甘薯甜度與薯塊蒸煮前后糖分的相關(guān)性研究

吳列洪 沈升法 李 兵

(浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物與核技術(shù)利用研究所，杭州 310021)

甘薯甜度與薯塊蒸煮前后糖分的相關(guān)性研究

吳列洪 沈升法 李 兵

(浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物與核技術(shù)利用研究所，杭州 310021)

測(cè)定了357個(gè)干率范圍在17.26%～42.42%的甘薯育種選種圃群體蒸煮前后的還原糖、可溶性糖及其甜度。研究表明:甜度與熟薯的可溶性糖、還原糖、生薯可溶性糖呈極顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.360＊＊、0.277＊＊、0.274＊＊，與生薯還原糖沒(méi)有明顯相關(guān)性，其相關(guān)系數(shù)僅為 0.039。對(duì)熟薯的可溶性糖進(jìn)行分解研究表明，蒸煮過(guò)程中產(chǎn)生的還原糖和可溶性多糖對(duì)甜度的貢獻(xiàn)率分別為47.66%、32.07%。按甜度分級(jí)的群體平均數(shù)分析，甜度同樣與熟薯的可溶性糖、還原糖、生薯可溶性糖呈顯著相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為0.977＊＊、0.974＊＊、0.962＊＊，與生薯還原糖沒(méi)有明顯相關(guān)性，其相關(guān)系數(shù)僅為 0.225。對(duì)上述糖分指標(biāo)的群體分布研究表明，生薯還原糖、生薯可溶性糖、熟薯還原糖呈較窄的正態(tài)分布，而熟薯可溶性糖呈較寬的正態(tài)分布。綜合分析得出，熟薯可溶性糖與甜度具有較高的相關(guān)性和品種間的差異，更適合作為甘薯甜度評(píng)價(jià)的指標(biāo)和食用品種品質(zhì)育種指標(biāo)，甘薯的甜度主要來(lái)源于蒸煮過(guò)程中產(chǎn)生的糖分而非鮮薯糖分。

甘薯 甜度 還原糖 可溶性糖

甘薯食用品種最重要的品質(zhì)指標(biāo)是甜度，在育種實(shí)踐中，生鮮薯甜度被作為育種工作者在田間篩選的最方便的指標(biāo)，在品質(zhì)分析和品種評(píng)價(jià)中，鮮薯可溶性糖通常被作為一個(gè)重要的品質(zhì)指標(biāo)和食用品種育種目標(biāo)?！笆晃濉眹?guó)家支撐計(jì)劃“高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)專用甘薯育種技術(shù)研究及新品種選育”項(xiàng)目指南中優(yōu)質(zhì)食用甘薯新品種主要指標(biāo)“可溶性糖含量5%以上”也是指生鮮薯可溶性糖，現(xiàn)有文獻(xiàn)通常利用生鮮薯可溶性糖作為評(píng)價(jià)食用品種食味或甜度的主要指標(biāo)［1－2］。在育種中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)田間品嘗鮮薯較甜的品種，蒸煮后并不甜，相反的一些鮮薯不太甜的品種蒸煮后會(huì)非常甜。林汝湘等［3］研究了298份南方甘薯品種群體后認(rèn)為鮮薯可溶性糖與食味無(wú)關(guān)。通常我們食用的是煮熟的甘薯而不是生鮮薯，生鮮薯可溶性糖是否能代表煮熟甘薯的糖度和甜度?陸國(guó)權(quán)等［4－5］研究指出，甘薯蒸煮后還原糖大幅度增加，但沒(méi)有明確闡明其與甜度的關(guān)系。因此有必要研究鮮薯蒸煮前后糖分變化及與甜度的相關(guān)性。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與儀器

2009年本院甘薯育種選種圃品系357個(gè)，包括2005年以來(lái)各級(jí)選種圃選留品系，其中2009年實(shí)生圃選留株系274個(gè)，這些品系來(lái)源于3萬(wàn)粒由40余個(gè)各類親本配組的120余個(gè)雜交組合，按淀粉用、食用、高產(chǎn)兼用等多個(gè)育種目標(biāo)篩選選留的材料，其遺傳基礎(chǔ)廣泛，表型差異大，幾乎能覆蓋具備生產(chǎn)利用價(jià)值的各種類型甘薯。

BS223S電子天平:賽多利斯科學(xué)儀器有限公司;DT200A電子天平:常熟長(zhǎng)青儀器儀表廠;DKS－24恒溫水浴鍋、DHG－9123A電熱鼓鳳烘箱:杭州藍(lán)天化驗(yàn)儀器廠;SGD－Ⅲ自動(dòng)還原糖測(cè)定儀:山東省科學(xué)院生物中心。

1.2 試驗(yàn)方法

所有測(cè)定在鮮薯收獲后1個(gè)月左右開(kāi)始，為避免薯塊個(gè)體間差異，選取一個(gè)中等大小薯塊，橫向?qū)η?，半個(gè)測(cè)定生薯還原糖、生薯可溶性糖，半個(gè)蒸熟品嘗評(píng)定甜度，并取樣測(cè)定熟薯還原糖、熟薯可溶性糖。

1.2.1 甜度

參考國(guó)家甘薯區(qū)試方案，鮮薯蒸熟后采用人工品嘗打分法，5分制10級(jí)，級(jí)差0.5分，以徐薯18和南薯88為參照，徐薯18甜度3.0分，南薯88甜度4.0分，試驗(yàn)材料根據(jù)品嘗甜味與徐薯18和南薯88的差異，給出相應(yīng)的分值。

1.2.2 干率測(cè)定［4－5］

鮮薯烘干計(jì)重法:鮮薯刨絲、80℃烘干至恒重，測(cè)定干率。

1.2.3 還原糖測(cè)定

干樣粉碎后，按國(guó)標(biāo)GB 5009.7—2008測(cè)定還原糖，根據(jù)干率折算成鮮基還原糖含量。

1.2.4 可溶性糖

1.2.3 中同步取澄清液用6 mol/L鹽酸水解后再按國(guó)標(biāo)GB 5009.7—2008測(cè)定還原糖，根據(jù)干率折算成鮮基可溶性糖含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理利用Excel的圖標(biāo)和數(shù)據(jù)分析功能和SPSS統(tǒng)計(jì)軟件的相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)群體干率、糖分、甜度分布

2.1.1 干率

試驗(yàn)群體干率在 17.26%～42.42%，極差25.16，平均29.77%(表1)。干率介于25%～35%之間的個(gè)體較多，基本呈正態(tài)分布(圖1)，能代表育種中可能出現(xiàn)的干率范圍和頻率。

表1 試驗(yàn)群體干率與糖分統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

圖1 群體干率分布

2.1.2 糖分

試驗(yàn)群體平均生薯還原糖、可溶性糖和熟薯還原糖、可溶性糖依次遞增，分別為2.49%、4.81%、6.14%和13.12%(表 1)，鮮薯還原糖、可溶性糖和熟薯還原糖呈較為標(biāo)準(zhǔn)的正態(tài)分布(圖2)，其中生薯可溶性糖和熟薯還原糖具有相似的頻率分布圖和標(biāo)準(zhǔn)差，在圖2上熟薯還原糖曲線比生薯可溶性糖曲線向右平移了1.33個(gè)單位，提示熟薯還原糖與生薯可溶性糖之間存在某種聯(lián)系。熟薯可溶性糖比生薯可溶性糖提高了8.31，增幅為172.77%，但個(gè)體變異幅度也大大增加，標(biāo)準(zhǔn)差比生薯可溶性糖增加近2倍，提示熟薯可溶性糖的產(chǎn)生具有更復(fù)雜的影響因素，而不僅僅與生薯糖分相關(guān)。

圖2 群體糖度分布

2.1.3 甜度

試驗(yàn)群體甜度范圍2.5～4.5，平均甜度3.28(表1)，介于對(duì)照徐薯18和南薯88之間，其分布(圖3)基本呈正態(tài)分布數(shù)據(jù)，大于平均數(shù)的個(gè)體略多，體現(xiàn)出一個(gè)經(jīng)過(guò)人工篩選群體的特征。可以認(rèn)為甜度數(shù)據(jù)雖然在個(gè)體水平上可能存在人為誤差，但在總體水平上基本符合實(shí)際。

圖3 甜度分布

2.2 個(gè)體水平上糖分與甜度的相關(guān)性

對(duì)生薯的還原糖、可溶性糖，熟薯還原糖、可溶性糖分別與口感品嘗的甜度數(shù)據(jù)進(jìn)行個(gè)體水平上的相關(guān)分析，其回歸方程和相關(guān)系數(shù)分別如下(甜度y):

生薯還原糖(x):y=2.878x+3.204 r=0.039

生薯可溶性糖(x):y=14.197x+2.593

r=0.274＊＊

熟薯還原糖(x):y=14.173x+2.405 r=0.277＊＊

熟薯可溶性糖(x):y=6.717x+2.395 r=0.360＊＊

顯然，生薯還原糖與甜度相關(guān)性不顯著，生薯可溶性糖、熟薯還原糖和熟薯可溶性糖與甜度都具有極顯著相關(guān)性，并且熟薯可溶性糖與甜度的相關(guān)系數(shù)更高，而生薯可溶性糖、熟薯還原糖與甜度的相關(guān)性基本一致，不僅相關(guān)系數(shù)接近，回歸方程的斜率也接近，進(jìn)一步提示熟薯還原糖與生薯可溶性糖之間存在特定的聯(lián)系。

熟薯可溶性糖包含了還原糖，定義可溶性多糖為除了還原糖以外的可溶性糖即:可溶性多糖(x2)=可溶性糖(x)－還原糖(x1)，對(duì)甜度作二元相關(guān)分析，得到回歸方程和相關(guān)系數(shù)為(甜度y):

y=10.214 x1+5.692x2+2.251 r=0.366＊＊

說(shuō)明在甜度中，還原糖(x1)的貢獻(xiàn)率比非還原糖的可溶性多糖(x2)高1倍左右。

熟薯還原糖(x)可以分解為生薯原有的還原糖(x1)和蒸煮過(guò)程中產(chǎn)生的還原糖(x2=x－x1)，同樣對(duì)甜度作二元相關(guān)分析，得到回歸方程和相關(guān)系數(shù)為(甜度y):

y=9.254x1+13.548x2+2.549 r=0.259＊＊

顯然蒸煮過(guò)程中產(chǎn)生的還原糖對(duì)口感甜度的貢獻(xiàn)比生薯原有的還原糖高46.40%，進(jìn)一步說(shuō)明生薯還原糖與甜度相關(guān)性不顯著，甜度主要來(lái)自熟薯還原糖，而這部分還原糖主要在蒸煮過(guò)程中產(chǎn)生。

同樣把生薯可溶性糖分解為生薯還原糖(x1)和可溶性多糖(x2)，對(duì)甜度作二元相關(guān)分析，得到回歸方程和相關(guān)系數(shù)為(甜度y):

y=5.300x1+10.564x2+2.892 r=0.192＊＊

可溶性多糖對(duì)甜度的貢獻(xiàn)比還原糖高1倍，比較合理的解釋是:生薯可溶性多糖是蒸煮過(guò)程中由β－淀粉酶轉(zhuǎn)化成還原糖的主要底物源，另外非還原性的蔗糖被計(jì)入可溶性多糖中。

進(jìn)一步分析，把熟薯可溶性糖分解為4部分:來(lái)源于生薯的還原糖(x1)、蒸煮過(guò)程中產(chǎn)生的還原糖(x2)、蒸煮過(guò)程中產(chǎn)生的可溶性多糖(x3)、生薯殘余可溶性多糖(x4)。設(shè)生薯還原糖、可溶性糖分別為z1，z2，熟薯還原糖，可溶性糖分別為 z3，z4。則熟薯可溶性糖的4部分分解式為:

x1=z1

x2= z3－z1

x3=z2－(z3－z1)

x4=(z4－z3)－［z2－(z3－z1)］

經(jīng)檢驗(yàn)x1+x2+x3+x4=z4，達(dá)到完整分解熟薯可溶性糖的目的，對(duì)甜度作多元相關(guān)分析，得到回歸方程和相關(guān)系數(shù)為(甜度y):

y=1.848+6.391x1+23.749x2+15.980x3+3.712x4r=0.420＊＊

根據(jù)回歸方程系數(shù)，這4部分對(duì)甜度的貢獻(xiàn)率分別為12.83%、47.66%、32.07%、7.45%。即蒸煮過(guò)程中產(chǎn)生的還原糖對(duì)甜度的貢獻(xiàn)最大，其次為蒸煮過(guò)程中產(chǎn)生的可溶性多糖，兩者合計(jì)占79.73%，即在甜度本底值1.848的基礎(chǔ)上，近80%的甜度增量來(lái)自于蒸煮過(guò)程中產(chǎn)生的還原糖和可溶性多糖。2.3 以甜度分組，群體平均水平上糖分與甜度的相關(guān)性

以甜度分組，群體平均值的生/熟薯的還原糖、可溶性糖對(duì)甜度進(jìn)行相關(guān)分析，其回歸方程和相關(guān)系數(shù)分別如下:

生薯還原糖(x):y=0.000 2x+0.023 9 r=0.225

生薯可溶性糖(x):y=0.004 8x+0.032 8 r=0.962＊＊

熟薯還原糖(x):y=0.004 8x+0.046 0 r=0.974＊＊

熟薯可溶性糖(x):y=0.017 0x+0.076 6 r=0.977＊＊

與個(gè)體水平上的相關(guān)性具有相同的結(jié)果，熟薯可溶性糖的相關(guān)系數(shù)最高，熟薯還原糖、生薯可溶性糖具有基本相同的相關(guān)系數(shù)，其回歸方程斜率相同，截距相差0.013 2，更接近于兩者的平均數(shù)差值。從圖4看，生薯還原糖同樣與甜度無(wú)關(guān)，其圖形表現(xiàn)為一水平線，而隨著熟薯可溶性糖增加，甜度表現(xiàn)直線上升，更能說(shuō)明熟薯可溶性糖與甜度的相關(guān)性。

圖4 甜度分組平均糖度

3 討論與結(jié)論

甘薯塊根中具有較高的α－淀粉酶和β－淀粉酶，通常在以生鮮薯糖分為食用品種評(píng)價(jià)的研究中，把這2種淀粉酶的作用歸結(jié)為對(duì)鮮薯淀粉的分解從而產(chǎn)生構(gòu)成甜度的各類糖分。謝逸萍等［6］認(rèn)為甘薯淀粉酶(α、β)與鮮薯的淀粉降解有關(guān)，但其對(duì)甘薯儲(chǔ)藏期淀粉酶活性和淀粉率降低的動(dòng)態(tài)研究認(rèn)為，淀粉率下降速度與淀粉酶活性高低相關(guān)性不顯著，顯然α、β淀粉酶未必是生甘薯淀粉降解和產(chǎn)生糖分的來(lái)源。從本試驗(yàn)來(lái)看，α－淀粉酶和β－淀粉酶在蒸煮過(guò)程中起了很大的作用，蒸煮后還原糖和可溶性糖分別增加了146.59%和172.77%。卞科等［7］對(duì)甘薯蒸煮、烘烤等不同熟化加工的研究表明，加工后還原糖大幅度增加，但是非還原糖(可溶性多糖)變化不大。理論上α－淀粉酶只能對(duì)糊化淀粉起作用，對(duì)原淀粉無(wú)能為力，顯然在蒸煮過(guò)程中，淀粉邊糊化邊糖化使得蒸煮后的可溶性糖大幅度增加，而還原糖的增加主要來(lái)自于β－淀粉酶在蒸煮中對(duì)生薯可溶性多糖的進(jìn)一步糖化。由此推斷甘薯中α－淀粉酶、β－淀粉酶應(yīng)具有較好的耐高溫特性，尤其是α－淀粉酶應(yīng)在淀粉糊化溫度點(diǎn)以上仍具有較高的活性。類似的結(jié)果出現(xiàn)在Takahata Y等［8］的研究中:甘薯β－淀粉酶在高麥芽糖品系中耐熱性有較大差異，并且較好的熱穩(wěn)定性及淀粉顆粒在加熱過(guò)程中的提早糊化對(duì)高麥芽糖品系的作用至關(guān)重要。陸國(guó)權(quán)等［5］對(duì)不同加工方法中還原糖增加的分析中認(rèn)為蒸煮溫度高達(dá)100℃，可能使酶失活，其還原糖增加不及80℃烘干與40℃曬干處理。但是，我們認(rèn)為薯塊雖然在100℃條件下蒸煮，薯塊內(nèi)部溫度是逐漸升高的，并且由表面至薯塊中心存在溫度梯度差，因此薯塊中淀粉酶在糊化溫度點(diǎn)以上仍然具有較高的活力是可能的。

生鮮薯的可溶性糖通常被作為評(píng)價(jià)甘薯甜度或食用品質(zhì)的指標(biāo)，從本試驗(yàn)看出，生鮮薯可溶性糖雖然與甜度具有顯著的相關(guān)性，但其相關(guān)性主要體現(xiàn)在作為蒸煮過(guò)程中進(jìn)一步糖化成還原糖的來(lái)源，而不是甜度的直接來(lái)源，因此其作用是間接性的。相應(yīng)地，煮熟甘薯可溶性糖與甜度具有極顯著的相關(guān)性，更適合作為食用甘薯甜度或食味評(píng)價(jià)的指標(biāo)，而其中的還原糖是甜度的主要來(lái)源。直觀地理解:我們食用的是煮熟的甘薯，當(dāng)然以煮熟甘薯的品質(zhì)指標(biāo)為準(zhǔn)，而甜度主要來(lái)自于還原糖，其他的可溶性糖分也有一定的貢獻(xiàn)。

本試驗(yàn)以蒸煮加工研究甘薯熟化前后的糖分變化與甜度的相關(guān)性，不同熟化加工方法升溫速度與加熱機(jī)理不同，對(duì)糖分和甜度顯然會(huì)有差異，是否與加工工程中淀粉糊化和相關(guān)淀粉酶活性保持條件有關(guān)，值得深入研究。

［1］劉魯林，木泰華，孫艷麗.不同品種甘薯塊根營(yíng)養(yǎng)成分及相關(guān)性分析［J］.中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，2008(01):39－43

［2］史春余，王汝娟，梁太波，等.食用型甘薯塊根碳水化合物代謝特性及與品質(zhì)的關(guān)系［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008(11):3878－3885

［3］林汝湘，謝春生，馮祖蝦，等.我國(guó)南方甘薯品種資源部分營(yíng)養(yǎng)成分分析研究［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，1995(04):39－45

［4］陸國(guó)權(quán)，蔣友富，鄔建敏.甘薯塊根加工中淀粉和糖含量變化的研究［J］.浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，1997(02):78－82

［5］陸國(guó)權(quán)，施志仁，高旭紅.不同加工方法對(duì)甘薯主要營(yíng)養(yǎng)成分含量的影響［J］.中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，1998(01):32－35

［6］謝逸萍，李洪民，王欣.貯藏期甘薯塊根淀粉酶活性變化趨勢(shì)［J］.江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2008(04):406－409

［7］卞科，劉孝沾.甘薯中可溶性糖的HPLC法測(cè)定及其在加工中的變化研究［J］.河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2012，33(01):3 －5

［8］Takahata Y，Noda T，Nagata T.Effect of beta－amylase stability and starch gelatinization during heating on varietal differences in maltose content in sweet potatoes［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，1994，42:2564 －2569.

Study on the Correlation Between Sweetness and Sugar of Sweet Potato Before and After Steaming

Wu Liehong Shen Shengfa Li Bing
(Institute of Crops and Nuclear Technology Utilization ZAAS，Hangzhou 310021)

357 sweet potato breeding selective nursery colony with dry matter content 17.26%～42.42%before and after steaming were used to detect reducing sugar，soluble sugar and sweetness.Study shows high significant correlation between sweetness and reducing sugar，soluble sugar of cooked potato and soluble sugar of crude potato，with correlation coefficient 0.360＊＊，0.277＊＊，0.274＊＊，and it has no obvious correlation between sweetness and reducing sugar with correlation coefficient only 0.039.Decomposition studies of soluble sugar of cooked potato have shown that reducing sugar and soluble sugar produced during steaming provided with the sweetness of the contribution rate respectively 47.66%，32.07%.According to the colony average analysis of sweetness grade，it also shown very significant correlationbetween sweetness and soluble sugar of cooked potato，and soluble sugar of crude potato with correlation coefficient 0.977＊＊，0.974＊＊，0.962＊＊，and it has no obvious correlation between sweetness and reducing sugar with correlation coefficient only 0.225.Colony distribution studies of the above sweetness index shown that reducing sugar，soluble sugar of crude potato and reducing sugar of cooked potato appeared a narrow normal distribution，and soluble sugar of cooked potato appeared a wide normal distribution.Drawing a comprehensive analysis，there is more significant correlation between soluble sugar of cooked potato and sweetness，more differences among varieties.So，the soluble sugar of cooked potato is more suitable for the index of sweetness evaluating of sweet potato and edible food quality breeding The sweetness of sweet potato is mainly from the sugar produced during steaming instead of fresh potato.

sweet potato，sweetness，reducing sugar，soluble sugar

S531

A

1003－0174(2012)09－0025－05

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)資金(nycytx2162 C220)

2011－02－23

吳列洪，男，1970年出生，副研究員，薯類研究