利用隸屬函數法對不同采摘時間下拐棗成分的綜合評價研究

倪 星，闞建全

(1.陜西省旬陽縣林業局，陜西 旬陽 725700; 2.西南大學，重慶 400000)

枳椇(HoveniaacerbaLindl )為鼠李科枳椇屬植物，又俗稱拐棗、雞爪梨等(以下均統一為拐棗)，果梗含糖量極高，并富含多種營養成分，長期食用還會顯著提升機體肝糖原的含量[1]，枳椇子油含有人體必需的脂肪酸和功能成分[2～3]，集藥用和食用為一體，具有較高的開發利用價值[4]。

目前，拐棗普遍在霜降過后開始采摘，存在掠青、混采和落果的現象，降低了該地區鮮拐棗的質量和產量。現以旬陽拐棗為研究對象，分析不同采摘時間營養成分和功能活性成分含量的變化，確定拐棗的最佳采摘時間，以期為拐棗的科學生產提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選擇呂河鎮60年生的拐棗盛果期作為采樣樣樹，在霜降后開始采樣，每5 d采一次樣，到拐棗果梗完全自然掉落截止。

1.2 試驗方法(以干基計)

淀粉含量用蒽酮比色法測定[5]；脂肪含量用第一法索式抽提法測定[6]。粗纖維的測定參考GB/T 5009.10-2003《食品中粗纖維的測定》[7]。灰分的測定參考GB 5009.4-2016《食品中灰分的測定》進行測定[8]。多糖含量的測定參考宋治軍的方法[9]。生物堿含量的測定參考孟祥松方法[10]。多酚的測定參考曹建康方法[11]。黃酮的測定參考呂國紅方法[12]。二氫楊梅素含量測定參考張木子荷建立的顯齒蛇葡萄片中方法[13]。維C含量用2,6-二氯靛酚滴定法[14]。

1.3 數據統計分析

試驗數據使用Excel 2013整理，利用DPS v6.55軟件對7個不同采摘時間拐棗的成分指標進行差異顯著性、相關性分析、主成分分析，利用隸屬函數和標準差系數賦予權重法進行綜合評價，相關指標計算公式及方法參照文獻[15,16]。

1.3.1 各綜合指標的隸屬函數值

隸屬函數值計算公式：

μ(Xj)=(Xj-Xmin)/(Xmax=Xminj=1，2，．．．，n

(1)

式中Xj表示第j 個綜合指標，Xmin、Xmax為因子得分的最小值和最大值。

1.3.2 各綜合指標的權重

(2)

式中，Wj表示第j 個綜合指標在所有綜合指標中的重要程度即權重；Pj代表經主成分分析所得到各采摘時間的第j 個綜合指標的貢獻率。

1.3.3 不同采摘時間成分含量的綜合大小

(3)

式中，D值表示拐棗各采摘時間下各指標通過綜合指標評價所得到的綜合評價值。

2 結果與分析

2.1 不同采收時間對拐棗營養組分的影響

表1為不同采收時間下拐棗淀粉、脂肪、粗纖維和灰分含量。從表1可知，淀粉含量隨著采收時間的延長，差異性不顯著，其中第3次采摘時淀粉的含量最高，為26.09，第6次采摘時含量最低，為17.14，變異系數為19.2%，呈先升高后下降的趨勢；脂肪含量的差異性隨著采收時間的延長，差異顯著，其中在第1次采摘時含量最高，為2.9，第4次采收時含量最低，為1.19，變異系數為32.0%，呈先降低后升高的趨勢；粗纖維和灰分含量隨著采收時間的延長，到后期差異性顯著，其中粗纖維含量呈穩定趨勢，粗纖維在第7次采摘時含量最高，為3.91，變異系數為2%，灰分含量在第7次采摘時，含量最高，為3.88，在第3次采摘時最低，為2.72，變異系數為10.9%。

表1 不同采收時間下拐棗營養組分的含量

2.2 采收時間對拐棗活性成分的影響

表2為不同采收時間拐棗活性成分含量的變化。從表2中可知，隨采收時間的延長，多糖含量在第3次采摘時最高，為6.22，在第1次采摘時含量最低，為3.66，變異系數為14.66%，呈先升高后降低的趨勢；生物堿含量在第4次采摘時最高，為0.22，在第2次和第7次采摘時最低，為0.17，變異系數為9%，基本保持穩定；多酚含量在第1次采摘時最高，為17.59，第4次采摘時含量最低，為12.88，變異系數為11%；黃酮含量在第2次含量最高，為9.28，在5次含量最低，為6.71，變異系數為14.6%；二氫楊梅素含量在采收第1次含量最高，為5.14，在采收第30天含量最低，為3.34，變異系數為15%；多酚、黃酮和二氫楊梅素含量均呈逐漸下降的趨勢；維C含量在采收第30天含量最高，為36.18，在采收第10天含量最低，為13.99，變異系數為36.5%，呈逐漸升高的趨勢。

表2 采收時間對拐棗活性成分含量

2.3 各指標之間的相關性分析

不同采摘時間下，拐棗的營養成分發生一定程度的變化，通過各營養成分指標間的相關性分析可揭示指標間是否存在依存關系及相關關系的方向與強度[17]。從表3可以看出，各指標中存在不同程度的相關性。黃酮和多酚呈極顯著正相關；二氫楊梅素和多酚呈顯著正相關，與黃酮呈極顯著正相關；維C和二氫楊梅素呈顯著正相關；淀粉和多酚呈顯著正相關，與黃酮和二氫楊梅素呈極顯著正相關；粗纖維和黃酮、二氫楊梅素呈顯著負相關；灰分和黃酮、淀粉呈顯著負相關，和二氫楊梅素呈極顯著正相關，和維C呈顯著正相關。

表3 不同采摘時間下各指標的相關系數矩陣

根據不同采摘時期各指標的相關分析結果可知，各指標存在一定的顯著相關、極顯著相關，提供的信息發生重疊，且各指標的變化幅度也不一樣，各指標在拐棗的生長成熟過程中所起到的作用大小不同。拐棗的生長發育是個復雜的過程，因此不能用單一的指標確定最佳的采摘時間。因此，需要在此基礎上，對整個采摘期利用多元統計方法進行綜合分析。

2.4 不同采摘時間的綜合評價

2.4.1 主成分分析 對整個采摘時期測定的營養組分和功能成分進行主成分分析，從表4可知，1～3是新產生的變量，1是第一主成分，2是第二主成分，3是第三主成分。從特征值來看，前三個主成分特征值均大于1，且前三個主成分的貢獻值累積大于90%，前三個主成分提供90%以上原變量的的綜合信息，因此保留前三個主成分，這樣可將原來10個指標整合成為新的3個相互獨立的綜合指，可綜合的分析不同采摘時期拐棗的營養成分，結果見表5，其表示了主成分和原變量的關系，關系越大則特征向量的絕對值越大。因子1與黃酮、二氫楊梅素、維C關系密切；因子2與生物堿、脂肪關系密切，因子3與多糖、生物堿、淀粉關系密切。說明黃酮、二氫楊梅素、維C、生物堿、多糖、淀粉和脂肪7個指標可綜合評價拐棗營養組分和功能成分且可靠性較高。

表4 各綜合指標的特征值和貢獻率

表5 入選主成分的特征向量

2.4.2 利用隸屬函數法對拐棗不同采摘時間進行綜合評價 根據綜合指標值和公式(1)分別計算7個采摘時間的隸屬函數值u(Xj)，結果見表6。對于同一綜合指標如No1而言，在不同采摘時間下，第1次采摘時的u(Xj)值最大，為1，表明在第1次采摘時主成分一表現的成分含量最好，而在第7次采摘時的u(Xj)最小，為0，表明在第7次采摘時主成分一表現的成分最差。同時在根據各指標的累積百分率大小利用公式(2)計算出各綜合指標的權重。3個綜合指標的權重分別是0.58、0.29、0.13，利用公式(3)計算出綜合評價值D值。

綜合值D值的大小反應不同采摘時間拐棗成分含量的綜合品質的大小，D值越大，表示含有的成分含量越好，采摘的時間最合適。從D值的排序可以看到，在第2次采摘時拐棗含有的成分含量最好，為最佳采摘期。

表6 不同采摘時間因子的隸屬函數值

3 小結和討論

(1)通過各成分測定結果表明：淀粉、多糖含量在第3次采摘時最高，脂肪、多酚、黃酮和二氫楊梅素在第1次采摘時含量最高，粗纖維、灰分在第7次采摘含量最高，生物堿在第4次采摘時含量最高。

(2)通過各指標的相關性分析可知：各指標均具有一定的相關性，且部分指標間具有極顯著相關，表明各指標間提供的信息有重疊。

(3)通過對各指標進行主成分分析可知：黃酮、二氫楊梅素、維C、生物堿、多糖、淀粉和脂肪7個指標可以作為后期對拐棗成分進行分析的指標，可靠性較高。

(4)對各指標進行綜合研究可知，在第2次采摘時，拐棗含有的成分含量的綜合性最好，第2次為最佳采摘時間，及霜降之后第7天。

拐棗產量和品質因不同成熟度而存在差異，其形狀、味道也千差萬別，含有豐富的營養物質、生物活性成分越來越受到關注[18～20]，具有抗氧化[21～22]、解酒護肝[23～24]、減肥降脂[25～26]等的作用。目前，對拐棗營養成分系統檢測的研究較少，筆者研究通過在不同采摘時間下拐棗各項營養成分和活性成分含量的變化，為后期旬陽地區拐棗的科學生產及綜合利用提供參考。