棒菜鲜食品质分析与适宜性品种筛选
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作者:高佳 罗静红 田玉肖 罗芳耀 刘独臣
摘要：为筛选优良鲜食棒菜品种，对种植于成都平原的17个棒菜品种（系）进行采后外观品质（单株质量、株高、节间长、食用茎长、茎肉色差）、商品性（茎可食率、含水率、茎皮硬度和茎肉硬度）和茎肉营养品质（维生素C含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、纤维素含量）15项指标的测试分析。结果表明，供试品种（系）测试指标间变异系数为0.53%～41.47%;13项指标彼此间存在一定的显著相关关系;将供试棒菜品种（系）按照品质测定数据聚类分析为IV大类;确定了8项鲜食棒菜品质综合评价的核心评价指标，对品种（系）进行品质综合排序，筛选出排名较优的品种（系）有花叶大棒菜、蜀芥6号和薄皮板叶棒菜。
关键词：棒菜;品质;鲜食;隶属函数分析
中图分类号：S637文献标志码：A文章编号：1673-2871（2022）09-057-07
Analysis of fresh- eating quality and selection of suitable varieties of Brassica juncea var. crassicaulis Chen et Yang
GAO Jia1，2，LUO Jinghong1，TIAN Yuxiao1，LUO Fangyao1，LIU Duchen2，3
（1. Institute of Agro-products Processing Science and Technology，Sichuan Academy of Agricultural Sciences，Chengdu 610066，Sichuan，China;2. Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Horticultural Crops（Southwest Region），Ministry of Agriculture and Rural Affairs，Chengdu 610066，Sichuan，China;3. Horticulture Research Institute，Sichuan Academy of Agricultural Sciences，Chengdu 610066，Sichuan，China）
Abstract：In order to select high-quality fresh-eating Brassica juncea var. crassicaulis Chen et Yang varieties，17 varieties grown under the ecological conditions of the Chengdu Plain were tested for their appearance quality （single plant weight，plant height，internode length，edible stem length，stem flesh color），commerciality（stem edible rate，moisture content，stem pill and flesh hardness）and stem fresh nutritional quality（Vitamin C，soluble protein，soluble sugar，cellulose）. The results showed that the coefficient of variation among the tested varieties ranged from 0.53% to 41.47%.There were some significant correlations among the 13 indexes. The tested varieties were clustered into IV categories according to the quality test data. Eight core evaluation indexes for the comprehensive evaluation of the quality of fresh Brassica juncea var. crassicaulis Chen et Yang vegetables were determined，and the varieties were comprehensively sorted. The best-ranked varieties were Hua Ye Da Bang Cai，Shu Jie No. 6 and Bo Pi Ban Ye Bang Cai.
Key words：Brassica juncea var. crassicaulis Chen et Yang;Quality;Fresh-eating;Membership function analysis
芥菜（Brassica juncea）槭字花科（Cruciferae）芸薹属（Brassica L.）草本植物[1]，是起源于我国的重要特色蔬菜[2]，根据形态学差异可分为叶用芥菜、茎用芥菜、根用芥菜和薹用芥菜四大类16个变种[3]。棒菜，又名笋子青菜，学名笋子芥（Brassicajuncea var. crassicaulis Chen et Yang）[3]，是三大茎用芥菜（茎瘤芥、抱子芥、笋子芥）之一[4]，起源于四川盆地力在西南地区及长江流域秋冬季节广泛栽培[5-6]。棒菜茎部膨大呈棒状肉质，无明显凸起物，以食用嫩茎为主，外皮浅绿坚硬，肉质亮白细腻，外形类似于莴笋嫩茎，是我国特有的冬春鲜食蔬菜[4]。研究表明，新鲜芥菜含有丰富的碳水化合物、蛋白质、矿物质、维生素等多种营养成分和硫代葡萄糖昔等含硫化合物，具有抗癌、抗氧化、抗炎、抑菌等功效[7-8]，风味独特且兼具食疗价值，深受消费者喜爱。
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四川是芥菜的次生起源及多样化中心，也是全国芥菜种质资源最丰富的地区，是芥菜的种植、加工和鲜食消费大省[9]。棒菜是满足冬春季鲜食蔬菜消费市场多样化需求的重要蔬菜类型之一。目前，关于棒菜的研究较少，且主要集中在品种资源调查、田间栽培技术探索、农艺性状调查和风味物质分析等方面，对棒菜品种间品质性状的比较分析相对缺乏，不同品种的采后品质特性也不明确[5，10-14]。开展棒菜采后品质性状的调查分析对了解品种特性、筛选专用品种、明确品种市场定位具有重要作用。因此，笔者调查了在成都平原集中栽种的17个不同来源棒菜品种（系）的采后鲜食品质特性，以期为棒菜采后品质对比分析提供科学依据。
1材料与方法
1.1材料与田间试验
1.1.1供试材料本研究中的17个棒菜品种（系）材料均由四川省农业科学院园艺研究所提供，品种（系）信息见表1。
1.1.2田间试验17个供试品种（系）均种植于四川省成都市新都区四川省农业科学院现代农业科技创新示范园。试验小区面积为15m，株行距35 cm×40 cm，每个小区种植100株，随机区组，3次重复，浅沟双行种植。2020年9月5日播种，2021 年1月5日采收。原料采收后2h内送达实验室，在（4±0.5）℃冷库中预冷后测定鲜样指标。
棒菜栽培要求选择土层深厚、质地疏松、富含有机质、排灌方便的壤土或沙壤土，并与十字花科作物实行2～3年轮作。大田追肥以速效氮肥为主，每667 m结合灌水共施入25～30 kg尿素，在定植返青期、叶片生长盛期、茎膨大初期，分别施入总追肥量的20%、70%和10%，忌漫灌，以防空心。棒菜老菜开始发黄，顶端4～5片心叶平顶为其成熟特征，适宜采收。
1.2方法
1.2.1样品处理取新鲜棒菜每品种（系）10株分别测定单株质量、株高、节间长、食用茎长、茎皮硬度、茎肉硬度等指标，人工削皮后测量茎可食率、果肉含水率、色差等鲜样指标。切取茎中部果肉，每品种（系）3株混合为1个样本，采用液氮粉碎后-80 ℃保存，用于测定维生素C含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、纤维素含量等内在品质指标。
1.2.2指标测定采用直接称量法测定单株质量、株高、节间长、食用茎长。茎可食率定义为单株棒菜削皮后可食茎质量占整株食用茎总质量的百分比。取棒菜腰部果肉鲜样采用烘干法[15]测定茎肉含水率。采用色差仪测定茎肉色差，测定食用茎腰部横切面L、a和b值（L表示亮度，a值表示红绿色差，b值表示黄蓝色差），测试温度（20±2）℃。采用质构仪P/2探头穿刺食用茎腰部测定茎皮和茎肉硬度，测试速度1mm・s，位移20mm。定义探头穿透果皮的最大力为果皮硬度，探头穿刺位移10～19 mm的平均力为茎肉硬度。
采用钼蓝比色法[16]测定维生素C含量，采用考马斯亮蓝染色法测定可溶性蛋白含量，采用蒽酮试剂法[15]测定可溶性糖含量。纤维素含量按照GB/T 5009.10―2003[17]采用纤维素分析仪测定。
1.3数据分析
对所有测定指标进行数据统计分析。通过相关性分析剔除信息重叠指标，结合实际生产重要程度确定核心评价因子[18];采用隶属函数分析法计算各品种的平均隶属函数值并排序;采用系统聚类分析中的Ward法计算欧式距离的平方，对品种（系）进行聚类分析。测试结果采用（平均值士标准差）表示，数据采用Excel进行指标标准化，采用SPSS进行差异显著性检验、相关性分析和聚类分析。
2结果与分析
2.1棒菜测试指标分析
由表2可知，本研究测试了17个棒菜品种（系）的15项指标，分别包括外观品|指标7项（单株质量、株高、节间长、食用茎长、茎肉色差L值、茎肉色差a值、茎肉色差b值），商品性指标4项（茎可食用率、含水率、茎皮硬度、茎肉硬度）和茎肉的内在品质指标4项（维生素C含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、纤维素含量）。所有棒菜品种（系）14项测试指标（色差a值为负值，未计算变异系数）统计数据分析表明，测试指标在品种（系）间的变异系数在0.53%～41.47%，品种（系）间指标变异系数由大到小依次为：节间长>纤维素含量>可溶性糖含量>单株质量>食用茎长>色差b>可溶性蛋白含量>株高>茎皮硬度>茎肉硬度>色差L>维生素C含量>茎可食率>含水率，表明测试指标在品种（系）间差异明显。
在7项外观品质指标中，4#和17#平均单株质量显著高于其他品种（系），超过1kg;而2#和10#平均单株质量较低，均小于500.00 g。17#平均单株质量、株高和节间长均最高，整体表现为单株质量大、植株高、节间长;而2#则表现为单株质量相对较轻、植株矮、节间短。在各品种（系）中，5#食用茎最长，达33.50 cm，而10#最短为13.55 cm。色差值表明，L值较大、茎肉偏白的为2#和16#;a值最小、b值最大、茎肉偏黄绿的为16#。所有品种（系）叶片均为深绿色，茎为绿白相间，茎肉主体为白色（图1）。
各品种（系）茎去皮后可食率在60.45%～72.79%，其中7#、11#、12#、13#和15#茎可食率相对较高。17个品种（系）茎肉含水率为93.65%～ 95.84%，品种（系）间变异系数仅为0.53%，表明品种（系）间茎肉含水率差异不大。茎皮硬度和茎肉硬度反映了质地特性，供试品种（系）中茎皮硬度较大的有1#、6#、7#、9#、13#、15#和17#，茎肉硬度较大的有3#、6#、7#、8#、9#和16#。
维生素C含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和纤维素含量反映了茎肉的营养品质，17个品种（系）中维生素C含量较高的有2#、10#、12#、13#和16#;可溶性蛋白含量最高的为16#，达49.66μg・g;可溶性糖含量较高的有8#、10#和17#;纤维素含量最高的为6#。
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2.2应用相关性分析筛选主评价因子
对各品种15项测试指标进行相关性分析，绘制热图（http：//www.bioinformatics.com.cn）表明（图2），单株质量与食用茎长呈极显著正相关，与株高呈显著正相关;株高与节间长呈极显著正相关，茎可食率与株高和节间长呈极显著负相关，食用茎长与含水率呈极显著正相关。可见，单株质量、株高、食用茎长、节间长之间存在较强的关联性，表现为单株质量越高，株高越大，食用茎越长，节间也相对更长，而茎去皮后的可食率反而越低。色差L与b值呈极显著正相关，a与b值间呈极显著负相关，表明茎肉亮白与黄绿色泽相伴。此外，色差L还与单株质量、株高、节间长呈显著负相关，色差a也与茎肉可溶性蛋白含量呈显著负相关，表明茎肉颜色与单株产量和内在品质间存在一定相关性。维生素C含量与单株质量呈极显著负相关，与食用茎长呈显著负相关;可溶性蛋白含量与茎可食率呈极显著负相关，与食用茎长和含水率也呈显著负相关关系。茎肉纤维素含量仅与茎皮硬度呈显著正相关，显示为茎皮硬度越大，茎肉的纤维素含量也相对越高。
15项测试指标中，茎肉硬度和可溶性糖含量2项指标与其他测试指标间没有表现出显著相关关系，而其余13项指标彼此间存在一定的显著相关关系，表明测试指标间存在信息的重叠。为简化后续分析评价，将单株质量、株高、节间长、含水率4 项指标剔除，保留了食用茎长和茎可食率2项对鲜食棒菜商品性更重要的指标;将色差a和b值剔除，保留了代表茎肉亮白色泽的L值;剔除对于鲜食棒菜评价作用较小的茎肉硬度，保留对棒菜贮运流通特性具有正向影响的茎皮硬度指标;其余维生素C含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和纤维素含量4项营养品质指标均保留。由此，确定了鲜食棒菜后续品质综合评价的核心评价指标为：食用茎长、茎可食率、茎肉色差L、茎皮硬度、维生素C含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和纤维素含量共8项指标。
2.3棒菜品质指标的隶属函数分析与排序
采用模糊数学隶属函数法对17个棒菜品种（系）进行了8项鲜食品质指标的综合评价（表3）。将茎肉纤维素含量定位为不良指标，即值越小越好，其余7项指标均定义为优良指标，即值越大越好。17个品种（系）中鲜食品质综合排名前3的为13#、12#和6#，平均隶属函数值≥0.60;排名末位的为4#，平均隶属函数值为0.34。13#和6#是来源于四川的地方品种资源，而12#为四川省农业科学院园艺研究所选育的新品系，3个品种（系）均为中熟，采后品质较优。
2.4棒菜品种（系）间测试指标的聚类分析
为比较供试品种间品质的相似性，对15项测试指标数据标准化后进行系统聚类分析，采用Ward法计算欧式距离的平方（图3）。以欧式距离一半（12.5）为划分，17个棒菜品种（系）被分为四类：第I类包括2个亚类，共8个品种（系），分别为12#、13#、11#、2#和4#、14#、3#、5#，表现为茎肉可食率高，维生素C含量较高;第II类也包括2个亚类，共6个品种（系），分别为1#、7#、6#和9#、15#、8#，表现为茎皮和茎肉硬度较高;第III类包括2个品种（系），10#和16#，表现为维生素C含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量较高;第IV类仅有17#号1个品种，表现为株型高大，节间长，茎皮硬度大，可溶性糖含量高。
3讨论与结论
棒菜是一种在我国西南、江浙地区广泛种植的冬春蔬菜，鲜食口感鲜美，营养丰富。笔者测试了17个棒菜品种在（系）成都地区集中栽种后的外观品质、商品性和茎肉营养品质等15项指标，对比了各品种（系）单项指标间的优劣性。从结果中可以看出，15项指标中除茎肉含水率外，其余14项指标在品种（系）间变异系数均较大，可见含水率不是芥菜品种（系）间的主要差异指标，供试品种（系）在间长、茎肉纤维素含量和可溶性糖含量、单株质量等指标间变异系数较大，既表现出外观形态的差异，也表现出内在品质的差异。棒菜主要以食用肉质茎和嫩叶为主，苗明军等[12]调查显示不同棒菜品种在川西高原种植后净菜率为41.10%～55.51%，可见品种、栽培管理条件和生态条件对棒菜产量有较大影响。本试验中，4#和17#单株质量均大于1000 g，丰产性好。刘义华等[5]研究表明，棒菜肉质茎的产量与叶鲜质量、茎/叶、茎横纵径、营养生长期等农艺性状密切相关，其中，叶鲜质量对肉质茎产量的直接效应和总效应影响最大。本试验中相关性分析也表明，单株质量、株高、食用茎长、节间长几项外观指标之间存在较强的正相关性，可见棒菜的田间品种选育可通过鲜叶长势、株高、节间长等性状初步判定品种的丰产性。而对于棒菜的市场销售而言，茎的可食率、外观及肉质颜色、硬度、维生素C含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、纤维素含量等指标影响了消费选择。除此之外，芥菜还广泛含有丰富的维生素、矿质元素、氨基酸和风味物质等，具有抗癌、抗氧化、降血糖、杀虫抑菌等药用价值[7]，也助推了棒菜的鲜食消费。
笔者通过指标间的相关性分析，删除了部分信息可能重叠的测试指标，确定了由食用茎长、茎可食率、茎肉色差L、茎皮硬度、维生素C含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和纤维素含量8项指标构成的鲜食棒菜品质综合评价指标体系，在一定程度上代表了棒菜的外观品质、商品性和营养品质。在此基础上，进一步采用8项核心评价指标对不同棒菜品种鲜食品质的优劣性进行排序，选出花叶大棒菜（13#）、蜀芥6号（12#）和薄皮板叶棒菜（6#）等较优异的品种（系），这些品种（系）表现为株型适中，可食率较高、营养更丰富全面，可作为生产推广的鲜食优选品种（系）。此外，也根据所有测试指标进行了品种（系）的聚类，将17个品种（系）分为了IV大类。但聚类分析结果与前文中隶属函数排序结果并未表现出较好的对应关系，这与2种分析方法所采用的分析指标不同有关。为进一步提高品种品质分类的准确性，采用了全部17项测试指标进行聚类分析，而隶属函数分析中只保留了8项鲜食棒菜品质核心评价指标。可见，参试指标的种类和数量对各类评价结果具有重要影响。后续研究中应增加品种数量和测试指标种类及数量，有利于提高分类评价结果的准确性和可靠性。
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笔者对集中种植于成都平原生态条件下的17个棒菜品种（系）采后的15项品质性状进行了对比分析，其中10项指标在品种（系）间的变异系数大于10%，表明供试品种（系）品质差异明显。通过指标间的相关性分析，确定了鲜食棒菜品质综合评价的8项核心评价指标，进一步采用隶属函数分析法筛选出鲜食品质综合排名靠前的品种（系）为花叶大棒菜、蜀芥6号和薄皮板叶棒菜;对品种（系）的测试品质聚类分析将供试品种（系）划分为了V大类，可作为品种（系）品质分类和进一步筛选的辅助手段。
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