四川地区鲜食蒜苗品种采后品质分析与评价

2022-03-18罗静红罗芳耀唐月明

南方农业学报 2022年11期

高佳，罗静红，罗芳耀，唐月明，常伟，李志*

（1 四川省农业科学院农产品加工研究所，四川成都 610066；2 农业农村部西南地区园艺作物生物学及种质创制重点实验室，四川成都 610066；3四川省蔬菜工程技术研究中心，四川彭州 611934；4四川省农业科学院园艺研究所，四川成都 610066）

0 引言

【研究意义】蒜苗又名蒜毫、青蒜，是大蒜（Allium sativumL.）发育到特定时期的青苗，食用部分主要为鲜嫩的叶片与叶鞘（王庆玲等，2020）。新鲜蒜苗富含叶绿素、维生素C（Vc）、蛋白质、粗纤维、糖、氨基酸等多种营养物质（李贺等，2013；毛震宇等，2020），同时作为香辛类蔬菜含有独特的含硫化合物等风味物质（王瑜等，2014；Biancolillo et al.，2022），具有抑菌（宋彦显和闵玉涛，2013；Fratianni et al.，2016）、降血压（张鹏等，2015）、抗氧化（黄晴等，2018）等功效，是一种深受消费者喜爱的特色蔬菜。我国是最大的大蒜生产和消费国（王海平等，2006），品种资源丰富，但长期无性繁殖和不同地区间引种，导致生产上大蒜品种混杂，开展地方品种、野生资源收集保存与鉴定评价对品种资源创新和有效利用具有重要促进作用（王海平等，2012）。四川是全国大蒜主产区（李菊等，2018），也是蒜苗生产消费主要地区，因此，开展四川地区蒜苗采后品质分析与评价对筛选优良品种和明确品种鲜食加工适宜性具有积极作用。【前人研究进展】现有对蒜苗的研究主要集中在栽培技术创新（Xu et al.，2008；李贺等，2013）、引种栽培试验（王学铭等，2017）和农艺性状调查（郭文琦等，2018；李菊等，2020）等方面，而对于蒜苗品种品质分析与评价较少。高京草和程智慧（2014）分析不同品种大蒜鳞茎、蒜薹和蒜苗器官挥发性风味成分的差异，结果表明，不同品种和不同产品器官硫化物种类及含量均有显著差异，蒜苗所含挥发性风味成分主要包括硫化物、醛、酯和烷烃，蒜苗的硫化合物含量可能与品种生长期和采收期有关。秦瑜（2017）比较分析金乡大蒜、四川早蒜和苍山大蒜水培蒜苗品质差异，结果表明，施肥配方对蒜苗生长、大蒜素和Vc等产量和品质指标均有明显影响，其中金乡大蒜蒜苗的大蒜素和Vc含量显著高于其他2个品种。此外，相关研究表明，光源（杨晓建等，2010；马桂芹等，2015）、分瓣种植方式（刘静等，2018）、水肥互作（杨录良和齐广平，2018）、栽培基质（杨爽等，2018）、施肥（毛震宇等，2020；王庆玲等；2020）等因素影响蒜苗中大蒜素、游离氨基酸、叶绿素、Vc、可溶性蛋白和可溶性糖等营养物质的积累。【本研究切入点】四川大蒜品种资源丰富，但有关地方大蒜品种蒜苗采后品质分析的研究鲜见报道，不利于对品种资源的进一步分析利用。【拟解决的关键问题】收集9个来源于四川本地的蒜苗品种资源，统一种植管理，调查品种采后品质特性，通过品质相关分析、聚类分析和隶属函数分析等方法明确品种品质特性，筛选优势品种，以期为鲜食蒜苗优良品种选育和消费选择提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

9个蒜苗品种材料均由四川省农业科学院园艺研究所提供（表1）。所有材料统一种植于四川省蔬菜工程技术研究中心试验基地，露地栽培，小区面积12 m2，株行距7 cm×20 cm，每小区种植680株，3次重复，其他管理与当地常规生产管理相同。2020年9月28日播种，2021年3月3日采收。原料采收后2 h内送至实验室测定。

表1 供试蒜苗品种信息及田间表现Table 1 Variety information and field performance of gralic seedling varieties

草酸、浓硫酸、氢氧化钠、考马斯亮蓝G-250、磷酸、乙醇、蒽酮、乙酸乙酯、茚三酮、乙二醇和抗坏血酸购自成都市科隆化学品有限公司，乙酸、正丙醇、正丁醇和二氯酚靛酚钠盐购自成都金山化学试剂有限公司，乙酸钠和碳酸氢钠购自成都市科龙化工试剂厂，以上试剂均为分析纯；甲醇为色谱纯，购自赛默飞世尔科技有限公司。主要仪器设备：酶标仪（Synergy HIX，美国BioTek公司）、纤维素分析仪（Fibertec 8000，丹麦FOSS公司）、电热恒温鼓风干燥箱（DHG-9075A，上海齐欣科学仪器有限公司）、液相色谱仪（1260，美国Agilent公司）、超声波清洗器（KH2200DE，昆山禾创超声仪器有限公司）、冷冻离心机（5180R，德国Eppendorf公司）和游标卡尺（上海恒量量具有限公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 样品处理新鲜蒜苗每品种20株测定单株重、株高、假茎长、假茎粗和叶宽等鲜样指标。之后，每品种18株随机分为3个重复（每重复6株），单株分别切取叶片中间部位作为混合重复样本，一部分鲜样用于测定叶片含水率；另一部分样本采用液氮冻样，粉碎后于-80 ℃保存，用于测定Vc、粗纤维、可溶性蛋白、可溶性糖、叶绿素、游离氨基酸和蒜氨酸等内在品质指标。

1.2.2 指标测定单株重、株高（鳞茎盘至叶片最顶端的长度）、假茎长（鳞茎盘至叶片和叶鞘分界最明显的部位）、假茎粗（假茎底端最粗处直径）和叶宽（叶片最宽处的宽度）采用直接称量法测定（王庆玲等，2020）；含水率采用烘干法（曹建康等，2007）测定；Vc含量参照GB 5009.86—2016《食品安全国家标准食品中抗坏血酸的测定》，采用2,6-二氯靛酚滴定法测定；粗纤维含量参照GB/T 5009.10—2003《植物类食品中粗纤维的测定》方法，采用纤维素分析仪测定；可溶性蛋白、可溶性糖、叶绿素和游离氨基酸含量参考曹建康等（2007）的方法，分别采用考马斯亮蓝染色法、蒽酮试剂法、丙酮提取法和茚三酮显色法测定；蒜氨酸含量参考夏陈等（2017）的方法测定。

1.3 统计分析

采用Excel 2019对试验数据进行统计分析和隶属函数分析，SPSS 22.0进行差异显著性检验和相关分析，使用TBtools HeatMap绘制不同品种各指标含量的热图，并进行聚类分析。

2 结果与分析

2.1 蒜苗各指标测定结果

对9个蒜苗品种的测试指标进行分析，结果（表2）显示，13项指标在品种间的变异系数为0.71%～34.75%，其中有11项指标变异系数大于10.00%，表明品种在测试指标间差异明显。不同品种间测试指标的变异系数由大到小依次为：单株重＞游离氨基酸＞蒜氨酸＞叶宽＞可溶性蛋白＞假茎长＞假茎粗＞叶绿素＞可溶性糖＞株高＞粗纤维＞Vc＞含水率。

表2 9个蒜苗品种13项指标测定结果Table 2 Thirteen indexes data of nine garlic seedling varieties

单株重、株高、假茎长、假茎粗和叶宽反映品种的外观表型性状。1#和3#品种单株重分别为89.97和91.98 g，显著高于其他品种（P＜0.05，下同），而其他7个品种单株重差异不显著（P＞0.05，下同）；3#品种株高最高，达95.47 cm，显著高于其他品种，而其他8个品种株高在69.80～80.33 cm；9个蒜苗品种的假茎长在23.13～38.53 cm，假茎粗在1.31～1.91 cm，叶宽在1.81～3.40 cm，其中1#和3#品种表现为苗型健壮，假茎粗大，叶片较宽。9个蒜苗品种的叶片含水率在87.91%～89.95%，变异系数仅为0.71%，表明品种间差异较小。蒜苗生产以收获嫩叶和假茎为产品，假茎粗、假茎长和叶宽是影响蒜苗产量的主要农艺性状（郭文琦等，2018），若以每公顷种植714000株计算，1#和3#品种每公顷产量分别达64.24和65.67 t。

从内在营养品质来看，9个蒜苗品种叶片Vc含量在27.79～35.59 mg/100 g，7#品种含量最高，5#次之，9#最低；粗纤维含量在1.43%～1.92%，1#、2#和4#品种含量较高，而8#和9#品种含量较低；可溶性蛋白含量在247.56～466.17 μg/g，9#品种含量最高，但与5#、6#和7# 3个品种间差异不显著，1#品种含量最低；可溶性糖含量在25.95～36.33 mg/g，2#、3#和4#品种显著高于除5#品种外的其他5个品种；叶绿素含量在425.62～649.17 mg/g，9#品种含量最高，而1#品种含量最低；游离氨基酸含量在4.50～14.27 mg/g，其中4#、5#和7#品种含量低于10.00 mg/g，9#品种含量最高；蒜氨酸含量在10.68～21.03 mg/g，2#和7#品种含量较高，而3#、4#、6#和9#品种含量较低。其中，游离氨基酸和蒜氨酸含量在品种间的差异较大，9#品种游离氨基酸含量是7#品种的3.17倍，7#品种蒜氨酸含量是9#品种的1.97倍。

2.2 测试指标的相关分析结果

对13项测试指标进行相关分析，结果（表3）显示，单株重、假茎粗和叶宽3项指标间均呈极显著正相关（P＜0.01，下同）；株高与假茎长呈极显著正相关，与假茎粗呈显著正相关，表明品种的单株重、株高、假茎长、假茎粗和叶宽等外观表型性状表现出密切关联性，通常株型高大的品种假茎和叶片也相应更粗壮和宽大。此外，叶宽与可溶性蛋白呈极显著负相关，单株重与可溶性蛋白呈显著负相关。内在品质指标之间，仅有Vc与叶绿素呈显著负相关，与蒜氨酸呈显著正相关。

表3 蒜苗测定指标间的相关性Table 3 Correlation between the determination indexes of garlic seedlings

2.3 品种间测试指标的聚类分析结果

将所有测试指标数据标准化，采用TBtools HeatMap绘制不同品种各指标含量的热图（https：//github.com/CJ-Chen/TBtools），并对各品种进行聚类（图1），直观反映品种间测试指标的差异性大小。结果显示，9个蒜苗品种被分为两大类，第I大类包括1#和3# 2个品种，表现为株型粗壮，叶片宽大，含水率较高，而可溶性蛋白和叶绿素含量较低；第II大类包括7个品种，整体表现为株型相对较小，品质差异大。第II大类进一步分为2个亚类，第一亚类包括6#和9# 2个品种，表现为株型小，粗纤维、可溶性糖和蒜氨酸含量低，但可溶性蛋白、叶绿素和游离氨基酸含量相对较高；第二亚类包括7#、5#、8#、2#和4# 5个品种，表现为株型小，游离氨基酸含量较低，其余品质指标差异明显。经对不同品种测试指标的聚类分析，可按照品质差异将品种进行初步分类，供试品种中筛选出苗型粗壮、田间产量高的高产品种2个（第I大类1#和3#），而其余品种均为营养品质各有突出的特色品种。其中，6#和9#属于纤维素含量低、口感细腻，叶片翠绿，氨基酸和可溶性蛋白含量较高的鲜食营养型品种；7#、5#和8#属于Vc含量高，大蒜风味浓郁，口感细腻，叶片翠绿的风味型品种；2#和4#属于纤维素含量较高，但口感偏甜的特色品种。

图1 9个蒜苗品种的热图和聚类分析结果Fig.1 Heat map and cluster analysis map of nine tested garlic seedling varieties

2.4 蒜苗品质指标的隶属函数分析结果

为进一步明确供试蒜苗品种间内在品质特性差异，对叶片Vc、粗纤维、可溶性蛋白、可溶性糖、叶绿素、游离氨基酸和蒜氨酸共7项指标进行隶属函数分析（李守强等，2020）。粗纤维定义为鲜食蒜苗劣质指标，即值越小越好，其余指标均定义为优良指标，即值越大越好，计算品种的平均隶属函数值（表4）。9个供试蒜苗品种叶片品质指标平均隶属函数值由大到小依次为：8#＞9#＞5#＞2#＞7#＞6#＞4#＞3#＞1#，其中排名前3的品种平均隶属函数值＞0.5600，表现出较优的内在品质特性。

表4 9个蒜苗品种的综合品质比较分析Table 4 Comprehensive quality analysis of nine garlic seedling varieties

3 讨论

品种特性显著影响蒜苗采后品质特性，本研究测定9个不同来源的蒜苗地方品种13项指标，除叶片含水率外，其余指标在品种间均表现出较大差异。从品种来源来看，9个品种中除川蒜1号和川蒜2号外，均为地方种质资源，品种的来源地不同，熟性不同，表明品种间可能存在较大的遗传差异。株高、假茎长、假茎粗、叶宽等外观表型指标与品种的单株重产量性状有关，本研究中表现出较强的相关性。郭文琦等（2018）对20个地方大蒜品种蒜苗农艺性状的分析结果也表明，株高、假茎高、假茎粗和叶宽间呈极显著正相关。品种的农艺性状和品质性状表现与品种的地区适宜性、栽培管理水平等多种因素相关（李攀龙等，2020），测试指标间的相关性也会受到测试品种数量和类型影响，为提高结果的准确性和代表性，后续研究应进一步加大测试样本数量。此外，相关研究也表明通过田间增施钙肥（李贺等，2013）、缓释肥替代普通化肥（毛震宇等，2020）等方式，可显著提高蒜苗中Vc、可溶性糖、可溶性蛋白和大蒜素等营养物质含量，降低硝酸盐和粗纤维含量。本研究中所有品种均在同一生态条件和栽培管理水平下测试，品种间农艺和品质性状的差异主要受品种遗传因素影响。

本研究测定蒜苗叶片的7项主要品质指标，其中Vc和可溶性蛋白是蔬菜的常见营养物质；粗纤维和可溶性糖既是营养物质，又反映蔬菜的鲜食口感，通常消费者更喜爱粗纤维含量较低、可溶性糖含量较高、口感细嫩和偏甜的蔬菜品种。叶绿素含量反映叶片翠绿程度，蒜苗中色素以叶绿素a为主，也含有叶绿素b和类胡萝卜素（周丽君等，2018）。大蒜中富含氨基酸，包括人体必需的18种氨基酸，其中，蒜氨酸是最重要的含硫氨基酸，能与蒜氨酸酶反应生成大蒜素，随后分解为硫醚类化合物，产生特征香味（王瑜等，2014；刘建，2018）。大蒜素是大蒜的特征活性成分和风味物质，但易降解，稳定性较差，因此常采用其前体物质蒜氨酸作为大蒜风味品质的测试指标。从测定结果来看，不同品种间各项品质指标差异较大，在单个品种上也未呈现一致性规律。

为进一步筛选优势品种，对所有测试指标进行聚类分析，对品质指标进行隶属函数分析。聚类分析首先将所有品种分为单株较重、株型粗大的高产型品种和株型偏小、产量相对较低的两大类，然后按照品质相似性又分为几个特色品种亚类。隶属函数分析只采用7个品质指标进行品种排序，按照综合品质选出排名较高的江油大蒜、软叶大蒜和朝阳大蒜3个品种。结合品种聚类图来看，内在综合品质排名靠前的江油大蒜、软叶大蒜和朝阳大蒜3个品种聚类关系较近，均属于株型偏小，但营养和风味突出的苗用地方品种，其中江油大蒜为中晚熟品种，软叶大蒜为早中熟品种，朝阳大蒜为中熟品种，在生产中可错季种植搭配。比较隶属函数分析和聚类分析2种方法，尽管所采用的指标数量不同，结果呈现不同，但彼此间也存在较好的一致性。隶属函数排序结果中品质排名较低的广元蒜和川蒜1号品种，在聚类分析中首先聚类，表现为丰产性好，但品质相对偏低，而其余品种的品质相对更优。可见，聚类分析和隶属函数分析均可作为蔬菜品种采后品质分析和品种辅助筛选的分析方法。本研究优选出的丰产型品种和一些特色品质品种也可作为生产推广或未来品种杂交选育的优选材料。