10 個產地蓮藕營養成分分析與品質綜合評價

程婷婷，惠小涵，尚欣欣，原新博，柯衛東，郭宏波，左小容，劉景玲

（1.西北農林科技大學化學與藥學院，陜西楊凌 712100；2.武漢市農業科學院蔬菜研究所，湖北武漢 430065；3.西安安得藥業有限責任公司，陜西西安 710075；4.西北農林科技大學生命科學學院，陜西楊凌 712100)）

蓮藕是蓮科蓮屬水生植物蓮（Nelumbo nuciferaGaertn.）的膨大根狀莖，是最常見的蔬菜之一，與茭白、荸薺、芡實等水生植物并稱為“水八仙”。蓮藕含有豐富的營養成分，如蛋白質、粗纖維、淀粉和礦物質等，且《神農本草經》中記載，藕可入藥，有清熱祛瘀、生津止渴等功效[1]。目前，對蓮藕經濟價值[2]、保鮮加工[3-5]、栽培技術[6]、營養成分的報道較多[7]。Zhao 等[8]測定了蓮藕醇提物中的脂肪酸和植物甾醇含量，Yang 等[9]測定了蓮藕中總酚的含量，張朔[10]鑒定了蓮藕中的萜類，亢金秀等[11]測定了新生蓮藕不同階段的水分、總黃酮、脂肪和蛋白質等成分，韓麗娟等[12]利用主成分分析法對不同品種水煮藕的風味物質進行了探究。現有文獻大多只針對蓮藕的部分營養成分或不同加工方法引起的成分變化進行研究，未對鮮藕的營養物質進行全面檢測和系統分析。本文對江蘇淮安、山東菏澤、四川眉山、湖北荊州、云南紅河、湖南湘潭、河南三門峽、廣西貴港、安徽蚌埠和陜西富平共10 個產地的12 份鮮藕進行了檢測，測定內容包括粗蛋白、淀粉、脂肪、粗纖維、可溶性總糖、維生素C、黃酮、總多酚、礦物質和氨基酸含量，通過因子分析、系統聚類分析，建立了蓮藕綜合品質評價體系，以期為優質蓮藕篩選提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

蓮藕（共12 份）分別來源于江蘇淮安、山東菏澤、四川眉山、湖北荊州、云南紅河、湖南湘潭、河南三門峽、廣西貴港和安徽蚌埠當地的農產品市場，陜西富平1、陜西富平2 和陜西富平3 采自陜西省富平縣環境相同、地理位置相鄰的3 個鄉鎮，所有樣品均為傳統地方品種；樣品采摘后立即用保鮮袋分裝，放在有冰袋的泡沫紙箱中，取回后存于-80 ℃冰箱；葡萄糖（≥98%）、蘆丁（≥98%）和沒食子酸（≥99%）標準品，上海源葉生物科技有限公司；氨氮標準品由硫酸銨在105 ℃下干燥2 h 制得；混合氨基酸標準溶液 美國Sigma-Aldrich 公司。

UVmini-1240 紫外分光光度計 日本島津公司；Centrifuge 5430R 高速冷凍離心機 德國艾本德公司；B-260 恒溫水浴鍋 上海亞榮生化儀器廠；KQ-500DE 型數控超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司；SZCL-2 型數顯智能控溫磁力攪拌器 鞏義市予華儀器有限責任公司；BS210S 分析天平 北京賽多利斯天平有限公司；101-3 型電熱鼓風干燥箱 北京科偉永興儀器有限公司；NEXION 300X 型電感耦合等離子體質譜儀 美國PE 公司；Mars 型微波消解儀 美國CEM 公司；S-433D 氨基酸全自動分析儀 德國Sykam 公司；SH220 石墨消解儀 濟南海能儀器有限公司。

1.2 指標測定

粗蛋白的含量采用分光光度法，參照GB 5009.5-2016《食品中蛋白質的測定》[13]，測得標曲為y=0.0095x-0.0106，R2=0.9993；脂肪的含量采用索氏抽提法，參照GB 5009.6-2016《食品中脂肪的測定》[14]；淀粉含量的測定采用酸水解法，參照GB 5009.9-2016《食品中淀粉的測定》[15]；可溶性總糖含量的測定采用蒽酮比色法[16]，測得標曲為y=9.12x -0.006，R2=0.9999；粗纖維含量的測定參照GB/T 5009.10-2003《植物類食品中粗纖維的測定》[17]；維生素C 的測定采用2,6-二氯靛酚滴定法，參照GB 5009.86-2016《食品中抗壞血酸的測定》[18]；總黃酮含量的測定參照SN/T 4592-2016《出口食品中總黃酮的測定》[19]，測得標曲為y=0.5548x-0.0018，R2=0.9996；總多酚含量的測定采用分光光度法[20]，測得標曲為y=18.666x+0.0215，R2=0.9995；礦物質含量的測定采用電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS），參照GB 5009.268-2016《食品中多元素的測定》[21]；氨基酸含量的測定參照GB 5009.124-2016《食品中氨基酸的測定》[22]。

1.3 數據處理

2 結果與分析

2.1 蓮藕成分分析

2.1.1 基本營養成分與活性成分 如表1 所示，云南紅河蓮藕的淀粉、總多酚和脂肪均為最高，質地粉糯，生食口感較差，宜加工成藕粉[23]；山東菏澤蓮藕的可溶性總糖和粗纖維含量最高，宜烹飪后食用[24]；四川眉山蓮藕的黃酮含量最高,是陜西富平2 蓮藕的6.6 倍；湖北荊州蓮藕的粗蛋白含量最高；江蘇淮安蓮藕的VC含量最高，是四川眉山蓮藕的1.3 倍，但江蘇淮安蓮藕的淀粉、總多酚和可溶性總糖均為最低，宜生食或涼拌[25]；安徽蚌埠蓮藕的粗蛋白和脂肪含量最低；湖南湘潭蓮藕的粗纖維含量最低。由測得的指標可以看出，不同產地蓮藕的VC含量相近，其余指標差異明顯，綜合考慮營養成分與活性成分，云南紅河蓮藕最佳，山東菏澤蓮藕次之，江蘇淮安蓮藕最次。

表1 不同產地蓮藕中基本營養成分與活性成分含量Table 1 Contents of essential nutrients and active ingredients of lotus root from different producing areas

2.1.2 礦物質 蓮藕中常量元素（鈣、磷、鉀）和微量元素（鐵、硒、鋅）含量的檢測結果如表2 所示，云南紅河蓮藕的鋅、鉀和鐵含量最高，其中鋅含量是湖北荊州蓮藕的5 倍，鉀含量是江蘇淮安蓮藕的1.8 倍，鐵含量是四川眉山蓮藕的7.8 倍；陜西富平1 蓮藕的鈣含量最高，比陜西富平3 蓮藕多4.4 倍；河南三門峽蓮藕的磷含量最高，是江蘇淮安蓮藕的2.7 倍；湖南湘潭蓮藕的硒含量最高，而江蘇淮安和四川眉山蓮藕中未檢測到硒。總體來看，不同產地蓮藕的礦物質含量有明顯差異，云南紅河蓮藕的多個指標均偏高，礦物質含量最豐富，江蘇淮安和陜西富平3 蓮藕的指標則偏低，礦物質含量相對貧乏，變化趨勢與基本營養成分含量一致。

表2 不同產地蓮藕中礦物質含量（mg/100 g）Table 2 Mineral contents of lotus root from different producing areas (mg/100 g)

2.2 蓮藕品質因子分析

2.2.1 公因子提取 對測得的14 個指標進行相關性分析，排除部分相關性差的指標（可溶性糖類、粗蛋白、脂肪和粗纖維），經KMO 和Bartlett 檢驗，剩余指標符合因子分析的要求（KMO＞0.6，P＜0.05）[26-27]。由表3 可知，前2 個因子的特征值大于1.0，累計方差貢獻率為73.22%，保留了原始數據的大部分信息，故提取2 個因子進行后續計算。因子1 的貢獻率高達55.50%，其中絕大部分數據都向1 靠攏，所以可將第1 因子描述為總營養。因子2 的貢獻率為17.72%，主要代表鐵、硒和VC，反映微量營養素。

表3 因子載荷矩陣、特征值及貢獻率Table 3 Factor loading,eigenvalues and variance contribution rates of principal components

2.2.2 因子得分和排名 如表4 所示，在第一因子中，云南紅河、湖南湘潭、廣西貴港和四川眉山的得分明顯高于其他產地，說明這4 個產地的蓮藕含有相對豐富的淀粉、總多酚和黃酮。在地理位置上，它們與其他產地也有明顯分界，說明蓮藕總營養與產地有密切關系。在第二因子中，云南紅河的得分明顯高于其他產地，可見該地蓮藕的礦物質和VC含量都很豐富。在因子1、因子2 和綜合得分中，云南紅河都排第一，說明在總營養和微量營養素上，云南紅河蓮藕優于其他產地。雖然湖南湘潭的3 個得分都排第二，但綜合評分僅為云南紅河蓮藕的50%，說明湖南湘潭蓮藕比其他10 個產地的蓮藕稍具優勢，與云南紅河藕的差距卻很大。不同產地蓮藕綜合得分從高到低為云南紅河＞湖南湘潭＞廣西貴港＞河南三門峽＞山東菏澤＞陜西富平1＞安徽蚌埠＞陜西富平2＞四川眉山＞湖北荊州＞陜西富平3＞江蘇淮安，其中陜西富平的3 個樣品得分表現出明顯區別，說明蓮藕的總營養和微量營養素含量不僅與地理位置有關，還可能與栽培方式、管理技術及水質等多種因素相關。

表4 因子得分及蓮藕品質綜合得分（分）Table 4 Principal component scores and corresponding comprehensive quality scores (scores)

2.3 氨基酸分析

2.3.1 氨基酸含量 從蓮藕中檢測出天冬氨酸（Asp）、谷氨酸（Glu）、蘇氨酸（Thr）、絲氨酸（Ser）、脯氨酸（Pro）、甘氨酸（Gly）、丙氨酸（Ala）、纈氨酸（Val）、蛋氨酸（Met）、異亮氨酸（Ile）、亮氨酸（Leu）、酪氨酸（Tyr）、苯丙氨酸（Phe）、賴氨酸（Lys）、組氨酸（His）和精氨酸（Arg），共16 種氨基酸，未測出（半）胱氨酸，如表5 所示。蓮藕中氨基酸的總含量在5.96‰～15.75‰，其中云南紅河、河南三門峽和湖南湘潭蓮藕的氨基酸總含量排前三，山東菏澤、廣西貴港和陜西富平1 蓮藕的氨基酸總含量相近，江蘇淮安蓮藕的氨基酸總含量最少，為云南紅河蓮藕的38%。云南紅河蓮藕的必需氨基酸和非必需氨基酸含量均為最高，江蘇淮安蓮藕均為最低，湖南湘潭蓮藕的E/T 和E/NE 值最高。總體來看，蓮藕中Asp含量最高（1.70‰～7.23‰），其次是Glu，含量最低的是Met（0.04‰～0.21‰）。

表5 不同產地蓮藕的氨基酸含量（‰）Table 5 Amino acid contents of lotus root from different producing areas (‰)

2.3.2 氨基酸營養評價 根據聯合國糧農組織（FAO）/世界衛生組織（WHO）建議的氨基酸評分標準[28]和中國預防醫學科學院營養與食品衛生研究所提出的雞蛋蛋白質模式[29]分別計算蓮藕中的必需氨基酸的氨基酸評分和化學評分，結果如表6 所示。Met +Cys 的得分在兩個體系中均為最低，Met 是蓮藕第一限制氨基酸。湖南湘潭、河南三門峽、安徽蚌埠和廣西貴港的得分顯著高于其他產地，其中湘潭蓮藕的得分最高，化學得分基本大于0.6，氨基酸評分比較接近1[30]，是所有樣品中必需氨基酸含量最均衡的，而湖北荊州的得分最低，必需氨基酸含量最不均衡。蛋白質有互補作用，即兩種或兩種以上食物以適當比例混合食用時，其中所含的必需氨基酸能相互補充，從而提高蛋白質生物價[31-32]，所以蓮藕與含蛋氨酸和異亮氨酸豐富的食物（如海藻、豆類等）[33]搭配食用可以有效提高蛋白質利用率。

表6 不同產地蓮藕的氨基酸營養評價Table 6 Amino acid nutrition evaluation of lotus root from different producing areas

2.4 蓮藕綜合品質分析

以測得的所有營養指標為分類依據，利用系統聚類法對12 個樣品的綜合品質進行分類[34]，當歐氏距離為10 時，可將結果分為3 大類，如圖1 所示。云南紅河蓮藕單獨聚為一類，說明紅河蓮藕的品質與其他產地存在明顯差異；江蘇淮安、陜西富平3 和湖北荊州蓮藕聚為一類，其余8 個產地的蓮藕聚為一類。這與蓮藕的營養成分分析結果相符，即紅河蓮藕的營養最豐富，淮安、富平3 和荊州蓮藕的品質最差，其余產地蓮藕的營養介于這兩類之間。

圖1 不同產地蓮藕品質的系統聚類Fig.1 Systematic clustering of quality of lotus root from different producing areas

3 結論

對10 個產地的12 份蓮藕樣本的基本營養成分、礦物質和氨基酸含量等多個指標進行測定，其中胱氨酸在所有樣品中均未檢出。檢測結果顯示，江蘇淮安蓮藕的VC含量最高，山東菏澤蓮藕的可溶性總糖和粗纖維含量最高，四川眉山蓮藕的黃酮含量最高，湖北荊州蓮藕的粗蛋白含量最高，云南紅河蓮藕的淀粉、脂肪、總多酚、總氨基酸、鐵、鋅和鉀含量最高，湖南湘潭蓮藕的硒含量最高，河南三門峽蓮藕的磷含量最高，陜西富平1 蓮藕的鈣含量最高。

通過因子分析得出，可以淀粉、黃酮、總多酚和微量營養素含量來評價蓮藕品質的優劣。利用系統聚類對蓮藕樣本進行綜合品質分析，可將12 份樣品劃分為3 類，其中云南紅河蓮藕的品質最優，陜西富平3、江蘇淮安和湖北荊州蓮藕的品質最差，這個結果與基本營養成分分析、礦物質分析、氨基酸分析和因子分析的結果一致。