论文推荐 || 本刊青年编委林树燕教授团队开展不同品种金佛山方竹笋营养成分含量分析及综合评价研究

关键词：金佛山方竹；竹笋；营养成分；主成分分析；聚类分析

基金项目：国家重点研发计划（2021YFD2200503）；贵州省农村产业革命特色林业产业项目（特林研2020-17）；黔科合基础项目（[2018]1075）；江苏高校优势学科建设工程资助项目（PAPD）。

引文格式：卞丽丽,梁大洪,凡美玲,等.不同品种金佛山方竹笋营养成分含量分析及综合评价[J].南京林业大学学报(自然科学版) ,2024,48(4) :159-167.BIAN L L, LIANG D H, FAN M L, et al. Analysis and comprehensive evaluation of nutrient components in bamboo shoots of different clones of Chimonobambusa utilis[ J]. Journal of Nanjing Forestry University (Natural Sciences Edition),2024,48(4):159-167.DOI:10.12302/j.issn.1000-2006.202206046.

通讯作者

林树燕，女，本刊青年编委，理学博士，教授，从事竹类植物的比较解剖、系统发育、观赏竹类植物种质筛选、组织培养等方面的研究。

第一作者

卞丽丽，女，林业硕士，从事竹类植物资源利用方向研究。

于2021年9月24—25日，在遵义市桐梓县采集金佛山方竹原种（FY）和6个无性系（F1、F2、F3、F4、F5、F6）的竹笋，选择出土时间8~10 d，出土高度30~40 cm、健康、无病害的整株竹笋，每种竹笋去除笋箨后称取6 kg作为样品，具体采样信息及竹笋形态特征见表1、图1。

采集的竹笋及时保存于干冰中，带回实验室后转移至-80 ℃超低温冰箱保存待测。竹笋中单宁、黄酮、维生素C（Vc）含量采用分光光度法测定；粗脂肪含量采用索氏抽提法测定；粗蛋白含量采用凯氏定氮法测定；膳食纤维含量采用酶解法测定；还原糖含量采用DNS比色法测定；总糖含量采用酸解苯酚法测定；果糖、蔗糖含量采用间苯二酚比色法测定；葡萄糖含量采用酶试剂比色法测定；总酸含量采用酸碱滴定法测定；灰分含量采用质量法测定；全磷含量采用钼锑抗比色法测定；全钾含量采用火焰光度计法测定；Ca等矿质元素含量采用ICP-AES/MS法测定；游离氨基酸组分含量采用液相色谱法。所有分析测定均为3次生物学重复，除水分外，本研究中各营养物质含量数据以干物质质量分数计。

采用Excel 2016 统计数据，应用SPSS 26.0进行差异显著性分析、主成分分析和聚类分析，所有数据以平均值±标准差形式表达。

供试竹笋中水分、粗蛋白、维生素C、糖类、单宁、黄酮含量等营养成分含量见表2。竹笋含水量与口感相关，水分含量越高，竹笋口感越鲜嫩。金佛山方竹各种质竹笋水分含量均在90%以上，无性系F1水分含量最高，达92.22%。不同无性系间竹笋蛋白质含量存在显著差异，无性系F4含量最高(5.96%)、F2含量最低(1.86%)。人们趋向选择脂肪含量低的食物，7种方竹笋中脂肪含量普遍较低，以无性系F5最低，仅0.38%。各无性系中膳食纤维含量相近，差异较小，为22.12%~29.52%。无性系F1竹笋维生素C含量最高（0.396 1 mg/g）、F6最低（0.170 5 mg/g）。

糖类含量与竹笋的适口性有关，在一定程度上影响竹笋的甜脆度，总糖含量以FY含量最高，为987.71 mg/g，果糖以无性系F3（90.11 mg/kg）含量最高，葡萄糖以无性系F6（87.08 mg/kg）含量最高，蔗糖含量以无性系F4（24.68 mg/kg）最高。

黄酮类物质具有抗氧化等作用，7种竹笋黄酮含量排名前3位的分别为FY（1.39 mg/g）、无性系F2（1.20 mg/g）、无性系F3（1.13 mg/g）。单宁、总酸含量过多会使果蔬及其制品产生苦涩味，影响口感，金佛山方竹各无性系中，F3总酸含量最低（13.68 mg/g）、F1单宁含量最低（4.55 mg/g）。

矿质元素参与人体的造血、能量代谢、细胞色素合成等过程调节内分泌系统，提高机体免疫功能。金佛山方竹笋中富含磷、钾、钙、镁等常量元素和铜、铁、锌、硒等微量元素，含量较高的元素为K、P、Mg、Ca（表3）。

钾元素含量在矿质元素总量中占比最大，7种竹笋中以F4含量（66.03 g/kg）最高。无性系F4（8.64 g/kg）、F5（8.04 g/kg）、F1（7.63 g/kg）竹笋中磷含量排名前3。钙元素含量范围在2.84~9.05 g/kg，与其他学者的检测结果一致[17-18 岁]。镁元素含量中除无性系F6含量较低（5.70 g/kg）外，其余竹笋的含量均大于6.00 g/kg。

微量元素无法在人体中产生或合成，需要从膳食中获取补充。铜元素在金佛山方竹不同无性系间的分布差异显著，其含量在无性系F1中仅为6.96 mg/kg，而在F3中则达到82.36 mg/kg，是前者的11.8倍。铁元素含量为65.80~469.03 mg/kg，在各竹笋间存在显著性差异。锰元素在F1、F3、F4等无性系的竹笋中分布较多，可达到150 mg/kg以上。供试方竹笋中锌含量较高（133.6~253.27 mg/kg）。硒元素含量范围为0.67~2.53 mg/kg。

氨基酸含量是反映食品营养成分高低的非常重要的指标，根据FAO/WHO标准，蛋白质比较理想的必需氨基酸（EAA）与总氨基酸（TAA）含量比EAA/TAA，质量比为40%左右。7种供试竹笋中，无性系F2竹笋必需氨基酸比例(34.25%)最接近标准，其他种质的均达到30%，是比较理想的蛋白源(表4)。

本研究中7种竹笋共检测出包括天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸等17种氨基酸。氨基酸总含量最高的无性系为F1，达14.93 mg/g，其次是F5（12.10 mg/g），最低的为F3（8.72 mg/g）；必需氨基酸含量由高至低依次为：无性系F1>F5>F2>FY>F4>F3>F6（表4）。

各类呈味性氨基酸含量均以无性系F1最高，甜味氨基酸中无性系F1含量分别是FY、无性系F2—F6的1.38、1.75、2.02、1.64、1.47、1.91倍，鲜味氨基酸中分别是1.74、1.10、1.35、1.42、1.72、1.69倍，苦味氨基酸中依次是其他种质的1.29、1.47、1.92、1.73、1.22、1.73倍，芳香类氨基酸中则是1.25、1.54、1.87、1.46、1.24、1.38倍（表5）。

2.4.1 主成分分析

本研究筛选了与竹笋营养品质相关的23个指标，以其为变量进行因子分析，认为特征值大于1，累计方差贡献率大于85%的主成分具有一定的代表性。本研究共提取出5个主成分，特征值分别为8.365、5.332、4.662、2.067、1.837，方差贡献率分别为36.370%、23.184%、20.268%、8.986%、7.988%，累计方差贡献率96.797%，能反映全部指标的大部分信息，剩余成分的特征值小于1，方差贡献率趋于平缓，代表性不强,不提取为主成分。

依据旋转后的主成分因子载荷矩阵可知，主成分1主要由总酸、甜味氨基酸、苦味氨基酸、芳香类氨基酸、TAA、EAA、粗脂肪含量这7个指标共同影响。其中,总酸含量的正载荷最大(0.954)，其次为苦味氨基酸、TAA、EAA、芳香类氨基酸、甜味氨基酸含量，对综合评价起到正作用,粗脂肪含量为负向载荷，代表脂肪含量过多会对竹笋的综合评价起到负作用。因此,主成分1主要反映竹笋的氨基酸和酸度成分。主成分2主要由Ca、Fe、果糖、葡萄糖含量这4个指标共同影响，其中Ca、Fe含量为正向载荷，果糖、葡萄糖含量为负向载荷。因此，主成分2主要反映竹笋的矿物质水平。主成分3主要由膳食纤维、Se含量、EAA/TAA这3个指标共同影响，其中膳食纤维和Se含量为正向载荷，EAA/TAA为负向载荷。主成分3主要反映竹笋的保健成分含量。主成分4主要由黄酮、还原糖、单宁含量这3个指标共同影响,均为正向载荷。主成分4主要反映竹笋的风味。主成分5主要由维生素C和粗蛋白含量这2个指标共同影响，仅维生素C含量为正向载荷。主成分5主要反映竹笋的维生素水平。每个主成分最大正载荷值对应的指标分别为总酸、Ca、膳食纤维、黄酮、维生素C含量,对金佛山方竹笋营养综合评价影响较大。

2.4.2 相关性分析

由各指标相关性分析结果（图2）可知，水分与总酸（0.821，相关系数，下同）、硒元素（0.762）、芳香氨基酸（0.772）含量呈显著正相关，与EAA/TAA（-0.816）呈显著负相关；粗蛋白含量与蔗糖含量(0.777)呈显著正相关；膳食纤维含量与硒元素含量(0.841)呈显著正相关；总糖含量与蔗糖(-0.764)、钙元素(-0.788)、铁元素(-0.803)含量呈显著负相关；还原糖含量与鲜味氨基酸含量(-0.945)呈极显著负相关；果糖含量与葡萄糖(0.980)含量呈极显著正相关，与钙元素(-0.779)含量呈显著负相关；葡萄糖含量与钙元素含量(-0.771)呈显著负相关；蔗糖含量与钙元素含量(0.778)呈显著正相关；黄酮含量与单宁含量(0.788)呈显著正相关；总酸含量与TAA（0.776）、苦味氨基酸（0.818）、芳香类氨基酸（0.812）含量呈显著正相关;钙元素含量与铁元素含量(0.778)呈显著正相关；硒元素含量与EAA/TAA（-0.815）呈显著负相关；TAA含量与EAA（0.969）、甜味氨基酸（0.968）、苦味氨基酸（0.988）、芳香类氨基酸（0.914）含量呈极显著正相关；EAA含量与甜味氨基酸(0.893)、苦味氨基酸(0.969)含量呈极显著正相关，与芳香类氨基酸含量(0.828)呈显著正相关；甜味氨基酸与苦味氨基酸(0.940)、芳香类氨基酸(0.927)含量呈极显著正相关；苦味氨基酸与芳香类氨基酸含量(0.922)呈极显著正相关;粗脂肪含量、维生素C含量与其他影响因素均未出现显著性相关（图2）。

2.4.3 隶属函数

依据相关性分析数据，某一指标若与两个及以上指标具有显著相关性，且相关性绝对值大于0.5，认为其对竹笋品质影响较大。综合主成分分析结果、各指标相关性及其他影响因素，最终筛选出水分、粗蛋白、膳食纤维、总糖、果糖、总酸、Ca、Fe、Se、TAA、EAA/TAA、甜味氨基酸、苦味氨基酸、芳香氨基酸含量共15个指标计算隶属函数值[19]。以平均隶属函数值对7个参试金佛山方竹进行品质优劣排序（表6），综合排名如下：F1>FY>F5>F4>F6>F2>F3，其中，无性系F1品质优于原种FY。

2.4.4 品种聚类分析及评价

通过综合评价值对7个金佛山方竹种质以组件联接平均欧氏距离的方法进行系统聚类。在距离为10时，可以划分为2类（图3）。

第 Ⅰ 类为原种和F1、F5等2个无性系，水分、维生素C、膳食纤维、总糖、总氨基酸含量和各呈味性氨基酸含量在两个类群中较高，粗脂肪含量较低,为0.49%,硒元素含量较高。其特点是竹笋口感鲜嫩,糖分多,粗蛋白含量略低，但氨基酸、维生素C以及硒元素含量丰富，结合综合品质排名，该类群为品质较好的类群。

第 II. 类F4、F6、F2、F3等4个无性系，脂肪、黄酮含量、必需氨基酸占总氨基酸比例较高，单宁含量较少，糖类物质含量较低但Ca、Fe等元素含量丰富。其特点是高EAA/TAA、矿质元素丰富、竹笋脂肪较多。

金佛山方竹含有丰富的蛋白质，素有“植物牛奶”的美称，本研究中无性系F4蛋白质含量最高，为5.96%，F2含量最低，为1.86%，与苟光前等研究结果一致，高于毛竹（Phyllostachys edulis）（2.63%）、绿竹（Dendrocalamopsis oldhami）（2.23%）、甜龙竹（Dendrocalamus brandisii）（1.54%）等国内常见竹种竹笋。脂肪过度积累会引起诸多疾病，方竹笋粗脂肪含量处于0.38%~0.68%，与陈松河等，所研究的几种甜龙竹含量相近,远低于甘小洪等关于毛竹(7.14%)、王曙光等[25]关于云南箭竹（Fargesia yunnanensis）（2.78%）、杨丽婷等关于雷竹（P. violascens）（2.91%）的研究结果。膳食纤维可以促进肠道蠕动，帮助消化吸收，具有潜在的降血脂作用，金佛山方竹笋中膳食纤维含量与任春春等的研究结果吻合，略高于雷竹（0.90%~2.05%，鲜质量）、早竹（P. violascens）（1.06~2.13%，鲜质量），毛竹(15%)。适量的维生素摄入有益于增强机体免疫功能,本研究中维生素测定结果与苟光前等测定的数值相近，高于毛竹（0.008 5 mg/g）、麻竹（D. latiflorus）（0.138 5~0.151 3 mg/g）、雷竹（0.001 8 mg/g，鲜质量）等。果糖、蔗糖是食品甜味的主要来源，与市场常见竹笋比较发现，绿竹在还原糖（115.5 mg/g）、蔗糖（44.34 g/kg）、雷竹在还原糖（5.40 mg/g，鲜质量）[29,32 元]、甜龙竹在总糖（约20 mg/g，鲜质量）上均高于金佛山方竹。单宁与苦味氨基酸共同构成竹笋的苦涩味，本研究中金佛山方竹笋单宁含量在4.55~9.71 mg/g，低于毛竹（18 mg/g）、麻竹（1.15~2.67 mg/g，鲜质量）、沙县苦竹（Pleioblastus amarus）（1.98 mg/g，鲜质量）等，高于雷竹（2.37 mg/g）、甜龙竹（3.18 mg/g）等。黄酮类物质是蔬菜中的主要抗氧化物质之一，本研究中方竹笋黄酮含量（0.64~1.39 mg/g）低于苦竹（32.34 mg/g）、雷竹（2.37 毫克/克）。

金佛山方竹笋矿质元素含量与任春春等、娄义龙、王进等研究结果基本一致。磷元素含量远低于锡金龙竹（D. sikkimensis）（42.33 g/kg）和筇竹（Qiongzhuea tumidinoda）（62.80 g/kg）；钾元素含量较高，可达到毛竹（8.23 g/kg）的8倍；甘小洪等对寿竹（P. bambusoides）笋钙含量（0.66 g/kg）的研究远低于本研究中金佛山方竹的检测结果;镁元素含量与其他竹种比较发现，除锡金龙竹含量（14.33 g/kg）高于金佛山方竹，其他竹种均较低[45-46 岁]。微量元素中，筇竹竹笋的铁（349.96 mg/kg）、锌（356.78 mg/kg）与金佛山方竹含量相差不大;硒含量（0.67~2.53 mg/kg）高于毛竹笋（0.06 mg/kg），以及芹菜（Apium graveolens，0.107 mg/kg，鲜质量）、白菜（Brassica rap var. glabra，0.078 mg/kg，鲜质量） 等常见的蔬菜。

竹笋呈味氨基酸复杂，可分为鲜味氨基酸、甜味氨基酸、苦味氨基酸和芳香类氨基酸4类。呈味性氨基酸含量由高至低依次为甜味、苦味、鲜味、芳香类,甜味氨基酸含量与任春春等所测数值接近,鲜味、苦味以及芳香类氨基酸则略低。牡竹属的几种甜龙竹笋中各类呈味性氨基酸以鲜味氨基酸含量最高,甜味与苦味含量相近，所有类型呈味氨基酸含量均高于金佛山方竹。

综上所述，金佛山方竹笋品质虽与甜龙竹等市场常见竹笋存在一定差异,但总体表现出高蛋白、高纤维、低脂肪等特点,具有明显甜味,矿物质含量丰富,硒含量高于蔬菜富硒标准,属于富硒产品,竹笋品质受糖分、酸度、膳食纤维、游离氨基酸等因素影响，7个供试竹笋综合表现为F1>FY>F5>F4>F6>F2>F3。聚类分析可将7个种质系统聚类为2类，第 Ⅰ 类群的竹笋口感鲜嫩，糖分高，粗蛋白含量略低，但氨基酸、维生素C以及硒元素含量丰富；第 Ⅱ 类群的竹笋必需氨基酸占比高、矿物质丰富且脂肪较多。本研究可为桐梓县的金佛山方竹优良品种筛选以及后期推广种植提供理论基础和参考依据。