不同采收期绿芦笋品质的综合评价

陈学红，濮杨，周秋阳

(徐州工程学院 食品工程学院，江苏 徐州， 221000)

不同采收期绿芦笋品质的综合评价

陈学红*，濮杨，周秋阳

(徐州工程学院 食品工程学院，江苏 徐州， 221000)

以“格兰德”绿芦笋为试材，通过研究不同采收期(4、5、6、7月)其色泽、Vc、可溶性蛋白、总糖、木质素、氨基酸、微量元素、总酚、总黄酮含量及DPPH自由基、·OH清除能力的变化，采用主成分分析(PCA)和模糊数学隶属函数法对数据进行分析，以期对不同采收期绿芦笋的品质进行综合评价。采用PCA，共抽取了2个主成分，这两个主成分的累积贡献率达88.891%，包含了绿芦笋品质指标的大部分信息。结合各指标的相关性分析，选择总酚、总黄酮、木质素、微量元素和H05个指标，采用模糊数学隶属函数法进行综合评价，结果表明5月份采收绿芦笋的平均隶属函数值为0.79，综合品质最好，其次依次是4、7、6月份采收的绿芦笋，其平均隶属函数值分别为0.55、0.50、0.37。春季采收绿芦笋的品质优于夏季。

绿芦笋；采收期；品质；主成分分析；隶属函数

果蔬原料有很强的季节性，都有其各自适宜的采摘季节。多项研究报道表明，采收期不同，果蔬品种的品质有很大差异。孟江飞等[1]通过研究不同采收期梅诺尔葡萄的酚类物质及抗氧化活性，发现采收时期不同，葡萄的总酚、黄酮及抗氧化活性均有所不同，采收期在10月6～9日其品质最优，抗氧化活性最高。王赵改等[2]研究了红油香椿在不同采收期营养成分和抗氧化活性的差异，发现同茬Ⅱ期即2014年4月4日为其最适宜的采收时间。刘宁等[3]比较研究了不同采收期金钗石斛药材中总生物碱和总多糖的质量分数，发现在每年的3、9、10、11、12月份采收的金钗石斛中总生物碱的质量分数较高，总多糖的质量分数在每年的10、11月份相对较高。王志华等[4]研究发现采收期显著影响1-MCP 处理对澳洲青苹果实的作用效果，果实不宜采收太早，也不宜太晚，以采期Ⅲ(生长发育期156 d)采收果实1-MCP 处理效果较好。

芦笋是多年生草本植物, 别名石刁柏，一年中其生态环境和生长规律不同。传统的栽培方式是春季收芦笋, 夏、秋培养芦笋植株。芦笋有白芦笋和绿芦笋之分，绿芦笋富含蛋白质、矿物质、氨基酸等多种营养成分，并且含有多种活性物质如多糖和多种酚类物质。因此，绿芦笋作为蔬菜具有极高的营养价值和食疗保健价值，被誉为蔬菜之王，其采摘期为4～10月。采收期不同，绿芦笋嫩茎的品质也有所不同。谭芸等[5]研究了在季节性萌发的芦笋嫩茎中, 其碳水化合物、蛋白质、矿物盐类含量的变化，结果表明在春季不同采收期中, 芦笋品质指标差异较大, 早春季产的芦笋综合品种为优, 在秋季芦笋中差异较小。白建波等[6]对个旧地区8个芦笋种植点的冬春两季芦笋中的蛋白质、还原糖、VC、黄酮、有机酸含量进行了测定分析和比较，结果表明个旧地区春季芦笋的品质优于冬季芦笋。但是采用主成分分析(principal component analysis，PCA)和隶属函数法相结合的方法评价采收期对绿芦笋品质的影响鲜有报道。为此，本研究以徐州地区2011年春、夏(4、5、6、7月)季采收的绿芦笋为试材，研究了其色泽、Vc、可溶性蛋白、总糖、木质素、氨基酸、微量元素、总酚、总黄酮含量及DPPH自由基、·OH清除能力的变化，并采用PCA和模糊数学隶属函数法对其品质进行综合评价，以期为芦笋嫩茎品质多样性的评价提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

绿芦笋品种“格兰德”，分别于2011年4、5、6、7月中旬采自徐州丰县孙楼镇穆楼村，嫩茎长度为20～30 cm。

丙酮、CaCO3、邻菲罗啉、三氯乙酸、无水乙醇、FeCl3、考马斯亮蓝、蒽酮、H2SO4、醋酸、茚三酮、HNO3、双氧水、Na2CO3、NaNO2、Al(NO3)3、NaOH、水杨酸、FeSO4，均为国产分析纯；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、Folin-ciocalteu试剂、芦丁，美国Sigma公司。

1.2 实验方法

1.2.1 色差的测定

采用WSC-S色差计，测定绿芦笋样品的L*、a*和b*值。L*值表示色泽亮度，a*值表示有色物质的红绿偏向，b*值表示有色物质的黄蓝偏向，在此基础上计算H0值，以反映绿芦笋的色泽，其值越大，色泽越浓，计算公式[7]如下：

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

(1)

1.2.2 叶绿素和类胡萝卜素含量的测定

叶绿素和类胡萝卜素含量的测定参照王文杰[8]等的方法，含量均以mg/100 g表示。

1.2.3 Vc和总糖含量的测定

Vc采用邻菲罗啉比色法[9]进行测定，含量以mg/100 g表示；总糖采用蒽酮比色法[10]进行测定，结果以百分含量(%)表示。

1.2.4 可溶性蛋白和木质素含量的测定

可溶性蛋白测定采用考马斯亮蓝法[11]，含量以mg/g表示；木质素测定参照Van Soest的方法[12]，结果以百分含量(%)表示。

1.2.5 氨基酸和微量元素含量的测定

氨基酸采用茚三酮比色法。取1 g绿芦笋样品，研磨匀浆，定容到10 mL，过滤。取滤液4 mL，依次加入茚三酮和pH=6的醋酸缓冲溶液各1 mL，混匀，沸水浴15 min，取出冷却，定容到25 mL，静置15 min，测吸光值A670 nm，氨基酸含量以mg/g表示。

微量元素采用原子吸收法[13]进行测定，所测元素有铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)、铬(Cr)和硒(Se)，结果以mg/100 g表示。

1.2.6 总酚和总黄酮含量的测定

取绿芦笋样品3 g，加入5 mL 体积分数为70%的乙醇，研磨匀浆，定容到10 mL，于4 000 r/min 离心10 min，取上清液。总酚的测定采用Folin-ciocalteu试剂法[14]，含量以mg/g表示。总黄酮的测定采用亚硝酸钠-硝酸铝-氢氧化钠显色法，含量以mg/g表示。

1.2.7 DPPH自由基和·OH清除能力测定

取2 g绿芦笋样品，加入5 mL 70%乙醇，研磨匀浆，定容到10 mL，于4 000 r/min离心10 min，取上清液。DPPH自由基和·OH清除能力的测定，参照BRAND-WILLIAMS等[15]的方法，结果均以清除百分率(%)表示。

1.2.8 数据分析

采用SPSS 18.0软件和Origin 8.6软件进行数据分析，所有实验数据均表示为(平均值±标准差)，用邓肯多重比较方法进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同采收期绿芦笋的色泽

如表1所示，不同月份采收的“格兰德”绿芦笋L*值无显著性(P>0.05)差异，表明采收期对绿芦笋的L*值即色泽亮度无影响。a*值代表着绿芦笋的绿色，其负值绝对值越大，绿色越深；5月采收的绿芦笋a*值最小，与6月采收的绿芦笋间呈显著性(P<0.05)差异，与4、7月采收绿芦笋无显著性差异。b*值越大，表明绿芦笋的色泽偏黄，4月采收的绿芦笋b*值最大，其他3个月份采收的绿芦笋间无显著性(P>0.05)差异。5月采收的绿芦笋H0值最大，与6、7月间无显著性(P>0.05)差异，却显著高于4月采收的绿芦笋。 5月采收的绿芦笋叶绿素含量最高，与其他3个月份采收的绿芦笋间呈显著性(P<0.05)差异，色泽最为翠绿。不同月份采收绿芦笋的类胡萝卜素含量高低顺序为5、4、6、7月。

表1 不同采收期绿芦笋的色泽

注：各行数据无共同字母为差异显著(P<0.05)。

2.2 不同采收期绿芦笋的理化成分

由表2可知，5月份采收的绿芦笋Vc含量最高(3.84 mg/100g)，其次依次分别是4、7、6月份采收的绿芦笋。7月份采收的绿芦笋可溶性蛋白含量(5.90 mg/g)显著(P<0.05)高于4、5、6月份采收的绿芦笋。6月份采收的绿芦笋总糖含量(1.84 mg/g)最高，其次依次分别是5、4、7月份采收的绿芦笋。4月份采收的绿芦笋木质素含量(1.11%)最高，其次是6月份采收的绿芦笋(0.98%)，5月和7月份采收的绿芦笋木质素含量最低，且两者间无显著性(P>0.05)差异。5月份采收的绿芦笋氨基酸含量(3.52 mg/g)最高，其次是4月份采收的绿芦笋，最后是6月和7月采收的绿芦笋。

表2 不同采收期绿芦笋的理化成分

注：各行数据无共同字母为差异显著(P<0.05)。

2.3 不同采收期绿芦笋的微量元素

由表3可知，不同采收期绿芦笋的微量元素含量差异较大。4月份采收绿芦笋的Zn、Mn、Fe、Cu含量均最高，Cr含量最低。5月份采收绿芦笋的Cr含量最高，Se含量最低。6月份采收绿芦笋的Fe含量最低。7月份采收绿芦笋的Se、Cr含量最高。

表3 不同采收期绿芦笋的微量元素 单位：mg/100g

注：各行数据无共同字母为差异显著(P<0.05)。

2.4 不同采收期绿芦笋的总酚、总黄酮和抗氧化活性

如图1所示，不同采收期绿芦笋的总酚、总黄酮及抗氧化活性存在显著(P<0.05)差异。5月份采收绿芦笋总酚含量最高，为0.328 mg/g，其次依次是4、6、7月份采收的绿芦笋(图1A)。5月份采收绿芦笋总黄酮含量最高，为0.159 mg/g，其次依次是4、7、6月份采收的绿芦笋(图1B)。不同采收期绿芦笋清除DPPH自由基(图1C)和·OH(图1D)的能力表现出相同的变化趋势，均是5月份采收的绿芦笋最强，其次是4、7、6月份采收的绿芦笋。

图1 不同采收期绿芦笋的总酚(A)、总黄酮(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 主成分分析和相关性分析

采用PCA，对4、5、6、7月份采收绿芦笋的9个指标H0、Vc、氨基酸、木质素、微量元素、总酚、总黄酮、DPPH自由基和·OH清除能力进行因子分析，根据累积贡献率≥85%的原则抽取主成分，如图2所示，共抽取了2个主成分。主成分1的特征值为5.416，贡献率为60.179%，主成分2的特征值为2.584，贡献率为28.712%。由主成分1，总酚、氨基酸、总黄酮、Vc、DPPH自由基和·OH清除能力有较高的正的载荷值，贡献较大，可作为主成分1的典型指标。由主成分2，木质素和微量元素有较高的正的载荷值，H0有较低的负的载荷值，贡献较大，可作为主成分2的典型指标。这2个主成分的累积贡献率达88.891%，包含了芦笋品质指标的大部分信息。

为进一步筛选主要指标，对这9项指标进行相关性分析，结果如表4所示。结果表明，Vc与总黄酮呈显著正相关(P<0.05)，与DPPH自由基和·OH清除能力间呈极显著正相关(P<0.01)，相关系数分别为0.978、0.998、0.997。氨基酸与总黄酮呈显著正相关(P<0.05)，相关系数为0.971。总黄酮、DPPH自由基、·OH清除能力间呈两两正相关， 相关系数

分别为0.989(P<0.05)、0.989(P<0.05)、0.998(P<0.01)。

图2 不同采收期绿芦笋品质特性主成分载荷图Fig.2 Loading plot of principal component analysis of quality in green asparagus from different harvest periods

H0Vc木质素氨基酸微量元素总酚总黄酮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**木质素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总酚10.6420.5640.535总黄酮10.989*0.989*DPPH自由基10.998**·OH1

注：*和**分别表示在0.05和0.01水平上显著相关。

2.6 模糊数学隶属函数法

综合主成分分析和相关性分析结果，主成分1中选择总酚和总黄酮为主要指标，主成分2中选择木质素、微量元素和H0三个指标。采用模糊数学隶属函数法对5个指标进行数据分析比较，具体公式为：X(μ)=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)，指标与品质成正相关；X(μ)=1-(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)，指标与品质成负相关；式中，X(μ)是各指标的隶属值，X是各指标的测定值，Xmax和Xmin分别为各指标的最大和最小测定值。通过对各个指标的隶属值进行累加，求其平均值，平均值越大，样品的品质越好。结果如表5所示，5月份采收绿芦笋的综合品质最好，平均隶属函数值为0.79，其次依次是4、7、6月份采收的绿芦笋，其平均隶属函数值分别为0.55、0.50、0.37。

3 讨论与结论

PCA是一种掌握主要矛盾的多元统计分析方法，它通过降低数据维数，在损失较少原始数据信息的前提下把多个变量转化为几个不相关的综合变量[16-17]。近年来，主成分分析在果蔬性状和产品品质分析中已有广泛应用研究[18-22]。本研究通过对绿芦笋品质指标进行分析比较，发现不同采收期绿芦笋的品质存在多样性变化，因此很难依据单一的指标评价出不同采收期绿芦笋品质的优劣。由于蔬菜不是糖和蛋白质的主要来源，而维生素、氨基酸、矿物质和生理活性成分在蔬菜的营养品质中占有重要地位，因此，本研究采用主成分分析法，对绿芦笋的9个指标H0、Vc、氨基酸、木质素、微量元素、总酚、总黄酮、DPPH自由基和·OH清除能力进行主成分抽取，并将其简化为2个综合指标。H0值的大小与叶绿素的含量密切相关，可用来反映绿芦笋的色泽[23]，5月采收的绿芦笋叶绿素含量最高，色泽最为翠绿，其他3个月份采收的绿芦笋叶绿素含量存在显著性差异。王赵改等[2]经研究发现采收期对红油香椿嫩芽不同组织部位叶绿素含量有显著影响。绿芦笋韧性的质构与其所含的木质素含量密切相关，木质素是决定绿芦笋食用品质的一个主要方面，因此也被作为综合品质评价的一个主要指标。

表5 不同采收期绿芦笋5项指标的隶属函数值及品质综合评价结果

模糊数学中的隶属函数法, 是对不同样品各个指标求其隶属值并累加, 综合比较各个样品的方法，可消除因绝对值大小不同而可能造成的对正确评价样品优劣所作的贡献不同[24]。运用隶属函数综合评价果蔬品质已有广泛应用研究[24-26]。白建波等[6]通过对个旧地区冬春两季绿芦笋营养品质分析比较，认为单纯利用隶属函数法对蔬菜品种进行评价，可能会出现一定的偏颇，在试验中应根据实际情况选择适当的分析方法加于辅助。因此，为了全面地对不同采收期绿芦笋的品质进行综合评价，本研究采用主成分分析和隶属函数相结合的方法对其品质进行评价。田宏等[25]利用隶属函数法结合主成分分析法比较了14份青竹玉米的生产性能，结果发现雅玉8号的性能最好，其次为华玉5号，农大86表现最差，成功地对青竹玉米的生产性能进行了排序。本研究中，为了进一步筛选主要指标，对绿芦笋的9个指标进行了相关性分析，木质素、微量元素和H0三个指标间及与其它指标间均无显著相关性，因此这3个指标直接用于隶属函数的分析。绿芦笋是一种抗氧化活性很强的蔬菜，这是由于它含有丰富的总酚、总黄酮和Vc等抗氧化活性物质。相关性分析结果表明，总黄酮与氨基酸、Vc、DPPH自由基、·OH清除能力间有显著相关性，而总酚与它们间无显著相关性，因此在主成分1中选择总酚、总黄酮作为主要指标进行隶属函数分析。结合PCA及相关性分析结果，选择了5个指标H0、木质素、微量元素、总酚和总黄酮模糊数学隶属函数进行数据分析，得出5月份采收绿芦笋的综合品质最好，其次依次是4、7、6月份采收的绿芦笋，春季采收绿芦笋的品质优于夏季。

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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(陈学红副教授为通讯作者：E-mail: nxcxhong@126.com)。

国家自然科学青年科学基金项目(31401553)

2015-11-09，改回日期：2016-01-13