7種百合內外鱗片營養品質及抗氧化特性評價

羅耀華，王馨雨，陳 晟，張達莉，蔣 冰，丁勝華,

（1.湖南大學研究生院隆平分院，湖南長沙 410125；2.湖南省農業科學院農產品加工研究所，湖南長沙410125；3.果蔬貯藏加工與質量安全湖南省重點實驗室，果蔬貯藏加工與質量安全國際聯合實驗室，湖南長沙 410125）

百合是百合科百合屬植物，原產于亞洲東部的溫帶地區，主要以野生百合為主[1]，目前全球已發現上百個品種，中國作為百合主要的產地之一約有47個種，18個變種[2-3]。百合，地下部分具有可食用的肉質鱗莖，是重要的藥食同源資源[4]?！渡褶r本草經》中首次記載百合“味甘，平。主邪氣腹張，心痛，利大小便，補中益氣”[5]。百合鱗莖形狀受品種、土壤質地、栽培技術等多種因素影響，橢圓形和扁球形為常見形狀。研究發現，百合中含有豐富的淀粉[6]、蛋白質、膳食纖維[7]、維生素 C、氨基酸及多種礦質元素[8]，具有較高的營養價值。茅云楓等[9]發現川百合含有最高量的還原糖和游離氨基酸卷丹百合的Cu、Zn、Na元素含量遠高于其他3種百合。岳玲等[10]以大花卷丹為試材發現，大花卷丹鱗莖中蛋白質、淀粉、皂苷和總黃酮含量均高于蘭州百合。此外，百合鱗莖還含有多糖、皂苷[11]、生物堿、多酚、甾體糖苷等多種功效成分，具有抗炎、抗抑郁和抗氧化等功效[12]。

百合鱗莖由鱗片抱合而成，內片薄嫩，外片肥厚，顏色隨種類、品種而異。王馨雨等[13]對比7種百合內外鱗片氨基酸含量發現，內片總游離氨基酸含量高于外片。李彥麗等[14]以龍山百合為試材研究內外鱗片內源酶發現，外片多酚氧化酶、過氧化物酶活力均比內片高。Li等[15]研究表明百合內外鱗片淀粉結構存在差異，外部鱗片淀粉的結晶度、尺寸高于內部鱗片淀粉。闞娟等[16]研究發現百合鱗片在貯藏過程中褐變速率表現為內層＞外層＞中層。但關于不同品種百合內外鱗片的營養品質分析評價的研究相對較少。由此，對百合鱗片的營養成分進行分析評價對指導其分級加工具有重要意義。因此，本文選取了我國7個常見主栽品種，分析比較其內外鱗片中的基本理化特性及抗氧化活性，同時進行相關性、主成分和聚類分析等，為百合鱗莖加工利用及品種篩選提供一定的參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

百合成熟鱗莖 共7個品種，采收后于4 ℃貯藏，主要品種信息如表1所示。挑選大小均勻、無明顯斑點、無病害、無物理損傷的鱗莖，用自來水沖洗后進行剝片，百合鱗莖分為內外兩層，挑選由外而內的3層鱗片為外片樣品，由內而外的3層鱗片為內片樣品。乙腈（色譜純）、葡萄糖、蔗糖、果糖、DPPH、ABTS、VC標準品 美國Sigma-Aldrich上海貿易有限公司；其它分析純級試劑 國藥集團化學試劑有限公司。

表1 供試7種百合品種資源信息Table 1 Resource information of 7 lily varieties tested

LGJ-25C冷凍干燥機 北京四環科學儀器廠；WP-UP-WF-20超純水制備機 四川沃特爾水處理設備有限公司；Avanti J-26XP冷凍離心機 美國Beckman公司；KQ-數控超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司；BSA124S分析天平 賽多利斯科學儀器（北京）有限公司；UV-1800型紫外-可見分光光度計 島津儀器（蘇州）有限公司；LC-20A高效液相色譜儀 日本島津儀器有限公司；ICP-MS-7700X美國安捷倫公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 百合粉的制備 將分級后的百合鱗莖洗凈平鋪在金屬盤上冷凍干燥，冷陷溫度-60 ℃，壓力10 Pa，自動程序冷凍干燥48 h，干燥后的百合鱗莖用組織搗碎機粉碎 30 s，過200目篩，收集百合粉，真空包裝后于-20 ℃下貯藏備用。

1.2.2 不同品種百合鱗莖營養成分的測定 水分含量參照《GB 5009.3-2016 食品安全國家標準食品中水分的測定》；總酸含量參照《GB/T 12456-2008 食品中總酸的測定》；蛋白質含量參照《GB 5009.5-2016食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》；單糖采用液相色譜法測定，色譜條件為氨基柱（4.6 mm×250 mm，5 μm），示差折光檢測器，柱溫 40 ℃，檢測池溫度 40 ℃，進樣體積 20 μL，流速 1.0 mL/min，流動相為乙腈-水（體積75:25）；總酚含量參考Wang等[17]的以沒食子酸為標準物，用Folin-Ciocalteu比色法測定。

1.2.3 不同品種百合鱗莖礦物質含量的測定 礦物質元素含量測定參照Han等[18]的研究，稍加修改。采用ICP-MS測定，ICP-MS工作條件為：分析模式為碰撞反應罐，射頻功率為1500 W，等離子體氣體流量為15 L/min，載氣流量為0.8 L/min，霧化室溫度為2 ℃，霧化器為MicroMist，輔助氣體流量為0.4 L/min，掃描模式為跳峰。

1.2.4 不同品種百合鱗莖抗氧化能力的測定

1.2.4.1 DPPH自由基清除能力 參考丁勝華等[19]的方法。準確稱取樣品6.0 g，置于50 mL離心管中，加入80%甲醇水溶液25 mL，常溫超聲輔助提取 30 min，4 ℃ 以 10000×g 離心 10 min，收集上清液，濾渣以同樣條件重復提取2次，合并上清液，用80% 甲醇定容至100 mL，備用。取400 μL的提取液加入3.5 mL DPPH溶液，混勻后于室溫下避光靜置30 min，測定其在517 nm處的吸光值。以不加樣品的DPPH溶液做對照，同時以Trolox標準品溶液繪制標準曲線。

式中：A0表示對照組吸光度值；A1表示樣品吸光度值，然后以DPPH自由基清除能力百分比(%)與濃度的標準曲線計算DPPH自由基清除率，結果以Trolox μg/g DW表示。

1.2.4.2 ABTS+自由基清除能力 參考丁勝華等[19]的方法。提取液的制備同DPPH的制備方法。將ABTS溶解于20 mmol/L、pH4.5 的醋酸鹽緩沖液中得到 7 mmol/L的 ABTS貯液，取 5 mL 7 mmol/L的ABTS與5 mL 2.45 mmol/L過硫酸鉀溶液混合，在室溫下避光反應12～16 h，使溶液達到穩定的氧化態。測定前用20 mmol/L、pH4.5的醋酸緩沖液按照適當的比例稀釋 ABTS貯液，使溶液在734 nm處吸光度在0.7±0.002，以此得到ABTS工作液，該工作液每次測定前現配。取3.6 mL ABTS工作液和0.4 mL不同濃度的測試液混合，于暗處反應30 min，以80%甲醇為對照，分別測定734 nm處的吸光值，同時以Trolox標準品溶液繪制標準曲線，計算清除率。

式中：A0表示對照組吸光度值；A1表示樣品吸光度值，然后以ABTS+自由基清除能力百分比(%)與濃度的標準曲線計算ABTS+自由基清除率，結果以Trolox μg/g DW表示。

1.2.4.3 鐵離子還原能力（FRAP）測定 參考王蓉蓉等[20]的方法。提取液的制備同DPPH的制備方法。取 100 μL提取液加入 4 mL TPTZ 工作液（25 mL pH 3.6 的醋酸緩沖液，2.5 mL 10 mmol/L的TPTZ溶液和 2.5 mL 20 mmol/L FeCl3組成）于 37 ℃反應10 min，以80%甲醇為參比，測定593 nm處的吸光值，同時以Vc標準品溶液繪制標準曲線。

式中：A0表示對照組吸光度值；A1表示樣品吸光度值，然后以鐵離子還原能力百分比（%）與濃度的標準曲線計算鐵離子還原能力值，結果以Vc μg/g DW表示。

1.3 數據處理

所有百合鱗莖檢測數據均采用Excel 2016進行整理統計，運用SPSS 26.0計算數據平均值、標準誤并進行單因素方差分析，采用t檢驗，P＜0.05，差異顯著；P＜0.01，差異極顯著，所有的指標測定均有三次重復，結果用測定指標的平均值±標準誤差表示。同時進行主成分分析與系統聚類分析，采用Origin 2018統計軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同品種百合內外鱗片營養成分分析

表2列出了7個不同品種百合內外鱗片的基本營養成分含量。由表2數據可知，除岷江、宜昌百合外，與甘薯、棗等其他植物相比百合的水分含量較低[21-22]，均在71%以下，與李紅娟[23]的結論相同。相同品種的內外鱗片中水分含量差異較小，與總酸含量差異趨勢相似。但岷江、宜昌百合中的總酸含量較其他百合而言相對較高，岷江百合外鱗片中的總酸含量是川百合外鱗片中總酸含量的6.4倍，宜昌百合內鱗片的總酸含量是川百合內鱗片中總酸含量的4.6倍。蛋白質作為生命活動的物質基礎，是人體重要的營養素[24]，也是百合中的重要營養物質。7個不同品種的百合內外鱗片中的蛋白質含量為13.47～37.45 mg/g，川百合中的蛋白質總量是岷江、蘭州百合的2倍。與蘭州百合相似，龍牙、卷丹百合內外鱗片中的蛋白質含量差異較大。蘭州百合、平陸百合外鱗莖中的蛋白質含量與胡悅等[25]的結果一致。

表2 不同品種百合鱗莖的營養成分分析Table 2 Analysis of nutritional components of bulbs of different varieties of lily

糖是食品中重要的營養成分，參與植物對環境脅迫的響應與適應[26]。本研究中共檢測了3種可溶性糖，其中在岷江、宜昌百合以及龍牙百合的內鱗片、卷丹百合的外鱗片中未檢測出蔗糖，龍牙百合的內鱗片中未檢出葡萄糖，分析未檢出原因，可能由于含量低于檢測限因而未能檢出。果糖、葡萄糖含量均為川百合內鱗片中最高，分別是71.63和164.55 μg/g。平陸百合內鱗片中的蔗糖含量最高，為238.39 μg/g。平陸、川百、蘭州百合中的可溶性糖總量較其他品種顯著增多，其中平陸百合含量最高，這一結果與胡悅等[25]研究結果相符。由此說明，糖含量與百合品種存在相關性。此外就果糖而言，川百合內外鱗片中的含量差異最大，內外鱗片果糖含量差異8倍。除未檢出外，其他品種百合的葡萄糖、蔗糖含量在內外鱗片中差異較小。

2.2 不同品種百合內外鱗片礦物質元素含量分析

表3列出了不同品種百合內外鱗片中8種礦物質元素含量，涵蓋了人體所必需的4種常量元素（鈉、鎂、鉀、鈣）和4種微量元素（錳、鐵、銅、鋅），同種元素在相同品種百合內外鱗片及不同品種百合之間差異顯著。K具有調節細胞內外電位平衡的能力，從表3中可以看出，K元素是所有百合鱗莖中含量最高的礦物質元素，其含量變化范圍為20.020～42.276 mg/g，岷江百合的外鱗片中含量最高，蘭州百合的外鱗片中含量最低，這與文獻[27-28]的研究結果一致。相同品種的百合內外鱗莖中含有的K元素差異顯著，如卷丹百合中的K元素在內外鱗片中的含量差達到11.833 mg/g，因此又將百合歸為富鉀型蔬菜、天然功能性蔬菜[29]。Mg元素的含量在所測8種元素中僅次于K元素，最高為宜昌百合的內鱗片含量達到1.553 mg/g，最低為龍牙百合的外鱗片含量為0.888 mg/g。Ca元素是僅次于K、Mg元素后的第三種含量較高的元素，岷江百合的外鱗片中含量最為顯著，為1.259 mg/g。與Ca元素相似，除岷江、宜昌百合外其他品種百合中的Na元素在相同品種的內外鱗片中含量差異相對較小。

Mn、Fe、Cu、Zn參與構成多種酶的活性中心[30]，對蛋白質、核酸的生物合成及機體的免疫過程有著直接或間接的作用[31]。據表3可知，這4種元素在不同品種百合中含量比其他元素低，這與茅云楓等[8]的研究結果相同。龍牙百合中Mn、Fe、Cu、Zn的含量相對其他品種都較高，造成原因可能是受地域生長環境、栽培條件影響。Mn、Zn元素含量在相同品種的內外鱗片中差異較小，而岷江、宜昌、卷丹及川百合中的Fe元素含量在種內的內外鱗片中差異較大，平陸、岷江、宜昌百合中的Cu元素含量在種內的內外鱗片中差異較大。總體來說，不同品種的百合鱗片的礦物質元素含量差異明顯，卷丹百合多種元素含量較高，礦物質含量相對最豐富。

表3 不同品種百合鱗片的礦物質元素含量分析Table 3 Analysis on the content of Mineral elements in bulbs of different varieties of lily

針對不同品種百合鱗莖礦物質元素含量的差異，可以對其賦予不同的用途和處理方式。低Na高K的食物具有一定的改善高血壓患者的血清NO、降低血壓，緩解動脈僵硬度的功能[32]，宜昌百合內鱗片的K含量高，Na含量低，因此可將宜昌百合內鱗片加工為功能型產品。

2.3 不同品種百合內外鱗片總酚含量分析

酚類化合物是植物的次生代謝產物，具有強大的抗氧化活性和清除自由基的能力[33-34]，參與果蔬香氣、風味、色澤等品質的形成[35]，長期以來都是植物研究開發的重點。酚類物質作為百合鱗莖中重要的活性物質[36-37]，在百合的開發利用具有深遠意義。圖1所示為不同品種百合鱗莖中的總酚含量。由圖1可知不同品種百合內外鱗莖及同種百合的內外鱗莖的總酚含量存在顯著差異。岷江百合外鱗片中的總酚含量最高，為13.21 mg/g，宜昌百合的外鱗片其次，但就內鱗片而言宜昌百合的總酚含量高于岷江百合。川百合、龍牙百合的總酚含量接近，且種內內外鱗片的總酚含量差異較小，岷江、卷丹百合與之相反，種內差異較大。與其他品種百合不同，蘭州、平陸百合的內鱗片中的總酚含量較外鱗片高。整體看，岷江百合的總酚含量最高，其次為宜昌百合；不同百合品種內鱗片的總酚含量低于外鱗片，其平均值分別是9.11和9.55 mg/g。

圖1 不同品種百合鱗莖的總酚含量分析Fig.1 Analysis of total phenol content in bulbs of different varieties of lily

2.4 不同品種百合內外鱗片抗氧活性分析

DPPH、ABTS+抗氧化能力和鐵離子還原能力作為衡量果蔬抗氧化活性的指標，通?？寡趸芰υ綇姡叩哪唾A性也會越強[38]。由表4可以看出不同品種百合鱗莖的DPPH、 ABTS+自由基清除能力和鐵離子還原能力具有顯著差異（P＜0.05），張巖等[39]在不同品種石榴果實也發現相同現象。不同品種百合的外鱗片DPPH自由基清除能力變幅范圍為7.86～14.06 Trolox μg/g DW，內鱗片的 DPPH自由基清除能力變幅范圍為7.80～13.47 Trolox μg/g DW，其中岷江百合的綜合DPPH自由基清除能力最強，川百百合最弱。除卷丹百合外，其余各品種百合的內外鱗片間DPPH自由基清除能力差異較小。ABTS+自由基清除能力最強的是岷江百合和宜昌百合，分別為 17.64、17.59 Trolox μg/g DW，最低的是川百百合，為10.56 Trolox μg/g DW。鐵離子還原能力的變化趨勢與DPPH、ABTS+自由基清除能力的變化趨勢相似，最強的仍是岷江百合和宜昌百合，分別為18.38、17.73 VCμg/g DW，川百百合還原能力最低，為10.65 VCμg/g DW。整體看，岷江百合的抗氧化能力最強為川百合的1.7倍。宜昌百合居其次，Jin等[37]研究了6種野生百合的酚類物質抗氧化能力，同樣得出岷江百合具有最高的抗氧化能力。就內外鱗片來說，岷江百合外鱗片的的抗氧化能力最強，平均值為11.22 Trolox μg/g DW，且不同品種百合內鱗片的抗氧化能力弱于外鱗片，其平均值分別是23.87 和 25.61 Trolox μg/g DW。

表4 不同品種百合鱗片的抗氧化活性分析Table 4 4Antioxidant activity analysis of different varieties of lily bulbs

2.5 百合營養成分之間的相關性分析

為了分析各指標間是否存在相關性，將各營養指標進行了相關性分析，結果見表5。從表5可知，百合鱗莖的總酸受到蔗糖、Na、Mg、K、Cu的影響，與蔗糖和 Na極顯著負相關（P＜0.01），與 Mg、K、Cu極顯著正相關（P＜0.01），即高的 Mg、K、Cu含量可提高百合鱗莖總酸含量。蛋白質與Mn顯著正相關（P＜0.05），與蔗糖極顯著正相關（P＜0.01），與 Cu、DPPH和ABTS+極顯著負相關。葡萄糖與果糖、Ca、總酚呈顯著正相關性（P＜0.05），與 Fe、Cu 呈極顯著負相關（P＜0.01）。蔗糖與Na極顯著正相關，與K、Cu、Zn、總酚、DPPH、ABTS+、FRAP極顯著負相關（P＜0.01）。Na與 K、Cu、Zn、DPPH、ABTS+、FRAP極顯著負相關（P＜0.01）。Mg與K、總酚、DPPH、ABTS+極顯著正相關（P＜0.01），K 與Cu、總酚、DPPH、ABTS+、FRAP 極顯著正相關（P＜0.01），Cu 與 DPPH、ABTS+極顯著正相關（P＜0.01）。因此提高 Mg、K、Cu的含量即可增強百合鱗莖的抗氧化能力。又因Ca與Cu極顯著負相關（P＜0.01），因此說明各元素間存在一定的協同與拮抗作用，既相互制約又相互促進[40]。由元素間的拮抗作用[41]，在盡可能消除不可控因素的條件下，應均衡栽培過程中的施加元素，以此提高百合鱗莖的品質。Mn是葉綠體的結構部分，能夠提高植物的呼吸強度以此調節體內的氧化還原過程，由表可知Mn與Fe和Zn顯著正相關（P＜0.05），Fe與 FRAP 顯著正相關（P＜0.05），Zn與 Cu、DPPH顯著正相關（P＜0.05）。因此在Mn的影響下，不僅提高了百合對Fe和Zn的吸收，而且增強了百合鱗莖的抗氧化能力?？偡优cDPPH、ABTS+、FRAP極顯著正相關（P＜0.01）。這一結果與前文分析結果相吻合，岷江百合的總酚含量最高，抗氧化能力最強，外鱗片的總酚含量與抗氧化能力都較內鱗片高。因此說明總酚在百合鱗莖抗氧化過程中起到了重要作用。DPPH與ABTS+、FRAP互相呈極顯著正相關（P＜0.01），且相關系數都大于0.8。

表5 不同品種百合鱗莖的品質指標相關性分析Table 5 Correlation analysis of quality indexes of different varieties of lily bulbs

經相關性分析，可知各品質指標間相關性較強，因此可用主成分分析法對不同品種百合鱗莖品質進行綜合分析。

2.6 適應性分析

進行主成分分析之前需要對所獲數據進行適應性檢驗，常見的檢驗方法有相關系數矩陣直觀檢驗、KMO檢驗、φ檢驗、碎石圖直觀檢驗以及巴萊特球性檢驗等[42]。本研究采用KMO檢驗以及相關系數矩陣直觀檢驗，經計算得知KMO=0.526，大于0.5，因此可進行主成分分析。其次由表5可知，相關系數矩陣中的大部分相關系數＞0.3，表明指標間相關性較強，可進行主成分分析。

2.7 不同品種百合鱗莖品質主成分分析

對7個百合品種內外鱗莖的營養品質指標總酸、蛋白質、果糖、葡萄糖、蔗糖、礦物質元素、總酚、抗氧化活性進行主成分分析。由表6可知，分析得到的5個主成分的特征值均大于1，累計貢獻率為86.561%，反應不同品種百合鱗莖營養品質的大部分信息，因此選取前5個特征值作為綜合品質指標的主成分。因子荷載值主要反映了百合各營養品質指標對主成分荷載的相對大小和影響的方向[43]，由表6、表7可知貢獻率為43.32%的第1主成分中，載荷較高的指標是總酸、DPPH、K、ABTS+、總酚、FRAP，荷載值均為正值且大于0.8，稱為抗氧化和風味因子[44]。貢獻率為15.44%的第2主成分中有較高荷載值且為正相關的營養指標為Cu、Zn，Na、Ca、蔗糖為負相關。貢獻率為10.753%的第3主成分中Mn、蛋白質載荷值較大，呈正相關。貢獻率為9.05%的第 4 主成分中Mg、Fe的荷載值較大，分別為 0.588和-0.891。因此可將第2、3和4主成分稱為營養元素因子。第5主成分中果糖和葡萄糖載荷較高為正向影響，方差貢獻率為8.00%，稱為甜味因子。

表6 主成分的特征值和貢獻率Table 6 Eigenvalues and contribution rate of principal components

表7 不同品種百合的品質指標旋轉后的主成分載荷矩陣Table 7 Principal component load Matrix after rotation of quality Indexes of different varieties of lily

5個主成分從不同角度體現了不同品種百合內外鱗莖營養品質水平，但并沒有對其質量作出綜合性評價，故以5個主成分分別對應的方差貢獻率占累積方差貢獻率的比例作為權重建立綜合評價模型F=0.501F1+0.178F2+0.124F3+0.1046F4+0.092F5，計算各樣品的綜合品質得分，綜合得分越高表明綜合品質越高。由表8可知，排名前4的百合鱗莖為岷江百合外鱗片＞宜昌百合內鱗片＞卷丹百合外鱗片＞宜昌百合外鱗片。綜合整體來看，宜昌百合評分最高，品質最好，其次是岷江百合，龍牙百合綜合品質最差。同品種百合內鱗片評分較外鱗片相對較高。

表8 不同品種百合鱗莖的得分及綜合評價Table 8 Score and comprehensive evaluation of bulbs of different varieties of lily

2.8 不同品種百合鱗莖品質聚類分析

利用系統聚類法對7個不同品種百合鱗莖的品質指標進行分類，結果如圖2所示，以5.45為闕值，可將7種百合內外鱗片分為5類。第1類為MJ2、JD2、YC1、MJ1、YC2，都具有較高的抗氧化活性；第2類為LY1，特點是鱗片中未檢出蔗糖與葡萄糖；第3類為PL1、PL2、C2，特點是Ca與蔗糖含量較高；第4類為LY2、JD1，特點是Mg、Ca含量較低；第5類為LZ1、LZ2、C1，特點是Na含量較高。整體看可知，不同品種百合鱗莖品質指標的聚類分析結果與主成分分析結果相近，較好的體現了不同品種百合鱗莖的差異性。

圖2 不同品種百合鱗莖的聚類分析圖Fig.2 Cluster analysis of lily bulbs of different varieties

3 結論

本研究通過對7種百合內外鱗片的營養品質指標及抗氧化能力分析對比，發現不同品種百合內外鱗片中的營養成分及抗氧化能力具有顯著差異。就品種而言，川百合、蘭州百合的蛋白質、可溶性糖含量最為豐富，岷江百合、宜昌百合含有豐富的礦物質元素，同時岷江百合的抗氧化能力最強。就內外鱗片而言，不同品種百合外鱗片的營養成分較內鱗片豐富，抗氧化能力較內鱗片強，但在礦物質含量上內外鱗片略有不同，內鱗片中的K、Mg、Zn含量高于外鱗片。經主成分分和聚類析評價，宜昌百合的品質特性最好，其次是岷江百合；不同品種百合外鱗片品質較內鱗片品質好，這與抗氧化活性、礦物質元素的分析結果基本一致。根據本研究構建的評價模型，可知宜昌百合最優，其次為岷江百合，因此可將這兩種百合作為高營養與優質保健品的良好原料；龍牙百合品質特性最差，可考慮將其作為提取副產物如淀粉等的主要原料。