孙 英,林舒琪,杨秋玲，陈瑞丹

(花卉种质创新与分子育种北京市重点实验室,国家花卉工程技术研究中心,城乡生态环境北京实验室,园林学院,北京林业大学,北京 100083)

菊花(Chrysanthemum)是我国十大传统名花之一,具有较高的观赏、食用和保健价值。茶菊是指经窨制后既可与茶叶混用，也可单独饮用的菊花品种，可明目除烦、生津润喉、解暑清心,自古以来就有茶菊可延年益寿的说法[1-4]。近年来研究也发现,茶菊中含有维生素C、氨基酸、黄酮类化合物以及多酚类物质,具有降压、抗菌、消炎、强身健体的功效。‘玉人面’是陈俊愉教授通过实生选种的方式,获得的一种具有极强重瓣性的白色观赏地被菊。此外,‘玉人面’还具有很好的饮用价值,为主流茶用菊花品种之一[5-7]。‘玉人面’菊花茶具有地被菊的优点:低矮、抗虫、抗病、抗寒、抗盐碱。随着人们生活质量的提高,茶用菊花越来越受到人们的喜爱,‘玉人面’发展前景十分广阔。目前‘玉人面’在北京地区已经得到了小范围的市场推广。

国内外学者对菊属植物例如亳菊、滁菊、杭菊及贡菊等的研究已经取得了不少进展,如赵素会等[8]对开封特育6个菊花品种(黄飞舞、黄山皇菊、金丝大菊、银丝大菊、白线菊、巧梁紫禹)中的六大营养成分,即水分、多糖、氨基酸、维生素C、矿物质元素及脂肪进行了分析测定,李鹏等[9]对中国滁菊、贡菊、毫菊、杭菊四种主要药用菊花的挥发油、总黄酮和绿原酸的含量进行了比较研究,得出总黄酮和绿原酸含量均高者才是优良品种。刘战永等[10]以菊花细粉作对比,对粉体的粒径分布、细胞形态以及粗蛋白、粗脂肪、矿物质、黄酮、多酚、多糖等成分的变化进行了对比研究,得出超微粉碎可以提高菊花的营养保健功能。但目前对新兴茶菊‘玉人面’与‘冰甜玉人’的内在品质研究还较少。吕晋慧等[11]的研究了地被菊‘玉人面’品种的遗传转化体系,并对转化植株的开花特性进行分析。崔峰等[12]探讨了茶菊‘玉人面’对碱胁迫的耐受程度,采用营养液砂培方法,研究了不同浓度Na2CO3胁迫对植株形态、生理生化和光合生长的影响。可见鲜有对两种茶菊的营养成分与功效成分的研究[12-16]。

为了充分利用茶菊资源,对茶菊的品质进行较为合理且全面的综合评价,本文拟对两种茶菊5个开花时期共10份样品,以7项基本营养成分分析与3项功效成分为品质指标,进行测定,并对其进行综合评价与感官质量评价。旨在筛选出品质较好且感官评价高的茶菊样品。以期为研究两个品种茶菊的品质质量提供资料,为实际生产中的采收时期提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

‘玉人面’茶菊 为干燥样品,北京顺义苗圃基地;‘冰甜玉人’茶菊 为干燥样品,北京顺义苗圃基地;绿原酸(Chlorogenic Acid)标准品 HPLC≥98%,批号:17030620,中国药品生物制品检定所;福林酚试剂、甲硫氨酸、卢丁对照品 分析纯,Sigma公司;水合茚三酮 分析纯,上海生工;乙醇、氢氧化钠、碳酸钠、硝酸铝、亚硝酸钠,没食子酸、磷酸一氢钠,磷酸二氢钠、氯化亚锡 均为分析纯,北京化工厂;乙腈与甲醇 均为色谱纯,北京化工厂。

Biomate 3S紫外可见分光光度计 赛默飞世尔科技公司;BSA124S-CW分析天平 赛多利斯科学仪器有限公司;电热恒温水浴锅 北京市长凤仪器仪表公司;SF-6型索氏提取器 日本三绅仪器;DHG-9123A电热恒温鼓风干燥箱 上海恒科技有限公司;1200LC型高效液相色谱仪 美国安捷伦有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 茶菊的采集与处理 采集‘玉人面’和‘冰甜玉人’5个开花时期的茶菊,如下图1所示。‘玉人面’开花的5个时期分别用YRM1、YRM2、YRM3、YRM4、YRM5表示;‘冰甜玉人’的5个开花时期分别用BTYR1、BTYR2、BTYR3、BTYR4、BTYR5表示。

图1 茶菊5个开花时期状态示意图Fig.1 Tea Chrysanthemum state diagram of 5 flowering period

由图1可看出,根据花蕾期、舌状花未开、舌状花开20%～30%、舌状花开50%～60%、全开的标准,将茶菊分为5个开花时期。分别进行清洗、晾晒,将晾好菊花平铺于筛网中,(35±5) ℃的条件下,烤房中进行持续的加热烘干至恒重,粉碎,过200目筛,备用。

1.2.2 各成分指标的测定方法 有机酸测定方法采用酸碱中和滴定法,参照Amir等[17]方法;粗纤维测定采用酸碱洗涤法,参照Amir等[8]方法;维生素C含量测定采用2,4-二硝基苯肼比色法,参照《GB/T 5009.86-2003 蔬菜、水果及其制品中总抗坏血酸的测定》进行测定;可溶性糖测定采用蒽酮比色法,参照李合生等[18]测定方法;粗蛋白测定采用凯氏定氮法,参照《GB 5009.5-2010食品中粗蛋白的测定》进行测定;游离氨基酸采用茚三酮比色法,参照《GB/T 8314-2002茶游离氨基酸总量测定》进行测定,粗脂肪采用索氏提取法,参照《GB/T 5009.6-2003食品中脂肪的测定》进行测定;总黄酮测定采用亚硝酸钠-硝酸铝法,参照翟梅枝[19]等方法;茶多酚含量测定采用福林酚(Folin-Ciocalten)比色法,参照《GB/T 8313-2008 茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》测定。以上实验均重复3次。

1.2.3 绿原酸含量的测定 色谱条件:色谱柱:Dikma Diamonsil C18(250 mm×4.6 mm,5 μm);流动相:乙腈-1%乙酸水溶液(12∶88);流速为1.0 mL/min;柱温:30 ℃;检测波长为326 nm;进样量:10 μL。

供试品溶液的提取与制备:参照《中国药典2015版》,取样品0.5 g,精密称定后置于提取瓶中,加甲醇100 mL,索氏提取2 h,冷却,用甲醇定容于100 mL的容量瓶中,摇匀,过0.45 μm微孔滤膜,作为供试品溶液,备用。

线性关系:取绿原酸标准品1.638 mg,定容于10 mL棕色容量瓶中,即配制为绿原酸浓度为0.1638 mg/mL的母液,从母液中分别取1、2、4、6、8、10 mL至10 mL棕色容量瓶中,加甲醇溶液至刻度,0.45 μm微孔滤膜过滤,即得一系列标准液,备用。分别取上述标准液10 μL,平行进样3次,进行测定。以进样量为横坐标,绿原酸的峰面积为纵坐标,得回归方程:Y=32906X-68.271,R2=0. 9995,可看出绿原酸浓度在 0.01638～0.1638 mg/mL范围内,线性关系良好。

样品的测定:取供试样品溶液10 μL,平行进样3次,得到样品溶液的色谱图。由以上得出的回归方程,可求得绿原酸质量,并得出茶菊中绿原酸的含量。

1.2.4 两种茶菊5个开花时期的品质分析 聚类分析法:以茶菊的7项基本营养成分和3项功效成分含量指标为依据,采用Euclidean距离的方法,对10份茶菊样品进行聚类分析。

主成分分析法:将茶菊的7项基本营养成分和3项功效成分含量指标作为变量,以供试的两种茶菊的5个开花时期共10份茶菊作为样本,进行主成分分析。以主成分特征值、贡献率及累计贡献率等主成分分析结果为依据,对两种茶菊的5个开花时期的品质进行综合评分。

1.2.5 茶菊品质感官评审方法 根据《GB/T 23776-2009茶叶感官评审方法》[20]中各类茶叶的感官评价方法,略有修改,制定出茶菊的感官评价方法。由经过专业培训的10人组成感官质量评价小组,对10份茶菊样品进行感官评价,评分标准如表1所示。

表1 菊花茶感官评分标准(分)table 1 Tea Chrysanthemum sensory scoring criteria(score)

在计算结果中,去掉一个最高分,去掉一个最低分,求得剩余分数的平均值。总得分计算公式为:总分=外形得分×20%+汤色得分×20%+香气得分×30%+滋味得分×30%。

1.3 数据处理

采用Excel建立数据库,用SPSS 17.0软件进行单因素方差分析、聚类分析和主成分分析。

2 结果与分析

2.1 茶菊品质的测定结果

两种茶菊5个开花时期的7项基本营养成分(有机酸、可溶性糖、粗蛋白、粗纤维、粗脂肪、游离氨基酸、维生素C)和3项有效成分含量(总黄酮、茶多酚、绿原酸)的测定结果见表2。

由表2可以看出,10份茶菊样品的营养成分与功效成分存在显著差异。其中BTYR1、BTYR2中有机酸含量显著高于YRM1、YRM4和YRM5(p<0.05);YRM4、YRM5和BTYR5中可溶性糖的含量显著高于其他7份茶菊样品(p<0.05);10分茶样中粗蛋白和粗纤维含量无显著差异(p>0.05);YRM1、YRM2中粗脂肪的含量显著高于YRM5、BTYR1、BTYR4、BTYR5(p<0.05);BTYR2、BTYR3、BTYR4中游离氨基酸含量显著高于YRM2、YRM4、YRM5、BTYR1、BTYR5;YRM5、BTYR4、BTYR5中VC含量显著高于YRM2、BTYR1(p<0.05);YRM3、BTYR1、BTYR2中总黄酮含量显著高于YRM2、BTYR1(p<0.05);BTYR1中茶多酚含量显著高于其它茶菊样品(p<0.05);YRM4、BTYR1中绿原酸含量显著高于其它茶菊样品(p<0.05)。

表2 两种茶菊5个开花时期的茶菊品质Table 2 Quality characteristics of five flowering period of tea Chrysanthemum from 2 varieties

2.2 两种茶菊5个开花时期的聚类分析

根据7项基本营养物质含量和3项功效成分的含量对两种茶菊5个开花时期的茶菊进行了聚类分析,结果如图2所示。

图2 茶菊品质聚类分析树状图Fig.2 Tea Chrysanthemum quality clustering tree

由图2可看出,当聚为2类时,YRM5、BTYR5、YRM4、BTYR4聚为一类,其可溶性糖含量高,但游离氨基酸与茶多酚含量较其他茶菊样品偏低。YRM2、BTYR2、BTYR3、YRM3、BTYR1、YRM1聚为一类。

当聚为4类时,BTYR4单独聚为一类,其游离氨基酸和维生素C优于其他茶菊样品,但粗脂肪、粗纤维和总黄酮含量偏低;YRM4、YRM5和BTYR5聚为一类,其可溶性糖含量优于其他茶菊样品,但游离氨基酸含量偏低;BTYR1单独聚为一类,其绿原酸含量优于其他茶菊样品,维生素C含量偏低;其他茶菊样品聚为一类,其10项指标含量处于居中或较低状态。

当聚为6类时,YRM5、BTYR5、YRM4仍聚为一类,BTYR2、BTYR3、YRM3聚为一类,这三个茶菊样品的共同特征为,可溶性糖与绿原酸的含量相近且处于中等水平。YRM2单独聚为一类,其特点为粗纤维与粗脂肪含量高,而可溶性糖、VC、总黄酮含量较其他茶菊样品偏低。

BTYR4单独聚为一类,其特点为,游离氨基酸、VC含量很高,粗纤维、粗脂肪、总黄酮、茶多酚含量偏低,其他指标处于中等水平。BTYR1单独聚为一类,其特点为,有机酸、总黄酮、茶多酚、绿原酸含量均较高,游离氨基酸与VC含量偏低,其他指标含量一般。YRM1单独聚为一类,其特点为,粗蛋白含量较高,粗纤维与绿原酸含量较低。

2.3 10份茶菊样品品质的主成分分析

2.3.1 数据标准化 为统一数量级与量纲,需对表2的结果进行数据的标准化,标准化结果见表3。

表3 10份茶菊样品品质性状的数据标准化值Table 3 The standardized data for 10 quality evaluation indexes of ten tea Chrysanthemum samples

标准化消去了不同数量级与量纲的影响,用SPSS 17.0软件对数据进行标准化处理,得到无量纲数据。再利用标准化后的数据,进行主成分分析。

2.3.2 主成分分析 表4为经主成分分析后,得到的两种茶菊5个开花时期品质主成分的方差贡献率。由表4可知,第1主成分的特征值为3.870,累计方差贡献率为38.697%;第2主成分的特征值为2.082,累计方差贡献率为59.521%;第3、4主成分的特征值均大于1,累计方差贡献率分别为74.781%、86.124%。在初始解中由于提取了10个因子,因此原有变量的总方差均被解释,累计方差贡献率为100%。前4个主成分共解释了原变量总方差的86.124%,原有变量的信息丢失较少,因子分析效果较理想。因此提取前4个主成分代替原10个指标评价两种茶菊5个开花时期的品质。

表4 10份茶菊样品品质主成分的方差贡献率Table 4 Variance contribution rates of principal components to the quality characteristics of 10 tea Chrysanthemum samples

表5为茶菊各品质指标的主成分载荷矩阵,它显示了原始变量与各主成分之间的相关程度。由表5可见,第1主成分中有机酸、粗蛋白和茶多酚载荷系数较高,酸度是决定风味的重要因子,它决定于有机酸的含量[21]。植物蛋白的营养价值极为丰富,一般含有一种氨基酸,其中人体所需的种必需氨基酸含量较高[21]。茶多酚是形成茶叶色香味的主要成份之一,也是茶叶中有保健功能的主要成份之一。具有根强的抗氧化作用[22-23]。因此,可命名为营养型品质因子。第2主成分绿原酸的载荷权数较高,因绿原酸有抗菌、利胆、升高白血球等作用[24-26],可命名为药理型保健因子。第3主成分综合了总黄酮信息,因其具有抗氧化与消除自由基的作用[25-26],可命名为抗衰老型保健因子。第4主成分综合了粗纤维信息,粗纤维可促进肠胃运动,助消化[27],可命名为消化型保健因子。

表5 茶菊各品质指标的主成分载荷矩阵Table 5 The loading matrix of four principal components

2.3.3 两种茶菊5个开花时期品质的综合评价 用各指标变量的主成分载荷(表5)除以主成分相对应的特征值开平方根,便得到4个主成分中每个指标所对应的系数,即为特征向量,以特征向量为权重构建4个主成分的表达函数式:

F1=0.370X1-0.426X2+0.334X3+0.032X4+0.291X5+0.079X6-0.447X7+0.238X8+0.424X9+0.193X10

F2=-0.239X1+0.304X2-0.157X3+0.340X4-0.062X5-0.575X6-0.182X7+0.193X8+0.231X9+0.502X10

F3=0.210X1+0.087X2-0.137X3-0.414X4-0.585X5+0.220X6+0.316X7+0.515X8+0.141X9+0.252X10

F4=0.444X1-0.100X2-0.433X3+0.487X4-0.275X5+0.230X6+0.049X7-0.427X8+0.195X9+0.128X10

根据主成分的特征值所占主成分特征值之和的比例为权重,计算主成分综合模型,按照以下公式计算综合得分并进行排序:F=0.204X1-0.116X2+0.031X3+0.087X4-0.024X5-0.034X6-0.214X7+0.189X8+0.297X9+0.269X10。

5个表达式中,X1为有机酸、X2为可溶性糖、X3为粗蛋白、X4为粗纤维、X5为粗脂肪、X6为游离氨基酸、X7为维生素C、X8为总黄酮、X9为茶多酚、X10为绿原酸。

根据主成分综合得分模型,可计算出两种茶菊5个开花时期的综合得分值和排序结果(表6)。

表6 两种茶菊5个开花时期的主成分因子得分Table 6 Scores of the principal component factors from 2 varieties of five flowering period of tea Chrysanthemum

由表6可看出,综合得分排在前5位的是依次是BTYR4、BTYR5、BTYR2、YRM3、YRM5。综合得分在后5位的是BTYR1、BTYR3、YRM2、YRM4、YRM1。

2.4 两种茶菊5个开花时期的感官质量评价

由表1可得茶菊感官质量评价结果中,排名前5位的是YRM4、BTYR5、YRM5、YRM3、BTYR4。排名后5位的依次是BTYR2、BTYR3、YRM1、YRM2、BTYR1。具体结果如表7所示。

表7 茶菊品质的感官评分结果Table 7 Tea Chrysanthemum quality of sensory score results

综合10份茶菊样品的主成分分析的综合得分与感官质量评价结果,评分结果均较高的是BTYR4、BTYR5、YRM3、YRM5。

3 结论

本文使用主成分分析法对10份茶菊样品中的 10项品质指标进行分析,来综合反映10份茶菊的的品质,综合得分越高表明该茶菊的品质越好,评分结果由高到低依次是:BTYR4>BTYR5>BTYR2>YRM3>YRM5>BTYR1>BTYR3>YRM2>YRM4>YRM1,‘玉人面’茶菊品质最好为开花第3时期,‘冰甜玉人’茶菊品质最好的为开花第4时期,可看出,两者品质达到最好的时期有所不同,但都集中于盛花期,初开与完全盛开时品质均未达到最佳状态。且‘冰甜玉人’茶菊排名总体靠前,表现出更为优良的品质。

感官质量评审结果显示,说明两种茶菊都在开花第4时期、第5时期时,感官质量较好。说明盛开期或者完全盛开的茶菊更易获得好评。综合内在品质与感官评审结果,BTYR4、BTYR5、YRM3、YRM5四份茶菊样品得分均较高。实际生产中,优先选择盛开期进行采摘生产较为合适。而初开期综合品质排名较后,说明其营养成分与功效成分综合含量较低,感官评审结果亦不够理想,所以不宜进行胎菊的生产。

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