市售15個產區黑木耳營養品質綜合評價

王麗艷 王鑫淼 荊瑞勇 吳 楠

(黑龍江八一農墾大學生命科學技術學院，黑龍江 大慶 163319)

黑木耳(Auriculariaauricular)是一種藥食兼用的真菌，有“素中之葷”“菌中之冠”的美稱[1]。中國是世界黑木耳的主產地，占世界黑木耳總產量的90%以上[2]，也是中國栽培產量位居第二的食用菌[3]。黑木耳子實體中含有多種營養成分，如膳食纖維[4]、脂類物質[5]、粗蛋白[6]、糖類物質[7]、氨基酸[8]和脂肪酸[8]等。此外黑木耳中的礦物質含量高于其他蔬菜，鈣、鐵等礦質含量顯著高于豬肉[9]。黑木耳中的生物活性物質具有多種生理活性，如抗氧化、降血糖、降血脂、抗腫瘤等[10-12]。黑木耳中的膳食纖維能夠促進人體腸胃蠕動，可加快營養物質的消化吸收[8]。

課題組[13]前期對黑龍江省8個不同來源地的黑木耳營養品質進行了分析與評價，發現不同來源地的黑木耳營養品質存在一定的差異，而黑龍江省內區域差異相對較小。研究擬選取中國15個省區的市售黑木耳為研究對象，分析測定其營養成分，并利用主成分分析法和隸屬函數法對黑木耳進行營養品質的綜合評價，以期為黑木耳的綜合利用提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

黑木耳：分別購置于黑龍江、遼寧、新疆、吉林、西藏、內蒙古、甘肅、河北、陜西、湖北、浙江、江西、四川、云南和貴州15個省黑木耳栽培區，購回后將黑木耳于50 ℃烘干至恒重，粉碎過80目篩，密封-20 ℃保存備用；

茚三酮：分析純，德國Menbar Pure公司；

氨基酸標準品、脂肪酸標準品：美國Sigma公司；

乙醚、硫酸、乙醇、苯酚、濃鹽酸、磺基水楊酸、氫氧化鈉等：分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 各指標測定

(1) 灰分含量：參照GB 5009.4—2016。

(2) 膳食纖維含量：參照GB 5009.88—2014。

(3) 脂肪含量：參照GB 5009.6—2016。

(4) 蛋白質含量：參照GB 5009.5—2016。

(5) 粗多糖含量：參照NY/T 1676—2008。

(6) 總糖含量：參照GB/T 9695.31—2008。

(7) 氨基酸含量：采用L-8900型氨基酸自動分析儀(日本日立高新技術公司)進行測定。

(8) 脂肪酸含量：參照GB 5009.168—2016。

(9) 鈣、鐵和鋅含量：利用ICP-MS型電感耦合等離子體質譜儀(美國賽默飛世爾科技公司)進行檢測。

1.3 數據處理及統計分析

1.3.1 隸屬函數值 按式(1)進行計算。

(1)

式中：

Xj——第j個綜合指標，j=1,2,…,n；

U(Xj)——第j個綜合指標的隸屬函數值；

Xmin、Xmax——第j個綜合指標的最小值與最大值[14-15]。

1.3.2 權重 按式(2)進行計算。

(2)

式中：

Wj——第j個綜合指標的權重；

Rj——第j個綜合指標的貢獻率[16]。

1.3.3 綜合評價值 按式(3)進行計算。

(3)

式中：

D——不同產區黑木耳品質的綜合評價值[17-18]。

1.3.4 數據統計分析 采用Excel 2013統計軟件進行數據統計與整理；主成分分析(PCA)和方差分析采用R語言；相關性分析和聚類分析采用SPSS 20.0數據分析軟件。

2 結果與分析

2.1 營養成分分析

由表1可知，15個產區黑木耳的13個營養成分均存在一定的差異，灰分含量為30.81～37.76 g/100 g，河北的最低，江西的最高；膳食纖維含量為36.45～71.24 g/100 g，陜西的最低，吉林的最高；粗脂肪含量為0.17～0.87 g/100 g，新疆的最低，江西的最高；粗蛋白含量為8.88～13.33 g/100 g，陜西的最低，浙江的最高；總糖含量為30.78～65.24 g/100 g，江西的最低，浙江的最高；粗多糖含量為3.61～11.03 g/100 g，浙江的最低，遼寧的最高；總氨基酸含量為79.95～111.53 g/kg，甘肅的最低，黑龍江的最高；必需氨基酸含量為26.72～46.65 g/kg，四川的最低，遼寧的最高；總脂肪酸含量為10.11～20.31 g/kg，江西的最低，浙江的最高；不飽和脂肪酸含量為8.29～17.18 g/kg，江西的最低，新疆的最高；鈣含量為159.09～944.19 mg/kg，吉林的最低，江西的最高；鐵含量為72.26～664.39 mg/kg，湖北的最低，江西的最高；鋅含量為6.56～67.46 mg/kg，湖北的最低，江西的最高。由方差分析可知，13個營養成分含量最低產區與最高產區均存在顯著差異(P<0.05)。

由表1可知，灰分的產區差異最小，其變異系數只有6.00%，說明產區對灰分含量的影響最小；鋅的產區差異最大，其變異系數為77.44%，說明產區對鋅含量的影響最大，其他營養成分的變異系數為6.00%～77.44%。產區對黑木耳營養成分的影響順序為鋅>鐵>鈣>粗脂肪>粗多糖>總糖>膳食纖維>不飽和脂肪酸>總脂肪酸>必需氨基酸>粗蛋白>總氨基酸>灰分。

表1 15個產區黑木耳的13個營養成分分析?Table 1 13 nutrition components analysis of commercial Auricularia auricular from 15 production area

2.2 營養成分相關性分析

由表2可知，13種營養成分之間具有不同程度的相關性，其中灰分、總糖和膳食纖維與其他營養成分之間均無顯著相關性；粗脂肪與粗多糖、必需氨基酸、鐵和鋅之間呈顯著正相關(P<0.05)；粗蛋白與鈣、鐵和鋅之間呈顯著正相關(P<0.05)；粗多糖與必需氨基酸之間呈顯著正相關(P<0.05)；總氨基酸與總脂肪酸、不飽和脂肪酸呈顯著正相關(P<0.05)；總脂肪酸與不飽和脂肪酸呈極顯著正相關(P<0.01)；鈣、鐵、鋅三者之間均存在極顯著正相關(P<0.01)。由于不同產區黑木耳的各營養成分差異不同，其相關性也不同，因此通過某個成分來評價不同產區黑木耳營養品質的優劣是不客觀的。

表2 15個產區黑木耳營養成分之間的相關性分析?Table 2 Correlation analysis between nutrition index of commercial Auricularia auricular from 15 production area

2.3 營養成分的主成分分析

2.3.1 主成分提取 對15個產區黑木耳營養成分進行綜合評價時，不能僅考慮某一種或幾種營養成分含量的多少，應考慮13種營養成分含量對黑木耳進行綜合評價[17]。由表3可知，可提取出4個主成分，其累計方差貢獻率達81.52%，綜合了15個產區黑木耳13個營養成分的大部分信息，故可以用這4個主成分代替13個營養成分對15個產區黑木耳進行營養品質綜合評價。

由表4可知，4個主成分對應特征向量分別為：

第1主成分(PC1)：F1=0.20x1+0.16x2+0.34x3+0.27x4-0.15x5+0.30x6+0.09x7+0.29x8-0.09x9-0.07x10+0.41x11+0.42x12+0.42x13，

(4)

第2主成分(PC2)：F2=-0.04x1+0.25x2-0.20x3+0.27x4+0.31x5-0.04x6+0.44x7+0.17x8+0.52x9+0.48x10+0.07x11-0.04x13，

(5)

第3主成分(PC3)：F3=0.31x1+0.36x2-0.05x3-0.44x4-0.30x5+0.45x6+0.33x7+0.21x8-0.04x9-0.02x10-0.23x11-0.20x12-0.19x13，

(6)

第4主成分(PC4)：F4=0.50x1+0.19x2-0.40x3-0.23x4+0.04x5-0.29x6+0.12x7-0.50x8-0.08x9+0.17x11+0.24x12+0.26x13。

(7)

由表3、表4可知，4個主成分中，第1主成分的方差貢獻率為35.90%，在第1主成分的表達式中，鐵含量(x12)和鋅含量(x13)系數最大，為0.42；第2主成分的方差貢獻率為23.55%，在第2主成分的表達式中，總脂肪酸含量(x9)系數最大，為0.52；第3主成分的方差貢獻率為12.56%，在第3主成分的表達式中，粗多糖含量(x6)系數最大，為0.45；第4主成分的方差貢獻率為9.51%，在第4主成分的表達式中，灰分含量(x1)系數最大，為0.50。綜上，鐵、鋅、總脂肪酸、粗多糖和灰分含量可以作為市售15個產區黑木耳營養品質綜合評價的指標。

表3 主成分的特征值、貢獻率和累計貢獻率Table 3 Eigenvalue of the principal components and their contribution and cumulative contribution rate

表4 主成分的特征向量與載荷矩陣Table 4 Principal component eigenvectors and loading matrix

2.3.2 15個產區黑木耳營養品質綜合評價

(1) 隸屬函數：由表5可知，各產區黑木耳的4個主成分的隸屬函數值不同，第1主成分的隸屬函數值中江西的最大，說明第1主成分中江西產區表現出的品質最好，而甘肅產區表現出的品質最差；第2主成分的隸屬函數值中黑龍江的最大，說明第2主成分中黑龍江產區表現出的品質最好，而四川產區表現出的品質最差；第3主成分的隸屬函數值中吉林的最大，說明第3主成分中吉林產區表現出的品質最好，而浙江產區表現出的品質最差；第4主成分的隸屬函數值中吉林的最大，說明第4主成分中吉林產區表現出的品質最好，而遼寧產區表現出的品質最差。

表5 綜合指標值、權重、隸屬函數值、D值及排序Table 5 Comprehensive index values,weightiness,subordinative function values and D values and quality rank

(2) 各綜合指標權重的確定：根據各主成分貢獻率的大小，第1主成分的貢獻率為35.90%，第2主成分的貢獻率為23.55%，第3主成分的貢獻率為12.56%，第4主成分的貢獻率為9.51%，可用式(2)求出其權重。經計算，4個主成分的權重分別為0.44，0.29，0.15，0.12。

(3) 15個產區黑木耳營養品質綜合評價：根據式(3)計算各產區黑木耳品質綜合評價即D值，根據D值大小可知，新疆、黑龍江、河北和江西的黑木耳品質較好，其D值分別為0.68，0.67，0.66，0.66，四川和甘肅的黑木耳品質較差，其D值分別為0.16，0.15。

2.3.3 15個產區黑木耳營養品質聚類分析 采用組間聯接法對表5中的D值進行聚類分析，建立了黑木耳營養品質聚類樹狀圖(圖1)。由圖1可知，聚類分析將黑木耳營養品質劃分為四大類，其品質依次降低。第I類包括新疆、黑龍江、河北和江西；第II類包括吉林、內蒙古、遼寧、西藏和浙江；第Ⅲ類包括湖北、陜西、貴州和云南；第Ⅳ類包括四川和甘肅。

圖1 15個產區黑木耳品質聚類圖Figure 1 Quality dendrogram of commercial Auricularia auricular from 15 production areas

3 結論

對市售15個產區黑木耳的13種營養成分進行了測定。結果表明，黑木耳產區對13種營養成分含量的影響順序為鋅>鐵>鈣>粗脂肪>粗多糖>總糖>膳食纖維>不飽和脂肪酸>總脂肪酸>必需氨基酸>粗蛋白>總氨基酸>灰分。主成分分析表明，從13種營養成分中提取出4個主成分，其累計貢獻率達81.52%，可較好反映出市售15個產區黑木耳營養品質的綜合信息。鐵、鋅、總脂肪酸、粗多糖和灰分含量可以作為市售15個產區黑木耳營養綜合評價的指標。根據各產區黑木耳品質綜合評價D值可知，新疆、黑龍江、河北和江西的黑木耳品質較好，其D值分別為0.68，0.67，0.66，0.66，四川和甘肅的黑木耳品質較差，其D值分別為0.16，0.15。聚類分析將市售15個產區黑木耳營養品質劃分為四大類，其品質依次降低。第I類包括新疆、黑龍江、河北和江西；第II類包括，吉林、內蒙古、遼寧、西藏和浙江；第Ⅲ類包括湖北、陜西、貴州和云南；第Ⅳ類包括四川和甘肅。