不同蓮藕品種的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)分析與評(píng)價(jià)

吳宇昊 祝振洲 叢欣 李書藝 梅新 陳學(xué)玲

收稿日期：2023-08-29；修回日期：2024-02-08

基金項(xiàng)目：湖北省科技創(chuàng)新人才及服務(wù)專項(xiàng)（2022EHB028）；湖北省高校優(yōu)秀中青年科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)（T2020012）

作者簡(jiǎn)介：吳宇昊，男，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)槭称芳庸づc安全。E-mail：1326312102@qq.com

通信作者：陳學(xué)玲，女，副研究員，研究方向?yàn)楣呒庸づc貯藏。E-mail：17810686@qq.com

DOI：10.16861/j.cnki.zggc.202423.0559

摘??? 要：探究不同蓮藕品種的營(yíng)養(yǎng)成分和活性成分，為蓮藕品種篩選、加工利用及產(chǎn)品開發(fā)等提供支撐。通過(guò)測(cè)定7個(gè)蓮藕品種的10個(gè)成分指標(biāo)，采用主成分分析和聚類分析對(duì)不同蓮藕品種營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，并建立蓮藕營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)評(píng)價(jià)模型。結(jié)果表明，大白胖的蛋白質(zhì)含量（w，后同）（10.50%）和不溶性膳食纖維含量（12.13%）最高，鄂蓮6號(hào)的脂肪含量（0.98%）最高，544的可溶性膳食纖維含量（6.35%）最高，八月粉的淀粉含量（65.59%）最高；蓮藕整體呈現(xiàn)高淀粉、低脂肪且富含膳食纖維和蛋白質(zhì)的特征。主成分分析結(jié)果表明，淀粉、脂肪、總酚和總黃酮含量累積貢獻(xiàn)率達(dá)95.172%，可以用這4個(gè)主成分來(lái)綜合評(píng)價(jià)蓮藕營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的優(yōu)劣，并建立蓮藕綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)評(píng)價(jià)模型F=0.692F1+0.308F2；綜合得分表明鄂蓮5號(hào)的品質(zhì)最佳，小白胖的品質(zhì)較差。

關(guān)鍵詞：蓮藕；營(yíng)養(yǎng)成分；品質(zhì)評(píng)價(jià)；因子分析；聚類分析

中圖分類號(hào)： S645.1???????? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A??????????? 文章編號(hào)：1673-2871（2024）04-127-06

Analysis and evaluation of nutritional quality of different varieties of lotus root

WU Yuhao1， 2， ZHU Zhenzhou2， CONG Xin2， LI Shuyi2， MEI Xin1， CHEN Xueling1

（1. Institute for Farm Products Processing and Nuclear-agricultural Technology， Hubei Academy of Agricultural Sciences， Wuhan 430064， Hubei， China; 2. National R&D Center for Se-rich Agricultural Products Processing/Hubei Engineering Research Center for Deep Processing of Green Se-rich Agricultural Products/School of Modern Industry for Selenium Science and Engineering， Wuhan Polytechnic University， Wuhan 430023， Hubei， China）

Abstract：In order to explore the nutritional components and active components of different varieties of lotus root， and to provide support for the screening， processing and utilization of lotus root varieties and product development. Ten component indexes of seven varieties of lotus root samples were determined. The nutritional quality of different varieties of lotus root was comprehensively evaluated by principal component analysis and cluster analysis， and the evaluation model of nutritional quality of lotus root was established. The results showed that the protein content（10.50%）and insoluble dietary fiber content（12.13%）of Dabaipang were the highest， the fat content（0.98%）of E Lian No.6 was the highest， the soluble dietary fiber content（6.35%）of 544 was the highest， and the starch content（65.59%）of Bayuefen was the highest. The lotus root showed the characteristics of high starch， low fat and rich in dietary fiber and protein. The results of principal component analysis showed that the cumulative contribution rate of starch， fat， total phenols and total flavonoids was 95.172%. These four principal components could be used to comprehensively evaluate the nutritional quality of lotus root， and the comprehensive nutritional quality evaluation model of lotus root was established as F= 0.692F1 + 0.308F2. The comprehensive score showed that the quality of E lian No. 5 was the best， and the quality of Xiaobaipang was poor.

Key words： Lotus root; Nutrient composition; Quality evaluation; Factor analysis; Cluster analysis

湖北省蓮藕種植面積、規(guī)模和產(chǎn)量均居我國(guó)首位，蓮藕是湖北省農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收的重要產(chǎn)業(yè)，具有較強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿1]。蓮藕含有豐富的膳食纖維、淀粉、糖、蛋白質(zhì)、維生素、黃酮和酚類等物質(zhì)成分[2-4]，因美味營(yíng)養(yǎng)并有一定的功效而被廣泛食用[5]。研究表明，不同蓮藕品種的營(yíng)養(yǎng)成分差異較大，Yi等[6]分析了13個(gè)蓮藕品種酚類化合物的含量、分布、組成和抗氧化活性，聚類分析表明，走馬羊、巴河藕、鄂蓮5號(hào)和貴溪福藕是酚類含量較高、抗氧化活性較強(qiáng)的品種。程婷婷等[7]對(duì)全國(guó)10個(gè)產(chǎn)地的12份蓮藕樣本中的營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行分析與品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)，不同產(chǎn)地的蓮藕營(yíng)養(yǎng)成分存在顯著差異，以淀粉、鉀、維生素C、硒、鐵和鋅含量作為衡量蓮藕品質(zhì)優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)，云南紅河蓮藕的品質(zhì)最優(yōu)，陜西富平、江蘇淮安和湖北荊州蓮藕的品質(zhì)較差。顧曉敏[8]測(cè)定了28個(gè)不同蓮藕品種的游離氨基酸組成與含量，通過(guò)主成分分析和聚類分析得出金華無(wú)籽藕、細(xì)卜、鄂蓮5號(hào)、武義白姆食用藕、金華紅蓮是游離氨基酸品質(zhì)較好的蓮藕品種。針對(duì)嘉興地區(qū)的蓮藕存在品種老化導(dǎo)致產(chǎn)量和品質(zhì)降低等問題，馬泮龍[9]以7個(gè)蓮藕品種進(jìn)行引種試驗(yàn)，分析其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，篩選出新鄂蓮5號(hào)可以在當(dāng)?shù)卮罅恳N，用來(lái)優(yōu)化當(dāng)?shù)氐钠贩N結(jié)構(gòu)。近年來(lái)有關(guān)蓮藕育種的研究較多[10]，但關(guān)于湖北地區(qū)主要蓮藕品種的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)比較報(bào)道較少。

筆者以湖北省代表性的7個(gè)蓮藕品種為研究對(duì)象，開展基本營(yíng)養(yǎng)成分和活性成分分析，并采用主成分分析、因子分析以及聚類分析等統(tǒng)計(jì)分析方法，明確湖北蓮藕品種的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)差異，以期為湖北蓮藕的加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為采收自武漢市金水祺良農(nóng)副產(chǎn)品有限公司的鄂蓮5號(hào)、鄂蓮6號(hào)、鄂蓮10號(hào)、小白胖、大白胖、544以及采收自武漢市楚荷蓮藕種植專業(yè)合作社的八月粉。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2022年8月在湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所糧食與果蔬研究室進(jìn)行，每個(gè)品種采收6枝大小相近的蓮藕，每2枝蓮藕作為1次重復(fù)，共3次重復(fù)。

1.3 方法

1.3.1 試驗(yàn)材料處理 以主藕為代表樣品，將采收的每個(gè)品種新鮮蓮藕切成均勻片狀，取部分新鮮蓮藕測(cè)定維生素C含量，其余放置-35 ℃冰箱冷凍過(guò)夜，凍干后磨粉過(guò)80目篩，裝入自封袋中放入-20 ℃冰箱貯存，用來(lái)測(cè)定其他指標(biāo)。

1.3.2 基本營(yíng)養(yǎng)成分的測(cè)定 參照GB 5009.3－2016《食品中水分的測(cè)定》，采用直接干燥法測(cè)定水分含量[11]。參照GB 5009.5－2016《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》，采用凱氏定氮法測(cè)定蛋白質(zhì)含量[12]。參照GB 5009.9－2016《食品中淀粉的測(cè)定》，采用酸水解法測(cè)定淀粉含量[13]。參照GB 5009.4－2016《食品中灰分的測(cè)定》，測(cè)定灰分含量[14]。參照GB 5009.6－2016《食品中脂肪的測(cè)定》，采用索氏抽提法測(cè)定脂肪含量[15]。參照GB 5009.88－2014 《食品中膳食纖維的測(cè)定》，測(cè)定膳食纖維含量[16]。參照 GB 5009.86－2016《食品中抗壞血酸的測(cè)定》，采用2，6-二氯靛酚滴定法測(cè)定維生素C含量[17]。參照NY/T 1278－2007《蔬菜及其制品中可溶性糖的測(cè)定 銅還原碘量法》，測(cè)定可溶性糖含量[18]。每個(gè)品種所有指標(biāo)重復(fù)取樣3次，含量以干樣計(jì)。

1.3.3 活性成分的標(biāo)準(zhǔn)曲線制備及測(cè)定 參照趙時(shí)珊等[19]的方法并稍作修改，測(cè)定總酚和總黃酮含量，稱取1 g樣品于25 mL 60%乙醇中充分混勻，在50 ℃下超聲（45 kHz）提取1 h，提取液在5000 r·min-1下離心20 min，得上清液。取1 mL上清液，加入5 mL 10%福林酚試劑，靜置反應(yīng)5 min，再加入4 mL 7.5% Na2CO3溶液，充分混勻，于室溫下避光反應(yīng)30 min，于760 nm處測(cè)定吸光度，以沒食子酸為標(biāo)準(zhǔn)品，以沒食子酸的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，吸光值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算得到總酚含量的線性回歸方程。以同樣方法得上清液后，取1 mL上清液于25 mL刻度試管中，加入6 mL 5%亞硝酸鈉溶液，搖勻靜置6 min，再加入1 mL 10%硝酸鋁溶液，搖勻靜置6 min，加入4 mL 1 mol·L-1 氫氧化鈉溶液后，以去離子水稀釋至刻度線，靜置15 min后于510 nm處測(cè)定吸光度。以蘆丁作為標(biāo)準(zhǔn)品，以蘆丁的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，吸光值為縱坐標(biāo)，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算得到總黃酮含量的線性回歸方程。

1.3.4 活性成分的測(cè)定 根據(jù)進(jìn)樣不同濃度的沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品溶液獲得的A760吸光值為y值，繪制出標(biāo)準(zhǔn)曲線，獲得線性回歸方程：y=10.7x+0.090 2，R2=0.999 3。將7組樣品溶液的A760吸光值代入線性回歸方程，即可計(jì)算出蓮藕粉中總酚含量（w，后同）（mg·g-1）。根據(jù)進(jìn)樣不同濃度的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品溶液獲得的A510吸光值為y值，繪制出標(biāo)準(zhǔn)曲線，獲得線性回歸方程：y=3.774 2x+0.010 8，R2=0.999 1。將7組樣品溶液的A510吸光值代入線性回歸方程，即可計(jì)算出蓮藕粉中總黃酮含量（mg·g-1）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010處理數(shù)據(jù)，采用SPSS 20.0軟件中的Z-score標(biāo)準(zhǔn)化法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，然后進(jìn)行顯著性分析、相關(guān)性分析、因子分析和聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 蓮藕基本營(yíng)養(yǎng)成分分析

由表1可知，7個(gè)蓮藕品種蛋白質(zhì)含量為9.20%～10.50%，其中大白胖蛋白質(zhì)含量顯著高于鄂蓮5號(hào)、鄂蓮10號(hào)、小白胖和544。蓮藕淀粉含量為56.39%～65.59%，其中八月粉淀粉含量最高，顯著高于其他品種。蓮藕脂肪含量為0.35%～0.98%，其中鄂蓮6號(hào)脂肪含量最高，八月粉脂肪含量最低。蓮藕灰分含量為3.89%～4.76%，其中544灰分含量最高，顯著高于其他品種。蓮藕可溶性糖含量為4.69%～10.41%，其中鄂蓮6號(hào)可溶性糖含量最高，顯著高于其他品種。大白胖不溶性膳食纖維含量最高，可達(dá)12.13%，544可溶性膳食纖維含量最高，為6.35%。大白胖維生素C含量最高，是鄂蓮10號(hào)的3.35倍。八月粉的總黃酮含量最高，為1.09 mg·g-1；鄂蓮5號(hào)總酚含量最高，為9.89 mg·g-1。統(tǒng)計(jì)分析表明，本試驗(yàn)所用的蓮藕品種在營(yíng)養(yǎng)成分和活性成分含量方面存在顯著差異。

2.2 不同蓮藕品種營(yíng)養(yǎng)成分的相關(guān)性分析

對(duì)7個(gè)品種的營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行相關(guān)性分析，由表2可知，可溶性膳食纖維含量與灰分含量呈顯著正相關(guān)；不溶性膳食纖維含量與可溶性膳食纖維、可溶性糖含量呈極顯著正相關(guān)；淀粉含量與可溶性膳食纖維含量、不溶性膳食纖維含量、可溶性糖含量呈極顯著負(fù)相關(guān)；脂肪含量與不溶性膳食纖維含量、可溶性糖含量呈極顯著正相關(guān)，與可溶性膳食纖維含量呈顯著正相關(guān)，與淀粉含量呈極顯著負(fù)相關(guān)；總黃酮含量與可溶性膳食纖維含量、不溶性膳食纖維含量、脂肪含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與淀粉含量呈極顯著正相關(guān)，與可溶性糖含量呈顯著負(fù)相關(guān)；總酚含量與總黃酮含量呈極顯著正相關(guān)，與可溶性膳食纖維含量呈顯著負(fù)相關(guān)。

2.3 不同蓮藕品種營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)主成分因子分析

經(jīng)KMO和Bartlett 檢驗(yàn)，淀粉含量、脂肪含量、總黃酮含量、總酚含量等4個(gè)指標(biāo)符合因子分析的要求（KMO>0.5，p<0.05）。由表3可知，第一主成分特征值為2.635，第二主成分特征值為1.171，均大于1，第一主成分主要與淀粉等碳水化合物有關(guān)，第二主成分主要與總黃酮、總酚等活性成分有關(guān)，累計(jì)貢獻(xiàn)率為95.172%，基本代表了10個(gè)原始指標(biāo)中絕大多數(shù)信息。

為了更直觀地反映不同蓮藕品種的綜合品質(zhì)，采用因子綜合得分對(duì)主成分因子成分得分進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到下列公式：F1=0.349X1-0.314X2+0.343X3+0.204X4；F2=-0.285X1+0.449X2+0.285X3+0.700X4；F=0.692F1+0.308F2。

其中F1、F2、F分別為第一主成分、第二主成分、綜合主成分，X1～X4分別代表不同蓮藕品種的淀粉含量、脂肪含量、總黃酮含量、總酚含量標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)。

由表4可知，在第一主成分得分中，八月粉和鄂蓮5號(hào)的得分明顯高于其他品種，在第二主成分得分中，鄂蓮5號(hào)和鄂蓮6號(hào)的得分明顯高于其他品種。綜合得分表明，鄂蓮5號(hào)的綜合品質(zhì)要優(yōu)于其他品種。湖北省內(nèi)不同蓮藕品種綜合得分從高到低為：鄂蓮5號(hào)＞鄂蓮6號(hào)＞八月粉＞大白胖＞鄂蓮10號(hào)＞544＞小白胖。

2.4 不同蓮藕品種品質(zhì)指標(biāo)的聚類分析

通過(guò)分層聚類分析法，對(duì)不同品種蓮藕的綜合得分進(jìn)行層次聚類分析，從而形成聚類樹狀圖，使用距離法將7種蓮藕進(jìn)行分類，當(dāng)距離為15時(shí)，分為三大類（圖1）。八月粉為第一類；第二類為鄂蓮5號(hào)；544、小白胖、大白胖、鄂蓮10號(hào)和鄂蓮6號(hào)為第三類。

3 討論與結(jié)論

對(duì)7份不同品種的蓮藕樣本的基本營(yíng)養(yǎng)成分和活性成分等多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明，大白胖的蛋白質(zhì)含量最高，八月粉蓮藕淀粉含量最高。蓮藕中除了水分，淀粉含量最高，蓮藕淀粉含量在每個(gè)生長(zhǎng)階段都有所增加[20]。因此適合進(jìn)行一些產(chǎn)品開發(fā)，比如制成藕粉等，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。鄂蓮6號(hào)脂肪含量最高，八月粉脂肪含量最低，與亢金秀等[21]測(cè)定的蓮藕生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的營(yíng)養(yǎng)成分分析比較，脂肪含量略高。544灰分含量最高，鄂蓮6號(hào)可溶性糖含量最高，大白胖不溶性膳食纖維含量最高，544可溶性膳食纖維含量最高。水生蔬菜作為日常膳食中豐富的膳食纖維源，蓮藕中膳食纖維顯著高于日常蔬菜[22]。大白胖維生素C含量最高，八月粉的總黃酮含量最高，鄂蓮5號(hào)總酚含量最高。不同品種的蓮藕基本營(yíng)養(yǎng)成分和活性成分含量存在顯著差異，除了品種的不同外，還可能與采收時(shí)間、生長(zhǎng)環(huán)境有一定的關(guān)系[7]。不同蓮藕品種總體上符合淀粉含量高、脂肪含量低、蛋白質(zhì)含量高于一般水生蔬菜且富含膳食纖維的特點(diǎn)，可以滿足當(dāng)代人們追求健康飲食的需求。

不同蓮藕品種的營(yíng)養(yǎng)成分和活性成分含量之間呈顯著相關(guān)性，不溶性膳食纖維含量與可溶性膳食纖維含量呈極顯著相關(guān)，曹升等[23]研究粉葛主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累規(guī)律表明，可溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維呈此消彼長(zhǎng)的變化規(guī)律。淀粉含量與可溶性糖含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，孫佩光等[24]研究表明，火龍果在果實(shí)成熟過(guò)程中，可溶性糖的積累主要來(lái)源于果實(shí)發(fā)育前期積累淀粉的水解。

通過(guò)主成分分析得出，淀粉含量、脂肪含量、總酚含量和總黃酮含量可以用來(lái)評(píng)價(jià)蓮藕營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的優(yōu)劣。在第一主成分中，八月粉和鄂蓮5號(hào)的得分明顯高于其他品種，與八月粉和鄂蓮5號(hào)的淀粉含量遠(yuǎn)高于其他大多品種相一致。在第二主成分中，鄂蓮5號(hào)和鄂蓮6號(hào)的得分明顯高于其他品種，這說(shuō)明鄂蓮5號(hào)和鄂蓮6號(hào)的活性成分含量高于其他品種。

聚類分析可以將多種樣本按照要求進(jìn)行分類，把性狀相近的個(gè)體歸為一類，使其分類結(jié)果更直觀、更簡(jiǎn)明[25]。7個(gè)蓮藕樣本劃分為3類，八月粉為第一類，該類蓮藕具有淀粉含量高、脂肪含量低的特點(diǎn)，質(zhì)地更加軟糯，適合煲湯[26]；第二類為鄂蓮5號(hào)，總黃酮和總酚含量高，抗氧化能力強(qiáng)[27]；544、小白胖、大白胖、鄂蓮10號(hào)和鄂蓮6號(hào)為第三類，這一類相較于其他品種，可溶性膳食纖維含量更加豐富，且具有可觀的不溶性膳食纖維含量，其副產(chǎn)物可以作為優(yōu)質(zhì)的膳食纖維來(lái)源，開發(fā)膳食纖維相關(guān)精深加工產(chǎn)品[28]。

綜上所述，筆者系統(tǒng)分析、評(píng)價(jià)了蓮藕的基本營(yíng)養(yǎng)成分和活性成分，發(fā)現(xiàn)不同蓮藕品種的營(yíng)養(yǎng)成分和活性成分含量之間呈顯著相關(guān)性；淀粉、脂肪、總酚和總黃酮含量4個(gè)指標(biāo)可以用來(lái)綜合評(píng)價(jià)蓮藕品質(zhì)的優(yōu)劣，綜合得分表明，鄂蓮5號(hào)的品質(zhì)最佳，小白胖的品質(zhì)較差。研究結(jié)果可為蓮藕育種、精深加工、副產(chǎn)物綜合利用、功能性產(chǎn)品開發(fā)等提供參考。關(guān)于蓮藕營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)體系、功能特性、加工特性與營(yíng)養(yǎng)成分之間的相關(guān)性可在后續(xù)進(jìn)一步展開研究。

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[14] 中華人民共和國(guó)國(guó)家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì)．食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中灰分的測(cè)定：GB 5009.4－2016[S]．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2016．

[15] 中華人民共和國(guó)國(guó)家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì)，國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局．食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測(cè)定：GB 5009.6－2016[S]．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2016．

[16] 中華人民共和國(guó)國(guó)家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì)．食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中膳食纖維的測(cè)定：GB 5009.88－2014[S]．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2015．

[17] 中華人民共和國(guó)國(guó)家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì)．食品中抗壞血酸的測(cè)定：GB 5009.86－2016[S]．北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2016．

[18] 中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)部．蔬菜及其制品中可溶性糖的測(cè)定 銅還原碘量法：NY/T 1278－2007[S]．北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2007．

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