不同品种大丽花花瓣营养及活性成分分析和评价

刘 珍，王 璐，曹璐磊，牛善策,2，向地英，陈段芬，尉文彬 ，郝丽红,

（1.河北农业大学园艺学院，河北保定 071001；2.河北农业大学华北作物改良与调控国家重点实验室，河北保定 071001；3.张家口市农业科学院，河北张家口 075000）

大丽花（Dahlia pinnata）是菊科（Compositae）大丽花属的多年生球根植物，别名天竺牡丹、西番莲、大理菊等，原产于墨西哥、危地马拉和哥伦比亚一带，是墨西哥的国花[1]，张家口的市花，具有较高的观赏、药用和食用价值。

大丽花花色多样，花型丰富[2]，可用于生产切花，是盆栽植物和花园设计的主要元素[3]，除了观赏价值外大丽花花瓣还具有营养和功能特性[4]，因其存在大量对人体健康有益的生物活性化合物而在国外大受欢迎[5]，大丽花花瓣可以生食用于制作沙拉也可以药用，据《中华本草》记载，大丽花花瓣含有大量黄酮类成分，有清热解毒、散瘀止痛的功效，主治腮腺炎、龋齿疼痛、无名肿毒、跌打损伤等疾病[6]，大丽花花瓣还是类黄酮和花色素苷的优良来源[7]。随着食用花卉的兴起，一些学者对大丽花花瓣的营养成分和应用进行了相关研究。Lara-Cortés 等[8]分析了6 个大丽花品种的基本成分、矿物质、维生素C、酚类化合物、总花青素、类胡萝卜素和抗氧化活性，得出其含有大量的酚类成分和类胡萝卜素的结论，具有很高的营养价值。Pires 等[9]测定了四种不同的花卉样品的酚类成分及其生物活性潜力，而大丽花表现出较优的抗氧化能力。Espejel 等[10]对5 种野生大丽花舌状花的理化性质、抗氧化能力和营养价值做了系统研究，得出其含有高浓度的生物活性化合物和营养成分，对健康有益，可以作为新鲜产品食用。

以上研究为大丽花的食用、药用开发提供了初步的方向，但是目前还缺乏对国内外不同品系及农家种中的不同品种进行营养品质的综合评价，本底情况还不清楚，而同科中的菊花[11]（Dendranthema morifolium）、雪莲花[12]（Saussureainvolucrata）和金盏花[13]（Calendula officinalis）等植物已在营养及活性成分分析方面取得了一定的进展，并进行了商业化的开发利用，这也为进一步研究大丽花花瓣的营养成分并进行开发应用奠定了基础。本试验以巨花系列、大花中花系列、梦幻系列、金刚系列、葫芦娃系列、诺娃诱惑系列和农家种系列的大丽花花瓣为研究对象，以营养物质和活性成分作为评价指标，通过相关性分析、主成分分析和聚类分析比较各品种间营养品质的差异，以期筛选出营养品质较为优良的品种，从而为大丽花的资源评价及开发应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

试验材料 均为张家口市农科院花卉所引种栽培到其实验基地的不同品种大丽花，品种信息见表1，其中来自国内甘肃地区的农家种有3 个，分别为GSV2， GS-V5 和 GS-V7，来自国内山东地区的有1 个，为SD-C2，其余32 个全为市场上售卖流通的不同品系的商业品种；乙醇、甲醇、硫酸、高氯酸 国药集团化学试剂有限公司；DPPH 自由基清除能力试剂盒南京建成生物工程研究所；其它试剂均为分析纯。

表1 36 个大丽花品种的基本信息Table 1 Basic information of 36 dahlia cultivars

U-5100 型紫外可见分光光度计 天美（中国）科学仪器有限公司；DZKW-4 电子恒温水浴锅 北京中兴伟业仪器有限公司；AX224ZH/E 电子分析天平 奥豪斯仪器（常州）有限公司；A11 高速冷冻研磨机 德国IKA 集团。

1.2 实验方法

1.2.1 样品预处理 在盛花期（植株50%以上的花序开放的时期）进行取样，根据不同系列、花色、花型和花朵大小等形态指标选定36 个品种，对选定的每个品种随机选取20 枝花，去除花萼、花托、雌雄蕊等部位，只留花瓣，用蒸馏水冲洗干净，再用吸水纸吸干花瓣表面的水分，将其剪碎后混匀，用锡箔纸包裹，放入液氮中处理30 min，然后存于-80 ℃超低温冰箱中备用。大丽花鲜样采用研磨机液氮研磨均匀至无可见样品块，称取研磨样品用于后续营养成分提取及检测。

1.2.2 营养成分测定 可溶性蛋白含量的测定参照李玲[14]的考马斯亮蓝法，可溶性糖含量的测定参考李合生[15]的蒽酮比色法，维生素C 含量的测定采用2，6-二氯酚靛酚滴定法[14]，有机酸含量的测定采用酚酞指示剂滴定法[14]，参考吴强盛[16]的邻苯二酚法测定大丽花花瓣的总酚含量；类黄酮含量的测定采用亚硝酸钠-硝酸铝显色法[17]，花青素含量的测定采用分光光度计法[18]，DPPH 自由基清除能力采用试剂盒测定，各个指标含量测定时重复3 次。

1.3 数据处理

利用Excel 2010 进行数据统计，并利用SPSS 20.0 软件进行显著性分析（P＜0.05）、相关性分析及主成分分析。采用Origin 2019 软件进行聚类分析。

2 结果与分析

2.1 不同品种大丽花花瓣基本营养成分分析

从表2 可以看出，大丽花花瓣可溶性糖含量在6.95～15.57 mg/g 之间，平均含量为11.25 mg/g，变异系数为20.66%，低于菊花[19]的可溶性糖含量（47.7～84.4 mg/g），这可能和品种有关，除此之外巨花系列品种的可溶性糖含量普遍比较高，在9.15～14.17 mg/g之间，AGR-C5 含量最高，为14.17 mg/g，AGR-C3 含量最低，为9.15 mg/g，AGR-C3 与巨花系列的其它三个品种均具有显著性差异（P＜0.05）。大花中花系列品种的可溶性糖含量在9.53～15.57 mg/g 之间，其中AGR-C10 含量最高，AGR-C8 含量最低。梦幻系列品种的可溶性糖含量在8.08～13.19 mg/g 之间，其中YH-C7 含量最高，YH-C3 含量最低，且YH-C7 和YH-C9 可溶性糖含量显著高于梦幻系列其它品种（P＜0.05）。金刚系列品种的可溶性糖含量在6.99～14.57 mg/g 之间，其中YH-C17 含量最高，YH-C22含量最低，且YH-C12 和YH-C22 显著低于金刚系列其它品种（P＜0.05）。此外，葫芦娃系列品种的可溶性糖含量在6.95～8.47 mg/g 范围内，诺娃诱惑系列为8.51～14.28 mg/g，农家种系列为11.70～12.70 mg/g，从表中可以看出葫芦娃系列可溶性糖含量显著低于其它系列可溶性糖含量（P＜0.05）。不同品种大丽花花瓣可溶性蛋白含量在0.96～2.01 mg/g 之间，平均含量为1.50 mg/g，变异系数为14.67%，品种间差异较小，其可溶性蛋白含量与菊花（4.3～14.4 mg/g）相比也较低[19]，这与Lara-Cortés 等[8]的研究结果一致：大丽花表现出较低的蛋白质含量，此外巨花系列品种的可溶性蛋白含量在1.38～1.74 mg/g 范围内，大花中花系列为1.53～1.71 mg/g，各品种之间没有显著性差异（P＞0.05） 。 梦幻系列为 1.17～1.79 mg/g，金刚系列为1.25～1.81 mg/g，葫芦娃系列为0.96～1.58 mg/g，诺娃诱惑系列为1.20～2.01 mg/g，农家种系列为1.35～1.66 mg/g。

表2 不同品种大丽花花瓣部分营养成分含量的变化Table 2 Changes of nutrient contents in petals of different cultivars of dahliai

维生素C 又被称为抗坏血酸，是一种水溶性维生素，具有美容、护齿、提高人体免疫力等多种功效，并有一定的肺癌防治作用[20]，不同品种大丽花花瓣的维生素C 含量在1.20～151.37 mg/100 g 之间，平均含量为37.63 mg/100 g，变异系数为51.94%，各品种间差异较大，其中YH-C18 含量最高，为151.37 mg/100 g；含量最低的是YH-C3，为1.20 mg/100 g，此结果超过了Lara-Cortéss 等[8]测定的大丽花维生素C 含量（0.5 μg/g），也超过了菊花[19]的维生素C 含量（0.1785～0.6788 mg/g），产生差异的原因可能和大丽花的品种、生长环境有关，也可能和生物合成和降解之间的平衡以及还原和氧化之间的平衡有关[21]，巨花系列各品种间存在显著性差异（P＜0.05），其中AGR-C7 含量最高，为108.36 mg/100 g，AGR-C4 含量最低，为68.45 mg/100 g。大花中花系列品种间没有显著性差异（P＞0.05），其中AGR-C10 含量最高，为67.84 mg/100 g，AGR-C11 含量最低，为44.55 mg/100 g。梦幻系列品种维生素C 含量最高的是YHC5，为126.82 mg/100 g，含量最低的是YH-C3，它的含量显著低于梦幻系列的其它品种（P＜0.05）。金刚系列品种含量最高的是YH-C13，为118.53 mg/100 g，含量最低的是YH-C12，为5.56 mg/100 g。诺娃诱惑系列含量最高的是YY-C6，为98.03 mg/100 g，含量最低的是YY-C4，为32.80 mg/100 g。农家种系列含量最低的是SD-C2，为33.25 mg/100 g，GS-V7含量最高，为137.79 mg/100 g。不同品种大丽花花瓣有机酸含量在0.38%～1.10%之间，有机酸平均含量为0.65%，变异系数为23.32%，与菊花有机酸含量（0.07%～0.44%）不一致，梦幻系列含量最高的是YHC1，为1.10%，含量最低的是YH-C3，为0.66%。金刚系列含量最高的是YH-C13，为0.80%，含量最低的是YH-C16，为0.38%。葫芦娃系列中YH-C25 含量最高，为0.91%，YH-C27 含量最低，为0.52%。诺娃诱惑系列中YY-C2 含量最高，为0.71%，YY-C4含量最低，为0.48%。农家种系列中GS-V7 含量最高，为0.77%，GS-V5 含量最低，为0.51%。此外，除AGR-C10、AGR-C11 和YH-C16 有机酸含量显著低于YH-C1 和YH-C25 外（P＜0.05），其余品种间均没有显著性差异（P＞0.05）。Lara-Cortés 等[8]测定的大丽花水分含量（88%～92%）高于菊花[19]的含水量（83.72%～91.02%），这可能是导致大丽花其它营养成分可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、维生素C 等营养物质的含量低于菊花的原因之一。

2.2 不同品种大丽花花瓣活性成分含量和抗氧化能力的分析

酚类化合物是重要的植物次生代谢产物，有多种生物活性，尤其在预防人类心脑血管疾病、癌症以及衰老等方面发挥着十分重要的作用[22]，由表3 可以看出各品种大丽花总酚含量变异系数只有7.90%，说明品种对大丽花总酚含量的影响不大，除此之外大丽花花瓣的总酚含量变化在0.19～0.25 mg/g 之间，平均含量为0.22 mg/g，含量最高的是YH-C20 和YH-C21，为0.25 mg/g，含量最低的是AGR-C10 和YY-C3，为0.19 mg/g，低于除蔷薇花之外其余22 种花卉的总酚含量（4.83～68.19 mg/g）[22]，低于万寿菊总酚的含量（26.63 mg/g）[23]，还低于国外Lara-Cortés等[8]测定的大丽花花瓣的总酚含量（3.6～127.5 mg/g），这可能和不同品种所含的酚类化合物的类型有关，也可能和总酚含量的提取方法和测定方法有关。

表3 不同品种大丽花花瓣活性成分含量和抗氧化能力的变化Table 3 Changes in the contents of active components and antioxidant capacity of dahliai flower petals of different varieties

花青素作为一种黄酮类化合物，广泛应用于营养补充剂、功能性食品配方成分及药物成分等方面，在保健食品方面具有较高的应用价值，存在于大量的花卉、蔬菜和水果中[24-25]。不同品种大丽花花瓣花青素含量变化在0.61～2.51 mg/g 之间，平均含量为1.86 mg/g，变异系数为27.44%，其中AGR-C11 含量最高，为2.51 mg/g；YH-C25 含量最低，为0.61 mg/g。从表1 和表3 可以看出不同颜色的大丽花品种中花青素含量差异较显著（P＜0.05），紫色品种花青素含量较高，黄色大丽花品种花青素含量较低，这与崔虎亮等[26]在牡丹上的研究结果一致，据此可以验证不同颜色的花瓣花青素浓度不同，其颜色越深花青素含量越高，颜色越浅花青素含量越低。

类黄酮广泛分布于植物、水果、蔬菜和几种饮料中，是植物中的天然色素，是人类饮食中非能量部分的重要组成部分。不同品种大丽花花瓣类黄酮含量变化在0.54～4.81 mg/g 之间，变异系数为44.02%，含量最低的是YY-C3，为0.54 mg/g，梦幻系列类黄酮含量高于其它系列，类黄酮平均含量为2.70 mg/g，含量最高的是YY-C2，为4.81 mg/g，其花色为黄色，这印证了黄色与黄酮类化合物存在有关[27]，含量最低的是YY-C3，为0.54 mg/g，类黄酮平均含量为2.70 mg/g，显著低于百合花瓣类黄酮含量（17.32～32.06 mg/g）[28]。

DPPH 自由基清除能力含量的多少反映的是抗氧化能力的大小，其含量越高抗氧化能力越强，不同品种大丽花花瓣DPPH 自由基清除能力在0.12%～0.67%之间，变异系数为43.16%，清除率最高的是YH-C1、YH-C20 和YH-C27，为0.67%，YH-C12 和YH-C25 清除率最低，为0.12%，DPPH 自由基清除率平均值为0.34%，这与Lara-Cortés 等[8]测定大丽花的DPPH 自由基清除率不一致（17%～24%），这可能与品种品系的不同有关，也和大丽花的生长环境和测定方法有关。

2.3 36 个大丽花品种营养成分相关性分析

对大丽花主要营养品质指标进行相关性分析，目的是为了揭示各个营养指标之间的关联程度，从而为大丽花营养品质指标的合理选择提供一定依据。不同品种大丽花营养品质指标间的相关性分析如表4 所示，可溶性糖与可溶性蛋白的相关性达显著水平（P＜0.05），与有机酸、总酚含量均有负相关性。可溶性蛋白与维生素C、类黄酮、DPPH 自由基清除率均有正相关性；维生素C 与有机酸、类黄酮在0.01水平上呈现极显著正相关，与DPPH 自由基清除率在0.05 水平上呈现显著正相关；花青素与类黄酮、DPPH自由基清除率在0.05 水平上呈显著正相关；类黄酮与DPPH 自由基清除率呈正相关。结果表明大丽花各营养指标均存在不同程度的相关性，维生素C、总酚、花青素、类黄酮和DPPH 自由基清除率均具有正相关性，特别是维生素C 和花青素与DPPH 自由基清除率具有显著正相关（P＜0.05），说明维生素C和花青素的浓度会影响抗氧化能力。

表4 不同大丽花品种品质指标之间的相关性分析Table 4 Correlation analysis of quality indexes among different cultivars of dahlia

2.4 不同品种大丽花花瓣的综合性评价

采用主成分分析法，从样本相关矩阵出发，对原始数据进行标准化处理后，计算各性状的特征值和方差贡献率，确定主成分的个数。再根据各性状的特征向量，列出主成分的函数表达式，然后计算其主成分值，对测得的36 个大丽花品种的各营养成分进行综合评价。由表5 可知，前五个主成分的累计贡献率为81.399%，这说明前5 个成分已经代表了全部性状81.399%的综合信息。因此，选取前5 个主成分作为大丽花营养品质的重要主成分。

表5 主成分特征值、贡献率及累计贡献率Table 5 Principal component characteristic value, contribution rate and cumulative contribution rate

2.4.1 不同品种大丽花花瓣主成分分析因子载荷矩阵分析 由表6 可见，第一主成分贡献率为22.632%，其中类黄酮含量和维生素C 含量具有较大的载荷值；第二主成分贡献率为21.1016%，在DPPH 自由基清除率上具有较大的载荷值；第三主成分贡献率为14.697%，花青素和可溶性糖含量具有较大的载荷值。第四主成分贡献率为12.187%；第五主成分贡献率为10.782%，在有机酸含量上具有较大的载荷值。

表6 主成分分析因子载荷矩阵Table 6 Principal component analysis factor load matrix

2.4.2 不同品种大丽花花瓣各主成分值及品质得分比较 用各指标变量的主成分载荷（表6）除以主成分相对应的特征值开平方根，便得到五个主成分中每个指标所对应的系数即特征向量，以特征向量为权重构建5 个主成分的表达函数式：

式中，X1为可溶性糖、X2为可溶性蛋白、X3为维生素C、X4为有机酸、X5为总酚、X6为花青素、X7为类黄酮、X8为DPPH 自由基清除能力。

以各个主成分对应的方差贡献率作为权重，由主成分得分和对应的权重线性加权求和得到综合评价函数。函数公式如下：Y综合＝0.2263Y1+0.211Y2+0.147Y3+0.122Y4+0.108Y5，36 个大丽花品种的综合得分及排序结果由表7 所示，YH-C7 和YH-C4 营养品质最好，而YH-C20、AGR-C7 的营养品质则相对较低。

表7 不同大丽花品种的主成分得分及排序Table 7 Principal component scores and ordering of different dahlia cultivars

2.5 不同品种大丽花花瓣营养成分的聚类分析

通过聚类分析将36 个不同品种大丽花划分为了5 类，所得结果如图1 所示，从图可以看出，第一类有AGR-C3、YH-C6、YH-C7、GS-V5、YH-C21、YY-C2、AGR-C4、AGR-C10、AGR-C8 和YH-C22，该类群可溶性糖、可溶性蛋白含量较高，花青素含量较低，营养成分含量较高（表8）。第二类有AGRC5、YY-C3、YY-C6 、YH-C25 、YH-C1、YH-C16、YY-C1、AGR-C7、YH-C2 和YH-C4，所有营养成分含量居中。第三类有YH-C5、YH-C13、GS-V2、YHC18 和GS-V7，可溶性糖含量、维生素C 含量、花青素含量和类黄酮含量较高，抗氧化能力较强。第四类有AGR-C11、YH-C9、YH-C8、YH-C27、YY-C4、SD-C2 和YY-C8，可溶性蛋白和有机酸含量较低，其他成分含量居中。第五类有YH-C3、YH-C12、YHC17 和YH-C20，可溶性蛋白和维生素C 含量较低，其他成分含量居中。此分类结果和主成分分析得出的结果基本一致，综合评分相近的品种聚为一类。

图1 36 个品种大丽花营养品质综合评价聚类树状图Fig.1 Cluster tree diagram for comprehensive evaluation of nutritional quality of 36 cultivars of dahlia

表8 每类品种的营养成分含量比较Table 8 Comparison of nutrient component of five types

3 结论

研究结果表明，36 个不同品种大丽花的营养成分表现出较大的差异，其中维生素C 含量的差异最大，其变异系数为51.94%，总酚含量的品种差异最小，其变异系数只有7.92%。相关性分析结果表明，大丽花8 个指标间均存在不同程度的相关性，说明指标间存在信息重叠，不能直接作为准确评价的主要影响因素，可对各指标进行分类简化来提高统计信息的准确性和评价效率。主成分分析结果表明，从8 项品质指标中提取了5 个公因子，方差贡献率达到了81.399%，解释了原始变量绝大部分信息，经综合评价得分前六的品种分别是：YH-C7、YH-C4 、AGRC10、 YH-C12、 YH-C9 、AGR-C3，其中YH-C7 和YH-C4 的维生素C、总酚、花青素、类黄酮和抗氧化能力方面较为突出，除此之外根据总酚和花青素含量的测定结果观察到花瓣颜色不同其含量也不同，紫色大丽花中含量最多。综上所述，所测大丽花花瓣不同品系各营养成分含量差异显著，同一品系的营养成分含量也有显著性差异，大丽花颜色不同营养成分的含量也不同，但其差异的具体原因还有待进一步探索，未来可以从不同地域、不同生长环境等外部环境方面进行分析，也可以从分子机理层面进行探索，为大丽花更好的开发利用提供理论依据。