利用隸屬函數(shù)法對(duì)不同采摘時(shí)間下拐棗成分的綜合評(píng)價(jià)研究

倪 星，闞建全

(1.陜西省旬陽(yáng)縣林業(yè)局，陜西 旬陽(yáng) 725700; 2.西南大學(xué)，重慶 400000)

枳椇(HoveniaacerbaLindl )為鼠李科枳椇屬植物，又俗稱拐棗、雞爪梨等(以下均統(tǒng)一為拐棗)，果梗含糖量極高，并富含多種營(yíng)養(yǎng)成分，長(zhǎng)期食用還會(huì)顯著提升機(jī)體肝糖原的含量[1]，枳椇子油含有人體必需的脂肪酸和功能成分[2～3]，集藥用和食用為一體，具有較高的開發(fā)利用價(jià)值[4]。

目前，拐棗普遍在霜降過(guò)后開始采摘，存在掠青、混采和落果的現(xiàn)象，降低了該地區(qū)鮮拐棗的質(zhì)量和產(chǎn)量?，F(xiàn)以旬陽(yáng)拐棗為研究對(duì)象，分析不同采摘時(shí)間營(yíng)養(yǎng)成分和功能活性成分含量的變化，確定拐棗的最佳采摘時(shí)間，以期為拐棗的科學(xué)生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選擇呂河鎮(zhèn)60年生的拐棗盛果期作為采樣樣樹，在霜降后開始采樣，每5 d采一次樣，到拐棗果梗完全自然掉落截止。

1.2 試驗(yàn)方法(以干基計(jì))

淀粉含量用蒽酮比色法測(cè)定[5]；脂肪含量用第一法索式抽提法測(cè)定[6]。粗纖維的測(cè)定參考GB/T 5009.10-2003《食品中粗纖維的測(cè)定》[7]?；曳值臏y(cè)定參考GB 5009.4-2016《食品中灰分的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定[8]。多糖含量的測(cè)定參考宋治軍的方法[9]。生物堿含量的測(cè)定參考孟祥松方法[10]。多酚的測(cè)定參考曹建康方法[11]。黃酮的測(cè)定參考呂國(guó)紅方法[12]。二氫楊梅素含量測(cè)定參考張木子荷建立的顯齒蛇葡萄片中方法[13]。維C含量用2,6-二氯靛酚滴定法[14]。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Excel 2013整理，利用DPS v6.55軟件對(duì)7個(gè)不同采摘時(shí)間拐棗的成分指標(biāo)進(jìn)行差異顯著性、相關(guān)性分析、主成分分析，利用隸屬函數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)賦予權(quán)重法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，相關(guān)指標(biāo)計(jì)算公式及方法參照文獻(xiàn)[15,16]。

1.3.1 各綜合指標(biāo)的隸屬函數(shù)值

隸屬函數(shù)值計(jì)算公式：

μ(Xj)=(Xj-Xmin)/(Xmax=Xminj=1，2，．．．，n

(1)

式中Xj表示第j 個(gè)綜合指標(biāo)，Xmin、Xmax為因子得分的最小值和最大值。

1.3.2 各綜合指標(biāo)的權(quán)重

(2)

式中，Wj表示第j 個(gè)綜合指標(biāo)在所有綜合指標(biāo)中的重要程度即權(quán)重；Pj代表經(jīng)主成分分析所得到各采摘時(shí)間的第j 個(gè)綜合指標(biāo)的貢獻(xiàn)率。

1.3.3 不同采摘時(shí)間成分含量的綜合大小

(3)

式中，D值表示拐棗各采摘時(shí)間下各指標(biāo)通過(guò)綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)所得到的綜合評(píng)價(jià)值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同采收時(shí)間對(duì)拐棗營(yíng)養(yǎng)組分的影響

表1為不同采收時(shí)間下拐棗淀粉、脂肪、粗纖維和灰分含量。從表1可知，淀粉含量隨著采收時(shí)間的延長(zhǎng)，差異性不顯著，其中第3次采摘時(shí)淀粉的含量最高，為26.09，第6次采摘時(shí)含量最低，為17.14，變異系數(shù)為19.2%，呈先升高后下降的趨勢(shì)；脂肪含量的差異性隨著采收時(shí)間的延長(zhǎng)，差異顯著，其中在第1次采摘時(shí)含量最高，為2.9，第4次采收時(shí)含量最低，為1.19，變異系數(shù)為32.0%，呈先降低后升高的趨勢(shì)；粗纖維和灰分含量隨著采收時(shí)間的延長(zhǎng)，到后期差異性顯著，其中粗纖維含量呈穩(wěn)定趨勢(shì)，粗纖維在第7次采摘時(shí)含量最高，為3.91，變異系數(shù)為2%，灰分含量在第7次采摘時(shí)，含量最高，為3.88，在第3次采摘時(shí)最低，為2.72，變異系數(shù)為10.9%。

表1 不同采收時(shí)間下拐棗營(yíng)養(yǎng)組分的含量

2.2 采收時(shí)間對(duì)拐棗活性成分的影響

表2為不同采收時(shí)間拐棗活性成分含量的變化。從表2中可知，隨采收時(shí)間的延長(zhǎng)，多糖含量在第3次采摘時(shí)最高，為6.22，在第1次采摘時(shí)含量最低，為3.66，變異系數(shù)為14.66%，呈先升高后降低的趨勢(shì)；生物堿含量在第4次采摘時(shí)最高，為0.22，在第2次和第7次采摘時(shí)最低，為0.17，變異系數(shù)為9%，基本保持穩(wěn)定；多酚含量在第1次采摘時(shí)最高，為17.59，第4次采摘時(shí)含量最低，為12.88，變異系數(shù)為11%；黃酮含量在第2次含量最高，為9.28，在5次含量最低，為6.71，變異系數(shù)為14.6%；二氫楊梅素含量在采收第1次含量最高，為5.14，在采收第30天含量最低，為3.34，變異系數(shù)為15%；多酚、黃酮和二氫楊梅素含量均呈逐漸下降的趨勢(shì)；維C含量在采收第30天含量最高，為36.18，在采收第10天含量最低，為13.99，變異系數(shù)為36.5%，呈逐漸升高的趨勢(shì)。

表2 采收時(shí)間對(duì)拐棗活性成分含量

2.3 各指標(biāo)之間的相關(guān)性分析

不同采摘時(shí)間下，拐棗的營(yíng)養(yǎng)成分發(fā)生一定程度的變化，通過(guò)各營(yíng)養(yǎng)成分指標(biāo)間的相關(guān)性分析可揭示指標(biāo)間是否存在依存關(guān)系及相關(guān)關(guān)系的方向與強(qiáng)度[17]。從表3可以看出，各指標(biāo)中存在不同程度的相關(guān)性。黃酮和多酚呈極顯著正相關(guān)；二氫楊梅素和多酚呈顯著正相關(guān)，與黃酮呈極顯著正相關(guān)；維C和二氫楊梅素呈顯著正相關(guān)；淀粉和多酚呈顯著正相關(guān)，與黃酮和二氫楊梅素呈極顯著正相關(guān)；粗纖維和黃酮、二氫楊梅素呈顯著負(fù)相關(guān)；灰分和黃酮、淀粉呈顯著負(fù)相關(guān)，和二氫楊梅素呈極顯著正相關(guān)，和維C呈顯著正相關(guān)。

表3 不同采摘時(shí)間下各指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)矩陣

根據(jù)不同采摘時(shí)期各指標(biāo)的相關(guān)分析結(jié)果可知，各指標(biāo)存在一定的顯著相關(guān)、極顯著相關(guān)，提供的信息發(fā)生重疊，且各指標(biāo)的變化幅度也不一樣，各指標(biāo)在拐棗的生長(zhǎng)成熟過(guò)程中所起到的作用大小不同。拐棗的生長(zhǎng)發(fā)育是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，因此不能用單一的指標(biāo)確定最佳的采摘時(shí)間。因此，需要在此基礎(chǔ)上，對(duì)整個(gè)采摘期利用多元統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行綜合分析。

2.4 不同采摘時(shí)間的綜合評(píng)價(jià)

2.4.1 主成分分析 對(duì)整個(gè)采摘時(shí)期測(cè)定的營(yíng)養(yǎng)組分和功能成分進(jìn)行主成分分析，從表4可知，1～3是新產(chǎn)生的變量，1是第一主成分，2是第二主成分，3是第三主成分。從特征值來(lái)看，前三個(gè)主成分特征值均大于1，且前三個(gè)主成分的貢獻(xiàn)值累積大于90%，前三個(gè)主成分提供90%以上原變量的的綜合信息，因此保留前三個(gè)主成分，這樣可將原來(lái)10個(gè)指標(biāo)整合成為新的3個(gè)相互獨(dú)立的綜合指，可綜合的分析不同采摘時(shí)期拐棗的營(yíng)養(yǎng)成分，結(jié)果見表5，其表示了主成分和原變量的關(guān)系，關(guān)系越大則特征向量的絕對(duì)值越大。因子1與黃酮、二氫楊梅素、維C關(guān)系密切；因子2與生物堿、脂肪關(guān)系密切，因子3與多糖、生物堿、淀粉關(guān)系密切。說(shuō)明黃酮、二氫楊梅素、維C、生物堿、多糖、淀粉和脂肪7個(gè)指標(biāo)可綜合評(píng)價(jià)拐棗營(yíng)養(yǎng)組分和功能成分且可靠性較高。

表4 各綜合指標(biāo)的特征值和貢獻(xiàn)率

表5 入選主成分的特征向量

2.4.2 利用隸屬函數(shù)法對(duì)拐棗不同采摘時(shí)間進(jìn)行綜合評(píng)價(jià) 根據(jù)綜合指標(biāo)值和公式(1)分別計(jì)算7個(gè)采摘時(shí)間的隸屬函數(shù)值u(Xj)，結(jié)果見表6。對(duì)于同一綜合指標(biāo)如No1而言，在不同采摘時(shí)間下，第1次采摘時(shí)的u(Xj)值最大，為1，表明在第1次采摘時(shí)主成分一表現(xiàn)的成分含量最好，而在第7次采摘時(shí)的u(Xj)最小，為0，表明在第7次采摘時(shí)主成分一表現(xiàn)的成分最差。同時(shí)在根據(jù)各指標(biāo)的累積百分率大小利用公式(2)計(jì)算出各綜合指標(biāo)的權(quán)重。3個(gè)綜合指標(biāo)的權(quán)重分別是0.58、0.29、0.13，利用公式(3)計(jì)算出綜合評(píng)價(jià)值D值。

綜合值D值的大小反應(yīng)不同采摘時(shí)間拐棗成分含量的綜合品質(zhì)的大小，D值越大，表示含有的成分含量越好，采摘的時(shí)間最合適。從D值的排序可以看到，在第2次采摘時(shí)拐棗含有的成分含量最好，為最佳采摘期。

表6 不同采摘時(shí)間因子的隸屬函數(shù)值

3 小結(jié)和討論

(1)通過(guò)各成分測(cè)定結(jié)果表明：淀粉、多糖含量在第3次采摘時(shí)最高，脂肪、多酚、黃酮和二氫楊梅素在第1次采摘時(shí)含量最高，粗纖維、灰分在第7次采摘含量最高，生物堿在第4次采摘時(shí)含量最高。

(2)通過(guò)各指標(biāo)的相關(guān)性分析可知：各指標(biāo)均具有一定的相關(guān)性，且部分指標(biāo)間具有極顯著相關(guān)，表明各指標(biāo)間提供的信息有重疊。

(3)通過(guò)對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行主成分分析可知：黃酮、二氫楊梅素、維C、生物堿、多糖、淀粉和脂肪7個(gè)指標(biāo)可以作為后期對(duì)拐棗成分進(jìn)行分析的指標(biāo)，可靠性較高。

(4)對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行綜合研究可知，在第2次采摘時(shí)，拐棗含有的成分含量的綜合性最好，第2次為最佳采摘時(shí)間，及霜降之后第7天。

拐棗產(chǎn)量和品質(zhì)因不同成熟度而存在差異，其形狀、味道也千差萬(wàn)別，含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、生物活性成分越來(lái)越受到關(guān)注[18～20]，具有抗氧化[21～22]、解酒護(hù)肝[23～24]、減肥降脂[25～26]等的作用。目前，對(duì)拐棗營(yíng)養(yǎng)成分系統(tǒng)檢測(cè)的研究較少，筆者研究通過(guò)在不同采摘時(shí)間下拐棗各項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)成分和活性成分含量的變化，為后期旬陽(yáng)地區(qū)拐棗的科學(xué)生產(chǎn)及綜合利用提供參考。