棒菜鮮食品質(zhì)分析與適宜性品種篩選

高 佳，羅靜紅，田玉肖，羅芳耀，劉獨(dú)臣

（1.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所 成都 610066； 2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西南地區(qū)園藝作物生物學(xué)及種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 成都 610066； 3.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所 成都 610066）

芥菜（）為十字花科（Cruciferae）蕓薹屬（L.）草本植物，是起源于我國的重要特色蔬菜，根據(jù)形態(tài)學(xué)差異可分為葉用芥菜、莖用芥菜、根用芥菜和薹用芥菜四大類16 個(gè)變種。棒菜，又名筍子青菜，學(xué)名筍子芥（var.Chen et Yang），是三大莖用芥菜（莖瘤芥、抱子芥、筍子芥）之一，起源于四川盆地，在西南地區(qū)及長(zhǎng)江流域秋冬季節(jié)廣泛栽培。棒菜莖部膨大呈棒狀肉質(zhì)，無明顯凸起物，以食用嫩莖為主，外皮淺綠堅(jiān)硬，肉質(zhì)亮白細(xì)膩，外形類似于萵筍嫩莖，是我國特有的冬春鮮食蔬菜。研究表明，新鮮芥菜含有豐富的碳水化合物、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、維生素等多種營養(yǎng)成分和硫代葡萄糖苷等含硫化合物，具有抗癌、抗氧化、抗炎、抑菌等功效，風(fēng)味獨(dú)特且兼具食療價(jià)值，深受消費(fèi)者喜愛。

四川是芥菜的次生起源及多樣化中心，也是全國芥菜種質(zhì)資源最豐富的地區(qū)，是芥菜的種植、加工和鮮食消費(fèi)大省。棒菜是滿足冬春季鮮食蔬菜消費(fèi)市場(chǎng)多樣化需求的重要蔬菜類型之一。目前，關(guān)于棒菜的研究較少，且主要集中在品種資源調(diào)查、田間栽培技術(shù)探索、農(nóng)藝性狀調(diào)查和風(fēng)味物質(zhì)分析等方面，對(duì)棒菜品種間品質(zhì)性狀的比較分析相對(duì)缺乏，不同品種的采后品質(zhì)特性也不明確。開展棒菜采后品質(zhì)性狀的調(diào)查分析對(duì)了解品種特性、篩選專用品種、明確品種市場(chǎng)定位具有重要作用。因此，筆者調(diào)查了在成都平原集中栽種的17個(gè)不同來源棒菜品種（系）的采后鮮食品質(zhì)特性，以期為棒菜采后品質(zhì)對(duì)比分析提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與田間試驗(yàn)

1.1.1 供試材料 本研究中的17 個(gè)棒菜品種（系）材料均由四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所提供，品種（系）信息見表1。

表1 供試棒菜品種（系）信息與熟性

1.1.2 田間試驗(yàn) 17 個(gè)供試品種（系）均種植于四川省成都市新都區(qū)四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新示范園。試驗(yàn)小區(qū)面積為15 m，株行距35 cm×40 cm，每個(gè)小區(qū)種植100 株，隨機(jī)區(qū)組，3 次重復(fù)，淺溝雙行種植。2020 年9 月5 日播種，2021年1 月5 日采收。原料采收后2 h 內(nèi)送達(dá)實(shí)驗(yàn)室，在（4±0.5）℃冷庫中預(yù)冷后測(cè)定鮮樣指標(biāo)。

棒菜栽培要求選擇土層深厚、質(zhì)地疏松、富含有機(jī)質(zhì)、排灌方便的壤土或沙壤土，并與十字花科作物實(shí)行2～3 年輪作。大田追肥以速效氮肥為主，每667 m結(jié)合灌水共施入25～30 kg 尿素，在定植返青期、葉片生長(zhǎng)盛期、莖膨大初期，分別施入總追肥量的20%、70%和10%，忌漫灌，以防空心。棒菜老菜開始發(fā)黃，頂端4～5 片心葉平頂為其成熟特征，適宜采收。

1.2 方法

1.2.1 樣品處理 取新鮮棒菜每品種（系）10 株分別測(cè)定單株質(zhì)量、株高、節(jié)間長(zhǎng)、食用莖長(zhǎng)、莖皮硬度、莖肉硬度等指標(biāo)，人工削皮后測(cè)量莖可食率、果肉含水率、色差等鮮樣指標(biāo)。切取莖中部果肉，每品種（系）3 株混合為1 個(gè)樣本，采用液氮粉碎后-80 ℃保存，用于測(cè)定維生素C 含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、纖維素含量等內(nèi)在品質(zhì)指標(biāo)。

1.2.2 指標(biāo)測(cè)定 采用直接稱量法測(cè)定單株質(zhì)量、株高、節(jié)間長(zhǎng)、食用莖長(zhǎng)。莖可食率定義為單株棒菜削皮后可食莖質(zhì)量占整株食用莖總質(zhì)量的百分比。取棒菜腰部果肉鮮樣采用烘干法測(cè)定莖肉含水率。采用色差儀測(cè)定莖肉色差，測(cè)定食用莖腰部橫切面、和值（表示亮度，值表示紅綠色差，值表示黃藍(lán)色差），測(cè)試溫度（20±2）℃。采用質(zhì)構(gòu)儀P/2 探頭穿刺食用莖腰部測(cè)定莖皮和莖肉硬度，測(cè)試速度1 mm·s，位移20 mm。定義探頭穿透果皮的最大力為果皮硬度，探頭穿刺位移10～19 mm 的平均力為莖肉硬度。

采用鉬藍(lán)比色法測(cè)定維生素C 含量，采用考馬斯亮藍(lán)染色法測(cè)定可溶性蛋白含量，采用蒽酮試劑法測(cè)定可溶性糖含量。纖維素含量按照GB/T 5009.10—2003采用纖維素分析儀測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

對(duì)所有測(cè)定指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。通過相關(guān)性分析剔除信息重疊指標(biāo)，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)重要程度確定核心評(píng)價(jià)因子；采用隸屬函數(shù)分析法計(jì)算各品種的平均隸屬函數(shù)值并排序；采用系統(tǒng)聚類分析中的Ward 法計(jì)算歐式距離的平方，對(duì)品種（系）進(jìn)行聚類分析。測(cè)試結(jié)果采用（平均值±標(biāo)準(zhǔn)差）表示，數(shù)據(jù)采用Excel 進(jìn)行指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化，采用SPSS 進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)、相關(guān)性分析和聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 棒菜測(cè)試指標(biāo)分析

由表2 可知，本研究測(cè)試了17 個(gè)棒菜品種（系）的15 項(xiàng)指標(biāo)，分別包括外觀品質(zhì)指標(biāo)7 項(xiàng)（單株質(zhì)量、株高、節(jié)間長(zhǎng)、食用莖長(zhǎng)、莖肉色差值、莖肉色差值、莖肉色差值），商品性指標(biāo)4 項(xiàng)（莖可食用率、含水率、莖皮硬度、莖肉硬度）和莖肉的內(nèi)在品質(zhì)指標(biāo)4 項(xiàng)（維生素C 含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、纖維素含量）。所有棒菜品種（系）14 項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)（色差值為負(fù)值，未計(jì)算變異系數(shù)）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析表明，測(cè)試指標(biāo)在品種（系）間的變異系數(shù)在0.53%～41.47%，品種（系）間指標(biāo)變異系數(shù)由大到小依次為：節(jié)間長(zhǎng)＞纖維素含量＞可溶性糖含量＞單株質(zhì)量＞食用莖長(zhǎng)＞色差＞可溶性蛋白含量＞株高＞莖皮硬度＞莖肉硬度＞色差＞維生素C 含量＞莖可食率＞含水率，表明測(cè)試指標(biāo)在品種（系）間差異明顯。

表2 供試棒菜品種（系）測(cè)試指標(biāo)數(shù)據(jù)

在7 項(xiàng)外觀品質(zhì)指標(biāo)中，4#和17#平均單株質(zhì)量顯著高于其他品種（系），超過1 kg；而2#和10#平均單株質(zhì)量較低，均小于500.00 g。17#平均單株質(zhì)量、株高和節(jié)間長(zhǎng)均最高，整體表現(xiàn)為單株質(zhì)量大、植株高、節(jié)間長(zhǎng)；而2#則表現(xiàn)為單株質(zhì)量相對(duì)較輕、植株矮、節(jié)間短。在各品種（系）中，5#食用莖最長(zhǎng)，達(dá)33.50 cm，而10#最短為13.55 cm。色差值表明，值較大、莖肉偏白的為2#和16#；值最小、值最大、莖肉偏黃綠的為16#。所有品種（系）葉片均為深綠色，莖為綠白相間，莖肉主體為白色（圖1）。

圖1 供試棒菜品種（系）

各品種（系）莖去皮后可食率在60.45%～72.79%，其中7#、11#、12#、13#和15#莖可食率相對(duì)較高。17 個(gè)品種（系）莖肉含水率為93.65%～95.84%，品種（系）間變異系數(shù)僅為0.53%，表明品種（系）間莖肉含水率差異不大。莖皮硬度和莖肉硬度反映了質(zhì)地特性，供試品種（系）中莖皮硬度較大的有1#、6#、7#、9#、13#、15#和17#，莖肉硬度較大的有3#、6#、7#、8#、9#和16#。

維生素C 含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和纖維素含量反映了莖肉的營養(yǎng)品質(zhì)，17 個(gè)品種（系）中維生素C 含量較高的有2#、10#、12#、13#和16#；可溶性蛋白含量最高的為16#，達(dá)49.66 μg·g；可溶性糖含量較高的有8#、10#和17#；纖維素含量最高的為6#。

2.2 應(yīng)用相關(guān)性分析篩選主評(píng)價(jià)因子

對(duì)各品種15 項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，繪制熱圖（http://www.bioinformatics.com.cn）表明（圖2），單株質(zhì)量與食用莖長(zhǎng)呈極顯著正相關(guān)，與株高呈顯著正相關(guān)；株高與節(jié)間長(zhǎng)呈極顯著正相關(guān)，莖可食率與株高和節(jié)間長(zhǎng)呈極顯著負(fù)相關(guān)，食用莖長(zhǎng)與含水率呈極顯著正相關(guān)。可見，單株質(zhì)量、株高、食用莖長(zhǎng)、節(jié)間長(zhǎng)之間存在較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，表現(xiàn)為單株質(zhì)量越高，株高越大，食用莖越長(zhǎng)，節(jié)間也相對(duì)更長(zhǎng)，而莖去皮后的可食率反而越低。色差與值呈極顯著正相關(guān)，與值間呈極顯著負(fù)相關(guān)，表明莖肉亮白與黃綠色澤相伴。此外，色差還與單株質(zhì)量、株高、節(jié)間長(zhǎng)呈顯著負(fù)相關(guān)，色差也與莖肉可溶性蛋白含量呈顯著負(fù)相關(guān)，表明莖肉顏色與單株產(chǎn)量和內(nèi)在品質(zhì)間存在一定相關(guān)性。維生素C含量與單株質(zhì)量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與食用莖長(zhǎng)呈顯著負(fù)相關(guān)；可溶性蛋白含量與莖可食率呈極顯著負(fù)相關(guān)，與食用莖長(zhǎng)和含水率也呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。莖肉纖維素含量?jī)H與莖皮硬度呈顯著正相關(guān)，顯示為莖皮硬度越大，莖肉的纖維素含量也相對(duì)越高。

圖2 棒菜測(cè)定指標(biāo)間的相關(guān)性分析熱圖

15 項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)中，莖肉硬度和可溶性糖含量2項(xiàng)指標(biāo)與其他測(cè)試指標(biāo)間沒有表現(xiàn)出顯著相關(guān)關(guān)系，而其余13 項(xiàng)指標(biāo)彼此間存在一定的顯著相關(guān)關(guān)系，表明測(cè)試指標(biāo)間存在信息的重疊。為簡(jiǎn)化后續(xù)分析評(píng)價(jià)，將單株質(zhì)量、株高、節(jié)間長(zhǎng)、含水率4項(xiàng)指標(biāo)剔除，保留了食用莖長(zhǎng)和莖可食率2 項(xiàng)對(duì)鮮食棒菜商品性更重要的指標(biāo)；將色差和值剔除，保留了代表莖肉亮白色澤的值；剔除對(duì)于鮮食棒菜評(píng)價(jià)作用較小的莖肉硬度，保留對(duì)棒菜貯運(yùn)流通特性具有正向影響的莖皮硬度指標(biāo)；其余維生素C 含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和纖維素含量4 項(xiàng)營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)均保留。由此，確定了鮮食棒菜后續(xù)品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)的核心評(píng)價(jià)指標(biāo)為：食用莖長(zhǎng)、莖可食率、莖肉色差、莖皮硬度、維生素C含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和纖維素含量共8 項(xiàng)指標(biāo)。

2.3 棒菜品質(zhì)指標(biāo)的隸屬函數(shù)分析與排序

采用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法對(duì)17 個(gè)棒菜品種（系）進(jìn)行了8 項(xiàng)鮮食品質(zhì)指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)（表3）。將莖肉纖維素含量定位為不良指標(biāo)，即值越小越好，其余7 項(xiàng)指標(biāo)均定義為優(yōu)良指標(biāo)，即值越大越好。17 個(gè)品種（系）中鮮食品質(zhì)綜合排名前3 的為13#、12#和6#，平均隸屬函數(shù)值≥0.60；排名末位的為4#，平均隸屬函數(shù)值為0.34。13#和6#是來源于四川的地方品種資源，而12#為四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所選育的新品系，3 個(gè)品種（系）均為中熟，采后品質(zhì)較優(yōu)。

表3 各品種（系）棒菜品質(zhì)綜合比較分析

2.4 棒菜品種（系）間測(cè)試指標(biāo)的聚類分析

為比較供試品種間品質(zhì)的相似性，對(duì)15 項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，采用Ward法計(jì)算歐式距離的平方（圖3）。以歐式距離一半（12.5）為劃分，17 個(gè)棒菜品種（系）被分為四類：第Ⅰ類包括2 個(gè)亞類，共8 個(gè)品種（系），分別為12#、13#、11#、2#和4#、14#、3#、5#，表現(xiàn)為莖肉可食率高，維生素C 含量較高；第Ⅱ類也包括2 個(gè)亞類，共6 個(gè)品種（系），分別為1#、7#、6#和9#、15#、8#，表現(xiàn)為莖皮和莖肉硬度較高；第Ⅲ類包括2 個(gè)品種（系），10#和16#，表現(xiàn)為維生素C 含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量較高；第Ⅳ類僅有17#號(hào)1 個(gè)品種，表現(xiàn)為株型高大，節(jié)間長(zhǎng)，莖皮硬度大，可溶性糖含量高。

圖3 供試品種（系）的聚類分析樹狀圖

3 討論與結(jié)論

棒菜是一種在我國西南、江浙地區(qū)廣泛種植的冬春蔬菜，鮮食口感鮮美，營養(yǎng)豐富。筆者測(cè)試了17 個(gè)棒菜品種在（系）成都地區(qū)集中栽種后的外觀品質(zhì)、商品性和莖肉營養(yǎng)品質(zhì)等15 項(xiàng)指標(biāo)，對(duì)比了各品種（系）單項(xiàng)指標(biāo)間的優(yōu)劣性。從結(jié)果中可以看出，15 項(xiàng)指標(biāo)中除莖肉含水率外，其余14 項(xiàng)指標(biāo)在品種（系）間變異系數(shù)均較大，可見含水率不是芥菜品種（系）間的主要差異指標(biāo)，供試品種（系）在節(jié)間長(zhǎng)、莖肉纖維素含量和可溶性糖含量、單株質(zhì)量等指標(biāo)間變異系數(shù)較大，既表現(xiàn)出外觀形態(tài)的差異，也表現(xiàn)出內(nèi)在品質(zhì)的差異。棒菜主要以食用肉質(zhì)莖和嫩葉為主，苗明軍等調(diào)查顯示不同棒菜品種在川西高原種植后凈菜率為41.10%～55.51%，可見品種、栽培管理?xiàng)l件和生態(tài)條件對(duì)棒菜產(chǎn)量有較大影響。本試驗(yàn)中，4#和17#單株質(zhì)量均大于1000 g，豐產(chǎn)性好。劉義華等研究表明，棒菜肉質(zhì)莖的產(chǎn)量與葉鮮質(zhì)量、莖/葉、莖橫縱徑、營養(yǎng)生長(zhǎng)期等農(nóng)藝性狀密切相關(guān)，其中，葉鮮質(zhì)量對(duì)肉質(zhì)莖產(chǎn)量的直接效應(yīng)和總效應(yīng)影響最大。本試驗(yàn)中相關(guān)性分析也表明，單株質(zhì)量、株高、食用莖長(zhǎng)、節(jié)間長(zhǎng)幾項(xiàng)外觀指標(biāo)之間存在較強(qiáng)的正相關(guān)性，可見棒菜的田間品種選育可通過鮮葉長(zhǎng)勢(shì)、株高、節(jié)間長(zhǎng)等性狀初步判定品種的豐產(chǎn)性。而對(duì)于棒菜的市場(chǎng)銷售而言，莖的可食率、外觀及肉質(zhì)顏色、硬度、維生素C含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、纖維素含量等指標(biāo)影響了消費(fèi)選擇。除此之外，芥菜還廣泛含有豐富的維生素、礦質(zhì)元素、氨基酸和風(fēng)味物質(zhì)等，具有抗癌、抗氧化、降血糖、殺蟲抑菌等藥用價(jià)值，也助推了棒菜的鮮食消費(fèi)。

筆者通過指標(biāo)間的相關(guān)性分析，刪除了部分信息可能重疊的測(cè)試指標(biāo)，確定了由食用莖長(zhǎng)、莖可食率、莖肉色差、莖皮硬度、維生素C 含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和纖維素含量8 項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)成的鮮食棒菜品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，在一定程度上代表了棒菜的外觀品質(zhì)、商品性和營養(yǎng)品質(zhì)。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步采用8 項(xiàng)核心評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)不同棒菜品種鮮食品質(zhì)的優(yōu)劣性進(jìn)行排序，選出花葉大棒菜（13#）、蜀芥6 號(hào)（12#）和薄皮板葉棒菜（6#）等較優(yōu)異的品種（系），這些品種（系）表現(xiàn)為株型適中，可食率較高、營養(yǎng)更豐富全面，可作為生產(chǎn)推廣的鮮食優(yōu)選品種（系）。此外，也根據(jù)所有測(cè)試指標(biāo)進(jìn)行了品種（系）的聚類，將17 個(gè)品種（系）分為了Ⅳ大類。但聚類分析結(jié)果與前文中隸屬函數(shù)排序結(jié)果并未表現(xiàn)出較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這與2 種分析方法所采用的分析指標(biāo)不同有關(guān)。為進(jìn)一步提高品種品質(zhì)分類的準(zhǔn)確性，采用了全部17 項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)進(jìn)行聚類分析，而隸屬函數(shù)分析中只保留了8 項(xiàng)鮮食棒菜品質(zhì)核心評(píng)價(jià)指標(biāo)?？梢姡瑓⒃囍笜?biāo)的種類和數(shù)量對(duì)各類評(píng)價(jià)結(jié)果具有重要影響。后續(xù)研究中應(yīng)增加品種數(shù)量和測(cè)試指標(biāo)種類及數(shù)量，有利于提高分類評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

筆者對(duì)集中種植于成都平原生態(tài)條件下的17個(gè)棒菜品種（系）采后的15 項(xiàng)品質(zhì)性狀進(jìn)行了對(duì)比分析，其中10 項(xiàng)指標(biāo)在品種（系）間的變異系數(shù)大于10%，表明供試品種（系）品質(zhì)差異明顯。通過指標(biāo)間的相關(guān)性分析，確定了鮮食棒菜品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)的8 項(xiàng)核心評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)一步采用隸屬函數(shù)分析法篩選出鮮食品質(zhì)綜合排名靠前的品種（系）為花葉大棒菜、蜀芥6 號(hào)和薄皮板葉棒菜；對(duì)品種（系）的測(cè)試品質(zhì)聚類分析將供試品種（系）劃分為了Ⅳ大類，可作為品種（系）品質(zhì)分類和進(jìn)一步篩選的輔助手段。