jk | 0.91±0.02 f | 5.00±0.06 c | 1.34±0.010 b | 21.3±0.48 d |
| PYY | 81.5±0.006 b | 6.8±0.17 a | 12.67±0.44 d | 58.4±3.13 ij | 0.76±0.02 g | 5.47±0.09 b | 1.37±0.010 b | 17.9±0.21 h |
| LCY | 70.9±0.005 lm | 5.2±0.09 d | 10.98±0.01 kl | 62.3±2.73 hi | 0.56±0.01 ij | 1.67±0.02 m | 0.60±0.010 i | 29.7±0.81 a |
| RCY | 72.2±0.006 kl | 5.4±0.12 c | 12.38±0.04 e | 40.8±0.80 k | 1.43±0.02 d | 3.97±0.05 hi | 1.05±0.020 e | 21.9±1.31 c |
| XYY | 79.0±0.005 d | 5.7±0.19 c | 14.65±0.33 a | 76.0±0.57 de | 0.55±0.01 j | 4.02±0.01 h | 0.56±0.010 j | 15.7±0.11 i |
| XMC | 76.0±0.002 fg | 4.6±0.07 e | 11.48±0.03 ij | 85.9±3.22 a | 1.07±0.03 e | 3.23±0.01 k | 0.50±0.010 m | 21.0±0.12 d |
| YAY | 83.9±0.003 a | 6.2±0.02 b | 9.18±0.16 m | 84.5±3.11 ab | 1.76±0.02 c | 7.32±0.04 a | 0.52±0.006 l | 23.9±0.10 b |
| LZY | 74.8±0.003 hi | 4.8±0.08 d | 11.10±0.07 jk | 83.2±2.04 bc | 0.58±0.03 i | 4.87±0.05 d | 0.73±0.006 g | 20.6±0.05 e |
| ASY | 73.9±0.003 ij | 3.4±0.02 f | 12.23±0.08 ef | 84.5±0.70 ab | 0.72±0.02 gh | 4.18±0.02 g | 0.70±0.010 h | 18.7±0.08 g |
| MY | 79.5±0.003 c | 5.9±0.12 b | 13.18±0.10 b | 79.0±0.82 cd | 3.30±0.02 b | 1.78±0.03 l | 0.54±0.010 k | 9.2±0.05 j |
| MXY | 66.1±0.003 m | 3.8±0.11 f | 10.80±0.18 lm | 71.2±0.11 ef | 1.35±0.02 d | 4.24±0.01 f | 6.86±0.020 a | 16.1±0.09 i |
| 均值 | 75.8 | 5.2 | 11.95 | 69.8 | 1.30 | 4.13 | 1.29 | 20.0 |
|
2.1.2 淀粉和糖含量
淀粉与糖类是山药主要碳水化合物组分，由表2可知，不同产地山药碳水化合物相关指标差异较大。各样品淀粉含量在40.8%～85.9%，整体水平偏高，均值69.8%，其中XMC含量最高，RCY最低；可溶性糖含量在1.67%～7.32%，均值4.13%，YAY含量最高，LCY最低；直链淀粉含量在9.2%～29.7%，均值20.0%，LCY含量最高，MY最低。
2.1.3 活性营养成分含量
多糖与多酚是山药中关键活性成分，不同产地山药的活性成分含量存在明显差异，多糖含量在0.55～3.75 g/100 g，均值 1.30 g/100 g，XBY含量最高，XYY最低；多酚含量在0.50～6.86 mg/g，均值为1.29 mg/g，MXY含量最高，XMC最低。XBY多糖整体含量偏高，可能与当地土壤、气候条件相关；总体来看，多糖、多酚含量受品种、产地等多重因素综合影响。
2.2 山药营养品质指标相关性分析
采用Pearson相关系数分析7项山药营养品质指标的相关性，结果见表3。灰分与多酚呈显著负相关（P<0.05），与其余指标相关性不显著；蛋白质与可溶性糖呈显著负相关（P<0.05），与直链淀粉呈极显著负相关（P<0.01）；多糖与直链淀粉呈显著负相关（P<0.05）。综上，灰分与多酚、蛋白质与可溶性糖、蛋白质与直链淀粉、多糖与直链淀粉组间相关性达到显著水平，其中蛋白质与直链淀粉的负相关程度最高。
表3 山药中营养品质指标相关性分析 |
| 指标 | 灰分 | 蛋白质 | 淀粉 | 多糖 | 可溶性糖 | 多酚 | 直链淀粉 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 灰分 | 1 | ||||||
| 蛋白质 | 0.177 | 1 | |||||
| 淀粉 | -0.271 | -0.241 | 1 | ||||
| 多糖 | 0.243 | 0.009 | 0.100 | 1 | |||
| 可溶性糖 | 0.223 | -0.333* | 0.087 | -0.066 | 1 | ||
| 多酚 | -0.387* | -0.213 | -0.110 | -0.016 | 0.067 | 1 | |
| 直链淀粉 | -0.015 | -0.526** | -0.255 | -0.321* | 0.115 | -0.215 | 1 |
|
2.3 山药营养品质主成分分析与综合评价
2.3.1 主成分提取与贡献率分析
采用主成分分析法对7项山药营养品质指标开展综合评价，各指标载荷值、特征根及方差贡献率见表4。主成分1主要受蛋白质（0.840）、直链淀粉（-0.703）影响，方差贡献率25.554%；主成分2以灰分（0.750）、多酚（-0.623）为主，方差贡献率22.030%；主成分3主要由淀粉（0.588）、多糖（0.595）、可溶性糖（0.545）构成，方差贡献率18.588%；主成分4主要为多酚（0.695）和淀粉（-0.581），方差贡献率15.165%。4个主成分累计方差贡献率达81.337%，可较好地反映山药营养品质的整体变异特征。
表4 山药中营养成分载荷值和贡献率 |
| 指标 | 主成分1 | 主成分2 | 主成分3 | 主成分4 |
|---|---|---|---|---|
| 灰分 | 0.380 | 0.750 | 0.329 | 0.216 |
| 蛋白质 | 0.840 | 0.026 | -0.347 | -0.029 |
| 淀粉 | -0.116 | -0.483 | 0.588 | -0.581 |
| 多糖 | 0.439 | -0.081 | 0.595 | 0.194 |
| 可溶性糖 | -0.421 | 0.261 | 0.545 | 0.359 |
| 多酚 | -0.249 | -0.623 | -0.129 | 0.695 |
| 直链淀粉 | -0.703 | 0.531 | -0.242 | -0.163 |
| 特征根 | 1.789 | 1.542 | 1.301 | 1.062 |
| 方差贡献率/% | 25.554 | 22.030 | 18.588 | 15.165 |
| 累计贡献率/% | 25.554 | 47.584 | 66.172 | 81.337 |
2.3.2 综合品质评价
以4个主成分的方差贡献率为权重，构建综合评价模型：C=0.314×主成分1得分+0.271×主成分2得分+0.229×主成分3得分+0.186×主成分4得分，据此计算各样品综合得分并排序，结果见表5。MY综合得分3.783，位居第一，综合品质最优；PYY、XBY得分依次为3.257、2.684，综合表现良好。XYY、RCY、CJY分别为1.672、1.343、0.889，在部分主成分中具备优势。YAY在第3主成分得分最高（9.524），受其余主成分表现影响，综合得分为0.837；MXY第4主成分得分突出（6.697），但其他主成分分值偏低，综合得分-3.651。XMC、LCY、ASY综合得分依次为-1.887、-2.419、-3.199，排名相对靠后（表5）。
表5 山药品质综合得分 |
| 样品 | 主成分1 | 主成分2 | 主成分3 | 主成分4 | 综合得分 | 排名 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| MY | 13.261 | -3.739 | 3.781 | -1.257 | 3.783 | 1 |
| PYY | 2.884 | 5.567 | 0.651 | 3.730 | 3.257 | 2 |
| XBY | 2.879 | 1.483 | 4.802 | 1.497 | 2.684 | 3 |
| XYY | 7.248 | 0.192 | -1.489 | -1.692 | 1.672 | 4 |
| RCY | 1.460 | 4.503 | -4.238 | 3.414 | 1.343 | 5 |
| CJY | 0.644 | 2.991 | -2.366 | 2.248 | 0.889 | 6 |
| YAY | -8.376 | 4.566 | 9.524 | 0.260 | 0.837 | 7 |
| HY | -1.713 | 2.321 | -2.810 | -0.119 | -0.574 | 8 |
| TGY | -0.854 | -0.660 | -2.538 | -0.176 | -1.061 | 9 |
| LZY | -4.146 | -1.014 | 1.722 | -2.641 | -1.674 | 10 |
| XMC | -1.627 | -2.448 | 0.537 | -4.494 | -1.887 | 11 |
| LCY | -4.648 | 3.605 | -5.822 | -3.241 | -2.419 | 12 |
| ASY | -2.062 | -5.787 | -0.860 | -4.227 | -3.199 | 13 |
| MXY | -4.948 | -11.580 | -0.895 | 6.697 | -3.651 | 14 |
3 结论
本研究对14个山药种质营养品质进行测定，结果表明，不同产地与品种的营养指标存在显著差异，该现象与品种、种植环境、采收时期等因素有关。相关性分析显示，蛋白质与直链淀粉呈极显著相关；灰分与多酚、蛋白质与可溶性糖、多糖与直链淀粉均呈显著相关。通过主成分分析，将除水分外的7个营养品质划分为4个主成分，累计方差贡献率81.337%，可有效反映样品营养品质的整体变异特征。综合得分表明，麻山药综合品质最优，兼具高淀粉、高蛋白质、高多糖、低糖的特点；长山药排名第二，蛋白质、可溶性糖、多酚含量突出；小白嘴山药排名第三，多糖含量较高，其余营养指标水平适中。后续可根据不同品种山药营养成分的特点进行选择性育种，本研究结果可为山药定向选育及精深加工利用提供参考。本研究仅测定水分、灰分、蛋白质、淀粉、可溶性糖、多糖、多酚等常规营养及活性指标，未涵盖维生素、薯蓣皂苷等功能成分，无法全面表征山药整体营养价值，存在一定局限性。后续将完善检测指标体系，补充功能性成分检测，优化品质评价模型，为山药品种选育及标准化种植提供更完善的数据支撑。