巫山脆李营养品质评价

郝麒麟，陈媛，黄先智，丁晓雯*

1(西南大学 食品科学学院，重庆,400716)2(西南大学科技处，重庆,400716)

李子属于蔷薇科李属植物，又名嘉庆子、玉皇子等，在我国约有三千多年的种植栽培历史[1]。李子在我国的大部分地区均有栽培，全世界共有50多个变种，我国主要栽培的是中国李、欧洲李、美洲李等9个种，约100多个品种[1]。据世界粮农组织统计，2017年，我国李子的种植面积198.7万公顷，占全球的75.8%，产量达680.4万t，占全球总和的57.8%，均位列世界第一[2]。重庆地处长江中上游，气候温和湿润，地理条件适宜，已有上千年的李子栽种历史，目前重庆的李子种植面积7.63万公顷，产量为52.3万t，是重庆第二大水果[2]。巫山脆李是由青脆李品种经长期的自然驯化培育而成，因其脆甜可口、汁多味香而深受广大消费者喜爱。目前关于李子的研究主要集中在活性成分功能探究[3-4]、保鲜贮藏[5-6]等方面，在品质评价方面的报道较少[7-8]，且评价指标不够全面。在前期工作中，选出巫山脆李硬度、水分、可溶性固形物等13个指标评价脆李果实品质，本研究主要选择测定巫山脆李维生素、矿质元素、可溶性蛋白质、主要抗氧化活性物质相关指标。开展巫山脆李营养品质评价为体现巫山脆李的特色、营养品质、提高巫山脆李知名度和经济效益具有重要参考价值。

主成分分析法(principal compinent analysis，PCA)是在损失较少信息的前提下把多个指标转化为几个综合指标，使降维后的综合指标信息互不相关[9-10]。目前PCA广泛应用于水果品质评价，如王佳豪等[11]采用PCA分析评价“羊角脆”类甜瓜果实品质，并选出硬度、总糖、肉食率、果实纵径和可滴定酸为评价“羊角脆”类甜瓜果实品质的核心指标；郑丽静等[12]采用PCA选出总酸、固酸比和可溶性固形物作为评价苹果风味的主要指标，并对苹果样本进行风味分级；谢国芳等[13]采用PCA与聚类分析法评价贵州不同产地不同品种蓝莓的品质，选出适宜各产地栽种的蓝莓品种，并对不同品种蓝莓在加工、鲜食等品质方面进行划分。PCA在水果品质评价方面的应用为水果品种优选、品质优劣分级等提供了重要参考。本研究以重庆巫山5个脆李主要种植区域的55份脆李为研究对象，分析测定VC、可溶性蛋白、γ-氨基丁酸等15个营养指标，通过PCA评价并比较5个种植区域脆李的营养品质，为巫山脆李产业发展提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

巫山县为亚热带季风性湿润气候，年均气温18.4 ℃，年均降水量1 041 mm，气候温和，降水充足[14]。5个区域为重庆巫山脆李主要种植区域，管理条件基本一致，按照海拔高度依次记为：G区域(采15份样本，海拔范围300～400 m，)、Q区域(采15份样本，海拔范围350～400 m，)、P区域(采5份样本，海拔范围550～700 m)、S区域(采10份样本，海拔范围800～900 m)、L区域(采10份样本，海拔范围850～1 000 m)；G与Q区域位于巫山西部，地处长江沿岸，P区域位于巫山西部，地处长江沿岸，S与L区域位于巫山西南部，地形起伏较大，属于典型的喀斯特地貌。在重庆市巫山县科学委员会的协助下，于2018年7月巫山脆李成熟期，随机采摘无病害、完整的脆李果实样本55份，将脆李样本清洗干净后，自然晾干表面水分，去核、打碎，置于-20 ℃冰箱保存备用。

抗坏血酸、2,6-二氯靛酚、γ-氨基丁酸，上海源叶生物科技有限公司；β-胡萝卜素、VB1、VB2、芦丁、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH)、2,4,6-三(2-吡啶基)-1,3,5三嗪(2,4,6-Tri(2-pyridyl)-s-triazien，TPTZ)、2,2′-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐(2,2′-azinobis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid ammonium salt，ABTS)，北京索莱宝科技有限公司；没食子酸、福林酚、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚，上海麦克林生化科技有限公司；甲醇、正己烷均为色谱纯级，美国Sigma公司；其他试剂均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

752型紫外可见分光光度计,上海菁华科技仪器有限公司；Epoch2型酶标仪,美国基因有限公司；LC20A型高效液相色谱仪，日本岛津公司。

1.3 实验方法

VC采用2,6-二氯靛酚滴定法[15]测定、可溶性蛋白采用考马斯亮蓝染色法[16]测定；Ca、Fe、Zn、Se分别参照国标[17-20]测定；多酚采用福林酚试剂比色法[21]测定，结果用没食子酸当量表示，即mgGAE/100g；黄酮参照白东海[22]方法测定，结果用芦丁当量表示，即mgRE/100g；DPPH自由基清除能力、ABTS自由基清除能力、铁离子还原能力(ferric reducing antioxidant power，FRAP)参照陆俊等[23]方法测定，抗氧化活性用μmolVC/g表示。

β-胡萝卜素：采用高效液相色谱法测定[24]。测定条件为：C18柱、流速1.0 mL/min、柱温35 ℃、进样体积10 μL、检测波长450 nm、流动相V(甲醇)∶V(正己烷)=85∶15。

VB1、VB2：采用高效液相色谱-荧光检测器检测[25]。测定条件：C18柱、流速1.0 mL/min、柱温30 ℃、进样体积10 μL、流动相0.05 mol/LV(乙酸钠)∶V(甲醇)=60∶40、VB1激发波长375 nm，发射波长435 nm；VB2激发波长462 nm，发射波长522 nm。

1.4 数据处理

每项指标均重复测定3次以上，结果用X±SD表示，采用Excel 2016和SPSS 21.0软件对测定结果进行统计分析和差异显著性分析，采用PCA评价巫山脆李营养品质。

2 结果与分析

2.1 不同种植区域巫山脆李营养指标状况

巫山5个种植区域的脆李营养指标分析结果如表1所示。

表1 巫山不同种植区域脆李营养指标比较Table 1 Comparison of nutritional indexes of plums in different growing area of Wushan

由表1可知，巫山不同种植区域的脆李营养品质存在一定差异，各评价指标的变异系数都大于10%，其中Se含量变异系数高达59.00%，说明离散程度大。巫山脆李的VC含量为(5.51±0.93)～(5.89±0.76) mg/100g，各区域间差异不显著(P>0.05)。巫山脆李VC平均含量5.62 mg/100g，与邱利娜等[8]测得巴山脆李、王秋玉等[26]测得北京地区种植的欧李中的含量相当；巫山脆李VB1、VB2含量分别介于(0.015±0.007)～(0.043±0.010) mg/100g、(0.015±0.002)～(0.026±0.006) mg/100g，Q区域脆李的VB1、VB2含量都显著高于其他4个区域的(P<0.05)。巫山脆李VB1、VB2平均含量分别是0.028 mg/100g、0.022 mg/100g，高于芒果、龙眼等水果中的含量[24]；β-胡萝卜素含量为(0.222±0.077)～(0.330±0.087) mg/100g，G、Q区域脆李的β-胡萝卜素含量显著高于其他3个区域的(P<0.05)。巫山脆李β-胡萝卜素平均含量0.283 mg/100 g，高于葡萄、荔枝等水果中的含量[27]。

巫山脆李Ca含量为(156.90±26.40)～(184.99±40.52) mg/kg，Q区域的脆李Ca含量显著高于S、L区域的，与其他2个区域的差异不显著，巫山脆李Ca平均含量174.02 mg/kg低于欧李中的含量[25-28]；Fe含量为(1.54±0.41)～(2.44±0.94) mg/kg，G区域的脆李Fe含量显著高于P和S区域的，与其他2个区域的差异不显著；Zn含量是(0.35±0.22)～(0.65±0.34) mg/kg，L区域脆李的Zn含量显著高于Q和P区域的(P<0.05)，与其他2个区域的差异不显著；Se含量是(1.73±0.80)～(2.83±1.60) μg/kg，Q区域的脆李Se含量显著高于其他4个区域的(P<0.05)。Fe、Zn、Se平均含量分别为2.02 mg/kg、0.50 mg/kg、2.15 μg/kg，与新疆引种欧李中的含量相当[26]。

巫山脆李可溶性蛋白含量为(1.14±0.21)～(1.58±0.18) g/kg，P区域的脆李可溶性蛋白含量显著高于其他4个区域的(P<0.05)，巫山脆李可溶性蛋白平均含量为1.25 g/kg，低于温静等[29]测得成都种植的欧李中的含量；γ-氨基丁酸含量为(17.82±2.82)～(32.98±4.31) mg/100g，S区域的脆李γ-氨基丁酸含量显著高于其他4个区域的(P<0.05)。巫山脆李γ-氨基丁酸平均含量为26.44 mg/100g，高于蔡愈杭等[30]测得河北种植的欧李中的含量。

巫山脆李多酚含量为(151.30±28.66)～(175.11±40.08) mgGAE/100 g，G区域脆李的多酚含量显著高于L区域的(P<0.05)，与其他3个区域的差异不显著(P>0.05)；巫山脆李黄酮含量为(31.56±13.04)～(56.14±16.38) mgRE/100 g，S区域脆李的黄酮含量显著高于Q和L区域的(P<0.05)，与其他2个区域的差异不显著。多酚平均含量168.46 mgGAE/100g、黄酮平均含量46.96 mg RE/100 g，在SAHAMISHIRAAZI等[31]测得的178种李子中多酚、黄酮含量范围内，与CHUN等[32]测得11种欧李中的中多酚、黄酮含量相当。

DPPH自由基清除力、ABTS自由基清除力和FRAP值3个指标反映巫山脆李的抗氧化活性，在测定结果中，DPPH自由基清除力测得巫山脆李的抗氧化活性数值远高于ABTS自由基清除力、FRAP自由基清除力测得数值。不同区域间的脆李抗氧化活性存在一定差异，DPPH自由基清除力测得G区域脆李的抗氧化活性显著高于其他4个区域的(P<0.05)；ABTS自由基清除力测得G、Q区域脆李的抗氧化活性显著高于其他3个区域的(P<0.05)；FRAP自由基清除力测得P区域脆李的抗氧化活性显著高于G、Q、L区域的(P<0.05)。在评价巫山脆李的抗氧化活性时，3种评价方法因原理不同而测定结果有差异，但巫山不同区域脆李的抗氧化活性具有一定趋势性：G、Q区域脆李的多酚含量相对高于其他3个区域的，DPPH自由基清除力和ABTS自由基清除力测得G、Q区域脆李抗氧化活性较高，说明多酚可能在巫山脆李的抗氧化活性中贡献较大[33]。

总的来说，G区域的脆李主要是β-胡萝卜素、Fe和多酚含量高，Q区域的脆李主要是VB1、VB2、Ca、和Se含量高，P区域的脆李的VC和可溶性蛋白含量高，S区域的脆李γ-氨基丁酸和黄酮含量高；L区域的脆李Zn含量高。可以看出，G、Q区域的脆李所含较高水平的营养指标多于P、S和L区域，其营养品质相对较好。

2.2 PCA法分析巫山脆李营养指标

由于巫山脆李各营养指标之间存在量纲和数量级差异，为避免彼此影响，参照KAVDIR等[34]、傅隆生等[35]的方法，对所测定55份巫山脆李样本的原始数据进行标准化处理，使得各指标的评价值处于相同数量级，再进行后续的统计分析。对不同种植区域巫山脆李的15个营养指标进行主成分分析，结果如表2、表3和图1所示。

图1 巫山脆李营养指标的主成分载荷Fig.1 Principal component load of nutritional index of Wushan plums

表2 巫山脆李营养指标主成分特征值与方差贡献率Table 2 Principal component eigenvalue and cumulative variance rate of nutritional indexes of Wushan plums

表3 巫山脆李营养指标主成分分析旋转成分矩阵Table 3 Rotated component matrix of principal component analysis of nutritional indexes of Wushan plums

参考相关标准[10]，由表2可知，依据主成分特征值大于1提取出6个主成分，它们的方差贡献率依次为19.323%、15.038%、11.666%、9.834%、8.543%和7.927%，累计方差贡献率达72.331%，反映了原始评价指标72.331%的信息。将巫山脆李的15个营养评价指标降维综合成6个相对独立的综合性评价因子，已达到降维的目的[10]。

主成分载荷矩阵反应的是各评价指标对主成分负荷的作用大小与方向，将各指标在主成分中载荷值的绝对值大于0.5的指标组合成综合性指标[10]。由表3与图1可知，PC1主要综合了VB1和VB22个指标，方差贡献率19.323%，它们在PC1中的载荷值分别是0.839、0.804，都与PC1成正相关，说明VB1、VB2含量越高，PC1载荷越大。VB1、VB2是人体所需的水溶性维生素，对人体消化和新陈代谢的调节有着重要作用[24]。巫山脆李中VB1和VB2的含量相近，VB1在PC1中的载荷值比VB2高，说明VB1对PC1的影响较大，因此选择VB1代表PC1。

PC2综合了多酚、黄酮、可溶性蛋白和β-胡萝卜素4个指标，贡献率为15.038%，它们在PC2中的载荷值分别是0.845、0.656、0.518和0.507，都与PC2成正相关，说明多酚、黄酮、可溶性蛋白和β-胡萝卜素含量越高，PC2载荷越大。多酚、黄酮具有抗氧化、抗炎、降脂等生理作用，具有较高的保健效用[20-21]；可溶性蛋白是果蔬营养品质评价中一项重要的指标，不仅与果蔬的生长发育、抗逆性等有关，而且具有降糖、降脂、抗氧化等功效[36]；β-胡萝卜素是人体VA的重要来源，是一种抗氧化剂，具有抗癌、提高机体免疫力等功效[37]。由于多酚在PC2中的载荷值高于其他3个指标的，说明多酚对PC2的影响较大，因此选择多酚代表PC2。

PC3综合了Fe、Ca、Zn、Se四个指标，贡献率为11.666%，它们在PC3中的载荷值分别是0.700、0.666、0.646和0.596，都与PC3成正相关，说明Fe、Ca、Zn、Se含量越高，PC3载荷越大。Ca、Fe、Zn、Se等矿质元素是人体不可或缺的重要营养成分，有效维护和平衡机体的正常运转。由于Fe在PC3中的载荷值高于其他3个指标的，说明Fe对PC3的影响较大，因此选择Fe代表PC3。

PC4综合了ABTS自由基清除力与DPPH自由基清除力2个指标，方差贡献率为9.834%，它们在PC4中的载荷值分别是0.693、0.687，都与PC4成正相关，ABTS与DPPH自由基清除力2个指标是反映抗氧化活性的常用指标，ABTS与DPPH自由基清除力越高，脆李的抗氧化活性越强，PC4载荷越大。由于ABTS自由基清除力在PC4中的载荷值高于DPPH自由基清除力的，说明ABTS自由基清除力对PC4影响较大，因此选择ABTS自由基清除力代表PC4。

PC5综合了γ-氨基丁酸和FRAP值2个指标，方差贡献率为8.543%，它们在PC5中的载荷值分别是0.775、0.551，都与PC5成正相关，γ-氨基丁酸是一种非蛋白质氨基酸，具有降血压、稳定神经等功能效用[38]；FRAP值是反映抗氧化活性的常用指标之一，γ-氨基丁酸含量越高，FRAP值越大，PC5载荷越大。由于γ-氨基丁酸在PC5中的载荷值高于FRAP值的，说明γ-氨基丁酸对PC5影响比FRAP值大，因此选择γ-氨基丁酸代表PC5。

PC6只包含VC1个指标，方差贡献率为7.927%，它在PC6中的载荷值是0.859，与PC6成正相关，说明VC含量越高，PC6载荷越大。VC广泛存在于新鲜果蔬中，能有效预防坏血病、保持机体正常运行，是人体必需的重要维生素之一[39]，选择VC代表PC6。

综合上述分析表明，评价巫山脆李营养品质的6个核心指标分别是：VB1、多酚、Fe、ABTS自由基清除力、γ-氨基丁酸和VC。

通过PCA分析得到巫山脆李营养评价指标得分系数矩阵如表4所示。

表4 巫山脆李营养评价成分得分系数矩阵Table 4 Component score matrix of nutritional indexes of Wushan plums

主成分得分系数为负表示低于标准化数据的总体均值，为正则表示高于标准化数据的总体均值[10]。根据巫山脆李营养评价指标在主成分中的得分系数矩阵，建立各主成分因子得分方程如下：

Z1=-0.074X1+0.406X2+0.440X3+0.163X4+0.046X5-0.195X6-0.077X7-0.272X8-0.012X9+0.060X10-0.059X11-0.049X12-0.032X13+0.203X14+0.034X15；

Z2=-0.054X1-0.130X2+0.052X3+0.272X4+0.040X5-0.119X6+0.081X7+0.113X8+0.231X9+0.070X10+0.424X11+0.291X12+0.173X13-0.029X14-0.106X15；

Z3=-0.080X1+0.035X2-0.041X3-0.312X4+0.394X5-0.095X6-0.391X7+0.372X8+0.077X9-0.211X10+0.044X11-0.063X12+0.067X13-0.044X14+0.067X15；

Z4=-0.012X1+0.002X2-0.177X3-0.020X4+0.011X5+0.471X6+0.182X7+0.157X8-0.003X9-0.073X10+0.018X11-0.037X12+0.439X13+0.360X14+0.102X15；

Z5=0.035X1+0.053X2+0.036X3-0.347X4+0.077X5-0.096X6-0.097X7-0.180X8-0.016X9+0.293X10-0.130X11+0.245X12+0.202X13+0.062X14+0.529X15；

Z6=0.689X1-0.036X2-0.127X3+0.074X4-0.167X5-0.199X6-0.022X7+0.027X8+0.341X9-0.223X10-0.088X11-0.133X12+0.055X13+0.063X14+0.166X15；

以各成分的方差贡献率为权数，建立巫山脆李品质综合评价模型：

C=19.323%Z1+15.038%Z2+11.666%Z3+8.543%Z4+7.927%Z5,

根据该方程得到表5。

表5 巫山不同种植区域脆李营养品质得分情况Table 5 Nutritional quality scores of plums in different growing areas of Wushan

将标准化处理后的营养指标数据带入品质评价模型方程，分数越高表示样本的营养综合品质越好[40]。将巫山脆李营养品质PC1与PC2分别作为X、Y轴制得主成分因子得分图，由图2可知，5个区域的脆李营养品质得分分布较分散，在一定程度上反映了5个区域的脆李品质存在一定差异，结合表5可知，巫山5个种植区域的脆李营养品质由高到低依次是：Q区域>G区域>P区域>S区域>L区域。

图2 巫山不同区域脆李营养品质得分图Fig.2 Principal component scores of nutritional quality of plums in different areas of Wushan

3 讨论与结论

李子营养丰富，含有蛋白质、多种维生素和矿质元素等物质，且汁多味美，具有生津止渴等效用[1]。在不同地域、生长环境、品种等条件下，李子的营养成分含量及品质会存在一定差异，因独特口感、滋味、营养成分等而各具特色[7-8,26,28]。在本研究中，巫山5个种植区域的脆李品质存在差异，G、Q区域的脆李所含较高水平的营养指标多于P、S和L区域，其营养品质相对较好。总的来说，巫山脆李品质整体较好，不仅营养丰富，而且含有VC、多酚、黄酮、β-胡萝卜素等多种抗氧化物质，具有一定清除自由基能力，具有较好的保健功能。

通过PCA，将评价巫山脆李营养品质的15个评价指标降维成6个综合性指标，进一步选出VB1、多酚、Fe、ABTS自由基清除力、γ-氨基丁酸和VC6个核心指标评价巫山脆李营养品质。通过因子得分方程，得到巫山5个种植区域的脆李营养品质由高到低排序为：Q区域>G区域>P区域>S区域>L区域，即处于低海拔(300～400 m)的G和Q区域的脆李营养品质比中海拔(550～700 m)的P区域和高海拔(800～1 000 m)的S、L区域的好。研究表明，果实生长发育及品质主要与树体本身生长状况有关，也受外界条件等因素影响。其中，海拔是一个重要的影响因素，海拔的变化影响着光照强度、气温、气压等气候环境变化，从而影响植物的生长，影响果实的营养品质[41-42]，说明海拔是影响巫山脆李营养品质的重要因素之一。因此，在管理条件基本一致的前提下，发展巫山脆李种植以选择低海拔地区较为合适，政府和企业可进一步开发优选出适宜高海拔种植的高品质脆李资源，进而提高巫山脆李综合品质，提高农户与脆李企业的收益。