不同肉色甘薯塊根品質(zhì)分析

高慧宇，任清銘，馬曉娜，王育選，豐慧霞，龐祥東，張 彬，2

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西 太谷 030801；2.雜糧種質(zhì)創(chuàng)新與分子育種山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030031）

甘薯（Ipomoea batatas（L.）Lam.）為旋花科甘薯屬作物[1]，是許多發(fā)展中國(guó)家農(nóng)民糧食、營(yíng)養(yǎng)和收入的主要來(lái)源，在我國(guó)具有重要的產(chǎn)業(yè)地位[2]。我國(guó)在世界上甘薯種植面積最大，約328.15萬(wàn)hm2，產(chǎn)量最高，達(dá)到7 057.09萬(wàn)t[3]。

甘薯具有高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、適應(yīng)性強(qiáng)、營(yíng)養(yǎng)豐富等特點(diǎn)[4]，兼具糧食、經(jīng)濟(jì)作物的功能，用途廣泛，可用作鮮食、淀粉加工、食品加工、葉菜和觀賞等[5]，對(duì)克服兒童維生素A缺乏癥具有重要意義[6]。除此之外，甘薯具有人體必需的重要營(yíng)養(yǎng)成分[7]，以及多酚、多糖、花青素等活性成分，使得甘薯具有一定的保健作用和藥用價(jià)值[8]。葉酸是生命體必不可少的微量營(yíng)養(yǎng)素之一,作為一碳單位轉(zhuǎn)移的輔助因子參與核酸、蛋白質(zhì)、泛酸等合成及甲基化[9]；硒是人類和動(dòng)物必需的一種膳食微量元素，它作為一種對(duì)人類健康至關(guān)重要的微量元素[10]，食物是人體攝入硒的主要來(lái)源，硒的缺乏或過(guò)量都會(huì)對(duì)機(jī)體造成不良影響[11]。隨著甘薯保健價(jià)值的普及，人們已經(jīng)離不開(kāi)營(yíng)養(yǎng)保健制品并且需求量也在不斷增大[12]。已有研究表明，不同品種甘薯塊根的營(yíng)養(yǎng)成分含量存在顯著差異[13]。

品質(zhì)評(píng)價(jià)對(duì)甘薯優(yōu)質(zhì)品種選育具有重要意義，但僅從單一品質(zhì)性狀或少數(shù)幾個(gè)主要品質(zhì)性狀并不能客觀全面地評(píng)價(jià)甘薯的品質(zhì)特征與營(yíng)養(yǎng)差異。目前關(guān)于甘薯營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)方面的研究還相對(duì)較少，且很少有針對(duì)主要品質(zhì)性狀間差異的研究[14]。因此，本研究選用不同肉色甘薯塊根為試驗(yàn)材料，對(duì)其不同品質(zhì)指標(biāo)，包括功能性成分（如葉酸和硒含量）、食用品質(zhì)（總類胡蘿卜素含量、糊化度以及干率）進(jìn)行分析測(cè)定，為優(yōu)質(zhì)甘薯品種的選育及栽培提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料共13份甘薯資源3個(gè)肉色（表1），均來(lái)源于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院。

表1 13份甘薯品種基本特性Tab.1 Basic characteristics of 13 sweet potato varieties

1.2 試驗(yàn)方法

2021年5月30日13份甘薯資源統(tǒng)一種植于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)雜糧基地，10月1日收獲。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 葉酸含量測(cè)定 選取外觀無(wú)損的5 g甘薯塊根放入50 mL離心管中，在冷凍干燥機(jī)凍干48 h后放入震動(dòng)球磨儀中磨成粉末，分裝0.1 g于2 mL離心管中，滴加pH=7的磷酸緩沖液900 μL。使用葉酸/維生素B9（FA/VB9）酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定試劑盒（北京冬歌博業(yè)生物科技有限公司）進(jìn)行操作，測(cè)定λ=450 nm處吸光度（OD值）。測(cè)得相關(guān)曲線為y=0.002 5x+0.019，相關(guān)系數(shù)（R2）為0.991 3。

式中，X為葉酸含量（μg/100 g），C為標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得測(cè)定管中葉酸含量（ng），P為標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得空白管中葉酸含量（ng），V1為樣品制備時(shí)定容體積（mL），F(xiàn)為稀釋倍數(shù)，V2為制備樣品測(cè)定管加入的樣品液體積（mL），m為樣品質(zhì)量（g），1 000/100為樣品含量由ng/g換算成μg/100 g的系數(shù)。

1.3.2 硒含量測(cè)定 配制硒元素系列標(biāo)準(zhǔn)溶液及內(nèi)標(biāo)溶液，質(zhì)量濃度分別為0、5.00、10.00、50.00、100.00 μg/L，1.00 μg/L鍺溶液，介質(zhì)為5%（V/V）HNO3，備測(cè)，并用ICP-MS法[15]測(cè)定總硒含量。

1.3.3 薯塊顏色測(cè)定 使用非接觸式色差儀兼光澤儀（X-Rite VS450 colorimeter，上海愛(ài)色麗色彩科技有限公司）測(cè)定薯塊顏色。其中，L*表示亮度，a*表示紅色/綠色度，正值表示紅色，負(fù)值表示綠色，b*表示黃色/藍(lán)色度，正值代表黃色，負(fù)值代表藍(lán)色。

1.3.4 類胡蘿卜素含量測(cè)定 參照AACC法[16]提取甘薯總類胡蘿卜素。

式中，A450為在波長(zhǎng)450 nm處的吸光 值，V為提取液體積（mL），M為甘薯粉的質(zhì)量（g）。

1.3.5 薯塊干率測(cè)定 所有樣品準(zhǔn)確稱取50 g鮮樣，LGJ-12立式真空冷凍干燥機(jī)凍干48 h，稱量，計(jì)算含量。

式中，m1為干樣質(zhì)量（g），m2為鮮樣質(zhì)量（g）。

1.3.6 甘薯糊化度測(cè)定 甘薯淀粉黏滯性參照閆影等[17]方法，在RVA（TechMaster RVA，上海珀金埃爾默企業(yè)管理有限公司）鋁盒中加入3 g甘薯塊根粉末樣品后加入25 mL去離子水，用塑料槳攪拌均勻，對(duì)糊化度各特征值進(jìn)行測(cè)定。

1.3.7 主成分分析 利用IBMSPSS Statistics 26軟件對(duì)上述所測(cè)指標(biāo)進(jìn)行分析，判定各甘薯品種的品質(zhì)差異。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用列表比較方法、Excel 2016以及IBM SPSS Statistics 26軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同肉色甘薯塊根葉酸含量比較

不同肉色甘薯塊根中葉酸含量如圖1所示。

圖1 不同肉色甘薯葉酸含量Fig.1 Folic acid content of sweet potato with different flesh colors

對(duì)13種甘薯塊根葉酸含量進(jìn)行分析測(cè)定，從圖1可以看出，不同甘薯品種間葉酸含量差異顯著。所測(cè)供試甘薯品種葉酸含量范圍為1 409.77～1 988.22 μg/100 g。香薯、白薯、普薯32、煙薯25、紫云紅葉酸含量較高，澳洲紫白、金安娜、高系14、徐薯27葉酸含量適中，濟(jì)薯26、蜂蜜罐、商薯19、秦薯5號(hào)葉酸含量偏低，其中，煙薯25葉酸含量最高，商薯19葉酸含量最低。

2.2 不同肉色甘薯塊根硒含量比較

對(duì)不同肉色甘薯塊根硒含量進(jìn)行分析測(cè)定，由圖2可知，不同甘薯品種間硒含量差異顯著。供試甘薯品種硒含量在34.54～98.24 μg/g，白薯硒含量較高，徐薯27、澳洲紫白、蜂蜜罐、高系14、普薯32硒含量適中，秦薯5號(hào)、金安娜、濟(jì)薯26、商薯19、紫云紅、煙薯25、香薯硒含量偏低，其中，白薯硒含量最高，香薯硒含量最低。

圖2 不同肉色甘薯硒含量Fig.2 Selenium content of sweet potato with different flesh colors

2.3 不同肉色甘薯塊根肉色及總類胡蘿卜素含量比較

不同甘薯塊根肉色及總類胡蘿卜素含量比較如表2所示。

表2 不同甘薯塊根肉色及總類胡蘿卜素含量比較Tab.2 Comparison of flesh color and total carotenoid content of different sweet potato root tubers

由表2可知，13個(gè)甘薯品種塊根肉色的亮度值（L*）、紅色度（a*）、黃色度（b*）都存在顯著差異。從亮度來(lái)看，最高的是商薯19；從綠色度來(lái)看，最高的是高系14，最低的是澳洲紫白；從紅色度來(lái)看，最高的是普薯32，最低的是金安娜；從黃色度來(lái)看，最高的是普薯32，最低的是澳洲紫白。總類胡蘿卜素含量與黃色度成正比，隨著黃色度（b*）的增大，類胡蘿卜素含量也逐漸升高，即橙色甘薯總類胡蘿卜素含量最高，白色最低，黃色適中。其中，普薯32含量最高，為78.50 μg/g，澳洲紫白含量最低，為

2.98 μg/g。

2.4 不同肉色甘薯塊根糊化度及干率比較

從表3可以看出，供試甘薯品種峰值黏度在149.00～1 329.00 cP，衰減值在76.00～1 151.00 cP，最終黏度在64.00～366.00 cP，回生值在10.00～136.00 cP，其中，蜂蜜罐和紫云紅的衰減值和回生值均較高，澳洲紫白和煙薯25的各糊化特性值比較接近。金安娜和秦薯5號(hào)的糊化時(shí)間和糊化溫度均較低，除此之外，干率在一定程度上反映了直鏈淀粉含量。金安娜和秦薯5號(hào)的干率分別為31.37%、38.24%，因此，金安娜和秦薯5號(hào)可能具有更好的食味品質(zhì)。

表3 不同肉色甘薯塊根糊化特征值及干率比較Tab.3 Comparison of gelatinization characteristic value and dry rate of sweet potato root tubers with different flesh colors

2.5 不同肉色甘薯品質(zhì)指標(biāo)因子分析

以特征值大于1為標(biāo)準(zhǔn)，共提取到3個(gè)公因子并進(jìn)行旋轉(zhuǎn)得到因子載荷矩陣（表4），這3個(gè)公因子的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為82.666%，前3個(gè)因子對(duì)10個(gè)指標(biāo)的貢獻(xiàn)率在17.571%～40.788%。在公因子1中主要貢獻(xiàn)作用的指標(biāo)為峰值黏度、衰減值、最終黏度和回生值，它們的因子載荷分別為0.877、0.808、0.926和0.958，公 因 子1的 方 差 貢 獻(xiàn) 率 為40.788%，在3個(gè)公因子中比例最大；公因子2中主要貢獻(xiàn)作用的指標(biāo)為黃色度（b*）和總類胡蘿卜素，它們的因子載荷分別為0.820和0.838，公因子2的方差貢獻(xiàn)率為24.517%；公因子3中干率的因子載荷最大，為0.642，而其他因子的載荷很小，公因子3的方差貢獻(xiàn)率為17.571%。由此可以看出，峰值黏度、衰減值、最終黏度和回生值對(duì)甘薯品質(zhì)影響較大，即糊化度對(duì)甘薯風(fēng)味品質(zhì)影響較大，根據(jù)所測(cè)糊化度特征值發(fā)現(xiàn)，秦薯5號(hào)和金安娜品質(zhì)較好。

表4 旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣Tab.4 Rotated component matrix

3 結(jié)論與討論

甘薯含有豐富的維生素、蛋白質(zhì)、鈣、礦物質(zhì)、膳食纖維、多酚、多糖等物質(zhì)，具有一定的功能性保健作用[18]。葉酸是人體所必需的，但人體自身不能合成，只能依靠食物攝入[19]。邵麗華等[20]測(cè)定了11種主要糧食的葉酸含量，發(fā)現(xiàn)不同種類糧食的葉酸含量差異較大，葉酸范圍為0.39～2.63 μg/g。而本研究利用ELISA法測(cè)得供試甘薯品種葉酸含量最高的是煙薯25，高達(dá)1 988.22 μg/100 g，顯著高于其他主要糧食。類胡蘿卜素作為一類天然色素，是維生素A的主要來(lái)源[21]，研究發(fā)現(xiàn)，橙肉甘薯類胡蘿卜素含量較高，其中，普薯32高達(dá)78.50 μg/g；這與張春秋[22]研究馬鈴薯總類胡卜素含量趨勢(shì)一致，橙肉馬鈴薯明顯高于白肉馬鈴薯。韓昀樺[23]通過(guò)對(duì)52份谷子種質(zhì)資源的富硒能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，篩選出3個(gè)硒含量較高且品質(zhì)較優(yōu)的谷子品種，其中，硒含量最高為0.354 mg/kg，而甘薯作為富硒作物，所測(cè)范圍在34.54～98.24 μg/g，其中白薯硒含量最高，這與前人[24]研究基本一致。干率是作物達(dá)到恒質(zhì)量時(shí)與鮮質(zhì)量的比值，而干物質(zhì)含量與淀粉率呈顯著正相關(guān)[25]，甘薯作為淀粉加工原料的比例隨著我國(guó)甘薯加工業(yè)的發(fā)展逐漸提高，曾超過(guò)總產(chǎn)量的55%[26]。淀粉糊化特性是淀粉品質(zhì)的重要指標(biāo)，在一定程度上反映了直鏈淀粉含量的多少[27]。已有研究發(fā)現(xiàn)，衰減值大于100 cP而回生值小于25 cP是評(píng)價(jià)食味的標(biāo)準(zhǔn)[28]。本研究發(fā)現(xiàn)，秦薯5號(hào)衰減值和回生值分別為244.00、19.00 cP，金安娜衰減值和回生值分別為208.00、10.00 cP，因此，認(rèn)為金安娜和秦薯5號(hào)可能具有更好的食味品質(zhì)。因此，提高甘薯的主要營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)，有利于為優(yōu)質(zhì)甘薯品種的選育和栽培提供依據(jù)。

作物品質(zhì)往往是由多個(gè)因素共同決定的，單用某個(gè)指標(biāo)或者某幾個(gè)指標(biāo)很難全面的評(píng)價(jià)不同品種或品系，因此，需要綜合考慮各方面的因素[29]。TUMWEGAMIRE等[30]通過(guò)研究90份甘薯資源發(fā)現(xiàn)，塊根營(yíng)養(yǎng)成分含量差異顯著。趙冬蘭等[31]研究了176份地方甘薯品種，根據(jù)農(nóng)藝性狀進(jìn)行聚類分析，篩選出優(yōu)質(zhì)品種若干份。而前人對(duì)單一或少數(shù)品質(zhì)指標(biāo)評(píng)價(jià)分析研究較多，對(duì)于品質(zhì)性狀綜合評(píng)價(jià)的研究較少[32]。因此，本研究利用因子分析將13份甘薯的10個(gè)品質(zhì)指標(biāo)綜合成3個(gè)公因子，反映了原本信息量的82.666%，而且彼此之間互不影響，達(dá)到了簡(jiǎn)化和綜合的目的。

本研究共測(cè)定了13份甘薯的營(yíng)養(yǎng)成分，發(fā)現(xiàn)不同甘薯的營(yíng)養(yǎng)成分存在較大的差異性，其中，煙薯25的葉酸含量、類胡蘿卜素含量和干率均顯著高于商薯19，白薯的硒含量顯著商薯19；甘薯塊根糊化特征值與甘薯的黏稠度有關(guān)，從而可以反映出進(jìn)食口感，秦薯5號(hào)衰減值和回生值分別為244.00、19.00 cP，金安娜衰減值和回生值分別為208.00、10.00 cP，由此可以認(rèn)為，金安娜和秦薯5號(hào)食味品質(zhì)較好。利用因子分析從所測(cè)的10個(gè)品質(zhì)指標(biāo)中提取了3個(gè)公因子，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)82.666%。因此，研究時(shí)考慮品種差異對(duì)甘薯營(yíng)養(yǎng)成分的影響，有利于優(yōu)質(zhì)品種的選育和保留。