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青海不同产地蕨麻营养成分分析及品质评价

2022-02-17李军乔李玉林杲秀珍马家麟王虹蕾

食品与生物技术学报 2022年1期
关键词:产地青海氨基酸

谭 亮, 李军乔, 李玉林, 王 环, 杲秀珍,赵 静, 马家麟, 冀 恬, 王虹蕾

(1.中国科学院西北高原生物研究所/青海省青藏高原特色生物资源研究重点实验室,青海 西宁 810001;2.青海民族大学 生态环境与资源学院/青海省特色经济植物高值化利用重点实验室,青海 西宁 810007)

蕨麻是鹅绒委陵菜(Potentilla anserina L.)的变种,属蔷薇科(Rosaceae)委陵菜属(Potentilla)[1],主要分布于青藏高原,是高寒草甸的优势种和建群种,是一种具有匍匐茎型莲座状的多年生草本植物[2]。蕨麻主要分布在青海省、西藏自治区、甘肃省(甘南州)、四川省(阿坝州和甘孜州地区),其中青海省分布广、种质资源丰富、产量高、品质佳、种植面积大,青海省也是我国唯一系统研究蕨麻的省份[3]。蕨麻只在青海等高寒地区根系才会膨大,可食用,又称“人参果”“延寿果”,是青海、西藏及甘肃一带人民历来喜爱的民间食品及藏药的主要成分。蕨麻富含淀粉、蛋白质、膳食纤维、氨基酸、维生素、矿物质、皂苷、多糖等多种营养和活性成分[4],具有滋补、口感佳特性,是青海省最具特色的优势植物资源之一,也是藏族居住区一种带有强烈民族意味的民俗礼品。

目前,有关蕨麻的研究主要有作为藏药的本草考证与商品特征研究、民族植物学研究、生态适应性及栽培技术研究、草地资源及其保护利用研究、自然资源状况的初步研究、品种SSR指纹图谱的构建及遗传相似性分析研究、生物学特性及应用研究等[5-11]。在关于蕨麻营养成分的研究中[12-17],其研究材料为市售,产地不详,或者仅来自青海省内一个产地蕨麻中部分营养成分的分析,系统性分析不够;也有对青海蕨麻不同采收季节、不同形状块根的化学成分研究[18-19],但鲜见有对青海不同产地蕨麻之间营养成分的多重比较分析、主成分分析筛选、关键品质评价的报道。

青海省具有独特的地理位置及良好的生态环境,拥有丰富的野生蕨麻资源,是蕨麻地道的原产地。青海省亦是我国唯一的野生蕨麻资源人工种植驯化主产区,目前蕨麻种植已成为青海省脱贫攻坚支柱性农产品加工产业。为此,本文中以青海7个不同产地的蕨麻为研究对象,每个产地按主要产蕨麻的地点进行采集,在其营养成分分析和单因素方差差异比较分析的基础上先通过主成分分析从55种营养成分中筛选出对蕨麻品质贡献大的22种指标性营养成分,然后利用这些筛选出的指标性营养成分进行蕨麻品质综合评价,通过主成分因子得分标准化值分布图得出青海不同产地蕨麻的归属分布情况。此外,还对青海蕨麻与其他食品的关键营养成分进行差异比较分析。本研究表明人工种植的蕨麻同样可具有高品质,这为青海省蕨麻质量控制、开发利用与加工提供了数据支撑。

1 材料与方法

1.1 实验方法

1.1.1 蕨麻样品前处理分别采自青海省7个不同产地21个采样地点的蕨麻,用纯净水洗净,置阴凉通风处阴干。临用前粉碎,过100目筛,装入密封袋中密封,置干燥器中避光保存备用(具体样品信息见表1)。

表1 采自青海不同产地的蕨麻样品Table 1 Samples of Potentilla anserina L.collected from Qinghai different producing areas

1.1.2 常规营养成分的测定方法水分测定参照《食品安全国家标准 食品中水分的测定》(GB 5009.3—2016)中“第一法 直接干燥法”,灰分测定参照《食品安全国家标准 食品中灰分的测定》(GB 5009.4—2016)中“第一法 食品中总灰分的测定”,蛋白质测定参照《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》(GB 5009.5—2016)中“第一法 凯氏定氮法”,脂肪测定参照《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》(GB 5009.6—2016)中“第一法 索氏抽提法”,粗纤维测定参照《植物类食品中粗纤维的测定》(GB/T 5009.10—2003),膳食纤维测定参照《食品安全国家标准 食品中膳食纤维的测定》(GB 5009.88—2014),碳水化合物测定参照运用《食品营养成分基本术语》(GB/Z 21922—2008)中“2.2.8”进行计算。

1.1.3 生物活性成分的测定方法总皂苷测定参照《保健食品理化及卫生指标检验与评价技术指导原则》(2020年版)中“十四、保健食品中总皂苷的测定”,单宁测定参照《水果、蔬菜及其制品中单宁含量的测定 分光光度法》(NY/T 1600—2008),总黄酮测定参照《植物源性食品中总黄酮的测定》(DB43/T 476—2009),总多酚测定参照《植物提取物及其制品中总多酚含量的测定 分光光度法》(T/AHFIA 005—2018),淀粉测定参照《食品安全国家标准 食品中淀粉的测定》(GB 5009.9—2016)中“第二法 酸水解法”,总糖测定参照 《枸杞》(GB/T 18672—2014)中附录B,多糖测定参照 《枸杞》(GB/T 18672—2014)中附录A,维生素B1测定参照《食品安全国家标准 食品中维生素B1的测定》(GB 5009.84—2016)中“第一法 高效液相色谱法”,维生素B2测定参照《食品安全国家标准 食品中维生素B2的测定》(GB 5009.85—2016)中“第一法 高效液相色谱法”,维生素C测定参照《食品安全国家标准食品中抗坏血酸的测定》(GB 5009.86—2016)中“第一法 高效液相色谱法”,α-维生素E测定参照《食品安全国家标准 食品中维生素A、D、E的测定》(GB 5009.82—2016)中“第一法 食品中维生素A和维生素E的测定 反相高效液相色谱法”。

1.1.4 氨基酸及其组分的测定方法参照《食品安全国家标准 食品中氨基酸的测定》(GB 5009.124—2016)中方法测定。

1.1.5 脂肪酸及其组分的测定方法参照《食品安全国家标准 食品中脂肪酸的测定》(GB 5009.168—2016)中“第二法 外标法”,试样前处理采用水解-提取法。

1.1.6 矿物质元素的测定方法锗测定参照《食品中锗的测定》(GB/T 5009.151—2003)中“第一法 原子荧光光谱法”,硒测定参照《食品安全国家标准 食品中硒的测定》(GB 5009.93—2017)中“第一法 氢化物原子荧光光谱法”,其余矿物质元素测定参照《食品安全国家标准 食品中多元素的测定》(GB 5009.268—2016)中“第二法 电感耦合等离子体发射光谱法”,样品消解采用微波消解法。

1.2 实验材料

1.2.1 实验仪器KjeltecTM 8400全自动凯氏定氮仪:丹麦FOSS公司产品;SZC-C脂肪测定仪、SLQ-201粗纤维测定仪、DF-602膳食纤维测定仪:上海纤检仪器有限公司产品;Cary 300Bio紫外-可见分光光度仪:美国瓦里安公司产品;Agilent 1260高效液相色谱仪、Agilent 7890A气相色谱仪、Agilent 725电感耦合等离子体发射光谱仪:美国安捷伦科技公司产品;CEM MARS-6微波消解系统:上海沃珑仪器有限公司产品;Waters 1525高效液相色谱仪:美国沃特世公司产品;S-433D全自动氨基酸分析仪:德国塞卡姆公司产品;AFS-933原子荧光光谱仪:北京吉天仪器有限公司产品。

1.2.2 实验标准品没食子酸标准品 (批号:110831-201906)、芦 丁 标 准 品 (批 号:100080-201811)、人参皂苷Re标准品(批号:110754-202028)、维生素B1标准品(批号:100390-201806)、维生素B2标准品(批号:100369-201905)、维生素C钠标准品(批号:100296-201605)、dl-α-生育酚(批号:190168-201601)、D-无水葡萄糖标准品(批号:110833-201908):购于中国食品药品检定研究院;18种氨基酸混标(货号:AAS18-5 mL)、37种脂肪酸甲酯混标(货号:CRM47885):购于西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司;各单元素标准溶液(100~1 000 μg/mL):购于中国计量科学研究院。

1.2.3 实验质控样品小麦粉中水分质控样品(样品编号:QC-CP-007)、小麦粉中灰分质控样品(样品编号:QC-CP-008)、小麦粉中蛋白质质控样品(样品编号:QC-CP-009)、大豆粉中脂肪质控样品(样品编号:QC-CP-003)、食品中粗纤维质控样品(样品编号:QC-FE-028)、饼干中总膳食纤维质控样品(样品编号:QC-BF-007)、苹果汁中总糖质控样品(样品编号:QC-FJ-009)、奶粉中铜质控样品(样品编号:QC-MK-035)、奶粉中钙质控样品(样品编号:QC-MK-043)、奶粉中铁质控样品(样品编号:QC-MK-045)、奶粉中锌质控样品(样品编号:QCMK-046)、奶粉中硒质控样品(样品编号:QC-MK-048):购于大连中食国实检测技术有限公司;食用油中单不饱和脂肪酸,多不饱和脂肪酸质控样品(样品编号:QC-CO-708),婴儿配方乳粉中总脂肪酸质控样品(样品编号:QC-IP-722),婴儿配方奶粉中钾、钠、镁质控样品(样品编号:QC-IP-724):购于中国检科院测试评价中心;小麦粉中淀粉质控样品(样品编号:GZKT-QC-020):购自广州康坦生物技术有限公司。

1.2.4 实验试剂氢氧化钠、氨水、焦性没食子酸、无水乙醚、石油醚(沸程30~60℃)、无水乙醇、辛烷磺酸钠、四丁基氯化铵、三氟化硼甲醇、硼氢化钾、抗坏血酸、乙酸镁、硼酸、甲基红指示剂、溴甲酚氯指示剂、亚甲基蓝指示剂、甲基叔丁基醚、三氯甲烷(分析纯):购于天津百世化工有限公司;苯酚(分析纯):购于天津市光复精细化工研究所;盐酸、浓硫酸(分析纯):购于甘肃白银瑞斯物资贸易有限公司;正庚烷、乙腈、甲醇(色谱纯):购于山东禹王实业有限公司化工分公司;硝酸、氢氟酸、过氧化氢(优级纯):购于苏州晶瑞化学股份有限公司;实验用水为去离子水。

1.3 数据统计分析

测定结果以同一产地不同采样地点的蕨麻样品分别测定后的均值±标准误差(x±s)表示,采用SPSS 19.0软件进行数据处理和统计分析,并依据《食品安全国家标准 预包装食品营养标签通则》(GB 28050—2011)中附录C能量和营养成分含量声称的要求、条件和同义语进行分析[20]。首先采用单因素方差分析对青海不同产地蕨麻之间营养成分的质量分数差异进行多重比较,若方差具有齐次性时,采用LSD检验;若方差不具有齐次性时,采用Tamhane’s T2检验,并用t检验进行各组均值间的配对比较,差异显著性水平为P<0.05。然后通过主成分分析从所有营养成分数据中筛选出对蕨麻品质贡献大的指标性营养成分,然后利用这些筛选出的指标性营养成分作为评判指标进行蕨麻品质综合评价,以特征值λ>1的方差贡献率确定最优的主成分数,以达到较高的主成分累积方差贡献率,从而能有效地解释青海不同产地蕨麻中指标性营养成分的总变异。最后将前2个主成分因子得分的标准化值分别作为x轴和y轴,在二维坐标系内得到蕨麻样品的主成分因子得分标准化值分布图,得出青海不同产地蕨麻的归属分布情况。

2 结果与分析

2.1 青海不同产地蕨麻中常规营养成分分析

由表2可知,青海不同产地蕨麻中水分质量分数为6.86~7.56 g/hg,灰分质量分数为2.88~3.25 g/hg,蛋白质质量分数为9.49~12.50 g/hg(其中海南州贵南县和海北州门源县蕨麻的蛋白质质量分数又可换算为营养成分质量分数(NRV),分别为20.83%和20.03%,两者均大于20.00%,表明为高蛋白质食品[20]),脂肪质量分数为1.16~1.66 g/hg(<3.00 g/hg(以样品质量计),属于低脂肪食品),粗纤维质量分数为1.85~2.36 g/hg,膳食纤维质量分数为10.5~16.2 g/hg(>6.00 g/hg(以样品质量计),属于高膳食纤维食品),碳水化合物质量分数为62.8~68.2 g/hg。

表2 青海不同产地蕨麻中常规营养成分质量分数(s,n=3)Table 2 Mass fractions of routine nutritional components in Potentilla anserina L.samples collected from different producing areas in Qinghai(s,n=3)单位:g/hg

表2 青海不同产地蕨麻中常规营养成分质量分数(s,n=3)Table 2 Mass fractions of routine nutritional components in Potentilla anserina L.samples collected from different producing areas in Qinghai(s,n=3)单位:g/hg

注:同列上标不同小写字母表示青海不同产地蕨麻营养成分之间差异显著,P<0.05;同列上标相同小写字母表示青海不同产地蕨麻营养成分之间差异不显著,P>0.05。同下表3~7。

灰分产地代号质量分数水分蛋白质脂肪粗纤维7.12±0.55a 1 1.38±0.12a 3.18±0.15b 9.49±0.50a 6.86±0.39a 9.78±0.77a 1.66±0.12b 2.36±0.10b 10.5±1.0a 7.56±0.40a 3.00±0.22ab 3.25±0.30b 62.8±4.0a 10.51±0.95a 1.25±0.10a 12.3±1.0a 3 16.2±1.5b 1.94±0.15a 1.92±0.12a 7.48±0.62a 2 12.50±1.14a 3.00±0.21ab 1.21±0.09a 1.85±0.13a 12.6±1.2a 64.0±5.3ab 5 3.15±0.17b 7.45±0.28a 1.18±0.09a 11.03±0.88a 4 2.02±0.17ab 67.6±6.0b 7.50±0.36a 6 12.02±1.02a 1.16±0.12a 3.03±0.25ab 1.95±0.17a 10.8±0.9a 11.4±1.2a 7.47±0.51a 1.41±0.11ab膳食纤维10.72±1.01a 2.21±0.15ab碳水化合物7 67.4±3.3ab 11.3±1.0a 66.8±5.5b 68.2±4.9b 2.88±0.19a 66.6±4.5ab

通过单因素方差分析对青海不同产地蕨麻之间常规营养成分的质量分数差异进行多重比较,结果表明:果洛州达日县的蕨麻中脂肪、粗纤维和碳水化合物质量分数最高,玉树州囊谦县的蕨麻中水分、灰分和膳食纤维质量分数最高,海南州贵南县的蕨麻中蛋白质质量分数最高;各产地之间水分、蛋白质、脂肪、碳水化合物和膳食纤维质量分数差异不显著(P>0.05),而灰分和粗纤维质量分数差异显著(P<0.05)。

在主成分分析中以上述7个常规营养成分为评判指标,以特征值λ>1的方差贡献率确定最优的主成分数,结果前2个主成分累积方差贡献率达到82.496%,能有效地解释蕨麻中常规营养成分的总变异。通过主成分在常规营养成分上旋转后的因子载荷矩阵得知:在第1主成分中,水分、蛋白质、脂肪具有较大的载荷系数值;在第2主成分中,灰分和膳食纤维具有较大的载荷系数值。由以上结果确定水分、蛋白质、脂肪、灰分和膳食纤维这5个成分可作为对蕨麻品质分析贡献大的指标性营养成分。

2.2 青海不同产地蕨麻中生物活性成分分析

由表3~4可知,青海不同产地蕨麻中总皂苷质量分数为2.01~2.95 g/hg,单宁质量分数为1.25~2.91 mg/hg,总黄酮质量分数为0.71~3.06 g/hg,总多酚质量分数为1.10~2.60 g/hg,淀粉质量分数为41.3~46.8 g/hg,总糖质量分数为32.9~38.3 g/hg,多糖质量分数为3.22~11.98 g/hg,维生素B1质量分数为0.110~0.376 mg/hg,维生素B2质量分数为0.076~0.548 mg/hg,维生素C质量分数为1.66~12.08 mg/hg,α-维生素E质量分数为1.13~3.25 mg/hg。

表3 青海不同产地蕨麻中生物活性成分质量分数(±s,n=3)Table 3 Mass fractions of bioactive components in Potentilla anserina L.samples collected from different producing areas in Qinghai(±s,n=3)

表3 青海不同产地蕨麻中生物活性成分质量分数(±s,n=3)Table 3 Mass fractions of bioactive components in Potentilla anserina L.samples collected from different producing areas in Qinghai(±s,n=3)

产地代号质量分数单宁/(mg/hg)总皂苷/(g/hg)总黄酮/(g/hg)总多酚/(g/hg)淀粉/(g/hg)总糖/(g/hg)多糖/(g/hg)1 2.48±1.5ab 1.99±0.21b 1.76±0.15b 2.10±0.21bcd 42.6±2.8ab 9.78±0.77bc 2 2.01±1.2a 1.25±0.10a 0.71±0.06a 1.10±0.12a 44.7±3.3abc 3.22±0.29a 3 1.58±0.12ab 2.31±1.8ab 1.06±0.10ab 1.55±0.13abc 41.3±4.0a 8.05±0.65bc 4 2.43±2.0ab 3.06±0.17c 2.60±0.10d 34.0±2.5ab 45.1±3.5abc 2.78±0.20c 7.14±0.60ab 1.64±0.12ab 2.73±2.0ab 1.92±0.15b 5 1.74±0.10abc 44.4±2.7abc 11.98±0.83c 32.9±2.5a 36.4±3.2ab 6 38.3±3.0b 1.67±0.12ab 2.85±2.2b 1.19±0.12ab 1.47±0.12ab 45.2±2.5bc 11.16±0.75c 7 2.95±2.5ab 2.91±0.20c 2.65±0.15c 33.9±3.1ab 35.9±2.2ab 2.10±0.12cd 46.8±3.6c 33.9±2.7ab 5.85±0.44ab

表4 青海不同产地蕨麻中生物活性成分质量分数(,n=3)Table 4 Mass fractions of bioactive components in Potentilla anserina L.samples collected from different producing areas in Qinghai(±s,n=3)单位:mg/hg

表4 青海不同产地蕨麻中生物活性成分质量分数(,n=3)Table 4 Mass fractions of bioactive components in Potentilla anserina L.samples collected from different producing areas in Qinghai(±s,n=3)单位:mg/hg

产地代号质量分数维生素B1维生素C 1 0.210±0.015a 10.41±0.76abc 3.06±0.22b 0.112±0.011ab 2 0.192±0.020a 0.195±0.015b 1.66±0.12a α-维生素E 1.13±0.10a 0.203±0.022a 3 7.35±0.52ab 2.24±0.18ab 0.548±0.033ab 4 0.110±0.012a 12.08±1.09bc 2.49±0.15ab 0.076±0.009ab 5 0.239±0.020ab 0.112±0.010ab 11.96±1.04bc 2.88±0.25b 0.376±0.025b 6维生素B2 0.123±0.010a 11.56±0.85c 2.81±0.17b 7 0.252±0.025ab 0.119±0.008ab 8.01±0.60abc 3.25±0.20b

通过单因素方差分析对青海不同产地蕨麻之间生物活性成分的质量分数差异进行多重比较,结果表明:黄南州泽库县的蕨麻中总糖质量分数最高,玉树州囊谦县的蕨麻中维生素B2质量分数最高,海南州贵南县的蕨麻中总黄酮、总多酚、维生素C质量分数最高,海西州都兰县的蕨麻中多糖质量分数最高,海北州门源县的蕨麻中维生素B1质量分数最高,西宁市湟源县的蕨麻中总皂苷、单宁、淀粉和α-维生素E质量分数最高;各产地之间总皂苷、淀粉、总糖、维生素C和α-维生素E质量分数差异不显著(P>0.05),而单宁、总黄酮、总多酚、多糖、维生素B1和维生素B2质量分数差异显著(P<0.05)。

在主成分分析中以上述11个生物活性成分为评判指标,以特征值λ>1的方差贡献率确定最优的主成分数,结果前3个主成分累积方差贡献率达到88.141%,能有效地解释蕨麻中生物活性成分的总变异。通过主成分在生物活性成分上旋转后的因子载荷矩阵得知:在第1主成分中,单宁、总黄酮和总多酚具有较大的载荷系数值;在第2主成分中,多糖具有较大的载荷系数值;在第3主成分中,淀粉具有较大的载荷系数值。由以上结果确定单宁、总黄酮、总多酚、淀粉、多糖这5个成分可作为对蕨麻品质分析贡献大的指标性成分。

2.3 青海不同产地蕨麻中氨基酸组分分析

由表5可知,青海不同产地蕨麻中氨基酸种类丰富,均检测出了17种氨基酸,包括7种必需氨基酸,2种半必需氨基酸,8种非必需氨基酸。各产地总氨基酸质量分数为6.685~10.666 g/hg。Arg质量分数最高为0.995~2.871 g/hg;其次是Asp,其质量分数为0.818~1.691 g/hg;Gly、Lys、Ile质量分数也较高,分别为0.590~0.890、0.505~0.735、0.530~0.730 g/hg;而Cys和Met质量分数最低,分别为0.017~0.029、0.010~0.068 g/hg。支链氨基酸(Leu、Ile、Val)质量占总氨基酸质量的16.5%;脂肪族氨基酸(Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Met、Cys、Arg、Lys、Asp、Glu、Ser、Thr)质量占总氨基酸质量的87.0%;芳香族氨基酸(Phe、Tyr)质量占总氨基酸质量的4.3%;吲哚族氨基酸(His)质量占总氨基酸质量的3.3%;药用氨基酸(Glu、Asp、Arg、Gly、Phe、Tyr、Met、Leu、Lys)质 量分数最高,其质量占总氨基酸质量的66.4%;鲜味氨基酸(Glu、Asp)质量占总氨基酸质量的19.1%;EAA/TAA(必需氨基酸与总氨基酸质量分数比值)为31.2%,EAA/NEAA(必需氨基酸与非必需氨基酸质量分数比值)为72.0%;Thr(0.370 g/hg)接近FAO/WHO氨基酸标准模式谱(4.0 mg/g)[21]。

表5 青海不同产地蕨麻中氨基酸组分质量分数(s,n=3)Table 5 Mass fractions of amino acids composition in Potentilla anserina L.samples collected from different producing areas in Qinghai(s,n=3) 单位:g/hg

表5 青海不同产地蕨麻中氨基酸组分质量分数(s,n=3)Table 5 Mass fractions of amino acids composition in Potentilla anserina L.samples collected from different producing areas in Qinghai(s,n=3) 单位:g/hg

注:#表示为必需氨基酸,*表示为半必需氨基酸。

单位:g/hg产地代号质量分数天冬氨酸(Asp)苏氨酸(Thr)#丝氨酸(Ser)谷氨酸(Glu)1丙氨酸(Ala)1.278±0.101b 0.283±0.020ab 0.365±0.029ab甘氨酸(Gly)0.470±0.040ab 0.503±0.035a 0.653±0.055ab 2 0.850±0.075a 0.440±0.032b 0.310±0.033ab 0.520±0.028ab 0.890±0.065c 0.570±0.040b 3 1.180±0.084ab 0.435±0.021b 0.840±0.073c 0.315±0.029ab 0.555±0.043ab 0.575±0.032b 4 0.895±0.052ab 0.235±0.025a 0.305±0.022a 0.475±0.033a 0.415±0.042a 0.590±0.050a 5 1.254±0.107ab 0.324±0.019ab 0.486±0.030a 0.254±0.025ab 0.610±0.032abc 0.428±0.022ab 6 1.691±0.150b 0.398±0.035b 0.303±0.016b 0.616±0.047b 0.739±0.060bc 0.818±0.066a 7 0.327±0.028a 0.252±0.018ab 0.502±0.050a 0.507±0.041ab 0.612±0.060ab 0.418±0.037a产地代号产地代号质量分数脯氨酸(Pro)半胱氨酸(Cys)缬氨酸(Val)#甲硫氨酸(Met)#异亮氨酸(Ile)#亮氨酸(Leu)#1 0.455±0.033ab 0.021±0.002ab 0.368±0.025ab 0.042±0.003bc 0.583±0.055ab 0.370±0.025abc 2 0.520±0.030bc 0.029±0.003c 0.430±0.025ab 0.730±0.060b 0.530±0.044c 3 0.495±0.050bc 0.026±0.002bc 0.044±0.005bc 0.435±0.031b 0.068±0.005d 0.710±0.052ab 0.500±0.033c 4 0.430±0.025ab 0.017±0.001a 0.335±0.028a 0.010±0.002a 0.600±0.045ab 0.365±0.028a 5 0.490±0.029bc 0.018±0.002a 0.360±0.025ab 0.016±0.001ab 0.530±0.036ab 0.382±0.025abc 6 0.537±0.042c 0.023±0.003b 0.415±0.030ab 0.045±0.003bc 0.648±0.049ab 0.453±0.037bc 7 0.380±0.031a 0.019±0.001ab 0.350±0.020ab 0.029±0.003b 0.552±0.051a 0.382±0.028ab产地代号质量分数酪氨酸(Tyr)苯丙氨酸(Phe)#组氨酸(His)*精氨酸(Arg)*氨基酸总量(TAA)1 0.298±0.025ab 0.135±0.010ab 0.235±0.022ab 0.593±0.044ab 8.328±0.661ab 0.170±0.015b 0.300±0.019c 0.320±0.018b 0.730±0.037b 2.510±0.174b 9.880±0.759b 3 0.165±0.015ab 0.295±0.033c 0.320±0.028ab赖氨酸(Lys)#2 0.735±0.033abc 2.290±0.196ab 9.945±0.547ab 4 0.195±0.017a 0.098±0.011a 0.230±0.023a 0.505±0.051a 6.685±0.621a 0.106±0.011ab 0.204±0.015a 0.252±0.020ab 0.542±0.037ab 1.870±0.122ab 8.130±0.773ab 0.148±0.014b 6 0.319±0.025b 1.685±0.152ab 0.274±0.015bc 5 10.666±0.893b 0.692±0.052b 2.871±0.183b 7 0.202±0.016a 0.995±0.103a 0.113±0.012a 0.247±0.021ab 0.545±0.050a 1.333±0.087a 7.073±0.555a

通过单因素方差分析对青海不同产地蕨麻之间氨基酸组成的质量分数差异进行多重比较,结果表明:果洛州达日县的蕨麻中苏氨酸、甘氨酸、半胱氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸质量分数最高,玉树州囊谦县的蕨麻中丝氨酸、丙氨酸、缬氨酸、甲硫氨酸、组氨酸和赖氨酸质量分数最高,海北州门源县的蕨麻中天冬氨酸、谷氨酸、脯氨酸和精氨酸质量分数最高,并且总氨基酸质量分数也最高;各产地之间17种氨基酸和总氨基酸质量分数差异均显著(P<0.05)。

在主成分分析中以上述17种氨基酸为评判指标,以特征值λ>1的方差贡献率确定最优的主成分数,结果前2个主成分累积方差贡献率达到93.455%,能有效地解释蕨麻中氨基酸组分的总变异。通过主成分在氨基酸组分上旋转后的因子载荷矩阵得知,除了脯氨酸和甲硫氨酸2种氨基酸以外,其余15种氨基酸(占总氨基酸的94.1%)均分布在第1主成分和第2主成分中,具有较大的载荷系数值。因此,忽略不在两个主成分中的氨基酸,将氨基酸总量直接作为对蕨麻品质分析贡献大的指标性营养成分。

2.4 青海不同产地蕨麻中主要脂肪酸组分分析

由表6可知,青海不同产地蕨麻中脂肪酸种类丰富,含有棕榈酸、油酸、亚麻酸和亚油酸等11种脂肪酸,包括5种饱和脂肪酸、6种不饱和脂肪酸(其中又含有4种单不饱和脂肪酸和2种多不饱和脂肪酸),总脂肪酸质量分数为11.264~16.132 mg/g。亚油酸质量分数最高(3.07~5.38 mg/g),其次是十一烷酸(1.82~4.39 mg/g)、油酸(2.24~3.45 mg/g)和棕榈酸(1.13~2.13 mg/g),而亚麻酸(0.169~0.621 mg/g)、十七烷酸(0.033 8~0.073 2 mg/g)和癸酸(0.024 9~0.041 4 mg/g)质量分数最低;蕨麻中饱和脂肪酸平均质量分数为5.26 mg/g(占总脂肪酸质量的40.4%),不饱和脂肪酸平均质量分数为7.77 mg/g(占总脂肪酸质量的59.6%)。根据WHO/FAO总脂肪和脂肪酸膳食推荐摄入量的推荐[22],蕨麻中总饱和脂肪酸能量占总能量的1.43%,蕨麻中n-6系列多不饱和脂肪酸能量占总能量的1.08%。

表6 青海不同产地蕨麻中主要脂肪酸组成质量分数(±s,n=3)Table 6 Mass fractions of major fatty acids composition in Potentilla anserina L.collected from different producing areas in Qinghai(s,n=3)单位:mg/g

表6 青海不同产地蕨麻中主要脂肪酸组成质量分数(±s,n=3)Table 6 Mass fractions of major fatty acids composition in Potentilla anserina L.collected from different producing areas in Qinghai(s,n=3)单位:mg/g

注:#表示为饱和脂肪酸,*表示多不饱和脂肪酸,△表示单不饱和脂肪酸。

产地代号质量分数癸酸#十一烷酸#棕榈酸#硬脂酸#油酸△十八碳烯酸△1 0.041 4±0.003 9c 1.82±0.11a 1.79±0.15c 0.552±0.043d 3.45±0.27c 0.200±0.016f 2 0.026 6±0.003 1a 3.33±0.17b 2.13±0.18d 0.599±0.035e 3.19±0.30c 0.134±0.011d 3 0.031 3±0.002 5b 3.58±0.33bc 1.25±0.10ab 0.179±0.021b 2.33±0.25a 0.065±0.008a 4 0.028 3±0.002 5ab 4.05±0.35cd 1.13±0.10a 0.097±0.010a 2.35±0.20a 0.262±0.025b 5 0.025 4±0.001 9a 3.38±0.35b 1.35±0.11b 0.203±0.015b 2.45±0.18a 0.076±0.007b 6 0.024 9±0.002 7a 3.32±0.30b 1.24±0.09ab 0.332±0.022c 2.24±0.23a 0.166±0.013e 7 0.029 3±0.003 1b 4.39±0.28d 1.27±0.09ab 0.293±0.020c 2.83±0.19b 0.098±0.008c产地代号质量分数亚油酸*亚麻酸*十七烷酸#十九烯酸△二十二碳烯酸△1 5.32±0.44c 0.466±0.036f 0.492±0.037e 2 5.38±0.36c 0.048 3±0.003 3bc 0.537±0.044cd 0.073 2±0.005 6d 0.532±0.034d 3 0.207±0.017d 3.40±0.29ab 0.621±0.050b 0.049 2±0.004 2bc 0.107±0.010c 0.635±0.052cd 4 0.364±0.040e 0.073±0.009b 3.24±0.25ab 0.044 5±0.003 0b 0.340±0.024b 3.55±0.25ab 5 0.169±0.014a 0.051±0.003a 0.254±0.025a 0.033 8±0.002 8a 6 3.07±0.30a 0.415±0.032de 0.041 5±0.002 9b 0.083±0.005b 0.332±0.022b 3.71±0.33b 7 0.488±0.030bc 0.053 6±0.004 7c 0.200±0.010d 0.098±0.007c 0.449±0.033c

通过单因素方差分析对青海不同产地蕨麻之间脂肪酸组成的质量分数差异进行多重比较,结果表明:黄南州泽库县的蕨麻中癸酸、油酸、十九烯酸质量分数最高,果洛州达日县的蕨麻中棕榈酸、硬脂酸、亚油酸、十七烷酸质量分数最高,玉树州囊谦县的蕨麻中亚麻酸、二十二碳烯酸质量分数最高,海南州贵南县的蕨麻中十八碳烯酸质量分数也最高,西宁市湟源县的蕨麻中十一烷酸质量分数最高;各产地之间上述11种脂肪酸质量分数差异显著(P<0.05)。

在主成分分析中以上述11种脂肪酸为评判指标,以特征值λ>1的方差贡献率确定最优的主成分数,结果前3个主成分累积方差贡献率达到95.443%,能有效地解释蕨麻中脂肪酸组分的总变异。通过主成分在脂肪酸组分上旋转后的因子载荷矩阵得知:在第1主成分中,棕榈酸、硬脂酸和亚油酸具有较大的载荷系数值;在第2主成分中,十一烷酸具有较大的载荷系数值;在第3主成分中,亚麻酸具有较大的载荷系数值。由以上结果确定棕榈酸、硬脂酸、亚油酸、十一烷酸、亚麻酸5个成分可作为对蕨麻品质分析贡献大的指标性营养成分。

2.5 青海不同产地蕨麻中矿物质元素分析

由表7可知,青海不同产地蕨麻中主要含有9种矿物质元素,包括4种常量元素K、Na、Mg、Ca,5种必需微量元素Ge、Fe、Se、Zn、Cu。K质量分数最高(7.41~8.90 g/kg),其次质量分数较高的2种元素依次为Ca(0.99~1.44 g/kg)和Mg(1.01~1.28 g/kg),再次为Na(44.2~214.2 mg/kg)、Fe(28.2~121.3 mg/kg)、Zn(16.8~22.3 mg/kg),质量分数最低的4种元素依次为Cu(5.10~7.82 mg/kg)、Ge(27.2~43.3 μg/kg)、Se(1.28~9.52 μg/kg);按能量和营养成分含量声称的要求和条件[20],蕨麻中平均含有Mg(113.6 mg/hg换算成NRV为37.8%)、Fe(6.14 mg/hg换算成NRV为41.0%)、Cu(0.579 mg/hg换 算 成NRV为38.6%)、K(836.7 mg/hg换算成NRV为41.8%),该4种元素NRV均为每100 g蕨麻中相应矿物质元素的质量占该营养参考值的比例大于30.0%,因此蕨麻属于富含多种矿物质的食品;蕨麻中Na平均质量分数为8.71 mg/hg<40.00 mg/hg,属于极低钠食品。

表7 青海不同产地蕨麻中各种矿质元素质量分数(,n=3)Table 7 Mass fractions of mineral elements in Potentilla anserina L.collected from different producing areas in Qinghai,n=3)

表7 青海不同产地蕨麻中各种矿质元素质量分数(,n=3)Table 7 Mass fractions of mineral elements in Potentilla anserina L.collected from different producing areas in Qinghai,n=3)

注:#表示常量元素,*表示必需微量元素,ND表示未检出。

产地代号质量分数锗(Ge)*/(μg/kg)钠(Na)#/(mg/kg)铁(Fe)*/(mg/kg)1 1.18±0.09ab镁(Mg)#/(g/kg)36.4±3.0ab 53.7±2.9abc 82.5±7.3ab 2 1.01±0.10a 1.28±0.11a 43.3±3.0b 121.3±6.8c 49.7±3.2a ND 28.4±2.5a 3 1.28±0.12b 86.3±7.0abc 44.5±3.0a ND 27.2±2.3a 4 1.17±0.08ab 51.4±4.4ab 102.7±8.0ab 2.65±0.17a 1.16±0.12ab 5 28.8±2.5a 44.6±4.4ab 214.2±13.5ab 9.52±0.76a硒(Se)*/(μg/kg)6 27.6±2.2a 1.05±0.10a 44.7±3.5b 72.1±5.4b 1.52±0.13a 7 27.8±1.9a 1.10±0.10a 28.2±2.3a 44.2±3.0a 3.97±0.30a产地代号质量分数钙(Ca)#/(g/kg)钾(K)#/(g/kg)锌(Zn)*/(mg/kg)铜(Cu)*/(mg/kg)1 8.90±0.62b 5.56±0.40a 18.4±1.5ab 7.41±0.57a 2 0.99±0.08a 21.8±1.7b 7.82±0.49b 3 1.34±0.09ab 8.34±0.72ab 22.3±1.5b 5.10±0.51a 4 1.38±0.11b 8.40±0.55ab 17.9±1.3ab 5.91±0.38a 1.25±0.11ab 16.8±1.7a 5 8.56±0.70b 5.16±0.35a 6 1.44±0.15b 8.49±0.80b 1.22±0.10ab 5.60±0.42a 19.6±1.6ab 7 8.47±0.83b 1.34±0.12b 20.1±1.8ab 5.39±0.44a

通过单因素方差分析对青海不同产地蕨麻之间矿物质元素的质量分数差异进行多重比较,结果表明:黄南州泽库县的蕨麻中K、Ca质量分数最高,果洛州达日县的蕨麻中Ge、Fe、Cu质量分数最高,玉树州囊谦县的蕨麻中Mg、Zn质量分数最高,海西州都兰县的蕨麻中Na、Se质量分数也最高;各产地之间除了K、Ca、Zn质量分数差异不显著(P>0.05)以外,其余6种矿物质元素质量分数差异均显著(P<0.05)。

在主成分分析中以上述9种矿物质元素为评判指标,以特征值λ>1的方差贡献率确定最优的主成分数,结果前2个主成分累积方差贡献率达到80.059%,能有效地解释蕨麻中矿物质元素的总变异。通过主成分在矿物质元素上旋转后的因子载荷矩阵得知:在第1主成分中,K、Ca、Cu具有较大的载荷系数值;在第2主成分中,Na、Se、Zn具有较大的载荷系数值。由以上结果确定K、Ca、Cu、Na、Se、Zn 6个成分可作为对蕨麻品质分析贡献大的指标性营养成分。

2.6 青海不同产地蕨麻品质主成分分析和综合评价

从55种营养成分筛选出对蕨麻品质贡献较大的22种指标性营养成分,在主成分分析中以水分、灰分、蛋白质、脂肪、膳食纤维、单宁、总黄酮、总多酚、淀粉、多糖、总氨基酸、Na、Se、K、Ca、Zn、Cu、十一烷酸、棕榈酸、硬脂酸、亚油酸、亚麻酸22种指标性营养成分为评判指标,以特征值λ>1的方差贡献率确定最优的主成分数。结果如表8所示,前5个主成分累积方差贡献率达到97.028%,能有效地解释蕨麻品质的总变异。因此提取特征值λ>1的前5个主成分代替上述22种关键指标性营养成分对青海不同产地蕨麻品质进行评价与判断。

表8 青海蕨麻品质评价因子的特征值和累积方差贡献率Table 8 Eigenvalue and accumulative contribution rate of quality evaluation of Potentilla anserina L.samples

表9是蕨麻22种指标性成分的主成分旋转后的因子载荷矩阵,该矩阵反映了品质指标对主成分载荷系数的相对大小和作用方向。结果表明:在第1主成分中,水分、蛋白质具有较大的正载荷系数值,棕榈酸、硬脂酸、亚油酸具有较大的负载荷系数值,所以第1主成分主要反映上述5个指标性营养成分的品质特性;在第2主成分中,单宁、总黄酮、总多酚具有较大的正载荷系数值,总氨基酸具有较大的负载荷系数值,所以第2主成分主要反映上述4个指标性营养成分的品质特性;在第3主成分中,Na、Se具有较大的负载荷系数值,亚麻酸具有较大的正载荷系数值,所以第3主成分主要反映Na、Se、亚麻酸这3个指标性营养成分的品质特性;在第4主成分中,多糖、K具有较大的正载荷系数值,所以第4主成分主要反映多糖、K的品质特性;在第5主成分中,灰分、膳食纤维具有较大的正载荷系数值,淀粉具有较大的负载荷系数值,所以第5主成分主要反映灰分、膳食纤维、淀粉3个指标性营养成分的品质特性。

用表9中各指标变量的主成分载荷系数值除以特征值的平方根,得到5个主成分中每个指标对应的特征向量,以每个品质指标的相关矩阵的特征向量为权重构建这5个主成分的函数表达式,如下:

表9 主成分在各品质指标上旋转后的因子载荷矩阵Table 9 Rotated component matrix of the principal components on quality indicators

Y1=0.368X1-0.023X2+0.326X3-0.299X4+0.151X5+0.119X6+0.108X7+0.075X8+0.063X9+0.119X10-0.006X11+0.032X12+0.079X13+0.074X14+0.081X15-0.004X16-0.217X17+0.288X18-0.369X19-0.355X20-0.358X21-0.162X22

Y2=0.092X1-0.134X2+0.064X3-0.028X4+0.024X5+0.409X6+0.420X7+0.420X8+0.109X9-0.073X10-0.432X11+0.023X12+0.097X13+0.191X14+0.312X15-0.194X16-0.128X17+0.009X18-0.141X19-0.153X20-0.017X21+0.038X22

Y3=-0.026X1-0.075X2-0.091X3+0.154X4+0.233X5-0.002X6-0.042X7-0.031X8-0.074X9-0.235X10+0.141X11-0.499X12-0.450X13-0.058X14+0.072X15+0.373X16+0.058X17-0.026X18+0.027X19+0.124X20+0.059X21+0.449X22

Y4=0.154X1+0.175X2+0.027X3-0.292X4+0.021X5+0.045X6+0.035X7+0.132X8-0.101X9+0.432X10+0.042X11+0.106X12+0.071X13+0.460X14+0.313X15-0.250X16-0.338X17-0.330X18-0.133X19+0.026X200.050X21+0.086X22

Y5=0.077X1+0.502X2-0.179X3-0.104X4+0.457X5-0.168X6-0.136X7-0.002X8-0.522X9+0.097X10+0.066X11+0.049X12-0.074X13+0.098X14+0.202X15+0.097X16-0.185X17-0.162X18-0.016X19-0.125X20+0.031X21+0.112X22

将上述第1~5主成分的方差贡献率α1(27.955%)、α2(21.959%)、α3(17.246%)、α4(15.784%)、α5(14.084%)作为权数,计算主成分综合评价模型:

F=α1Y1+α2Y2+α3Y3+α4Y4+α5Y5,即F=0.279 55Y1+0.219 59Y2+0.172 46Y3+0.157 84Y4+0.140 84Y5

根据主成分综合评价模型计算出青海不同产地蕨麻的综合得分(见表10)。结果显示,主要反映第1主成分中排名前两位的蕨麻分别来自海北州门源县和玉树州囊谦县,主要反映第2主成分中排名前两位的蕨麻分别来自海南州贵南县和西宁市湟源县,主要反映第3主成分中排名前两位的蕨麻分别来自玉树州囊谦县和西宁市湟源县,主要反映第4主成分中排名前两位的蕨麻分别来自黄南州泽库县和海北州门源县,主要反映第5主成分中排名前两位的蕨麻分别来自玉树州囊谦县和黄南州泽库县,综合评价总排名前三位的蕨麻分别来自玉树州囊谦县、海南州贵南县、西宁市湟源县。

表10 青海不同产地蕨麻品质综合评价结果Table 10 Comprehensive evaluation results of quality for Potentilla anserina L.samples collected from Qinghai different producing areas

将第1主成分和第2主成分因子得分的标准化值分别作为x轴和y轴,在二维坐标系内得到蕨麻样品的主成分因子得分标准化值分布图(见图1)。代表青海7个不同产地的21个采样地点被分为独立的3类,反映了21个不同采样地点的蕨麻样品的指标性营养成分存在一定差异,同一产地的不同采样地点的蕨麻之间指标性营养成分差异小,而不同产地的蕨麻之间指标性营养成分差异大。其中,将黄南州泽库县和果洛州达日县的蕨麻样品归为Ⅰ类,将海南州贵南县和西宁市湟源县的蕨麻样品归为Ⅱ类,将玉树州囊谦县、海西州都兰县和海北州门源县的蕨麻样品归为Ⅲ类;从蕨麻样品产地地理位置分析,将青海省北部、西部和南部产地(海拔在2 800~3 700 m)归为一类,将青海省中部产地(海拔在2 900 m左右)归为一类,将青海省东部和东南部产地(海拔在4 000 m以上)归为一类。

图1 蕨麻样品的主成分因子得分标准化值分布图Fig.1 Distribution map of standardized values of principal component factor scores in Potentilla anserina L.samples

2.7 青海蕨麻与其他食品之间营养成分差异比较分析

本研究中将青海蕨麻与9种谷类作物食品、4种食用豆类作物食品、2种薯类作物食品和1种藜科藜属干果类食品中关键营养成分进行比较分析[23],数据单位已换算一致并保持同一营养成分的质量分数小数位数统一,见表11~12。

表11 青海蕨麻与其他食品之间常规营养成分、生物活性成分质量分数的差异比较Table 11 Comparison of the mass fractions differences in routine nutritional components and bioactive components between Potentilla anserina L.from Qinghai and other foods

常规营养成分的差异比较结果显示:青海蕨麻中蛋白质质量分数(11.2 g/hg)高于6种谷类作物食品(除大米12.7 g/hg、小麦11.9 g/hg、燕麦15.0 g/hg以外)和2种薯类作物食品;青海蕨麻中脂肪质量分数(1.3 g/hg)低于7种谷类作物食品(除大米0.9 g/hg、小麦1.3 g/hg以外);青海蕨麻中膳食纤维质量分数(11.8 g/hg)高于8种谷类作物食品(除青稞16.0 g/hg以外)、3种食用豆类作物食品(除大豆15.5 g/hg以外)和2种薯类作物食品;青海蕨麻中碳水化合物质量分数(66.6 g/hg)高于5种谷类作物食品(除大米71.8 g/hg、青稞73.2 g/hg、小米73.5 g/hg、高粱米70.4 g/hg以外)、4种食用豆类作物食品和2种薯类作物食品以及1种藜科藜属干果类食品;青海蕨麻中能量(1 358.9 kJ/hg)低于6种谷类作物食品(除小麦1 326.3 kJ/hg、大麦1 284.5 kJ/hg、荞麦1 355.6 kJ/hg以外)和2种食用豆类作物食品(除绿豆1 322.1 kJ/hg、赤小豆1 292.9 kJ/hg以外),但高于2种薯类作物食品和1种藜科藜属干果类食品。

生物活性成分的差异比较结果显示:青海蕨麻中淀粉质量分数(44.8 g/hg)低于9种谷类作物食品、2种食用豆类作物食品(除大豆32.0 g/hg、蚕豆35.0 g/hg以外),但高于2种薯类作物食品和1种藜科藜属干果类食品;青海蕨麻中维生素B1质量分数(0.28 mg/hg)低于6种谷类作物食品(除大米0.00 mg/hg、玉米0.21 mg/hg、荞麦0.28 mg/hg以外),但高于2种薯类作物食品和1种藜科藜属干果类食品;青海蕨麻中维生素B2质量分数(0.15 mg/hg)高于8种谷类作物食品(除荞麦0.16 mg/hg以外)、3种食用豆类作物食品(除大豆0.20 mg/hg以外)和1种藜科藜属干果类食品;青海蕨麻中维生素C质量分数(10.3 mg/hg)高于9种谷类作物食品、4种食用豆类作物食品和1种藜科藜属干果类食品;青海蕨麻中α-维生素E质量分数(2.82 mg/hg)高于5种谷类作物食品(除燕麦3.07 mg/hg、玉米3.89 mg/hg、小米3.63 mg/hg、荞麦4.40 mg/hg以外)、1种食用豆类作物食品(除大豆18.90 mg/hg、绿豆10.95 mg/hg、赤小豆14.36 mg/hg以外)、2种薯类作物食品和1种藜科藜属干果类食品。

矿物质元素的差异比较结果显示:青海蕨麻中Ca质量分数(128 mg/hg)高于8种谷类作物食品(除燕麦186 mg/hg以外)、3种食用豆类作物食品(除大豆191 mg/hg以外)、2种薯类作物食品和1种藜科藜属干果类食品;青海蕨麻中Fe质量分数(6.1 mg/hg)高于4种谷类作物食品(除青稞40.7 mg/hg、大麦6.4 mg/hg、燕麦7.0 mg/hg、高粱米6.3 mg/hg、荞麦6.2 mg/hg以外)、1种薯类作物食品(除甘薯130.0 mg/hg以外)和1种藜科藜属干果类食品;青海蕨麻中K质量分数(837 mg/hg)高于9种谷类作物食品、1种食用豆类作物食品(除大豆1 503 mg/hg、蚕豆1 117 mg/hg、赤小豆860 mg/hg以外)、2种薯类作物食品和1种藜科藜属干果类食品;青海蕨麻中Na质量分数(8.7 mg/hg)高于7种谷类作物食品(除大米21.5 mg/hg、青稞77.0 mg/hg以外)、3种食用豆类作物食品(除蚕豆86.0 mg/hg以外)、1种薯类作物食品(除甘薯28.5 mg/hg以外)和1种藜科藜属干果类食品;青海蕨麻中Cu质量分数(0.58 mg/hg)高于7种谷类作物食品(除青稞5.13 mg/hg、大麦0.63 mg/hg以外)和2种薯类作物食品;青海蕨麻中Mg质量分数(113.4 mg/hg)高于5种谷类作物食品(除大麦158.0 mg/hg、燕麦177.0 mg/hg、高粱米129.0 mg/hg、荞麦258.0 mg/hg以外)、1种食用豆类作物食品(除大豆199.0 mg/hg、绿豆125.0 mg/hg、赤小豆138.0 mg/hg以外)和2种薯类作物食品;青海蕨麻中Zn质量分数(1.95 mg/hg)高于4种谷类作物食品和2种薯类作物食品;青海蕨麻中Se质量分数(0.27 μg/hg)低于9种谷类作物食品、4种食用豆类作物食品、2种薯类作物食品和1种藜科藜属干果类食品。

表12 青海蕨麻与其他食品之间各种矿质元素质量分数的差异比较Table 12 Comparison of the mass fractions differences in mineral elements between Potentilla anserina L.from Qinghai and other foods

3 讨论

本研究中以青海7个不同产地的蕨麻为研究对象进行了营养成分分析,采用单因素方差分析比较了不同产地的蕨麻之间营养成分的差异,然后通过主成分分析从55种营养成分中筛选出对蕨麻品质贡献大的22种指标性营养成分,利用这些筛选出的指标性营养成分进行蕨麻品质综合评价,最后通过主成分因子得分标准化值分布图得出不同产地蕨麻的归属分布情况。此外,还对青海蕨麻与其他食品的关键营养成分进行差异比较分析。结果表明青海蕨麻具有高蛋白质、低脂肪、极低钠、丰富的氨基酸和脂肪酸种类、多种矿物质的特点。与其他食品营养成分比较分析发现青海蕨麻中膳食纤维、维生素B2、维生素C、Ca、K、Na质量分数高,脂肪、淀粉质量分数低,能量低。不同产地蕨麻的营养成分质量分数存在差异与当地海拔高度有一定相关性,并与不同海拔对应的气候因素(年平均气温、年平均降水量、年蒸发量、年日照时数、年太阳辐射量等)密切相关,同时还可能与蕨麻品种、培育和遗传改良、生态适应性有关。

3.1 青海不同产地蕨麻的营养成分存在差异原因分析

蕨麻在高海拔生活环境中含有相对较高质量分数的脂肪、可溶性糖等营养成分,淀粉、总皂苷、总糖质量分数在高低海拔两个生活环境中的含量变化不明显,蛋白质质量分数则在低海拔生活环境中相对较高。海拔不同,该蕨麻产区的温度指数、光合辐射、紫外线、土壤因素等也不同,从而使得蕨麻中的各营养成分质量分数也不同。

1)Ⅰ类蕨麻产地(黄南州泽库县和果洛州达日县产地)相较Ⅱ类蕨麻产地(海南州贵南县和西宁市湟源县产地)和Ⅲ类蕨麻产地(玉树州囊谦县、海西州都兰县和海北州门源县产地),年平均气温最低(-2.2℃)、年日照时数最低(2 630 h)、年太阳辐射量最低(607 kJ/cm2)、年蒸发量最低(1 266 mm),但雨热同季,降水量较丰富且集中,年平均降水量最高(460 mm)。黄南州泽库县和果洛州达日县生活环境相似,黄南州泽库县属高原亚寒带湿润气候,果洛州达日县属高寒半湿润性气候,虽然两地年日照时数(分别为2 566~2 675 h和2 430~2 840 h)、年太阳辐射量(分别为607~653 kJ/cm2和335~837 kJ/cm2)相对较低,光合作用也就相对较弱,不利于蕨麻通过光合作用积累营养成分,但黄南州泽库县和果洛州达日县年平均降水量相对较高(分别为460、541 mm)、而年蒸发量又相对较低(分别为1 325.8、1 205.9 mm),有助于土壤中能够储存更多的雨水。而雨水可以溶有更充足的氧气,冲洗掉土壤中更多的盐分,雨水中的氮素有利于蕨麻根、叶同时吸收,其弱酸性可中和北方土壤的碱性,有利于蕨麻的生长,同时黄南州泽库县和果洛州达日县海拔相对最高(分别为3 960、4 300 m)、年平均气温相对较低(分别为-2.4~-2.8℃和-0.1~-3.5℃),蕨麻需要储藏更多的营养成分,为其初始生长提供足够的能量以抵御严寒的环境,从而起到对光合作用一定的弱补偿作用。

2)Ⅱ类蕨麻相较Ⅰ类和Ⅲ类,年日照时数居中(2 685 h)、年太阳辐射量居中(628 kJ/cm2)、年蒸发量居中(1 371 mm)、年平均降水量低(406 mm),但年平均气温最高(2.7℃)。海南州贵南县和西宁市湟源县生活环境相似,均属于典型的高原大陆性气候,介于高原亚寒带和中温带之间,两地海拔(分别为3 050、2 800 m)、年日照时数(分别为2 662、2 708 h)、年太阳辐射量(分别为586、649 kJ/cm2)、年平均气温(分别为3.0、2.3℃)、年平均降水量(分别为409、404 mm)、年蒸发量(分别为1 364、1 379 mm)相对接近。年平均气温最高,日间温差大有助于蕨麻的生长。气温对蕨麻生长的影响是综合性的,既可以通过影响光合、呼吸、蒸腾等代谢过程,也可以通过影响有机物的合成和运输等代谢过程来影响蕨麻的生长,还可以直接影响土壤温度、气温以及水肥的吸收和输导来影响蕨麻的生长。此外,两地气温日差大,日温较高夜温较低能促进蕨麻营养的积累(白天温度较高有利于光合速率的提高,为蕨麻生长提供了充足的营养物质;夜温降低可减少呼吸作用对蕨麻中有机物的消耗)。此外,较低的夜温有利于蕨麻根的生长和细胞分裂素的合成,因而也提高了蕨麻的生长速率。

3)Ⅲ类蕨麻相较Ⅰ类和Ⅱ类,年日照时数最高(2 854 h)、年太阳辐射量最高(661 kJ/cm2)、年蒸发量最高(1 497 mm)、年平均降水量除了海西州都兰县外居中(441 mm),年平均气温除了海西州都兰县外居中(-0.7℃,海西州都兰县最高为4.0℃)。除了海西州都兰县外,玉树州囊谦县和海北州门源县生活环境相似,两地年日照时数(分别为2 757、2 728 h)、年太阳辐射量(分别为644、649 kJ/cm2)、年平均气温(分别为-0.5、-0.8℃)、年平均降水量(分别为419、464 mm)、年蒸发量(分别为1 502、1 427 mm)相对接近,虽然海拔存在一定差异(分别为2 950、3 700 m),但均属于典型的高原亚寒带气候,该蕨麻产区的温度指数、光合辐射、紫外线、土壤因素等可能受到海拔的影响不是很大。年日照时数和年太阳辐射量最高均有助于蕨麻的生长,光照是影响植物生长发育众多外界环境(如温度、重力、水、矿物质等)中最为重要的条件,是植物整个生长和发育过程中的重要调节因子,对植物的生长起促进作用。而海西州都兰县属于介于高原亚寒带和中温带的高原大陆性气候,地处柴达木盆地东南隅,全境可分为汗布达山区和柴达木盆地两种地貌类型。干旱少雨(年平均降水量最低为196 mm),日照充足(年日照时数3 078 h、年太阳辐射量690 kJ/cm2),东部气候温凉,年平均气温最高(4.0℃),光合作用强、气温高、昼夜温差大有利于蕨麻生长并积累营养成分,从而对干旱降水量少起到一定的补偿作用。

3.2 青海蕨麻相较于其他食品的优势与特色

将青海蕨麻与9种谷类作物食品、4种食用豆类作物食品、2种薯类作物食品和1种藜科藜属干果类食品中关键营养成分进行比较分析,结果发现青海蕨麻中膳食纤维、维生素B2、维生素C、Ca、K、Na质量分数高,脂肪、淀粉质量分数低,能量低。

1)除青稞和大豆以外,青海蕨麻中膳食纤维质量分数高于8种谷类作物食品、3种食用豆类作物食品、2种薯类作物食品和1种藜科藜属干果类食品。膳食纤维在消化系统中有吸收水分的作用,增加肠道及胃内的食物体积,可增加饱足感;又能促进肠胃蠕动,可舒解便秘;同时膳食纤维也能吸附肠道中的有害物质以便排出,改善肠道菌群,为益生菌的增殖提供能量和营养。蕨麻中的膳食纤维是健康饮食不可缺少的,在保持消化系统健康上扮演着重要的角色,经常食用可以起到预防心血管疾病、癌症、糖尿病以及其他疾病的作用。

2)除荞麦和大豆以外,青海蕨麻中维生素B2质量分数高于8种谷类作物食品、3种食用豆类作物食品和1种藜科藜属干果类食品。维生素B2为体内黄酶类辅基的组成部分(黄酶在生物氧化还原中发挥递氢作用),当缺乏时就会影响机体的生物氧化,使代谢发生障碍。因此,食用蕨麻可防治口、眼和外生殖器部位的炎症,如口角炎、唇炎、舌炎、眼结膜炎和阴囊炎等。

3)除甘薯和马铃薯以外,青海蕨麻中维生素C质量分数高于9种谷类作物食品、4种食用豆类作物食品和1种藜科藜属干果类食品。维生素C是一种水溶性维生素,在氧化还原代谢反应中起调节作用,缺乏可引起坏血病。食用蕨麻能够促进体内胶原蛋白合成、加速伤口愈合、抗氧化、促进铁的吸收和叶酸的利用以及增加造血功能等的作用。

4)除了少部分粮食作物食品如燕麦、大豆等以外,青海蕨麻中Ca质量分数高于8种谷类作物食品、3种食用豆类作物食品、2种薯类作物食品和1种藜科藜属干果类食品;青海蕨麻中K质量分数高于9种谷类作物食品、1种食用豆类作物食品、2种薯类作物食品和1种藜科藜属干果类食品;青海蕨麻中Na质量分数高于7种谷类作物食品、3种食用豆类作物食品、1种薯类作物食品和1种藜科藜属干果类食品。因此,常食用蕨麻可以起到促进骨骼和牙齿的生长和调节体内环境条件。钙具有构成机体组织如骨骼、牙齿等的重要成分,钾、钠与蛋白质共同作用维持细胞内外液适宜渗透压和酸碱平衡等。

5)除大米和小麦以外,青海蕨麻中脂肪质量分数低于7种谷类作物食品。脂肪是人体组织细胞的一个重要成分,脂肪与蛋白质结合生成的脂蛋白,在调节人本生理机能、完全生化反应方面具有重要的作用。但人的体内吸收了过多脂肪,容易发胖,还可能致癌,比如乳腺癌、结肠癌、直肠癌和胰腺癌等癌症,还会出现心脏病、高血压等症状。食用蕨麻这种低脂肪的食品可防止身体过度肥胖,减少各种因高脂肪而产生的如高血压、动脉硬化、关节炎等疾病。

6)青海蕨麻中淀粉低于9种谷类作物食品和2种食用豆类作物食品,能量低于6种谷类作物食品和2种食用豆类作物食品。食物中高淀粉可抑制肠癌的发生,但吃多了淀粉类食物会长胖,淀粉在人体里会转化成葡萄糖,从而给人体提供能量。而多余的能量没有及时消耗就会被人体以脂肪的形式储备起来,因此不利于减肥者食用。蕨麻这种低淀粉、低能量的食品有利于健身者减少脂肪积聚,降低甘油三酯和极低密度脂蛋白含量从而用于治疗高血脂,减少胰岛素输出从而减少炎症,改善血糖和胰岛素水平从而延缓身体老化、延长寿命。

4 结语

海南州贵南县和海北州门源县蕨麻为高蛋白质食品(两者NRV均大于20.00%)。各产地蕨麻均属于低脂肪食品(<3.00 g/hg)、高膳食纤维食品(>6.0 g/hg)、极低钠食品(<40.00 mg/hg),主要含有17种氨基酸和11种脂肪酸(总饱和脂肪酸能量占总能量的1.43%<10.00%,满足脂肪需要量专家委员会推荐总饱和脂肪酸的能量要求;n-6系列多不饱和脂肪酸占能比为1.08%>1.00%,满足脂肪需要量专家委员会推荐n-6系列多不饱和脂肪酸摄入量为能量的1%~2%能预防其缺乏病的要求),富含多种矿物质(主要含有9种,其中Mg、Fe、Cu、K 4种元素NRV均为每100 g蕨麻中相应矿物质元素的质量占该营养素参考值的比例大于30.0%)。与其他食品营养成分相比,青海蕨麻中膳食纤维、维生素B2、维生素C、Ca、K、Na质量分数高,脂肪、淀粉质量分数低,能量低。

蕨麻样品的主成分因子得分标准化值分布图将黄南州泽库县和果洛州达日县的蕨麻样品归为Ⅰ类,将海南州贵南县和西宁市湟源县的蕨麻样品归为Ⅱ类,将玉树州囊谦县、海西州都兰县和海北州门源县的蕨麻样品归为Ⅲ类。不同产地蕨麻的营养成分质量分数存在差异与当地海拔高度有一定相关性,并与不同海拔对应的气候因素(年平均气温、年平均降水量、年蒸发量、年日照时数、年太阳辐射量等)密切相关。海拔不同,该蕨麻产区的温度指数、光合辐射、紫外线、土壤因素等也不同,从而使得蕨麻中的各营养成分质量分数也不同。此外,不符合规律的情况可能与蕨麻品种、培育和遗传改良、生态适应性有关。

主成分综合评价模型综合评价总排名前三位的蕨麻分别来自玉树州囊谦县、海南州贵南县、西宁市湟源县。但也不能完全孤立地依据蕨麻中的各营养成分质量分数来评价其相对综合品质,还应将各营养成分之间的相互作用以及对食用植物次生代谢产物的影响等多方位来评价。作者旨在说明人工种植的蕨麻同样可具有高品质,从而为满足人们对营养价值更高、更均衡的蕨麻的需求,为促进地方经济的发展起到积极的作用。

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