摘 要：【目的】研究不同品种恰玛古（芜菁）营养功能成分的差异，综合评价新疆阿克苏地区柯坪县恰玛古品质特性，为新疆阿克苏地区柯坪县优质恰玛古种质资源开发提供理论依据。
【方法】以新疆阿克苏地区柯坪县的白色小恰玛古、黄色恰玛古、紫色恰玛古和白色大恰玛古4个恰玛古品种为材料，分别测定粗纤维、总糖、可溶性固形物、蛋白质、氨基酸、多种矿物元素等34种基础性营养指标和3种功能性成分指标；采用相关性、主成分及聚类分析方法综合评价新疆阿克苏地区柯坪县恰玛古品质。
【结果】在测定的34种基础性营养指标中，不同品种恰玛古中的水分含量无显著性差异，粗纤维、可滴定酸、总糖、还原糖、蔗糖、VC、可溶性固形物、蛋白质、氨基酸和矿物元素指标有显著性差异，3种功能性成分指标中粗多糖、总黄酮、皂苷含量有显著性差异。在不同的品质指标之间均存在极显著性（Plt;0.01）或显著性差异（Plt;0.05）。提取获得的前4个主成分累积贡献率达到98.882%（反映大多数原变量信息）。黄色恰玛古综合评分排序最高，白色小恰玛古次之，紫色恰玛古和白色大恰玛古分别为位列第3和第4。
【结论】新疆阿克苏地区柯坪县恰玛古的营养功能成分之间存在品种间差异，而水分和总氨基酸含量在不同品种间基本稳定，不同品质指标之间均存在一定的相关性。获得4个主要成分可以表征不同品质指标的大部分信息，黄色恰玛古为品质最佳品种。
关键词：恰玛古；营养成分；功能性成分；品质评价
中图分类号：S632.9 文献标志码：A 文章编号：1001-4330（2024）04-0926-12
0 引 言
【研究意义】恰玛古（芜菁Brassica rapa L.），是十字花科芸苔属芜菁亚种［1］。恰玛古在新疆阿克苏地区、喀什地区、和田地区等地广泛种植，恰玛古富含生物碱、黄酮、皂苷和多糖等生物活性成分［2， 3］，具有提高免疫力、抗氧化等多种功效［4， 5］。新疆阿克苏地区柯坪县是恰玛古优势产区，分析和综合评价其营养品质对该地开发利用恰玛古产品有重要意义。【前人研究进展】目前恰玛古品质研究主要集中在不同产地、不同种植品种以及不同部位的营养成分测定［6-9］。恰玛古富含多糖［10， 11］、黄酮［12-15］、硫代葡萄糖苷类［16-19］等物质。赵滢等［20］研究发现，恰玛古多糖成分具有抗氧化活性，能够清除羟基自由基和DPPH自由基，低浓度的多糖就能达到较好的抗氧化作用。王娜等［21］以19份国内外不同来源的恰玛古为研究对象，对其可溶性糖、可溶性蛋白质等5个营养品质指标进行测定和比较，结果表明，综合营养品质最好的2个品种均为新疆当地品种。马一栋等［22］对50份恰玛古种质资源的根肉组织进行营养指标检测，相比较与其他十字花科蔬菜（大白菜、青萝卜等），恰玛古含有更高的VC含量与可溶性蛋白含量。【本研究切入点】目前对于新疆阿克苏地区柯坪县恰玛古品质综合评价研究报道较少，缺少明确的数据支撑其特色品质，无法体现其特色品质。需研究恰玛古营养成分组成和含量的差异。
【拟解决的关键问题】测定新疆阿克苏地区柯坪县不同品种恰玛古的营养功能成分，结合多元分析综合评价恰玛古的品质特性，为恰玛古产品精深加工和开发提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 材 料
1.1.1 恰玛古
试验设在新疆阿克苏地区柯坪县阿恰勒镇吐拉村、喀拉玛村、库木鲁勒村、盖孜力克村，分别采集白色小恰玛古、黄色恰玛古、紫色恰玛古和白色大恰玛古，随机选取成熟期生长良好，长势一致，无病害的植株，采样依据为对角线法则。恰玛古鲜样用搅拌机破碎，混合均匀。制备完成的恰玛古鲜样装入洁净聚乙烯瓶中，密封，于-18℃冰箱保存备用。
1.1.2 主要仪器与设备
XSE204分析天平（梅特勒-托利多仪器有限公司）；iCAP Q型电感耦合等离子体原子发射光谱仪（美国 Thermo 公司）；Waters e 2695型高效液相色谱仪（美国 Waters 公司）；CEM Mars6型微波消解仪（美国 CEM 公司）；UV-2700型紫外分光光度计（日本岛津公司）；L-8900型全自动氨基酸分析仪（日本日立公司）；8400型全自动凯氏定氮仪（丹麦福斯有限公司）；
1.2 方 法
参照GB 5009.3-2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》中的第二法测定水分含量；
参照GB 5009.8-2016《食品安全国家标准 食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖的测定》中的第二法测定总糖、蔗糖含量；
参照GB 5009.7-2016《食品安全国家标准 食品中还原糖的测定》中的第一法测定还原糖含量；
参照NY/T 2637-2014《水果和蔬菜可溶性固形物含量的测定折射仪法》测定可溶性固形物含量；
参照GB 12456-2021《食品中总酸的测定》中的第一法测定可滴定酸含量；
参照GB 5009.86-2016《食品安全国家标准 食品中抗坏血酸的测定》中的第三法测定VC含量；
参照GB/T 5009.10-2003《植物类食品中粗纤维的测定》测定粗纤维含量；
参照GB 5009.5-2016《食品中蛋白质的测定》中的第一法测定蛋白质含量；
参照GB 5009.124-2016《食品安全国家标准 食品中氨基酸的测定》测定氨基酸含量；
参照GB/T 5009.268-2016《食品安全国家标准 食品中多元素的测定》测定矿物元素含量；
参照SN/T 4260-2015《出口植物源食品中粗多糖的测定 苯酚硫酸法》测定粗多糖含量；
参照张丽静等［23］测定总黄酮、皂苷含量。
1.3 数据处理
采用Excel 2010和SPSS 26.0对数据进行统计和方差分析（Analysis of variance，ANOVA），采用最小显著性法（Least significance difference，LSD）、邓肯方差分析法（Duncan）进行单因素方差分析和多重比较，差异显著性水平为P＜0.05，并对所测样本进行相关性分析（Correlation Analysis，CA）、主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）及聚类分析（Hierarchical clustering analysis，HCA）。检验各指标正态分布特性，进行Pearson积差相关性分析。将恰玛古品质指标数据标准化处理与降维，通过因子分析与协方差矩阵计算得出对应因子分析系数和特征值，计算出对应指标的贡献率、主成分分析系数及综合权重。聚类分析采用系统聚类组间联接欧氏距离法。数据用均值±标准差表示。
2 结果与分析
2.1 不同品种恰玛古营养功能成分特异性
研究表明，恰玛古的营养功能成分具有品种特异性。不同品种恰玛古营养功能成分中水分含量无显著性差异，粗纤维、粗多糖、可滴定酸、总糖、还原糖、蔗糖、VC、可溶性固形物、总黄酮、皂苷、蛋白质含量在不同品种间存在显著性差异（Plt;0.05）。黄色恰玛古中，粗纤维、粗多糖、总糖、还原糖、VC、可溶性固形物、皂苷的含量均为最高；其中总糖、还原糖、VC和皂苷含量显著高于其他3个品种（Plt;0.05），而粗纤维和粗多糖含量显著高于紫色恰玛古和白色大恰玛古（Plt;0.05）。紫色恰玛古可滴定酸和总黄酮含量分别为（0.21±0.02）g/100g和（0.126 5±0.001 2）mg/g，显著高于其他3个品种；白色大恰玛古中蔗糖含量为（2.24±0.10）g/100g显著高于其他3个品种。表1
2.2 不同品种恰玛古矿物元素含量变化
研究表明，恰玛古中富含钾、钠、钙和磷4种矿物元素，其中钾元素含量最高为（3 804.69±216.97）mg/kg（白色大恰玛古）。不同品种恰玛古矿物元素含量中铜含量无显著性差异，钙、铁、钾、镁、锰、钠、磷含量均有显著性差异（Plt;0.05）。4个不同品种恰玛古中矿物元素总量由高到低顺序依次为白色小恰玛古gt;白色大恰玛古gt;紫色恰玛古gt;黄色恰玛古，其中白色小恰玛古中钙、镁、锰含量显著高于其他品种，而钠含量显著高于黄色恰玛古和紫色恰玛古。不同品种恰玛古的矿物元素种类具有相似的分布规律，但在不同品种中的矿物元素含量存在显著性差异。表2
2.3 不同品种恰玛古氨基酸含量变化
研究表明，不同品种恰玛古中共检测出17种氨基酸，其中含有苏氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸等7种成人必需氨基酸，恰玛古中氨基酸组分较丰富。黄色恰玛古中含量最高的必需氨基酸为蛋氨酸，而其他必需氨基酸均在白色小恰玛古中含量最高，不同品种恰玛古中的必需氨基酸中苏氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸和赖氨酸含量无显著性差异（Plt;0.05）。非必需氨基酸中脯氨酸为不同恰玛古品种中含量最高的氨基酸，在白色小恰玛古、黄色恰玛古、紫色恰玛古、白色大恰玛古分别占氨基酸总量的34.50%、32.85%、26.08%、27.68%。紫色恰玛古中药用氨基酸总量最高（935.74 mg/100g），占氨基酸总量的55.18%，其次是白色大恰玛古为（826.72 mg/100g），占总氨基酸含量的52.56%。不同品种恰玛古中含有丰富的鲜味氨基酸和甜味氨基酸，其中鲜味氨基酸含量最高的是紫色恰玛古为（766.36 mg/100g），占总氨基酸含量的45.19%，其次是白色大恰玛古为（699.94 mg/100g），占总氨基酸含量的44.50%；甜味氨基酸总量最高的是白色小恰玛古（744.94 mg/100g），其次为黄色恰玛古（596.02 mg/100g）。芳香族氨基酸和含硫氨基酸含量最高的分别为白色小恰玛古和黄色恰玛古，占总氨基酸含量的5.15%和1.74%。必需氨基酸、非必需氨基酸、药用氨基酸和味觉氨基酸在不同品种恰玛古中各具优势。表3～4，图1
2.4 比较不同品种恰玛古品质性状
2.4.1 不同品种恰玛古品质性状的相关性
研究表明，不同品种恰玛古的14项品质指标之间均呈不同程度的相关性。14种营养元素之间呈现显著相关（Plt;0.05）或极显著相关（Plt;0.01）。不同品种恰玛古中，水分含量与可滴定酸、蔗糖、总黄酮、蛋白质含量之间呈显著正相关；粗纤维含量与总糖、还原糖、VC、可溶性固形物含量之间呈极显著正相关；粗多糖含量与总糖、还原糖、可溶性固形物含量呈极显著正相关；可滴定酸含量与蛋白质含量呈显著正相关；总糖含量与还原糖、可溶性固形物含量呈极显著正相关，与蛋白质、总矿物元素含量呈极显著负相关；还原糖含量与蔗糖、蛋白质、总矿物元素含量呈极显著负相关；VC含量与总矿物元素含量之间呈显著负相关；可溶性固形物含量与皂苷含量之间呈显著正相关；总黄酮含量与蛋白质含量呈极显著正相关；蛋白质含量与总矿物元素含量呈极显著正相关。各品质指标间既呈一定相关性又存在一定独立性，包含一些重叠信息。表5
2.4.2 不同品种恰玛古品质性状的主成分
研究表明，根据主成分累计贡献率大于85%的标准，共确定了4个主成分，第一、二、三、四主成分对总方差的贡献率分别为55.545%、22.866%、12.125%、8.346%，累计贡献率为98.882%，累计贡献率值大于85%且特征值大于1，提取的主成分对评价恰玛古品种综合品质具有一定的代表性。第一主成分中载荷值绝对值排前三位的是蛋白质、还原糖、总糖，第一主成分可以定义为蛋白质、还原糖、总糖的综合表现。第二主成分中载荷值前三位的是皂苷、氨基酸含量、可滴定酸，第二主成分可以定义为皂苷、氨基酸含量、可滴定酸指标的综合表现。第三主成分中载荷值绝对值前三位的是VC、蔗糖、水分成正相关，第三主成分可以定义为VC、蔗糖、水分指标的综合表现。第四主成分中载荷值绝对值前三位的是矿物元素含量、粗多糖、氨基酸含量，第四主成分可以定义为矿物元素含量、粗多糖、氨基酸含量的综合表现。蛋白质、还原糖、总糖、皂苷、总氨基酸、可滴定酸、VC、蔗糖、水分、总矿物元素含量、粗多糖是影响不同品种恰玛古品质的主要指标。
设提取的主成分1、2、3、4得分分别为Y1、Y2、Y3、Y4，根据表7建立各成分得分模型：
Y1=-0.577 1X1+0.764 7X2+0.849 6X3-0.579 5X4+0.932 7X5+0.945 8X6-0.687 6X7+0.659 1X8+0.807 8X9-0.746 3X10+0.378 3X11-0.960 4X12-0.778 1X13-0.498 8X14.
Y2=0.582 3X1+0.405 5X2-0.002 8X3+0.744 4X4+0.348 5X5+0.285 0X6-0.1.662X7-0.171 9X8+0.557 3X9+0.504 0X10+0.821 1X11-0.151 7X12+0.017 4X13+0.788 4X14.
Y3=0.508 8X1+0.467 8X2-0.108 6X3-0.002 8X4+0.080 7X5-0.154 2X6+0.703 1X7+0.717 8X8-0.098 8X9+0.022 0X10-0.350 8X11-0.032 6X12-0.183 8X13-0.004 8X14.
Y4=0.228 3X1+0.145 8X2+0.510 1X3-0.298 0X4-0.007 9X5-0.003 5X6-0.025 7X7-0.123 1X8+0.159 9X9-0.371 2X10-0.239 4X11+0.225 5X12+0.582 9X13+0.344 6X14.
以表6中提取出的4个主成分的方差贡献率作为权重，对各主成分得分进行加权求和，建立评价函数：F=0.561 7Y1+0.231 2Y2+0.122 6Y3+0.084 4Y4，将不同品种恰玛古计算出的Y1、Y2、Y3、Y4得分带入评价函数中，计算不同品种恰玛古品质的综合得分，4种恰玛古的品质综合得分在-0.906 5～2.329 6，其中黄色恰玛古综合品质得分排名第一为2.329 6，其次为白色小恰玛古，紫色恰玛古排名第三，白色大恰玛古得分最低，黄色恰玛古综合品质最优。表6～8
2.4.3 不同品种恰玛古品质性状的聚类
研究表明，所测定的营养功能成分对4个品种恰玛古能够实现较好的区分，4个品种被划分两大类，紫色恰玛古与白色小恰玛古营养功能成分组成结构相近，其次为白色大恰玛古，3个品种聚为一类。而黄色恰玛古成分优势明显集中在粗纤维、VC、粗多糖、还原糖、总糖、可溶性固形物这一簇，与前3个品种成分优势显著不同，该品种独自构成另一类。各指标被划分为两大类，粗纤维、VC、粗多糖、还原糖、总糖、可溶性固形物划分为一类；皂苷、水分、总氨基酸含量、可滴定酸、总黄酮、蔗糖、总矿物元素、蛋白质含量这几种指标被划分在另一大类中，其中皂苷、水分、总氨基酸、可滴定酸、总黄酮关系密切，聚为一小类，蔗糖、蛋白质、总矿物元素含量成分再聚为另一小类。图2
3 讨 论
3.1
青海省玉树藏族自治州曲麻莱县芜菁中蛋白质、总氨基酸和总皂苷含量最高，称多县芜菁中总糖含量最
高，囊谦县芜菁中粗纤维和总矿物质元素含量最高［23］。绿昆芜菁具有高氨基酸、高矿质元素、高蛋白、低酸等优良品质［4］。不同地区及品种之间的评价分析揭示，恰玛古（芜菁）品质评价也呈现异质性。不同地区来源的50份芜菁品质评价表明，来源于中国青海（G2）和日本（T11）的两种芜菁的总矿质元素含量最高，G4具有突出的总氨基酸含量［24］。基于主成分与聚类分析综合评价西藏15个产地芜菁发现，总酸、黄酮、VC、还原糖及 DPPH自由基清除能力为核心品质指标，为西藏芜菁品质评价提供了理论依据［6］。恰玛古（芜菁）的营养品质分析和综合评价对于阐明地域差异的营养成分特性和发掘当地优异品种具有重要意义。
3.2
研究表明，不同品种恰玛古中的多种营养成分存在显著性差异，其中还原糖和皂苷含量具有显著的品种特异性，还原糖和皂苷含量可能是区分品质的重要营养指标。皂苷除了具有药物的治疗作用，还表现出抗真菌、抗病毒和抗菌活性［25］。矿物元素对于维持细胞稳态、促进骨骼发育、保护神经系统和肌肉生理功能具有重要作用［26， 27］。新疆阿克苏地区柯坪县不同品种恰玛古中矿物元素含量具有元素特异性，例如，钾含量在3 804.69～3 547.07 mg/kg，而铜含量在0.379 0～0.388 0 mg/kg，且相同元素在不同品种之间存在显著性差异。矿物元素是植物生长所必需的，不同元素含量之间相互关联，影响植物的整体的营养价值［28］。氨基酸对于人体发育具有重要功能［29-31］，其中谷氨酸、天冬氨酸、甘氨酸、丝氨酸、脯氨酸等氨基酸能够呈现出特有的鲜味和甜味［24］。不同品种的恰玛古氨基酸种类丰富，总氨基酸含量在1 365.41～1 705.56 mg/100g，不同地理位置对恰玛古氨基酸含量具有重要影响［4， 24］。此外，不同氨基酸分类表明，白色小恰玛古中必需氨基酸总量最高，紫色恰玛古中药用氨基酸总量和鲜味氨基酸总量最高，黄色恰玛古中甜味氨基酸总量最高，恰玛古的氨基酸组成及含量具有品种异质性。不同营养元素之间存在极显著性（Plt;0.01）或显著性相关（Plt;0.05），恰玛古中的营养功能成分变化是多种元素相互影响的结果。
4 结 论
不同品种恰玛古品质指标之间存在显著性差异，且黄色恰玛古总体呈现出特有的品质优势。部分指标之间存在极显著相关性；在运用主成分分析提取出4个主成分，累计贡献率达到98.882%。从34项品质指标中筛选出主要品质指标，即蛋白质、还原糖、总糖、皂苷、总氨基酸、可滴定酸、VC、蔗糖、水分、总矿物元素含量、粗多糖。计算各成分得分，通过建立品质得分模型得到排序为黄色恰玛古gt;白色小恰玛古gt;紫色恰玛古gt;白色大恰玛古，即新疆阿克苏地区柯坪县黄色恰玛古营养品质得分排名第一，黄色恰玛古综合品质最好。4个品种恰玛古可以划分为两大类，其中黄色恰玛古单独聚为一类。
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