市售15个产区黑木耳营养品质综合评价

王丽艳 王鑫淼 荆瑞勇 吴 楠

(黑龙江八一农垦大学生命科学技术学院，黑龙江 大庆 163319)

黑木耳(Auriculariaauricular)是一种药食兼用的真菌，有“素中之荤”“菌中之冠”的美称[1]。中国是世界黑木耳的主产地，占世界黑木耳总产量的90%以上[2]，也是中国栽培产量位居第二的食用菌[3]。黑木耳子实体中含有多种营养成分，如膳食纤维[4]、脂类物质[5]、粗蛋白[6]、糖类物质[7]、氨基酸[8]和脂肪酸[8]等。此外黑木耳中的矿物质含量高于其他蔬菜，钙、铁等矿质含量显著高于猪肉[9]。黑木耳中的生物活性物质具有多种生理活性，如抗氧化、降血糖、降血脂、抗肿瘤等[10-12]。黑木耳中的膳食纤维能够促进人体肠胃蠕动，可加快营养物质的消化吸收[8]。

课题组[13]前期对黑龙江省8个不同来源地的黑木耳营养品质进行了分析与评价，发现不同来源地的黑木耳营养品质存在一定的差异，而黑龙江省内区域差异相对较小。研究拟选取中国15个省区的市售黑木耳为研究对象，分析测定其营养成分，并利用主成分分析法和隶属函数法对黑木耳进行营养品质的综合评价，以期为黑木耳的综合利用提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

黑木耳：分别购置于黑龙江、辽宁、新疆、吉林、西藏、内蒙古、甘肃、河北、陕西、湖北、浙江、江西、四川、云南和贵州15个省黑木耳栽培区，购回后将黑木耳于50 ℃烘干至恒重，粉碎过80目筛，密封-20 ℃保存备用；

茚三酮：分析纯，德国Menbar Pure公司；

氨基酸标准品、脂肪酸标准品：美国Sigma公司；

乙醚、硫酸、乙醇、苯酚、浓盐酸、磺基水杨酸、氢氧化钠等：分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

1.2 各指标测定

(1) 灰分含量：参照GB 5009.4—2016。

(2) 膳食纤维含量：参照GB 5009.88—2014。

(3) 脂肪含量：参照GB 5009.6—2016。

(4) 蛋白质含量：参照GB 5009.5—2016。

(5) 粗多糖含量：参照NY/T 1676—2008。

(6) 总糖含量：参照GB/T 9695.31—2008。

(7) 氨基酸含量：采用L-8900型氨基酸自动分析仪(日本日立高新技术公司)进行测定。

(8) 脂肪酸含量：参照GB 5009.168—2016。

(9) 钙、铁和锌含量：利用ICP-MS型电感耦合等离子体质谱仪(美国赛默飞世尔科技公司)进行检测。

1.3 数据处理及统计分析

1.3.1 隶属函数值 按式(1)进行计算。

(1)

式中：

Xj——第j个综合指标，j=1,2,…,n；

U(Xj)——第j个综合指标的隶属函数值；

Xmin、Xmax——第j个综合指标的最小值与最大值[14-15]。

1.3.2 权重 按式(2)进行计算。

(2)

式中：

Wj——第j个综合指标的权重；

Rj——第j个综合指标的贡献率[16]。

1.3.3 综合评价值 按式(3)进行计算。

(3)

式中：

D——不同产区黑木耳品质的综合评价值[17-18]。

1.3.4 数据统计分析 采用Excel 2013统计软件进行数据统计与整理；主成分分析(PCA)和方差分析采用R语言；相关性分析和聚类分析采用SPSS 20.0数据分析软件。

2 结果与分析

2.1 营养成分分析

由表1可知，15个产区黑木耳的13个营养成分均存在一定的差异，灰分含量为30.81～37.76 g/100 g，河北的最低，江西的最高；膳食纤维含量为36.45～71.24 g/100 g，陕西的最低，吉林的最高；粗脂肪含量为0.17～0.87 g/100 g，新疆的最低，江西的最高；粗蛋白含量为8.88～13.33 g/100 g，陕西的最低，浙江的最高；总糖含量为30.78～65.24 g/100 g，江西的最低，浙江的最高；粗多糖含量为3.61～11.03 g/100 g，浙江的最低，辽宁的最高；总氨基酸含量为79.95～111.53 g/kg，甘肃的最低，黑龙江的最高；必需氨基酸含量为26.72～46.65 g/kg，四川的最低，辽宁的最高；总脂肪酸含量为10.11～20.31 g/kg，江西的最低，浙江的最高；不饱和脂肪酸含量为8.29～17.18 g/kg，江西的最低，新疆的最高；钙含量为159.09～944.19 mg/kg，吉林的最低，江西的最高；铁含量为72.26～664.39 mg/kg，湖北的最低，江西的最高；锌含量为6.56～67.46 mg/kg，湖北的最低，江西的最高。由方差分析可知，13个营养成分含量最低产区与最高产区均存在显著差异(P<0.05)。

由表1可知，灰分的产区差异最小，其变异系数只有6.00%，说明产区对灰分含量的影响最小；锌的产区差异最大，其变异系数为77.44%，说明产区对锌含量的影响最大，其他营养成分的变异系数为6.00%～77.44%。产区对黑木耳营养成分的影响顺序为锌>铁>钙>粗脂肪>粗多糖>总糖>膳食纤维>不饱和脂肪酸>总脂肪酸>必需氨基酸>粗蛋白>总氨基酸>灰分。

表1 15个产区黑木耳的13个营养成分分析†Table 1 13 nutrition components analysis of commercial Auricularia auricular from 15 production area

2.2 营养成分相关性分析

由表2可知，13种营养成分之间具有不同程度的相关性，其中灰分、总糖和膳食纤维与其他营养成分之间均无显著相关性；粗脂肪与粗多糖、必需氨基酸、铁和锌之间呈显著正相关(P<0.05)；粗蛋白与钙、铁和锌之间呈显著正相关(P<0.05)；粗多糖与必需氨基酸之间呈显著正相关(P<0.05)；总氨基酸与总脂肪酸、不饱和脂肪酸呈显著正相关(P<0.05)；总脂肪酸与不饱和脂肪酸呈极显著正相关(P<0.01)；钙、铁、锌三者之间均存在极显著正相关(P<0.01)。由于不同产区黑木耳的各营养成分差异不同，其相关性也不同，因此通过某个成分来评价不同产区黑木耳营养品质的优劣是不客观的。

表2 15个产区黑木耳营养成分之间的相关性分析†Table 2 Correlation analysis between nutrition index of commercial Auricularia auricular from 15 production area

2.3 营养成分的主成分分析

2.3.1 主成分提取 对15个产区黑木耳营养成分进行综合评价时，不能仅考虑某一种或几种营养成分含量的多少，应考虑13种营养成分含量对黑木耳进行综合评价[17]。由表3可知，可提取出4个主成分，其累计方差贡献率达81.52%，综合了15个产区黑木耳13个营养成分的大部分信息，故可以用这4个主成分代替13个营养成分对15个产区黑木耳进行营养品质综合评价。

由表4可知，4个主成分对应特征向量分别为：

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个主成分中，第1主成分的方差贡献率为35.90%，在第1主成分的表达式中，铁含量(x12)和锌含量(x13)系数最大，为0.42；第2主成分的方差贡献率为23.55%，在第2主成分的表达式中，总脂肪酸含量(x9)系数最大，为0.52；第3主成分的方差贡献率为12.56%，在第3主成分的表达式中，粗多糖含量(x6)系数最大，为0.45；第4主成分的方差贡献率为9.51%，在第4主成分的表达式中，灰分含量(x1)系数最大，为0.50。综上，铁、锌、总脂肪酸、粗多糖和灰分含量可以作为市售15个产区黑木耳营养品质综合评价的指标。

表3 主成分的特征值、贡献率和累计贡献率Table 3 Eigenvalue of the principal components and their contribution and cumulative contribution rate

表4 主成分的特征向量与载荷矩阵Table 4 Principal component eigenvectors and loading matrix

2.3.2 15个产区黑木耳营养品质综合评价

(1) 隶属函数：由表5可知，各产区黑木耳的4个主成分的隶属函数值不同，第1主成分的隶属函数值中江西的最大，说明第1主成分中江西产区表现出的品质最好，而甘肃产区表现出的品质最差；第2主成分的隶属函数值中黑龙江的最大，说明第2主成分中黑龙江产区表现出的品质最好，而四川产区表现出的品质最差；第3主成分的隶属函数值中吉林的最大，说明第3主成分中吉林产区表现出的品质最好，而浙江产区表现出的品质最差；第4主成分的隶属函数值中吉林的最大，说明第4主成分中吉林产区表现出的品质最好，而辽宁产区表现出的品质最差。

表5 综合指标值、权重、隶属函数值、D值及排序Table 5 Comprehensive index values,weightiness,subordinative function values and D values and quality rank

(2) 各综合指标权重的确定：根据各主成分贡献率的大小，第1主成分的贡献率为35.90%，第2主成分的贡献率为23.55%，第3主成分的贡献率为12.56%，第4主成分的贡献率为9.51%，可用式(2)求出其权重。经计算，4个主成分的权重分别为0.44，0.29，0.15，0.12。

(3) 15个产区黑木耳营养品质综合评价：根据式(3)计算各产区黑木耳品质综合评价即D值，根据D值大小可知，新疆、黑龙江、河北和江西的黑木耳品质较好，其D值分别为0.68，0.67，0.66，0.66，四川和甘肃的黑木耳品质较差，其D值分别为0.16，0.15。

2.3.3 15个产区黑木耳营养品质聚类分析 采用组间联接法对表5中的D值进行聚类分析，建立了黑木耳营养品质聚类树状图(图1)。由图1可知，聚类分析将黑木耳营养品质划分为四大类，其品质依次降低。第I类包括新疆、黑龙江、河北和江西；第II类包括吉林、内蒙古、辽宁、西藏和浙江；第Ⅲ类包括湖北、陕西、贵州和云南；第Ⅳ类包括四川和甘肃。

图1 15个产区黑木耳品质聚类图Figure 1 Quality dendrogram of commercial Auricularia auricular from 15 production areas

3 结论

对市售15个产区黑木耳的13种营养成分进行了测定。结果表明，黑木耳产区对13种营养成分含量的影响顺序为锌>铁>钙>粗脂肪>粗多糖>总糖>膳食纤维>不饱和脂肪酸>总脂肪酸>必需氨基酸>粗蛋白>总氨基酸>灰分。主成分分析表明，从13种营养成分中提取出4个主成分，其累计贡献率达81.52%，可较好反映出市售15个产区黑木耳营养品质的综合信息。铁、锌、总脂肪酸、粗多糖和灰分含量可以作为市售15个产区黑木耳营养综合评价的指标。根据各产区黑木耳品质综合评价D值可知，新疆、黑龙江、河北和江西的黑木耳品质较好，其D值分别为0.68，0.67，0.66，0.66，四川和甘肃的黑木耳品质较差，其D值分别为0.16，0.15。聚类分析将市售15个产区黑木耳营养品质划分为四大类，其品质依次降低。第I类包括新疆、黑龙江、河北和江西；第II类包括，吉林、内蒙古、辽宁、西藏和浙江；第Ⅲ类包括湖北、陕西、贵州和云南；第Ⅳ类包括四川和甘肃。