不同产地紫皮洋葱营养成分的分析比较

李其晔

（西安工程大学，陕西 西安 710048）

洋葱（Allium cepaL.）是百合科葱属二年生蔬菜。甘肃省洋葱产业协会市场调查结果显示：2019—2021年，我国洋葱平均种植面积约7万hm2，产地主要分布在甘肃、内蒙古、黑龙江、吉林、辽宁、山东、四川、云南、新疆、江苏、河南等地[1]。洋葱中富含黄酮类、甾体皂苷类、苯丙素酚类、前列腺素类、含硫类以及含氮类化合物，营养与药用价值极高，可抑制病原微生物，具有降血压、降血脂、降胆固醇、抗氧化、抗癌等功效[2]。

当前，国内外针对洋葱的研究主要集中在洋葱提取物、风味品质及生物活性等方面[2-4]。洋葱营养成分组成在报道中虽有涉及，但大多数是以单一品种或者特定产地洋葱为研究对象，罕有关于不同产地洋葱营养成分指纹图谱构建与分析比较的系统研究。不同产地的洋葱因生长环境和气候的不同，不仅性状、色泽会存在差异，营养成分也呈现一定的差异性[5]。

洋葱可根据鳞茎颜色划分为紫皮洋葱、白皮洋葱和黄皮洋葱，其中紫皮洋葱富含花青素，其种植面积占我国洋葱种植总面积的55%。为全面了解我国主要产地紫皮洋葱营养成分的差异，以河北、山东、云南和甘肃4个不同产地紫皮洋葱为研究对象，借助电感耦合等离子体质谱分析其质构、色泽、水分含量、化学特性指标（总酚含量、总黄酮含量和还原糖含量）和化学元素组成，建立紫皮洋葱中特征组分的多维、多模式指纹图谱，明确洋葱制品加工原料物质基础；结合方差分析、多元统计分析等方法，建立河北、山东、云南和甘肃紫皮洋葱的判别分析方法，识别不同产地紫皮洋葱的特征组分，为紫皮洋葱及其制品的产地溯源提供理论基础及数据支持。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

受试紫皮洋葱样品分别来自于河北肥乡、山东潍坊、云南昆明和甘肃武威，大小均匀、球面规整，无病虫害，无机械伤，无发霉、腐烂、变软、变色、畸形。

没食子酸标准品、芦丁标准品，北京索莱宝科技有限公司；Folin-酚试剂、乙醇均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司；其余有机溶剂均为国产分析纯。

1.1.2 仪器与设备

MB35/MB45 型快速水分测定仪、STARTER 3100型pH 计，奥豪斯国际贸易（上海）有限公司；TMSPRO 食品物性分析仪，美国FTC 公司；Chroma Meter CR-400 型色差仪，日本柯尼卡美能达控股公司；ICP-MS 电感耦合等离子体质谱仪，美国赛默飞世尔科技公司；WS-114 型手持糖量计，上海谱振生物有限公司；DHG-9146A 型恒温烘烤箱，上海精宏实验设备有限公司；722 型紫外线可见光分度计，上海精密科学仪器有限公司；HWS-28 型号恒温水浴锅，杭州俊升科学器材有限公司；ME204型分析天平，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；TDL-40B 型台式离心机，上海安亭科学仪器厂；FW100型高速万能粉碎机、202-0B 型电热热风干燥箱，天津市泰斯特仪器有限公司；DZF-1B 型电热恒温真空干燥箱，上海跃进医疗器械有限公司。

1.2 方法

1.2.1 测定项目与方法

1.2.1.1 水分含量及pH值

使用水分测定仪测定紫皮洋葱样品中的水分含量。使用pH 计测定紫皮洋葱样品的pH 值。每个样品重复测定3次，结果取平均值。

1.2.1.2 质构特性

采用TMS-PRO 食品物性分析仪对紫皮洋葱样品进行质构分析。由TPA模式获得硬度（Hardness）、胶黏性（Gumminess）、共聚性（Cohesiveness）、弹性（Springiness）和咀嚼性（Chewiness）共5 个TPA 参数。每个样品重复测定5次，结果取平均值。

1.2.1.3 色泽

使用色差仪对洋葱切片的L*、a*、b*值进行测定。光源为D65，直径3 mm。L*表示亮度，其值越小，表明产品的亮度越小；a*表示色泽的红/绿，a*值＜0表示绿色程度，a*值越小，绿色程度越高；b*值表示色泽的黄/蓝，b*值＞0，表示黄色程度，b*值越大，黄色程度越高。每个样品重复测定5次，结果取平均值。

1.2.1.4 可溶性固形物（TSS）含量

将紫皮洋葱用组织捣碎机捣碎，然后用手持糖度计测定可溶性固形物含量。每个样品重复测定3次，结果取平均值。

1.2.1.5 总酚含量

将紫皮洋葱用水清洗干净，于70 ℃下热风烘干处理48 h 后，以70 ℃、50 Pa（真空度）进行48 h 真空干燥处理，干洋葱粉碎后过80目筛备用，参照王存堂等[6]的方法使用福林酚比色法测定总酚含量。每个样品重复测定3次，结果取平均值。

1.2.1.6 总黄酮含量

紫皮洋葱处理方法同“1.2.1.5”，参照王存堂等[6]的方法使用三氯化铝比色法测定总黄酮含量。每个样品重复测定3次，结果取平均值。

1.2.1.7 还原糖含量

紫皮洋葱处理方法同“1.2.1.5”，参照赵亚红等[7]的方法使用斐林试剂滴定法测定还原糖含量。每个样品重复测定3次，结果取平均值。

1.2.2 特征矿物元素指纹图谱的构建

利用电感耦合等离子体质谱技术分析紫皮洋葱样品中化学元素组成；结合方差分析、多元统计分析等方法，识别不同产地来源紫皮洋葱样品中的特征化学元素，建立判别分析模型，构建紫皮洋葱特征矿物元素指纹图谱。

1.2.3 数据处理

采用XLSTAT 7.5.2（Barcelona, Spain）软件对数据进行方差分析、主成分分析（PCA）及偏最小二乘判别分析（Partial least squares-discriminant analysis,PLS-DA）。

2 结果与分析

2.1 不同产地气象资料比较分析

地域气候、收获时间都是影响洋葱品质的重要因素。我国洋葱收获工作基本从每年3月份开始，至9 月份基本结束。收获先后顺序大致是云南、福建、四川、山东、河北、内蒙、甘肃。河北肥乡洋葱成熟收获期一般在5 月下旬至6 月上旬，山东洋葱一般在5月底至6月上旬采收。

由表1 可知，4 个产地气候条件差异较大。山东紫皮洋葱产地海拔最低，仅为19 m；河北紫皮洋葱产地海拔最高，为2 648 m。甘肃紫皮洋葱产地年日照时数最高。云南紫皮洋葱产地年均气温、年均降水量、无霜期3个气象参数均为最高。河北紫皮洋葱产地除年均降水量外，其他各项气象参数值均高于受试产地的平均值。

表1 不同产地气候条件Table 1 Climatic conditions of different geographical origins

2.2 不同产地紫皮洋葱的水分含量及pH值分析

不同产地紫皮洋葱的水分含量及pH值之间均无显著差异（见表2），水分含量在89.50%～90.79%范围内，pH值在5.40～5.46范围内。

表2 不同产地紫皮洋葱理化特性Table 2 Physicochemical characteristics of purple skin onion samples from different geographical origins

2.3 不同产地紫皮洋葱的质构特征分析

质构是评价紫皮洋葱品质的重要指标。4 个产地紫皮洋葱的质构特性均不存在显著差异（见表2）。其硬度值在56.54～67.62 N 范围内，胶黏性在4.16～6.88 N 之间，共聚性在0.07～0.12 之间，弹性在2.03～2.61 mm之间，咀嚼性在8.35～27.03 mJ之间。

2.4 不同产地紫皮洋葱的色泽差异分析

由表2 可知：不同产地紫皮洋葱的亮度L*值在29.72～50.06之间，红度a*值在17.60～23.48之间，黄度b*值在-4.42～1.96 之间；河北紫皮洋葱的亮度L*值显著高于其他3 个产地的紫皮洋葱样品（P＜0.05），黄度b*值显著低于甘肃紫皮洋葱（P＜0.05），不同产地紫皮洋葱的红度a*值无显著差异。上述结果表明，河北紫皮洋葱的色泽较为鲜亮。

2.5 不同产地紫皮洋葱的可溶性固形物含量分析

可溶性固形物是指紫皮洋葱样品中的水溶性干物质，主要是糖、有机酸、单宁等，以及少量的矿物质、色素和维生素，是用来衡量紫皮洋葱品质和贮藏效果的重要指标。

由表2可知，紫皮洋葱样品的可溶性固形物含量在7.64%～9.25%之间，且产自河北的紫皮洋葱中可溶性固形物含量显著高于云南紫皮洋葱（P＜0.05），表明河北洋葱的食用品质较好。

2.6 不同产地紫皮洋葱的总酚含量分析

总酚是指所有酚类物质之和，包括多酚和单酚。紫皮洋葱的总酚含量与其抗氧化能力具有较好的正相关性。由表2可知，不同产地紫皮洋葱总酚含量之间差异显著（P＜0.05），总酚含量为2.20～8.88 μg/g，其中云南紫皮洋葱的总酚含量最高。

2.7 不同产地紫皮洋葱的总黄酮含量分析

黄酮类化合物包括黄酮类、黄酮醇、二氢黄酮类、异黄酮、二氢异黄酮、黄烷3-醇类、查尔酮类、橙酮类、花色素类等。黄酮类化合物具有广泛的药理作用，其中报道较多的是其抗氧化、抗肿瘤等活性[8-10]。

由表2可知，不同产地紫皮洋葱总黄酮含量存在差异，含量为4.40～8.28 μg/g。云南紫皮洋葱的总黄酮含量最高，显著高于其他产地紫皮洋葱（P＜0.05）；甘肃紫皮洋葱的总黄酮含量最低，显著低于其他产地紫皮洋葱（P＜0.05）；河北与山东两个产地的紫皮洋葱总黄酮含量之间差异不显著。

2.8 不同产地紫皮洋葱的还原糖含量分析

还原糖含量是食品品质分析的重要项目之一[11]，紫皮洋葱内的还原糖主要是葡萄糖、果糖和麦芽糖。由表2 可见，不同产地紫皮洋葱中还原糖含量在4.35%～5.08%范围内，山东紫皮洋葱中还原糖含量显著高于其他3个产地紫皮洋葱（P＜0.05）。

2.9 不同产地紫皮洋葱的矿物元素组成分析

对不同产地紫皮洋葱中54 种化学元素（89Y、103Rh、141Pr、147Sm、153Eu、157Gd、163Dy、165Ho、166Er、169Tm、172Yb在4 个产地紫皮洋葱中均未检出，表中未列出）含量进行分析。由表3可知，不同产地紫皮洋葱中含量最丰富的化学元素为钾，含量较丰富的其他元素分别为磷、钙、镁、钠、铁、锶、铝。已有研究表明，锶具有抗炎、抗癌、维持生殖健康的功效，还可增强免疫力，改善代谢和骨质疏松症[12-14]。

表3 不同产地紫皮洋葱主要矿物质元素含量Table 3 Contents of main chemical elements in the purple skin onion samples from different geographical origins

根据GB 2762—2017《食品安全国家标准 食品中污染物限量》[15]的要求，新鲜蔬菜中铅、镉、汞、砷和铬元素的限量值分别为0.1、0.1、0.01、0.5、0.5 mg/kg。由定量结果可知，不同产地紫皮洋葱样品的重金属含量均满足限量要求。

统计学分析结果表明，不同产地紫皮洋葱中共存在32 种化学元素，分别为硼（B）、钠（Na）、镁（Mg）、铝（Al）、磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、铁（Fe）、锌（Zn）、钒（V）、铬（Cr）、锰（Mn）、钴（Co）、镍（Ni）、铜（Cu）、砷（As）、硒（Se）、铷（Rb）、锶（Sr）、钼（Mo）、钯（Pd）、镉（Cd）、铯（Cs）、钡（Ba）、镧（La）、铷（Nd）、铽（Tb）、铪（Hf）、金（Au）、铊（Tl）、铅（Pb）和铀（U）。其中，河北肥乡紫皮洋葱样品中有25种化学元素的含量显著高于其他产地紫皮洋葱（见表3）。

为进一步识别出区分紫皮洋葱样品的化学元素标记物，对所有化学元素数据进行了偏最小二乘法判别分析（PLS-DA）。基于43 种化学元素数据构建紫皮洋葱样品PLS-DA 得分图，见图1。由图1 可以看出，受试紫皮洋葱样品明显聚成4类。采用交叉验证法对模型进行验证，共筛选出了8 个主成分；模型对自变量拟合指数R2X（cum）=0.890，对因变量的拟合指数R2Y（cum）=0.915，模型预测指数Q2（cum）=0.966，说明模型对不同产地紫皮洋葱的预测能力为96.6%。结果表明，该模型稳定可靠。

图1 PLS-DA得分图Fig.1 Score plot of PLS-DA

不同元素与洋葱样品的相关性分析如图2所示。元素距样品的距离越近，表明相关性越强。以甘肃产地洋葱为例，K、Rb 等元素与甘肃产地洋葱样品分布在一个象限区间，表明具有较强的相关性。这与表3的元素定量结果是一致的。

图2 化学元素与洋葱样品相关性分析图Fig.2 Correlation analysis chart between chemical elements and onion samples

为进一步找出对结果分型起贡献作用的变量，得到了PLS-DA 模型的变量重要性（Variable importance in projection，VIP）图，如图3 所示。VIP 值的大小代表了各化学元素对模型贡献率的大小，其值越大贡献越大。以VIP 值大于1 为界限[16-18]，共筛选出25 种差异化学元素。结合显著性分析结果，确定25种化学元素（Mg、Ba、Sr、Co、U、43Ca、44Ca、K、Cs、P、Cu、Mn、Na、Se、B、Ni、Mo、Fe、As、Zn、Cr、La、V、Cd 和Rb）为判别河北、山东、云南和甘肃紫皮洋葱的化学元素标记物。

图3 PLS-DA模型VIP图Fig.3 VIP plot of PLS-DA

3 讨论与结论

不同产地紫皮洋葱的水分含量、pH值、质构特性均不存在显著性差异，但河北紫皮洋葱色泽较为鲜亮，表明其外观品相较好。

不同产地紫皮洋葱的营养物质存在差异。河北紫皮洋葱的可溶性固形物含量最高；云南紫皮洋葱的总酚、总黄酮含量最高，说明其抗氧化能力最强；山东紫皮洋葱还原糖含量最高，河北紫皮洋葱次之。

不同产地紫皮洋葱的化学元素含量存在差异，其中河北紫皮洋葱化学元素含量最丰富。

不同产地紫皮洋葱中确定了25种化学元素为判别河北、山东、云南和甘肃紫皮洋葱的化学元素标记物。

地域气候、收获时间、品种、栽培技术等[19-22]都是影响洋葱品质的重要因素，河北肥乡海拔高、各项气象参数均值高，产出的紫皮洋葱总酚、总黄酮含量最高，外观品相好，食用品质高，营养价值丰富；云南降水量大、无霜期长，产出的紫皮洋葱药用价值较高。

本文仅对全国4 个产地（河北、山东、云南和甘肃）的紫皮洋葱进行了比较分析，今后应对同一品种紫皮洋葱进行进一步比较，在筛选出优质品种的基础上对其生物活性成分、食用安全性以及药用价值进行研究，更精准地定位紫皮洋葱的应用价值。