生育期對(duì)甘薯塊根抗?fàn)I養(yǎng)因子含量（活性）的影響

鐘子毓，林力卓，崔 鵬，呂尊富，龐林江，陸國(guó)權(quán)

（1. 浙江農(nóng)林大學(xué) 現(xiàn)代農(nóng)學(xué)院/浙江省農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 311300；2. 浙江農(nóng)林大學(xué) 薯類作物研究所，浙江 杭州 311300）

我國(guó)甘薯（Ipomoea batatasL.）種植面積約為2.38×106hm2，占世界甘薯總種植面積的29.0%，總產(chǎn)占世界57.0%，是一種宜糧、飼、加工的多用途糧食作物[1]。隨著人們保健意識(shí)的增強(qiáng)，甘薯作為一種高產(chǎn)的保健食物，在食用及健康食品加工方面得到了廣泛關(guān)注。甘薯本身所含的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)比一般的糧食作物高，且其莖葉中富含各種營(yíng)養(yǎng)成分[2?4]，有廣闊的深開發(fā)前景。

甘薯在我國(guó)不同地區(qū)均有種植，但不同地區(qū)甘薯的扦插期、生育期、種植方式不同，致使甘薯的成分存在巨大的差異。不同生育期甘薯內(nèi)各種成分含量會(huì)有顯著的變化。趙豐玲等[5]研究發(fā)現(xiàn)，甘薯生育期與甘薯的產(chǎn)量及干物質(zhì)含量呈正相關(guān)，花青素含量則隨生育期的延長(zhǎng)出現(xiàn)M 形變化。劉中良等[6]研究發(fā)現(xiàn)，生育期對(duì)甘薯萌芽性及耐貯性均有影響。靳艷玲等[7]研究發(fā)現(xiàn)，生育期為130 d時(shí)，4個(gè)甘薯品種的薯塊中可發(fā)酵糖含量和單位面積可發(fā)酵糖含量均達(dá)到峰值。扦插期對(duì)甘薯干率、商品薯率等也有顯著的影響[8?9]。

甘薯中含有多種抗?fàn)I養(yǎng)因子如胰蛋白酶抑制劑、單寧、草酸[10?11]等，這些抗?fàn)I養(yǎng)因子會(huì)嚴(yán)重阻礙動(dòng)物對(duì)蛋白質(zhì)和其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的有效吸收和利用。胰蛋白酶抑制劑與動(dòng)物小腸中的胰蛋白酶結(jié)合，生成無(wú)活性的復(fù)合物，導(dǎo)致蛋白質(zhì)消化率和利用率降低[12]。同時(shí)，胰蛋白酶抑制劑會(huì)引起胰蛋白酶原大量分泌，造成胰腺肥大和增生[13]。單寧和其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如蛋白質(zhì)、糖、鈣、銅和鋅等結(jié)合成不溶于水的復(fù)合物，這些物質(zhì)在動(dòng)物消化道內(nèi)比較穩(wěn)定,很難被消化。此外,單寧還能抑制消化酶活性,從而進(jìn)一步降低營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化率[14]。草酸被認(rèn)為是一種抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)和有毒物質(zhì)[15?16]。草酸不僅具有較強(qiáng)的酸性，而且對(duì)鈣、鐵、錳、鋅等金屬離子具有較強(qiáng)的螯合力,很容易生成不易吸收的草酸鹽,不僅阻礙人體對(duì)這些必需微量元素的吸收,而且長(zhǎng)期積累會(huì)導(dǎo)致體內(nèi)產(chǎn)生結(jié)石[17]。

關(guān)于胰蛋白酶抑制劑的研究起步較早，主要集中于其分離鑒定及活性測(cè)定[18]、攝入后對(duì)鼠類的反饋調(diào)節(jié)[19?20]等方面，在甘薯上的研究主要集中于其塊根及藤蔓對(duì)豬的毒害作用[21]。關(guān)于生育期與單寧含量關(guān)系的研究在葡萄[22]、牧草[23]等作物上均有報(bào)道，葡萄中單寧含量隨生育期的延長(zhǎng)先上升后下降[22]，牧草中單寧含量隨生育期延長(zhǎng)先上升后下降再上升[23]。關(guān)于生育期與草酸含量的關(guān)系在甘草[24?25]、水稻[26]等作物中有廣泛的研究。甘草的草酸含量隨生育期的延長(zhǎng)呈先上升后下降的趨勢(shì)[24?25]，草酸含量隨水稻生長(zhǎng)發(fā)育不斷上升[26]。而目前關(guān)于生育期對(duì)甘薯抗?fàn)I養(yǎng)因子含量（活性）的影響研究尚未見報(bào)道。為此，對(duì)12個(gè)甘薯品種抗?fàn)I養(yǎng)因子含量（活性）進(jìn)行分析，并研究生育期對(duì)甘薯抗?fàn)I養(yǎng)因子含量（活性）的影響，以期為調(diào)控甘薯抗?fàn)I養(yǎng)因子含量（活性）措施的制定提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況及試驗(yàn)材料

將試驗(yàn)材料種植于浙江農(nóng)林大學(xué)平山試驗(yàn)基地（18°51'～119°52'E、29°56'～30°23'N）。該地多年平均氣溫為16.4 ℃，平均年降水量為1 506.0 mm，全年日照時(shí)長(zhǎng)為1 847.3 h，試驗(yàn)地土壤為砂壤土，排灌能力強(qiáng)，無(wú)前茬作物。

本研究所用甘薯品種由浙江農(nóng)林大學(xué)薯類研究所提供，根據(jù)薯肉顏色分為4 類，共12 個(gè)品種（表1）。

表1 供試甘薯品種信息Tab.1 Information of tested sweet potato varieties

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)分三部分，第一部分研究相同生育期下12個(gè)甘薯品種抗?fàn)I養(yǎng)因子含量（活性）的差異。每個(gè)品種重復(fù)3次，隨機(jī)排列，小區(qū)面積16 m2（4 m×4 m），行距50 cm、株距25 cm，統(tǒng)一大田管理。甘薯于6月23日扦插，10月23日收獲，生育期120 d。

第二部分研究相同扦插期、不同收獲期下不同甘薯品種抗?fàn)I養(yǎng)因子含量（活性）的差異。所有材料均于5 月1 日扦插，分別于7 月20 日、8 月10 日、9月1 日、9 月20 日、10 月10 日收獲，生育期分別為80、100、120、140、160 d。每個(gè)品種重復(fù)3 次，隨機(jī)排列，小區(qū)面積16 m2(4 m×4 m)，行距50 cm、株距25 cm，統(tǒng)一大田管理。

第三部分研究不同扦插期、相同收獲期下不同甘薯品種抗?fàn)I養(yǎng)因子含量（活性）的差異。分別于5月1 日、5 月20 日、6 月10 日、7 月1 日、7 月20 日扦插，所有材料均于10 月10 日收獲，生育期分別為160、140、120、100、80 d。每個(gè)品種重復(fù)3 次，隨機(jī)排列，小區(qū)面積16 m2(4 m×4 m)，行距50 cm、株距25 cm，統(tǒng)一大田管理。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

挑選大小均一、形狀相近的無(wú)病蟲害的甘薯塊根，洗凈切片后冷凍干燥，磨粉，過孔徑160 μm篩，然后于-10 ℃冰箱中保存，用于草酸含量、單寧含量和胰蛋白酶抑制劑活性的測(cè)定。其中，草酸含量的測(cè)定參考張繼民等[27]的方法；單寧含量的測(cè)定參考伍云卿等[28]的方法；胰蛋白酶抑制劑活性的測(cè)定參考標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1103.2—2006[29]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Excel 2013處理并作圖，采用SPSS 19.0組間連接法（Between?groups）進(jìn)行系統(tǒng)聚類。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同甘薯品種塊根抗?fàn)I養(yǎng)因子差異分析

由表2 可知，3 個(gè)紫薯品種塊根的草酸含量、單寧含量均顯著高于其他薯肉顏色品種。其中，浙紫薯1號(hào)塊根的草酸含量最高，為558.36 mg/kg，心香塊根的草酸含量最低,為118.50 mg/kg；越南紫薯塊根的單寧含量最高，為7.10 mg/g,心香塊根的單寧含量最低，為2.57 mg/g；心香塊根的胰蛋白酶抑制劑活性最高，為1 728 TIU/g，浙紫薯1號(hào)塊根的胰蛋白酶抑制劑活性最低，為820 TIU/g。

表2 不同甘薯品種塊根抗?fàn)I養(yǎng)因子含量（活性）差異Tab.2 Differences of anti-nutrient factor content（activity）of tubers of different sweet potato varieties

續(xù)表2 不同甘薯品種塊根抗?fàn)I養(yǎng)因子含量（活性）差異Tab.2（Continued） Differences of anti-nutrient factor content（activity）of tubers of different sweet potato varieties

由圖1可見，根據(jù)抗?fàn)I養(yǎng)因子含量（活性），12個(gè)甘薯品種可分為4 類：越南紫薯、浙紫薯3 號(hào)為第Ⅰ類，其塊根中3種抗?fàn)I養(yǎng)因子含量（活性）均較高，為抗?fàn)I養(yǎng)因子高活型；浙紫薯1號(hào)單獨(dú)為第Ⅱ類，其塊根中草酸及單寧含量較高，但胰蛋白酶抑制劑活性較低，即單胰蛋白酶抑制劑低活型；徐薯22、浙薯259、浙薯75 等7 個(gè)品種為第Ⅲ類，其塊根中抗?fàn)I養(yǎng)因子含量（活性）處于12個(gè)品種的中間水平，此類品種為抗?fàn)I養(yǎng)因子中活性型；廣薯87 和浙薯13 為第Ⅳ類，其塊根中3種抗?fàn)I養(yǎng)因子含量（活性）均較低，為抗?fàn)I養(yǎng)因子低活型。綜合考慮草酸含量、單寧含量、胰蛋白酶抑制劑活性，挑選出心香、浙薯75 兩個(gè)塊根中抗?fàn)I養(yǎng)因子含量（活性）較低的品種，根據(jù)薯肉顏色、市場(chǎng)推廣度等情況，又挑選越南紫薯共3個(gè)品種作為后續(xù)研究材料。

2.2 生育期對(duì)甘薯塊根草酸含量的影響

由圖2 可知，相同扦插期、不同收獲期下，3 個(gè)甘薯品種塊根的草酸含量在不同生育期間差異明顯，草酸含量為107.7～884.7 mg/kg。5 月1 日扦插后，生育期小于100 d 時(shí)，隨生育期的延長(zhǎng)，心香及浙薯75塊根的草酸含量明顯下降；生育期大于100 d 時(shí)，隨生育期的延長(zhǎng)，心香及越南紫薯塊根的草酸含量總體上逐漸上升，而浙薯75塊根的草酸含量先上升后下降。浙薯75 塊根的草酸含量在生育期100 d 與160 d 間差異不顯著。因此，3 個(gè)甘薯品種在5月1日扦插、8月10日收獲，即生育期為100 d時(shí)控制塊根草酸含量效果最好。

由圖3 可知，不同扦插期、相同收獲期下，3 個(gè)甘薯品種塊根的草酸含量在不同生育期間差異明顯，草酸含量為178.1～884.7 mg/kg。隨扦插期的提前，生育期增加，心香塊根的草酸含量先下降后上升，在生育期為120 d 時(shí)最低，160 d 時(shí)最高；越南紫薯塊根的草酸含量先上升后下降再上升，在生育期為140 d 時(shí)最低；浙薯75 塊根的草酸含量在生育期為100 d時(shí)達(dá)最高，之后逐漸下降。綜上，3個(gè)甘薯品種同時(shí)在10 月10 日收獲時(shí)，5 月20 日扦插，即生育期為140 d時(shí)塊根草酸含量控制效果最好。

綜上，生育期相同時(shí)，不同扦插期處理與不同收獲期處理間存在部分差異：與不同收獲期處理相比，不同扦插期處理越南紫薯在生育期為140 d 時(shí)塊根草酸含量明顯下降，浙薯75 在生育期為100 d時(shí)塊根草酸含量明顯上升。

2.3 生育期對(duì)甘薯塊根單寧含量的影響

由圖4 可知，相同扦插期、不同收獲期下，3 個(gè)甘薯品種塊根單寧含量在不同生育期間存在明顯差異，單寧含量為2.3～8.4 mg/g。隨著生育期的延長(zhǎng)，心香、越南紫薯、浙薯75塊根的單寧含量先下降后上升。3個(gè)甘薯品種在5 月1 日扦插、9 月1 日收獲，即生育期為120 d時(shí)控制塊根單寧含量效果最好。

由圖5 可知，不同扦插期、相同收獲期下，3 個(gè)甘薯品種塊根的單寧含量在不同生育期間存在明顯差異，單寧含量為2.3～8.9 mg/g。控制10月10日收獲，隨扦插期的提前，生育期延長(zhǎng)，心香塊根的單寧含量先下降后上升；越南紫薯、浙薯75 塊根的單寧含量均呈先上升后下降再上升的趨勢(shì)。當(dāng)3個(gè)甘薯品種6 月10 日扦插，生育期為120 d 時(shí)，控制塊根單寧含量的效果最好。

綜上，生育期相同時(shí)，不同扦插期處理與不同收獲期處理間存在部分差異：與不同收獲期處理相比，不同扦插期處理越南紫薯塊根的單寧含量在生育期為160 d時(shí)出現(xiàn)下降趨勢(shì)。

2.4 生育期對(duì)甘薯塊根胰蛋白酶抑制劑活性的影響

由圖6 可知，相同扦插期、不同收獲期下，3 個(gè)甘薯品種塊根胰蛋白酶抑制劑活性在不同生育期間存在明顯差異，胰蛋白酶抑制劑活性為444～747 TIU/g。5 月1 日扦插后，隨生育期的延長(zhǎng)，心香、浙薯75塊根的胰蛋白酶抑制劑活性先上升后下降；越南紫薯塊根的胰蛋白酶抑制劑活性呈下降趨勢(shì)。3個(gè)甘薯品種5 月1 日扦插、10 月10 日收獲，即生育期為160 d 時(shí)控制塊根胰蛋白酶抑制劑活性效果最佳。

由圖7 可知，不同扦插期、相同收獲期下，3 個(gè)甘薯品種塊根胰蛋白酶抑制劑活性在不同生育期間存在明顯差異，胰蛋白酶抑制劑活性為321～630 TIU/g。控制10月10日收獲，隨扦插期提前，生育期延長(zhǎng)，3 個(gè)甘薯品種塊根的胰蛋白酶抑制劑活性均呈W 形變化趨勢(shì)。心香、越南紫薯、浙薯75于7月1日扦插，生育期為100 d 時(shí)控制塊根胰蛋白酶抑制劑活性效果最好；越南紫薯、浙薯75 于5 月20 日扦插，生育期為140 d 時(shí)控制塊根胰蛋白酶抑制劑活性效果也較好，與7 月1 日扦插、生育期為140 d 時(shí)差異不顯著。

綜上，生育期相同時(shí)，不同扦插期處理與不同收獲期處理間存在部分差異：與不同收獲期處理相比，不同扦插期處理3 個(gè)甘薯品種塊根胰蛋白酶抑制劑活性均在生育期100 d 時(shí)下降、生育期160 d 時(shí)上升。

3 結(jié)論與討論

研究發(fā)現(xiàn)，不同大豆品種中抗?fàn)I養(yǎng)因子含量不同[30]。本研究發(fā)現(xiàn)，不同甘薯品種抗?fàn)I養(yǎng)因子含量（活性）間存在明顯差異，這與OBOH 等[31]研究結(jié)果類似。本研究通過聚類分析，將12個(gè)甘薯品種分為4種類型：抗?fàn)I養(yǎng)因子高活型、單胰蛋白酶抑制劑低活型、抗?fàn)I養(yǎng)因子中活型、抗?fàn)I養(yǎng)因子低活型。同時(shí)本研究發(fā)現(xiàn)，甘薯塊根抗?fàn)I養(yǎng)因子含量（活性）差異與薯肉顏色間存在規(guī)律，3 種紫薯塊根的草酸及單寧含量均較高，浙薯20、浙薯75、徐薯22、商薯19這4 種白心甘薯塊根草酸及單寧含量均較低；浙薯13、心香、廣薯87 這3 種黃心甘薯塊根草酸及單寧含量最低。

控制生育期是農(nóng)學(xué)上常見且有效的一種處理方式，生育期的差異會(huì)帶來積溫、降水、日照時(shí)間等多方面的差異[32]。前人研究發(fā)現(xiàn)，不同生育期會(huì)影響甘薯的產(chǎn)量、干率、花青素含量[7]等指標(biāo)。生育期可通過延后收獲期及延后扦插期的方式來控制。本研究發(fā)現(xiàn)，相同扦插期、不同收獲期下，當(dāng)生育期大于100 d 時(shí)，心香及越南紫薯塊根草酸含量隨生育期的延長(zhǎng)總體上逐漸上升，浙薯75總體呈下降趨勢(shì)。相同收獲期、不同扦插期下，越南紫薯塊根的草酸含量隨生育期延長(zhǎng)呈先上升后下降再上升的趨勢(shì)；心香塊根草酸含量隨生育期延長(zhǎng)先降低后升高，在生育期為120 d時(shí)最低；浙薯75塊根的草酸含量隨生育期延長(zhǎng)先升高后降低，在生育期為100 d時(shí)最高。

本研究發(fā)現(xiàn)，相同扦插期、不同收獲期下，心香、越南紫薯、浙薯75 三個(gè)甘薯品種塊根的單寧含量隨生育期的延長(zhǎng)呈先下降后上升的趨勢(shì)。相同收獲期、不同扦插期下，心香塊根的單寧含量隨生育期延長(zhǎng)先下降后上升；越南紫薯、浙薯75 塊根的單寧含量隨生育期延長(zhǎng)均呈先上升后下降再上升的趨勢(shì)，這與AL-MASRI 等[33]在橡木葉中的研究結(jié)果相似。

本研究發(fā)現(xiàn)，相同扦插期、不同收獲期下，心香、浙薯75塊根的胰蛋白酶抑制劑活性隨生育期延長(zhǎng)先上升后下降，越南紫薯塊根的胰蛋白酶抑制劑活性隨生育期延長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)，這與ZHANG等[34]的研究結(jié)果相同。相同收獲期、不同扦插期下，心香、越南紫薯、浙薯75 三種甘薯塊根胰蛋白酶抑制劑活性均隨生育期延長(zhǎng)呈W 形變化趨勢(shì)。2種方式相同生育期下甘薯塊根胰蛋白酶抑制劑活性的差異較大。劉魯林等[21]發(fā)現(xiàn)，甘薯塊根胰蛋白酶抑制劑活性與甘薯生長(zhǎng)季節(jié)、累積降水量、地理位置等有關(guān)。推測(cè)該差異由生育期內(nèi)氣候因素變化引起。

5 月初為浙江省內(nèi)扦插甘薯的常見時(shí)間，本研究發(fā)現(xiàn)，5 月1 日扦插，于8 月10 日至9 月1 日收獲，即控制生育期為100～120 d，該較短的生育期能明顯控制甘薯塊根內(nèi)草酸及單寧的含量；10 月10 日收獲，即生育期為160 d，該較長(zhǎng)的生育期能明顯控制甘薯塊根內(nèi)胰蛋白酶抑制劑活性。若生產(chǎn)上扦插較遲，10 月10 日收獲，控制扦插期為5 月20 日，即生育期為140 d 時(shí)能明顯控制甘薯塊根內(nèi)草酸含量及胰蛋白酶抑制劑活性；控制扦插期為6 月10日，即生育期為120 d 時(shí)能明顯控制甘薯塊根內(nèi)單寧含量。

本研究結(jié)果表明，不同甘薯品種塊根抗?fàn)I養(yǎng)因子含量（活性）存在顯著差異，其中3 個(gè)紫薯品種塊根的草酸、單寧含量均顯著高于其余甘薯，白心甘薯塊根的草酸、單寧含量較低，黃心甘薯塊根的草酸、單寧含量最低。