王麗艷 王鑫淼 荊瑞勇 吳 楠

(黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，黑龍江 大慶 163319)

黑木耳(Auriculariaauricular)是一種藥食兼用的真菌，有“素中之葷”“菌中之冠”的美稱[1]。中國(guó)是世界黑木耳的主產(chǎn)地，占世界黑木耳總產(chǎn)量的90%以上[2]，也是中國(guó)栽培產(chǎn)量位居第二的食用菌[3]。黑木耳子實(shí)體中含有多種營(yíng)養(yǎng)成分，如膳食纖維[4]、脂類物質(zhì)[5]、粗蛋白[6]、糖類物質(zhì)[7]、氨基酸[8]和脂肪酸[8]等。此外黑木耳中的礦物質(zhì)含量高于其他蔬菜，鈣、鐵等礦質(zhì)含量顯著高于豬肉[9]。黑木耳中的生物活性物質(zhì)具有多種生理活性，如抗氧化、降血糖、降血脂、抗腫瘤等[10-12]。黑木耳中的膳食纖維能夠促進(jìn)人體腸胃蠕動(dòng)，可加快營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收[8]。

課題組[13]前期對(duì)黑龍江省8個(gè)不同來源地的黑木耳營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行了分析與評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)不同來源地的黑木耳營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)存在一定的差異，而黑龍江省內(nèi)區(qū)域差異相對(duì)較小。研究擬選取中國(guó)15個(gè)省區(qū)的市售黑木耳為研究對(duì)象，分析測(cè)定其營(yíng)養(yǎng)成分，并利用主成分分析法和隸屬函數(shù)法對(duì)黑木耳進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)，以期為黑木耳的綜合利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

黑木耳：分別購(gòu)置于黑龍江、遼寧、新疆、吉林、西藏、內(nèi)蒙古、甘肅、河北、陜西、湖北、浙江、江西、四川、云南和貴州15個(gè)省黑木耳栽培區(qū)，購(gòu)回后將黑木耳于50 ℃烘干至恒重，粉碎過80目篩，密封-20 ℃保存?zhèn)溆茫?/p>

茚三酮：分析純，德國(guó)Menbar Pure公司；

氨基酸標(biāo)準(zhǔn)品、脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)品：美國(guó)Sigma公司；

乙醚、硫酸、乙醇、苯酚、濃鹽酸、磺基水楊酸、氫氧化鈉等：分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 各指標(biāo)測(cè)定

(1) 灰分含量：參照GB 5009.4—2016。

(2) 膳食纖維含量：參照GB 5009.88—2014。

(3) 脂肪含量：參照GB 5009.6—2016。

(4) 蛋白質(zhì)含量：參照GB 5009.5—2016。

(5) 粗多糖含量：參照NY/T 1676—2008。

(6) 總糖含量：參照GB/T 9695.31—2008。

(7) 氨基酸含量：采用L-8900型氨基酸自動(dòng)分析儀(日本日立高新技術(shù)公司)進(jìn)行測(cè)定。

(8) 脂肪酸含量：參照GB 5009.168—2016。

(9) 鈣、鐵和鋅含量：利用ICP-MS型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(美國(guó)賽默飛世爾科技公司)進(jìn)行檢測(cè)。

1.3 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析

1.3.1 隸屬函數(shù)值 按式(1)進(jìn)行計(jì)算。

(1)

式中：

Xj——第j個(gè)綜合指標(biāo)，j=1,2,…,n；

U(Xj)——第j個(gè)綜合指標(biāo)的隸屬函數(shù)值；

Xmin、Xmax——第j個(gè)綜合指標(biāo)的最小值與最大值[14-15]。

1.3.2 權(quán)重 按式(2)進(jìn)行計(jì)算。

(2)

式中：

Wj——第j個(gè)綜合指標(biāo)的權(quán)重；

Rj——第j個(gè)綜合指標(biāo)的貢獻(xiàn)率[16]。

1.3.3 綜合評(píng)價(jià)值 按式(3)進(jìn)行計(jì)算。

(3)

式中：

D——不同產(chǎn)區(qū)黑木耳品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)值[17-18]。

1.3.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 采用Excel 2013統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與整理；主成分分析(PCA)和方差分析采用R語(yǔ)言；相關(guān)性分析和聚類分析采用SPSS 20.0數(shù)據(jù)分析軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 營(yíng)養(yǎng)成分分析

由表1可知，15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳的13個(gè)營(yíng)養(yǎng)成分均存在一定的差異，灰分含量為30.81～37.76 g/100 g，河北的最低，江西的最高；膳食纖維含量為36.45～71.24 g/100 g，陜西的最低，吉林的最高；粗脂肪含量為0.17～0.87 g/100 g，新疆的最低，江西的最高；粗蛋白含量為8.88～13.33 g/100 g，陜西的最低，浙江的最高；總糖含量為30.78～65.24 g/100 g，江西的最低，浙江的最高；粗多糖含量為3.61～11.03 g/100 g，浙江的最低，遼寧的最高；總氨基酸含量為79.95～111.53 g/kg，甘肅的最低，黑龍江的最高；必需氨基酸含量為26.72～46.65 g/kg，四川的最低，遼寧的最高；總脂肪酸含量為10.11～20.31 g/kg，江西的最低，浙江的最高；不飽和脂肪酸含量為8.29～17.18 g/kg，江西的最低，新疆的最高；鈣含量為159.09～944.19 mg/kg，吉林的最低，江西的最高；鐵含量為72.26～664.39 mg/kg，湖北的最低，江西的最高；鋅含量為6.56～67.46 mg/kg，湖北的最低，江西的最高。由方差分析可知，13個(gè)營(yíng)養(yǎng)成分含量最低產(chǎn)區(qū)與最高產(chǎn)區(qū)均存在顯著差異(P<0.05)。

由表1可知，灰分的產(chǎn)區(qū)差異最小，其變異系數(shù)只有6.00%，說明產(chǎn)區(qū)對(duì)灰分含量的影響最小；鋅的產(chǎn)區(qū)差異最大，其變異系數(shù)為77.44%，說明產(chǎn)區(qū)對(duì)鋅含量的影響最大，其他營(yíng)養(yǎng)成分的變異系數(shù)為6.00%～77.44%。產(chǎn)區(qū)對(duì)黑木耳營(yíng)養(yǎng)成分的影響順序?yàn)殇\>鐵>鈣>粗脂肪>粗多糖>總糖>膳食纖維>不飽和脂肪酸>總脂肪酸>必需氨基酸>粗蛋白>總氨基酸>灰分。

表1 15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳的13個(gè)營(yíng)養(yǎng)成分分析?Table 1 13 nutrition components analysis of commercial Auricularia auricular from 15 production area

2.2 營(yíng)養(yǎng)成分相關(guān)性分析

由表2可知，13種營(yíng)養(yǎng)成分之間具有不同程度的相關(guān)性，其中灰分、總糖和膳食纖維與其他營(yíng)養(yǎng)成分之間均無顯著相關(guān)性；粗脂肪與粗多糖、必需氨基酸、鐵和鋅之間呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；粗蛋白與鈣、鐵和鋅之間呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；粗多糖與必需氨基酸之間呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；總氨基酸與總脂肪酸、不飽和脂肪酸呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；總脂肪酸與不飽和脂肪酸呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)；鈣、鐵、鋅三者之間均存在極顯著正相關(guān)(P<0.01)。由于不同產(chǎn)區(qū)黑木耳的各營(yíng)養(yǎng)成分差異不同，其相關(guān)性也不同，因此通過某個(gè)成分來評(píng)價(jià)不同產(chǎn)區(qū)黑木耳營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的優(yōu)劣是不客觀的。

表2 15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳營(yíng)養(yǎng)成分之間的相關(guān)性分析?Table 2 Correlation analysis between nutrition index of commercial Auricularia auricular from 15 production area

2.3 營(yíng)養(yǎng)成分的主成分分析

2.3.1 主成分提取 對(duì)15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)時(shí)，不能僅考慮某一種或幾種營(yíng)養(yǎng)成分含量的多少，應(yīng)考慮13種營(yíng)養(yǎng)成分含量對(duì)黑木耳進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[17]。由表3可知，可提取出4個(gè)主成分，其累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)81.52%，綜合了15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳13個(gè)營(yíng)養(yǎng)成分的大部分信息，故可以用這4個(gè)主成分代替13個(gè)營(yíng)養(yǎng)成分對(duì)15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)。

由表4可知，4個(gè)主成分對(duì)應(yīng)特征向量分別為：

第1主成分(PC1)：F1=0.20x1+0.16x2+0.34x3+0.27x4-0.15x5+0.30x6+0.09x7+0.29x8-0.09x9-0.07x10+0.41x11+0.42x12+0.42x13，

(4)

第2主成分(PC2)：F2=-0.04x1+0.25x2-0.20x3+0.27x4+0.31x5-0.04x6+0.44x7+0.17x8+0.52x9+0.48x10+0.07x11-0.04x13，

(5)

第3主成分(PC3)：F3=0.31x1+0.36x2-0.05x3-0.44x4-0.30x5+0.45x6+0.33x7+0.21x8-0.04x9-0.02x10-0.23x11-0.20x12-0.19x13，

(6)

第4主成分(PC4)：F4=0.50x1+0.19x2-0.40x3-0.23x4+0.04x5-0.29x6+0.12x7-0.50x8-0.08x9+0.17x11+0.24x12+0.26x13。

(7)

由表3、表4可知，4個(gè)主成分中，第1主成分的方差貢獻(xiàn)率為35.90%，在第1主成分的表達(dá)式中，鐵含量(x12)和鋅含量(x13)系數(shù)最大，為0.42；第2主成分的方差貢獻(xiàn)率為23.55%，在第2主成分的表達(dá)式中，總脂肪酸含量(x9)系數(shù)最大，為0.52；第3主成分的方差貢獻(xiàn)率為12.56%，在第3主成分的表達(dá)式中，粗多糖含量(x6)系數(shù)最大，為0.45；第4主成分的方差貢獻(xiàn)率為9.51%，在第4主成分的表達(dá)式中，灰分含量(x1)系數(shù)最大，為0.50。綜上，鐵、鋅、總脂肪酸、粗多糖和灰分含量可以作為市售15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)的指標(biāo)。

表3 主成分的特征值、貢獻(xiàn)率和累計(jì)貢獻(xiàn)率Table 3 Eigenvalue of the principal components and their contribution and cumulative contribution rate

表4 主成分的特征向量與載荷矩陣Table 4 Principal component eigenvectors and loading matrix

2.3.2 15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)

(1) 隸屬函數(shù)：由表5可知，各產(chǎn)區(qū)黑木耳的4個(gè)主成分的隸屬函數(shù)值不同，第1主成分的隸屬函數(shù)值中江西的最大，說明第1主成分中江西產(chǎn)區(qū)表現(xiàn)出的品質(zhì)最好，而甘肅產(chǎn)區(qū)表現(xiàn)出的品質(zhì)最差；第2主成分的隸屬函數(shù)值中黑龍江的最大，說明第2主成分中黑龍江產(chǎn)區(qū)表現(xiàn)出的品質(zhì)最好，而四川產(chǎn)區(qū)表現(xiàn)出的品質(zhì)最差；第3主成分的隸屬函數(shù)值中吉林的最大，說明第3主成分中吉林產(chǎn)區(qū)表現(xiàn)出的品質(zhì)最好，而浙江產(chǎn)區(qū)表現(xiàn)出的品質(zhì)最差；第4主成分的隸屬函數(shù)值中吉林的最大，說明第4主成分中吉林產(chǎn)區(qū)表現(xiàn)出的品質(zhì)最好，而遼寧產(chǎn)區(qū)表現(xiàn)出的品質(zhì)最差。

表5 綜合指標(biāo)值、權(quán)重、隸屬函數(shù)值、D值及排序Table 5 Comprehensive index values,weightiness,subordinative function values and D values and quality rank

(2) 各綜合指標(biāo)權(quán)重的確定：根據(jù)各主成分貢獻(xiàn)率的大小，第1主成分的貢獻(xiàn)率為35.90%，第2主成分的貢獻(xiàn)率為23.55%，第3主成分的貢獻(xiàn)率為12.56%，第4主成分的貢獻(xiàn)率為9.51%，可用式(2)求出其權(quán)重。經(jīng)計(jì)算，4個(gè)主成分的權(quán)重分別為0.44，0.29，0.15，0.12。

(3) 15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)：根據(jù)式(3)計(jì)算各產(chǎn)區(qū)黑木耳品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)即D值，根據(jù)D值大小可知，新疆、黑龍江、河北和江西的黑木耳品質(zhì)較好，其D值分別為0.68，0.67，0.66，0.66，四川和甘肅的黑木耳品質(zhì)較差，其D值分別為0.16，0.15。

2.3.3 15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)聚類分析 采用組間聯(lián)接法對(duì)表5中的D值進(jìn)行聚類分析，建立了黑木耳營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)聚類樹狀圖(圖1)。由圖1可知，聚類分析將黑木耳營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)劃分為四大類，其品質(zhì)依次降低。第I類包括新疆、黑龍江、河北和江西；第II類包括吉林、內(nèi)蒙古、遼寧、西藏和浙江；第Ⅲ類包括湖北、陜西、貴州和云南；第Ⅳ類包括四川和甘肅。

圖1 15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳品質(zhì)聚類圖Figure 1 Quality dendrogram of commercial Auricularia auricular from 15 production areas

3 結(jié)論

對(duì)市售15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳的13種營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行了測(cè)定。結(jié)果表明，黑木耳產(chǎn)區(qū)對(duì)13種營(yíng)養(yǎng)成分含量的影響順序?yàn)殇\>鐵>鈣>粗脂肪>粗多糖>總糖>膳食纖維>不飽和脂肪酸>總脂肪酸>必需氨基酸>粗蛋白>總氨基酸>灰分。主成分分析表明，從13種營(yíng)養(yǎng)成分中提取出4個(gè)主成分，其累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)81.52%，可較好反映出市售15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的綜合信息。鐵、鋅、總脂肪酸、粗多糖和灰分含量可以作為市售15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳營(yíng)養(yǎng)綜合評(píng)價(jià)的指標(biāo)。根據(jù)各產(chǎn)區(qū)黑木耳品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)D值可知，新疆、黑龍江、河北和江西的黑木耳品質(zhì)較好，其D值分別為0.68，0.67，0.66，0.66，四川和甘肅的黑木耳品質(zhì)較差，其D值分別為0.16，0.15。聚類分析將市售15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)劃分為四大類，其品質(zhì)依次降低。第I類包括新疆、黑龍江、河北和江西；第II類包括，吉林、內(nèi)蒙古、遼寧、西藏和浙江；第Ⅲ類包括湖北、陜西、貴州和云南；第Ⅳ類包括四川和甘肅。