不同蓮藕品種的營養品質分析與評價

吳宇昊 祝振洲 叢欣 李書藝 梅新 陳學玲

收稿日期：2023-08-29；修回日期：2024-02-08

基金項目：湖北省科技創新人才及服務專項（2022EHB028）；湖北省高校優秀中青年科技創新團隊（T2020012）

作者簡介：吳宇昊，男，在讀碩士研究生，研究方向為食品加工與安全。E-mail：1326312102@qq.com

通信作者：陳學玲，女，副研究員，研究方向為果蔬加工與貯藏。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養成分和活性成分，為蓮藕品種篩選、加工利用及產品開發等提供支撐。通過測定7個蓮藕品種的10個成分指標，采用主成分分析和聚類分析對不同蓮藕品種營養品質進行綜合評價，并建立蓮藕營養品質評價模型。結果表明，大白胖的蛋白質含量（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；蓮藕整體呈現高淀粉、低脂肪且富含膳食纖維和蛋白質的特征。主成分分析結果表明，淀粉、脂肪、總酚和總黃酮含量累積貢獻率達95.172%，可以用這4個主成分來綜合評價蓮藕營養品質的優劣，并建立蓮藕綜合營養品質評價模型F=0.692F1+0.308F2；綜合得分表明鄂蓮5號的品質最佳，小白胖的品質較差。

關鍵詞：蓮藕；營養成分；品質評價；因子分析；聚類分析

中圖分類號： S645.1???????? 文獻標志碼：A??????????? 文章編號：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、規模和產量均居我國首位，蓮藕是湖北省農業增效、農民增收的重要產業，具有較強的產業發展潛力[1]。蓮藕含有豐富的膳食纖維、淀粉、糖、蛋白質、維生素、黃酮和酚類等物質成分[2-4]，因美味營養并有一定的功效而被廣泛食用[5]。研究表明，不同蓮藕品種的營養成分差異較大，Yi等[6]分析了13個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號和貴溪福藕是酚類含量較高、抗氧化活性較強的品種。程婷婷等[7]對全國10個產地的12份蓮藕樣本中的營養成分進行分析與品質綜合評價，不同產地的蓮藕營養成分存在顯著差異，以淀粉、鉀、維生素C、硒、鐵和鋅含量作為衡量蓮藕品質優劣的標準，云南紅河蓮藕的品質最優，陜西富平、江蘇淮安和湖北荊州蓮藕的品質較差。顧曉敏[8]測定了28個不同蓮藕品種的游離氨基酸組成與含量，通過主成分分析和聚類分析得出金華無籽藕、細卜、鄂蓮5號、武義白姆食用藕、金華紅蓮是游離氨基酸品質較好的蓮藕品種。針對嘉興地區的蓮藕存在品種老化導致產量和品質降低等問題，馬泮龍[9]以7個蓮藕品種進行引種試驗，分析其營養品質，篩選出新鄂蓮5號可以在當地大量引種，用來優化當地的品種結構。近年來有關蓮藕育種的研究較多[10]，但關于湖北地區主要蓮藕品種的營養品質比較報道較少。

筆者以湖北省代表性的7個蓮藕品種為研究對象，開展基本營養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計分析方法，明確湖北蓮藕品種的營養品質差異，以期為湖北蓮藕的加工產業發展提供數據支撐。

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副產品有限公司的鄂蓮5號、鄂蓮6號、鄂蓮10號、小白胖、大白胖、544以及采收自武漢市楚荷蓮藕種植專業合作社的八月粉。

1.2 試驗設計

試驗于2022年8月在湖北省農業科學院農產品加工與核農技術研究所糧食與果蔬研究室進行，每個品種采收6枝大小相近的蓮藕，每2枝蓮藕作為1次重復，共3次重復。

1.3 方法

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

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

1.3.3 活性成分的標準曲線制備及測定 參照趙時珊等[19]的方法并稍作修改，測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5 min，再加入4 mL 7.5% Na2CO3溶液，充分混勻，于室溫下避光反應30 min，于760 nm處測定吸光度，以沒食子酸為標準品，以沒食子酸的質量濃度為橫坐標，吸光值為縱坐標，繪制標準曲線，計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處測定吸光度。以蘆丁作為標準品，以蘆丁的質量濃度為橫坐標，吸光值為縱坐標，制作標準曲線，計算得到總黃酮含量的線性回歸方程。

1.3.4 活性成分的測定 根據進樣不同濃度的沒食子酸標準品溶液獲得的A760吸光值為y值，繪制出標準曲線，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，即可計算出蓮藕粉中總酚含量（w，后同）（mg·g-1）。根據進樣不同濃度的蘆丁標準品溶液獲得的A510吸光值為y值，繪制出標準曲線，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，即可計算出蓮藕粉中總黃酮含量（mg·g-1）。

1.4 數據處理

采用Excel 2010處理數據，采用SPSS 20.0軟件中的Z-score標準化法對數據進行標準化，然后進行顯著性分析、相關性分析、因子分析和聚類分析。

2 結果與分析

2.1 蓮藕基本營養成分分析

由表1可知，7個蓮藕品種蛋白質含量為9.20%～10.50%，其中大白胖蛋白質含量顯著高于鄂蓮5號、鄂蓮10號、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號總酚含量最高，為9.89 mg·g-1。統計分析表明，本試驗所用的蓮藕品種在營養成分和活性成分含量方面存在顯著差異。

2.2 不同蓮藕品種營養成分的相關性分析

對7個品種的營養成分進行相關性分析，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；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；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相關；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，與可溶性膳食纖維含量呈顯著正相關，與淀粉含量呈極顯著負相關；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相關，與淀粉含量呈極顯著正相關，與可溶性糖含量呈顯著負相關；總酚含量與總黃酮含量呈極顯著正相關，與可溶性膳食纖維含量呈顯著負相關。

2.3 不同蓮藕品種營養品質主成分因子分析

經KMO和Bartlett 檢驗，淀粉含量、脂肪含量、總黃酮含量、總酚含量等4個指標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，第二主成分主要與總黃酮、總酚等活性成分有關，累計貢獻率為95.172%，基本代表了10個原始指標中絕大多數信息。

為了更直觀地反映不同蓮藕品種的綜合品質，采用因子綜合得分對主成分因子成分得分進行數據處理，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、總酚含量標準化后的數據。

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

2.4 不同蓮藕品種品質指標的聚類分析

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

3 討論與結論

對7份不同品種的蓮藕樣本的基本營養成分和活性成分等多個指標進行測定，結果表明，大白胖的蛋白質含量最高，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生長階段都有所增加[20]。因此適合進行一些產品開發，比如制成藕粉等，從而提高經濟效益。鄂蓮6號脂肪含量最高，八月粉脂肪含量最低，與亢金秀等[21]測定的蓮藕生長發育過程中的營養成分分析比較，脂肪含量略高。544灰分含量最高，鄂蓮6號可溶性糖含量最高，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號總酚含量最高。不同品種的蓮藕基本營養成分和活性成分含量存在顯著差異，除了品種的不同外，還可能與采收時間、生長環境有一定的關系[7]。不同蓮藕品種總體上符合淀粉含量高、脂肪含量低、蛋白質含量高于一般水生蔬菜且富含膳食纖維的特點，可以滿足當代人們追求健康飲食的需求。

不同蓮藕品種的營養成分和活性成分含量之間呈顯著相關性，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，曹升等[23]研究粉葛主要營養物質的積累規律表明，可溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維呈此消彼長的變化規律。淀粉含量與可溶性糖含量呈極顯著負相關，孫佩光等[24]研究表明，火龍果在果實成熟過程中，可溶性糖的積累主要來源于果實發育前期積累淀粉的水解。

通過主成分分析得出，淀粉含量、脂肪含量、總酚含量和總黃酮含量可以用來評價蓮藕營養品質的優劣。在第一主成分中，八月粉和鄂蓮5號的得分明顯高于其他品種，與八月粉和鄂蓮5號的淀粉含量遠高于其他大多品種相一致。在第二主成分中，鄂蓮5號和鄂蓮6號的得分明顯高于其他品種，這說明鄂蓮5號和鄂蓮6號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行分類，把性狀相近的個體歸為一類，使其分類結果更直觀、更簡明[25]。7個蓮藕樣本劃分為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，質地更加軟糯，適合煲湯[26]；第二類為鄂蓮5號，總黃酮和總酚含量高，抗氧化能力強[27]；544、小白胖、大白胖、鄂蓮10號和鄂蓮6號為第三類，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，其副產物可以作為優質的膳食纖維來源，開發膳食纖維相關精深加工產品[28]。

綜上所述，筆者系統分析、評價了蓮藕的基本營養成分和活性成分，發現不同蓮藕品種的營養成分和活性成分含量之間呈顯著相關性；淀粉、脂肪、總酚和總黃酮含量4個指標可以用來綜合評價蓮藕品質的優劣，綜合得分表明，鄂蓮5號的品質最佳，小白胖的品質較差。研究結果可為蓮藕育種、精深加工、副產物綜合利用、功能性產品開發等提供參考。關于蓮藕營養品質體系、功能特性、加工特性與營養成分之間的相關性可在后續進一步展開研究。

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