蔓薯并長(zhǎng)期遮蔭對(duì)商薯19淀粉加工品質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

關(guān)鍵詞：商薯19；遮蔭；淀粉；加工品質(zhì)；營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)

中圖分類(lèi)號(hào)：S531.01 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：1001-4942（2024）11-0044-08

甘薯是一種適應(yīng)性強(qiáng)的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)塊根作物，在我國(guó)各地均有種植。20世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)甘薯生產(chǎn)面積呈下降態(tài)勢(shì)，種植中心偏向西南及華南地區(qū)。近年來(lái)我國(guó)甘薯種植面積和產(chǎn)量逐漸趨于平穩(wěn)。相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2015-2018年，我國(guó)甘薯年均種植面積為284.27萬(wàn)公頃，平均每年總產(chǎn)量達(dá)1233.4萬(wàn)噸（折糧）?？梢?jiàn)甘薯對(duì)保障我國(guó)糧食安全發(fā)揮著重要作用。此外，甘薯幼嫩莖段可作為優(yōu)良蔬菜食用，且甘薯莖葉含有種類(lèi)多樣的營(yíng)養(yǎng)及功能成分，可用于醫(yī)療保健等方面產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。

甘薯是喜光的短日照作物，與高稈作物間套作種植時(shí)形成田間立體冠層結(jié)構(gòu)，然而光分配不均會(huì)產(chǎn)生不同程度的遮蔭，遮蔭使光合速率下降，對(duì)甘薯生長(zhǎng)發(fā)育及塊根產(chǎn)量和品質(zhì)有較大影響。王慶美等研究表明，膨大期遮蔭有助于改善紫薯的食味品質(zhì)，但會(huì)降低塊根干物質(zhì)、總淀粉、花青素等的含量，導(dǎo)致其加工品質(zhì)降低。趙文婷等研究發(fā)現(xiàn)，遮蔭降低紫薯的鮮薯產(chǎn)量，但提高其花色苷含量。吳巧玉等研究發(fā)現(xiàn)，甘薯與鮮食玉米套作時(shí)，甘薯的一些農(nóng)藝性狀表現(xiàn)低于單作甘薯，光合效率下降，產(chǎn)量降低。Hozyo、Tsurio、Kumano等的研究表明，塊根暴露會(huì)使其淀粉含量下降，初級(jí)形成層細(xì)胞厚壁化，導(dǎo)管數(shù)下降，抑制塊根膨大。劉魯林等研究表明，遮蔭處理下，紫薯塊根淀粉含量和淀粉積累速率顯著降低，可溶性糖含量顯著增加。淀粉作為甘薯主要營(yíng)養(yǎng)成分之一，是衡量甘薯塊根品質(zhì)的重要指標(biāo)。遮蔭條件下，甘薯葉片光合酶活性降低，光合速率下降，源器官產(chǎn)生和轉(zhuǎn)運(yùn)到塊根的光合產(chǎn)物不足，影響塊根淀粉積累。不同品種甘薯塊根淀粉含量有較大差異，且淀粉含量與食用口感有密切聯(lián)系。林汝湘等對(duì)298份南方甘薯品種資源的研究表明，甘薯食味與淀粉含量等指標(biāo)呈正相關(guān)；王曉慶等對(duì)28份紅、黃肉甘薯的研究表明，甘薯粗淀粉含量與食味性狀呈顯著正相關(guān)：黃潔等對(duì)21份紫薯種質(zhì)資源的研究表明，干物質(zhì)含量和粗淀粉含量與食味有較強(qiáng)聯(lián)系。

本試驗(yàn)以商薯19為材料，設(shè)置3種遮蔭處理，研究遮蔭對(duì)甘薯加工品質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響，以期為貴州優(yōu)質(zhì)甘薯產(chǎn)品的加工生產(chǎn)及進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料及試驗(yàn)概況

本試驗(yàn)以高淀粉型甘薯品種商薯19為材料。商薯19是以SL-01為母本、豫薯7號(hào)為父本有性雜交育成的新品種。其頂葉微紫.葉片呈心臟形，莖蔓粗壯；結(jié)薯早且集中，薯塊多而勻，表面光滑，呈紡錘狀，大薯率和商品薯率高；薯塊紅皮白肉，淀粉含量達(dá)23%～25%，質(zhì)量極優(yōu)，是我國(guó)種植面積比較大的高淀粉型甘薯品種。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在貴州省銅仁市思南縣（108.208601°E，27.984329°N）開(kāi)展。采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置3個(gè)遮光處理：蔓薯并長(zhǎng)期30%遮光度遮蔭40d后復(fù)光（復(fù)光）、蔓薯并長(zhǎng)期一收獲期持續(xù)30%遮光度遮蔭（全遮）、全生育期不遮蔭（CK）。遮蔭程度采用遮陽(yáng)網(wǎng)控制，遮陽(yáng)網(wǎng)懸掛于距地面1.5m處，小區(qū)四周也以遮陽(yáng)網(wǎng)遮擋。

于2022年5月1日起壟栽植，薯苗選取長(zhǎng)勢(shì)一致帶莖尖的莖段，橫插種植，科土三節(jié)。每小區(qū)8壟，壟距0.8m，株距0.5m。處理間留0.8m過(guò)道，試驗(yàn)地周?chē)?.6 m保護(hù)行。小區(qū)長(zhǎng)8m，寬2.4m，每處理重復(fù)3次，共9個(gè)小區(qū)。肥料為尿素、磷酸二氫鈣和硫酸鉀，N、P₂O₅、K₂O施用量分別為135、67.5、202 kg/hm²，全部基肥條施。

甘薯進(jìn)入蔓薯并長(zhǎng)期后進(jìn)行遮蔭處理，分別于T1（遮蔭40 d）、T2（遮蔭80d）、T3（遮蔭120d，即收獲期）3個(gè)時(shí)期選取具有代表性的植株塊根，每處理至少取10個(gè)。塊根取樣后迅速帶回實(shí)驗(yàn)室，部分-80℃冷凍保存，部分烘干后粉碎機(jī)粉碎過(guò)篩，編號(hào)后置于干燥器中保存，用于相關(guān)指標(biāo)測(cè)定。

1.3測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1甘薯淀粉膨脹勢(shì)和溶解度測(cè)定 取淀粉樣品0.5 g于50 mL離心管中，加入蒸餾水30mL，90℃水浴30min，冷卻至室溫后1500g離心30 min，上清液倒人已知質(zhì)量的鋁盒，稱取沉淀濕重。上清液在105℃下干燥16 h后稱取上清液干重。溶解度和膨脹勢(shì)計(jì)算公式如下：

溶解度（%）=（上清液干重/樣品干重）×100；

膨脹勢(shì)（g/g）=沉淀濕重×100/[樣品干重×（100-溶解度）]。

1.3.2甘薯淀粉老化特性測(cè)定 配制6%的淀粉懸浮液，稱量其質(zhì)量為mi，95℃水浴20min至淀粉充分糊化，室溫冷卻至30℃后，4℃保存24h，30℃平衡2h，3000r/min離心20 min，稱取上清液質(zhì)量為m₂，計(jì)算老化值：

老化值（%）=（m₂/m₁）×100。

1.3.3甘薯干物質(zhì)量及品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定 采用烘干法測(cè)定甘薯塊根干物質(zhì)量；酸水解-蒽酮比色法測(cè)定總淀粉含量；雙波長(zhǎng)比色法測(cè)定直鏈淀粉和支鏈淀粉含量；3，5-二硝基水楊酸法測(cè)定還原糖含量；考馬斯亮藍(lán)染色法測(cè)定可溶性蛋白含量；蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖含量；采用pH=3.0的檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖液法測(cè)定花青素含量。

1.4數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2010整理數(shù)據(jù)及制作表格，利用IBM SPSS Statistics 26軟件進(jìn)行相關(guān)性分析，LSD法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，使用Graph-Pad Prism9和AI（Adobe Illustrator 2023）軟件繪圖。

2結(jié)果與分析

2.1不同遮蔭處理對(duì)甘薯塊根總淀粉含量和干物質(zhì)量的影響

由圖1A可知，各取樣時(shí)期全遮和復(fù)光處理的甘薯塊根總淀粉含量均顯著低于CK。隨取樣時(shí)期推遲，甘薯塊根總淀粉含量逐漸增加，其中，T3時(shí)期CK、全遮和復(fù)光處理較Tl時(shí)期分別增加15.08%、15.75%、14.23%，全遮處理增幅最大。

由圖1B可知，T1、T3時(shí)期全遮和復(fù)光處理的甘薯塊根干物質(zhì)量均顯著低于CK;T2時(shí)期各處理間無(wú)顯著差異。隨取樣時(shí)期推遲，甘薯干物質(zhì)量呈先降低后升高趨勢(shì)，這可能與T2時(shí)期試驗(yàn)點(diǎn)氣溫高、降水少抑制了甘薯根部生長(zhǎng)有關(guān)。

由圖1C可知，Tl時(shí)期全遮和復(fù)光處理的單株薯重均低于CK，但各處理間無(wú)顯著差異；T2時(shí)期全遮處理的單株薯重高于CK，但差異不顯著，復(fù)光處理則顯著低于CK; T3時(shí)期復(fù)光處理的單株薯重極顯著低于CK，全遮處理低于CK，但差異不顯著。

2.2不同遮蔭處理對(duì)甘薯塊根淀粉組成的影響

由表1可知，全遮處理甘薯塊根直鏈淀粉含量在3個(gè)取樣時(shí)期與CK均差異顯著，復(fù)光處理僅T3時(shí)期與CK差異顯著。全遮處理甘薯塊根支鏈淀粉含量在T2、T3時(shí)期與CK差異顯著，復(fù)光處理仍僅T3時(shí)期與CK差異顯著。甘薯塊根直鏈淀粉含量的變化范圍在44.99%～47.41%之間，支鏈淀粉含量的變化范圍在52.59%～55.01%之間。同時(shí)，全遮處理甘薯塊根直鏈淀粉含量較CK有降低趨勢(shì)，支鏈淀粉含量較CK有增加趨勢(shì)：復(fù)光處理甘薯塊根直鏈淀粉含量較CK有增加趨勢(shì)，支鏈淀粉含量較CK有降低趨勢(shì)。

2.3不同遮蔭處理對(duì)甘薯淀粉膨脹勢(shì)、溶解度與老化特性的影響

由圖2A可知，T1時(shí)期全遮處理甘薯淀粉的膨脹勢(shì)較CK極顯著增加，復(fù)光處理較CK顯著增加；T2時(shí)期，全遮處理較CK極顯著增加，復(fù)光處理與CK無(wú)顯著差異：T3時(shí)期各處理間差異不顯著。不同取樣時(shí)期，全遮和復(fù)光處理甘薯淀粉的膨脹勢(shì)較CK均有不同程度增加，且全遮處理增幅更大。

由圖2B可知，T1、T3時(shí)期全遮處理甘薯淀粉的溶解度均顯著高于CK，T2時(shí)期復(fù)光處理甘薯淀粉的溶解度顯著低于CK，其余處理間差異不顯著。不同取樣時(shí)期，全遮處理甘薯淀粉的溶解度較CK均有不同程度的增加，而復(fù)光處理則均表現(xiàn)為不同程度的降低。

由圖2C可知，不同取樣時(shí)期，全遮和復(fù)光處理甘薯淀粉的老化值均極顯著低于CK，且復(fù)光處理的降低幅度大于全遮處理。

由淀粉組分與淀粉物化特性的相關(guān)性分析（圖3）可以看出，直鏈淀粉含量與溶解度、支鏈淀粉含量呈極顯著負(fù)相關(guān).支鏈淀粉含量與溶解度呈極顯著正相關(guān)，膨脹勢(shì)與老化值呈極顯著負(fù)相關(guān)。

2.4不同遮蔭處理對(duì)甘薯塊根還原糖和可溶性糖含量的影響

由圖4A可知，T1、T2時(shí)期甘薯塊根還原糖含量處理間無(wú)顯著差異，T3時(shí)期全遮處理極顯著低于CK，復(fù)光處理極顯著高于CK。隨取樣時(shí)期推遲，甘薯塊根還原糖含量逐漸降低。T1時(shí)期全遮處理甘薯塊根還原糖含量高于CK，T2、T3時(shí)期則低于CK，復(fù)光處理的還原糖含量在3個(gè)取樣時(shí)期均高于CK。

由圖4B可知，T3時(shí)期全遮處理甘薯塊根可溶性糖含量極顯著低于CK，復(fù)光處理顯著高于CK。隨取樣時(shí)期推遲，CK和全遮處理甘薯塊根的可溶性糖含量逐漸降低，復(fù)光處理則逐漸增加。圖4不同遮蔭處理下甘薯塊根還原糖、可溶性糖含量

2.5不同遮蔭處理對(duì)甘薯塊根可溶性蛋白含量的影響

由圖5可知，T1時(shí)期甘薯塊根可溶性蛋白含量處理間無(wú)顯著差異，T2、T3時(shí)期，全遮和復(fù)光處理的甘薯塊根可溶性蛋白含量均顯著高于CK。T1、T2、T3時(shí)期，全遮處理甘薯可溶性蛋白含量較CK分別增加2.29%、7.06%、14.82%，復(fù)光處理分別增加1.95%、6.58%、10.60%。

2.6不同遮蔭處理對(duì)甘薯塊根花青素含量的影響

由圖6可知，遮蔭處理降低甘薯塊根花青素含量。全遮處理甘薯塊根花青素含量T1、T2、T3時(shí)期均顯著低于CK;復(fù)光處理甘薯塊根花青素含量在T1時(shí)期顯著低于CK，T2、T3時(shí)期極顯著低于CK。復(fù)光處理甘薯塊根花青素含量較CK降幅明顯大于全遮處理，T1、T2、T3時(shí)期較CK分別降低11.55%、56.18%、73.50%，T3時(shí)期含量最低，僅為11.04μg/g。

3討論與結(jié)論

光照是植物進(jìn)行光合作用的必要條件，是植物生長(zhǎng)發(fā)育的能量來(lái)源，對(duì)作物生長(zhǎng)及產(chǎn)質(zhì)量形成有重要影響。甘薯作為一種喜光作物，蔭蔽弱光條件影響其光合作用，不利于其生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)形成。淀粉約占甘薯塊根干物質(zhì)含量的50%～80%，甘薯淀粉在食品工業(yè)中被廣泛應(yīng)用為穩(wěn)定劑、保水劑等，同時(shí)也作為直接生產(chǎn)淀粉粉條的原料。王慶美等研究表明，隨著遮蔭時(shí)間和強(qiáng)度的增加，植株干物質(zhì)分配失調(diào)，甘薯塊根淀粉積累量減少，干物質(zhì)積累減少，產(chǎn)量降低。本試驗(yàn)結(jié)果表明，遮蔭處理降低商薯19的干物質(zhì)含量和淀粉積累量，這與王慶美、閔義等的研究結(jié)果相一致。同時(shí)，可能是因?yàn)檩p度（30%）遮蔭雖然降低植株的凈光合速率，卻對(duì)呼吸速率的影響不大，使得該試驗(yàn)條件下塊根總淀粉含量與CK相比下降幅度不大。

甘薯淀粉的物化特性不僅與品種本身有關(guān)，同時(shí)也受到外界環(huán)境的影響，比如氣候條件、光照強(qiáng)度、水分等。而甘薯淀粉的物化特性直接影響甘薯塊根的產(chǎn)后加工性能。淀粉的基本組分、膨脹勢(shì)、溶解度以及老化特性等是影響加工粉條品質(zhì)的重要指標(biāo)。淀粉含有直鏈淀粉和支鏈淀粉兩種主要組分，直鏈淀粉和支鏈淀粉的比例結(jié)構(gòu)被作為預(yù)測(cè)淀粉加工性質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)。楊俊等研究表明，直鏈淀粉含量是決定淀粉加工品質(zhì)的重要因素，對(duì)甘薯產(chǎn)量也有影響。程明凱等在灌漿成熟期對(duì)不同水稻品種進(jìn)行人工遮蔭處理的研究表明，遮蔭處理后水稻籽粒直鏈淀粉含量普遍升高。魏春燕等對(duì)不同光環(huán)境下七子花生長(zhǎng)規(guī)律的研究表明，隨著遮蔭程度的增加，其淀粉、可溶性糖含量顯著降低。石鵬兵等研究表明，遮蔭不僅降低冬小麥的干物質(zhì)量，其籽粒淀粉和還原糖含量也隨光照強(qiáng)度的降低而逐漸降低。閔義等對(duì)木薯進(jìn)行遮蔭處理的研究表明，弱光顯著影響其淀粉含量及組成，遮蔭處理下塊根中的直鏈淀粉含量升高，淀粉含量和支鏈淀粉含量下降。有研究發(fā)現(xiàn)，不同光照強(qiáng)度對(duì)籽粒直鏈淀粉含量有顯著影響，影響的變幅達(dá)1.6%～7.7%。當(dāng)?shù)矸蹜覞嵋菏軣岷瘯r(shí)，直鏈淀粉析出增加淀粉的溶解度，支鏈淀粉析出增加淀粉的膨脹勢(shì)。高膨脹勢(shì)的甘薯淀粉制作的粉條被認(rèn)為具有更好的蒸煮品質(zhì)。本研究發(fā)現(xiàn)，不同遮蔭處理影響甘薯塊根淀粉的組成，所以也可能會(huì)影響粉條的加工、蒸煮和質(zhì)地特性；全遮處理下，甘薯塊根淀粉的膨脹勢(shì)和溶解度顯著增加，這可能跟遮蔭影響了直鏈淀粉含量有關(guān)；同時(shí)，遮蔭處理顯著降低甘薯塊根淀粉的老化值，這可能與其膨脹勢(shì)升高有關(guān)。淀粉老化程度低，會(huì)增強(qiáng)淀粉的消化特性，降低硬度，從而改善食品的穩(wěn)定性和質(zhì)量，提高食品品質(zhì)。全遮處理甘薯塊根中直鏈淀粉含量降低，支鏈淀粉含量增加，直／支比值降低，淀粉的軟糯適口性增加。

可溶性蛋白和可溶性糖是植物體內(nèi)的有效滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，主要在滲透調(diào)節(jié)和活性氧自由基清除方面發(fā)揮重要作用，在逆境條件下其含量會(huì)發(fā)生累積。陳乾等研究表明，遮蔭下福建柏幼苗的可溶性蛋白、可溶性糖含量均明顯降低。弱光可使小麥籽粒的蛋白質(zhì)含量降低，加工品質(zhì)變差，導(dǎo)致其商品價(jià)值降低。本試驗(yàn)中，全遮處理下甘薯塊根可溶性糖含量下降，并且各處理的可溶性蛋白含量都有不同程度升高，這與聞小霞、王麗娟等的研究結(jié)果一致，具體機(jī)理還需要進(jìn)一步試驗(yàn)探明：對(duì)于復(fù)光處理而言，其支鏈淀粉含量下降，而可溶性糖含量升高，這與史春余等的研究結(jié)果類(lèi)似，我們推測(cè)可能與淀粉酶的分解作用有關(guān)。本試驗(yàn)中，塊根還原糖含量在全遮蔭處理下整體表現(xiàn)為下降，這與石鵬兵等的研究結(jié)果相一致，說(shuō)明弱光照對(duì)還原糖生成有一定的抑制作用。復(fù)光處理下甘薯塊根還原糖含量升高，我們推測(cè)可能是短時(shí)間遮蔭后復(fù)光刺激了還原糖的生成，使其含量升高?；ㄇ嗨貜V泛存在于植物的果實(shí)和種子中，起到保護(hù)植物免受紫外線等非生物損傷等的作用；花青素還有利于人體健康，可以提高視力、預(yù)防慢性疾病等。本試驗(yàn)結(jié)果表明，遮蔭顯著或極顯著降低甘薯塊根花青素含量，這與王慶美的研究結(jié)果相一致。

總體而言，本試驗(yàn)中遮蔭條件下甘薯塊根的干物質(zhì)、總淀粉含量及淀粉老化值均下降，即甘薯產(chǎn)量、塊根淀粉積累以及食味品質(zhì)在弱光下受到抑制。復(fù)光處理甘薯塊根淀粉的膨脹勢(shì)增加、溶解度下降，表明由短期遮蔭處理的甘薯塊根淀粉加工而成的粉條產(chǎn)品品質(zhì)更優(yōu)，商薯19塊根的加工品質(zhì)得到提高。遮蔭處理甘薯塊根的可溶性蛋白含量增加，即甘薯的食用口感得到改善，但遮蔭會(huì)抑制甘薯塊根中花青素的生成?？扇苄蕴呛孔兓?guī)律受遮蔭時(shí)長(zhǎng)影響明顯，短期遮蔭處理甘薯塊根可溶性糖含量增加，有利于其鮮食品質(zhì)的提高。

綜上，作為高淀粉型甘薯品種的商薯19，在貴州寡光照地區(qū)種植有助于其塊根加工品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的改良。該結(jié)論可為寡光照地區(qū)甘薯栽培提供數(shù)據(jù)支持，并有望帶動(dòng)寡光照地區(qū)甘薯產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。