不同品种和加工方式对甘薯糖化特性的影响

叶夏芳，胡琼之，邱天越，王永徐，吕尊富，陆国权

(1.浙江农林大学 薯类作物研究所，杭州 临安 311300； 2.佩奇大学,匈牙利 佩奇 7621)

甘薯是我国重要的粮食作物，栽培面积和总产量居水稻、小麦和玉米之后，为第4位。近年来，随着加工用薯比例的增加，对甘薯加工专用品种的需求日益增长[1-2]。甘薯块根中含有丰富的淀粉和淀粉酶，是甘薯加工过程中重要的影响因素。前人[3-4]对不同甘薯品种的质构特性和理化指标进行测定发现，甘薯硬度、熟化甘薯甜度均与淀粉含量显著相关。目前，关于甘薯淀粉的糖化研究大多集中在添加外源淀粉酶糖化淀粉等方面[5-11]，而对甘薯淀粉被自身所含有的淀粉酶糖化的研究较少[12-13]。TAKAHATA等[12]研究发现，β-淀粉酶活性随加热温度的升高而降低，并且β-淀粉酶在麦芽糖含量高的甘薯品种中热稳定性更好，β-淀粉酶的热稳定性对加热过程中甘薯淀粉的早期糊化有显著影响。高路[13]的研究表明，鲜薯经蒸煮或烘烤后，还原糖和可溶性糖含量均增加，但由于其使用的薯片较薄，在加工过程中细胞各处温度快速上升，导致其内部β-淀粉酶快速钝化或失活，进而导致甘薯糖化程度较弱。而实际应用中一般为整薯熟化[14-15]，熟化过程中薯块温度从外向内逐渐传递，β-淀粉酶得到充分发挥利用，从而使熟化后薯块甜度较高。可见目前研究主要集中在甘薯中淀粉加热降解成可溶性糖、还原糖以及甘薯自身淀粉酶的催化作用方面，并没有关于甘薯熟化前后淀粉酶活性与可溶性糖、还原糖含量变化量的关系研究。为此，以整薯为研究对象，对24个甘薯品种的品质性状以及不同熟化方法熟化后的可溶性糖、还原糖含量及熟化前后淀粉酶活性与可溶性糖、还原糖含量变化量的关系进行分析，探讨不同品种及不同加工方式对甘薯糖化特性的影响，为提高甘薯加工品质和筛选加工专用品种奠定基础。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试材料为从全国育成的甘薯新品种中筛选出来的24个代表性品种：渝217、10-17-2、万薯56、烟25、万薯5号、济农76、渝薯12-2-8、渝薯9-14-27、商19、商1320-3、渝薯12-3-10、济农95、济农45、棉薯8号、万薯7号、烟24、桂紫微薯1号、湘09-8、心香、桂薯11-196、济农277、绵薯12、商135-3、渝薯11-15-15。2017年育苗，5月中旬种植于浙江农林大学官塘农场，每个品种种植5株，株距25 cm，10月下旬收获，贮藏于甘薯保鲜库中备用。

1.2 糖化加工工艺

1.2.1 蒸煮 取大小适中的甘薯，洗净晾干，蒸煮30 min。

1.2.2 烘烤 取大小适中的甘薯，洗净晾干， 225 ℃烤箱中烘烤30 min。

1.3 测定指标及方法

1.3.2 淀粉率 参考钱志松[16]的方法测定淀粉率。

1.3.3 直链淀粉含量 利用近红外光谱法测定直链淀粉含量[17]。

1.3.4 淀粉酶活性 准确称取薯块中心部位1 g，研磨粉碎，室温下静置15～20 min，3 000 r/min离心10 min，取上清液定容至100 mL,即为淀粉酶待测液。参考李雯等[18]改进的方法测定淀粉酶活性。

1.3.5 可溶性糖含量 参考李晓旭等[19]的蒽酮比色法测定可溶性糖含量。

1.3.6 还原糖含量 参考薛冠炜[4]的DNS比色法测定还原糖含量。

1.3.7 食味品质感官评价 将甘薯分别切条装袋，依次摆放在桌上，保证室内明亮，气温在23 ℃左右，无异味。选定敏感度高的5男5女评价。评价前2 h不进食，不介绍具体品种信息，遵循先看、后闻、再尝的原则，按照香味、褐变度、质地、纤维量、甜度、黏性和总评7个指标进行评价，采用5分制，最后取平均值[20]。

1.4 数据处理和统计分析

利用Excel 2003进行数据整理，采用SPSS 19.0进行数据分析。其中，方差分析采用One-way ANOVA，多重比较采用Tukey HSD法，相关性分析采用Pearson法。

当代社会，处于物和资本统治之下的个体往往自发的、本能的以自身物质需求的满足为价值顶点，这种狭隘的价值追寻本质上而言与动物的生存本能无异。 集体主义能够有效地引导个体超越自发本能，在对他人和社会的积极奉献中丰富自我，构建更为高远的价值追寻。

2 结果与分析

2.1 不同甘薯品种的糖化特性分析

2.1.1 淀粉酶活性 由图1可知，渝217的淀粉酶活性最高，为1 237.20 μg/(g·min)，其次为10-17-2，淀粉酶活性为1 023.25 μg/(g·min)；万薯56、烟薯25、万薯5号、济农76的淀粉酶活性较高，介于902.32～930.23 μg/(g·min)；渝薯11-15-15的淀粉酶活性最低，为241.86 μg/(g·min)，其次是绵薯12和商135-3，淀粉酶活性均为260.46 μg/(g·min)。少部分品种淀粉酶活性相近，总体上品种间淀粉酶活性差异显著。

不同小写字母表示不同品种间差异显著(P<0.05)，下同Different lowercase letters mean significant differences among different varieties (P<0.05)，the same below图1 不同甘薯品种间淀粉酶活性的差异Fig.1 Differences of amylase activities among different sweetpotato varieties

2.1.2 干率、淀粉率和直链淀粉含量 由图2可知，总体上品种间甘薯干率、淀粉率、直链淀粉含量差异均显著。渝217、10-17-2、渝薯9-14-27、商1320-3、湘09-8和绵薯12为高干品种，干率在34.17%～35.02%，其中商1320-3干率最高，为35.02%，淀粉率和直链淀粉含量分别为24.29%和17.20%；渝薯9-14-27直链淀粉含量最高，为18.22%；烟薯25、棉薯8号、万薯7号、济农76为低干品种，干率在19.34%～23.68%，淀粉率和直链淀粉含量均低于15%，其中，烟薯25干率、淀粉率、直链淀粉含量均最低，分别为19.34%、10.96%、6.24%。

2.1.3 还原糖、可溶性糖含量 由图3可知，总体上品种间还原糖、可溶性糖含量差异显著。万薯7号、棉薯8号、济农277、济农76还原糖含量较高，介于6.03%～6.22%，其中，济农277还原糖含量最高，为6.22%；渝薯9-14-27还原糖含量最低，为1.10%，湘09-8、渝薯11-15-15、万薯5号、10-17-2还原糖含量较低，介于1.54%～1.71%。除万薯7号、棉薯8号、济农277、济农76外，其余品种可溶性糖含量均比还原糖含量高。渝薯9-14-27可溶性糖含量最高，为6.20%，其次是桂紫微薯1号，可溶性糖含量为6.06%；商1320-3可溶性糖含量最低，为3.99%，其次是10-17-2、绵薯12，分别为4.58%、4.94%；其余品种可溶性糖含量介于5.05%～5.97%。

图2 不同甘薯品种间干率、淀粉率和直链淀粉含量的差异Fig.2 Differences of dry rate,starch rate and amylose content among different sweetpotato varieties

图3 不同甘薯品种间还原糖、可溶性糖含量的差异Fig.3 Differences of reducing sugar and soluble sugar contents among different sweetpotato varieties

2.2 不同甘薯品种经不同方式加工后的糖分变化

2.2.1 不同甘薯品种蒸煮、烘烤后的淀粉酶活性 由表1可知，渝217、10-17-2、万薯56、商135-3、绵薯12、渝薯11-15-15的淀粉酶活性在-18.60～18.60 μg/(g·min) ，实际测得相应吸光值差小于0.01，可视为淀粉酶在甘薯完全熟化后已经失活。因此，对熟化的甘薯样品进行淀粉酶活性检测没有分析价值，其余品种不再进行测定和分析。

2.2.2 不同甘薯品种蒸煮后还原糖含量 由图4可知，蒸煮过后万薯56、济农277、渝薯12-3-10、万薯7号还原糖含量较高，介于10.15%～10.67%，其中，济农277还原糖含量最高，为10.67%；湘09-8还原糖含量最低，为2.62%，随后依次为渝薯11-15-15、渝薯9-14-27，还原糖含量分别为2.68%、3.04%。总体上品种间还原糖含量差异显著。

表1 部分甘薯品种熟化后淀粉酶活性 Tab.1 Amylase activities of some sweetpotato varieties after ripening

注：同列数据后不同小写字母表示不同品种间的差异达到显著水平(P<0.05)。

Note:The different lowercase letters after data of the same column mean significant differences among different varieties(P<0.05).

蒸煮过后各甘薯品种还原糖含量相较于鲜薯均有一定程度的增加，各品种间增加量及增加幅度存在差异。其中，万薯56还原糖含量增量最高，为6.86个百分点，湘09-8增量最低，为0.91个百分点；渝217还原糖含量增幅最高，为210.60%，随后依次为商薯19、10-17-2，分别为200.12%、199.67%，湘09-8增幅最低，为53.11%，24个品种中有16个品种还原糖含量增幅在53.11%～105.67%。根据以上结果可知，济农277、万薯56、渝217分别在蒸薯还原糖含量、增量、增幅方面表现最优。图4中甘薯品种顺序是根据鲜薯淀粉酶活性从高到低排列的，还原糖含量增量没有明显变化趋势，可以推测蒸煮过后各甘薯品种还原糖含量增量与鲜薯淀粉酶活性无线性关系；还原糖含量增幅存在一定递减趋势，可以推测蒸煮过后各甘薯品种还原糖含量增幅与鲜薯淀粉酶活性可能存在一定线性关系。

图4 蒸煮后不同甘薯品种还原糖含量及其增量、增幅的差异Fig.4 Differences of reducing sugar content and its increment,increase rate among different sweetpotato varieties after steaming

2.2.3 不同甘薯品种蒸煮后可溶性糖含量 由图5可知，蒸煮过后烟25、渝薯9-14-27、商19和心香可溶性糖含量较高，介于16.41%～16.89%，其中，心香可溶性含量最高，为16.89%；商1320-3可溶性糖含量最低，为10.75%，其次为10-17-2，可溶性糖含量为12.42%，总体上品种间可溶性糖含量差异显著，与鲜薯可溶性糖含量趋势一致。

蒸煮过后各甘薯品种可溶性糖含量相较于鲜薯均增加，各品种间增加量及增加幅度存在差异。其中，心香可溶性糖含量增量最多，为10.93个百分点，商1320-3增量最少，为6.76个百分点；济农45可溶性糖含量增幅最高，为187.48%，其次是万薯5号,为186.96%，最低的为桂薯11-196，为141.87%。根据以上结果可知，心香和济农45分别在蒸薯可溶性糖含量、增量和增幅方面表现最优。图5中甘薯品种顺序是根据鲜薯淀粉酶活性从高到低排列的，可溶性糖含量增量及增幅均没有明显变化趋势，可以推测蒸煮过后可溶性糖含量增量及增幅均与鲜薯淀粉酶活性无线性关系。

图5 蒸煮后不同甘薯品种可溶性糖含量及其增量、增幅的差异Fig.5 Differences of soluble sugar content and its increment,increase rate among different sweetpotato varieties after steaming

2.2.4 不同甘薯品种烘烤后还原糖含量 由图6可知，烘烤过后万薯56、渝薯12-3-10、济农277、棉薯8号、万薯7号和烟24还原糖含量较高，介于9.86%～10.41%，其中渝薯12-3-10还原糖含量最高，为10.41%；万薯5号还原糖含量最低，为3.48%，其次是10-17-2、渝薯9-14-27，分别为3.86%、3.84%。品种间还原糖含量差异显著，但相较蒸煮过后还原糖含量差异有所减小。

烘烤过后各甘薯品种还原糖含量相较于鲜薯均增加，各品种间增加量存在差异，但相较蒸煮过后还原糖含量增量差异有所减小，各品种间增加幅度有明显差异。其中，万薯56还原糖含量增量最高，为6.14个百分点，烟薯25、烟薯24、渝薯12-3-10依次次之，介于5.23～5.73个百分点；桂薯11-196增量最低，为0.81个百分点，其次是万薯5号，为1.94个百分点。渝薯9-14-27还原糖含量增幅最高，为248.07%，桂薯11-196增幅最低，为24.50%，24个品种中增幅在84.29%～173.80%的占2/3。根据以上结果可知，渝薯12-3-10、万薯56、渝薯9-14-27分别在烤薯还原糖含量、增量、增幅方面表现最优。图6中品种顺序是根据鲜薯淀粉酶活性从高到低排列的，还原糖含量增量没有明显变化趋势，可以推测烘烤过后各甘薯品种还原糖含量增量及增幅与鲜薯淀粉酶活性均无线性关系，可以推测烘烤过后各甘薯品种还原糖增量及增幅均与鲜薯淀粉酶活性不存在线性关系。

图6 烘烤后不同甘薯品种还原糖含量及其增量、增幅的差异Fig.6 Differences of reducing sugar content and its increment,increase rate among different sweetpotato varieties after baking

2.2.5 不同甘薯品种烘烤后可溶性糖含量 由图7可知，烘烤后心香可溶性糖含量最高，为17.00%，烟25和商19可溶性糖含量分别为25.72%和15.86%；商1320-3可溶性糖含量最低，为11.14%，其次为10-17-2，可溶性糖含量为11.95%；品种间可溶性糖含量差异显著，与蒸煮时可溶性糖含量变化趋势相似。

烘烤后各甘薯品种可溶性糖含量相较于鲜薯均增加，品种间可溶性糖含量增量存在差异，相较蒸煮过后可溶性糖含量增量差异有所减小，品种间可溶性糖含量增幅也存在差异。其中，心香可溶性糖含量增量、增幅均最高，分别为11.03个百分点、184.87%；商1320-3增量最低，为7.15个百分点，但增幅较高，仅次于心香，为179.20%；各品种可溶性糖含量增幅在131.50%～184.87%，万薯56增幅最低，为131.50%。根据以上结果可知，心香在烤薯可溶性糖含量、增量、增幅方面均表现最优。图7中品种顺序也是根据鲜薯淀粉酶活性从高到低排列的，可溶性糖含量增量及增幅均没有明显变化趋势，可以推测烘烤过后可溶性糖含量增量及增幅均与鲜薯淀粉酶活性无线性关系。

图7 烘烤后不同甘薯品种可溶性糖含量及其增量、增幅的差异Fig.7 Differences of soluble sugar content and its increment,increase rate among different sweetpotato varieties after baking

2.3 不同品种烤薯食味品质感官评价

如表2所示，渝217、济农76、商1320-3、渝薯12-3-10、商135-3和渝薯11-15-15总评分较高，均在3.5以上。其中，渝薯11-15-15总评分最高，为4.1，且甜度评分最高，为4.0；其次为渝217，总评分和甜度评分分别为4.0和3.5,食味品质较优。

表2 烤薯食味品质感官评价 Tab.2 Sensory evaluation of taste quality of baked sweetpotato 分

注：表中删除了总评分≤3.0的品种数据。

Note: The data of cultivars with total score less than 3.0 were deleted from the table.

2.4 不同甘薯品种的糖化特性、感官评价、加工方式之间的相关性分析

由表3可知，甘薯还原糖含量与干率、淀粉率、直链淀粉含量均极显著相关，可溶性糖含量与淀粉酶活性、干率、淀粉率、直链淀粉含量、还原糖含量均无显著相关性，可见贮藏期间影响甘薯糖分含量最重要的因素是淀粉含量，还原糖一部分来自淀粉的降解，一部分来自可溶性糖的进一步降解，而可溶性糖的降解必定有除淀粉酶外的酶参与。

由表4可知，蒸煮过后甘薯还原糖含量及其增量与鲜薯干率、淀粉率、直链淀粉含量呈显著或极显著负相关，与鲜薯还原糖含量呈显著或极显著正相关；还原糖含量增量和增幅均与鲜薯淀粉酶活性呈显著或极显著正相关，说明蒸煮过后甘薯还原糖一部分来自鲜薯还原糖，一部分来自蒸煮过程中淀粉酶对淀粉的充分降解。蒸煮过后甘薯可溶性糖含量及其增量与鲜薯可溶性糖含量均呈极显著正相关，与鲜薯淀粉酶活性、干率、淀粉率、直链淀粉和还原糖含量均无显著相关性；蒸煮过后甘薯可溶性糖含量增幅与鲜薯还原糖含量呈显著负相关，说明蒸薯可溶性糖一部分来自鲜薯储藏期的可溶性糖，一部分来自蒸煮过程中淀粉的降解。烘烤过后甘薯还原糖含量与鲜薯干率、淀粉率均呈极显著负相关，与鲜薯还原糖含量呈极显著正相关；烘烤过后甘薯还原糖含量增量与鲜薯淀粉率、直链淀粉含量均呈显著负相关，还原糖含量增幅与鲜薯干率、淀粉率均呈显著正相关，与鲜薯还原糖含量呈极显著负相关，说明烤薯还原糖一部分来自鲜薯储藏期的还原糖，一部分来自烘烤过程中淀粉酶对淀粉的降解。烘烤过后甘薯可溶性糖含量及其增量仅与鲜薯可溶性糖含量呈显著正相关，可溶性糖含量增幅与鲜薯还原糖含量呈显著负相关，说明烤薯可溶性糖一部分来自鲜薯贮藏期的可溶性糖，一部分来自烘烤过程中淀粉的降解。

表3 甘薯干率、淀粉率、直链淀粉含量、还原糖含量、可溶性糖含量、淀粉酶活性之间的相关系数Tab.3 The correlation coefficient among dry rate,starch rate,starch content,reducing sugar content,soluble sugar content,amylase activity of sweetpotato

注：* 表示显著影响(P<0.05)， ** 表示极显著影响(P<0.01),下同。

Note:* means significant influence at 0.05 level,** means significant influence at 0.01 level，the same below.

表4 鲜薯干率、淀粉率、直链淀粉含量、还原糖含量、可溶性糖含量、淀粉酶活性与蒸薯、烤薯还原糖含量及其增量、增幅，可溶性糖含量及其增量、增幅之间的相关系数Tab.4 The correlation coefficient between dry rate,starch rate,starch content,reducing sugar content,soluble sugar content,amylase activity of fresh sweetpotato and reducing sugar content and its increment,increase rate,soluble sugar content and its increment,increase rate of cooked and baked sweetpotato

注：Z代表蒸薯，K代表烤薯，HZL代表还原糖增量，KZL代表可溶性糖增量，HZF代表还原糖增幅，KZF代表可溶性糖增幅。

Note: Z represents steamed sweetpotato，K represents baked sweetpotato，HZL represents the increment of reducing sugar content，KZL represents the increment of soluble sugar content，HZF represents the increase rate of reducing sugar content，KZF represents the increase rate of soluble sugar content.

3 结论与讨论

甘薯中富含α-淀粉酶和β-淀粉酶，其具有一定的耐高温性，这2种酶可降解甘薯中的淀粉从而产生各种糖类[8,21]。本研究结果表明，甘薯品种间糖化特性总体上差异显著，不同品种间淀粉酶活性、干率、淀粉率、直链淀粉含量、还原糖含量、可溶性糖含量总体上均存在显著差异。不同加工方式熟化后甘薯还原糖含量增量在0.81～6.86个百分点，增幅在24.50%～248.07%；可溶性糖含量增量在6.76～11.03个百分点，增幅在131.50%～187.48%，总体上烤薯可溶性糖和还原糖含量的增量高于蒸薯。单独从蒸薯可溶性糖含量和还原糖含量的增幅来看，吴列洪等[22]在蒸薯试验中所得的甘薯可溶性糖含量和还原糖含量的增幅在本试验的增幅范围之内，本研究结果与卞科等[23]加工后甘薯还原糖含量大幅度增加，但是非还原糖(可溶性多糖) 含量变化不大这一结果不同。此外，吴列洪等[22]认为，甘薯中可溶性糖含量与甜度显著相关，但其相关性主要体现在可溶性糖进一步被淀粉酶糖化为还原糖方面，属于间接作用。本试验结果表明，加工过程中还原糖含量的变化主要由鲜薯淀粉含量决定，与鲜薯可溶性糖含量相关性不显著，而熟化后可溶性糖含量增量与鲜薯可溶性糖含量呈显著或极显著正相关，可溶性糖含量增幅与鲜薯还原糖含量呈显著负相关，由此可推测得出加工过程中还原糖部分来源于可溶性糖的进一步分解，并且甘薯淀粉含量与还原糖、可溶性糖含量之间可能存在一个内在的动态平衡，高路[13]的研究中也有相似结论。比较不同加工方式熟化后甘薯糖分含量的变化及其与淀粉酶活性的相关性发现，蒸煮过程中温度相对较低，淀粉酶活性得到更充分发挥，但是作用时间较短，糖分含量及其增量较低；烘烤过程中温度较高且失水较多，淀粉酶活性受到抑制，但是由于从外向内传热，其淀粉酶作用时间长，糖分含量及其增量较高。

本研究经过分析筛选出渝217、10-17-2、渝薯9-14-27、商1320-3、湘09-8和绵薯12为高干品种；渝217、心香、渝薯12-3-10、渝薯9-14-27、万薯56、济农277、济农45为易糖化品种，渝217、心香、万薯56、济农277、济农45为优质蒸薯品种，心香、万薯56、渝薯12-3-10、渝薯9-14-27为优质烤薯品种。综合以上结果结合感官评价分析，渝217为综合糖化品质最优品种。