兩種茶菊5個開花時期品質測定與評價

孫 英,林舒琪,楊秋玲，陳瑞丹

(花卉種質創新與分子育種北京市重點實驗室,國家花卉工程技術研究中心,城鄉生態環境北京實驗室,園林學院,北京林業大學,北京 100083)

菊花(Chrysanthemum)是我國十大傳統名花之一,具有較高的觀賞、食用和保健價值。茶菊是指經窨制后既可與茶葉混用，也可單獨飲用的菊花品種，可明目除煩、生津潤喉、解暑清心,自古以來就有茶菊可延年益壽的說法[1-4]。近年來研究也發現,茶菊中含有維生素C、氨基酸、黃酮類化合物以及多酚類物質,具有降壓、抗菌、消炎、強身健體的功效?！袢嗣妗顷惪∮浣淌谕ㄟ^實生選種的方式,獲得的一種具有極強重瓣性的白色觀賞地被菊。此外,‘玉人面’還具有很好的飲用價值,為主流茶用菊花品種之一[5-7]?！袢嗣妗栈ú杈哂械乇痪盏膬烖c:低矮、抗蟲、抗病、抗寒、抗鹽堿。隨著人們生活質量的提高,茶用菊花越來越受到人們的喜愛,‘玉人面’發展前景十分廣闊。目前‘玉人面’在北京地區已經得到了小范圍的市場推廣。

國內外學者對菊屬植物例如亳菊、滁菊、杭菊及貢菊等的研究已經取得了不少進展,如趙素會等[8]對開封特育6個菊花品種(黃飛舞、黃山皇菊、金絲大菊、銀絲大菊、白線菊、巧梁紫禹)中的六大營養成分,即水分、多糖、氨基酸、維生素C、礦物質元素及脂肪進行了分析測定,李鵬等[9]對中國滁菊、貢菊、毫菊、杭菊四種主要藥用菊花的揮發油、總黃酮和綠原酸的含量進行了比較研究,得出總黃酮和綠原酸含量均高者才是優良品種。劉戰永等[10]以菊花細粉作對比,對粉體的粒徑分布、細胞形態以及粗蛋白、粗脂肪、礦物質、黃酮、多酚、多糖等成分的變化進行了對比研究,得出超微粉碎可以提高菊花的營養保健功能。但目前對新興茶菊‘玉人面’與‘冰甜玉人’的內在品質研究還較少。呂晉慧等[11]的研究了地被菊‘玉人面’品種的遺傳轉化體系,并對轉化植株的開花特性進行分析。崔峰等[12]探討了茶菊‘玉人面’對堿脅迫的耐受程度,采用營養液砂培方法,研究了不同濃度Na2CO3脅迫對植株形態、生理生化和光合生長的影響?？梢婖r有對兩種茶菊的營養成分與功效成分的研究[12-16]。

為了充分利用茶菊資源,對茶菊的品質進行較為合理且全面的綜合評價,本文擬對兩種茶菊5個開花時期共10份樣品,以7項基本營養成分分析與3項功效成分為品質指標,進行測定,并對其進行綜合評價與感官質量評價。旨在篩選出品質較好且感官評價高的茶菊樣品。以期為研究兩個品種茶菊的品質質量提供資料,為實際生產中的采收時期提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

‘玉人面’茶菊 為干燥樣品,北京順義苗圃基地;‘冰甜玉人’茶菊 為干燥樣品,北京順義苗圃基地;綠原酸(Chlorogenic Acid)標準品 HPLC≥98%,批號:17030620,中國藥品生物制品檢定所;福林酚試劑、甲硫氨酸、盧丁對照品 分析純,Sigma公司;水合茚三酮 分析純,上海生工;乙醇、氫氧化鈉、碳酸鈉、硝酸鋁、亞硝酸鈉,沒食子酸、磷酸一氫鈉,磷酸二氫鈉、氯化亞錫 均為分析純,北京化工廠;乙腈與甲醇 均為色譜純,北京化工廠。

Biomate 3S紫外可見分光光度計 賽默飛世爾科技公司;BSA124S-CW分析天平 賽多利斯科學儀器有限公司;電熱恒溫水浴鍋 北京市長鳳儀器儀表公司;SF-6型索氏提取器 日本三紳儀器;DHG-9123A電熱恒溫鼓風干燥箱 上海恒科技有限公司;1200LC型高效液相色譜儀 美國安捷倫有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 茶菊的采集與處理 采集‘玉人面’和‘冰甜玉人’5個開花時期的茶菊,如下圖1所示?！袢嗣妗_花的5個時期分別用YRM1、YRM2、YRM3、YRM4、YRM5表示;‘冰甜玉人’的5個開花時期分別用BTYR1、BTYR2、BTYR3、BTYR4、BTYR5表示。

圖1 茶菊5個開花時期狀態示意圖Fig.1 Tea Chrysanthemum state diagram of 5 flowering period

由圖1可看出,根據花蕾期、舌狀花未開、舌狀花開20%～30%、舌狀花開50%～60%、全開的標準,將茶菊分為5個開花時期。分別進行清洗、晾曬,將晾好菊花平鋪于篩網中,(35±5) ℃的條件下,烤房中進行持續的加熱烘干至恒重,粉碎,過200目篩,備用。

1.2.2 各成分指標的測定方法 有機酸測定方法采用酸堿中和滴定法,參照Amir等[17]方法;粗纖維測定采用酸堿洗滌法,參照Amir等[8]方法;維生素C含量測定采用2,4-二硝基苯肼比色法,參照《GB/T 5009.86-2003 蔬菜、水果及其制品中總抗壞血酸的測定》進行測定;可溶性糖測定采用蒽酮比色法,參照李合生等[18]測定方法;粗蛋白測定采用凱氏定氮法,參照《GB 5009.5-2010食品中粗蛋白的測定》進行測定;游離氨基酸采用茚三酮比色法,參照《GB/T 8314-2002茶游離氨基酸總量測定》進行測定,粗脂肪采用索氏提取法,參照《GB/T 5009.6-2003食品中脂肪的測定》進行測定;總黃酮測定采用亞硝酸鈉-硝酸鋁法,參照翟梅枝[19]等方法;茶多酚含量測定采用福林酚(Folin-Ciocalten)比色法,參照《GB/T 8313-2008 茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測方法》測定。以上實驗均重復3次。

1.2.3 綠原酸含量的測定 色譜條件:色譜柱:Dikma Diamonsil C18(250 mm×4.6 mm,5 μm);流動相:乙腈-1%乙酸水溶液(12∶88);流速為1.0 mL/min;柱溫:30 ℃;檢測波長為326 nm;進樣量:10 μL。

供試品溶液的提取與制備:參照《中國藥典2015版》,取樣品0.5 g,精密稱定后置于提取瓶中,加甲醇100 mL,索氏提取2 h,冷卻,用甲醇定容于100 mL的容量瓶中,搖勻,過0.45 μm微孔濾膜,作為供試品溶液,備用。

線性關系:取綠原酸標準品1.638 mg,定容于10 mL棕色容量瓶中,即配制為綠原酸濃度為0.1638 mg/mL的母液,從母液中分別取1、2、4、6、8、10 mL至10 mL棕色容量瓶中,加甲醇溶液至刻度,0.45 μm微孔濾膜過濾,即得一系列標準液,備用。分別取上述標準液10 μL,平行進樣3次,進行測定。以進樣量為橫坐標,綠原酸的峰面積為縱坐標,得回歸方程:Y=32906X-68.271,R2=0. 9995,可看出綠原酸濃度在 0.01638～0.1638 mg/mL范圍內,線性關系良好。

樣品的測定:取供試樣品溶液10 μL,平行進樣3次,得到樣品溶液的色譜圖。由以上得出的回歸方程,可求得綠原酸質量,并得出茶菊中綠原酸的含量。

1.2.4 兩種茶菊5個開花時期的品質分析 聚類分析法:以茶菊的7項基本營養成分和3項功效成分含量指標為依據,采用Euclidean距離的方法,對10份茶菊樣品進行聚類分析。

主成分分析法:將茶菊的7項基本營養成分和3項功效成分含量指標作為變量,以供試的兩種茶菊的5個開花時期共10份茶菊作為樣本,進行主成分分析。以主成分特征值、貢獻率及累計貢獻率等主成分分析結果為依據,對兩種茶菊的5個開花時期的品質進行綜合評分。

1.2.5 茶菊品質感官評審方法 根據《GB/T 23776-2009茶葉感官評審方法》[20]中各類茶葉的感官評價方法,略有修改,制定出茶菊的感官評價方法。由經過專業培訓的10人組成感官質量評價小組,對10份茶菊樣品進行感官評價,評分標準如表1所示。

表1 菊花茶感官評分標準(分)table 1 Tea Chrysanthemum sensory scoring criteria(score)

在計算結果中,去掉一個最高分,去掉一個最低分,求得剩余分數的平均值?？偟梅钟嬎愎綖?總分=外形得分×20%+湯色得分×20%+香氣得分×30%+滋味得分×30%。

1.3 數據處理

采用Excel建立數據庫,用SPSS 17.0軟件進行單因素方差分析、聚類分析和主成分分析。

2 結果與分析

2.1 茶菊品質的測定結果

兩種茶菊5個開花時期的7項基本營養成分(有機酸、可溶性糖、粗蛋白、粗纖維、粗脂肪、游離氨基酸、維生素C)和3項有效成分含量(總黃酮、茶多酚、綠原酸)的測定結果見表2。

由表2可以看出,10份茶菊樣品的營養成分與功效成分存在顯著差異。其中BTYR1、BTYR2中有機酸含量顯著高于YRM1、YRM4和YRM5(p<0.05);YRM4、YRM5和BTYR5中可溶性糖的含量顯著高于其他7份茶菊樣品(p<0.05);10分茶樣中粗蛋白和粗纖維含量無顯著差異(p>0.05);YRM1、YRM2中粗脂肪的含量顯著高于YRM5、BTYR1、BTYR4、BTYR5(p<0.05);BTYR2、BTYR3、BTYR4中游離氨基酸含量顯著高于YRM2、YRM4、YRM5、BTYR1、BTYR5;YRM5、BTYR4、BTYR5中VC含量顯著高于YRM2、BTYR1(p<0.05);YRM3、BTYR1、BTYR2中總黃酮含量顯著高于YRM2、BTYR1(p<0.05);BTYR1中茶多酚含量顯著高于其它茶菊樣品(p<0.05);YRM4、BTYR1中綠原酸含量顯著高于其它茶菊樣品(p<0.05)。

表2 兩種茶菊5個開花時期的茶菊品質Table 2 Quality characteristics of five flowering period of tea Chrysanthemum from 2 varieties

2.2 兩種茶菊5個開花時期的聚類分析

根據7項基本營養物質含量和3項功效成分的含量對兩種茶菊5個開花時期的茶菊進行了聚類分析,結果如圖2所示。

圖2 茶菊品質聚類分析樹狀圖Fig.2 Tea Chrysanthemum quality clustering tree

由圖2可看出,當聚為2類時,YRM5、BTYR5、YRM4、BTYR4聚為一類,其可溶性糖含量高,但游離氨基酸與茶多酚含量較其他茶菊樣品偏低。YRM2、BTYR2、BTYR3、YRM3、BTYR1、YRM1聚為一類。

當聚為4類時,BTYR4單獨聚為一類,其游離氨基酸和維生素C優于其他茶菊樣品,但粗脂肪、粗纖維和總黃酮含量偏低;YRM4、YRM5和BTYR5聚為一類,其可溶性糖含量優于其他茶菊樣品,但游離氨基酸含量偏低;BTYR1單獨聚為一類,其綠原酸含量優于其他茶菊樣品,維生素C含量偏低;其他茶菊樣品聚為一類,其10項指標含量處于居中或較低狀態。

當聚為6類時,YRM5、BTYR5、YRM4仍聚為一類,BTYR2、BTYR3、YRM3聚為一類,這三個茶菊樣品的共同特征為,可溶性糖與綠原酸的含量相近且處于中等水平。YRM2單獨聚為一類,其特點為粗纖維與粗脂肪含量高,而可溶性糖、VC、總黃酮含量較其他茶菊樣品偏低。

BTYR4單獨聚為一類,其特點為,游離氨基酸、VC含量很高,粗纖維、粗脂肪、總黃酮、茶多酚含量偏低,其他指標處于中等水平。BTYR1單獨聚為一類,其特點為,有機酸、總黃酮、茶多酚、綠原酸含量均較高,游離氨基酸與VC含量偏低,其他指標含量一般。YRM1單獨聚為一類,其特點為,粗蛋白含量較高,粗纖維與綠原酸含量較低。

2.3 10份茶菊樣品品質的主成分分析

2.3.1 數據標準化 為統一數量級與量綱,需對表2的結果進行數據的標準化,標準化結果見表3。

表3 10份茶菊樣品品質性狀的數據標準化值Table 3 The standardized data for 10 quality evaluation indexes of ten tea Chrysanthemum samples

標準化消去了不同數量級與量綱的影響,用SPSS 17.0軟件對數據進行標準化處理,得到無量綱數據。再利用標準化后的數據,進行主成分分析。

2.3.2 主成分分析 表4為經主成分分析后,得到的兩種茶菊5個開花時期品質主成分的方差貢獻率。由表4可知,第1主成分的特征值為3.870,累計方差貢獻率為38.697%;第2主成分的特征值為2.082,累計方差貢獻率為59.521%;第3、4主成分的特征值均大于1,累計方差貢獻率分別為74.781%、86.124%。在初始解中由于提取了10個因子,因此原有變量的總方差均被解釋,累計方差貢獻率為100%。前4個主成分共解釋了原變量總方差的86.124%,原有變量的信息丟失較少,因子分析效果較理想。因此提取前4個主成分代替原10個指標評價兩種茶菊5個開花時期的品質。

表4 10份茶菊樣品品質主成分的方差貢獻率Table 4 Variance contribution rates of principal components to the quality characteristics of 10 tea Chrysanthemum samples

表5為茶菊各品質指標的主成分載荷矩陣,它顯示了原始變量與各主成分之間的相關程度。由表5可見,第1主成分中有機酸、粗蛋白和茶多酚載荷系數較高,酸度是決定風味的重要因子,它決定于有機酸的含量[21]。植物蛋白的營養價值極為豐富,一般含有一種氨基酸,其中人體所需的種必需氨基酸含量較高[21]。茶多酚是形成茶葉色香味的主要成份之一,也是茶葉中有保健功能的主要成份之一。具有根強的抗氧化作用[22-23]。因此,可命名為營養型品質因子。第2主成分綠原酸的載荷權數較高,因綠原酸有抗菌、利膽、升高白血球等作用[24-26],可命名為藥理型保健因子。第3主成分綜合了總黃酮信息,因其具有抗氧化與消除自由基的作用[25-26],可命名為抗衰老型保健因子。第4主成分綜合了粗纖維信息,粗纖維可促進腸胃運動,助消化[27],可命名為消化型保健因子。

表5 茶菊各品質指標的主成分載荷矩陣Table 5 The loading matrix of four principal components

2.3.3 兩種茶菊5個開花時期品質的綜合評價 用各指標變量的主成分載荷(表5)除以主成分相對應的特征值開平方根,便得到4個主成分中每個指標所對應的系數,即為特征向量,以特征向量為權重構建4個主成分的表達函數式:

F1=0.370X1-0.426X2+0.334X3+0.032X4+0.291X5+0.079X6-0.447X7+0.238X8+0.424X9+0.193X10

F2=-0.239X1+0.304X2-0.157X3+0.340X4-0.062X5-0.575X6-0.182X7+0.193X8+0.231X9+0.502X10

F3=0.210X1+0.087X2-0.137X3-0.414X4-0.585X5+0.220X6+0.316X7+0.515X8+0.141X9+0.252X10

F4=0.444X1-0.100X2-0.433X3+0.487X4-0.275X5+0.230X6+0.049X7-0.427X8+0.195X9+0.128X10

根據主成分的特征值所占主成分特征值之和的比例為權重,計算主成分綜合模型,按照以下公式計算綜合得分并進行排序:F=0.204X1-0.116X2+0.031X3+0.087X4-0.024X5-0.034X6-0.214X7+0.189X8+0.297X9+0.269X10。

5個表達式中,X1為有機酸、X2為可溶性糖、X3為粗蛋白、X4為粗纖維、X5為粗脂肪、X6為游離氨基酸、X7為維生素C、X8為總黃酮、X9為茶多酚、X10為綠原酸。

根據主成分綜合得分模型,可計算出兩種茶菊5個開花時期的綜合得分值和排序結果(表6)。

表6 兩種茶菊5個開花時期的主成分因子得分Table 6 Scores of the principal component factors from 2 varieties of five flowering period of tea Chrysanthemum

由表6可看出,綜合得分排在前5位的是依次是BTYR4、BTYR5、BTYR2、YRM3、YRM5。綜合得分在后5位的是BTYR1、BTYR3、YRM2、YRM4、YRM1。

2.4 兩種茶菊5個開花時期的感官質量評價

由表1可得茶菊感官質量評價結果中,排名前5位的是YRM4、BTYR5、YRM5、YRM3、BTYR4。排名后5位的依次是BTYR2、BTYR3、YRM1、YRM2、BTYR1。具體結果如表7所示。

表7 茶菊品質的感官評分結果Table 7 Tea Chrysanthemum quality of sensory score results

綜合10份茶菊樣品的主成分分析的綜合得分與感官質量評價結果,評分結果均較高的是BTYR4、BTYR5、YRM3、YRM5。

3 結論

本文使用主成分分析法對10份茶菊樣品中的 10項品質指標進行分析,來綜合反映10份茶菊的的品質,綜合得分越高表明該茶菊的品質越好,評分結果由高到低依次是:BTYR4>BTYR5>BTYR2>YRM3>YRM5>BTYR1>BTYR3>YRM2>YRM4>YRM1,‘玉人面’茶菊品質最好為開花第3時期,‘冰甜玉人’茶菊品質最好的為開花第4時期,可看出,兩者品質達到最好的時期有所不同,但都集中于盛花期,初開與完全盛開時品質均未達到最佳狀態。且‘冰甜玉人’茶菊排名總體靠前,表現出更為優良的品質。

感官質量評審結果顯示,說明兩種茶菊都在開花第4時期、第5時期時,感官質量較好。說明盛開期或者完全盛開的茶菊更易獲得好評。綜合內在品質與感官評審結果,BTYR4、BTYR5、YRM3、YRM5四份茶菊樣品得分均較高。實際生產中,優先選擇盛開期進行采摘生產較為合適。而初開期綜合品質排名較后,說明其營養成分與功效成分綜合含量較低,感官評審結果亦不夠理想,所以不宜進行胎菊的生產。

[1]陳俊愉. 中國菊花過去和今后對世界的貢獻[J]. 中國園林,2005,21(9):73-75.

[2]崔峰,任磊,趙夏陸,等. ‘玉人面’對堿脅迫的形態和生理響應[J]. 山西農業大學學報:自然科學版,2015,35(2):162-168.

[3]辛國奇,李水祥,陳曉燕,等. 茶菊引種實驗與加工工藝研究初報[J]. 河南林業科技,2014,34(2):15-19.

[4]靳璟. 早花茶用地被菊新品種的選育[D]. 北京:北京林業大學,2007:1-2.

[5]景珊. 地被茶菊花期改良育種研究[D]. 北京:北京林業大學,2012.

[6]許冰冰. 茶用菊品種的篩選與評價[D]. 南京:南京農業大學,2014:1-3.

[7]王存琴,汪榮斌,張艷華. 菊花的化學成分及藥理活性[J].長春中醫藥大學學報,2014,30(1):28-30.

[8]趙素會. 6種菊花營養成分分析[D]. 開封:河南大學,2015:2-5.

[9]李鵬,陳崇宏,張永紅. 四種藥用菊花內在質量的比較研究[J]. 海峽藥學,2006,18(2):66-68.

[10]劉戰永,李鳳英. 超微粉碎對菊花營養和功效成分的影響[J]. 河北科技師范學院學報,2015,29(1):18-22.

[11]呂晉慧,吳月亮,孫磊,等. AP1基因轉化地被菊品種‘玉人面’的研究[J]. 林業科學,2007(9):128-132.

[12]陳凱,屈亞楠. 野菊花活性成分及應用的研究進展[J]. 安徽化工,2014,40(1):10-13.

[13]謝占芳,張倩倩,朱凌佳,等. 菊花化學成分及藥理活性研究進展[J]. 河南大學學報:醫學版,2015,34(4):290-300.

[14]張星海. 不同來源菊花化學成分、抗炎作用及其機理的研究[D]. 南京:南京中醫藥大學,2014:1-5.

[15]高宏. 菊花中微量元素對其抗炎作用的影響[J]. 中醫藥管理雜志,2006,14(1):24-25.

[16]宋彥麗,蔣細旺. 茶用菊花耐熱變異體的主要營養成分分析[J]. 長江大學學報:自科版,2014,11(35):77-80.

[17]Amir Y,Haenni A L,Youyou A. Physical and biochemical differences in the composition of the seeds of Algerian leguminous crops[J]. Journal of Food Composition & Analysis,2007,20(6):466-471.

[18]李合生. 植物生理生化實驗原理和技術[M]. 北京：高等教育出版社,2000:167-169.

[19]翟梅枝,張鳳云,高紹棠,等. 核桃葉總黃酮提取方法研究[J]. 陜西林業科技,2000(1):5-8.

[20]中華全國供銷合作總社. GB/T 23776-2009. 茶葉感官評審方法[S]. 北京:中國標準出版社,2009.

[21]陳軍,劉延剛,張永濤,等. 食用菊花的營養保健功能及盆栽技術[J]. 農業科技通訊,2015(1):186-188..

[22]王存琴,汪榮斌,張艷華. 菊花的化學成分及藥理活性[J]. 長春中醫藥大學學報,2014,30(1):28-30.

[23]陳韻姿,李子鴻,李懷國,等. 四大品種菊花中不同成分含量比較[J]. 廣州中醫藥大學學報,2016,33(6):871-874.

[24]Yang Cheng,Guo Juxian. The nutritive compositions of main wild vegetables in South China[J]. Food Science,2002,13(11):121-125.

[25]張清華,張玲. 菊花化學成分及藥理作用的研究進展[J].食品與藥品,2007,9(2):60-63.

[26]楊繼鋒,黃利權,費洪標,等. 青貯菊花稈營養成分的分析[J]. 當代畜牧,2015(8):90-92.

[27]瞿璐,王濤,董勇喆,等. 菊花化學成分與藥理作用的研究進展[J]. 藥物評價研究,2015,38(1):98-104.