陳學(xué)紅，濮楊，周秋陽

(徐州工程學(xué)院 食品工程學(xué)院，江蘇 徐州， 221000)

不同采收期綠蘆筍品質(zhì)的綜合評價

陳學(xué)紅*，濮楊，周秋陽

(徐州工程學(xué)院 食品工程學(xué)院，江蘇 徐州， 221000)

以“格蘭德”綠蘆筍為試材，通過研究不同采收期(4、5、6、7月)其色澤、Vc、可溶性蛋白、總糖、木質(zhì)素、氨基酸、微量元素、總酚、總黃酮含量及DPPH自由基、·OH清除能力的變化，采用主成分分析(PCA)和模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法對數(shù)據(jù)進行分析，以期對不同采收期綠蘆筍的品質(zhì)進行綜合評價。采用PCA，共抽取了2個主成分，這兩個主成分的累積貢獻率達88.891%，包含了綠蘆筍品質(zhì)指標(biāo)的大部分信息。結(jié)合各指標(biāo)的相關(guān)性分析，選擇總酚、總黃酮、木質(zhì)素、微量元素和H05個指標(biāo)，采用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法進行綜合評價，結(jié)果表明5月份采收綠蘆筍的平均隸屬函數(shù)值為0.79，綜合品質(zhì)最好，其次依次是4、7、6月份采收的綠蘆筍，其平均隸屬函數(shù)值分別為0.55、0.50、0.37。春季采收綠蘆筍的品質(zhì)優(yōu)于夏季。

綠蘆筍；采收期；品質(zhì)；主成分分析；隸屬函數(shù)

果蔬原料有很強的季節(jié)性，都有其各自適宜的采摘季節(jié)。多項研究報道表明，采收期不同，果蔬品種的品質(zhì)有很大差異。孟江飛等[1]通過研究不同采收期梅諾爾葡萄的酚類物質(zhì)及抗氧化活性，發(fā)現(xiàn)采收時期不同，葡萄的總酚、黃酮及抗氧化活性均有所不同，采收期在10月6～9日其品質(zhì)最優(yōu)，抗氧化活性最高。王趙改等[2]研究了紅油香椿在不同采收期營養(yǎng)成分和抗氧化活性的差異，發(fā)現(xiàn)同茬Ⅱ期即2014年4月4日為其最適宜的采收時間。劉寧等[3]比較研究了不同采收期金釵石斛藥材中總生物堿和總多糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，發(fā)現(xiàn)在每年的3、9、10、11、12月份采收的金釵石斛中總生物堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，總多糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在每年的10、11月份相對較高。王志華等[4]研究發(fā)現(xiàn)采收期顯著影響1-MCP 處理對澳洲青蘋果實的作用效果，果實不宜采收太早，也不宜太晚，以采期Ⅲ(生長發(fā)育期156 d)采收果實1-MCP 處理效果較好。

蘆筍是多年生草本植物, 別名石刁柏，一年中其生態(tài)環(huán)境和生長規(guī)律不同。傳統(tǒng)的栽培方式是春季收蘆筍, 夏、秋培養(yǎng)蘆筍植株。蘆筍有白蘆筍和綠蘆筍之分，綠蘆筍富含蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、氨基酸等多種營養(yǎng)成分，并且含有多種活性物質(zhì)如多糖和多種酚類物質(zhì)。因此，綠蘆筍作為蔬菜具有極高的營養(yǎng)價值和食療保健價值，被譽為蔬菜之王，其采摘期為4～10月。采收期不同，綠蘆筍嫩莖的品質(zhì)也有所不同。譚蕓等[5]研究了在季節(jié)性萌發(fā)的蘆筍嫩莖中, 其碳水化合物、蛋白質(zhì)、礦物鹽類含量的變化，結(jié)果表明在春季不同采收期中, 蘆筍品質(zhì)指標(biāo)差異較大, 早春季產(chǎn)的蘆筍綜合品種為優(yōu), 在秋季蘆筍中差異較小。白建波等[6]對個舊地區(qū)8個蘆筍種植點的冬春兩季蘆筍中的蛋白質(zhì)、還原糖、VC、黃酮、有機酸含量進行了測定分析和比較，結(jié)果表明個舊地區(qū)春季蘆筍的品質(zhì)優(yōu)于冬季蘆筍。但是采用主成分分析(principal component analysis，PCA)和隸屬函數(shù)法相結(jié)合的方法評價采收期對綠蘆筍品質(zhì)的影響鮮有報道。為此，本研究以徐州地區(qū)2011年春、夏(4、5、6、7月)季采收的綠蘆筍為試材，研究了其色澤、Vc、可溶性蛋白、總糖、木質(zhì)素、氨基酸、微量元素、總酚、總黃酮含量及DPPH自由基、·OH清除能力的變化，并采用PCA和模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法對其品質(zhì)進行綜合評價，以期為蘆筍嫩莖品質(zhì)多樣性的評價提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

綠蘆筍品種“格蘭德”，分別于2011年4、5、6、7月中旬采自徐州豐縣孫樓鎮(zhèn)穆樓村，嫩莖長度為20～30 cm。

丙酮、CaCO3、鄰菲羅啉、三氯乙酸、無水乙醇、FeCl3、考馬斯亮藍、蒽酮、H2SO4、醋酸、茚三酮、HNO3、雙氧水、Na2CO3、NaNO2、Al(NO3)3、NaOH、水楊酸、FeSO4，均為國產(chǎn)分析純；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、Folin-ciocalteu試劑、蘆丁，美國Sigma公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 色差的測定

采用WSC-S色差計，測定綠蘆筍樣品的L*、a*和b*值。L*值表示色澤亮度，a*值表示有色物質(zhì)的紅綠偏向，b*值表示有色物質(zhì)的黃藍偏向，在此基礎(chǔ)上計算H0值，以反映綠蘆筍的色澤，其值越大，色澤越濃，計算公式[7]如下：

H0=180+tan-1(b*/a*)(a*<0)

(1)

1.2.2 葉綠素和類胡蘿卜素含量的測定

葉綠素和類胡蘿卜素含量的測定參照王文杰[8]等的方法，含量均以mg/100 g表示。

1.2.3 Vc和總糖含量的測定

Vc采用鄰菲羅啉比色法[9]進行測定，含量以mg/100 g表示；總糖采用蒽酮比色法[10]進行測定，結(jié)果以百分含量(%)表示。

1.2.4 可溶性蛋白和木質(zhì)素含量的測定

可溶性蛋白測定采用考馬斯亮藍法[11]，含量以mg/g表示；木質(zhì)素測定參照Van Soest的方法[12]，結(jié)果以百分含量(%)表示。

1.2.5 氨基酸和微量元素含量的測定

氨基酸采用茚三酮比色法。取1 g綠蘆筍樣品，研磨勻漿，定容到10 mL，過濾。取濾液4 mL，依次加入茚三酮和pH=6的醋酸緩沖溶液各1 mL，混勻，沸水浴15 min，取出冷卻，定容到25 mL，靜置15 min，測吸光值A(chǔ)670 nm，氨基酸含量以mg/g表示。

微量元素采用原子吸收法[13]進行測定，所測元素有鐵(Fe)、錳(Mn)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鉻(Cr)和硒(Se)，結(jié)果以mg/100 g表示。

1.2.6 總酚和總黃酮含量的測定

取綠蘆筍樣品3 g，加入5 mL 體積分?jǐn)?shù)為70%的乙醇，研磨勻漿，定容到10 mL，于4 000 r/min 離心10 min，取上清液?？偡拥臏y定采用Folin-ciocalteu試劑法[14]，含量以mg/g表示?？傸S酮的測定采用亞硝酸鈉-硝酸鋁-氫氧化鈉顯色法，含量以mg/g表示。

1.2.7 DPPH自由基和·OH清除能力測定

取2 g綠蘆筍樣品，加入5 mL 70%乙醇，研磨勻漿，定容到10 mL，于4 000 r/min離心10 min，取上清液。DPPH自由基和·OH清除能力的測定，參照BRAND-WILLIAMS等[15]的方法，結(jié)果均以清除百分率(%)表示。

1.2.8 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 18.0軟件和Origin 8.6軟件進行數(shù)據(jù)分析，所有實驗數(shù)據(jù)均表示為(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)，用鄧肯多重比較方法進行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同采收期綠蘆筍的色澤

如表1所示，不同月份采收的“格蘭德”綠蘆筍L*值無顯著性(P>0.05)差異，表明采收期對綠蘆筍的L*值即色澤亮度無影響。a*值代表著綠蘆筍的綠色，其負(fù)值絕對值越大，綠色越深；5月采收的綠蘆筍a*值最小，與6月采收的綠蘆筍間呈顯著性(P<0.05)差異，與4、7月采收綠蘆筍無顯著性差異。b*值越大，表明綠蘆筍的色澤偏黃，4月采收的綠蘆筍b*值最大，其他3個月份采收的綠蘆筍間無顯著性(P>0.05)差異。5月采收的綠蘆筍H0值最大，與6、7月間無顯著性(P>0.05)差異，卻顯著高于4月采收的綠蘆筍。 5月采收的綠蘆筍葉綠素含量最高，與其他3個月份采收的綠蘆筍間呈顯著性(P<0.05)差異，色澤最為翠綠。不同月份采收綠蘆筍的類胡蘿卜素含量高低順序為5、4、6、7月。

表1 不同采收期綠蘆筍的色澤

注：各行數(shù)據(jù)無共同字母為差異顯著(P<0.05)。

2.2 不同采收期綠蘆筍的理化成分

由表2可知，5月份采收的綠蘆筍Vc含量最高(3.84 mg/100g)，其次依次分別是4、7、6月份采收的綠蘆筍。7月份采收的綠蘆筍可溶性蛋白含量(5.90 mg/g)顯著(P<0.05)高于4、5、6月份采收的綠蘆筍。6月份采收的綠蘆筍總糖含量(1.84 mg/g)最高，其次依次分別是5、4、7月份采收的綠蘆筍。4月份采收的綠蘆筍木質(zhì)素含量(1.11%)最高，其次是6月份采收的綠蘆筍(0.98%)，5月和7月份采收的綠蘆筍木質(zhì)素含量最低，且兩者間無顯著性(P>0.05)差異。5月份采收的綠蘆筍氨基酸含量(3.52 mg/g)最高，其次是4月份采收的綠蘆筍，最后是6月和7月采收的綠蘆筍。

表2 不同采收期綠蘆筍的理化成分

注：各行數(shù)據(jù)無共同字母為差異顯著(P<0.05)。

2.3 不同采收期綠蘆筍的微量元素

由表3可知，不同采收期綠蘆筍的微量元素含量差異較大。4月份采收綠蘆筍的Zn、Mn、Fe、Cu含量均最高，Cr含量最低。5月份采收綠蘆筍的Cr含量最高，Se含量最低。6月份采收綠蘆筍的Fe含量最低。7月份采收綠蘆筍的Se、Cr含量最高。

表3 不同采收期綠蘆筍的微量元素 單位：mg/100g

注：各行數(shù)據(jù)無共同字母為差異顯著(P<0.05)。

2.4 不同采收期綠蘆筍的總酚、總黃酮和抗氧化活性

如圖1所示，不同采收期綠蘆筍的總酚、總黃酮及抗氧化活性存在顯著(P<0.05)差異。5月份采收綠蘆筍總酚含量最高，為0.328 mg/g，其次依次是4、6、7月份采收的綠蘆筍(圖1A)。5月份采收綠蘆筍總黃酮含量最高，為0.159 mg/g，其次依次是4、7、6月份采收的綠蘆筍(圖1B)。不同采收期綠蘆筍清除DPPH自由基(圖1C)和·OH(圖1D)的能力表現(xiàn)出相同的變化趨勢，均是5月份采收的綠蘆筍最強，其次是4、7、6月份采收的綠蘆筍。

圖1 不同采收期綠蘆筍的總酚(A)、總黃酮(B)、DPPH自由基(C)和·OH(D)清除能力Fig.1 Total phenolics (A), flavornoids (B), DPPH (C) and ·OH (D) free radical scavenging capacity of green asparagus from different harvest periods

2.5 主成分分析和相關(guān)性分析

采用PCA，對4、5、6、7月份采收綠蘆筍的9個指標(biāo)H0、Vc、氨基酸、木質(zhì)素、微量元素、總酚、總黃酮、DPPH自由基和·OH清除能力進行因子分析，根據(jù)累積貢獻率≥85%的原則抽取主成分，如圖2所示，共抽取了2個主成分。主成分1的特征值為5.416，貢獻率為60.179%，主成分2的特征值為2.584，貢獻率為28.712%。由主成分1，總酚、氨基酸、總黃酮、Vc、DPPH自由基和·OH清除能力有較高的正的載荷值，貢獻較大，可作為主成分1的典型指標(biāo)。由主成分2，木質(zhì)素和微量元素有較高的正的載荷值，H0有較低的負(fù)的載荷值，貢獻較大，可作為主成分2的典型指標(biāo)。這2個主成分的累積貢獻率達88.891%，包含了蘆筍品質(zhì)指標(biāo)的大部分信息。

為進一步篩選主要指標(biāo)，對這9項指標(biāo)進行相關(guān)性分析，結(jié)果如表4所示。結(jié)果表明，Vc與總黃酮呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，與DPPH自由基和·OH清除能力間呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)分別為0.978、0.998、0.997。氨基酸與總黃酮呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，相關(guān)系數(shù)為0.971?？傸S酮、DPPH自由基、·OH清除能力間呈兩兩正相關(guān)， 相關(guān)系數(shù)

分別為0.989(P<0.05)、0.989(P<0.05)、0.998(P<0.01)。

圖2 不同采收期綠蘆筍品質(zhì)特性主成分載荷圖Fig.2 Loading plot of principal component analysis of quality in green asparagus from different harvest periods

H0Vc木質(zhì)素氨基酸微量元素總酚總黃酮DPPH自由基·OHH010.372-0.8810.043-0.723-0.0870.2020.3370.296Vc10.0620.9030.0370.5110.978*0.998**0.997**木質(zhì)素10.4270.6430.4990.2550.1100.142氨基酸10.1080.7900.971*0.9290.926微量元素1-0.2330.1070.0340.100總酚10.6420.5640.535總黃酮10.989*0.989*DPPH自由基10.998**·OH1

注：*和**分別表示在0.05和0.01水平上顯著相關(guān)。

2.6 模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法

綜合主成分分析和相關(guān)性分析結(jié)果，主成分1中選擇總酚和總黃酮為主要指標(biāo)，主成分2中選擇木質(zhì)素、微量元素和H0三個指標(biāo)。采用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法對5個指標(biāo)進行數(shù)據(jù)分析比較，具體公式為：X(μ)=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)，指標(biāo)與品質(zhì)成正相關(guān)；X(μ)=1-(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)，指標(biāo)與品質(zhì)成負(fù)相關(guān)；式中，X(μ)是各指標(biāo)的隸屬值，X是各指標(biāo)的測定值，Xmax和Xmin分別為各指標(biāo)的最大和最小測定值。通過對各個指標(biāo)的隸屬值進行累加，求其平均值，平均值越大，樣品的品質(zhì)越好。結(jié)果如表5所示，5月份采收綠蘆筍的綜合品質(zhì)最好，平均隸屬函數(shù)值為0.79，其次依次是4、7、6月份采收的綠蘆筍，其平均隸屬函數(shù)值分別為0.55、0.50、0.37。

3 討論與結(jié)論

PCA是一種掌握主要矛盾的多元統(tǒng)計分析方法，它通過降低數(shù)據(jù)維數(shù)，在損失較少原始數(shù)據(jù)信息的前提下把多個變量轉(zhuǎn)化為幾個不相關(guān)的綜合變量[16-17]。近年來，主成分分析在果蔬性狀和產(chǎn)品品質(zhì)分析中已有廣泛應(yīng)用研究[18-22]。本研究通過對綠蘆筍品質(zhì)指標(biāo)進行分析比較，發(fā)現(xiàn)不同采收期綠蘆筍的品質(zhì)存在多樣性變化，因此很難依據(jù)單一的指標(biāo)評價出不同采收期綠蘆筍品質(zhì)的優(yōu)劣。由于蔬菜不是糖和蛋白質(zhì)的主要來源，而維生素、氨基酸、礦物質(zhì)和生理活性成分在蔬菜的營養(yǎng)品質(zhì)中占有重要地位，因此，本研究采用主成分分析法，對綠蘆筍的9個指標(biāo)H0、Vc、氨基酸、木質(zhì)素、微量元素、總酚、總黃酮、DPPH自由基和·OH清除能力進行主成分抽取，并將其簡化為2個綜合指標(biāo)。H0值的大小與葉綠素的含量密切相關(guān)，可用來反映綠蘆筍的色澤[23]，5月采收的綠蘆筍葉綠素含量最高，色澤最為翠綠，其他3個月份采收的綠蘆筍葉綠素含量存在顯著性差異。王趙改等[2]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)采收期對紅油香椿嫩芽不同組織部位葉綠素含量有顯著影響。綠蘆筍韌性的質(zhì)構(gòu)與其所含的木質(zhì)素含量密切相關(guān)，木質(zhì)素是決定綠蘆筍食用品質(zhì)的一個主要方面，因此也被作為綜合品質(zhì)評價的一個主要指標(biāo)。

表5 不同采收期綠蘆筍5項指標(biāo)的隸屬函數(shù)值及品質(zhì)綜合評價結(jié)果

模糊數(shù)學(xué)中的隸屬函數(shù)法, 是對不同樣品各個指標(biāo)求其隸屬值并累加, 綜合比較各個樣品的方法，可消除因絕對值大小不同而可能造成的對正確評價樣品優(yōu)劣所作的貢獻不同[24]。運用隸屬函數(shù)綜合評價果蔬品質(zhì)已有廣泛應(yīng)用研究[24-26]。白建波等[6]通過對個舊地區(qū)冬春兩季綠蘆筍營養(yǎng)品質(zhì)分析比較，認(rèn)為單純利用隸屬函數(shù)法對蔬菜品種進行評價，可能會出現(xiàn)一定的偏頗，在試驗中應(yīng)根據(jù)實際情況選擇適當(dāng)?shù)姆治龇椒佑谳o助。因此，為了全面地對不同采收期綠蘆筍的品質(zhì)進行綜合評價，本研究采用主成分分析和隸屬函數(shù)相結(jié)合的方法對其品質(zhì)進行評價。田宏等[25]利用隸屬函數(shù)法結(jié)合主成分分析法比較了14份青竹玉米的生產(chǎn)性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)雅玉8號的性能最好，其次為華玉5號，農(nóng)大86表現(xiàn)最差，成功地對青竹玉米的生產(chǎn)性能進行了排序。本研究中，為了進一步篩選主要指標(biāo)，對綠蘆筍的9個指標(biāo)進行了相關(guān)性分析，木質(zhì)素、微量元素和H0三個指標(biāo)間及與其它指標(biāo)間均無顯著相關(guān)性，因此這3個指標(biāo)直接用于隸屬函數(shù)的分析。綠蘆筍是一種抗氧化活性很強的蔬菜，這是由于它含有豐富的總酚、總黃酮和Vc等抗氧化活性物質(zhì)。相關(guān)性分析結(jié)果表明，總黃酮與氨基酸、Vc、DPPH自由基、·OH清除能力間有顯著相關(guān)性，而總酚與它們間無顯著相關(guān)性，因此在主成分1中選擇總酚、總黃酮作為主要指標(biāo)進行隸屬函數(shù)分析。結(jié)合PCA及相關(guān)性分析結(jié)果，選擇了5個指標(biāo)H0、木質(zhì)素、微量元素、總酚和總黃酮模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)進行數(shù)據(jù)分析，得出5月份采收綠蘆筍的綜合品質(zhì)最好，其次依次是4、7、6月份采收的綠蘆筍，春季采收綠蘆筍的品質(zhì)優(yōu)于夏季。

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Comprehensive evaluation on quality of green asparagus (AsparagusofficinalisL.) from different harvest periods

CHEN Xue-hong*, PU Yang, ZHOU Qiu-yang

(College of food engineering, Xuzhou Institute of Technology, Xuzhou 221000, China)

To evaluate the quality of green asparagus from different harvest periods, cultivar Grande was selected. The changes of color, vitamin C, soluble protein, total sugar, lignin, amino acid, trace elements, total phenolic and flavornoids contents, DPPH and·OH free-radical scavenging capacities were measured in green asparagus harvested in April, May, June, July. Principal component analysis (PCA) and fuzzy subordinate function method were conducted on main quality parameters. According to PCA, two principal components which contribution to 88.891% of quality information of green asparagus were obtained. Combined with the analysis of correlation between each index, total phenolics, flavornoids, lignin, trace elements andH0were selected by using fuzzy subordinate function value analysis. The results showed that the highest mean value (0.79) was found in green asparagus harvested in May with the best quality, followed by April (0.55), July (0.50), and June (0.37). The quality of green asparagus harvested in spring was better than one in autumn.

green asparagus; harvest period; quality; principal component analysis (PCA); subordinate function method

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201701037

博士，副教授(陳學(xué)紅副教授為通訊作者：E-mail: nxcxhong@126.com)。

國家自然科學(xué)青年科學(xué)基金項目(31401553)

2015-11-09，改回日期：2016-01-13