青海地區(qū)不同品種(系)馬鈴薯塊莖褐變規(guī)律的研究

張 璐，納添倉，葉廣繼

(1.商洛市商州區(qū)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全站，陜西 商洛 726000；2.青海大學(xué)青海省農(nóng)林科學(xué)院，青海 西寧 810016；3.青海大學(xué)省部共建三江源生態(tài)與高原農(nóng)牧業(yè)國家重點實驗室，青海 西寧 810016；4.青藏高原生物技術(shù)教育部重點實驗室，青海 西寧 810016；5.青海省馬鈴薯育種重點實驗室，青海 西寧 810016)

褐變在果蔬中普遍發(fā)生，加工過程中的果蔬去皮后很容易發(fā)生酶促褐變反應(yīng)，使其外觀、口味及營養(yǎng)價值受到影響，也降低了貯藏時間[1]。相關(guān)研究表明，多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)活性及含量是引起農(nóng)產(chǎn)品酶促褐變的主要原因之一，在同樣的條件下，PPO活性越高，其褐變情況越明顯[2，3]。多酚氧化酶普遍存在于植物中，當(dāng)植物組織受到損傷，細(xì)胞破裂，酚-醌的動態(tài)平衡被打破，酚酶在有氧條件下形成醌類物質(zhì)，醌再進(jìn)一步發(fā)生氧化聚合反應(yīng)，在組織表面形成色素積累，呈現(xiàn)褐變[4，5]。果蔬在收獲、運(yùn)輸、加工過程中容易因受損而發(fā)生酶促褐變，因此褐變的影響不容忽視。

馬鈴薯(SolanumtuberosumL.)性喜冷涼，耐瘠薄，抗旱抗災(zāi)能力強(qiáng)，且穩(wěn)產(chǎn)、病蟲害少，在我國北方被廣泛種植，成為一大主要的糧食來源[6，7]。馬鈴薯是青海省的主栽作物之一，得益于地方的氣候條件和生態(tài)環(huán)境，在品質(zhì)和產(chǎn)量上，本地的馬鈴薯具有綜合優(yōu)勢[8，9]。相比于其它作物，馬鈴薯在加工過程中易發(fā)生褐變，市場對馬鈴薯鮮切加工需求也在逐步增大，選育優(yōu)良的抗褐變馬鈴薯品種對馬鈴薯加工產(chǎn)業(yè)具有實際意義[10]。本文主要測定了青海省栽種的16個馬鈴薯品種(系)塊莖的PPO活性，以及馬鈴薯塊莖褐變程度在亮度值上變化，以期為選擇抗褐變的優(yōu)良種質(zhì)材料提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

青薯2號、青薯9號、青薯10號、青薯11號、隴薯6號、隴薯7號、下寨65、LZ111、青11-2-3、11-19-4、D0602-10、D0534-1、Q072625、L0227-18、青3-12、青2-4共計16份供試材料均由青海省農(nóng)林科學(xué)院生物所提供，種植于農(nóng)科院互助縣試驗地，4月20日種植，10月3日收獲，收獲時選擇大小均勻、無損傷及病害的塊莖作為試驗相關(guān)指標(biāo)測定的材料，其薯塊特性見表1。

表1 不同品種(系)馬鈴薯薯塊特性

1.2 馬鈴薯塊莖PPO活性的測定

稱取1g薯肉，于液氮中研磨，加入預(yù)冷過的PBS緩沖液(pH=7.4，一般按1∶9的重量體積比)，同時對勻漿液進(jìn)行超聲破碎，進(jìn)一步裂解組織細(xì)胞；勻漿液5000r/min離心10min，取上清液，用酶標(biāo)儀檢測其在450nm波長下的OD值，每個樣品重復(fù)操作3次。具體操作步驟測定方法參照植物多酚氧化酶(PPO)酶聯(lián)免疫分析(ELISA)試劑盒(上海酶聯(lián)生物科技有限公司)。

1.3 馬鈴薯褐變程度測定

從每份試驗材料中選取3個大小相近的塊莖，用鋒利的不銹鋼刀橫切馬鈴薯塊莖后，置于室溫(20℃左右)，于不同時間(0、0.5、1、1.5、2、2.5、3h)用色差儀(CR-10 Plus，日本柯尼卡美能達(dá))測定切片的亮度值L*，以此作為褐化程度的參考。褐變程度以馬鈴薯塊莖0h亮度值為參照，以3h與0h的差值表示L*值變幅越大，褐變程度越深；L*值變幅越小，褐變程度越淺。在測定色差度前用黑板校準(zhǔn)并作對照(L*=23.5)，標(biāo)記保存。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用ELISACalc計算PPO含量，用SPSS25.0軟件處理數(shù)據(jù)的顯著性差異，用EXCEL整理數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種(系)馬鈴薯塊莖PPO活性比較

結(jié)果表明，如圖1所示，PPO活性最高的試驗材料Q072625比最低的D0602-10 PPO活性高119.20%，兩者之間存在極顯著性差異；青薯2號、青薯10號、L0227-18和青3-12之間相比PPO活性差異不顯著；青薯9號和下寨65之間相比PPO活性差異不顯著；隴薯7號和11-19-4之間相比差異不顯著。其余品種(系)之間馬鈴薯塊莖PPO活性存在極顯著性差異(P<0.01)。

圖1 不同品種(系)馬鈴薯塊莖PPO的活性測定

2.2 不同品種(系)馬鈴薯切片亮度值L*的分析

對收獲期16個馬鈴薯品種(系)切片暴露在空氣中的亮度值L*的變化進(jìn)行分析，根據(jù)馬鈴薯切片在空氣中的亮度值與時間的關(guān)系，通過EXCEL建立了一元二次回歸方程，發(fā)現(xiàn)馬鈴薯各品種(系)的L*值與其暴露在空氣中的時間具有相關(guān)性，時間越長，L*值越小，褐變越明顯(表2)。

表2 不同品種(系)馬鈴薯切片亮度L*值隨時間的變化規(guī)律

馬鈴薯塊莖切片0h時，青薯2號的L*值明顯高于其它品種，青薯11號的L*值顯著低于其它品種，其余品種的L*值介于兩者之間。切片暴露于空氣中1h后，所有品種的L*值都有所下降；切片3h時，試驗材料L0227-18的L*值顯著高于其它品種，青薯11號的L*值顯著低于其它品種。切片0-3h亮度L*值變幅最大的試驗材料是青薯9號和隴薯6號，說明在3h內(nèi)其褐變程度較深；亮度L*值變幅最小的是L0227-18和11-19-4，說明在3h內(nèi)其褐變程度較淺(表3)。

表3 不同品種(系)馬鈴薯切片亮度L*值隨時間的變化值

2.3 不同品種(系)馬鈴薯塊莖L*值變化率比較

從圖2可以看出，品種(系)不同，3h內(nèi)的亮度值L*的下降率也有所差異。亮度值L*變化率最高的是隴薯6號和青薯9號，最低的是L0227-18，其次是11-19-4。

圖2 不同品種(系)馬鈴薯切片L*值變化率比較

2.4 不同品種(系)馬鈴薯塊莖PPO活性與L*值變化率分析

16個馬鈴薯品種(系)PPO活性依次為：Q072625>L0227-18>青薯2號>青3-12>青薯10號>青2-4>青薯11號>隴薯6號>LZ111>青11-2-3>隴薯7號>11-19-4>D0534-1>青薯9號>下寨65>D0602-10；切片暴露在空氣中的L*值變化率依次為：隴薯6號>青薯9號>青薯11號>青薯10號>青11-2-3>下寨65>Q072625>青薯2號>隴薯7號>LZ111>青2-4>青3-12>D0602-10>D0534-1>11-19-4>L0227-18。PPO活性最高的栽種材料是Q072625，最低的是D0602-10；切片放置在空氣中3h的色差變化率最高的是隴薯6號，最低的是L0227-18。由此可見，切片的亮度值L*變化率與馬鈴薯塊莖PPO活性沒有一致的變化關(guān)系。

3 結(jié)論與討論

在一些馬鈴薯品種(系)間，PPO活性存在顯著差異，PPO活性最高的栽種材料是Q072625、L0227-18、青薯2號、青3-12、青薯10號，最低的是下寨65、D0602-10、青薯9號；不同品種馬鈴薯塊莖切片隨時間變化的亮度值L*的變化具有規(guī)律性，通過對16個馬鈴薯品種(系)的L*值隨時間的變化關(guān)系建立了一元二次回歸方程，比較了L*值回歸方程相關(guān)系數(shù)，發(fā)現(xiàn)因品種不同馬鈴薯在色差值上的變化規(guī)律也不同。L*值在3h內(nèi)下降最快的栽種材料為隴薯6號，其次為青薯9號，L*下降最慢的是L0227-18和11-19-4。從16個品種(系)馬鈴薯塊莖PPO活性與切片亮度值L*變化率分析得出，馬鈴薯塊莖PPO活性與切片的褐變程度L*值變化沒有一致性關(guān)系。

馬鈴薯在加工過程中易發(fā)生褐變反應(yīng)，降低了貯藏時間，且損害其外觀和品質(zhì)[11]。目前，關(guān)于酶促褐變程度測定有表型觀察法[12]、分光光度計測定法[13][14]和色差儀測定法[15][16]。其中，色差儀測定法具有省時省力，輕便簡潔，且評價客觀的特點，本實驗為了節(jié)省時間、減少誤差而選擇色差儀測定法[17]。馬鈴薯塊莖褐變過程中色變發(fā)生的部位并不是均勻分布，因此在切片內(nèi)隨機(jī)取多個點的亮度值L*作為最終的參考值，減小誤差。在本研究中，發(fā)現(xiàn)PPO活性與褐變程度沒有明顯的一致性關(guān)系，PPO活性最高的是Q072625，最低的是D0602-10；分析褐變程度變化發(fā)現(xiàn)，L0227-18變化最小。有研究表明，馬鈴薯塊莖的褐變率、褐變程度與PPO含量均無顯著相關(guān)性，PPO引起的酶促褐變不是馬鈴薯色澤變化的主要原因[18][19]；但在安梨品系的抗褐變研究中，發(fā)現(xiàn)PPO活性低是導(dǎo)致其不易褐變的直接原因[20]；在程麗林[21]的研究中也得出馬鈴薯塊莖PPO活性與褐變存在正相關(guān)，即PPO活性越高，褐變越嚴(yán)重；在田甲春[22]的研究中，因品種間存在測定指標(biāo)的差異，測定了PPO活性、PAL活性和褐變度三種指標(biāo)，綜合分析了馬鈴薯的褐變特性。由此猜測，褐變的發(fā)生可能與其品種、測定的環(huán)境和多種酶活性有關(guān)。