原遠 李光光 鄭巖松 喬燕春 周賢玉 張華 雷建軍

摘要：【目的】分析不同菜心品種的營養(yǎng)品質(zhì)差異，為菜心的加工利用及新品種選育提供理論依據(jù)?！痉椒ā坎杉?3個菜心品種的主薹，測定其維生素C（Vc）、還原糖、粗蛋白、粗纖維和干物質(zhì)含量等營養(yǎng)指標，運用主成分分析（PCA）和聚類分析（CA）判定其營養(yǎng)品質(zhì)差異。【結(jié)果】在23個菜心品種中，四九菜心-19的Vc含量最高，約為油綠702的1.80倍；增城一號遲甜菜心王的還原糖含量最高，約為油綠701的3.00倍；四九菜心-19的粗蛋白含量最高，約為油綠802的1.60倍；油綠802的粗纖維含量最高，M120油青甜菜心王次之；增城一號遲甜菜心王的干物質(zhì)含量最高。主成分分析結(jié)果表明，第一主成分（PC1）主要綜合還原糖和粗纖維含量的信息即甜度因子，第二主成分（PC2）主要綜合Vc含量的信息即酸度因子；增城一號遲甜菜心王、連州菜心、超靚王100天油青甜菜心、嚴選特靚A50油綠甜菜心王和名優(yōu)408超冠甜菜心王分布在PC1和PC2正向區(qū)間，還原糖和酸含量高，風味比其他品種濃。聚類分析結(jié)果表明，可將23個菜心品種分為Ⅳ類，其中，四九菜心-19自成Ⅰ類，增城一號遲甜菜心王聚為Ⅱ類，油綠802聚為Ⅲ類，其余品種聚為Ⅳ類，與主成分分析結(jié)果基本一致?！窘Y(jié)論】基于主成分分析可判定23個菜心品種的營養(yǎng)品質(zhì)差異，生產(chǎn)上可根據(jù)菜心的不同營養(yǎng)品質(zhì)和功能進行加工利用，或?qū)⑦@些差異作為品種選育的依據(jù)。

關(guān)鍵詞： 菜心；營養(yǎng)品質(zhì)；主成分分析；聚類分析

中圖分類號： S663.1 文獻標志碼：A 文章編號：2095-1191（2018）08-1568-07

0 引言

【研究意義】菜心（Brassica campestris L. ssp. chinensis var. utilis Tsen et Le）是十字花科蕓薹屬蕓薹種白菜亞種的一個變種，以花薹為主要產(chǎn)品，是華南地區(qū)的主栽蔬菜品種，可進行周年生產(chǎn)供應(yīng)，具有蕓薹屬的特殊清香，品質(zhì)脆嫩，營養(yǎng)豐富，既適合內(nèi)銷，又可出口創(chuàng)匯（張華和劉自珠，2010）。隨著科技的進步和經(jīng)濟的發(fā)展，人們對蔬菜的色、香、味、形態(tài)和營養(yǎng)等提出了更高要求。但市售菜心品種繁多，形態(tài)多樣，且不同品種間營養(yǎng)品質(zhì)參差不齊。因此，分析不同品種菜心的營養(yǎng)品質(zhì)差異，對菜心的加工利用和新品種選育具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】已有研究表明，每百克菜心含能量89 kJ、水分93.5%、灰分1.10 g、粗纖維0.91 g、粗蛋白2.15 g、粗脂肪0.69 g、碳水化合物1.65 g和維生素C（Vc）52.16 mg，是人們理想的能量和膳食纖維來源（耿安靜等，2012）。歐壯喆等（2008）以調(diào)查和專家打分形式評比24個菜心品種的品質(zhì)，結(jié)果表明，特級油綠甜菜心、佰順2號早菜心和科田70天菜心的綜合性狀較佳，適宜在廣州地區(qū)推廣種植。杜志煒等（2009）研究8個早熟菜心品種的植物學性狀、產(chǎn)量和商品性，結(jié)果表明，油綠粗薹四九菜心的綜合表現(xiàn)最好，可作為優(yōu)質(zhì)出口和本地銷售品種。宋世威等（2011）采用系統(tǒng)聚類法對41個菜心品種的形態(tài)、產(chǎn)量和品質(zhì)性狀進行聚類分析，發(fā)現(xiàn)各品種在熟性和品質(zhì)等方面差異明顯，提出在生產(chǎn)中需根據(jù)銷售目標選擇適宜品種的建議。佘旭東等（2014）研究早熟菜心種質(zhì)的夏秋季表型性狀，發(fā)現(xiàn)夏季表型性狀的變異程度明顯大于秋季；夏、秋季菜心各聚為三類；振興甜菜心、早熟粗條油青甜菜心和矮腳45天菜心可初步篩選為早熟耐熱種質(zhì)材料。蘇蔚等（2014）研究菜心產(chǎn)品器官主要營養(yǎng)成分和硝酸鹽的分配規(guī)律，發(fā)現(xiàn)整株勻漿法與分器官加權(quán)求和法獲得的數(shù)值差異不顯著。鐘玉娟等（2017）研究44個菜薹品種的Vc和可溶性固形物等營養(yǎng)含量與硝酸鹽積累的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)硝酸鹽積累與營養(yǎng)指標呈顯著負相關(guān)，降低硝酸鹽含量可改善菜薹的營養(yǎng)品質(zhì)?！颈狙芯壳腥朦c】目前，運用主成分分析法對菜心品種進行營養(yǎng)品質(zhì)分析的研究鮮見報道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】測定分析23個菜心品種的營養(yǎng)指標，運用主成分分析和聚類分析判定其營養(yǎng)品質(zhì)差異，探討菜心營養(yǎng)品質(zhì)評價方法，為菜心的合理加工利用及新品種選育提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

供試菜心品種23個，其中早熟品種6個、中熟品種9個、遲熟品種8個，各品種來源及熟性見表1。

1. 2 試驗方法

田間試驗在廣州市農(nóng)業(yè)科學研究院花都基地進行，室內(nèi)試驗在廣州市農(nóng)業(yè)科學研究院農(nóng)業(yè)環(huán)境與農(nóng)產(chǎn)品檢測中心進行。各品種菜心2016年11月露地直播于廣州市農(nóng)業(yè)科學研究院花都試驗基地。采用隨機區(qū)組排列設(shè)計，每小區(qū)面積1.8 m2，行播，株間距約0.20 m×0.20 m，小區(qū)間行距約0.3 m。播前施足底肥，菜心長出2～3片真葉后間苗，使每小區(qū)苗數(shù)基本一致，常規(guī)田間管理。根據(jù)不同品種性狀判定采收時期，多數(shù)品種生長至齊口花期時采收，始收期為2016年12月，至翌年1月底結(jié)束。

1. 3 測定指標及方法

收獲時測定形態(tài)指標、生物量、產(chǎn)量及營養(yǎng)品質(zhì)指標等。每品種選取15株獨立植株，采用混合取樣法，將主薹部分洗凈、晾干，放入榨汁機中搗碎勻漿，用于測定營養(yǎng)品質(zhì)指標。Vc、還原糖、粗蛋白、粗纖維和干物質(zhì)含量分別參照GB/T 5009.86—2003、NY/T 1278—2007、GB 5009.5—2010、GB/T 5009.10—2003和GB 5009.3—2010中的方法進行測定。

1. 4 統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用SAS 9.1.3和Graphpad Prism 6.0進行統(tǒng)計及制圖，運用主成分分析法和聚類分析法中的最小距離法進行分析。

2 結(jié)果與分析

2. 1 營養(yǎng)品質(zhì)分析結(jié)果

2. 1. 1 Vc含量 23個菜心品種的Vc含量為46.17～83.01 mg/100 g（圖1-A）。其中，四九菜心-19的Vc含量最高（83.01 mg/100 g），約為油綠702（46.17 mg/100 g）的1.80倍，極顯著高于連州菜心（66.67 mg/100 g）（P<0.01，下同），二者也極顯著高于其他品種；超靚王100天油青甜菜心（63.90 mg/100 g）、油綠701（63.51 mg/100 g）和無渣120天尖葉油青菜心（62.32 mg/100 g）的Vc含量差異不顯著（P>0.05，下同），但均極顯著高于除四九菜心-19和連州菜心外的其他18個品種。四九菜心-19和連州菜心等6個品種（占參試品種數(shù)的26.09%）的Vc含量大于60.00 mg/100 g；增城一號遲甜菜心王和遲心4號等13個品種（占參試品種數(shù)的56.52%）的Vc含量為50.00～60.00 mg/100 g；油綠501和油綠702等4個品種（占參試品種數(shù)的17.39%）的Vc含量為45.00～50.00 mg/100 g。說明大部分菜心品種的Vc含量集中在50.00～60.00 mg/100 g，而早熟品種四九菜心-19和遲熟品種連州菜心的Vc含量相對較高，遲熟品種增城一號遲甜菜心王居中，中熟品種油綠702的Vc含量最低。

2. 1. 2 還原糖含量 各菜心品種的還原糖含量為0.67～2.37 g/100 g（圖1-B）。其中，增城一號遲甜菜心王的還原糖含量（2.37 g/100 g）最高，油綠802（2.35 g/100 g）次之，二者差異不顯著，但極顯著高于其他菜心品種，約為油綠701（0.67 g/100 g）、四九菜心-19（0.69 g/100 g）和油綠501（0.70 g/100 g）的3.00倍；M120油青甜菜心王和多芽90天尖葉甜菜心等6個品種（占參試品種數(shù)的26.09%）的還原糖含量為1.50～2.00 g/100 g；超靚王100天油青甜菜心和極品408甜菜心等10個品種（占參試品種數(shù)的43.48%）的還原糖含量為1.00～1.50 g/100 g；遲心4號、油綠702和四九菜心-19等5個品種（占參試品種數(shù)的21.74%）的還原糖含量為0.60～1.00 g/100 g。說明大部分菜心品種的還原糖含量在1.00～1.50 g/100 g，而增城一號遲甜菜心王和油綠802的還原糖含量較高，中熟品種油綠702和早熟品種四九菜心-19屬于低還原糖含量品種。

2. 1. 3 粗蛋白含量 各菜心品種的粗蛋白含量為1.75～2.77 g/100 g（圖1-C）。其中，四九菜心-19的粗蛋白含量（2.77 g/100 g）最高，與名優(yōu)408超冠甜菜心王（2.70 g/100 g）差異不顯著，但極顯著高于其他21個品種，約為油綠802（1.75 g/100 g）的1.60倍；嚴選特靚A50油綠甜菜心王、M120油青甜菜心王、連州菜心、無渣120天尖葉油青菜心和多芽90天尖葉甜菜心等5個品種的粗蛋白含量差異不顯著，但均顯著高于極品408甜菜心（P<0.05，下同）；四九菜心-19和連州菜心等7個品種（占參試品種數(shù)的30.43%）的粗蛋白含量為2.50～2.80 g/100 g；澳洲超級701柳葉甜菜心和遲心4號等13個品種（占參試品種數(shù)的56.52%）的粗蛋白含量為2.00～2.50 g/100 g；油綠80天、遲心2號和油綠802的粗蛋白含量低于2.00 g/100 g。說明大部分供試菜心品種的粗蛋白含量在2.00～2.50 g/100 g，而早熟品種四九菜心-19和名優(yōu)408超冠甜菜心王的粗蛋白含量較高，遲熟品種油綠802和遲心2號的粗蛋白含量較低。

2. 1. 4 粗纖維含量 各菜心品種的粗纖維含量為0.61～0.91 g/100 g（圖1-D）。其中，油綠802的粗纖維含量最高（0.91 g/100 g），M120油青甜菜心王（0.90 g/100 g）和增城一號遲甜菜心王（0.87 g/100 g）的粗纖維含量次之，三者極顯著高于其他20個品種；M120油青甜菜心王、油綠802和增城一號遲甜菜心王等5個品種（占參試品種數(shù)的21.74%）的粗纖維含量大于0.80 g/100 g；遲心2號和四九菜心-19等10個品種（占參試品種數(shù)的43.48%）的粗纖維含量為0.70～0.80 g/100 g；翠綠王80天油青甜菜心和澳洲超級701柳葉甜菜心等8個品種（占參試品種數(shù)的34.78%）的粗纖維含量低于0.70 g/100 g。說明M120油青甜菜心王、油綠802和增城一號遲甜菜心王等少數(shù)菜心品種的粗纖維含量較高，其口感稍差，而遲心2號和四九菜心-19等大部分菜心品種的粗纖維含量較低，其化渣性較好。

2. 1. 5 干物質(zhì)含量 各菜心品種的干物質(zhì)含量為5.79～8.50 g/100 g（圖1-E）。其中，增城一號遲甜菜心王的干物質(zhì)含量（8.50 g/100 g）最高，極顯著高于其他品種；嚴選特靚A50油綠甜菜心王（7.65 g/100 g）和四九菜心-19（7.55 g/100 g）的干物質(zhì)含量較高，明顯高于除增城一號遲甜菜心王外的其他20個品種；嚴選特靚A50油綠甜菜心王和四九菜心-19等8個品種（占參試品種數(shù)的34.78%）的干物質(zhì)含量為7.00～8.00 g/100 g；油綠501和M120油青甜菜心王等14個品種的干物質(zhì)含量低于7.00 g/100 g。說明增城一號遲甜菜心王、嚴選特靚A50油綠甜菜心王和四九菜心-19是干物質(zhì)含量較高的菜心品種，即含有較多有機物，可作為制備菜干的優(yōu)質(zhì)材料。

綜上所述，四九菜心-19的Vc、粗蛋白和干物質(zhì)含量均較高，增城一號遲甜菜心王的還原糖、干物質(zhì)和粗纖維含量較高，說明這兩個品種的綜合營養(yǎng)品質(zhì)較佳。

2. 2 主成分分析結(jié)果

采用主成分分析法對23個菜心品種的Vc、還原糖、粗蛋白、粗纖維和干物質(zhì)等5種營養(yǎng)成分含量進行分析，結(jié)果表明，前3個主成分的特征值較大，累計方差貢獻率達84.03%（表2），已能綜合菜心營養(yǎng)品質(zhì)的大部分信息，連續(xù)斜率較大。因此，選取前3個主成分作為供試菜心的主成分進行下一步分析。

由表3知，第一主成分（PC1）主要綜合了還原糖和粗纖維含量信息，呈正向分布，即在PC1坐標正向數(shù)值越大還原糖和粗纖維含量越高，反映的是甜度和質(zhì)構(gòu)信息，命名為甜度因子；第二主成分（PC2）主要綜合了Vc含量信息，命名為酸度因子，在PC2的正向坐標上數(shù)值越大，Vc含量就越高；第三主成分（PC3）主要綜合了粗蛋白和干物質(zhì)含量信息，命名為營養(yǎng)因子，粗蛋白含量為正向指標，干物質(zhì)含量為負向指標，即在PC3正向坐標上粗蛋白含量越高，干物質(zhì)含量越低。

從對PC1和PC2的主成分分析得分情況（圖2）可看出，23個菜心品種可分為五大類，其中編號為1、7、18和22的品種（四九菜心-19、增城一號遲甜菜心王、油綠802和油綠501）各為一類，其他19個品種為一類；編號2、3、7、19和21的品種（連州菜心、超靚王100天油青甜菜心、增城一號遲甜菜心王、名優(yōu)408超冠甜菜心王和嚴選特靚A50油綠甜菜心王）依次落在PC1和PC2的正向區(qū)間，說明這5個菜心品種（尤其是增城一號遲甜菜心王）的還原糖和酸含量較高，相對其他品種風味較濃，但粗纖維含量也偏高，會對化渣性產(chǎn)生一定影響；編號為13、16、17和18的品種（翠綠王80天油青甜菜心、M120油青甜菜心王、油綠80天和油綠802）依次落在PC1與PC2的第四區(qū)間，說明其還原糖含量較高、酸含量較低，屬于較常見的中晚熟菜心品種；編號為1、4、5、6和9的品種[四九菜心-19、油綠701、無渣120天尖葉油青菜心（808）、澳洲超級701柳葉甜菜心和創(chuàng)美大種80天尖葉甜菜心]分布在PC1與PC2的第二區(qū)間，說明其甜度較小、Vc含量較高，以四九菜心-19在PC2上得分最高。從圖2還可看出，編號為22和23的品種（油綠501和油綠702）的Vc含量較接近，但在PC1上分布差異較明顯，還原糖含量低。

2. 3 聚類分析結(jié)果

從聚類分析結(jié)果可知，在類間距離=0.8時，23個品種可分為四大類（圖3）。其中，早熟品種四九菜心-19自成第Ⅰ類，與圖2中四九菜心-19位于第二區(qū)間結(jié)果一致，主要表現(xiàn)為Vc含量較高；遲熟品種增城一號遲甜菜心王為第Ⅱ類，與圖2中遲熟品種增城一號遲甜菜心王位于第一區(qū)間結(jié)果一致，主要表現(xiàn)為還原糖、酸和纖維素含量較高；油綠802為第Ⅲ類，與圖2中油綠802位于第四區(qū)間結(jié)果一致，主要表現(xiàn)為還原糖和纖維素含量較高，酸值較低；其余20個品種聚為第Ⅳ類，綜合營養(yǎng)品質(zhì)表現(xiàn)一般。第Ⅳ類群又可分為四個亞群：Ⅳ-1亞群包含15個品種，除編號為20的品種（極品408甜菜心）為早熟品種外，其余均為中和遲熟品種（分別為8和6個）；Ⅳ-2亞群包含2個早熟品種；Ⅳ-3亞群包含2個品種，即早熟品種油綠501和中熟品種油綠702；Ⅳ-4亞群為早熟品種M120油青甜菜心王。

3 討論

菜心富含多種營養(yǎng)物質(zhì)及微量元素，尤其以維生素含量更豐富，而Vc、還原糖、粗蛋白、粗纖維和干物質(zhì)含量是衡量其品質(zhì)的重要指標（歐壯喆等，2008；杜志煒等，2009；宋世威等，2011；張曉艷等，2015）。本研究中不同菜心品種的5種營養(yǎng)品質(zhì)差異較明顯，其中，早熟品種四九菜心-19的粗蛋白和Vc含量最高，還原糖和粗纖維含量較低，綜合營養(yǎng)品質(zhì)較佳；遲熟品種油綠802的還原糖和粗纖維含量較高，粗蛋白含量較低；遲熟品種增城一號遲甜菜心王的還原糖和干物質(zhì)含量最高，粗纖維和Vc含量居中，綜合營養(yǎng)品質(zhì)好；參試的23個菜心品種中，大部分中熟品種的還原糖含量居中，早熟品種的還原糖含量較低，遲熟品種增城一號遲甜菜心王的還原糖含量最高，與張曉艷等（2015）的研究結(jié)果相似；增城一號遲甜菜心王、嚴選特靚A50油綠甜菜心王和四九菜心-19的干物質(zhì)含量較高，具有作為制備菜干優(yōu)質(zhì)材料的潛力。因此，生產(chǎn)上可根據(jù)菜心的不同營養(yǎng)功能選擇菜心品種。

采用主成分得分圖開展品種和品質(zhì)指標研究已應(yīng)用于多種園藝作物（Cecilia et al.，2007；Ankit et al.，2011；公麗艷等，2014）。本研究將主成分分析法應(yīng)用于菜心各主成分與營養(yǎng)品質(zhì)指標與品種間的關(guān)系分析，可進一步確定遲熟品種增城一號遲甜菜心王的還原糖、酸和粗纖維含量較高，但風味較其他品種濃，綜合營養(yǎng)品質(zhì)好；早熟品種四九菜心-19的Vc和粗蛋白含量較高，營養(yǎng)品質(zhì)較佳，與趙磊等（2010）、鐘玉娟等（2017）的研究結(jié)果一致。在實際生產(chǎn)中，如需選育還原糖和Vc含量較高、口感風味較濃厚的菜心品種，可在PC1與PC2得分圖第一區(qū)間選擇相應(yīng)的品種；如需選育營養(yǎng)成分較高的菜心品種，可在PC1和PC2得分圖第二區(qū)間選擇相應(yīng)的品種，再進行雜交培育。

本研究中，通過主成分分析可將23個菜心品種聚為五大類，四九菜心-19、增城一號遲甜菜心王、油綠802和油綠501各為一類，其他19個品種聚為一類。隨后的最小距離法聚類分析結(jié)果表明，四九菜心-19、增城一號遲甜菜心王和油綠802分別各聚為一類，其余品種聚為第Ⅳ類，即與主成分分析結(jié)果基本一致，且能良好地與菜心品種的熟性相對應(yīng)。但不同品種蔬菜的營養(yǎng)品質(zhì)差異明顯，仍需進一步探究其系統(tǒng)、全面的營養(yǎng)價值評價方法。

4 結(jié)論

基于主成分分析可判定23個菜心品種的營養(yǎng)品質(zhì)差異，生產(chǎn)上可根據(jù)菜心的不同營養(yǎng)品質(zhì)和功能進行加工利用，或?qū)⑦@些差異作為品種選育的依據(jù)。

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（責任編輯 思利華）