甘肃省两个生态区马铃薯加工品质差异和加工品系筛选

王玉萍，隋景航，梁延超，卢潇

(1.甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室，甘肃省干旱生境作物学重点实验室，甘肃 兰州 730070；2.甘肃农业大学园艺学院，甘肃 兰州 730070)



甘肃省两个生态区马铃薯加工品质差异和加工品系筛选

王玉萍1,2，隋景航1，梁延超1，卢潇1

(1.甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室，甘肃省干旱生境作物学重点实验室，甘肃 兰州 730070；2.甘肃农业大学园艺学院，甘肃 兰州 730070)

【目的】 对两个不同生态区域种植的马铃薯品种和品系在低温贮藏不同时间后，通过对加工品质主要成分差异的分析，筛选适应性广的炸片炸条加工品系.【方法】 对两个不同生态条件下种植的1个马铃薯品种和4个品系低温储藏后块茎中还原糖、蔗糖、游离氨基酸、绿原酸、抗坏血酸和柠檬酸含量进行测定并比较分析.【结果】 还原糖含量，绿原酸含量在两个生态区表现出相同的变化趋势，是评价加工品质的关键指标.游离氨基酸含量、蔗糖含量、柠檬酸含量、抗坏血酸含量可以作为间接指标.【结论】 这些指标同时可以作为筛选适应不同生态类型区加工型品种的品质标准；应用以上指标对4个马铃薯品系进行分析，筛选出炸片炸条加工新品系‘08116-39’.

马铃薯；生态区；加工品质

马铃薯加工品种的干物质含量、薯肉色泽、芽眼深浅、还原糖含量、龙葵素含量、多酚氧化酶含量等都会影响薯片、薯条和全粉的加工品质[3-4].干物质含量高的出粉率高，块茎质地硬，炸片炸条形态变化小.薯肉颜色会影响炸片炸条的色泽，但近年已经出现的彩色薯片薯条和全粉，所以传统上对薯肉色泽白度的要求主要在全粉作为原料进行后继食品的加工企业才有要求，而全粉作为终端产品对薯肉色泽不做严格要求.还原糖含量的高低是衡量炸片炸条品质的关键因素，贮藏后还原糖含量是重要参考标准[5-6].绿原酸含量影响加工后的色泽，绿原酸和还原糖含量共同影响加工产品的颜色[7-8].薯型、芽眼深浅和数目直接影响加工产品和加工过程的工艺选择和成品率.龙葵素含量是影响食用风味的主要因素，在加工中去除难度大，去除工艺复杂，必需在品种选育过程中就进行淘汰.除以上的加工品质因素外，根据主食化的终端产品的需求，在品种选育种还要参考品种的蛋白质、维生素C、胡萝卜素等的含量[2].

马铃薯加工品种选育中对以上加工品质的分析通常采用一个生态类型区的结果，这种在一个生态类型区采样并对加工品质的测试分析方法显然不能满足当前加工品种的选择和未来大面积、多生态气候类型的种植要求.对甘肃两个主要生态类型区域的不同加工型品系的加工品质进行分析，不仅可以对现有加工品种的环境适应性进行测试，也可以对已有品系和品种进行环境与基因型互作分析，并在此基础上更好的指导加工型品种品质的选择.本研究以甘肃沿黄灌区和二阴地区两个主要生态类型区为基础，对现在已有的加工型品种和选育的加工型品系进行加工品质分析，希望获得环境对加工品质影响的主要因素，为马铃薯主食化加工品种的选育提供依据.

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验所用1个品种‘大西洋’和4个品系由甘肃农业大学作物遗传改良与种质创新重点实验室提供，2013年5月播种，10月收获，分别种植在永登秦王川灌区和会川二阴生态区.永登秦王川灌区海拔1 950 m，年平均气温7.4 ℃、年降雨量260～290 mm，主要集中于7～9月，无霜期160 d左右，昼夜温差大，光照充足，水、大气、土壤无污染，适宜绿色农产品的生产.会川二阴生态区属高寒阴湿区，海拔2 240 m，年平均气温5.5 ℃，年降雨量600 mm左右，而且主要集中分布在7～9月份，无霜期130 d左右；土壤较肥沃，有机质含量1.1～2.9%，富含钾素，速效钾含量155.9～343.5 mg/kg.收获后选择大小均匀，无病虫害和机械损伤成熟块茎作为材料，分别置于相对湿度为(80± 5)%，4 ℃黑暗储藏0、60、120 d后取样，测定相关生理生化指标分析.

1.2 指标测定

1.2.1 糖含量测定 从一个新鲜马铃薯块茎取0.5 g于试管中，加入20 mL蒸馏水，沸水浴30 min.6 000 r/min离心5 min后，将上清液转入新的试管.蔗糖含量的测定采用Roe(1934)方法.加入0.9 mL样品液，0.1 mL 2 mol/L NaOH于试管中，摇匀后沸水浴10 min，流水冷却.加间苯二酚1 mL，10 mol/L HCl 3 mL，摇匀后80 ℃水浴8 min，流水冷却，在波长500 nm处测定其吸光值.

第一，往大处想——定义一个更加宽泛的问题，不断地问“这个问题背后更大的问题是什么？”和“我们要达到的更好的效果是什么？”让思维获得更多的自由，从而想出更多的解决方案。第二，换位思考——进入你想模仿的人或公司的思维模式，重新审视遇到的问题，放开平常的限制，会发掘出新的、未想到过的解决方法。第三，强加约束——给现状引入一个强有力的限制，探索这样做能带来什么样的好处。第四，选择构架——怎么创造一种环境，让人们在这种环境中选择我们想要他们采取的行动。

果糖含量测定采用钼酸比色法.加入2 mL 样品液，4 mL 显色剂(2 mL 10 mol/L H2SO4；2 mL 16% 钼酸铵)于试管中，摇匀后80 ℃保温30 min，流水冷却，在波长650 nm处测定其吸光值.

葡萄糖含量测定采用葡萄糖氧化酶法.加入0.5 mL样品液，5 mL酶溶液(取100 mL 0.1 mol/L乙酸缓冲液，分别加入1% (w/v)邻联甲苯胺，100 U/mL葡萄糖氧化酶，1 mg/mL 辣根过氧化物酶各1 mL)于试管中，摇匀后37 ℃水浴反应15 min，在波长625 nm处测定其吸光度.

1.2.2 游离氨基酸含量测定 游离氨基酸含量测定采用茚三酮显色法.取新鲜马铃薯块茎0.5 g于研钵中，加入5 mL 10%乙酸，研磨匀浆后，蒸馏水稀释至25 mL 混匀，滤纸过滤到三角瓶中备用.取样品滤液1 mL，无氨蒸馏水1mL，水合茚三酮3 mL，抗坏血酸0.1 mL于干燥试管中，混匀后沸水浴15 min，流水冷却，溶液呈现蓝紫色时，用60%乙醇定容至20 mL，在570 nm 波长下测定其吸光度.

1.2.3 抗坏血酸含量测定 取新鲜块茎0.15 g，加5%偏磷酸中研磨匀浆，在4 ℃ 13 000 r/min离心20 min，收集上清液用于测定AsA(Ascorbic acid，抗坏血酸)的含量.测定AsA时，吸取100 μL上清液，加pH 6.8的磷酸钾缓冲液2 mL，加入1 U抗坏血酸氧化酶，记录265 nm下的吸光值变化.

1.2.4 绿原酸含量测定 取阴干后马铃薯块茎，粉碎、过40目筛、混匀，称取2 g，加入50%甲醇溶液10 mL，超声处理30 min后，过滤，滤液存留.滤渣按上述方法再加入提取液5 mL提取液，将2次滤液合并后加50%甲醇定容至25 mL，测定755 nm波长下吸光度.

1.2.5 柠檬酸含量测定 柠檬酸含量测定使用苏州科铭生物技术有限公司柠檬酸含量测定试剂盒.酸性条件下，柠檬酸还原Cr6+生成Cr3+，在545 nm处有特征吸收峰；通过测定545 nm吸光值的增加，即可计算出样品中柠檬酸含量.

1.3 数据处理

2 结果与分析

2.1 储藏时间和种植地点对马铃薯块茎糖含量的影响

随着低温储藏时间延长，马铃薯块茎果糖含量普遍增加，会川种植的马铃薯块茎品种和品系的果糖含量显著高于秦王川.随着低温储藏时间延长，两个生态区种植‘大西洋’果糖含量并无显著变化.随低温储藏时间延长，两个生态区种植的品系‘08116-22’‘08116-39’和‘08116-14’块茎果糖含量不断升高.低温储藏60 d后，品系‘08116-14’和‘08115-8’块茎果糖含量达到最大值，低温储藏120 d后，时块茎果糖含量有所降低.在低温储藏初期(0 d)，品系‘08115-8’块茎果糖含量显著高于其它品种和品系，低温储藏60 d后，块茎果糖含量达到最高.品系‘08116-39’贮藏60 d后果糖含量达到最低；低温储藏120 d后，品系‘08116-22’、‘08116-14’和‘08115-8’块茎果糖含量较高(图1).

随着低温储藏时间延长，两个生态区种植的马铃薯品种和品系块茎葡萄糖含量均增加，但在会川种植的马铃薯品种和品系块茎葡萄糖含量要高于秦王川.秦王川种植‘大西洋’和‘08116-39’葡萄糖含量在低温储藏60 d时达到最大值，低温储藏120 d时葡萄糖含量降低.在会川种植的‘大西洋’‘08116-39’和‘08116-14’葡萄糖含量在低温储藏60 d达到最大值，低温储藏120 d时葡萄糖含量不同程度降低.随低温储藏时间延长，两个生态区种植的‘08116-22’葡萄糖含量无显著性差异，‘08115-8’葡萄糖含量存在显著差异(图2).

图1 低温储藏下两个生态区马铃薯块茎果糖含量 Fig.1 The fructose content of potato lines under different storage time and two ecoregions

图2 低温储藏下两个生态区马铃薯块茎葡萄糖含量Fig.2 The glucose content of potato lines under different storage time and two ecoregions

随低温储藏时间延长，两个生态区种植的马铃薯品种和品系块茎蔗糖含量普遍增加，但会川种植的马铃薯块茎蔗糖含量要高于秦王川.在秦王川种植的‘大西洋’‘08116-39’蔗糖含量在低温储藏60 d时达到最大值，低温储藏120 d时，蔗糖含量有所降低.随低温储藏时间延长，两个生态区种植的品系‘08116-22’‘08116-14’和‘08115-8’块茎蔗糖含量不断升高.在低温储藏初期(0 d)，‘大西洋’和‘08115-8’蔗糖含量显著高于其他品系.低温储藏60 d和120 d‘08115-8’蔗糖含量高于同时期其他品种和品系(图3).

图3 低温储藏下两个生态区马铃薯块茎蔗糖含量Fig.3 The sucrose content of potato lines under different storage time and two ecoregions

2.2 储藏时间和种植地点对马铃薯块茎游离氨基酸含量的影响

随低温储藏时间延长，马铃薯块茎游离氨基酸含量升高，秦王川种植的马铃薯块茎游离氨基酸含量要高于会川种植的品种和品系.低温储藏60 d后，两个生态区种植‘大西洋’马铃薯块茎游离氨基酸含量达到最大值，低温储藏120 d后，游离氨基酸含量下降.在秦王川和会川种植的品系‘08116-22’在低温储藏60 d时，游离氨基酸含量达到最小值，在低温储藏120 d达到最大值.随低温储藏时间延长，两个生态区种植的品系‘08116-14’块茎游离氨基酸含量不断升高.在低温储藏初期(0 d)和60 d，会川种植的‘08116-39’块茎游离氨基酸含量变化不显著，低温储藏120 d后游离氨基酸含量升高.随低温储藏时间的延长，会川种植的‘08115-8’块茎游离氨基酸含量不断降低(图4).

图4 低温储藏下两个生态区马铃薯块茎游离氨基酸含量Fig.4 The free amino acid content of potato lines under different storage time and two ecoregions

2.3 储藏时间和种植地点对马铃薯块茎绿原酸含量的影响

随低温储藏时间延长，马铃薯块茎绿原酸含量普遍增加，会川种植马铃薯品种和品系块茎绿原酸含量要高于秦王川.低温储藏60 d，大西洋块茎绿原酸含量达到最低值，而‘08116-39’块茎绿原酸达到最高值.随低温储藏时间延长，‘08116-14’和‘08115-8’块茎绿原酸含量不断增加.低温储藏初期(0 d)，‘08115-8’块茎绿原酸含量显著低于其他品种和品系.低温储藏60 d，‘08116-39’和‘08115-5’块茎绿原酸含量显著高于其他品种和品系，而‘大西洋’块茎绿原酸含量显著低于其他品系.低温储藏120 d，‘08115-8’块茎绿原酸含量显著高于其他品种和品系，而‘08116-39’块茎的绿原酸含量显著低于其他品种和品系(图5).

2.4 储藏时间和种植地点对马铃薯品系块茎柠檬酸含量的影响

随低温储藏时间延长，马铃薯块茎柠檬酸含量普遍增加，会川种植马铃薯品种和品系块茎柠檬酸含量要高于秦王川.低温储藏60 d，‘大西洋’，‘08116-22’和‘08115-8’块茎柠檬酸含量达到最低值.随低温储藏时间延长，秦王川生态区种植的‘08116-14’和‘08116-39’块茎柠檬酸含量不断增加.低温储藏初期(0 d)，‘08115-8’块茎柠檬酸含量显著高于其他品种和品系.低温储藏60 d，‘大西洋’块茎柠檬酸含量显著低于其他品系.低温储藏120 d，‘08116-14’‘ 08116-39’和‘08115-8’块茎柠檬酸含量较高(图6).

图5 低温储藏下两个生态区马铃薯块茎绿原酸含量Fig.5 The chlorogenic acid content of potato lines under different storage time and two ecoregions

图6 低温储藏下两个生态区马铃薯块茎柠檬酸含量Fig.6 The citric acid content potato lines under different storage time and two ecoregions

2.5 储藏时间和种植地点对马铃薯块茎抗坏血酸含量的影响

随低温储藏时间延长，马铃薯块茎抗坏血酸含量降低，秦王川种植马铃薯品种和品系块茎抗坏血酸含量要高于会川.随低温储藏时间延长，‘大西洋’‘08116-22’‘08116-14’和‘08116-39’块茎抗坏血酸含量不断降低.随低温储藏时间延长，‘08115-8’块茎抗坏血酸含量不断升高.低温储藏初期(0 d)，‘08116-22’和‘08116-14’块茎抗坏血酸含量显著高于其他品种和品系.低温储藏60 d，秦王川生态区种植的‘08116-14’块茎抗坏血酸含量显著高于其他品种和品系.低温储藏120 d，‘08115-8’块茎抗坏血酸含量显著高于其他品种和品系，而‘08116-14’和‘08116-39’抗坏血酸含量较低(图7).

2.6 储藏时间和种植地点对马铃薯块茎干物质含量的影响

随低温储藏时间延长，马铃薯块茎干物质含量普遍降低，秦王川种植的马铃薯品种和品系块茎干物质含量要高于会川.低温储藏初期(0 d)，‘08116-14’和‘08115-8’块茎干物质含量高于其他品种和品系.低温储藏60 d，‘08116-39’块茎干物质含量低于其他品种和品系.低温储藏120 d，大西洋块茎干物质含量低于其他品系(图8).

图7 低温储藏下两个生态区马铃薯块茎抗坏血酸含量Fig.7 The ascorbic acid content of potato lines under different storage time and two ecoregions

图8 低温储藏下两个生态区马铃薯块茎干物质含量Fig.8 The dry matter content of potato lines under different storage time and two ecoregions

3 讨论与结论

马铃薯品质性状是评价品种优劣的重要指标，马铃薯品质性状也同样不仅受自身基因型的调控，还会受到气候状况、土壤条件等生态环境因素的直接影响[9-10].还原糖(果糖、葡萄糖)直接影响马铃薯炸片、炸条品质加工品质.在早期筛选中，测定不同生态区收获马铃薯块茎随低温储藏时间的延长还原糖的含量与储藏初期的变化是衡量低温贮藏的基本标准.在低温储藏下，两个生态区种植的品种‘大西洋’，品系‘08116-39’的果糖含量随着储藏时间的延长升高；两个生态区种植的品系‘08116-39’葡萄糖含量相对稳定.蔗糖虽然不是影响马铃薯炸片、炸条颜色变化的直接因素，但作为还原糖的前体，薯块中的淀粉分解导致蔗糖含量的急剧上升，同时转化酶活性上升催化蔗糖分解为果糖和葡萄糖，测定蔗糖含量也能够间接衡量块茎的低温糖化能力[11-12].两个生态区块茎蔗糖含量普遍增加，但会川种植的马铃薯块茎蔗糖含量要高于秦王川.但品系‘08116-39’蔗糖含量明显低于其它品种和品系.在两个生态区中同品种品系的还原糖和蔗糖含量的差别主要是由于栽培环境造成块茎含水量差别引起的.但经过分析比价，品系‘08116-39’可以作为适应两种生态区种植的品系.

马铃薯块茎中游离氨基酸在高温油炸条件下会和还原糖起反应改变炸片色泽并生成丙烯酰胺.测定游离氨基酸含量也是衡量炸片炸条加工品质的关键.选择在不同生态条件和低温贮藏条件下游离氨基酸含量变化不显著的品系可以对品系的适应性进行筛选[13-14].对两个生态区同品种和品系比较发现，不同生态区对游离氨基酸含量的影响有不显著.大西洋、品系‘08116-39’和‘08115-8’游离氨基酸含量稳定，其它品系的游离氨基酸含量表现为在会川显著高于秦王川.游离氨基酸的含量主要与块茎干物质积累相关，干旱区种植的马铃薯块茎氨基酸含量较高.但对经过低温贮藏后两个生态区马铃薯品种和品系的游离氨基酸分析表明，氨基酸含量变化不显著.以上结果说明，在不同生态筛选炸片炸条品质时，游离氨基酸含量仅作为参考标准.

绿原酸是马铃薯块茎中一种可溶性的酚酸物质，由咖啡酸与奎尼酸组成，是块茎中有效的酚类抗氧化剂.在马铃薯加工中，绿原酸含量能够决定马铃薯全粉，生全粉的色泽.马铃薯的色泽影响马铃薯块茎加工感官品质[15-16].前人研究中，没有得出不同生态区对马铃薯块茎绿原酸含量是如何影响的.对两个不同生态区块茎绿原酸含量的分析表明，随低温储藏时间延长，马铃薯块茎绿原酸含量普遍增加，二阴区种植马铃薯品种和品系块茎绿原酸含量要高于秦王川.这说明马铃薯块茎绿原酸是受环境因素影响的因子，这种影响最终体现在马铃薯的加工品质上.除去环境因子外，大西洋和品系‘08116-39’的绿原酸含量比较稳定.柠檬酸也是效果较好的一种褐变抑制剂[17-18].两个生态区马铃薯块茎的柠檬酸含量随低温贮藏时间延长普遍升高，但通常贮藏时期无显著差异的结果表明，块茎柠檬酸含量基本不受环境影响，但会随贮藏时间而升高.马铃薯块茎的抗坏血酸不仅是营养成分，同时也会防止鲜切马铃薯块茎产生褐变[19-20].两个生态区马铃薯块茎的抗坏血酸含量随低温贮藏时间延长普遍下降，但通常贮藏时期无显著差异的结果表明，块茎抗坏血酸含量基本不受环境影响，但随贮藏时间延长而下降.

衡量马铃薯加工品质是推进马铃薯主食化的关键步骤.对两个不同生态区种植的马铃薯品种和品系分析的结果表明，还原糖含量，绿原酸含量是衡量加工品质的关键指标，游离氨基酸含量，蔗糖含量、柠檬酸含量、抗坏血酸含量可以作为间接指标.这些指标同时可以作为筛选适应不同生态类型区加工型品种的品质标准，通过应用以上指标分析，对两个不同生态区品种和品系的加工指标测定，筛选出适应性较好的品系为‘08116-39’.

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(责任编辑 李辛)

Screening for potato processing lines with tuber quality index from two ecoregions

WANG Yu-ping1,2,SUI Jing-hang1,LIANG Yan-chao1,LU Xiao1

(1.Gansu Key Laboratory of Crop Improvement & Germplasm Enhancement,Gansu Provincial Key Laboratory of Aridland and Crop Science,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China；2.College of Horticulture, Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China)

【Objective】 The potato varieties and lines planted at two different ecoregions and stored at low temperature of different time,the differences in processing quality were investigated to screen the best line for processing chips and French fry.【Method】 The content of reducing sugar,sucrose,free amino acid,chlorogenic acid,ascorbic acid and citric acid of potato tubers from two different ecological conditions were analyzed .【Result】 The content of reducing sugar and chlorogenic acid were stable under two different ecoregions.However,the content of free amino acid,ascorbic acid and citric acid were affected under two different ecoregions.The index of reducing sugar and chlorogenic acid were key tuber quality indicators.【Conclusion】 The above indexes can be as standards for screening for processing varieties from different ecological types.The new lines 08116-39 is screened for chips and French fry according to the indexes.

potatoes；ecoregions；processing quality

王玉萍(1974-)，女，博士，副教授，硕士生导师，从事植物遗传育种与逆境生理研究.E-mail：wangyp@gsau.edu.cn

甘肃省农业厅生物技术专项(GNSW-2008-07)；甘肃省基础研究创新群体项目(1308RJIA005)；国家国际科技合作专项(2014DFG31570)；甘肃省自然科学基金项目(1506RJZA013)；甘肃省高校基本科研业务费项目.

2015-09-28；

2016-07-11

S 532

A

1003-4315(2016)05-0039-07