夏季和冬季普定縣韭黃韭菜的營(yíng)養(yǎng)與香氣成分分析

胡家藝，牟方婷，石黎琳，華蓉，王繼飛，曾凡坤*

1(西南大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院，重慶，400715)2(貴州省安順市普定縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，貴州 普定，562100)

韭菜(Alliumsenescens)是百合科蔥屬的多年生草本植物，有特殊的強(qiáng)烈氣味，是我國(guó)重要的蔥類蔬菜之一，具有促消化、抗氧化、防腐等藥用價(jià)值[1-2]。韭菜經(jīng)過(guò)無(wú)光栽培、組織軟化后，形成葉片嫩黃，根部雪白的韭黃,其味道鮮美，能促進(jìn)食欲[3]。目前，關(guān)于韭菜的營(yíng)養(yǎng)研究多集中于野生韭菜與栽培韭菜的比較[4-6]，且不同的研究結(jié)果有差異，缺乏韭黃和韭菜營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的全面分析和對(duì)比。香氣成分研究對(duì)象多為韭菜[7-8]，缺乏韭黃的香氣分析和比較，且因樣品的產(chǎn)地、研究方法等有區(qū)別導(dǎo)致結(jié)論有差異。

貴州省普定縣已產(chǎn)業(yè)化種植韭菜、韭黃，是全國(guó)最大的韭黃種植基地[9]，其白巖鎮(zhèn)白旗村的“白旗韭黃”已成為國(guó)家地理標(biāo)志產(chǎn)品，韭黃產(chǎn)業(yè)已成為脫貧致富的“黃金”產(chǎn)業(yè)[10]。本文以普定縣化處鎮(zhèn)焦家村的韭黃、韭菜為原料，進(jìn)行夏季和冬季兩批次采集，探究不同原料間基本營(yíng)養(yǎng)成分和香氣成分的差別，以及季節(jié)對(duì)其營(yíng)養(yǎng)和香氣成分的影響，以期為普定縣韭黃、韭菜開(kāi)發(fā)利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

氨基酸(天冬氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、半胱氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸、組氨酸、精氨酸、脯氨酸、色氨酸)標(biāo)準(zhǔn)品,英國(guó)Alfa Aesar公司；沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)品,純度為98%，北京索萊寶科技有限公司；C3-C25正構(gòu)烷烴混標(biāo),色譜純，百靈威科技有限公司；其他試劑,均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

PHS-3E型pH計(jì),上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；ZK-FDV-98型小型超微粉碎機(jī),北京中科浩宇科技發(fā)展有限公司；UV-6100型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì),上海元析儀器有限公司；TGL-16M型臺(tái)式高速冷凍離心機(jī),長(zhǎng)沙湘儀離心機(jī)儀器有限公司；KQ5200DE型數(shù)控超聲波發(fā)生器,昆山市超聲儀器有限公司；RE-52AA型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀,上海亞榮生化儀器廠；HWS26型電熱恒溫水浴鍋,上海一恒科學(xué)儀器有限公司；KjelFlex K-360型全自動(dòng)凱氏定氮儀,瑞士BuCHI公司；GCMS-2010型氣相質(zhì)譜聯(lián)用儀,日本島津公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

夏季和冬季韭菜、韭黃鮮樣分別于2018年9月、2019年1月采自貴州省普定縣化處鎮(zhèn)水母河流域韭黃園區(qū)(市級(jí)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)示范園區(qū))，冷鏈運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，去除蟲(chóng)害和受損樣品，清洗，避光晾干，迅速測(cè)定樣品中水分、維生素C(VC)、總多酚含量和香氣成分，剩余樣品放于-20 ℃?zhèn)溆谩?/p>

1.3.1 基本營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定

水分測(cè)定：參考GB 5009.3—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》直接干燥法；總酸測(cè)定：參考GB/T 12456—2008《食品中總酸的測(cè)定》酸堿滴定法；總糖測(cè)定：參考《食品分析與感官評(píng)定》[11]滴定法；VC測(cè)定：參考GB 5009.86—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中抗壞血酸的測(cè)定》滴定法；粗蛋白測(cè)定：參考GB 5009.5—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》凱氏定氮法；粗脂肪測(cè)定：參考GB 5009.6—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測(cè)定》索氏抽提法；粗纖維測(cè)定：參考GB 5009.88—2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中膳食纖維的測(cè)定》；氨基酸測(cè)定：參考GB 5009.124—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中氨基酸的測(cè)定》氨基酸自動(dòng)分析儀法；總酚測(cè)定：采用Folin—酚法[12-13]，以沒(méi)食子酸為標(biāo)準(zhǔn)品繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，回歸方程為y=0.085 86x+0.063 23，R2=0.996 3，結(jié)果以沒(méi)食子酸計(jì)。

氨基酸評(píng)價(jià)：以必需氨基酸含量評(píng)價(jià)氨基酸的價(jià)值；根據(jù)氨基酸味覺(jué)閥值，按公式(1)計(jì)算風(fēng)味貢獻(xiàn)強(qiáng)度(taste activity value,TAV)[14]評(píng)價(jià)氨基酸的風(fēng)味。TAV>1，說(shuō)明氨基酸對(duì)呈味有貢獻(xiàn)，且TAV越大，呈味貢獻(xiàn)越大；TAV<1，說(shuō)明氨基酸對(duì)呈味貢獻(xiàn)不大。

(1)

1.3.2 香氣成分測(cè)定

樣品固相微萃取處理：隨機(jī)選取一定量的樣品，充分破碎后，各選取8.0 g于20 mL頂空萃取瓶中，加蓋密封，置于45 ℃水浴10 min,使萃取瓶?jī)?nèi)氣-液平衡，再插入250 ℃高溫老化后的DVB/CAR/PDMS萃取頭頂空微萃取40 min，進(jìn)樣。

GC條件：色譜柱為DB-5MS石英毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；載氣He；載氣流量1.0 mL/min；不分流進(jìn)樣；進(jìn)樣溫度230 ℃；升溫程序：35 ℃保持2 min，以15 ℃/min升至90 ℃，保持2 min，再以6 ℃/min的速度升至180 ℃，保持5 min，再以15 ℃/min的速度升至230 ℃，保持2 min。

MS條件：電子電離源；電子能量70 eV，接口溫度230 ℃；采集模式:全掃描；掃描范圍m/z40～450；掃描速率769 u/s。

圖譜分析：GC-MS分析得到的質(zhì)譜圖經(jīng)計(jì)算機(jī)自帶的NIST 08譜庫(kù)檢索，只保留匹配度≥80%的揮發(fā)性成分。以保留指數(shù)RI和相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行定性分析，以內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行定量分析[15]，保留指數(shù)RI按公式(2)計(jì)算:

(2)

式中：tx,被分析組分的保留時(shí)間,min;tn和tn+1,碳原子數(shù)為n和n+1的正構(gòu)烷烴保留時(shí)間，min。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2010對(duì)3次重復(fù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。采用新復(fù)極差法(Duncan)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析(P<0.05)，對(duì)基本營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行主成分分析，對(duì)香氣成分進(jìn)行聚類分析。使用Origin 2017作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 基本營(yíng)養(yǎng)成分比較

2.1.1 顯著性分析

如表1所示，不同季節(jié)韭黃和韭菜的基本營(yíng)養(yǎng)成分差異顯著(P<0.05)。韭黃、韭菜的水分含量均高于90%，韭黃略高，組織更鮮嫩。季節(jié)對(duì)韭黃和韭菜的粗蛋白、粗纖維含量影響不顯著，兩者的粗纖維含量均高于蔣明川[16]分析的0.73 g/100 g。韭黃和韭菜的粗脂肪含量極少，其可滴定酸、總糖含量受季節(jié)影響顯著，且冬季總酸含量更高，總糖含量更低。韭菜多酚含量約為韭黃的2倍，且夏季明顯高于冬季，但中外學(xué)者對(duì)韭菜中多酚的含量和抗氧化性等研究[17-18]遠(yuǎn)不及西蘭花和洋蔥等蔬菜[19-20]。

表1 夏冬兩季韭黃、韭菜的基本營(yíng)養(yǎng)成分Table 1 Basic nutritional components of hotbed chives and leeks in summer and winter

韭黃的VC、總多酚含量遠(yuǎn)低于韭菜，受季節(jié)影響較小，冬季韭菜VC含量高達(dá)33.60 mg/100 g，但低于王海平等[4]報(bào)道的赫章縣野生韭菜的VC含量，略高于國(guó)家蔬菜中期庫(kù)中保存的普通栽培韭(8A56) 。

2.1.2 主成分分析

以韭黃和韭菜的水分、粗蛋白、粗脂肪、可滴定酸、總糖、VC、粗纖維、總多酚含量為變量進(jìn)行主成分分析(prinicipal component analysis,PCA)[15]，通過(guò)降維，結(jié)合各主成分的貢獻(xiàn)率(表2)和載荷矩陣(表3)分析影響營(yíng)養(yǎng)的主要因素。韭黃的2個(gè)營(yíng)養(yǎng)主成分特征值分別為5.224、1.607，累積方差貢獻(xiàn)率為85.380%，能反映原始變量信息。主成分1的貢獻(xiàn)率為65.297%，以水分、粗脂肪、可滴定酸為主要影響指標(biāo)，其載荷權(quán)數(shù)分別為0.981、0.984、0.962。主成分2的貢獻(xiàn)率為20.083%，以VC為主要影響指標(biāo)，載荷權(quán)數(shù)為0.928。因此，水分、粗脂肪、可滴定酸、VC是影響韭黃營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的主要指標(biāo)。韭菜的營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)含2個(gè)主成分，其特征值分別為5.484、1.583，累積方差貢獻(xiàn)率為88.336%。主成分1的方差貢獻(xiàn)率為68.554%，以可滴定酸、VC、水分的影響為主，載荷權(quán)數(shù)分別為0.999、0.998、0.978。主成分2的方差貢獻(xiàn)率為19.783%，以粗纖維的影響為主，載荷權(quán)數(shù)為0.696。影響韭菜營(yíng)養(yǎng)的主要指標(biāo)是可滴定酸、VC、水分和粗纖維。

表2 韭黃、韭菜營(yíng)養(yǎng)主成分的方差貢獻(xiàn)率Table 2 Variance contribution rate of nutritional principal components of hotbed chives and leeks

表3 韭黃、韭菜各營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的主成分載荷矩陣Table 3 Principal component load matrix of nutritional indexes of hotbed chives and leeks

2.2 氨基酸含量比較

2.2.1 氨基酸組成分析

冬季韭黃、韭菜的氨基酸總含量(total amino acids, TAA)明顯高于夏季，冬季韭菜TAA最高，夏季韭黃TAA最低。共檢出蘇氨酸(Thr)、纈氨酸(Val)、異亮氨酸(Ile)、苯丙氨酸(Phe)、賴氨酸(Lys)、亮氨酸(Leu)6種必需氨基酸(essential amino acid, EAA)和天冬氨酸(Asp)、絲氨酸(Ser)、谷氨酸(Glu)、甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)、半胱氨酸(Cys)、蛋氨酸(Met)、酪氨酸(Tyr)、組氨酸(His)、精氨酸(Arg)、脯氨酸(Pro)11種非必需氨基酸(nonessential amino acid, NEAA)，韭黃未檢出His(圖1)。

圖1 夏季和冬季韭黃、韭菜的氨基酸分布Fig.1 Amino acid distribution of hotbed chives and leeks a in summer and winter注：*為必須氨基酸

2.2.2 氨基酸評(píng)價(jià)

EAA影響食物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，以EAA與NEAA、TAA的比值分析韭黃和韭菜的氨基酸質(zhì)量(表4)。韭黃和韭菜含量最高的EAA分別是Lys、Leu，冬季韭菜Leu高達(dá)120.43 mg/100 g。聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織(FAO/WHO)提出氨基酸以EAA/TAA約40.0%，EAA/NEAA不低于60.0%為佳[23]，本試驗(yàn)韭菜的EAA/TAA約35.6%，EAA/NEAA約55.3%，且冬季氨基酸質(zhì)量更高。

表4 氨基酸質(zhì)量評(píng)分表Table 4 Amino acid value score table

呈味氨基酸影響食物的滋味口感，以TAV分析其風(fēng)味差異(表5)[21-22]。通過(guò)滋味氨基酸的TAV分析，Glu對(duì)韭黃和韭菜的風(fēng)味貢獻(xiàn)最大，澀味氨基酸基本無(wú)貢獻(xiàn)。夏季韭黃鮮味氨基酸、甜味氨基酸TAV更高，苦味和澀味更低，滋味更佳。

表5 氨基酸風(fēng)味評(píng)價(jià)表Table 5 Evaluation table of amino acid flavor

2.3 香氣成分比較

2.3.1 香氣成分含量分析

夏季和冬季韭黃、韭菜揮發(fā)性成分的總離子流色譜圖見(jiàn)圖2，共檢出35種香氣物質(zhì)(表6)，包括有機(jī)硫化合物、醛類、酯類、酮類、其他類，香氣成分總含量依次為總含量依次為夏季韭菜(5 685.90 ng/g)>冬季韭菜(4 802.46 ng/g)>冬季韭黃(4 051.28 ng/g)>夏季韭黃(4 013.30 ng/g)，有機(jī)硫化合物是主要香氣成分，相對(duì)含量均高于90%。

a-夏季韭黃;b-冬季韭黃;c-夏季韭菜;d-冬季韭菜圖2 韭黃、韭菜揮發(fā)性成分總離子流色譜圖Fig.2 Total ion chromatogram of volatile components in hotbed chives and leeks

表6 夏季和冬季韭黃、韭菜揮發(fā)性成分Table 6 Volatile components of hotbed chives and leeks in summer and winter

夏季和冬季韭黃香氣成分種類差異大，但總量接近。夏季韭黃檢出6類27種香氣成分，含量依次為有機(jī)硫>醛類>芳香類>酯類>雜環(huán)類>酮類，有機(jī)硫化合物有13種，相對(duì)含量93.25%，二甲基三硫、烯丙基甲基二硫醚含量最高，分別為726.30 ng/g、661.70 ng/g。冬季韭黃檢測(cè)出4類16種香氣成分，含量依次為有機(jī)硫>芳香類>醛類>酯類。有機(jī)硫化合物13種，相對(duì)含量94.80%，3,4-二甲基噻吩、1,3-二噻烷含量最多，分別為652.16 ng/g、655.45 ng/g。

夏季韭菜檢出7類24種香氣成分，含量依次為有機(jī)硫>醛類>酮類>羧酸類>酯類>芳香類>雜環(huán)類，有機(jī)硫化合物有12種，相對(duì)含量92.71%。醛類成分較其他樣品多，共檢出6種，含量335.20 ng/g。冬季韭菜檢出4類18種香氣成分，含量依次為有機(jī)硫>醛類>酮類>芳香類，有機(jī)硫化合物11種，相對(duì)含量94.57%。醛類香氣成分中，反式-2-己烯醛(172.03 ng/g)含量最高。烯丙基甲基硫醚、烯丙基甲基二硫醚是韭菜中含量最高的2種香氣成分，相對(duì)含量約15%。夏季韭菜中檢出香氣成分比冬季韭菜多6種，且總含量最高。

2.3.2 香氣成分聚類分析

采用組間聯(lián)接聚類方法，以平方歐氏距離為測(cè)量區(qū)間對(duì)香氣成分進(jìn)行聚類分析，如圖3所示，距離為15～20時(shí)，韭黃香氣成分聚為3類，二烯丙基砜、二烯丙基二硫醚、二甲基三硫、烯丙基甲基二硫醚為一類，占韭黃香氣成分含量最多；第二類為1,3-二噻烷、3,4-二甲基噻吩、烯丙基甲基硫醚；其余成分為一類。韭菜香氣成分聚為2類，烯丙基甲基二硫醚、烯丙基甲基硫醚、1,3-二噻烷、二烯丙基二硫醚、二甲基三硫?yàn)橐活?，起主要香氣貢獻(xiàn)作用；其余成分為一類。韭菜的香氣成分聚類較韭黃簡(jiǎn)單，第一類香氣成分的種類更多，香氣更濃郁復(fù)雜，二者的主要呈香物質(zhì)是硫醚類，提供類似大蒜、大蔥的香氣，有助于調(diào)味品開(kāi)發(fā)。

a-韭黃;b-韭菜圖3 香氣成分聚類分析譜系圖Fig.3 Cluster analysis pedigree of aroma components

3 討論與結(jié)論

經(jīng)基本營(yíng)養(yǎng)成分分析，韭黃和韭菜中水分含量最高，達(dá)90%，組織鮮嫩。韭菜的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高于韭黃，且冬季更高，開(kāi)發(fā)前景更廣，其總糖、總酸、粗纖維、氨基酸、多酚含量約為韭黃的2倍，VC含量約為韭黃的5倍。冬季韭黃的粗脂肪、可滴定酸約為夏季的3倍，冬季韭菜的可滴定酸含量較夏季多1.5倍，而總糖含量約少1倍，不同的糖酸比影響韭菜汁的口感和加工工藝[25]。PCA表明水分、粗脂肪、可滴定酸、VC是影響韭黃營(yíng)養(yǎng)關(guān)鍵指標(biāo)，而影響韭菜的是可滴定酸、VC、水分和粗纖維。

韭黃和韭菜的鮮味氨基酸含量和TAV最大，韭菜的氨基酸含量和價(jià)值高于韭黃，其氨基酸質(zhì)量更接近FAO/WHO提出的標(biāo)準(zhǔn)，但韭黃的呈味氨基酸優(yōu)于韭菜，風(fēng)味更佳。二者的香氣成分以含硫化合物為主，具有良好的抗氧化性和抑菌能力[26-27]。有機(jī)硫化合物中硫醚類最多，獨(dú)特的蔥蒜類刺激性香味利于醬等調(diào)味料的開(kāi)發(fā)，目前已有研究以不同發(fā)酵方式腌制開(kāi)發(fā)韭菜醬[28-30]。夏季韭菜韭香味最濃郁，而韭黃香氣受季節(jié)影響較小。經(jīng)過(guò)聚類分析，韭菜香氣成分分類少而集中，香氣濃郁復(fù)雜。

韭黃和韭菜的營(yíng)養(yǎng)、風(fēng)味差距較大，受季節(jié)影響不同，進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)應(yīng)根據(jù)需求選擇不同生長(zhǎng)期的原料，后續(xù)可繼續(xù)研究深加工工藝和香氣成分中硫化物的應(yīng)用。