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菜心種質(zhì)資源營養(yǎng)品質(zhì)的綜合分析

2023-05-19 19:16李桂花郭巨先羅文龍駱善偉符梅
安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2023年7期
關(guān)鍵詞:營養(yǎng)品質(zhì)菜心聚類分析

李桂花 郭巨先 羅文龍 駱善偉 符梅

摘要 [目的] 對(duì)收集到的15個(gè)菜心品種維生素C、可溶性固形物、還原糖、蛋白質(zhì)和粗纖維進(jìn)行分析和評(píng)價(jià),以期篩選出優(yōu)質(zhì)品種在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用。[方法]采用2,6-二氯靛酚滴定法、折射儀讀數(shù)法、比色法、紫外吸收法和酸堿洗滌法分別對(duì)15個(gè)菜心品種的維生素C、可溶性固形物、還原糖、蛋白質(zhì)和粗纖維5個(gè)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定和綜合評(píng)價(jià)。[結(jié)果]15個(gè)菜心品種間的營養(yǎng)品質(zhì)成分均有顯著差異(P<0.05),變異系數(shù)為12.86%~47.36%。利用隸屬函數(shù)法評(píng)價(jià)菜心的綜合品質(zhì),較優(yōu)質(zhì)品種為白菜薹、粵薹3號(hào)菜薹、青心薹、粵薹5號(hào)菜薹、粵薹2號(hào)菜薹,利用系統(tǒng)聚類分析法,按照品質(zhì)優(yōu)劣劃分為4個(gè)類群,優(yōu)劣順序?yàn)棰螅劲簦劲瘢劲颉#劢Y(jié)論]該研究結(jié)果可以為菜心品質(zhì)評(píng)價(jià)提供參考,為生產(chǎn)上推廣優(yōu)質(zhì)新品種奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 菜心;營養(yǎng)品質(zhì);聚類分析

中圖分類號(hào) TS 201.6? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A? 文章編號(hào) 0517-6611(2023)07-0041-05

doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2023.07.011

Comprehensive Analysis of the Nutritional Quality of Flowering Chinese Cabbage

LI Gui-hua, GUO Ju-xian, LUO Wen-long et al

(Vegetable Research Institute, Guangdong Academy of Agricultural Sciences/Guangdong Key Laboratory for New Technology Research of Vegetables, Guangzhou,Guangdong? 510640)

Abstract [Objective] To select high quality cultivars in the production, the vitamin C content, soluble solid content, reducing sugar content, protein content and crude fiber content of 15 different cultivars of flowering Chinese cabbage were analyzed and evaluated. [Method]2,6-dichlorophenol titration, colorimetric method, refractometer reading method,enzymatic hydrolysis method, and acid-base washing method was used to test the content of vitamin C, soluble solid content, reducing sugar, starch, protein and dietary fiber.[Result]The results showed that there were significant differences in the contents of various nutrient components of the 15 cultivars of flowering Chinese cabbage(P<0.05), and the coefficient of variation ranged from 12.86 % to 47.36 %. According to the comprehensive scores by the average membership function method, the top five varieties were Baicaitai, Yuetai 3, Qingxintai, Yuetai 5 and Yuetai 2. By using systematic cluster analysis method, four groups were divided according to the comprehensive quality, and their quality ranked as follows:III > IV > I > II. [Conclusion]Therefore, this experiment can provide certain data support and analysis method reference for the evaluation of nutritional quality of flowering Chinese cabbage, and provide certain reference for applying high-quality varieties in farms.

Key words Flowering Chinese cabbage;Nutritional quality;Cluster analysis

基金項(xiàng)目 廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金項(xiàng)目(2020A1515110377);廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目(202102020442,2023B03J1270);廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新基金項(xiàng)目(202108);廣東省農(nóng)業(yè)廳項(xiàng)目(2022-NBA-00-014);國家外專局項(xiàng)目(QN2022030025L)。

作者簡介 李桂花(1975—),女,江西新干人,研究員,博士,從事蔬菜育種研究。通信作者,研究員,博士,從事蔬菜育種研究。

收稿日期 2022-05-26

菜心又名菜薹,屬十字花科蕓薹屬小白菜變種,2n=20,是華南地區(qū)的特色葉菜,可以全年生產(chǎn)供應(yīng)。菜心營養(yǎng)豐富,富含維生素 C、粗纖維、礦物質(zhì)和胡蘿卜素等,經(jīng)常食用不僅可以刺激腸胃的蠕動(dòng),起到潤腸、助消化的作用,而且在美容養(yǎng)顏方面有一定的功效,被譽(yù)為 “蔬品之冠”和“百蔬之王” [1]。廣東省年種植面積達(dá)20萬hm2,菜心已在全國范圍銷售并出口港澳、東南亞、日本、美國、歐洲[2]。鐘玉娟等[3]研究菜薹硝酸鹽積累與品種、營養(yǎng)品質(zhì)之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn),紅菜薹、白菜薹、綠菜薹不同品種間的硝酸鹽含量有顯著差異,其中紅菜薹和部分白菜薹屬于高營養(yǎng)品質(zhì)和低硝酸鹽含量的一組,綠菜薹大部分是屬于高硝酸鹽含量和低營養(yǎng)品質(zhì)的一組。相關(guān)性分析和PCA分析表明,硝酸鹽的積累與維生素C、可溶性固形物、還原糖和蛋白質(zhì)的積累存在顯著相關(guān),降低硝酸鹽含量將可能改善蔬菜的營養(yǎng)品質(zhì)。盧宇鵬等[4]研究不同熟性菜心品質(zhì)性狀的多樣性分析發(fā)現(xiàn),10個(gè)品質(zhì)性狀的變異系數(shù)均在11.17%~42.76%,變異系數(shù)最大的品質(zhì)性狀是葉柄長,為42.76%,變異系數(shù)最小的品質(zhì)性狀是葉綠素含量,為11.17%;而在早、中、晚3種不同熟型的菜心材料中,中熟類型菜心不僅硝酸鹽含量低,而且外觀品質(zhì)也最符合優(yōu)質(zhì)菜心商品性狀的要求;除葉綠素含量、葉形和硝酸鹽含量外,早熟類型菜心的開展度、最大葉長、葉寬、葉柄長、薹高、薹粗、可溶性蛋白含量7個(gè)指標(biāo)均顯著小于晚熟類型。梁春紅等[5]研究硒營養(yǎng)對(duì)菜心影響發(fā)現(xiàn),適量濃度的硒可以顯著促進(jìn)菜薹的膨大增加粗度,從而提高產(chǎn)量,且硒能明顯降低菜心葉的硝酸鹽含量,提高葉的類胡蘿卜素含量、游離氨基酸含量和維生素C含量。該研究對(duì)收集到的15個(gè)菜心品種維生素C、可溶性固形物、還原糖、蛋白質(zhì)、粗纖維進(jìn)行分析和評(píng)價(jià),結(jié)果表明菜心品種間各營養(yǎng)成分含量差異明顯,可以為選擇優(yōu)質(zhì)品種在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。筆者對(duì)除試驗(yàn)數(shù)據(jù)的單一營養(yǎng)指標(biāo)進(jìn)行常規(guī)分析外,同時(shí)綜合品質(zhì)分析采用平均隸屬函數(shù)法和主成分分析法來進(jìn)行綜合品質(zhì)分析評(píng)價(jià),期望能找出單一營養(yǎng)成分最佳的菜心品種和綜合品質(zhì)較好的菜心品種,為推廣優(yōu)質(zhì)菜心品種奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料包括15個(gè)菜心品種,這些品種均為生產(chǎn)上大面積推廣和應(yīng)用的品種。2021年秋季在廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所白云基地種植,在商品成熟期取樣測(cè)定分析其營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品制備。菜心商品期收獲后,將其(包括嫩莖葉片)切成1 cm大小,混勻。取20 g鮮樣進(jìn)行研磨、勻漿,用于測(cè)定維生素C的含量。將約200 g鮮樣稱重后放置于-40 ℃的冰柜中冷凍干燥保存,經(jīng)5~6 d冷凍干燥后,將干樣粉碎后裝存于樣品瓶中,在干燥箱中放置保存。

1.2.2 營養(yǎng)品質(zhì)分析。菜心維生素C含量測(cè)定依據(jù)GB 5009.86—2016[6],采用2,6-二氯靛酚滴定法;可溶性固形物采用折射儀讀數(shù)法;還原糖含量測(cè)定依據(jù)GB 5009.7—2016[7],采用直接滴定法(比色法),折射儀讀數(shù)法;蛋白質(zhì)含量測(cè)定依據(jù)GB 5009.5—2016[8],采用凱氏定氮法(紫外吸收法);粗纖維含量測(cè)定依據(jù)GB5009.88—2014[9],采用酶重量法(酸堿洗滌法)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析采用聚類分析軟件SPSS 22.0和Excel進(jìn)行,利用方差和分析法對(duì)不同菜心的營養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行分析,判斷分析得出P和F,則可以得出不同菜心的營養(yǎng)品質(zhì)是否具有顯著差異。利用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法對(duì)不同品種菜心的營養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),菜心品種的平均隸屬函數(shù)值越大,則說明其綜合品質(zhì)越好。

計(jì)算公式:

s2=(M-xi)2n

式中,s2為該營養(yǎng)品質(zhì)的方差,xi為各營養(yǎng)品質(zhì)的測(cè)定值,M為該營養(yǎng)品質(zhì)的平均數(shù)。

X(μ)=(X-Xmax)/(Xmax-Xmin)

式中,X(μ)代表不同品種各項(xiàng)營養(yǎng)品質(zhì)的隸屬函數(shù)值,Xmax表示不同營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的最大值,Xmin表示不同營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的最小值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同菜心品種營養(yǎng)品質(zhì)分析

由表1可知,15個(gè)菜心品種的5個(gè)指標(biāo)平均變異系數(shù)為26.31%,其中變異系數(shù)最大的是還原糖,達(dá)47.36%,其后依次是可溶性固含物28.49%、維生素C 22.57%、蛋白質(zhì)20.29%,變異系數(shù)最小的是粗纖維12.86%。

2.1.1 維生素C含量。

由表2可知,15份材料的維生素C含量均處于373.50~803.73 mg/kg,其中含量高于600 mg/kg的有6個(gè),在750~810 mg/kg的有4個(gè),在600~750 mg/kg的有2個(gè),低于600 mg/kg的品種有9個(gè)。供試品種中維生素C含量最高值是最低值的2.15倍,菜心品種間維生素C含量有顯著差異。

2.1.2 可溶性固形物含量。

由表2可知,15份菜心品種可溶性固形物含量均處于3.37%~8.13%,其中含量高于5%的有7個(gè),含量在6.56%~8.13%的有4個(gè),含量在5.0%~6.5%的有3個(gè),含量低于5.0%的有8個(gè)。對(duì)15個(gè)菜心的可溶性固形物進(jìn)行方差分析,最高值是最低值的2.41倍,可見菜心品種間可溶性固形物含量差異顯著。

2.1.3 還原糖含量。

由表2可知,15份材料還原糖含量均處于5.90~25.90 g/kg,其中含量高于15 g/kg的有7個(gè),含量在25~30 g/kg的有2個(gè),含量在15~25 g/kg的有5個(gè),含量低于15 g/kg的有8個(gè)。對(duì)15個(gè)菜心的還原糖含量進(jìn)行方差分析,最高值是最低值的4.39倍,菜心品種間還原糖含量有顯著差異。

2.1.4 蛋白質(zhì)含量。

由表2可知,15份材料的蛋白質(zhì)含量均處于15.50~30.50 g/kg,其中含量高于20 g/kg的有10個(gè),含量在25~35 g/kg的有4個(gè),含量在20~25 g/kg的有6個(gè),含量低于20 g/kg的有5個(gè)。對(duì)15種菜心的蛋白質(zhì)含量進(jìn)行方差分析,最高值是最低值1.97,菜心品種間蛋白質(zhì)含量差異顯著。

2.1.5 粗纖維含量。

由表2可知,15份材料的粗纖維含量為0.59%~0.89%,其中含量高于0.7%的有7個(gè),含量在0.8%~0.9%的有4個(gè),含量高于0.7%低于0.8%的有3個(gè),含量低于等于0.7%的有8個(gè)。對(duì)15種菜心的粗纖維含量進(jìn)行方差分析,最高值是最低值的1.51倍,菜心品種間粗纖維含量差異顯著。

2.2 菜心不同營養(yǎng)成分含量相關(guān)性分析

從表3可以看出,菜心各個(gè)營養(yǎng)品質(zhì)中,維生素C含量與還原糖含量在0.05水平上呈顯著負(fù)相關(guān),其相關(guān)系數(shù)為-0.294,與粗纖維含量在0.01水平上呈顯著正相關(guān),其相關(guān)系數(shù)為0.453;可溶性固形物含量與還原糖含量在0.01水平上呈顯著正相關(guān),其相關(guān)系數(shù)為0.908,與蛋白質(zhì)含量在0.01水平上呈顯著正相關(guān),其相關(guān)系數(shù)為0.903;還原糖含量與蛋白質(zhì)含量在0.01水平上呈顯著正相關(guān),其相關(guān)系數(shù)為0.760;蛋白質(zhì)含量與粗纖維含量在0.01水平上呈顯著正相關(guān),其相關(guān)系數(shù)為0.392;其他各項(xiàng)營養(yǎng)品質(zhì)之間均呈不顯著正相關(guān)關(guān)系。

2.3 不同菜心品種間綜合營養(yǎng)品質(zhì)分析

菜心的營養(yǎng)品質(zhì)是一個(gè)綜合指標(biāo),利用模糊數(shù)學(xué)的平均隸屬函數(shù)值的大小,可以表示其相對(duì)的優(yōu)劣。維生素C、可溶性固形物、還原糖、蛋白質(zhì)和粗纖維均為優(yōu)質(zhì)營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)。分別計(jì)算不同營養(yǎng)物質(zhì)含量的隸屬函數(shù)值,并求平均值,當(dāng)一個(gè)品種的平均隸屬函數(shù)值越大,則說明其綜合營養(yǎng)品質(zhì)越好。菜心不同品種的平均隸屬函數(shù)值見表4。對(duì)不同品種菜心的各項(xiàng)營養(yǎng)指標(biāo)的平均隸屬函數(shù)值進(jìn)行分組(降序),結(jié)果見表5。

從表4、5可以看出,菜心綜合營養(yǎng)品質(zhì)較好(X>0.5)的品種有5個(gè),約占33%,分別是白菜薹(0.836)、粵薹3號(hào)菜薹(0.785)、青心薹(0.732)、粵薹5號(hào)菜薹(0.591)、粵薹2號(hào)(0.543)。綜合營養(yǎng)品質(zhì)相對(duì)較好(0.4<X≤0.5)的品種有3個(gè),占20%,分別是粵薹6號(hào)(0.499)、連州菜心(0.487)、粵薹1號(hào)(0.436)。綜合營養(yǎng)品質(zhì)較次(0.3<X≤0.4)的有3個(gè),占20%,分別是粵薹4號(hào)菜薹(0.396)、美蘭菜心(0.327)、遲心4號(hào)(0.316)。綜合營養(yǎng)品質(zhì)相對(duì)較差(X≤

0.3)的有4個(gè),約占27%,分別是70 d菜心(0.251)、冠蘭菜心(0.215)、油綠802(0.125)、80 d菜心(0.088)。在所選的菜心品種中,綜合營養(yǎng)品質(zhì)最高白菜薹的平均隸屬函數(shù)值為0.836,是綜合營養(yǎng)品質(zhì)最低品種80 d菜心的平均隸屬函數(shù)值0.088的9.5倍,其綜合營養(yǎng)品質(zhì)差異較大。

2.4 不同菜心品種營養(yǎng)品質(zhì)聚類分析

對(duì)15個(gè)不同品種菜心的5個(gè)營養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行聚類分析,結(jié)果見圖1。由圖1可知,在歐氏距離為13時(shí),可將15中菜心品種按照品質(zhì)優(yōu)劣劃分為4個(gè)類群。Ⅰ類群包括4個(gè)品種,分別是連州菜心、粵薹6號(hào)、遲心4號(hào)、美蘭菜心(平均隸屬函數(shù)排名分別為7、6、11、10);Ⅱ類群包括4個(gè)品種,分別是70 d菜心、油綠802、冠蘭菜心、80 d菜心(平均隸屬函數(shù)排名分別為12、14、13、15);Ⅲ類群包括2個(gè)品種,分別是粵薹3號(hào)菜薹、白菜薹(平均隸屬函數(shù)排名分別為2、1);Ⅳ類群包括5個(gè)品種,分別是粵薹4號(hào)菜薹、粵薹5號(hào)菜薹、粵薹1號(hào)、粵薹2號(hào)、青心薹(平均隸屬函數(shù)排名分別為9、4、8、5、3),Ⅲ類群的維生素C、可溶性固形物、還原糖、蛋白質(zhì)均高于其他類群,說明其營養(yǎng)品質(zhì)優(yōu)于其他類群,按照平均隸屬函數(shù)的優(yōu)劣分出4個(gè)類群大小排序?yàn)棰螅劲簦劲瘢劲颍ū?)。

3 討論

維生素C、可溶性固形物、還原糖、蛋白質(zhì)、粗纖維是菜心品質(zhì)的重要指標(biāo),在菜心育種中,也是育種的重要目標(biāo),是提高菜心品質(zhì)的重要環(huán)節(jié)。因此,對(duì)于菜心營養(yǎng)成分的測(cè)定與分析有極其重要的意義。

對(duì)15種菜心品種進(jìn)行營養(yǎng)品質(zhì)的分析表明,變異系數(shù)最大的是還原糖,為47.36%,最小的是粗纖維,為12.86%。15個(gè)菜心品種的維生素C、可溶性固形物、還原糖、蛋白質(zhì)、粗纖維等含量均存在顯著差異(P<0.05)。各營養(yǎng)成分之間,可溶性固形物含量、還原糖含量、蛋白質(zhì)含量之間相互存在極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01),維生素C含量與粗纖維含量存在極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01),與還原糖含量存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.05),蛋白質(zhì)含量與粗纖維含量存在極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01),其他各項(xiàng)營養(yǎng)品質(zhì)之間均為不顯著正相關(guān)關(guān)系。在15個(gè)菜心品種中,沒有某個(gè)菜心品種各項(xiàng)營養(yǎng)成分含量均高,僅有某一項(xiàng)營養(yǎng)成分含量高,維生素C含量最高的是美蘭菜心,為803.67 mg/kg,可溶性固形物含量最高的是白菜薹,為8.3%,還原糖含量最高的是粵薹4號(hào)菜薹,為25.90 g/kg,蛋白質(zhì)含量最高的是白菜薹,為30.50 g/kg,粗纖維含量最高的是青心薹,為0.89%,但在對(duì)菜心營養(yǎng)品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)中,篩選了綜合營養(yǎng)品質(zhì)較高的5個(gè)菜心品種,其由高到低分別是白菜薹、粵薹3號(hào)菜薹、青心薹、粵薹5號(hào)菜薹、粵薹2號(hào)菜薹。聚類分析中,將15個(gè)品種大體聚類為4個(gè)類群,優(yōu)劣順序?yàn)棰螅劲簦劲瘢劲颉?/p>

陳榮宇等[10]在《不同菜心品種的營養(yǎng)品質(zhì)及外在感官品質(zhì)評(píng)價(jià)分析》中得出“菜心可溶性糖含量與可溶性固形物含量之間存在顯著正相關(guān)性;可溶性糖含量與維生素C含量之間存在顯著負(fù)相關(guān)性”。與該研究結(jié)果相類似,即菜心可溶性固形物含量和還原糖含量在0.01水平上呈顯著正相關(guān),維生素C含量與還原糖含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。黃穎等[11]基于主成分和聚類分析的油菜薹營養(yǎng)與感官品質(zhì)評(píng)價(jià)中,認(rèn)為獅山菜薹、白菜薹和紅菜薹綜合品質(zhì)優(yōu)良,具有較好的推廣價(jià)值,與該研究中評(píng)選出的綜合品質(zhì)優(yōu)良的白菜薹結(jié)果部分重合,認(rèn)為白菜薹具有較好的推廣價(jià)值。

利用模糊數(shù)學(xué)的隸屬函數(shù)法對(duì)菜心的營養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),是根據(jù)性狀與研究目標(biāo)的正負(fù)相關(guān)性分別計(jì)算隸屬度,依靠隸屬度平均值進(jìn)行分類,可以消除個(gè)別指標(biāo)帶來的片面性。張素君[12]對(duì)蘿卜耐抽薹性使用隸屬函數(shù)法的評(píng)價(jià)結(jié)果與主成分分析的結(jié)果基本一致,可證明使用隸屬函數(shù)法對(duì)蔬菜的綜合營養(yǎng)品質(zhì)分析具有科學(xué)性,聚類分析主要是用來研究多個(gè)要素事物之間分類問題的一種方法,屬于多元統(tǒng)計(jì)的分支,充分展示了現(xiàn)代多元分析和分類學(xué)的有機(jī)結(jié)合。

該研究對(duì)菜心品種間營養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行了綜合分析主要是為了選出品質(zhì)更好、價(jià)值更高、值得推廣的菜心品種,可結(jié)合柴喜榮等[13]花生麩處理對(duì)菜心品質(zhì)及糖代謝相關(guān)酶活性的影響研究結(jié)果,王湛等[14]生物炭對(duì)有機(jī)菜心產(chǎn)量、品質(zhì)及水分利用的影響研究結(jié)果以及陳文康等[15]廣州地區(qū)有機(jī)菜心標(biāo)準(zhǔn)化栽培技術(shù)的研究結(jié)果,將白菜薹等優(yōu)質(zhì)品種進(jìn)行種植示范和推廣,讓廣大市民有更多優(yōu)質(zhì)蔬菜可供篩選。

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[7] 中華人民共和國國家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì).食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中還原糖的測(cè)定:GB 5009.7—2016[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2017.

[8] 中華人民共和國國家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì),國家食品藥品監(jiān)督管理總局.食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定:GB 5009.5—2016[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2017.

[9] 中華人民共和國國家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì).食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中膳食纖維的測(cè)定:GB 5009.88—2014[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2016.

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