不同品種蔥品質(zhì)性狀的綜合分析與評價

趙麗麗，楊國棟，賈俊香，李 娜，蔣欣陶，田 云，姜濱濱，張榮風，崔連偉,

（1.遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所，遼寧沈陽 110161；2.遼寧農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧營口 115009）

蔥（Allium fistulosumL.）屬于百合科（Liliaceae）蔥屬（Alilium），起源于中國西部和俄羅斯的西伯利亞，在中國已經(jīng)有2000 多年的栽培歷史。作為一種重要的香辛和保健蔬菜，近些年，蔥規(guī)模化、標準化、機械化生產(chǎn)模式正加速推進[1?2]，蔥產(chǎn)業(yè)化發(fā)展呈現(xiàn)出穩(wěn)步增長的趨勢，國內(nèi)和國際市場對大蔥產(chǎn)量和品質(zhì)的要求也越來越高。我國大蔥生產(chǎn)占全世界的90%，遼寧省栽培面積近55 萬畝[3]，產(chǎn)量達到200 多萬噸，人均年消費量超過40 kg，基本可以滿足本地需求量。

目前，國內(nèi)外關(guān)于蔥屬作物品質(zhì)方面已經(jīng)做了一些研究。高莉敏等[4]對3 個中國類型和1 個日本類型大蔥進行營養(yǎng)品質(zhì)方面的成分分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，中國類型的雞腿蔥和分蘗大蔥糖量較高，纖維含量較少，維生素C 和蛋白質(zhì)含量較高，適合鮮食，日本大蔥含糖量二丙酮酸含量較高，適合熟食，得出不同類型間的蔥品質(zhì)差異很大。吳慶等[5]以紅蔥和普通白蔥為研究對象，發(fā)現(xiàn)在6 個品質(zhì)指標中，緊實度與干物質(zhì)率、總糖、蛋白質(zhì)、香辛油含量具有顯著的正相關(guān)性，同心紅蔥中除氨基酸外，其他指標均顯著高于其他品種蔥。方海田等[6]對蔥屬的揮發(fā)性成分比較分析發(fā)現(xiàn)，總含量最高的均為含硫化合物和醛類，酯類、雜環(huán)類和醇類物質(zhì)次之，并推測不同屬間特殊辛香氣味可能是由于組分含量差異而造成的。

利用主成分分析、聚類分析的方法對品質(zhì)性狀進行評價已經(jīng)在黃瓜[7]、蘋果[8]、楊梅[9]、桃[10]等作物上有所報道，但還未有同時應(yīng)用幾種方法對不同品種蔥品質(zhì)進行系統(tǒng)分析方面的研究。本試驗對不同來源的42 個蔥品種、39 個性狀，運用主成分分析、相關(guān)性分析、聚類分析等方法，對品質(zhì)性狀進行綜合分析和評價，來明晰不同品種間的差異性，為優(yōu)良品種篩選提供科學(xué)的參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

本試驗所用蔥材料采自遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所實驗基地，42 個品種，采樣時務(wù)必保證每個品種的材料植株整齊、無機械傷和病蟲害，每批樣品采完后立即運送到蔬菜所試驗室進行取樣。所測品種如表1 所示；重鉻酸鉀、硝酸、硫代硫酸鈉、氯化鋇、硫酸銅、鄰菲啰啉、碘酸鉀、亞鐵氰化鉀、乙醇、正己烷、石油醚、甲苯、鹽酸、硫酸銅、酒石酸鉀鈉、乙酸鋅、冰乙酸國藥集團化學(xué)試劑有限公司；鄰苯二甲酸氫鉀、丙酮、亞甲藍、甲基紅天津市化學(xué)試劑研究所有限公司；蒽酮、乙酸乙酯、硫酸、氫氧化鈉 西隴科學(xué)股份有限公司；乙酸鈉、亮氨酸、異丙醇、氰化鈉、氯化鈉、甲醛 湖北奧生新材料科技有限公司；碳酸氫鈉、抗壞血酸、水合茚三酮、酚酞 天津市北辰方正試劑廠；牛血清蛋白、考馬斯亮藍G-250、磷酸、草酸、2，6-二氯酚靛酚、葡萄糖 天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司；以上試劑均為分析純。

表1 蔥供試品種Table 1 Tested varieties of welsh onions

0～200 mm 型游標卡尺 上海九量五金工具有限公司；JE502 型分析天平 上海浦春計量儀器有限公司；CT3 型質(zhì)構(gòu)分析儀 Brookfield 工程實驗室公司；JYL C020E 型料理機 九陽股份有限公司；DHG-9053A 型電熱恒溫鼓風干燥箱上海精宏實驗設(shè)備廠；UV752N 分光光度計 上海佑科儀器儀表有限公司；ThermoScientificTM6000i 離心機 賽默飛世爾科技（中國）有限公司；Vortex-Genie2 旋渦混合器 北京開源國創(chuàng)科技有限公司；CR-410 色差計 宏宇光電儀器有限公司；BrookField CT3 型質(zhì)構(gòu)儀 上海柜谷科技發(fā)展有限公司；Thermo Trace GC Ultra-ITQ900 氣質(zhì)聯(lián)用儀、TRACE TR-5MS 型色譜柱 賽默飛世爾科技（中國）有限公司。

1.2 試驗方法

外觀品質(zhì)性狀的指標可直接測定，內(nèi)在品質(zhì)性狀的指標需要先取樣，再置于?20 ℃冰箱中保存待用。

1.2.1 外觀品質(zhì)測定 單株重采用百分之一電子天平測定。株高、蔥白長度、葉片長度、株幅采用直尺測定。莖粗采用游標卡尺測定。葉片顏色、葉鞘顏色和葉面蠟粉采用色差儀測定（L*表示明暗度，a*表示紅綠色，b*表示黃藍色），以白板為標準背景，白板基礎(chǔ)值L*=98.12，a*=1.02，b*=0.81。莖基部形狀、單株葉數(shù)、葉片伸展角度、葉出孔閉合程度、葉片挺直度、蔥白緊實度、分蘗性狀調(diào)查參考國家農(nóng)作物種質(zhì)資源平臺中的“蔥種質(zhì)資源描述規(guī)范”來完成。

1.2.2 質(zhì)地品質(zhì)測定 蔥白硬度采用CT3 型質(zhì)構(gòu)分析儀測定，質(zhì)構(gòu)剖面分析（Texture profile analysis，TPA）及穿刺檢測，測定部位為莖基部向上3 cm 處的位置。參數(shù)設(shè)置參考劉莉等[11]的試驗參數(shù)，并稍作調(diào)整。探頭采用TA9/1000（直徑20 mm）探頭，測試前速度為2 mm/s，測試速度為1 mm/s，測試后速度0.5 mm/s，兩次循環(huán)，循環(huán)間可恢復(fù)時間3 s，下壓距離為2 mm，觸發(fā)力為0.75 N，數(shù)據(jù)頻率10 點/s。每個樣品重復(fù) 5 次。

1.2.3 蔥內(nèi)在品質(zhì)測定 含水率的測定：采用烘干法測量并計算，取樣部位為蔥白和假莖，含水率（%）=（單株鮮重?單株干重）/單株鮮重×100%。

以下內(nèi)在品質(zhì)指標測定的取樣部位為蔥白部分。

可溶性糖的測定采用蒽酮比色法[11]，利用分光光度計在波長630 nm 處測定吸光度值并計算。

特征性揮發(fā)物質(zhì)的測定采用頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用儀（SPME-GC-MS）測定[6,12]，將獲得的物質(zhì)通過質(zhì)譜庫進行比對、分析成分并計算含量。

維生素C 的測定利用分光光度計在波長534 nm處測吸光度值并計算[13]。

可溶性蛋白的測定采用考馬斯亮藍G-250 方法[14]，利用分光光度計在波長595 nm 處測定吸光度值并計算蛋白質(zhì)含量。

游離氨基酸的測定采用茚三酮比色法[15]，利用分光光度計在波長570 nm 處測定吸光度值并計算。

香辛油的測定以石油醚為溶劑，采用索氏提取法測定[16]。

纖維素的測定采用酸堿洗滌法，然后利用Tecator分析儀測定[17?18]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

運用Microsoft Excel2010 軟件進行數(shù)據(jù)處理，IBM SPSS Statistics22 軟件進行方差分析、主成分分析、聚類分析和相關(guān)性分析，Origin2.0 軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 蔥外觀品質(zhì)質(zhì)量性狀分析

對葉片伸展度、葉片挺直度、葉出孔閉合度、假莖基部形狀、蔥白緊實度和分蘗有無這些性狀進行觀察，結(jié)果如表2 所示，19 個品種的葉片伸展度小于30°，其余品種葉片伸展度在30°～60°之間。31 個品種的葉片呈挺直狀態(tài)，其他品種呈下垂和半下垂狀。葉出孔呈現(xiàn)半閉合的品種占總品種數(shù)量的1/2，全閉合品種為17 個，不閉合的品種最少。假莖基部為直筒狀的品種有24 個，近紡錘形的品種為6 個，雞腿狀有12 個。蔥白緊實度以緊實品種為主。絕大多數(shù)品種是有分蘗的。

表2 蔥外觀品質(zhì)質(zhì)量性狀Table 2 Survey of appearance quality traits of welsh-onions

2.2 蔥品質(zhì)數(shù)量性狀分析

對42 份蔥材料的19 個外觀品質(zhì)數(shù)量性狀進行統(tǒng)計分析，如表3 所示，不同品種中各指標間存在豐富變異，表現(xiàn)出不同程度多樣性。單株重、株高、葉片長度整體都較高，其中韓文字?1 單株重高達530 g、遼蔥9 號株高119.33 cm、遼蔥8 號葉片長73.67 cm，而日本黑葉鋼蔥單株重最低，僅為70 g，保豐極晚抽株高和葉片長為64 和40 cm。假莖和葉片含水量整體水平低，在0.58%～0.97%范圍內(nèi)。韓文字?1 蔥白較粗，達到1.47 cm，盛遠高白王蔥白較硬，達到17.38。五葉齊葉片和上海匯合葉鞘顏色較淺、偏黃綠，韓文字?1 蔥葉L值最低，蠟粉最多，而遼蔥1 和海陽蔥最少。變幅最大的排在前5 名分別為株高、蔥白長度、葉片長度、株幅、葉片色度，最小的分別為假莖含水量、單株重、葉片含水量、蠟粉度、蔥白粗度。通過變異系數(shù)分析可以得出蔥外觀品質(zhì)數(shù)量性狀變異程度較大的前5 名分別為單株葉片數(shù)、葉片色度、單株重、蔥白長度、株幅。

表3 蔥外觀品質(zhì)數(shù)量性狀分布Table 3 Distribution of quantitative traits of external quality of welsh-onions

同理，對10 個內(nèi)在品質(zhì)性狀進行統(tǒng)計分析結(jié)果見表4，二丙基二硫、纖維素和雜環(huán)類物質(zhì)的相對含量較高，其中二丙基二硫的均值、總值和變幅都達到最高水平，“萬能葉蔥”中二丙基二硫含量最高，達到93.54%，高出同心紅蔥的3 倍多[6]，含硫化合物能原生的、濃郁的辛香味，稍帶有硫磺的氣味，對洋蔥、大蒜風味貢獻很大[19]。纖維素參與人體葡萄糖轉(zhuǎn)運，對消化其重要作用[20]，而且含量與植株的抗倒伏性是成正相關(guān)的，本研究中，遼蔥9 號纖維素含量最高，達到20.89%。這些品種中所含的可溶性蛋白、游離氨基酸和香辛油相對含量較其他性狀低，香辛油也是決定蔥等辛辣作物風味的特征性物質(zhì)[21]，但是本試驗中所測含量并不高。可溶性糖與含水率與耐貯藏性密切相關(guān)[22?24]，由于存在取樣部位的差異，本試驗中二者并未成正相關(guān)。二丙基二硫和雜環(huán)類物質(zhì)的標準差、變異系數(shù)也分別為最高水平，說明不同品種蔥中所含的這兩類物質(zhì)含量之間存在很大差異，而其他物質(zhì)含量在品種間的差異較小。

表4 蔥內(nèi)在品質(zhì)數(shù)量性狀分布Table 4 Distribution of quantitative traits of internal quality of welsh-onions

2.3 蔥品質(zhì)數(shù)量性狀相關(guān)性分析

表5 反映了不同品種蔥品質(zhì)性狀的相關(guān)性。單株重與株高、蔥白長度、蔥白粗度、葉片長度和株幅這些指標彼此之間在0.01 水平上呈現(xiàn)顯著相關(guān)，與前人研究結(jié)果相一致[4]，蠟粉與維生素C 在0.01 水平上顯著相關(guān)，香辛油、乙醇、環(huán)類物質(zhì)含量與干物質(zhì)和可溶性固形物糖含量表現(xiàn)出顯著性相關(guān)，這與前人研究結(jié)果也是相同的[22]結(jié)合其他成分，說明這些指標對蔥品質(zhì)形成具有重要意義。不同指標彼此間具有一定程度的相關(guān)性，但是反映的信息具有重疊，因此有必要對29 個指標進行分類并簡化來提高綜合評價的效率，同時有利于提高統(tǒng)計信息的準確性。

2.4 蔥品質(zhì)數(shù)量性狀主成分分析

對蔥品質(zhì)的數(shù)量性狀進行主成分分析結(jié)果見表6 和圖1 所示，前10 個主成分的特征值均大于1，累計方差貢獻率達到81.2 %，這些主成分可反映原始變量的大部分信息，從而起到降維的作用。主成分1 的貢獻率為18.67%，代表指標為株高、蔥白長度和葉片長度。主成分2 方差貢獻率為10.98%，代表指標為葉片顏色。主成分3 代表指標為假莖含水率和蠟粉，主成分4 代表指標為葉鞘顏色，主成分5 代表指標為葉片含水率和維生素C。主成分6 代表指標為可溶性糖和蔥白硬度，主成分7 代表性指標為游離氨基酸和二丙基二硫，主成分8 代表性指標為可溶性蛋白和香辛油含量，主成分9 代表性指標為纖維素，主成分10 的方差貢獻率最小，僅為3.65%，代表指標為醇類物質(zhì)。結(jié)合相關(guān)性分析（表5），株高、蔥白長度、蔥白粗度、葉片長度、葉片顏色、葉鞘顏色、蠟粉、假莖含水率、纖維素、蔥白硬度、可溶性糖、游離氨基酸、香辛油、醇類物質(zhì)這14 個因子可以認為是蔥品質(zhì)的評價指標。其中前4 個因子可定義為植株大小因子，5～7 定義為葉色因子，8～10 定義為質(zhì)地因子，11～14 定義為風味因子。

表5 蔥品質(zhì)指標間的相關(guān)性分析Table 5 Correlation analysis of quality indexes of welsh-onions

表6 蔥品質(zhì)數(shù)量性狀主成分分析結(jié)果Table 6 Principal component analysis result of quantitative traits for welsh-onions

圖1 主成分分析碎石圖Fig.1 Screen plot of principal component analysis

2.5 蔥品質(zhì)綜合評價及排名

為明晰42 個品種蔥品質(zhì)的綜合排名，根據(jù)10 個主成分的得分情況，以各自的方差貢獻率為權(quán)重，二者相乘求和構(gòu)建綜合評價得分函數(shù)，計算出各個品種的綜合得分及排名。

F=0.1867F1+0.1098F2+0.1F3+0.087F4+0.0782F5+0.065F6+0.0547F7+0.0501F8+0.044F9+0.0365F10

其中，F(xiàn) 為每個品種蔥品質(zhì)的綜合得分，F(xiàn)1～F10 分別為每個主成分得分。如表7 示，得分越高，表明該品種的品質(zhì)越好，綜合得分排在前5 名的品種編號依次為3、8、11、14、30，分別是“遼蔥7 號”、“遼蔥12 號”、“萬能葉蔥”、“五葉齊”和“特級元藏大蔥”。

表7 42 種蔥測定指標得分及排名Table 7 Scores and ranking of determination indexes of 42 kinds of welsh-onions

2.6 蔥品種聚類分析及等級劃分

運用系統(tǒng)聚類和K 均值聚類兩種方法，依據(jù)數(shù)量品質(zhì)性狀觀測值距離聚心的長度，采用離差平方和對不同品種蔥進行聚類分析。如圖2 所示，在歐式距離20 處，這些品種被聚為2 類，而在歐式距離為5 處，被聚為6 類。在進行K 均值聚類分析時，將這些品種的性狀設(shè)定為4 類，見表8 有18 個品種聚為Ⅰ類，占總品種數(shù)量的42.86%，而Ⅳ類僅有2 個品種，占總數(shù)的4.76%。通過這兩種聚類分析方法可以看出，有些品種的聚類大致是相同的，說明這兩種方法的分析是真實可信的。表9 中主成分分析綜合得分排在前5 位的被分別聚在兩大類中，3 獨自聚在一類中，8、11、14、30 聚在一大類中，其中8 和30 歐式距離很近，聚在一小類中。這與兩種聚類分析結(jié)果是完全一致的。

表8 K 值聚類分析結(jié)果Table 8 Analysis results of K-means cluster

圖2 42 種蔥的系統(tǒng)聚類分析圖Fig.2 Systemic cluster analysis of 42 kinds of welsh-onions

根據(jù)42 個品種蔥品質(zhì)性狀的主成分分析綜合得分結(jié)果，對4 類品種進行等級劃分，由表9 可知，最終得分從大到小依次為C>B>D>A。由此表明，C 等級的品種得分最高，品質(zhì)為優(yōu)，B 等級品種的品質(zhì)為良，D 等級品種的品質(zhì)為一般，A 等級品種的品質(zhì)為差。

表9 42 種蔥最終等級劃分Table 9 Final grading of 42 kinds of welsh onions

3 結(jié)論與討論

本文通過對42 種蔥外在品質(zhì)和內(nèi)在品質(zhì)性狀指標進行觀察測定發(fā)現(xiàn)，不同品種間是存在一定差異的，主要原因在于品種的遺傳特性不同。在對數(shù)量性狀指標主成份分析中發(fā)現(xiàn)，“遼蔥7 號”和“遼蔥12 號”綜合得分高于其他品種，因此綜合品質(zhì)為最優(yōu)。對這些品種的品質(zhì)進行聚類分析，劃分為4 個等級，級別最高的為C 級，包括遼蔥1 號、遼蔥10 號、遼蔥11 號等15 個品種。二丙基二硫是蔥、洋蔥、大蒜中含有的典型特征性揮發(fā)物質(zhì)之一，散發(fā)濃郁的硫磺似的刺激氣味，在調(diào)味香精中被普遍應(yīng)用，本研究中“萬能葉蔥”、“韓國春川”、“日本黑葉鋼蔥”中二丙基二硫含量較高，說明這三個品種在菜肴等食品調(diào)味中具有重要的應(yīng)用價值。香辛油是決定蔥辣味的物質(zhì)[22]，含量越高，辣味越重，有些品種可溶性糖含量高而香辛油含量低，適宜鮮食，反之則適宜熟食，醇類物質(zhì)可使植物散發(fā)獨特的香氣，二丙基二硫、可溶性糖、香辛油、醇類物質(zhì)共同構(gòu)成了蔥獨特的口感風味，含水率、可溶性糖和干物質(zhì)含量是決定蔥耐貯性的重要因素。而且纖維素含量與植株的抗倒伏性是成正相關(guān)的。通過本試驗的研究，將對蔥的品種改良、開發(fā)不同地區(qū)資源和推廣種植提供科學(xué)的參考依據(jù)，同時也為深入研究品質(zhì)相關(guān)分子機理奠定理論基礎(chǔ)。