浙江省不同地区香榧生籽营养品质差异性分析与评价

王 蕤 王玫鹃 汤富彬 宋丽丽 娄和强 倪张林 钟冬莲 莫润宏,*

(1 中国林业科学研究院亚热带林业研究所，浙江 杭州 311400；2 南京林业大学林学院，江苏 南京 210037；3 浙江农林大学林业与生物技术学院，浙江 杭州 311300)

香榧(Torreyagrandis)属红豆杉科(Taxaceae)榧树属(Torreya)常绿乔木，是榧树中的变异类型，在浙、苏、皖等省份的亚热带丘陵地区均有分布，在我国有着悠久的栽培与食用历史。香榧籽熟制后风味独特、口感酥脆、营养丰富，被认为是“珍品坚果”。香榧籽具有一定的药用价值，根据《本草纲目》记载，其具有助消化、益筋骨的功效。金松酸是香榧中特有的脂肪酸，有研究证实金松酸具有抗炎及调节脂质代谢等作用[1-3]。近几年香榧籽的价格居高不下，导致农户提前采收“要高价”、商家以次充好“乱市场”等不利于香榧产业发展的情况时有发生。因此，制定香榧质量安全和营养品质评价标准是规范市场行为的关键。

林业行业标准《LY/T 1773-2008香榧籽质量要求》[4]与团体标准《T/DJYX 003-2014地理标志产品东阳香榧 第2部分：产品质量要求》[5]是现行可参照的关于香榧品质的标准。上述2个标准对香榧的感官指标、部分理化指标和安全卫生指标做出了规定，但对评价香榧籽质量具有一定的局限性，其中“籽粒饱满、外形美观”，符合现行污染物限量标准，只能成为其进入市场的“准入式”标准，单纯依靠外观指标来决定香榧质量已不再符合市场需求，营养品质成为消费者的主要关注点，且近年来通过搭配不同坚果以实现营养均衡的休闲食品逐渐走红，香榧作为一种特色坚果，市场开发潜力巨大，而目前缺少从营养角度的客观评价不利于其市场开拓和产品开发。

现有关于农林产品品质评价的研究多采用主成分分析法、聚类分析法、层次分析法和灰色关联度分析法等[6-9]，而有关香榧营养品质评价的报道相对较少。孙小红等[10]以绍兴地区的香榧为研究对象，采用主成分分析法在22个外观和营养指标中筛选出单粒重、种形指数等6个经济指标，脂肪和蛋白质含量2个营养指标，以及酸价1个卫生指标来综合评价香榧品质，并利用聚类分析与判别分析建立了评价模型[11]。朱杰丽等[12]评价了浙江省香榧的油脂综合性状，聚类分析结果显示香榧油与花生油的组分类似。曹永庆等[13]分析了不同品种香榧的氨基酸组分，发现总氨基酸与各氨基酸呈显著正相关性，认为总氨基酸可以作为氨基酸组分的特征性指标，参与品质评价。以上研究多以部分或单一营养素开展研究，尚鲜有从全营养素角度对香榧进行品质评价的相关研究报道。本研究对浙江省4个市8个县域香榧的38项营养品质指标进行差异性分析及相关性分析，基于模糊数学的品质评价方法建立了相应的评价模型，旨在为香榧生籽的营养品质评价与产品分级提供研究基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验样品为香榧生籽，具体信息见表1，采集于浙江省4市8个县域内，共计32份，品种均为细榧，每份样品采于当地多年生榧树，所有香榧样品采摘后均经后熟处理，且假种皮已剥离，重约0.5 kg。样品均选择颗粒饱满的坚果，储藏于密闭干燥的环境中(样品含水率8%左右)。

表1 香榧产地信息Table 1 Producing information of Torreya grandis

1.2 仪器与设备

L-8900氨基酸分析仪，日本日立公司；7890A气相色谱仪、1290高效液相色谱仪，配荧光检测器，美国Agilent公司；KJELTEC 2400全自动凯氏定氮仪，丹麦FOSS公司；Nexlon 300D电感耦合等离子质谱仪，美国PerkinElmer公司。

1.3 试验方法

1.3.1 样品前处理 所有香榧样品经人工去壳后，取其籽仁放于磨样机中打碎，置于密封袋中，于-4℃冰箱存放。采用溶剂浸提法得到香榧油样品，石油醚浸提后使用布氏漏斗除去滤渣，使用旋转蒸发仪蒸干溶剂得到籽油。

1.3.2 营养指标测定 脂肪含量参照GB 5009.6-2016[14]中索氏抽提法测定，脂肪酸含量参照GB 5009.168-2016[15]中归一化法测定，蛋白质含量参照GB 5009.5-2016[16]中凯氏定氮法测定，氨基酸含量参照GB 5009.124-2016[17]氨基酸分析仪法测定，维生素E含量参照GB 5009.82-2016[18]中正相高效液相色谱法测定，可溶性糖与淀粉含量参照周敏樱[19]的方法略作修改，采用优化后的蒽酮硫酸比色法测定。矿质营养元素含量参照倪张林等[20]的方法，样品经微波消解后采用电感耦合等离子质谱法测定。

1.3.3 香榧营养品质评价模型的建立 根据研究目的，筛选营养品质评价的相关指标，确定相应评价指标因子集。采用层次分析法[21]确定每个评价指标相应的权重。首先根据隶属函数的定义，采用极差法求得每一样品对应各指标隶属函数值，正向品质指标代入公式(1)，反向品质指标代入公式(2)，得到各指标的隶属函数值。之后将取各指标隶属函数值与权重内积之和(3)，得到综合评价值。

(1)

(2)

(3)

式中，U(Xi)为评价指标隶属函数值，i为所对应的指标，n为所有参评指标的数量，wi代表对应指标的权重，S为综合评价值。

1.4 数据处理

采用Excel 2016与SPSS 20.0软件进行数据处理，采用R 4.02进行Pearson相关性分析及制图。

2 结果与分析

2.1 营养成分分析

2.1.1 宏量营养素 由表2可知，香榧宏量营养素中脂肪含量最高，范围为51.55～54.39 g·100g-1，均值为53.03 g·100g-1，不同地区间含量差异不显著；其次为蛋白质，含量均值为13.60 g·100g-1，柯桥区香榧蛋白质含量最高，为14.64 g·100g-1。碳水化合物含量(以可溶性糖与淀粉含量之和计)低于脂肪和蛋白质含量，整体均值为26.21 mg·g-1。可溶性糖(soluble sugar，SSC)含量整体变异系数为28.26%，部分地区间含量差异显著，其中磐安县香榧SSC含量最高，为11.04 mg·g-1；淀粉含量在14.63～19.50 mg·g-1之间，具有较大变异系数(17.09%)，在部分地区间淀粉含量存在显著差异。

表2列举了香榧所含17种氨基酸与百分含量大于1%的脂肪酸。32份香榧样品中，必需氨基酸(essential amino acid，EAA)含量在40.31～48.85 mg·g-1之间，总氨基酸(total amino acid，TAA)含量介于109.07～131.81 mg·g-1，EAA占TAA含量的37%左右。部分地区间EAA、TAA含量差异显著，东阳市香榧EAA与TAA含量均最高，均值分别为48.85 mg·g-1、 131.81 mg·g-1，柯桥区香榧EAA与TAA含量最低，含量分别为40.31 mg·g-1、109.07 mg·g-1。17种氨基酸中，Glu、Cys、His、Pro、Val和Lys在不同地区间含量差异不显著，其余11种氨基酸部分地区含量差异显著。必需氨基酸中Lys、Leu、Val含量较高，Met含量最低，为第一限制性氨基酸；非必需氨基酸中Asp与Glu的含量较高，与其他学者[12-13,22]的研究结果相符。香榧的脂肪酸组分中，饱和脂肪酸含量只占10%左右，主要由棕榈酸(C16：0)与硬脂酸(C18：0)组成，棕榈酸均值含量(7.41%)高于硬脂酸(3.30%)，各地区香榧饱和脂肪酸含量差异不显著。不饱和脂肪酸中，油酸(C18：1)与亚油酸(C18：2)占比较高，含量范围分别为34.70%～37.73%与38.49%～41.36%，2种脂肪酸在部分地区间含量差异显著，其中柯桥区香榧油酸含量最高(37.73%)，而亚油酸含量最高的为磐安县(41.36%)。11，14-二十碳烯酸(C20：2)在4种不饱和脂肪酸中含量最少，含量范围为2.11%～2.27%，整体变异系数却最大(14.10%)。此外，香榧所具有的特征脂肪酸金松酸(C20：3)含量也较高，范围为8.58%～9.00%，含量水平与现有研究结果相接近[23-25]。

表2 香榧各宏量营养素、氨基酸和脂肪酸含量及变异Table 2 Contents and variation of macronutrients, amino acids and fatty acids in Torreya grandis

2.1.2 微量营养素 由表3可知，部分地区香榧各矿质元素含量均存在显著差异。常量元素中，各元素含量排序为K>Mg>Ca>Na，K含量最高可达9 082.73 mg·kg-1， Na的变异系数在所有元素中最大(77.02%)，含量范围为19.53～123.96 mg·kg-1。微量元素中Fe、Zn和Mn的含量排在前3位，Fe含量最高，均值为35.52 mg·kg-1；Cu含量较低，均值为6.75 mg·kg-1，Cu和Mn的变异系数较大，分别为30.64%与24.20%；Se含量极低或未检出。

表3 不同地区香榧矿质营养元素含量及变异Table 3 Content and variation of mineral nutrient elements in Torreya grandis in different areas

研究报道，香榧中主要含有维生素E(vitamin E，VE)、维生素D、维生素B等维生素[26-27]，但后两者相较于维生素E含量很低，后两者含量分别为12.90和43.59 mg·100 g-1，且现有关于香榧的研究多针对维生素E进行探讨，因此本研究选择维生素E作为指标参与评价。香榧中VE的含量见表4，γ-VE与δ-VE未检出，α-VE与β-VE为其主要存在形式，α-VE含量低于β-VE，含量范围分别为16.48～19.44 mg·100g-1、101.18～122.70 mg·100g-1，β-VE变异系数(11.70%)相对α-VE变异系数(7.02%)较大。部分地区间样品的VE含量差异显著，α-VE含量最高的地区为东阳市，含量为19.44 mg·100g-1；β-VE含量最高的地区为新昌县，含量为122.70 mg·100g-1。就总量而言，香榧拥有比核桃、油茶[28]等其他油料作物更高的VE含量；8个地区中新昌县香榧VE含量最高，含量为139.82 mg·100g-1；最低为柯桥区，含量为119.90 mg·100g-1。

表4 不同地区香榧维生素E含量及变异Table 4 Content and variation of vitamin E in Torreya grandis from different areas

2.2 相关性分析

相关性分析结果如图1所示。图中非空方块均表示显著性相关(P<0.01)，蓝色代表正相关，红色代表负相关。各营养素之间存在一定程度的相关性。脂肪与淀粉、蛋白质呈较强的负相关，相关系数绝对值大于0.4。各氨基酸间，除Met、Cys、Tyr外，其余氨基酸之间表现为正相关，部分氨基酸间表现为极强的正相关(R>0.80)。亚油酸与金松酸(R=0.67)、硬脂酸与油酸(R=0.91)两组脂肪酸在组内呈现较强的正相关，组间表现为极强的负相关(R<-0.80)。可溶性糖与亚油酸呈正相关，与油酸、α-VE呈负相关。矿质营养元素中，Ca与Fe呈正相关，Zn与K、Cu呈正相关，Mn与Cu呈负相关。α-VE与蛋白质、Arg、Phe、Pro、Tyr呈正相关，β-VE与Ca、C20：2呈负相关。

图1 香榧各品质指标相关性Fig.1 Correlation analysis of quality indexes for Torreya grandis

2.3 营养品质综合评价

2.3.1 评价指标筛选 本研究以营养品质作为评价的主要指标，包括脂肪、脂肪酸、可溶性糖、淀粉、蛋白质、氨基酸、VE(α-VE、β-VE)和矿质元素。因香榧中多数氨基酸间存在较强的相关性，故选择必需氨基酸及半必需氨基酸作为评价香榧氨基酸营养的品质指标，同时剔除含量较低的Se元素，所有评价指标共计29项。

2.3.2 层次分析法确定权重 本研究根据各类营养品质指标的类别及隶属关系，建立了香榧营养品质递阶结构层次图，将层次类别划分为4层(图2)。首先为目标层，为香榧营养品质；其次为准则层，归纳为5个大类，分别为蛋白质指标、脂质指标、碳水化合物指标、矿质营养元素指标、维生素指标；之后为指标层，为准则层下的各类品质指标；最后为方案层，为参与评价的32份香榧样品。使用1～9标度法经专家打分建立相应层级的判断比较矩阵，采用层次分析法中的方根法得到指标权重(表5)，所有判断矩阵均通过一致性检验(一致性比例，consistency ratio<0.1)。

表5 判断比较矩阵及一致性检验结果Table 5 Judgment comparison matrix and consistency test results

表5(续)

图2 香榧品质评价层次结构图Fig.2 Hierarchical structure diagram of Torreya grandis quality evaluation

2.3.3 香榧营养品质模糊综合评价 根据前述1.3.3的方法，对所有32份香榧样品进行模糊综合评价。首先按公式(1)(2)逐一计算评价指标的隶属函数值，因棕榈酸与硬脂酸为饱和脂肪酸，饱和脂肪酸摄入过多会对人体健康产生不利影响，因此将两者作为负向评价指标计算；其余指标按正向指标计算；其次根据公式(3)得到每份样品的综合评价得分，之后将每份样品的隶属函数值与经层次分析法得到的各指标权重相乘，具体公式为S=10.16%×U(X1)+2.11%×U(X2)+1.80%×U(X3)…+0.85%×U(X29)，其中U(X1)～U(X29)为各品质指标的隶属函数值，通过计算最终得到各样品对应准则层(蛋白质、脂质、碳水化合物、维生素及矿质元素)的分项评分以及最终的总评分(各分项评分之和)，较高的评分代表其可能具有相对较好的品质。由表6可知，脂质指标评分较高的香榧产地为新昌与磐安；东阳所产香榧在蛋白质指标与维生素指标评分中的得分均为最高；矿质元素指标评分最高地区为柯桥区；磐安、东阳与诸暨产香榧在宏量营养素中的评分较高；柯桥、嵊州及松阳在微量营养素中的评分较高，最终综合评分最高的地区为东阳、磐安与诸暨。

表6 香榧模糊综合评价结果Table 6 Fuzzy comprehensive evaluation results of Torreya grandis

3 讨论

香榧营养物质丰富，脂肪含量占内含物总量的一半，较高的脂肪含量会使香榧口感变得香脆；不饱和脂肪酸占总脂肪酸含量的80%以上，有助于降低机体胆固醇含量[27]。香榧中蛋白质含量相对较高，EAA/TAA比值为37%，高于核桃[29]、杏仁[30]、澳洲坚果[31]等其他坚果，氨基酸组成与FAO/WHO标准模式谱较为接近[11]，是人体蛋白质的优质补充来源。香榧中VE的平均含量为126.47 mg·100g-1，高于核桃、橄榄、油茶等木本油料作物[28]。VE作为天然的抗氧化剂，对防治氧化损伤相关疾病具有重要作用，同时较高的VE含量也有助于延长香榧食用油的贮藏与货架期[28]。

植物在生长与成熟的过程中，各类物质会发生一定程度的相互转化，因此研究香榧各营养品质之间的相关性对于香榧的品质提升有重要意义。相关性分析结果显示，香榧中多数氨基酸之间具有极强的正相关性，相关系数接近于1，与Shen等[32]在核桃中的研究结果一致，这种强相关性反映了氨基酸含量间的相互制约关系[33]，保证了各类氨基酸尤其是必需氨基酸在香榧中维持在相对适宜的比例[32]。此外，Met为香榧的第一限制性氨基酸，Cys、Tyr为人体所需半必需氨基酸，三者均会对香榧蛋白质的营养价值产生影响，Met、Cys、Tyr与其他氨基酸的相关性不强，且变异系数相对较大，因此在实际育种中可以将3种氨基酸作为良种选育的考虑因素。本研究进一步分析发现脂肪与淀粉及蛋白质呈较强的负相关性，脂肪含量与蛋白质及碳水化合物间具有一定内在关联，这种关联可能反映了香榧成熟阶段营养素间的相互转化过程，同时香榧中硬脂酸与油酸，亚油酸与金松酸之间的相关性也体现了香榧后熟过程中香榧饱和脂肪酸向不饱和脂肪酸转化的趋势。有研究表明，后熟时间的延长可使香榧油酸含量降低，亚油酸含量升高[34]。

对于8个地区香榧中29种营养指标的分析结果表明，香榧各营养素在部分地区间存在显著差异。为全面考量各地区间的营养品质，本研究基于模糊数学方法建立了品质评价模型，通过分析指标间相关性对香榧关键营养指标进行了筛选，实现了对不同地区香榧营养价值的综合评价。结果表明，磐安、东阳与诸暨所产香榧在宏观营养素中的评分较高；微量营养素评分较高的为柯桥、嵊州、及松阳三地所产香榧，不同地区间香榧营养品质有其各自优势，为不同地区香榧产品营养品质的定向开发提供了理论依据。

本研究仅对香榧中所含宏量营养素与微量营养素进行了研究，近几年关于多酚类、萜类、甾醇类等生物活性物质的研究也备受关注，此类物质同样对维护人体健康、调节人体机能状态和预防疾病有着重要作用[35]。在后续研究中可以将生物活性物质作为补充指标纳入品质评价体系，从而对香榧的营养品质作出更为准确的评价。

4 结论

本研究对浙江省8个不同地区所产香榧的营养品质进行差异性分析，结果发现，不同地区香榧营养品质具有一定差异。相关性分析结果显示香榧不同营养品质指标间存在一定相关性。研究建立了关于香榧营养品质的模糊数学评价模型，评分结果显示磐安、东阳与诸暨三地香榧在宏量营养素指标评价中得分较高；微量营养素评分较高的为柯桥、嵊州与松阳三地所产香榧，依据评分结果可以较好地对香榧品质进行评价，为香榧品质评价及分级提供了参考模型。