棒菜鮮食品質分析與適宜性品種篩選

高 佳，羅靜紅，田玉肖，羅芳耀，劉獨臣

（1.四川省農業科學院農產品加工研究所 成都 610066； 2.農業農村部西南地區園藝作物生物學及種質創制重點實驗室 成都 610066； 3.四川省農業科學院園藝研究所 成都 610066）

芥菜（）為十字花科（Cruciferae）蕓薹屬（L.）草本植物，是起源于我國的重要特色蔬菜，根據形態學差異可分為葉用芥菜、莖用芥菜、根用芥菜和薹用芥菜四大類16 個變種。棒菜，又名筍子青菜，學名筍子芥（var.Chen et Yang），是三大莖用芥菜（莖瘤芥、抱子芥、筍子芥）之一，起源于四川盆地，在西南地區及長江流域秋冬季節廣泛栽培。棒菜莖部膨大呈棒狀肉質，無明顯凸起物，以食用嫩莖為主，外皮淺綠堅硬，肉質亮白細膩，外形類似于萵筍嫩莖，是我國特有的冬春鮮食蔬菜。研究表明，新鮮芥菜含有豐富的碳水化合物、蛋白質、礦物質、維生素等多種營養成分和硫代葡萄糖苷等含硫化合物，具有抗癌、抗氧化、抗炎、抑菌等功效，風味獨特且兼具食療價值，深受消費者喜愛。

四川是芥菜的次生起源及多樣化中心，也是全國芥菜種質資源最豐富的地區，是芥菜的種植、加工和鮮食消費大省。棒菜是滿足冬春季鮮食蔬菜消費市場多樣化需求的重要蔬菜類型之一。目前，關于棒菜的研究較少，且主要集中在品種資源調查、田間栽培技術探索、農藝性狀調查和風味物質分析等方面，對棒菜品種間品質性狀的比較分析相對缺乏，不同品種的采后品質特性也不明確。開展棒菜采后品質性狀的調查分析對了解品種特性、篩選專用品種、明確品種市場定位具有重要作用。因此，筆者調查了在成都平原集中栽種的17個不同來源棒菜品種（系）的采后鮮食品質特性，以期為棒菜采后品質對比分析提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與田間試驗

1.1.1 供試材料 本研究中的17 個棒菜品種（系）材料均由四川省農業科學院園藝研究所提供，品種（系）信息見表1。

表1 供試棒菜品種（系）信息與熟性

1.1.2 田間試驗 17 個供試品種（系）均種植于四川省成都市新都區四川省農業科學院現代農業科技創新示范園。試驗小區面積為15 m，株行距35 cm×40 cm，每個小區種植100 株，隨機區組，3 次重復，淺溝雙行種植。2020 年9 月5 日播種，2021年1 月5 日采收。原料采收后2 h 內送達實驗室，在（4±0.5）℃冷庫中預冷后測定鮮樣指標。

棒菜栽培要求選擇土層深厚、質地疏松、富含有機質、排灌方便的壤土或沙壤土，并與十字花科作物實行2～3 年輪作。大田追肥以速效氮肥為主，每667 m結合灌水共施入25～30 kg 尿素，在定植返青期、葉片生長盛期、莖膨大初期，分別施入總追肥量的20%、70%和10%，忌漫灌，以防空心。棒菜老菜開始發黃，頂端4～5 片心葉平頂為其成熟特征，適宜采收。

1.2 方法

1.2.1 樣品處理 取新鮮棒菜每品種（系）10 株分別測定單株質量、株高、節間長、食用莖長、莖皮硬度、莖肉硬度等指標，人工削皮后測量莖可食率、果肉含水率、色差等鮮樣指標。切取莖中部果肉，每品種（系）3 株混合為1 個樣本，采用液氮粉碎后-80 ℃保存，用于測定維生素C 含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、纖維素含量等內在品質指標。

1.2.2 指標測定 采用直接稱量法測定單株質量、株高、節間長、食用莖長。莖可食率定義為單株棒菜削皮后可食莖質量占整株食用莖總質量的百分比。取棒菜腰部果肉鮮樣采用烘干法測定莖肉含水率。采用色差儀測定莖肉色差，測定食用莖腰部橫切面、和值（表示亮度，值表示紅綠色差，值表示黃藍色差），測試溫度（20±2）℃。采用質構儀P/2 探頭穿刺食用莖腰部測定莖皮和莖肉硬度，測試速度1 mm·s，位移20 mm。定義探頭穿透果皮的最大力為果皮硬度，探頭穿刺位移10～19 mm 的平均力為莖肉硬度。

采用鉬藍比色法測定維生素C 含量，采用考馬斯亮藍染色法測定可溶性蛋白含量，采用蒽酮試劑法測定可溶性糖含量。纖維素含量按照GB/T 5009.10—2003采用纖維素分析儀測定。

1.3 數據分析

對所有測定指標進行數據統計分析。通過相關性分析剔除信息重疊指標，結合實際生產重要程度確定核心評價因子；采用隸屬函數分析法計算各品種的平均隸屬函數值并排序；采用系統聚類分析中的Ward 法計算歐式距離的平方，對品種（系）進行聚類分析。測試結果采用（平均值±標準差）表示，數據采用Excel 進行指標標準化，采用SPSS 進行差異顯著性檢驗、相關性分析和聚類分析。

2 結果與分析

2.1 棒菜測試指標分析

由表2 可知，本研究測試了17 個棒菜品種（系）的15 項指標，分別包括外觀品質指標7 項（單株質量、株高、節間長、食用莖長、莖肉色差值、莖肉色差值、莖肉色差值），商品性指標4 項（莖可食用率、含水率、莖皮硬度、莖肉硬度）和莖肉的內在品質指標4 項（維生素C 含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、纖維素含量）。所有棒菜品種（系）14 項測試指標（色差值為負值，未計算變異系數）統計數據分析表明，測試指標在品種（系）間的變異系數在0.53%～41.47%，品種（系）間指標變異系數由大到小依次為：節間長＞纖維素含量＞可溶性糖含量＞單株質量＞食用莖長＞色差＞可溶性蛋白含量＞株高＞莖皮硬度＞莖肉硬度＞色差＞維生素C 含量＞莖可食率＞含水率，表明測試指標在品種（系）間差異明顯。

表2 供試棒菜品種（系）測試指標數據

在7 項外觀品質指標中，4#和17#平均單株質量顯著高于其他品種（系），超過1 kg；而2#和10#平均單株質量較低，均小于500.00 g。17#平均單株質量、株高和節間長均最高，整體表現為單株質量大、植株高、節間長；而2#則表現為單株質量相對較輕、植株矮、節間短。在各品種（系）中，5#食用莖最長，達33.50 cm，而10#最短為13.55 cm。色差值表明，值較大、莖肉偏白的為2#和16#；值最小、值最大、莖肉偏黃綠的為16#。所有品種（系）葉片均為深綠色，莖為綠白相間，莖肉主體為白色（圖1）。

圖1 供試棒菜品種（系）

各品種（系）莖去皮后可食率在60.45%～72.79%，其中7#、11#、12#、13#和15#莖可食率相對較高。17 個品種（系）莖肉含水率為93.65%～95.84%，品種（系）間變異系數僅為0.53%，表明品種（系）間莖肉含水率差異不大。莖皮硬度和莖肉硬度反映了質地特性，供試品種（系）中莖皮硬度較大的有1#、6#、7#、9#、13#、15#和17#，莖肉硬度較大的有3#、6#、7#、8#、9#和16#。

維生素C 含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和纖維素含量反映了莖肉的營養品質，17 個品種（系）中維生素C 含量較高的有2#、10#、12#、13#和16#；可溶性蛋白含量最高的為16#，達49.66 μg·g；可溶性糖含量較高的有8#、10#和17#；纖維素含量最高的為6#。

2.2 應用相關性分析篩選主評價因子

對各品種15 項測試指標進行相關性分析，繪制熱圖（http://www.bioinformatics.com.cn）表明（圖2），單株質量與食用莖長呈極顯著正相關，與株高呈顯著正相關；株高與節間長呈極顯著正相關，莖可食率與株高和節間長呈極顯著負相關，食用莖長與含水率呈極顯著正相關?？梢?，單株質量、株高、食用莖長、節間長之間存在較強的關聯性，表現為單株質量越高，株高越大，食用莖越長，節間也相對更長，而莖去皮后的可食率反而越低。色差與值呈極顯著正相關，與值間呈極顯著負相關，表明莖肉亮白與黃綠色澤相伴。此外，色差還與單株質量、株高、節間長呈顯著負相關，色差也與莖肉可溶性蛋白含量呈顯著負相關，表明莖肉顏色與單株產量和內在品質間存在一定相關性。維生素C含量與單株質量呈極顯著負相關，與食用莖長呈顯著負相關；可溶性蛋白含量與莖可食率呈極顯著負相關，與食用莖長和含水率也呈顯著負相關關系。莖肉纖維素含量僅與莖皮硬度呈顯著正相關，顯示為莖皮硬度越大，莖肉的纖維素含量也相對越高。

圖2 棒菜測定指標間的相關性分析熱圖

15 項測試指標中，莖肉硬度和可溶性糖含量2項指標與其他測試指標間沒有表現出顯著相關關系，而其余13 項指標彼此間存在一定的顯著相關關系，表明測試指標間存在信息的重疊。為簡化后續分析評價，將單株質量、株高、節間長、含水率4項指標剔除，保留了食用莖長和莖可食率2 項對鮮食棒菜商品性更重要的指標；將色差和值剔除，保留了代表莖肉亮白色澤的值；剔除對于鮮食棒菜評價作用較小的莖肉硬度，保留對棒菜貯運流通特性具有正向影響的莖皮硬度指標；其余維生素C 含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和纖維素含量4 項營養品質指標均保留。由此，確定了鮮食棒菜后續品質綜合評價的核心評價指標為：食用莖長、莖可食率、莖肉色差、莖皮硬度、維生素C含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和纖維素含量共8 項指標。

2.3 棒菜品質指標的隸屬函數分析與排序

采用模糊數學隸屬函數法對17 個棒菜品種（系）進行了8 項鮮食品質指標的綜合評價（表3）。將莖肉纖維素含量定位為不良指標，即值越小越好，其余7 項指標均定義為優良指標，即值越大越好。17 個品種（系）中鮮食品質綜合排名前3 的為13#、12#和6#，平均隸屬函數值≥0.60；排名末位的為4#，平均隸屬函數值為0.34。13#和6#是來源于四川的地方品種資源，而12#為四川省農業科學院園藝研究所選育的新品系，3 個品種（系）均為中熟，采后品質較優。

表3 各品種（系）棒菜品質綜合比較分析

2.4 棒菜品種（系）間測試指標的聚類分析

為比較供試品種間品質的相似性，對15 項測試指標數據標準化后進行系統聚類分析，采用Ward法計算歐式距離的平方（圖3）。以歐式距離一半（12.5）為劃分，17 個棒菜品種（系）被分為四類：第Ⅰ類包括2 個亞類，共8 個品種（系），分別為12#、13#、11#、2#和4#、14#、3#、5#，表現為莖肉可食率高，維生素C 含量較高；第Ⅱ類也包括2 個亞類，共6 個品種（系），分別為1#、7#、6#和9#、15#、8#，表現為莖皮和莖肉硬度較高；第Ⅲ類包括2 個品種（系），10#和16#，表現為維生素C 含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量較高；第Ⅳ類僅有17#號1 個品種，表現為株型高大，節間長，莖皮硬度大，可溶性糖含量高。

圖3 供試品種（系）的聚類分析樹狀圖

3 討論與結論

棒菜是一種在我國西南、江浙地區廣泛種植的冬春蔬菜，鮮食口感鮮美，營養豐富。筆者測試了17 個棒菜品種在（系）成都地區集中栽種后的外觀品質、商品性和莖肉營養品質等15 項指標，對比了各品種（系）單項指標間的優劣性。從結果中可以看出，15 項指標中除莖肉含水率外，其余14 項指標在品種（系）間變異系數均較大，可見含水率不是芥菜品種（系）間的主要差異指標，供試品種（系）在節間長、莖肉纖維素含量和可溶性糖含量、單株質量等指標間變異系數較大，既表現出外觀形態的差異，也表現出內在品質的差異。棒菜主要以食用肉質莖和嫩葉為主，苗明軍等調查顯示不同棒菜品種在川西高原種植后凈菜率為41.10%～55.51%，可見品種、栽培管理條件和生態條件對棒菜產量有較大影響。本試驗中，4#和17#單株質量均大于1000 g，豐產性好。劉義華等研究表明，棒菜肉質莖的產量與葉鮮質量、莖/葉、莖橫縱徑、營養生長期等農藝性狀密切相關，其中，葉鮮質量對肉質莖產量的直接效應和總效應影響最大。本試驗中相關性分析也表明，單株質量、株高、食用莖長、節間長幾項外觀指標之間存在較強的正相關性，可見棒菜的田間品種選育可通過鮮葉長勢、株高、節間長等性狀初步判定品種的豐產性。而對于棒菜的市場銷售而言，莖的可食率、外觀及肉質顏色、硬度、維生素C含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、纖維素含量等指標影響了消費選擇。除此之外，芥菜還廣泛含有豐富的維生素、礦質元素、氨基酸和風味物質等，具有抗癌、抗氧化、降血糖、殺蟲抑菌等藥用價值，也助推了棒菜的鮮食消費。

筆者通過指標間的相關性分析，刪除了部分信息可能重疊的測試指標，確定了由食用莖長、莖可食率、莖肉色差、莖皮硬度、維生素C 含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和纖維素含量8 項指標構成的鮮食棒菜品質綜合評價指標體系，在一定程度上代表了棒菜的外觀品質、商品性和營養品質。在此基礎上，進一步采用8 項核心評價指標對不同棒菜品種鮮食品質的優劣性進行排序，選出花葉大棒菜（13#）、蜀芥6 號（12#）和薄皮板葉棒菜（6#）等較優異的品種（系），這些品種（系）表現為株型適中，可食率較高、營養更豐富全面，可作為生產推廣的鮮食優選品種（系）。此外，也根據所有測試指標進行了品種（系）的聚類，將17 個品種（系）分為了Ⅳ大類。但聚類分析結果與前文中隸屬函數排序結果并未表現出較好的對應關系，這與2 種分析方法所采用的分析指標不同有關。為進一步提高品種品質分類的準確性，采用了全部17 項測試指標進行聚類分析，而隸屬函數分析中只保留了8 項鮮食棒菜品質核心評價指標?？梢姡瑓⒃囍笜说姆N類和數量對各類評價結果具有重要影響。后續研究中應增加品種數量和測試指標種類及數量，有利于提高分類評價結果的準確性和可靠性。

筆者對集中種植于成都平原生態條件下的17個棒菜品種（系）采后的15 項品質性狀進行了對比分析，其中10 項指標在品種（系）間的變異系數大于10%，表明供試品種（系）品質差異明顯。通過指標間的相關性分析，確定了鮮食棒菜品質綜合評價的8 項核心評價指標，進一步采用隸屬函數分析法篩選出鮮食品質綜合排名靠前的品種（系）為花葉大棒菜、蜀芥6 號和薄皮板葉棒菜；對品種（系）的測試品質聚類分析將供試品種（系）劃分為了Ⅳ大類，可作為品種（系）品質分類和進一步篩選的輔助手段。