不同莲藕品种的营养品质分析与评价

吴宇昊 祝振洲 丛欣 李书艺 梅新 陈学玲

收稿日期：2023-08-29；修回日期：2024-02-08

基金項目：湖北省科技创新人才及服务专项（2022EHB028）；湖北省高校优秀中青年科技创新团队（T2020012）

作者简介：吴宇昊，男，在读硕士研究生，研究方向为食品加工与安全。E-mail：1326312102@qq.com

通信作者：陈学玲，女，副研究员，研究方向为果蔬加工与贮藏。E-mail：17810686@qq.com

DOI：10.16861/j.cnki.zggc.202423.0559

摘    要：探究不同莲藕品种的营养成分和活性成分，为莲藕品种筛选、加工利用及产品开发等提供支撑。通过测定7个莲藕品种的10个成分指标，采用主成分分析和聚类分析对不同莲藕品种营养品质进行综合评价，并建立莲藕营养品质评价模型。结果表明，大白胖的蛋白质含量（w，后同）（10.50%）和不溶性膳食纤维含量（12.13%）最高，鄂莲6号的脂肪含量（0.98%）最高，544的可溶性膳食纤维含量（6.35%）最高，八月粉的淀粉含量（65.59%）最高；莲藕整体呈现高淀粉、低脂肪且富含膳食纤维和蛋白质的特征。主成分分析结果表明，淀粉、脂肪、总酚和总黄酮含量累积贡献率达95.172%，可以用这4个主成分来综合评价莲藕营养品质的优劣，并建立莲藕综合营养品质评价模型F=0.692F1+0.308F2；综合得分表明鄂莲5号的品质最佳，小白胖的品质较差。

关键词：莲藕；营养成分；品质评价；因子分析；聚类分析

中图分类号： S645.1         文献标志码：A            文章编号：1673-2871（2024）04-127-06

Analysis and evaluation of nutritional quality of different varieties of lotus root

WU Yuhao1， 2， ZHU Zhenzhou2， CONG Xin2， LI Shuyi2， MEI Xin1， CHEN Xueling1

（1. Institute for Farm Products Processing and Nuclear-agricultural Technology， Hubei Academy of Agricultural Sciences， Wuhan 430064， Hubei， China; 2. National R&D Center for Se-rich Agricultural Products Processing/Hubei Engineering Research Center for Deep Processing of Green Se-rich Agricultural Products/School of Modern Industry for Selenium Science and Engineering， Wuhan Polytechnic University， Wuhan 430023， Hubei， China）

Abstract：In order to explore the nutritional components and active components of different varieties of lotus root， and to provide support for the screening， processing and utilization of lotus root varieties and product development. Ten component indexes of seven varieties of lotus root samples were determined. The nutritional quality of different varieties of lotus root was comprehensively evaluated by principal component analysis and cluster analysis， and the evaluation model of nutritional quality of lotus root was established. The results showed that the protein content（10.50%）and insoluble dietary fiber content（12.13%）of Dabaipang were the highest， the fat content（0.98%）of E Lian No.6 was the highest， the soluble dietary fiber content（6.35%）of 544 was the highest， and the starch content（65.59%）of Bayuefen was the highest. The lotus root showed the characteristics of high starch， low fat and rich in dietary fiber and protein. The results of principal component analysis showed that the cumulative contribution rate of starch， fat， total phenols and total flavonoids was 95.172%. These four principal components could be used to comprehensively evaluate the nutritional quality of lotus root， and the comprehensive nutritional quality evaluation model of lotus root was established as F= 0.692F1 + 0.308F2. The comprehensive score showed that the quality of E lian No. 5 was the best， and the quality of Xiaobaipang was poor.

Key words： Lotus root; Nutrient composition; Quality evaluation; Factor analysis; Cluster analysis

湖北省莲藕种植面积、规模和产量均居我国首位，莲藕是湖北省农业增效、农民增收的重要产业，具有较强的产业发展潜力[1]。莲藕含有丰富的膳食纤维、淀粉、糖、蛋白质、维生素、黄酮和酚类等物质成分[2-4]，因美味营养并有一定的功效而被广泛食用[5]。研究表明，不同莲藕品种的营养成分差异较大，Yi等[6]分析了13个莲藕品种酚类化合物的含量、分布、组成和抗氧化活性，聚类分析表明，走马羊、巴河藕、鄂莲5号和贵溪福藕是酚类含量较高、抗氧化活性较强的品种。程婷婷等[7]对全国10个产地的12份莲藕样本中的营养成分进行分析与品质综合评价，不同产地的莲藕营养成分存在显著差异，以淀粉、钾、维生素C、硒、铁和锌含量作为衡量莲藕品质优劣的标准，云南红河莲藕的品质最优，陕西富平、江苏淮安和湖北荆州莲藕的品质较差。顾晓敏[8]测定了28个不同莲藕品种的游离氨基酸组成与含量，通过主成分分析和聚类分析得出金华无籽藕、细卜、鄂莲5号、武义白姆食用藕、金华红莲是游离氨基酸品质较好的莲藕品种。针对嘉兴地区的莲藕存在品种老化导致产量和品质降低等问题，马泮龙[9]以7个莲藕品种进行引种试验，分析其营养品质，筛选出新鄂莲5号可以在当地大量引种，用来优化当地的品种结构。近年来有关莲藕育种的研究较多[10]，但关于湖北地区主要莲藕品种的营养品质比较报道较少。

笔者以湖北省代表性的7个莲藕品种为研究对象，开展基本营养成分和活性成分分析，并采用主成分分析、因子分析以及聚类分析等统计分析方法，明确湖北莲藕品种的营养品质差异，以期为湖北莲藕的加工产业发展提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料为采收自武汉市金水祺良农副产品有限公司的鄂莲5号、鄂莲6号、鄂莲10号、小白胖、大白胖、544以及采收自武汉市楚荷莲藕种植专业合作社的八月粉。

1.2 试验设计

试验于2022年8月在湖北省农业科学院农产品加工与核农技术研究所粮食与果蔬研究室进行，每个品种采收6枝大小相近的莲藕，每2枝莲藕作为1次重复，共3次重复。

1.3 方法

1.3.1 试验材料处理 以主藕为代表样品，将采收的每个品种新鲜莲藕切成均匀片状，取部分新鲜莲藕测定维生素C含量，其余放置-35 ℃冰箱冷冻过夜，冻干后磨粉过80目筛，装入自封袋中放入-20 ℃冰箱贮存，用来测定其他指标。

1.3.2 基本营养成分的测定 参照GB 5009.3－2016《食品中水分的测定》，采用直接干燥法测定水分含量[11]。参照GB 5009.5－2016《食品中蛋白质的测定》，采用凯氏定氮法测定蛋白质含量[12]。参照GB 5009.9－2016《食品中淀粉的测定》，采用酸水解法测定淀粉含量[13]。參照GB 5009.4－2016《食品中灰分的测定》，测定灰分含量[14]。参照GB 5009.6－2016《食品中脂肪的测定》，采用索氏抽提法测定脂肪含量[15]。参照GB 5009.88－2014 《食品中膳食纤维的测定》，测定膳食纤维含量[16]。参照 GB 5009.86－2016《食品中抗坏血酸的测定》，采用2，6-二氯靛酚滴定法测定维生素C含量[17]。参照NY/T 1278－2007《蔬菜及其制品中可溶性糖的测定 铜还原碘量法》，测定可溶性糖含量[18]。每个品种所有指标重复取样3次，含量以干样计。

1.3.3 活性成分的标准曲线制备及测定 参照赵时珊等[19]的方法并稍作修改，测定总酚和总黄酮含量，称取1 g样品于25 mL 60%乙醇中充分混匀，在50 ℃下超声（45 kHz）提取1 h，提取液在5000 r·min-1下离心20 min，得上清液。取1 mL上清液，加入5 mL 10%福林酚试剂，静置反应5 min，再加入4 mL 7.5% Na2CO3溶液，充分混匀，于室温下避光反应30 min，于760 nm处测定吸光度，以没食子酸为标准品，以没食子酸的质量浓度为横坐标，吸光值为纵坐标，绘制标准曲线，计算得到总酚含量的线性回归方程。以同样方法得上清液后，取1 mL上清液于25 mL刻度试管中，加入6 mL 5%亚硝酸钠溶液，摇匀静置6 min，再加入1 mL 10%硝酸铝溶液，摇匀静置6 min，加入4 mL 1 mol·L-1 氢氧化钠溶液后，以去离子水稀释至刻度线，静置15 min后于510 nm处测定吸光度。以芦丁作为标准品，以芦丁的质量浓度为横坐标，吸光值为纵坐标，制作标准曲线，计算得到总黄酮含量的线性回归方程。

1.3.4 活性成分的测定 根据进样不同浓度的没食子酸标准品溶液获得的A760吸光值为y值，绘制出标准曲线，获得线性回归方程：y=10.7x+0.090 2，R2=0.999 3。将7组样品溶液的A760吸光值代入线性回归方程，即可计算出莲藕粉中总酚含量（w，后同）（mg·g-1）。根据进样不同浓度的芦丁标准品溶液获得的A510吸光值为y值，绘制出标准曲线，获得线性回归方程：y=3.774 2x+0.010 8，R2=0.999 1。将7组样品溶液的A510吸光值代入线性回归方程，即可计算出莲藕粉中总黄酮含量（mg·g-1）。

1.4 数据处理

采用Excel 2010处理数据，采用SPSS 20.0软件中的Z-score标准化法对数据进行标准化，然后进行显著性分析、相关性分析、因子分析和聚类分析。

2 结果与分析

2.1 莲藕基本营养成分分析

由表1可知，7个莲藕品种蛋白质含量为9.20%～10.50%，其中大白胖蛋白质含量显著高于鄂莲5号、鄂莲10号、小白胖和544。莲藕淀粉含量为56.39%～65.59%，其中八月粉淀粉含量最高，显著高于其他品种。莲藕脂肪含量为0.35%～0.98%，其中鄂莲6号脂肪含量最高，八月粉脂肪含量最低。莲藕灰分含量为3.89%～4.76%，其中544灰分含量最高，显著高于其他品种。莲藕可溶性糖含量为4.69%～10.41%，其中鄂莲6号可溶性糖含量最高，显著高于其他品种。大白胖不溶性膳食纤维含量最高，可达12.13%，544可溶性膳食纤维含量最高，为6.35%。大白胖维生素C含量最高，是鄂莲10号的3.35倍。八月粉的总黄酮含量最高，为1.09 mg·g-1；鄂莲5号总酚含量最高，为9.89 mg·g-1。统计分析表明，本试验所用的莲藕品种在营养成分和活性成分含量方面存在显著差异。

2.2 不同莲藕品种营养成分的相关性分析

对7个品种的营养成分进行相关性分析，由表2可知，可溶性膳食纤维含量与灰分含量呈显著正相关；不溶性膳食纤维含量与可溶性膳食纤维、可溶性糖含量呈极显著正相关；淀粉含量与可溶性膳食纤维含量、不溶性膳食纤维含量、可溶性糖含量呈极显著负相关；脂肪含量与不溶性膳食纤维含量、可溶性糖含量呈极显著正相关，与可溶性膳食纤维含量呈显著正相关，与淀粉含量呈极显著负相关；总黄酮含量与可溶性膳食纤维含量、不溶性膳食纤维含量、脂肪含量呈极显著负相关，与淀粉含量呈极显著正相关，与可溶性糖含量呈显著负相关；总酚含量与总黄酮含量呈极显著正相关，与可溶性膳食纤维含量呈显著负相关。

2.3 不同莲藕品种营养品质主成分因子分析

经KMO和Bartlett 检验，淀粉含量、脂肪含量、总黄酮含量、总酚含量等4个指标符合因子分析的要求（KMO>0.5，p<0.05）。由表3可知，第一主成分特征值为2.635，第二主成分特征值为1.171，均大于1，第一主成分主要与淀粉等碳水化合物有关，第二主成分主要与总黄酮、总酚等活性成分有关，累计贡献率为95.172%，基本代表了10个原始指标中绝大多数信息。

为了更直观地反映不同莲藕品种的综合品质，采用因子综合得分对主成分因子成分得分进行数据处理，得到下列公式：F1=0.349X1-0.314X2+0.343X3+0.204X4；F2=-0.285X1+0.449X2+0.285X3+0.700X4；F=0.692F1+0.308F2。

其中F1、F2、F分别为第一主成分、第二主成分、综合主成分，X1～X4分别代表不同莲藕品种的淀粉含量、脂肪含量、总黄酮含量、总酚含量标准化后的数据。

由表4可知，在第一主成分得分中，八月粉和鄂莲5号的得分明显高于其他品种，在第二主成分得分中，鄂莲5号和鄂莲6号的得分明显高于其他品种。综合得分表明，鄂莲5号的综合品质要优于其他品种。湖北省内不同莲藕品种综合得分从高到低为：鄂莲5号＞鄂莲6号＞八月粉＞大白胖＞鄂莲10号＞544＞小白胖。

2.4 不同莲藕品种品质指标的聚类分析

通过分层聚类分析法，对不同品种莲藕的综合得分进行层次聚类分析，从而形成聚类树状图，使用距离法将7种莲藕进行分类，当距离为15时，分为三大类（图1）。八月粉为第一类；第二类为鄂莲5号；544、小白胖、大白胖、鄂莲10号和鄂莲6号为第三类。

3 讨论与结论

对7份不同品种的莲藕样本的基本营养成分和活性成分等多个指标进行测定，结果表明，大白胖的蛋白质含量最高，八月粉莲藕淀粉含量最高。莲藕中除了水分，淀粉含量最高，蓮藕淀粉含量在每个生长阶段都有所增加[20]。因此适合进行一些产品开发，比如制成藕粉等，从而提高经济效益。鄂莲6号脂肪含量最高，八月粉脂肪含量最低，与亢金秀等[21]测定的莲藕生长发育过程中的营养成分分析比较，脂肪含量略高。544灰分含量最高，鄂莲6号可溶性糖含量最高，大白胖不溶性膳食纤维含量最高，544可溶性膳食纤维含量最高。水生蔬菜作为日常膳食中丰富的膳食纤维源，莲藕中膳食纤维显著高于日常蔬菜[22]。大白胖维生素C含量最高，八月粉的总黄酮含量最高，鄂莲5号总酚含量最高。不同品种的莲藕基本营养成分和活性成分含量存在显著差异，除了品种的不同外，还可能与采收时间、生长环境有一定的关系[7]。不同莲藕品种总体上符合淀粉含量高、脂肪含量低、蛋白质含量高于一般水生蔬菜且富含膳食纤维的特点，可以满足当代人们追求健康饮食的需求。

不同莲藕品种的营养成分和活性成分含量之间呈显著相关性，不溶性膳食纤维含量与可溶性膳食纤维含量呈极显著相关，曹升等[23]研究粉葛主要营养物质的积累规律表明，可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维呈此消彼长的变化规律。淀粉含量与可溶性糖含量呈极显著负相关，孙佩光等[24]研究表明，火龙果在果实成熟过程中，可溶性糖的积累主要来源于果实发育前期积累淀粉的水解。

通过主成分分析得出，淀粉含量、脂肪含量、总酚含量和总黄酮含量可以用来评价莲藕营养品质的优劣。在第一主成分中，八月粉和鄂莲5号的得分明显高于其他品种，与八月粉和鄂莲5号的淀粉含量远高于其他大多品种相一致。在第二主成分中，鄂莲5号和鄂莲6号的得分明显高于其他品种，这说明鄂莲5号和鄂莲6号的活性成分含量高于其他品种。

聚类分析可以将多种样本按照要求进行分类，把性状相近的个体归为一类，使其分类结果更直观、更简明[25]。7个莲藕样本划分为3类，八月粉为第一类，该类莲藕具有淀粉含量高、脂肪含量低的特点，质地更加软糯，适合煲汤[26]；第二类为鄂莲5号，总黄酮和总酚含量高，抗氧化能力强[27]；544、小白胖、大白胖、鄂莲10号和鄂莲6号为第三类，这一类相较于其他品种，可溶性膳食纤维含量更加丰富，且具有可观的不溶性膳食纤维含量，其副产物可以作为优质的膳食纤维来源，开发膳食纤维相关精深加工产品[28]。

综上所述，笔者系统分析、评价了莲藕的基本营养成分和活性成分，发现不同莲藕品种的营养成分和活性成分含量之间呈显著相关性；淀粉、脂肪、总酚和总黄酮含量4个指标可以用来综合评价莲藕品质的优劣，综合得分表明，鄂莲5号的品质最佳，小白胖的品质较差。研究结果可为莲藕育种、精深加工、副产物综合利用、功能性产品开发等提供参考。关于莲藕营养品质体系、功能特性、加工特性与营养成分之间的相关性可在后续进一步展开研究。

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