不同马铃薯品种淀粉与还原糖快速分析方法研究
2017-09-06武治华牛继平
武治华 牛继平
摘要 专用型马铃薯的选育是当今马铃薯育种的重点，马铃薯中淀粉、还原糖的含量直接影响马铃薯的加工品质，针对大量亲本和育种后代的品质的鉴定，运用快速准确的分析方法测定马铃薯的营养品质十分重要。本试验对青海省7个马铃薯品种（品系）进行分析，采用国家标准《GBT 5009.9—2008 食品中淀粉的测定》、折光仪法、美尔凯尔表法测定淀粉含量，用《GBT 5009.9—2008 食品中还原糖的测定》和DNS显色法测定还原糖。结果表明，折光仪法和DNS显色法与采用国家标准进行分析没有显著性差异，这2种方法可以显著提高分析效率。因此，采用折光仪法测定淀粉含量、DNS显色法测定还原糖含量。
关键词 马铃薯；淀粉；还原糖；快速分析
中图分类号 S532 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）14-0046-04
马铃薯（Solanum tuberosum L.）属茄科（Solanaceae）茄属，又名土豆、洋芋等。一年生草本，是一种喜冷凉、喜光植物[1]。地下茎块呈圆、卵、椭圆等形状，有芽眼，皮红、黄、白或紫色。地上茎呈菱形，有毛。奇数羽状复叶。聚伞花序顶生，花白、红或紫色。浆果球形，绿或紫褐色。种子卵形，黄色。多用块茎繁殖。马铃薯是世界上重要的粮食、蔬菜兼用作物，其产量仅次于水稻、小麦和玉米，居第4位。近年来，随着人民生活水平的提高，我国马铃薯加工业发展前景广阔。为了满足市场需求，迫切需要培育出适合加工的马铃薯品种。随着马铃薯育种目标的改变，在马铃薯育种技术进一步发展的今天，大量的后代需要进行快速的品质分析，建立一个快速的、标准的、专用的马铃薯品质分析体系，对于商品薯质量的检测和育种效率的提高有着重要的意义[2]。随着新型育种技术的广泛应用，各个育种单位通过各种育种方法产生的后代也多不胜数，因而马铃薯品质分析体系的建设和应用有着广泛的市场空间[2]。因此，马铃薯含糖量的测定及其方法的研究具有实际应用价值。
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.1.1 样品材料。收获后块茎在10 ℃条件下贮藏15 d，然后取出生长均匀、无内外缺陷、无空心、无开残裂、无绿薯、无感病的中等大小（100 g左右）的块茎，在室温下（17 ℃）调整1周后取可食部分进行测定。所测样品同时在农科院分析测试中心进行了分析测定，结果与本试验中的国家标准测定结果无显著差别。
1.1.2 试验试剂。①测定马铃薯中淀粉含量所用试剂。酶水解法所用试剂：乙醚、乙醇（85%）、碱性酒石酸铜甲液、碱性酒石酸铜乙液、淀粉酶溶液（5 g/L）、碘溶液、盐酸（1+1）、甲基红指示液（2 g/L）、氢氧化钠溶液（200 g/L）、0.1%葡萄糖标准液。酸水解法所用试剂：乙醚、乙醇（85%）、盐酸（1+1）、氢氧化钠溶液（400 g/L）、乙酸铅溶液（200 g/L）、硫酸钠溶液（100 g/L）、甲基红指示液（2 g/L）、精密pH试纸（6.8～7.2）。折光计快速测定法所用试剂：60%高氯酸、30%硫酸锌溶液、15%亚铁氰化钾。②测定马铃薯中还原糖含量所用试剂。直接滴定法所用试剂：碱性酒石酸铜甲液、碱性酒石酸铜乙液、乙酸锌溶液（219 g/L）、亚铁氰化钾溶液（106 g/L）、氢氧化钾溶液（40 g/L）、盐酸（1+1）、0.1%葡萄糖标准液。
DNS显色法用试剂：0.1%葡萄糖标准液、10.6%亚铁氰化钾、21.9%乙酸锌、DNS显色剂（称酒石酸钾钠18.2 g，溶于50 mL蒸馏水中，加热（不超过50 ℃），于热溶液中依次加入3，5-二硝基水杨酸0.63 g、NaOH 2.1 g、苯酚0.5 g、无水亚硫酸钠0.5 g，搅拌至溶解完全，冷却后定容至100 mL，贮于棕色瓶中，室温保存，由于该溶液不稳定，放置7～10 d后使用）。
1.1.3 试验仪器。水浴锅、高速组织捣碎机：1 200 r/min、锥形瓶、手提式折光仪、容量瓶（100、250、500、10 000 mL）、分光光度计、电子天平、移液枪、酸式滴定管。
1.2 试验方法
1.2.1 马铃薯淀粉含量测定方法。淀粉含量测定方法共有4种，分别是酶水解法、酸水解法、折光仪法、美尔凯尔表法。
（1）酶水解法。取马铃薯可食部分用组织捣碎机捣成匀浆后，称取5 g于烧杯中，加适量蒸馏水，过滤，先用50 mL乙醚分5次洗除脂肪，再用约100 mL 85%乙醇洗去可溶性糖类，将残留物移人250 mL烧杯内，并用50 mL水洗滤纸及漏斗，洗液并入烧杯内，将烧杯置于沸水浴上加热15 min，使淀粉糊化，放冷至60 ℃以下，加20 mL淀粉酶溶液，在55～60 ℃保温1 h，并经常搅拌。然后取1滴此液加1滴碘溶液，应不显现蓝色，若显蓝色，再加热糊化并加20 mL淀粉酶溶液，继续保温，直至加碘不显蓝色为止。加热至沸腾，冷却后移入250 mL容量瓶中，并加水至刻度，混匀，过滤，弃去初滤液。取50 mL滤液，置于250 mL锥形瓶中，加5 mL盐酸（1+1），装上回流冷凝器，在沸水浴中回流1 h，冷后加2滴甲基红指示液，用氢氧化钠溶液（200 g/L）中和至中性，溶液转入100 mL容量瓶中，洗涤锥形瓶，洗液并入100 mL容量瓶中，加水至刻度，混匀备用。
测定：取5.0 mL碱性酒石酸铜甲液、5.0 mL碱性酒石酸铜乙液置于150 mL锥形瓶中，加入10 mL水，加玻璃珠2 粒，从滴定管滴加约9 mL的葡萄糖标准液，控制在2 min内加热至沸腾，趁沸腾以2 s/滴的速度继续滴加，至蓝色刚好褪去为终点，记录消耗葡萄糖标准液的体积（A），做3份平行取平均值。
同样取5.0 mL碱性酒石酸铜甲液、5.0 mL碱性酒石酸铜乙液置于150 mL锥形瓶中，加入10 mL水，加玻璃珠2粒，从滴定管滴加比預测体积少1 mL的样液，控制在2 min内加热至沸腾，趁沸腾以2 s/滴的速度继续滴加，至蓝色刚好褪去为终点，记录消耗样液的体积（V），做3份平行取平均值。
同时量取50 mL水及与试样处理时相同量的淀粉酶溶液，按同一方法做试剂空白试验。
（2）酸水解法。取削皮马铃薯剁碎后称取5 g于烧杯中，加适量蒸馏水，用组织捣碎机捣成匀浆、过滤，先用50 mL乙醚分5次洗除脂肪，用150 mL 85%乙醇分数次洗涤残渣，除去可溶性糖类物质。滤干乙醇溶液，以100 mL水洗涤漏斗中残渣并转移至250 mL锥形瓶中，加入30 mL盐酸（1+1），接好冷凝管，置于沸水浴中回流2 h。回流完毕后，立即置于流水中冷却。待试样水解液冷却后，加入2滴甲基红指示液，先以氢氧化钠溶液（400 g/L）调至黄色，再以盐酸（1+1）校正至水解液刚变红色为宜。若水解液颜色较深，可用精密pH试纸测试，使试样水解液的pH值约为7。然后加20 mL乙酸铅溶液（200 g/L），摇匀，放置10 min。再加20 mL硫酸钠溶液（100 g/L），以除去过多的铅。摇匀后将全部溶液及残渣转入500 mL容量瓶中，用水洗涤锥形瓶，洗液合并于容量瓶中，加水稀释至刻度。过滤，弃去初滤液20 mL，滤液供测定用[3]。
测定方法同上。
（3）折光仪法。取60%高氯酸10 mL加入100 mL容量瓶中。称取20.00 g试样马铃薯于小烧杯中，匀浆，用50 mL蒸馏水迅速洗入预先加入10 mL 60%高氯酸100 mL容量瓶中，摇匀，于100 ℃沸水浴加热10 min，摇动几次，取出冷却，加硫酸锌、亚铁氰化钾各1 mL定容过滤。接滤液几滴于折光计棱镜上，盖上盖板读数，同时记录室温。将在室温下的读数查表 1，校正到20 ℃后，代入以下公式计算淀粉含量[4]：
马铃薯淀粉含量（%） =（折光值-4.264）÷0.288 0
每个样品3次重复，结果取均值。
（4）美尔凯尔表法。预先将培养皿培干至恒重，然后将新鲜材料切碎，放在100～105 ℃的恒温箱内烘30 min，然后将温度下降到60～70 ℃，继续烘14～16 h，使样本材料达恒重为止，称重。根据下列公式计算淀粉含量[5]：
淀粉含量=（干物质含量-5.75%）×98.5%
每個样品重复3次，结果取均值。
1.2.2 马铃薯还原糖含量测定方法。还原糖含量测定共有2种方法，分别是直接滴定法、DNS比色法。
（1）直接滴定法。取削皮马铃薯剁碎后称取5 g于烧杯中，加适量蒸馏水，用组织捣碎机捣成匀浆后置于250 mL容量瓶中，加入50 mL蒸馏水，慢慢加入5 mL乙酸锌和5 mL亚铁氰化钾溶液，加水至刻度，混匀，静置30 min。过滤，弃初滤液，取续滤液备用。
测定：碱性酒石酸铜溶液标定方法如上。
样液滴定：由于马铃薯中还原糖含量比较低，则采取直接加入10 mL样液代替10 mL水，再用还原糖滴定至终点。
（2）DNS比色法。称取切碎的马铃薯样品10 g，匀浆，洗入100 mL容量瓶中，50 ℃水浴中提取0.5 h，其间摇动数次，取出立即加入0.4 mL乙酸锌溶液和0.4 mL亚铁氰化钾溶液，摇匀，冷却，离心定容，过滤，滤液备用。用移液管吸取样液0.5 mL，用蒸馏水补充至10 mL，加3，5-二硝基水杨酸溶液0.5 mL摇匀，置沸水中煮5 min，取出后以流水冷却，加入4 mL水，20 min后比色，用空白调零，用分光光度计在540 nm波长处测定吸光度值[6]。
葡萄糖标准曲线的绘制：取7支试管，按表2操作，以标准葡萄糖含量为横坐标，对应的吸光值为纵坐标，绘制标准曲线（图1）。
采用系列浓度标准溶液测定吸光度，获得还原糖的标准曲线，回归方程为y=3.036x-0.032 4（Y为吸光值，X为还原糖量）。
1.3 数据处理方法
利用Excel对数据进行图表分析，并利用统计数据处理软件DPS（v6.55版）进行方差分析和显著性检验，在差异显著的情况下进一步对其采用新极差法进行多重比较。
2 结果与分析
2.1 马铃薯中淀粉含量
将表3、4、5、6、7中不同品种（品系）的淀粉含量列出并求出平均值得表8。参照文献[7]对表8进行变量分析得表9。
由表9、10可以看出，F
2.2 马铃薯中还原糖含量
将表11、12中不同品种（品系）的还原糖含量列出并求出平均数得表13。对表13进行方差分析得表14。由表14、15可以看出，F
3 结论与讨论
试验通过国家标准《GBT 5009.9—2008食品中淀粉的测定》和《GBT 5009.9—2008 食品中还原糖的测定》与快速折光仪法测定淀粉含量和DNS显色法测定还原糖含量进行方差分析，发现后2种方法与采用国家标准进行分析没有显著性差异，用国家标准方法测定含糖量，准确度高，操作复杂，时间较长，药品使用量较多，不利于大量育种后代的筛选，折光仪法和DNS显色法操作简单、快速，可以显著提高分析效率，因此采用了快速折光仪法测定淀粉和DNS显色法测定还原糖。对建立一个快速、标准的马铃薯品质分析体系起到推动作用，在以后马铃薯育种工作中具有较高的利用价值。
4 参考文献
[1] 全国高等农业院校优秀教材.试验统计方法[M].北京：中国农业出版社，2000：99.
[2] 王仁贵.加拿大马铃薯育种体系对加工品种品质的要求及其分析方法简介[J].马铃薯杂志，1992（3）：182-183.
[3] 陈鹰，乐俊明，丁映.酸水解法测定马铃薯块茎中的淀粉含量[J].贵州省马铃薯研究所，2008（8）：81-82.
[4] 苏萍，戴常军，吴爽.折光计快速测定马铃薯淀粉含量的研究[J].黑龙江省农科院谷物品质研究中心（研究简报），1999（3）：145-147.
[5] 李军，李玉华，刘喜才，等.马铃薯炸片品质与干物质含量早期选择的研究[J].中国马铃薯，2001（1）：17-19.
[6] 杨俊慧，郑岚，马耀宏，等.马铃薯中还原糖不同测定方法的比较[J].食品研究与开发，2011（6）：104-108.
