10 个产地莲藕营养成分分析与品质综合评价

程婷婷，惠小涵，尚欣欣，原新博，柯卫东，郭宏波，左小容，刘景玲

（1.西北农林科技大学化学与药学院，陕西杨凌 712100；2.武汉市农业科学院蔬菜研究所，湖北武汉 430065；3.西安安得药业有限责任公司，陕西西安 710075；4.西北农林科技大学生命科学学院，陕西杨凌 712100)）

莲藕是莲科莲属水生植物莲（Nelumbo nuciferaGaertn.）的膨大根状茎，是最常见的蔬菜之一，与茭白、荸荠、芡实等水生植物并称为“水八仙”。莲藕含有丰富的营养成分，如蛋白质、粗纤维、淀粉和矿物质等，且《神农本草经》中记载，藕可入药，有清热祛瘀、生津止渴等功效[1]。目前，对莲藕经济价值[2]、保鲜加工[3-5]、栽培技术[6]、营养成分的报道较多[7]。Zhao 等[8]测定了莲藕醇提物中的脂肪酸和植物甾醇含量，Yang 等[9]测定了莲藕中总酚的含量，张朔[10]鉴定了莲藕中的萜类，亢金秀等[11]测定了新生莲藕不同阶段的水分、总黄酮、脂肪和蛋白质等成分，韩丽娟等[12]利用主成分分析法对不同品种水煮藕的风味物质进行了探究。现有文献大多只针对莲藕的部分营养成分或不同加工方法引起的成分变化进行研究，未对鲜藕的营养物质进行全面检测和系统分析。本文对江苏淮安、山东菏泽、四川眉山、湖北荆州、云南红河、湖南湘潭、河南三门峡、广西贵港、安徽蚌埠和陕西富平共10 个产地的12 份鲜藕进行了检测，测定内容包括粗蛋白、淀粉、脂肪、粗纤维、可溶性总糖、维生素C、黄酮、总多酚、矿物质和氨基酸含量，通过因子分析、系统聚类分析，建立了莲藕综合品质评价体系，以期为优质莲藕筛选提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

莲藕（共12 份）分别来源于江苏淮安、山东菏泽、四川眉山、湖北荆州、云南红河、湖南湘潭、河南三门峡、广西贵港和安徽蚌埠当地的农产品市场，陕西富平1、陕西富平2 和陕西富平3 采自陕西省富平县环境相同、地理位置相邻的3 个乡镇，所有样品均为传统地方品种；样品采摘后立即用保鲜袋分装，放在有冰袋的泡沫纸箱中，取回后存于-80 ℃冰箱；葡萄糖（≥98%）、芦丁（≥98%）和没食子酸（≥99%）标准品，上海源叶生物科技有限公司；氨氮标准品由硫酸铵在105 ℃下干燥2 h 制得；混合氨基酸标准溶液 美国Sigma-Aldrich 公司。

UVmini-1240 紫外分光光度计 日本岛津公司；Centrifuge 5430R 高速冷冻离心机 德国艾本德公司；B-260 恒温水浴锅 上海亚荣生化仪器厂；KQ-500DE 型数控超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司；SZCL-2 型数显智能控温磁力搅拌器 巩义市予华仪器有限责任公司；BS210S 分析天平 北京赛多利斯天平有限公司；101-3 型电热鼓风干燥箱 北京科伟永兴仪器有限公司；NEXION 300X 型电感耦合等离子体质谱仪 美国PE 公司；Mars 型微波消解仪 美国CEM 公司；S-433D 氨基酸全自动分析仪 德国Sykam 公司；SH220 石墨消解仪 济南海能仪器有限公司。

1.2 指标测定

粗蛋白的含量采用分光光度法，参照GB 5009.5-2016《食品中蛋白质的测定》[13]，测得标曲为y=0.0095x-0.0106，R2=0.9993；脂肪的含量采用索氏抽提法，参照GB 5009.6-2016《食品中脂肪的测定》[14]；淀粉含量的测定采用酸水解法，参照GB 5009.9-2016《食品中淀粉的测定》[15]；可溶性总糖含量的测定采用蒽酮比色法[16]，测得标曲为y=9.12x -0.006，R2=0.9999；粗纤维含量的测定参照GB/T 5009.10-2003《植物类食品中粗纤维的测定》[17]；维生素C 的测定采用2,6-二氯靛酚滴定法，参照GB 5009.86-2016《食品中抗坏血酸的测定》[18]；总黄酮含量的测定参照SN/T 4592-2016《出口食品中总黄酮的测定》[19]，测得标曲为y=0.5548x-0.0018，R2=0.9996；总多酚含量的测定采用分光光度法[20]，测得标曲为y=18.666x+0.0215，R2=0.9995；矿物质含量的测定采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS），参照GB 5009.268-2016《食品中多元素的测定》[21]；氨基酸含量的测定参照GB 5009.124-2016《食品中氨基酸的测定》[22]。

1.3 数据处理

2 结果与分析

2.1 莲藕成分分析

2.1.1 基本营养成分与活性成分 如表1 所示，云南红河莲藕的淀粉、总多酚和脂肪均为最高，质地粉糯，生食口感较差，宜加工成藕粉[23]；山东菏泽莲藕的可溶性总糖和粗纤维含量最高，宜烹饪后食用[24]；四川眉山莲藕的黄酮含量最高,是陕西富平2 莲藕的6.6 倍；湖北荆州莲藕的粗蛋白含量最高；江苏淮安莲藕的VC含量最高，是四川眉山莲藕的1.3 倍，但江苏淮安莲藕的淀粉、总多酚和可溶性总糖均为最低，宜生食或凉拌[25]；安徽蚌埠莲藕的粗蛋白和脂肪含量最低；湖南湘潭莲藕的粗纤维含量最低。由测得的指标可以看出，不同产地莲藕的VC含量相近，其余指标差异明显，综合考虑营养成分与活性成分，云南红河莲藕最佳，山东菏泽莲藕次之，江苏淮安莲藕最次。

表1 不同产地莲藕中基本营养成分与活性成分含量Table 1 Contents of essential nutrients and active ingredients of lotus root from different producing areas

2.1.2 矿物质 莲藕中常量元素（钙、磷、钾）和微量元素（铁、硒、锌）含量的检测结果如表2 所示，云南红河莲藕的锌、钾和铁含量最高，其中锌含量是湖北荆州莲藕的5 倍，钾含量是江苏淮安莲藕的1.8 倍，铁含量是四川眉山莲藕的7.8 倍；陕西富平1 莲藕的钙含量最高，比陕西富平3 莲藕多4.4 倍；河南三门峡莲藕的磷含量最高，是江苏淮安莲藕的2.7 倍；湖南湘潭莲藕的硒含量最高，而江苏淮安和四川眉山莲藕中未检测到硒。总体来看，不同产地莲藕的矿物质含量有明显差异，云南红河莲藕的多个指标均偏高，矿物质含量最丰富，江苏淮安和陕西富平3 莲藕的指标则偏低，矿物质含量相对贫乏，变化趋势与基本营养成分含量一致。

表2 不同产地莲藕中矿物质含量（mg/100 g）Table 2 Mineral contents of lotus root from different producing areas (mg/100 g)

2.2 莲藕品质因子分析

2.2.1 公因子提取 对测得的14 个指标进行相关性分析，排除部分相关性差的指标（可溶性糖类、粗蛋白、脂肪和粗纤维），经KMO 和Bartlett 检验，剩余指标符合因子分析的要求（KMO＞0.6，P＜0.05）[26-27]。由表3 可知，前2 个因子的特征值大于1.0，累计方差贡献率为73.22%，保留了原始数据的大部分信息，故提取2 个因子进行后续计算。因子1 的贡献率高达55.50%，其中绝大部分数据都向1 靠拢，所以可将第1 因子描述为总营养。因子2 的贡献率为17.72%，主要代表铁、硒和VC，反映微量营养素。

表3 因子载荷矩阵、特征值及贡献率Table 3 Factor loading,eigenvalues and variance contribution rates of principal components

2.2.2 因子得分和排名 如表4 所示，在第一因子中，云南红河、湖南湘潭、广西贵港和四川眉山的得分明显高于其他产地，说明这4 个产地的莲藕含有相对丰富的淀粉、总多酚和黄酮。在地理位置上，它们与其他产地也有明显分界，说明莲藕总营养与产地有密切关系。在第二因子中，云南红河的得分明显高于其他产地，可见该地莲藕的矿物质和VC含量都很丰富。在因子1、因子2 和综合得分中，云南红河都排第一，说明在总营养和微量营养素上，云南红河莲藕优于其他产地。虽然湖南湘潭的3 个得分都排第二，但综合评分仅为云南红河莲藕的50%，说明湖南湘潭莲藕比其他10 个产地的莲藕稍具优势，与云南红河藕的差距却很大。不同产地莲藕综合得分从高到低为云南红河＞湖南湘潭＞广西贵港＞河南三门峡＞山东菏泽＞陕西富平1＞安徽蚌埠＞陕西富平2＞四川眉山＞湖北荆州＞陕西富平3＞江苏淮安，其中陕西富平的3 个样品得分表现出明显区别，说明莲藕的总营养和微量营养素含量不仅与地理位置有关，还可能与栽培方式、管理技术及水质等多种因素相关。

表4 因子得分及莲藕品质综合得分（分）Table 4 Principal component scores and corresponding comprehensive quality scores (scores)

2.3 氨基酸分析

2.3.1 氨基酸含量 从莲藕中检测出天冬氨酸（Asp）、谷氨酸（Glu）、苏氨酸（Thr）、丝氨酸（Ser）、脯氨酸（Pro）、甘氨酸（Gly）、丙氨酸（Ala）、缬氨酸（Val）、蛋氨酸（Met）、异亮氨酸（Ile）、亮氨酸（Leu）、酪氨酸（Tyr）、苯丙氨酸（Phe）、赖氨酸（Lys）、组氨酸（His）和精氨酸（Arg），共16 种氨基酸，未测出（半）胱氨酸，如表5 所示。莲藕中氨基酸的总含量在5.96‰～15.75‰，其中云南红河、河南三门峡和湖南湘潭莲藕的氨基酸总含量排前三，山东菏泽、广西贵港和陕西富平1 莲藕的氨基酸总含量相近，江苏淮安莲藕的氨基酸总含量最少，为云南红河莲藕的38%。云南红河莲藕的必需氨基酸和非必需氨基酸含量均为最高，江苏淮安莲藕均为最低，湖南湘潭莲藕的E/T 和E/NE 值最高。总体来看，莲藕中Asp含量最高（1.70‰～7.23‰），其次是Glu，含量最低的是Met（0.04‰～0.21‰）。

表5 不同产地莲藕的氨基酸含量（‰）Table 5 Amino acid contents of lotus root from different producing areas (‰)

2.3.2 氨基酸营养评价 根据联合国粮农组织（FAO）/世界卫生组织（WHO）建议的氨基酸评分标准[28]和中国预防医学科学院营养与食品卫生研究所提出的鸡蛋蛋白质模式[29]分别计算莲藕中的必需氨基酸的氨基酸评分和化学评分，结果如表6 所示。Met +Cys 的得分在两个体系中均为最低，Met 是莲藕第一限制氨基酸。湖南湘潭、河南三门峡、安徽蚌埠和广西贵港的得分显著高于其他产地，其中湘潭莲藕的得分最高，化学得分基本大于0.6，氨基酸评分比较接近1[30]，是所有样品中必需氨基酸含量最均衡的，而湖北荆州的得分最低，必需氨基酸含量最不均衡。蛋白质有互补作用，即两种或两种以上食物以适当比例混合食用时，其中所含的必需氨基酸能相互补充，从而提高蛋白质生物价[31-32]，所以莲藕与含蛋氨酸和异亮氨酸丰富的食物（如海藻、豆类等）[33]搭配食用可以有效提高蛋白质利用率。

表6 不同产地莲藕的氨基酸营养评价Table 6 Amino acid nutrition evaluation of lotus root from different producing areas

2.4 莲藕综合品质分析

以测得的所有营养指标为分类依据，利用系统聚类法对12 个样品的综合品质进行分类[34]，当欧氏距离为10 时，可将结果分为3 大类，如图1 所示。云南红河莲藕单独聚为一类，说明红河莲藕的品质与其他产地存在明显差异；江苏淮安、陕西富平3 和湖北荆州莲藕聚为一类，其余8 个产地的莲藕聚为一类。这与莲藕的营养成分分析结果相符，即红河莲藕的营养最丰富，淮安、富平3 和荆州莲藕的品质最差，其余产地莲藕的营养介于这两类之间。

图1 不同产地莲藕品质的系统聚类Fig.1 Systematic clustering of quality of lotus root from different producing areas

3 结论

对10 个产地的12 份莲藕样本的基本营养成分、矿物质和氨基酸含量等多个指标进行测定，其中胱氨酸在所有样品中均未检出。检测结果显示，江苏淮安莲藕的VC含量最高，山东菏泽莲藕的可溶性总糖和粗纤维含量最高，四川眉山莲藕的黄酮含量最高，湖北荆州莲藕的粗蛋白含量最高，云南红河莲藕的淀粉、脂肪、总多酚、总氨基酸、铁、锌和钾含量最高，湖南湘潭莲藕的硒含量最高，河南三门峡莲藕的磷含量最高，陕西富平1 莲藕的钙含量最高。

通过因子分析得出，可以淀粉、黄酮、总多酚和微量营养素含量来评价莲藕品质的优劣。利用系统聚类对莲藕样本进行综合品质分析，可将12 份样品划分为3 类，其中云南红河莲藕的品质最优，陕西富平3、江苏淮安和湖北荆州莲藕的品质最差，这个结果与基本营养成分分析、矿物质分析、氨基酸分析和因子分析的结果一致。