10 個產(chǎn)地蓮藕營養(yǎng)成分分析與品質(zhì)綜合評價

程婷婷，惠小涵，尚欣欣，原新博，柯衛(wèi)東，郭宏波，左小容，劉景玲

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)化學(xué)與藥學(xué)院，陜西楊凌 712100；2.武漢市農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所，湖北武漢 430065；3.西安安得藥業(yè)有限責(zé)任公司，陜西西安 710075；4.西北農(nóng)林科技大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，陜西楊凌 712100)）

蓮藕是蓮科蓮屬水生植物蓮（Nelumbo nuciferaGaertn.）的膨大根狀莖，是最常見的蔬菜之一，與茭白、荸薺、芡實(shí)等水生植物并稱為“水八仙”。蓮藕含有豐富的營養(yǎng)成分，如蛋白質(zhì)、粗纖維、淀粉和礦物質(zhì)等，且《神農(nóng)本草經(jīng)》中記載，藕可入藥，有清熱祛瘀、生津止渴等功效[1]。目前，對蓮藕經(jīng)濟(jì)價值[2]、保鮮加工[3-5]、栽培技術(shù)[6]、營養(yǎng)成分的報道較多[7]。Zhao 等[8]測定了蓮藕醇提物中的脂肪酸和植物甾醇含量，Yang 等[9]測定了蓮藕中總酚的含量，張朔[10]鑒定了蓮藕中的萜類，亢金秀等[11]測定了新生蓮藕不同階段的水分、總黃酮、脂肪和蛋白質(zhì)等成分，韓麗娟等[12]利用主成分分析法對不同品種水煮藕的風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行了探究。現(xiàn)有文獻(xiàn)大多只針對蓮藕的部分營養(yǎng)成分或不同加工方法引起的成分變化進(jìn)行研究，未對鮮藕的營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行全面檢測和系統(tǒng)分析。本文對江蘇淮安、山東菏澤、四川眉山、湖北荊州、云南紅河、湖南湘潭、河南三門峽、廣西貴港、安徽蚌埠和陜西富平共10 個產(chǎn)地的12 份鮮藕進(jìn)行了檢測，測定內(nèi)容包括粗蛋白、淀粉、脂肪、粗纖維、可溶性總糖、維生素C、黃酮、總多酚、礦物質(zhì)和氨基酸含量，通過因子分析、系統(tǒng)聚類分析，建立了蓮藕綜合品質(zhì)評價體系，以期為優(yōu)質(zhì)蓮藕篩選提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

蓮藕（共12 份）分別來源于江蘇淮安、山東菏澤、四川眉山、湖北荊州、云南紅河、湖南湘潭、河南三門峽、廣西貴港和安徽蚌埠當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)產(chǎn)品市場，陜西富平1、陜西富平2 和陜西富平3 采自陜西省富平縣環(huán)境相同、地理位置相鄰的3 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，所有樣品均為傳統(tǒng)地方品種；樣品采摘后立即用保鮮袋分裝，放在有冰袋的泡沫紙箱中，取回后存于-80 ℃冰箱；葡萄糖（≥98%）、蘆丁（≥98%）和沒食子酸（≥99%）標(biāo)準(zhǔn)品，上海源葉生物科技有限公司；氨氮標(biāo)準(zhǔn)品由硫酸銨在105 ℃下干燥2 h 制得；混合氨基酸標(biāo)準(zhǔn)溶液 美國Sigma-Aldrich 公司。

UVmini-1240 紫外分光光度計 日本島津公司；Centrifuge 5430R 高速冷凍離心機(jī) 德國艾本德公司；B-260 恒溫水浴鍋 上海亞榮生化儀器廠；KQ-500DE 型數(shù)控超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司；SZCL-2 型數(shù)顯智能控溫磁力攪拌器 鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；BS210S 分析天平 北京賽多利斯天平有限公司；101-3 型電熱鼓風(fēng)干燥箱 北京科偉永興儀器有限公司；NEXION 300X 型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀 美國PE 公司；Mars 型微波消解儀 美國CEM 公司；S-433D 氨基酸全自動分析儀 德國Sykam 公司；SH220 石墨消解儀 濟(jì)南海能儀器有限公司。

1.2 指標(biāo)測定

粗蛋白的含量采用分光光度法，參照GB 5009.5-2016《食品中蛋白質(zhì)的測定》[13]，測得標(biāo)曲為y=0.0095x-0.0106，R2=0.9993；脂肪的含量采用索氏抽提法，參照GB 5009.6-2016《食品中脂肪的測定》[14]；淀粉含量的測定采用酸水解法，參照GB 5009.9-2016《食品中淀粉的測定》[15]；可溶性總糖含量的測定采用蒽酮比色法[16]，測得標(biāo)曲為y=9.12x -0.006，R2=0.9999；粗纖維含量的測定參照GB/T 5009.10-2003《植物類食品中粗纖維的測定》[17]；維生素C 的測定采用2,6-二氯靛酚滴定法，參照GB 5009.86-2016《食品中抗壞血酸的測定》[18]；總黃酮含量的測定參照SN/T 4592-2016《出口食品中總黃酮的測定》[19]，測得標(biāo)曲為y=0.5548x-0.0018，R2=0.9996；總多酚含量的測定采用分光光度法[20]，測得標(biāo)曲為y=18.666x+0.0215，R2=0.9995；礦物質(zhì)含量的測定采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS），參照GB 5009.268-2016《食品中多元素的測定》[21]；氨基酸含量的測定參照GB 5009.124-2016《食品中氨基酸的測定》[22]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 蓮藕成分分析

2.1.1 基本營養(yǎng)成分與活性成分 如表1 所示，云南紅河蓮藕的淀粉、總多酚和脂肪均為最高，質(zhì)地粉糯，生食口感較差，宜加工成藕粉[23]；山東菏澤蓮藕的可溶性總糖和粗纖維含量最高，宜烹飪后食用[24]；四川眉山蓮藕的黃酮含量最高,是陜西富平2 蓮藕的6.6 倍；湖北荊州蓮藕的粗蛋白含量最高；江蘇淮安蓮藕的VC含量最高，是四川眉山蓮藕的1.3 倍，但江蘇淮安蓮藕的淀粉、總多酚和可溶性總糖均為最低，宜生食或涼拌[25]；安徽蚌埠蓮藕的粗蛋白和脂肪含量最低；湖南湘潭蓮藕的粗纖維含量最低。由測得的指標(biāo)可以看出，不同產(chǎn)地蓮藕的VC含量相近，其余指標(biāo)差異明顯，綜合考慮營養(yǎng)成分與活性成分，云南紅河蓮藕最佳，山東菏澤蓮藕次之，江蘇淮安蓮藕最次。

表1 不同產(chǎn)地蓮藕中基本營養(yǎng)成分與活性成分含量Table 1 Contents of essential nutrients and active ingredients of lotus root from different producing areas

2.1.2 礦物質(zhì) 蓮藕中常量元素（鈣、磷、鉀）和微量元素（鐵、硒、鋅）含量的檢測結(jié)果如表2 所示，云南紅河蓮藕的鋅、鉀和鐵含量最高，其中鋅含量是湖北荊州蓮藕的5 倍，鉀含量是江蘇淮安蓮藕的1.8 倍，鐵含量是四川眉山蓮藕的7.8 倍；陜西富平1 蓮藕的鈣含量最高，比陜西富平3 蓮藕多4.4 倍；河南三門峽蓮藕的磷含量最高，是江蘇淮安蓮藕的2.7 倍；湖南湘潭蓮藕的硒含量最高，而江蘇淮安和四川眉山蓮藕中未檢測到硒。總體來看，不同產(chǎn)地蓮藕的礦物質(zhì)含量有明顯差異，云南紅河蓮藕的多個指標(biāo)均偏高，礦物質(zhì)含量最豐富，江蘇淮安和陜西富平3 蓮藕的指標(biāo)則偏低，礦物質(zhì)含量相對貧乏，變化趨勢與基本營養(yǎng)成分含量一致。

表2 不同產(chǎn)地蓮藕中礦物質(zhì)含量（mg/100 g）Table 2 Mineral contents of lotus root from different producing areas (mg/100 g)

2.2 蓮藕品質(zhì)因子分析

2.2.1 公因子提取 對測得的14 個指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，排除部分相關(guān)性差的指標(biāo)（可溶性糖類、粗蛋白、脂肪和粗纖維），經(jīng)KMO 和Bartlett 檢驗(yàn)，剩余指標(biāo)符合因子分析的要求（KMO＞0.6，P＜0.05）[26-27]。由表3 可知，前2 個因子的特征值大于1.0，累計方差貢獻(xiàn)率為73.22%，保留了原始數(shù)據(jù)的大部分信息，故提取2 個因子進(jìn)行后續(xù)計算。因子1 的貢獻(xiàn)率高達(dá)55.50%，其中絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)都向1 靠攏，所以可將第1 因子描述為總營養(yǎng)。因子2 的貢獻(xiàn)率為17.72%，主要代表鐵、硒和VC，反映微量營養(yǎng)素。

表3 因子載荷矩陣、特征值及貢獻(xiàn)率Table 3 Factor loading,eigenvalues and variance contribution rates of principal components

2.2.2 因子得分和排名 如表4 所示，在第一因子中，云南紅河、湖南湘潭、廣西貴港和四川眉山的得分明顯高于其他產(chǎn)地，說明這4 個產(chǎn)地的蓮藕含有相對豐富的淀粉、總多酚和黃酮。在地理位置上，它們與其他產(chǎn)地也有明顯分界，說明蓮藕總營養(yǎng)與產(chǎn)地有密切關(guān)系。在第二因子中，云南紅河的得分明顯高于其他產(chǎn)地，可見該地蓮藕的礦物質(zhì)和VC含量都很豐富。在因子1、因子2 和綜合得分中，云南紅河都排第一，說明在總營養(yǎng)和微量營養(yǎng)素上，云南紅河蓮藕優(yōu)于其他產(chǎn)地。雖然湖南湘潭的3 個得分都排第二，但綜合評分僅為云南紅河蓮藕的50%，說明湖南湘潭蓮藕比其他10 個產(chǎn)地的蓮藕稍具優(yōu)勢，與云南紅河藕的差距卻很大。不同產(chǎn)地蓮藕綜合得分從高到低為云南紅河＞湖南湘潭＞廣西貴港＞河南三門峽＞山東菏澤＞陜西富平1＞安徽蚌埠＞陜西富平2＞四川眉山＞湖北荊州＞陜西富平3＞江蘇淮安，其中陜西富平的3 個樣品得分表現(xiàn)出明顯區(qū)別，說明蓮藕的總營養(yǎng)和微量營養(yǎng)素含量不僅與地理位置有關(guān)，還可能與栽培方式、管理技術(shù)及水質(zhì)等多種因素相關(guān)。

表4 因子得分及蓮藕品質(zhì)綜合得分（分）Table 4 Principal component scores and corresponding comprehensive quality scores (scores)

2.3 氨基酸分析

2.3.1 氨基酸含量 從蓮藕中檢測出天冬氨酸（Asp）、谷氨酸（Glu）、蘇氨酸（Thr）、絲氨酸（Ser）、脯氨酸（Pro）、甘氨酸（Gly）、丙氨酸（Ala）、纈氨酸（Val）、蛋氨酸（Met）、異亮氨酸（Ile）、亮氨酸（Leu）、酪氨酸（Tyr）、苯丙氨酸（Phe）、賴氨酸（Lys）、組氨酸（His）和精氨酸（Arg），共16 種氨基酸，未測出（半）胱氨酸，如表5 所示。蓮藕中氨基酸的總含量在5.96‰～15.75‰，其中云南紅河、河南三門峽和湖南湘潭蓮藕的氨基酸總含量排前三，山東菏澤、廣西貴港和陜西富平1 蓮藕的氨基酸總含量相近，江蘇淮安蓮藕的氨基酸總含量最少，為云南紅河蓮藕的38%。云南紅河蓮藕的必需氨基酸和非必需氨基酸含量均為最高，江蘇淮安蓮藕均為最低，湖南湘潭蓮藕的E/T 和E/NE 值最高。總體來看，蓮藕中Asp含量最高（1.70‰～7.23‰），其次是Glu，含量最低的是Met（0.04‰～0.21‰）。

表5 不同產(chǎn)地蓮藕的氨基酸含量（‰）Table 5 Amino acid contents of lotus root from different producing areas (‰)

2.3.2 氨基酸營養(yǎng)評價 根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）/世界衛(wèi)生組織（WHO）建議的氨基酸評分標(biāo)準(zhǔn)[28]和中國預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院營養(yǎng)與食品衛(wèi)生研究所提出的雞蛋蛋白質(zhì)模式[29]分別計算蓮藕中的必需氨基酸的氨基酸評分和化學(xué)評分，結(jié)果如表6 所示。Met +Cys 的得分在兩個體系中均為最低，Met 是蓮藕第一限制氨基酸。湖南湘潭、河南三門峽、安徽蚌埠和廣西貴港的得分顯著高于其他產(chǎn)地，其中湘潭蓮藕的得分最高，化學(xué)得分基本大于0.6，氨基酸評分比較接近1[30]，是所有樣品中必需氨基酸含量最均衡的，而湖北荊州的得分最低，必需氨基酸含量最不均衡。蛋白質(zhì)有互補(bǔ)作用，即兩種或兩種以上食物以適當(dāng)比例混合食用時，其中所含的必需氨基酸能相互補(bǔ)充，從而提高蛋白質(zhì)生物價[31-32]，所以蓮藕與含蛋氨酸和異亮氨酸豐富的食物（如海藻、豆類等）[33]搭配食用可以有效提高蛋白質(zhì)利用率。

表6 不同產(chǎn)地蓮藕的氨基酸營養(yǎng)評價Table 6 Amino acid nutrition evaluation of lotus root from different producing areas

2.4 蓮藕綜合品質(zhì)分析

以測得的所有營養(yǎng)指標(biāo)為分類依據(jù)，利用系統(tǒng)聚類法對12 個樣品的綜合品質(zhì)進(jìn)行分類[34]，當(dāng)歐氏距離為10 時，可將結(jié)果分為3 大類，如圖1 所示。云南紅河蓮藕單獨(dú)聚為一類，說明紅河蓮藕的品質(zhì)與其他產(chǎn)地存在明顯差異；江蘇淮安、陜西富平3 和湖北荊州蓮藕聚為一類，其余8 個產(chǎn)地的蓮藕聚為一類。這與蓮藕的營養(yǎng)成分分析結(jié)果相符，即紅河蓮藕的營養(yǎng)最豐富，淮安、富平3 和荊州蓮藕的品質(zhì)最差，其余產(chǎn)地蓮藕的營養(yǎng)介于這兩類之間。

圖1 不同產(chǎn)地蓮藕品質(zhì)的系統(tǒng)聚類Fig.1 Systematic clustering of quality of lotus root from different producing areas

3 結(jié)論

對10 個產(chǎn)地的12 份蓮藕樣本的基本營養(yǎng)成分、礦物質(zhì)和氨基酸含量等多個指標(biāo)進(jìn)行測定，其中胱氨酸在所有樣品中均未檢出。檢測結(jié)果顯示，江蘇淮安蓮藕的VC含量最高，山東菏澤蓮藕的可溶性總糖和粗纖維含量最高，四川眉山蓮藕的黃酮含量最高，湖北荊州蓮藕的粗蛋白含量最高，云南紅河蓮藕的淀粉、脂肪、總多酚、總氨基酸、鐵、鋅和鉀含量最高，湖南湘潭蓮藕的硒含量最高，河南三門峽蓮藕的磷含量最高，陜西富平1 蓮藕的鈣含量最高。

通過因子分析得出，可以淀粉、黃酮、總多酚和微量營養(yǎng)素含量來評價蓮藕品質(zhì)的優(yōu)劣。利用系統(tǒng)聚類對蓮藕樣本進(jìn)行綜合品質(zhì)分析，可將12 份樣品劃分為3 類，其中云南紅河蓮藕的品質(zhì)最優(yōu)，陜西富平3、江蘇淮安和湖北荊州蓮藕的品質(zhì)最差，這個結(jié)果與基本營養(yǎng)成分分析、礦物質(zhì)分析、氨基酸分析和因子分析的結(jié)果一致。