韭菜(Allium senescens)是百合科葱属的多年生草本植物，有特殊的强烈气味，是我国重要的葱类蔬菜之一，具有促消化、抗氧化、防腐等药用价值[1-2]。韭菜经过无光栽培、组织软化后，形成叶片嫩黄，根部雪白的韭黄,其味道鲜美，能促进食欲[3]。目前，关于韭菜的营养研究多集中于野生韭菜与栽培韭菜的比较[4-6]，且不同的研究结果有差异，缺乏韭黄和韭菜营养价值的全面分析和对比。香气成分研究对象多为韭菜[7-8]，缺乏韭黄的香气分析和比较，且因样品的产地、研究方法等有区别导致结论有差异。
贵州省普定县已产业化种植韭菜、韭黄，是全国最大的韭黄种植基地[9]，其白岩镇白旗村的“白旗韭黄”已成为国家地理标志产品，韭黄产业已成为脱贫致富的“黄金”产业[10]。本文以普定县化处镇焦家村的韭黄、韭菜为原料，进行夏季和冬季两批次采集，探究不同原料间基本营养成分和香气成分的差别，以及季节对其营养和香气成分的影响，以期为普定县韭黄、韭菜开发利用提供依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
氨基酸(天冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、半胱氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、组氨酸、精氨酸、脯氨酸、色氨酸)标准品,英国Alfa Aesar公司；没食子酸标准品,纯度为98%，北京索莱宝科技有限公司；C3-C25正构烷烃混标,色谱纯，百灵威科技有限公司；其他试剂,均为分析纯。
1.2 仪器与设备
PHS-3E型pH计,上海仪电科学仪器股份有限公司；ZK-FDV-98型小型超微粉碎机,北京中科浩宇科技发展有限公司；UV-6100型紫外可见分光光度计,上海元析仪器有限公司；TGL-16M型台式高速冷冻离心机,长沙湘仪离心机仪器有限公司；KQ5200DE型数控超声波发生器,昆山市超声仪器有限公司；RE-52AA型旋转蒸发仪,上海亚荣生化仪器厂；HWS26型电热恒温水浴锅,上海一恒科学仪器有限公司；KjelFlex K-360型全自动凯氏定氮仪,瑞士BuCHI公司；GCMS-2010型气相质谱联用仪,日本岛津公司。
1.3 实验方法
夏季和冬季韭菜、韭黄鲜样分别于2018年9月、2019年1月采自贵州省普定县化处镇水母河流域韭黄园区(市级农业产业示范园区)，冷链运回实验室，去除虫害和受损样品，清洗，避光晾干，迅速测定样品中水分、维生素C(VC)、总多酚含量和香气成分，剩余样品放于-20 ℃备用。
1.3.1 基本营养成分测定
水分测定：参考GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》直接干燥法；总酸测定：参考GB/T 12456—2008《食品中总酸的测定》酸碱滴定法；总糖测定：参考《食品分析与感官评定》[11]滴定法；VC测定：参考GB 5009.86—2016《食品安全国家标准 食品中抗坏血酸的测定》滴定法；粗蛋白测定：参考GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》凯氏定氮法；粗脂肪测定：参考GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》索氏抽提法；粗纤维测定：参考GB 5009.88—2014《食品安全国家标准 食品中膳食纤维的测定》；氨基酸测定：参考GB 5009.124—2016《食品安全国家标准 食品中氨基酸的测定》氨基酸自动分析仪法；总酚测定：采用Folin—酚法[12-13]，以没食子酸为标准品绘制标准曲线，回归方程为y=0.085 86x+0.063 23，R2=0.996 3，结果以没食子酸计。
氨基酸评价：以必需氨基酸含量评价氨基酸的价值；根据氨基酸味觉阀值，按公式(1)计算风味贡献强度(taste activity value,TAV)[14]评价氨基酸的风味。TAV>1，说明氨基酸对呈味有贡献，且TAV越大，呈味贡献越大；TAV<1，说明氨基酸对呈味贡献不大。
(1)
1.3.2 香气成分测定
样品固相微萃取处理：随机选取一定量的样品，充分破碎后，各选取8.0 g于20 mL顶空萃取瓶中，加盖密封，置于45 ℃水浴10 min,使萃取瓶内气-液平衡，再插入250 ℃高温老化后的DVB/CAR/PDMS萃取头顶空微萃取40 min，进样。
GC条件：色谱柱为DB-5MS石英毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；载气He；载气流量1.0 mL/min；不分流进样；进样温度230 ℃；升温程序：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条件：电子电离源；电子能量70 eV，接口温度230 ℃；采集模式:全扫描；扫描范围m/z 40～450；扫描速率769 u/s。
图谱分析：GC-MS分析得到的质谱图经计算机自带的NIST 08谱库检索，只保留匹配度≥80%的挥发性成分。以保留指数RI和相关文献进行定性分析，以内标法进行定量分析[15]，保留指数RI按公式(2)计算:
(2)
式中：tx,被分析组分的保留时间,min;tn和tn+1,碳原子数为n和n+1的正构烷烃保留时间，min。
1.4 数据处理
使用Excel 2010对3次重复试验数据进行整理。采用新复极差法(Duncan)对试验数据进行显著性分析(P<0.05)，对基本营养成分进行主成分分析，对香气成分进行聚类分析。使用Origin 2017作图。
2 结果与分析
2.1 基本营养成分比较
2.1.1 显著性分析
如表1所示，不同季节韭黄和韭菜的基本营养成分差异显著(P<0.05)。韭黄、韭菜的水分含量均高于90%，韭黄略高，组织更鲜嫩。季节对韭黄和韭菜的粗蛋白、粗纤维含量影响不显著，两者的粗纤维含量均高于蒋明川[16]分析的0.73 g/100 g。韭黄和韭菜的粗脂肪含量极少，其可滴定酸、总糖含量受季节影响显著，且冬季总酸含量更高，总糖含量更低。韭菜多酚含量约为韭黄的2倍，且夏季明显高于冬季，但中外学者对韭菜中多酚的含量和抗氧化性等研究[17-18]远不及西兰花和洋葱等蔬菜[19-20]。
表1 夏冬两季韭黄、韭菜的基本营养成分
Table 1 Basic nutritional components of hotbed chives and leeks in summer and winter
指标夏季冬季韭黄韭菜韭黄韭菜水分/%93.21±0.01b90.08±0.14d93.35±0.00a91.30±0.02c粗蛋白/[g·(100 g)-1]1.15±0.08ab1.70±0.54a1.08±0.13b1.49±0.10ab粗脂肪/[g·(100 g)-1]0.17±0.02b0.49±0.01a0.48±0.04a0.64±0.20a可滴定酸/(g/kg)1.17±0.11d1.47±0.11c3.10±0.12b3.69±0.11a总糖/[g·(100 g)-1]2.51±0.01b4.34±0.02a1.57±0.04d1.83±0.09c粗纤维/[g·(100 g)-1]1.78±0.17b2.82±0.37a1.90±0.18b2.48±0.18aVC/[mg·(100 g)-1]5.21±0.38c18.15±0.86b5.08±0.17c33.60±1.41a总多酚/[mg·(100 g)-1]41.43±1.96c94.62±3.62a35.84±1.74c82.39±5.93b
注：同行不同小写字母表示差异显著
韭黄的VC、总多酚含量远低于韭菜，受季节影响较小，冬季韭菜VC含量高达33.60 mg/100 g，但低于王海平等[4]报道的赫章县野生韭菜的VC含量，略高于国家蔬菜中期库中保存的普通栽培韭(8A56) 。
2.1.2 主成分分析
以韭黄和韭菜的水分、粗蛋白、粗脂肪、可滴定酸、总糖、VC、粗纤维、总多酚含量为变量进行主成分分析(prinicipal component analysis,PCA)[15]，通过降维，结合各主成分的贡献率(表2)和载荷矩阵(表3)分析影响营养的主要因素。韭黄的2个营养主成分特征值分别为5.224、1.607，累积方差贡献率为85.380%，能反映原始变量信息。主成分1的贡献率为65.297%，以水分、粗脂肪、可滴定酸为主要影响指标，其载荷权数分别为0.981、0.984、0.962。主成分2的贡献率为20.083%，以VC为主要影响指标，载荷权数为0.928。因此，水分、粗脂肪、可滴定酸、VC是影响韭黄营养价值的主要指标。韭菜的营养指标含2个主成分，其特征值分别为5.484、1.583，累积方差贡献率为88.336%。主成分1的方差贡献率为68.554%，以可滴定酸、VC、水分的影响为主，载荷权数分别为0.999、0.998、0.978。主成分2的方差贡献率为19.783%，以粗纤维的影响为主，载荷权数为0.696。影响韭菜营养的主要指标是可滴定酸、VC、水分和粗纤维。
表2 韭黄、韭菜营养主成分的方差贡献率
Table 2 Variance contribution rate of nutritional principal components of hotbed chives and leeks
项目韭黄韭菜主成分1主成分2主成分1主成分2特征值5.2241.6075.4841.583方差贡献率/%65.29720.08368.55419.783累积方差贡献率/%65.29785.38068.55488.336
表3 韭黄、韭菜各营养指标的主成分载荷矩阵
Table 3 Principal component load matrix of nutritional indexes of hotbed chives and leeks
指标韭黄韭菜主成分1主成分2主成分1主成分2水分0.9810.0880.9780.154粗蛋白-0.420-0.768-0.257-0.941粗脂肪0.9840.0710.6260.325可滴定酸0.9620.1000.9990.020总糖-0.981-0.070-0.994-0.053粗纤维0.500-0.296-0.6310.696VC-0.3330.9280.9980.006总多酚-0.9320.200-0.8310.284
2.2 氨基酸含量比较
2.2.1 氨基酸组成分析
冬季韭黄、韭菜的氨基酸总含量(total amino acids, TAA)明显高于夏季，冬季韭菜TAA最高，夏季韭黄TAA最低。共检出苏氨酸(Thr)、缬氨酸(Val)、异亮氨酸(Ile)、苯丙氨酸(Phe)、赖氨酸(Lys)、亮氨酸(Leu)6种必需氨基酸(essential amino acid, EAA)和天冬氨酸(Asp)、丝氨酸(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)、组氨酸(His)、精氨酸(Arg)、脯氨酸(Pro)11种非必需氨基酸(nonessential amino acid, NEAA)，韭黄未检出His(图1)。
图1 夏季和冬季韭黄、韭菜的氨基酸分布
Fig.1 Amino acid distribution of hotbed chives and leeks a in summer and winter
注：*为必须氨基酸
2.2.2 氨基酸评价
EAA影响食物的营养价值，以EAA与NEAA、TAA的比值分析韭黄和韭菜的氨基酸质量(表4)。韭黄和韭菜含量最高的EAA分别是Lys、Leu，冬季韭菜Leu高达120.43 mg/100 g。联合国粮农组织和世界卫生组织(FAO/WHO)提出氨基酸以EAA/TAA约40.0%，EAA/NEAA不低于60.0%为佳[23]，本试验韭菜的EAA/TAA约35.6%，EAA/NEAA约55.3%，且冬季氨基酸质量更高。
表4 氨基酸质量评分表
Table 4 Amino acid value score table
原料TAA/[mg·(100 g)-1]EAA/NEAA/%EAA/TAA/%夏季韭黄832.4232.1224.31夏季韭菜900.5954.7935.40冬季韭黄1075.6033.9225.33冬季韭菜1395.8155.8035.82
呈味氨基酸影响食物的滋味口感，以TAV分析其风味差异(表5)[21-22]。通过滋味氨基酸的TAV分析，Glu对韭黄和韭菜的风味贡献最大，涩味氨基酸基本无贡献。夏季韭黄鲜味氨基酸、甜味氨基酸TAV更高，苦味和涩味更低，滋味更佳。
表5 氨基酸风味评价表
Table 5 Evaluation table of amino acid flavor
氨基酸味觉阀值[22, 24]/(mg·g-1)TAV夏季韭黄夏季韭菜冬季韭黄冬季韭菜鲜味Asp1.01.140.991.47 1.52 Glu0.37.544.189.43 6.58 占比/%40.8824.9439.9925.01甜味Gly1.30.270.400.370.63Ala0.61.50 1.09 1.83 1.73 Ser1.50.310.310.400.48Pro3.00.200.170.240.26Thr2.60.150.190.200.29Met0.30.31 0.47 0.44 0.73 占比/%33.7330.7432.9531.00苦味Ile0.90.230.420.330.69Arg0.50.57 1.13 0.75 1.71 Leu1.90.18 0.40 0.26 0.63 Val0.40.78 1.07 1.07 1.74 Lys0.51.071.331.412.07His0.20.001.570.001.95Phe0.90.260.530.320.77占比/%22.9039.8224.0939.35涩味Tyr2.60.09 0.20 0.14 0.32 占比/%2.134.232.564.40
2.3 香气成分比较
2.3.1 香气成分含量分析
夏季和冬季韭黄、韭菜挥发性成分的总离子流色谱图见图2，共检出35种香气物质(表6)，包括有机硫化合物、醛类、酯类、酮类、其他类，香气成分总含量依次为总含量依次为夏季韭菜(5 685.90 ng/g)>冬季韭菜(4 802.46 ng/g)>冬季韭黄(4 051.28 ng/g)>夏季韭黄(4 013.30 ng/g)，有机硫化合物是主要香气成分，相对含量均高于90%。
a-夏季韭黄;b-冬季韭黄;c-夏季韭菜;d-冬季韭菜
图2 韭黄、韭菜挥发性成分总离子流色谱图
Fig.2 Total ion chromatogram of volatile components in hotbed chives and leeks
表6 夏季和冬季韭黄、韭菜挥发性成分
Table 6 Volatile components of hotbed chives and leeks in summer and winter
化合物夏季韭黄夏季韭菜冬季韭黄冬季韭菜含量/(ng·g-1)相对含量/%含量/(ng·g-1)相对含量/%含量/(ng·g-1)相对含量/%含量/(ng·g-1)相对含量/%有机硫 烯丙基甲基硫醚--793.40 13.95 568.5214.03925.0819.26 二甲基二硫350.308.73378.80 6.66 114.922.84345.237.19 二烯丙基硫醚6.100.15--57.181.41-- 3,4-二甲基噻吩72.101.8083.70 1.47 652.1616.1057.341.19 烯丙基甲基二硫醚661.7016.49837.60 14.73 413.2310.20785.2816.35 1,3-二噻烷217.505.42749.20 13.18 655.4516.18636.0013.24 二甲基三硫726.3018.10591.20 10.40 478.4111.81631.1113.14 二烯丙基二硫醚433.6010.80668.90 11.76 510.5012.60638.5913.30 2,3,5-三硫杂己烷34.400.8653.50 0.94 4.560.1152.191.09 二甲基四硫醚195.604.87132.90 2.34 40.260.99153.113.19 甲基甲基硫代甲砜--56.90 1.00 71.541.7756.621.18 二烯丙基三硫醚251.206.26180.00 3.17 146.333.61261.285.44 二烯丙基四硫醚213.205.31--127.683.15-- 二烯丙基砜562.8014.02745.20 13.11 ---- 甲基硫代磺酸甲酯17.600.44------ 有机硫小计3 742.40 93.25 5 271.30 92.71 3 840.74 94.80 4 541.83 94.57 醛类 己醛176.304.3921.30 0.37 6.490.1612.600.26 反式-2-己烯醛22.400.56260.80 4.59 --172.033.58 4-乙基-2-己炔醛--29.80 0.52 --17.790.37 2-十一烯醛12.100.30------ 月桂醛8.500.212.10 0.04 --1.240.03 (2E,4E)-2,4-辛二烯醛--15.60 0.27 ---- 反式-2-癸烯醛--5.60 0.10 ---- 正辛醛6.900.17------ 十四醛三聚物11.500.29------ 醛类小计237.70 5.92 335.20 5.90 6.49 0.16 203.66 4.24 酮类 香叶基丙酮--9.80 0.17 --7.600.16 β-紫罗兰酮3.300.0836.40 0.64 --44.190.92 甲基壬基甲酮1.600.04------ 酮类小计4.90 0.12 46.20 0.81 -- 51.79 1.08 酯类 邻苯二甲酸二异丁酯1.500.04--2.380.06-- 己酸乙烯基酯--15.60 0.27 ---- 十五酸乙酯11.500.29------ 酯类小计13.00 0.32 15.60 0.27 2.38 0.06 --其他类 十五烷酸--15.10 0.27 ---- 2-戊基呋喃8.000.20------ 2-甲氧基-3-异丁基吡嗪0.900.020.50 0.01 ---- 戊基苯3.900.102.00 0.04 201.674.985.180.11 1-苯基己烷2.500.06------ 其他类小计15.30 0.38 17.60 0.32201.67 4.98 5.18 0.11
夏季和冬季韭黄香气成分种类差异大，但总量接近。夏季韭黄检出6类27种香气成分，含量依次为有机硫>醛类>芳香类>酯类>杂环类>酮类，有机硫化合物有13种，相对含量93.25%，二甲基三硫、烯丙基甲基二硫醚含量最高，分别为726.30 ng/g、661.70 ng/g。冬季韭黄检测出4类16种香气成分，含量依次为有机硫>芳香类>醛类>酯类。有机硫化合物13种，相对含量94.80%，3,4-二甲基噻吩、1,3-二噻烷含量最多，分别为652.16 ng/g、655.45 ng/g。
夏季韭菜检出7类24种香气成分，含量依次为有机硫>醛类>酮类>羧酸类>酯类>芳香类>杂环类，有机硫化合物有12种，相对含量92.71%。醛类成分较其他样品多，共检出6种，含量335.20 ng/g。冬季韭菜检出4类18种香气成分，含量依次为有机硫>醛类>酮类>芳香类，有机硫化合物11种，相对含量94.57%。醛类香气成分中，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种香气成分，相对含量约15%。夏季韭菜中检出香气成分比冬季韭菜多6种，且总含量最高。
2.3.2 香气成分聚类分析
采用组间联接聚类方法，以平方欧氏距离为测量区间对香气成分进行聚类分析，如图3所示，距离为15～20时，韭黄香气成分聚为3类，二烯丙基砜、二烯丙基二硫醚、二甲基三硫、烯丙基甲基二硫醚为一类，占韭黄香气成分含量最多；第二类为1,3-二噻烷、3,4-二甲基噻吩、烯丙基甲基硫醚；其余成分为一类。韭菜香气成分聚为2类，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、二甲基三硫为一类，起主要香气贡献作用；其余成分为一类。韭菜的香气成分聚类较韭黄简单，第一类香气成分的种类更多，香气更浓郁复杂，二者的主要呈香物质是硫醚类，提供类似大蒜、大葱的香气，有助于调味品开发。
a-韭黄;b-韭菜
图3 香气成分聚类分析谱系图
Fig.3 Cluster analysis pedigree of aroma components
3 讨论与结论
经基本营养成分分析，韭黄和韭菜中水分含量最高，达90%，组织鲜嫩。韭菜的营养价值高于韭黄，且冬季更高，开发前景更广，其总糖、总酸、粗纤维、氨基酸、多酚含量约为韭黄的2倍，VC含量约为韭黄的5倍。冬季韭黄的粗脂肪、可滴定酸约为夏季的3倍，冬季韭菜的可滴定酸含量较夏季多1.5倍，而总糖含量约少1倍，不同的糖酸比影响韭菜汁的口感和加工工艺[25]。PCA表明水分、粗脂肪、可滴定酸、VC是影响韭黄营养关键指标，而影响韭菜的是可滴定酸、VC、水分和粗纤维。
韭黄和韭菜的鲜味氨基酸含量和TAV最大，韭菜的氨基酸含量和价值高于韭黄，其氨基酸质量更接近FAO/WHO提出的标准，但韭黄的呈味氨基酸优于韭菜，风味更佳。二者的香气成分以含硫化合物为主，具有良好的抗氧化性和抑菌能力[26-27]。有机硫化合物中硫醚类最多，独特的葱蒜类刺激性香味利于酱等调味料的开发，目前已有研究以不同发酵方式腌制开发韭菜酱[28-30]。夏季韭菜韭香味最浓郁，而韭黄香气受季节影响较小。经过聚类分析，韭菜香气成分分类少而集中，香气浓郁复杂。
韭黄和韭菜的营养、风味差距较大，受季节影响不同，进行产品开发时应根据需求选择不同生长期的原料，后续可继续研究深加工工艺和香气成分中硫化物的应用。
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