硫酸鉀對(duì)甘薯塊根烤后口感品質(zhì)的影響

陳 龍 史春余 孟 迪 許 燕 柳洪鵑

(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院；作物生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，泰安 271018)

隨著人們對(duì)健康關(guān)注度的提高以及對(duì)甘薯營(yíng)養(yǎng)保健功能的深入了解，食用型甘薯日益受到消費(fèi)者的青睞[1,2]。甘薯的食用品質(zhì)主要包括營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和食味品質(zhì)[3]，食味品質(zhì)又包括口感品質(zhì)和風(fēng)味品質(zhì)[4]，其中口感品質(zhì)是人們對(duì)甘薯進(jìn)行評(píng)價(jià)最廣泛、最直觀的一項(xiàng)指標(biāo)[5]。研究發(fā)現(xiàn)淀粉直支比低[6]，塊根中小型淀粉多，塊根粗纖維含量少時(shí)[7]，薯肉口感較細(xì)膩，薯塊綜合口感好。

鉀肥是重要的品質(zhì)元素，能有效提升作物品質(zhì)[8,9]。目前鉀肥對(duì)甘薯品質(zhì)的研究多集中于對(duì)其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和風(fēng)味品質(zhì)的影響，鉀肥能促進(jìn)甘薯塊根可溶性糖、淀粉、維生素C等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的合成與積累[10,11]，引起塊根甜味和香氣組分的變化，進(jìn)而影響其風(fēng)味品質(zhì)[12,13]。有關(guān)甘薯口感品質(zhì)的研究較少，且多集中于因甘薯品種或者加工方式引起的差異[14-16]，田間施用鉀肥對(duì)塊根烘烤后口感品質(zhì)影響的研究鮮有報(bào)道。因此，本實(shí)驗(yàn)以2個(gè)鮮食型甘薯品種煙薯25和北京553為實(shí)驗(yàn)材料，設(shè)置不同鉀肥梯度，研究收獲期甘薯塊根烤后口感品質(zhì)的變化，并從淀粉及其組分含量、淀粉粒度分布、塊根全粉糊化特性及纖維素含量等方面探究甘薯烤后口感品質(zhì)發(fā)生變化的原因，為鉀肥在優(yōu)質(zhì)鮮食型甘薯生產(chǎn)上的合理施用提供參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

供試品種為煙薯25(YS25)、北京553(BJ553)：均為當(dāng)前華北地區(qū)主栽鮮食型品種，是目前最常用的烤薯品種。目前，烤薯多用黃色或橘黃色薯肉的品種，而北京553是典型的黃色薯肉，煙薯25是典型橘黃色薯肉。

實(shí)驗(yàn)于2018—2019年在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)實(shí)驗(yàn)站進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)田土壤質(zhì)地為沙壤土，2018年0～20 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)含量為1.03%，堿解氮、速效磷、速效鉀的含量分別為76.42、26.36、86.02 mg/kg；2019年0～20 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)含量為1.08%，堿解氮、速效磷、速效鉀的含量分別為83.60、23.24、82.45 mg/kg。供試肥料為K2SO4(含51%K2O)、尿素(含46%N)。本實(shí)驗(yàn)設(shè)置4個(gè)鉀肥(K2O)用量梯度：0、120、240、360 kg/hm2；各個(gè)處理的氮肥施用量均為90 kg/hm2。氮、鉀肥料全部作基肥施用。實(shí)驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積15 m2(3.75 m×4 m)，行距0.75 m，株距0.25 m，重復(fù)3次。2018年5月13日栽秧，10月20日收獲；2019年5月7日栽秧，10月20日收獲。

1.2 取樣方法

各處理在栽后160 d(收獲期)取樣，每一個(gè)小區(qū)取5棵具有代表性的植株，挖出所有的塊根，取具有代表性(形狀紡錘形、質(zhì)量200 g左右)的新鮮塊根在膨大部位切片，一部分切片105 ℃殺青30 min，60 ℃烘干留取干樣，用于塊根淀粉及其組分和纖維素含量等的測(cè)定，另取切片切絲，50～55 ℃鼓風(fēng)干燥并粉碎研磨，用于塊根全粉糊化特性的測(cè)定；取具有代表性的新鮮塊根在膨大部位切片留作鮮樣，液氮速凍，-80 ℃超低溫冰箱保存，用于塊根淀粉粒度的測(cè)定。在收獲期收取薯形較好、大小適中(形狀紡錘形、質(zhì)量200 g左右)的塊根用于烘烤食味評(píng)價(jià)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 淀粉特性和纖維素含量的測(cè)定

直鏈淀粉、支鏈淀粉及總淀粉含量采用雙波長(zhǎng)比色法測(cè)定；纖維素含量采用蒽酮比色法測(cè)定[17,18]；淀粉粒的提取參考Peng等[19]和Malouf等[20]的方法，并適當(dāng)調(diào)整。取1 g塊根鮮樣研磨，過(guò)200目篩。加入5 mL 2 mol/L NaCl, 混合均勻, 勻漿離心10 min。沉淀分別用0.2% NaOH、2% SDS和蒸餾水清洗。最后用丙酮清洗多次，室溫晾干，-20 ℃儲(chǔ)存待用。用LS13320衍射粒度分析儀進(jìn)行粒徑分析。塊根全粉糊化特性測(cè)定參考李娜等[21]的方法，并適當(dāng)調(diào)整，稱取3 g塊根全粉與25 g蒸餾水混合與RVA樣品缽中，用RVA儀進(jìn)行測(cè)試。設(shè)定轉(zhuǎn)速為160r/min，每個(gè)樣品在測(cè)定杯中循環(huán)3次實(shí)驗(yàn)。使用Thermocline for Windows軟件進(jìn)行RVA特征參數(shù)分析。

1.3.2 塊根烘烤后的食味評(píng)價(jià)

參考沈升法等[22]和張?jiān)蕜偟萚23]的方法并適當(dāng)調(diào)整，將選取好的塊根若干置于烤地瓜機(jī)中，205 ℃烘烤60 min，用于甘薯烘烤后口感的評(píng)價(jià)。由20位專業(yè)人員組成口感評(píng)價(jià)小組，甘薯塊根烘烤后由評(píng)價(jià)小組成員品嘗，按1～5分從低到高的趨勢(shì)對(duì)甘薯塊根烤后口感品質(zhì)打分，重復(fù)2次，計(jì)算平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Sigmaplot 12.5和Excel 2010制作圖表，采用DPS 7.05數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鉀肥對(duì)收獲期甘薯塊根烤后口感的影響

由圖1可知，與對(duì)照組相比，鉀肥處理降低了烘烤后煙薯25的口感品質(zhì)，鉀肥用量為240、360 kg/hm2時(shí)降幅達(dá)到顯著水平；提高了烘烤后北京553的口感品質(zhì)，鉀肥用量為240、360 kg/hm2時(shí)增幅達(dá)到顯著水平。2年實(shí)驗(yàn)結(jié)果規(guī)律相似。

注：標(biāo)以不同字母的值在處理間差異顯著(P<0.05)，余同。圖1 烘烤條件下甘薯口感評(píng)價(jià)

2.2 鉀肥對(duì)收獲期甘薯塊根纖維素含量的影響

由圖2可知，施用鉀肥對(duì)煙薯25收獲期塊根中纖維素含量的影響較小，與對(duì)照組相比均未達(dá)到顯著水平。施用鉀肥降低了北京553塊根中纖維素含量，鉀肥用量為240、360 kg/hm2時(shí)降幅均達(dá)到顯著水平。

圖2 收獲期塊根中纖維素含量(2018年)

2.3 收獲期甘薯塊根淀粉粒粒度分布特點(diǎn)

2.3.1 體積分布

由表1可知，直徑為3.36～19.76 μm的中型淀粉粒在淀粉總體積中的占比為50.97%～67.08%，是淀粉的主要組成部分。與對(duì)照組相比，施用鉀肥降低了煙薯25塊根中、小型(<3.36 μm)淀粉粒的體積占比，提高了大型(19.76～50.00 μm)淀粉粒的體積占比，鉀肥用量為240 kg/hm2時(shí)變幅最大；施用鉀肥提高了北京553塊根中型(3.36～19.76 μm)淀粉粒的體積占比，而降低大型(19.76～50.00 μm)淀粉粒的體積占比，鉀肥用量為240 kg/hm2時(shí)達(dá)到顯著性水平。兩個(gè)品種之間比較，北京553塊根中、小型淀粉粒的體積占比顯著高于煙薯25。

表1 甘薯塊根淀粉粒的體積分布(FW，2018年)/%

2.3.2 數(shù)目分布

由表2可知，直徑<1 μm的小型淀粉粒占淀粉?？倲?shù)目的64.90%～73.23%，是甘薯塊根淀粉數(shù)目分布的主要部分。與對(duì)照相比，施用鉀肥提高了BJ553塊根直徑<1 μm淀粉粒的數(shù)目占比，降低了直徑1～3.36 μm和3.36～19.76 μm淀粉粒的數(shù)目占比，鉀肥用量為240 kg/hm2時(shí)變幅均達(dá)顯著水平。但Y25各處理的之間的差異不顯著。

表2 甘薯塊根淀粉粒的數(shù)目分布(FW，2018年)/%

2.4 鉀肥對(duì)收獲期甘薯塊根淀粉及組分含量的影響

由表3可知，與對(duì)照組相比，施用鉀肥可提高2個(gè)品種收獲期塊根中總淀粉、直鏈淀粉、支鏈淀粉含量和淀粉直支比(RAAM)。其中2個(gè)品種總淀粉和直鏈淀粉含量均在鉀肥用量為240 kg/hm2時(shí)增幅最大；支鏈淀粉含量煙薯25在鉀肥用量為360 kg/hm2時(shí)增幅最大，北京553在鉀肥用量為120、240 kg/hm2時(shí)較高。兩個(gè)品種之間比較，北京553塊根淀粉、直鏈淀粉、支鏈淀粉含量都顯著高于煙薯25；但適量鉀肥處理下，煙薯25的直支比顯著高于北京553。

表3 收獲期塊根中淀粉及組分的含量 (DW，2018年)

2.5 收獲期甘薯塊根全粉的糊化特性

淀粉糊化特性是反映淀粉品質(zhì)的重要指標(biāo)，糊化溫度和淀粉黏滯性(RVA譜)是反映淀粉糊化特性的主要指標(biāo)，并影響作物的食用品質(zhì)。由表4可知，與對(duì)照組相比，施用鉀肥可提高煙薯25塊根全粉最高黏度和崩解值，降低其最低黏度、最終黏度、回復(fù)值及糊化溫度，鉀肥用量為240、360 kg/hm2時(shí)變幅達(dá)到顯著水平；施用鉀肥后北京553塊根全粉的最高黏度、最低黏度、崩解值、最終黏度和回復(fù)值都得到提高，均在鉀肥用量為240 kg/hm2時(shí)增幅最大。兩個(gè)品種之間比較，煙薯25最高黏度、最低黏度、最終黏度、崩解值、回復(fù)值和峰值時(shí)間等均顯著低于北京553。

表4 鉀肥用量對(duì)甘薯塊根粉糊化特性的影響(2018年)

3 討論

3.1 施用鉀肥對(duì)甘薯塊根烘烤后口感品質(zhì)的影響

當(dāng)前，如何生產(chǎn)高品質(zhì)的食用型甘薯成為研究熱點(diǎn)，而田間施用鉀肥對(duì)塊根烘烤后口感品質(zhì)影響的研究鮮有報(bào)道。本研究結(jié)果表明，與對(duì)照組相比，鉀肥處理降低了煙薯25烘烤后的口感品質(zhì)，鉀肥用量為120 kg/hm2時(shí)降幅未達(dá)到顯著水平，而鉀肥用量增加到240、360 kg/hm2時(shí)降幅達(dá)到顯著水平；顯著提高了北京553烘烤后口感品質(zhì)，鉀肥用量為240、360 kg/hm2時(shí)增幅較大。即適量鉀肥可以有效提升甘薯塊根烤后口感品質(zhì)，但最適鉀肥用量存在品種差異。

3.2 施用鉀肥引起甘薯塊根烘烤后薯肉口感品質(zhì)變化的原因解析

塊根的淀粉品質(zhì)和粗纖維的含量是影響塊根口感品質(zhì)的主要因素。甘薯塊根的淀粉品質(zhì)包括總淀粉含量、直鏈淀粉、支鏈淀粉的含量及比例、淀粉粒度的分布、淀粉的糊化特性等[24]。研究發(fā)現(xiàn)施用鉀肥能提高甘薯塊根中淀粉及直鏈淀粉的含量[25]；降低玉米胚乳大型淀粉粒比例[26]。本研究發(fā)現(xiàn)：與對(duì)照組相比，施用鉀肥降低北京553塊根纖維素含量，鉀肥用量為240、360 kg/hm2時(shí)達(dá)到顯著水平，鉀肥用量為240 kg/hm2時(shí)北京553塊根支、直鏈淀粉含量和小型淀粉粒的數(shù)目占比顯著提高，薯塊烘烤后的口感品質(zhì)顯著優(yōu)于對(duì)照處理；而相同鉀肥用量條件下，煙薯25塊根中纖維素含量變化不顯著，直鏈淀粉含量和直支比顯著升高，塊根中小型淀粉粒比例顯著降低而大型淀粉粒的體積占比顯著升高，薯塊烘烤后口感品質(zhì)顯著低于對(duì)照處理。降低鉀肥用量至120 kg/hm2時(shí)，煙薯25小、大型淀粉粒度的體積分布與對(duì)照處理差異不顯著，烘烤后的口感品質(zhì)也得以恢復(fù)。已有研究表明，淀粉組成與淀粉粒的大小有關(guān)，較小的淀粉顆粒具有較高的支鏈淀粉含量[27,28]。當(dāng)甘薯塊根中小顆粒淀粉分布較多時(shí)，在蒸煮品嘗調(diào)查中薯肉口感較細(xì)膩[3]；支鏈淀粉含量的增加能提高營(yíng)養(yǎng)器官的糯性，使其口感更加軟糯[29]。由此可知，適量施用鉀肥提高小型淀粉粒的比例，一方面可以增加薯肉烘烤后的細(xì)膩程度，另一方面可以增加支鏈淀粉的含量，進(jìn)一步改善塊根的口感品質(zhì)。除此之外，適量施鉀還顯著降低了塊根纖維素含量，使塊根口感品質(zhì)得到進(jìn)一步提升。

研究表明，稻米淀粉最高黏度和崩解值越低，稻米的口感品質(zhì)越差[30,31]。鉀肥能降低玉米胚乳淀粉最高黏度，最終黏度等指標(biāo)[26]；而提高苦蕎淀粉峰值黏度、谷值黏度、終值黏度和回復(fù)值[32]。鉀肥對(duì)甘薯淀粉糊化特性的影響存在品種差異[24]。本研究結(jié)果表明，施用鉀肥提高了BJ553塊根淀粉的最高黏度、最低黏度、崩解值、最終黏度和回復(fù)值；降低了YS25塊根淀粉最低黏度、最終黏度和回復(fù)值，鉀肥用量為240 kg/hm2時(shí)達(dá)到顯著性水平。周慧穎等[33,34]的研究表明直鏈淀粉含量和支鏈淀粉分枝鏈長(zhǎng)分配是影響淀粉糊化特征的主要因素；隨著支鏈鏈淀粉含量的增加，淀粉糊化時(shí)最高黏度、最低黏度、崩解值、最終黏度等都會(huì)增加[35]，從而使口感得到提升。由此可知，適量鉀肥可以優(yōu)化甘薯全粉糊化特性，提高烘烤后薯肉的口感品質(zhì)，而適量鉀肥優(yōu)化全粉糊化特性的主要原因是甘薯塊根支鏈淀粉含量增加。

4 結(jié)論

適量施用鉀肥能提高甘薯塊根烤后的口感品質(zhì)，一方面是由于適量的鉀肥提高了甘薯塊根小型淀粉粒比例，并增加了塊根支鏈淀粉含量，降低了塊根纖維素含量；另一方面塊根支鏈淀粉含量的增加優(yōu)化了塊根全粉糊化特性，使全粉最高黏度、最低黏度、崩解值、最終黏度和回復(fù)值等得到提高。最適鉀肥用量存在品種間差異，對(duì)于塊根中大型淀粉粒分布比例較高的品種，應(yīng)適當(dāng)降低鉀肥用量，以防施用鉀肥后進(jìn)一步促進(jìn)大型淀粉粒的積累而降低薯肉口感品質(zhì)。