貴州小根蒜種質資源的形態性狀和風味品質評價

何姍姍，趙財

貴州大學生命科學學院/農業生物工程研究院/山地植物資源保護與保護種質創新教育部重點實驗室，貴陽 550025

小根蒜（Allium macrostemonBunge）隸屬于石蒜科（Amaryllidaceae）蔥屬（AlliumL.），為藥食同源植物，別名苦蒜、小根菜等。在1963-2020年版《中華人民共和國藥典》中均記載其干燥鱗莖作為中藥薤白的主要生藥來源之一［1］。該植物大部分生長于野外，分布區域廣泛［2］。小根蒜為全株可食的野生蔬菜，其地下鱗莖像小蒜頭，地上莖葉似韭菜，具有類似大蒜、蔥的特征風味，受大眾喜愛。小根蒜富含多種微量元素和營養成分，有重要的營養、藥用和食用價值［3-4］。

植物的外觀和風味是優良品種選育的重要指標。受遺傳因素和生態環境等因素影響，小根蒜野生種質資源群體之間的性狀差異越來越顯著。氨基酸的含量和種類是衡量食品感官呈味性的重要指標之一。Wu等［5］發現小根蒜中富含游離氨基酸，并包含多種風味氨基酸。游離氨基酸具有呈味特征，周秀琴［6］在分析天然調味料的開發狀況中認為氨基酸是天然調味料的重要組成部分，甜、苦、鮮、酸、咸均有。近代以來對小根蒜的品質評價以個大、味辛者為佳［7］，然而對小根蒜地方野生種質資源的研究和整理工作較少。本研究選取貴州省為研究區域，以不同居群小根蒜植株為對象，采用高效液相色譜法測定小根蒜鱗莖中的游離氨基酸含量，并進行氨基酸呈味性分析，擬進行貴州省不同產地優良形態性狀小根蒜的篩選；基于游離氨基酸呈味性評價各產地小根蒜的風味，旨在為選育開發具有良好外觀品質和風味品質的小根蒜提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料及區域

于2021年3-4月，在貴州省貴陽市、六盤水市、安順市、銅仁市、畢節市、遵義市、黔東南、黔西南和黔南共9個地區，采集無明顯缺陷、正常生長的小根蒜植株。每個居群隨機選取25個樣本，每個個體間距至少5 m，共225份單株栽種于土壤、水分等條件一致的環境中備用。

1.2 形態性狀測定

對9個居群小根蒜的6個性狀指標進行測量，具體包括株高、鱗莖直徑、葉長、葉寬、株中部寬和根須長，每株測3次重復，取平均值，將所測得的各居群指標值錄成形態性狀Excel表。

1.3 游離氨基酸的檢測

采用高效液相色譜法（HPLC）將新鮮的小根蒜鱗莖在適宜的色譜條件下測定游離氨基酸含量，作為小根蒜的質量控制方法之一［8］。

測定儀器和色譜條件：儀器：HPLC，二元泵，自動進樣器，DAD檢測器。色譜條件：色譜柱：Ad?vanceBio AAA C18色譜柱（4.6 mm × 100 mm， 2.7 μm）；流動相A：10 mmol/L磷酸氫二鈉和10 mmol/L硼酸鈉溶液，用鹽酸將pH調節為8.2；流動相B：V甲醇∶V乙腈∶V水=45∶45∶10；流速：1.5 mL/min；柱溫：40 ℃；采用梯度洗脫。

樣品處理：將小根蒜新鮮鱗莖取下剪碎，取約2.0 g鮮樣用10%乙酸水溶液冰水浴研磨或勻漿提取，于8 500 r/min離心取清液做為試驗樣。量取2 mL的試驗樣，先加入約相同體積的鹽酸混勻后，再用6 mol/L鹽酸溶液補充至10 mL，用氮氣置換管內空氣后密封。水解管在（115±5） ℃烘箱中水解22～24 h后放至室溫，取出水解液，用0.22 μm孔徑的濾膜過濾，取1 mL濾液至進樣小瓶中，氮吹干后用0.1 mol/L的HCl水溶液超聲溶解固體物質，取溶液直接進樣。

1.4 數據處理

通過Excel和SPSS 26.0軟件進行數據處理和主成分分析。

2 結果與分析

2.1 貴州省各居群小根蒜形態性狀比較

1）各居群形態及性狀統計。分別隨機選取各居群中1株共9株健康植株，觀察形態特征（圖1），可見黔南居群的株高較高、鱗莖個大，形態上整體較突出。每個居群隨機選取25株測定其株高、鱗莖直徑、葉長、葉寬、株中部寬和根須長6個主要形態性狀，取平均值進行統計（表1），結果顯示，黔南居群小根蒜的株高、葉長、葉寬、株中部寬、根須長和鱗莖直徑最大，形態性狀最突出。小根蒜的性狀在各居群之間均存在顯著差異?？傮w上看，平均變異系數為32.58%，變異范圍22.54%～7.34%。株中部寬的變異系數最高為37.34%，變異幅度為0.16～0.58 cm；鱗莖直徑的變異系數最低，為22.54%，變異幅度為0.51～1.21 cm。根據變異系數大小判斷，小根蒜各性狀值離散程度順序為：株中部寬>根須長>葉長>葉寬>株高>鱗莖直徑。通過單因素方差分析，F檢驗表明，6個性狀均達到極顯著水平（P<0.01），F值為10.897～39.640。其中，株高的F值最大，而根須長的F值最小。

表1 各居群小根蒜形態性狀統計Table 1 Basic statistics of morphological traits of Allium macrostemon Bunge in various populations

圖1 9個居群小根蒜的形態特征圖Fig. 1 Pictures of morphological characteristics of 9 populations of Allium macrostemon Bunge

2）各居群性狀的聚類分析。應用SPSS 26.0軟件歐氏距離聚類方法依據小根蒜6個性狀對小根蒜9個居群進行聚類分析（圖2）。在歐氏距離為25時可劃分為2類，黔東南、安順市、遵義市、畢節市和六盤水市居群聚為一類，銅仁市、貴陽市、黔西南和黔南居群聚為一類，此類形態性狀表現較突出，株高、葉長和葉寬值比其他居群的高。

圖2 基于形態性狀的小根蒜聚類圖Fig. 2 Clustering diagram of A. macrostemon based on morphological traits

3）主成分分析與性狀綜合評價?；?個性狀進行主成分分析，以特征值>1為標準提取主成分，第1個主成分的特征值為4.858，累計貢獻率為80.967%，說明能夠表達80.967%的信息量，主成分分析效果較好，因此，以第1個主成分作為有效成分進行數據分析。主成分載荷是原始變量與主成分之間的相關系數，葉寬的載荷為0.986，對第1主成分的貢獻最大，影響最小的是鱗莖直徑，載荷為0.737，其余的表型性狀載荷量依次為0.943、0.934、0.790、0.737，反映了地上部分的性狀。將各數據轉化后，得到第1主成分得分和綜合得分（表2）。第1主成分和綜合得分最高的為黔南居群，分別為45.09和36.53，得分最低的為畢節市居群。

表2 各居群小根蒜性狀的主成分得分及綜合評價Table 2 Principal component scores and comprehensive evaluation of A. macrostemon characters in each population

2.2 基于氨基酸特征的小根蒜風味品質分析

1）各居群小根蒜游離氨基酸的含量和組成。對小根蒜鱗莖進行游離氨基酸檢測（表3），在9個居群中檢測出17種游離氨基酸，分別為Asp（天冬氨酸）、Glu（谷氨酸）、Ser（絲氨酸）、His（組氨酸）、Gly（甘氨酸）、Thr（蘇氨酸）、Arg（精氨酸）、Ala（丙氨酸）、Tyr（酪氨酸）、Cys（胱氨酸）、Val（纈氨酸）、Met（蛋氨酸）、Phe（苯丙氨酸）、Ile（異亮氨酸）、Leu（亮氨酸）、Lys（賴氨酸）、Pro（脯氨酸），但在黔南地區中未檢測到His、Met、Phe和Ile。黔 南 居 群 總 游 離 氨 基 酸（TFAA）含量最低，為103.93 mg/kg，黔東南居群最高，為10 365.90 mg/kg。9個居群總游離氨基酸平均含量為6 078.52 mg/kg。9個居群小根蒜的17種游離氨基酸平均含量較高的為Ser、His和Arg，較低的為Pro、Met和Ile。

表3 各居群小根蒜游離氨基酸含量Table 3 Free amino acid（FAA） content of A. macrostemon in each colony mg/kg

2）氨基酸呈味性分析。游離氨基酸具有呈味性，9個居群小根蒜的呈味氨基酸（TAA）按其呈味性可分為芳香類氨基酸（AAA），包括Cys、Tyr、Phe；甜味氨基酸（SAA），主要是Pro、Ser、Ala、Thr、His和Gly；苦味氨基酸（BAA）占比較大，有Val、Leu、Ile、Met和Arg；鮮味類氨基酸（DAA）包括Asp、Lys和Glu。8種必需氨基酸（EAA）為Lys、Phe、Thr、Ile、Leu、Val、Met和His，其中His對于小兒生長發育起重要作用；有9種屬于藥用氨基酸（MAA），分別為Glu、Asp、Arg、Gly、Phe、Tyr、Leu、Met和Lys。氨基酸的味道強度值（TAV）可用來進一步分析各呈味氨基酸對小根蒜風味的影響，TAV為呈味物質含量值與呈味特質味覺閾值的比值，當TAV>1表示該氨基酸對樣品的風味有貢獻，TAV<1貢獻不顯著。

由各居群小根蒜游離氨基酸的TAV值及特征（表4）可知，DAA含量占比以黔南最高，為19.42%，其次為六盤水市和安順市。SAA含量占比最高、次高和較高的為貴陽市、銅仁市和黔東南。BAA以黔西南和六盤水市為最高和次高，相對較高為遵義市。AAA整體含量較低，其中最高的為黔東南，其次為黔南。比較呈味氨基酸的含量占比，BAA>SAA>DAA>AAA，表明以BAA占比最大，其次為SAA。EAA和MAA占比分別為11.86%和70.31%，可見營養和藥用價值較好。各呈味氨基酸TAV>1的有DDA中的His，BAA中的Arg和AAA中的Cys，在His對應的安順市和黔南市居群其TAV<1外，其余呈味氨基酸TAV也均小于1?？傊?，His、Arg和Cys對小根蒜的風味有貢獻，而對多數風味有貢獻的為Arg（TAV=6.81），故影響小根蒜風味的主要因素為BAA中的Arg。

表4 各居群小根蒜呈味氨基酸的TAV值及特征Table 4 TAV values and characteristics of flavoring amino acids of A. macrostemon in each population

3）氨基酸主成分分析。對游離氨基酸進行主成分分析，前4個主成分（特征值>1）的累積貢獻率已經達到90.144%（表5），說明前4個主成分可以作為數據分析的有效成分。對于第1主成分，載荷值較高的為Val、Lys、Tyr和Ile，主要體現BAA含量差異；第2主成分中，占比較大的依次為His、Leu、Thr、Gly，體現BAA含量差異；在第3主成分中，主因子系數由大到小依次為Thr、Ser、Ala、Glu，主要體現各居群小根蒜中SAA含量差異；第4主成分中，影響較大的4個因子依次為Met、Gly、Thr、Val，主 要 體 現BAA含量差異。對各數據標準化后求得各主成分得分及綜合評價指數（表6）。綜合得分最高的是貴陽市，其次是黔東南。結合表5可知，貴陽市和黔東南的呈味氨基酸含量和組成均較高，與綜合評分一致。

表5 各居群小根蒜呈味氨基酸的主成分分析Table 5 Principal component analysis of flavoring amino acids of A. macrostemon in each population

表6 各居群小根蒜呈味氨基酸的主成分得分及綜合評價Table 6 Principal component scores and comprehensive evaluation of flavoring amino acids in A. macrostemon of each population

3 討 論

植物個體因外部環境條件狀況不同可以形成不同的形態性狀［9］。通過對9個居群小根蒜的6個性狀指標進行比較分析，發現小根蒜的形態性狀在各個居群之間差異顯著。由于黔南居群各項性狀指標變異幅度均較大，故可作為良好選育材料，這些性狀的變異系數均大于10%，表明小根蒜的形態性狀有不同程度的變異，具有豐富多樣性，這可能是由于貴州省氣候垂直差異明顯，因此，分布在貴州省各區域的小根蒜形態性狀存在一定差異［10］。在這6個性狀中，株高的F檢驗值最大，說明各地區小根蒜的株高差異度最大，與前人對蔥屬植物的研究一致［9］。通常利用聚類分析和主成分分析對性狀差異進行綜合評價，從聚類結果來看，聚為一類的居群形態特征具有相似性，性狀較為突出的居群聚為一類。主成分分析結果中第一主成分反映了80.967%的總信息，主要反映的是地上部分的性狀，而株高占的載荷最高，是主要因子。將各數據標準化后，得到各地區的綜合得分，綜合得分最高的為黔南，其次為黔西南。各指標總體情況表明，不同居群小根蒜以黔南表現最好。

利用HPLC法檢測出小根蒜鱗莖中有17種游離氨基酸，在9個居群中，氨基酸含量存在較大差異，黔東南和貴陽市小根蒜總游離氨基酸含量較高，黔南含量最低。馮淑艷等［11］用HPLC法測定貴州煙草的游離氨基酸，研究結果也表明黔南植株總游離氨基酸含量最低。各居群總游離氨基酸平均含量為6 078.52 mg/kg，結果與黃少輝［12］的研究結果（7 880 mg/kg）基本一致。從氨基酸呈味性分析結果來看，小根蒜中MAA/TFAA占比最高為70.31%，可見其是重要的藥用植物資源。小根蒜的獨特風味和呈味氨基酸密切相關，苦味氨基酸含量最高，其次為甜味氨基酸，芳香和鮮味類氨基酸整體含量較低。采用TAV>1來判斷游離氨基酸對風味的影響，結果顯示，Arg、His和Cys對風味有貢獻，其中芳香Cys和甜味His對風味帶來影響，苦味Arg（TAV=6.81）是影響小根蒜風味的主要因素。有研究表明少量苦味能夠賦予食品特定的風味，有助于增加呈味復雜性和提高鮮度［5］。在呈味貢獻方面，黔東南居群苦味、芳香類和鮮味氨基酸含量最高，貴陽市其次，故黔東南小根蒜呈味作用最優。從氨基酸主成分分析結果來看，綜合評價得分最高的是貴陽市，其次為黔東南，分值越高代表游離氨基酸的綜合質量越好。綜合以上研究分析表明，黔東南和貴陽市小根蒜在風味品質方面具較大優勢。

鑒于此，可以根據不同的需求選育開發野生小根蒜種質資源，從外觀形態上，選擇具有優良性狀的居群，如具備高大的植株、根系粗大、鱗莖較多的株系，并選擇性狀變異較大的植株，可以培育出更多優良個體。在貴州9個居群中，黔南小根蒜外觀質量最突出，故可以對該地區的優良野生植株收集、篩選和加大培育力度。在風味品質上，綜合各指標來看，黔東南小根蒜游離氨基酸含量豐富，營養價值高，風味品質最好，開發利用潛質大，可以根據市場需求合理選擇原料進行加工，對提高產品風味品質具有重要影響。