引进马铃薯种质资源块茎及全粉色泽品质性状的评价研究

2019-09-18余斌刘娟李茂宏段惠敏王鹏飞袁剑龙叶夕苗

甘肃农业大学学报 2019年4期

余斌，刘娟，李茂宏，段惠敏，王鹏飞，袁剑龙，叶夕苗

(1.甘肃省干旱生境作物学国家重点实验室，甘肃兰州 730070；2.甘肃农业大学林学院，甘肃兰州 730070；3.甘肃农业大学农学院，甘肃兰州 730070)

全粉是马铃薯的主要加工产品之一，是食品工业中重要的加工原料和添加料，由于其营养全面脱水后易贮藏，已成为我国加工主粮的主要原料[1].目前马铃薯全粉质量的评价还没有国际统一标准，其原因主要是由于马铃薯品种特性的不同，且根据产品的不同用途，对全粉品质要求也不尽相同，但对全粉的色泽品质要求基本相同，即全粉色泽需明亮均匀且尽可能与原薯肉色泽保持一致[2-3].为了延长加工周期、防治块茎发芽、脱水、发病，马铃薯收获后通常贮藏在低温(4 ℃)环境下，低温会导致块茎内淀粉及糖类物质的降解与合成[4-5].研究表明还原糖含量与块茎色泽变化存在密切关系，块茎内成分的变化会使马铃薯块茎在全粉加工过程中色泽发生褐变，导致全粉色泽变暗，从而影响其外观品质[6-7].选育优良的全粉专用型加工品种是解决这一问题的有效途径，全粉加工专用型种质资源的评价筛选是提供优良品种的保障，目前有关马铃薯全粉色泽品质性状的评价方法研究鲜有报道，本研究对从国际马铃薯中心引进的11份具有优良耐旱性、丰产性和稳产性的种质材料，在不同贮藏温度(4、25 ℃)和不同贮藏时间(60、120 d)下，对其块茎以及全粉的色泽品质进行评价，并对不同贮藏条件下块茎内还原糖、可溶性糖以及淀粉含量与块茎、全粉色泽变化的相关性进行分析，研究结果可作为从国际马铃薯中心引进的种质材料用于何种加工用途提供参考依据，并为全粉加工型马铃薯品种的选育评价方法提供依据.

1 材料与方法

1.1 试验材料

以从国际马铃薯中心(CIP)引进的11份种质材料、鲜食型品种陇薯10号、冀张薯8号，以及具有优良抗低温糖化性状，并且是目前马铃薯加工市场中主要的全粉加工型品种Shepody、Atlantic为试验材料(表1).

1.2 试验设计

试验材料田间收获后选择无病虫害和机械损伤的成熟块茎，分别置于相对湿度为(80±5)%，温度为4、25 ℃黑暗环境中储藏0、60、120 d后取样，测定块茎相关成分，并制取全粉，进行块茎和全粉的色泽品质分析.

1.3 试验方法

全粉制备方法：块茎削皮后用流水冲洗1 min，使用薯条切条机(NEMCO MOD-N55450,美国)进行切条，刀盘尺寸为10 mm×10mm，切好的薯条放入100 ℃蒸锅中蒸45 min后取出，用搅拌机(九阳JYL-6c，中国)将其搅拌成泥状，均匀铺置于培养皿底部，放入60 ℃烘箱干燥12 h后，放入粉碎机中，磨粉，过筛，装入密封袋中保存.

表1 试验品种和CIP马铃薯资源编号

还原糖、可溶性糖含量测定方法：参照《植物生理生化实验原理和技术》采用蒽酮法测定马铃薯块茎内还原糖、可溶性糖含量[8].

淀粉含量测定方法：采用比重法测定马铃薯块茎淀粉含量.称取5 kg的鲜薯放入水中称其重量，马铃薯比重参照公式(1).

比重=A/(A-B)

(1)

式中，A为空气中块茎重量，B为水中块茎重量.

通过比重与淀粉含量换算表得到淀粉含量.

色泽测定方法：使用标准色差仪(Hunter Lab,D25LT,USA)D65光源下测定亨特指数L、a、b(L、a、b是基于人类色感的三度色感空间，其中正、负L值分别代表亮和暗).其总色差可由公式(2)得出.

(2)

式中，L0、a0、和b0代表处理前测得的值，L、a、b代表处理后测得的值.

1.4 数据处理

每组试验重复3次，数据以平均值(±SD)表示.采用SPSS 19.0软件进行数据分析.并进行方差分析(ANOVA)，显著水平α=0.05.采用SPSS皮尔逊(Pearson)相关系数进行数据相关性分析.

2 结果与分析

2.1 马铃薯贮藏过程中块茎内还原糖、可溶性糖和淀粉含量的变化

对不同贮藏条件下所有参试品种块茎内还原糖、可溶性糖和淀粉含量进行测定，并计算其平均值进行分析(图1).结果表明，低温贮藏下参试品种块茎内还原糖平均含量显著高于常温贮藏下块茎内还原糖平均含量.参试品种块茎内可溶性糖平均含量，常温下随贮藏时间的延长而升高；低温贮藏可诱导可溶性糖含量平均值显著升高，在低温贮藏60 d时参试品种块茎内可溶性糖平均含量达到最高值，贮藏至120 d时低温可抑制可溶性糖含量上升.随着贮藏时间的延长，马铃薯块茎内淀粉平均含量显著降低，在低温贮藏120 d时，淀粉平均含量最低.

不同小写字母表示不同贮藏条件间差异显著(P<0.05).Different small letters indicate significant difference among different storage conditions(P<0.05).图1 不同贮藏条件下马铃薯块茎内还原糖(A)、可溶性糖(B)和淀粉(C)的含量Figure 1 Reducing sugar (A),soluble sugar (B) and starch (C) contents of potato varieties and lines at different periods in different storage conditions

对不同贮藏条件下不同参试品种块茎内还原糖含量进行测定(表2)，结果表明，在贮藏时间0 d，仅种质材料71、82号的还原糖含量低于对照品种Atlantic和Shepody，对照品种陇薯10号的还原糖含量最高.在4 ℃贮藏60 d时种质材料12、27、71、89、116、118还原糖含量显著低于Shepody 7.32%～12.20%，与Atlantic之间无显著差异.在4 ℃贮藏120 d时种质材料27、71的还原糖含量分别显著低于Atlantic 23.68%和28.95%，与Shepody之间无显著性差异.在不同贮藏时期中，收获后0 d还原糖含量的变异系数最大，4 ℃贮藏60 d时还原糖含量的变异系数最小.

表2 不同贮藏条件对还原糖含量的影响

不同小写字母表示不同马铃薯种质材料间差异显著(P<0.05).

Different small letters indicate significant difference among different potato germplasm resources(P<0.05).

不同品种块茎内可溶性糖含量在不同贮藏条件下表现出不同程度的差异(表3).贮藏时间为0 d，仅种质材料113号的还原糖含量低于对照品种Atlantic 36.42%，与对照品种Shepody之间无显著差异；其余种质材料的还原糖含量与对照品种Atlantic、冀张薯8号、陇薯10号之间无显著差异.在4 ℃贮藏60 d时种质材料27、71、82、93、100、118可溶性糖含量显著低于Shepody 9.47%～13.69%，与Atlantic之间无显著差异.4 ℃贮藏120 d时，仅种质材料27号的可溶性糖含量显著低于Atlantic、Shepody、冀张薯8号、陇薯10号，分别为16.46%、16.46%、14.19%、11.93%，其他种质材料与4个对照品种之间无显著性差异.在不同贮藏时期中，收获后常温贮藏120 d可溶性糖含量的变异系数最大，4 ℃贮藏120 d时可溶性糖含量的变异系数最小.

对不同贮藏条件下不同参试品种块茎内淀粉含量进行测定(表4)，结果表明，在贮藏时间为0 d时，仅种质材料27、71号的淀粉含量显著高于对照品种Shepody 3.47%和2.60%，与Atlantic之间无显著差异.在4 ℃贮藏60 d时种质材料12、27、71、99、116的淀粉含量与对照品种Atlantic和Shepody之间无显著差异，且显著高于其他种质材料和对照品种.在4 ℃贮藏120 d时仅种质材料12、113号淀粉含量显著低于4个对照品种，其它种质材料与对照品种间无显著性差异.在不同贮藏时期中，25 ℃贮藏120 d淀粉含量的变异系数最大，25 ℃贮藏60 d淀粉含量的变异系数最小.

表3 不同贮藏条件对可溶性糖含量的影响

不同小写字母表示不同马铃薯种质材料间差异显著(P<0.05).

Different small letters indicate significant difference among different potato germplasm resources(P<0.05).

表4 不同贮藏条件对淀粉含量的影响

不同小写字母表示不同马铃薯种质材料间差异显著(P<0.05).

Different small letters indicate significant difference among different potato germplasm resources(P<0.05).

2.2 马铃薯贮藏过程中块茎色泽ΔE分析

ΔE值是样品色泽变化前后的总色差值，是一个相对值.25 ℃贮藏60 d是相对贮藏0 d块茎色泽变化最小的贮藏条件(表5).4 ℃贮藏60 d时，品系12、27、71、82、89、93、99、100、116、118号的块茎色泽ΔE值显著低于Shepody 11.67%～78.60%.在25 ℃贮藏120 d时，种质材料100号块茎色泽ΔE值显著低于Atlantic 15.65%，种质材料12、82、99、100、113、116号的块茎色泽ΔE值显著低于Shepody 11.21%～50.42%.4 ℃贮藏120 d时，种质材料12、93、99号的块茎色泽ΔE值显著低于Atlantic 25.67%～60.94%，并且显著低于其它种质材料和对照品种.

表5 不同贮藏条件对马铃薯鲜薯ΔE值的影响

不同小写字母表示不同马铃薯种质材料间差异显著(P<0.05)，不同大写字母表示不同贮藏条件间差异显著(P<0.05).

Different small letters indicate significant difference among different potato germplasm resources(P<0.05)；Different capital letters indicate significant difference among different storage conditions(P<0.05).

2.3 马铃薯贮藏过程中全粉色泽ΔE分析

全粉色泽会随着马铃薯块茎色泽的变化发生改变，但改变程度在不同种质材料之间存在不同程度的差异.25 ℃贮藏120 d时种质材料的全粉色泽变化最大(表6)，其中Atlantic、 Shepody和种质材料12号的全粉ΔE值显著高于其他种质材料11.24%～72.19%.4 ℃贮藏60 d时，种质材料27、71、82、93、100、113、116号的全粉ΔE值显著低于Atlantic 25.60%～69.86%，与Shepody无显著差异.4 ℃贮藏120 d时Atlantic的全粉ΔE显著高于其他种质材料41.02%～76.81%，种质材料27、71、116的全粉ΔE显著低于其他种质材料和对照品种.

表6 不同贮藏条件下全粉ΔE值

不同小写字母表示不同马铃薯种质材料间差异显著(P<0.05)，不同大写字母表示不同贮藏条件间差异显著(P<0.05).

2.4 马铃薯贮藏过程中块茎亮度L值分析

亨特指数中L值代表测试样品的亮和暗，L值越大说明样品亮度越高，反之说明亮度越低.不同贮藏条件间各参试材料块茎亮度L值呈现出不同程度的差异(表7).在贮藏时间为0 d时，种质材料12、27、71、89、113、陇薯10号块茎亮度L值显著高于Atlantic和Shepody 0.65%～7.28%.25 ℃贮藏60 d时，材料27、71、89、93、99、100、113、118、冀张薯8号、陇薯倍10号块茎亮度L值显著高于Atlantic和Shepody 0.58%～11.33%.4 ℃贮藏60 d时，仅有种质材料113块茎亮度L值显著高于Atlantic 和Shepody，分别为28.51%和7.93%.25 ℃贮藏120 d时，材料89、93号块茎亮度L值显著高于Atlantic和Shepody 0.61%～12.59%.4 ℃贮藏120 d时，种质材料27号块茎亮度L值最高，显著高于Atlantic和Shepody 8.38%和1.62%.

表7 不同贮藏条件下马铃薯鲜薯L值

不同小写字母表示不同马铃薯种质材料间差异显著(P<0.05)；不同大写字母表示不同贮藏条件间差异达到显著水平(P<0.05).

2.5 马铃薯贮藏过程中全粉亮度L值分析

随贮藏时间的增加全粉L值逐渐降低(表8).4 ℃贮藏120 d时全粉L值最低.贮藏时间为0 d时，种质材料Atlantic、Shepody和冀张薯8号的全粉亮度L值显著高于其它材料1.51%～24.19%.25 ℃贮藏60 d时，种质材料12、Shepody和Atlan-tic的全粉亮度L值显著高于其他种质材料2.40%～23.97%.4 ℃贮藏60 d时，材料12、89、118、陇薯10号的全粉亮度L值与Atlantic无显著差异，显著高于其他种质材料3.13%～25.83%.25 ℃贮藏120 d时，Atlantic的全粉亮度L值最大，显著高于其他种质材料11.41%～35.00%.4 ℃贮藏120 d，12、27、71、82、89、99和陇薯10号全粉亮度L值显著高于Atlantic和Shepody 3.94%～25.97%.

表8 不同贮藏条件下全粉L值

不同小写字母表示不同马铃薯种质材料间差异显著(P<0.05)；不同大写字母表示不同贮藏条件间差异达到显著水平(P<0.05).

2.6 马铃薯块茎成分与色泽、质构品质的相关性

对供试品种及种质材料鲜薯块茎和全粉的L值及色差值ΔE与块茎成分相关性进行分析(表9)，结果表明，鲜薯块茎L值与块茎中的还原糖含量呈显著负相关；全粉的L值与块茎中的可溶性糖含量呈极显著负相关；鲜薯块茎中色差值ΔE与块茎中的可溶性糖含量及还原糖含量均呈显著相关性.

表9 马铃薯色泽亨特指数与块茎成分的相关性分析

**表示差异显著(P<0.01).

** indicates significance difference(P<0.01).

3 讨论

马铃薯块茎品质包括外观品质和内在品质，外观品质包括薯形、芽眼深度、薯皮光滑性、薯皮厚度、薯肉薯皮颜色等性状，内在品质包括块茎内干物质含量、淀粉含量、糖分含量及矿物质含量、维生素含量、氨基酸含量等营养成分.这些外观品质和内在品质共同决定了马铃薯的加工品质，马铃薯的加工品质主要体现在风味、色泽和质地上，其中色泽是加工型马铃薯重要的感官评价指标[9-11].在关于马铃薯色泽评价中，以往常利用目视比色法进行评价，这种传统的方法是观察者在一定光源下通过与标准色卡的对比进行马铃薯色泽评价，但此方法容易受环境干扰和测试者的主观误差影响，导致准确率低，重复性差[12-14].1976年由国际照明协会提出色泽测量标准，颜色的数字表达为L、a、b色度标尺，(L代表颜色亮度，数值100表示最亮，0表示最暗；a和b代表红绿和黄蓝方向的数值，正a表示偏红，负a表示偏绿，正b表示偏黄，负b表示偏蓝)，由于L、a、b色泽模型具有操作简单，空间色泽分布均匀，可用直观数据表达色泽变化情况的特点，是评价样本色泽的有效方法，近年来被广泛应用于马铃薯加工后产品色泽的测定[15-17].

色泽是加工型马铃薯重要的视觉特征，也是加工型马铃薯品种的重要衡量指标[18].通常马铃薯在收获后到加工前需要经历一段贮藏期，低温贮藏是马铃薯块茎保鲜的有效手段，而有研究表明低温贮藏会影响马铃薯加工色泽品质，其主要原因是低温会导致马铃薯块茎内淀粉降解，还原糖积累，在高温加工过程中，块茎内还原糖和游离氨基酸反应产生大量类黑素从而影响色泽[19-20].除还原糖外马铃薯块茎内其它成分也会对其色泽产生影响，有研究分析块茎内成分对蒸煮加工型马铃薯色泽的影响，结果发现绿原酸能够与块茎中的金属离子反应生成稳定的化合物并使块茎色泽变黑；柠檬酸和抗坏血酸对块茎蒸煮后色泽的稳定起重要作用[21-22].另外有研究发现马铃薯种植环境、贮藏温度和加工工艺也会对马铃薯色泽品质产生影响[23-25].通过对马铃薯色泽评价选育符合加工品质要求的优良品种，是选育优良全粉加工型品种的有效方法.有研究人员在不同贮藏条件下对马铃薯高代品系进行加工后的色泽评价，筛选出了与经典加工型品种Russet Burbank和Shepody具有同样优良加工色泽品质的品系[26].对马铃薯渐渗系后代群体在不同贮藏条件下进行加工色泽评价，发现块茎内还原糖、游离氨基酸和丙烯酰胺与马铃薯色泽品质显著相关[27].

本研究中发现马铃薯鲜薯块茎在25 ℃贮藏120 d时相对0 d块茎色泽变化差异最大，说明长时间贮藏对马铃薯鲜薯块茎色泽可产生较大影响，在薯粉的色泽分析中我们同样发现25 ℃贮藏120 d时相对0 d薯粉色泽变化差异最大.研究中我们还发现在短时间60 d贮藏期内4 ℃低温贮藏环境对马铃薯鲜薯块茎和薯粉色泽影响的程度明显大于25 ℃贮藏环境，而在长时间120 d贮藏期内4 ℃低温贮藏环境对马铃薯鲜薯块茎和薯粉色泽的变化具有抑制效益.通过马铃薯块茎成分与块茎和薯粉色泽相关性分析，结果发现马铃薯鲜薯块茎的总色差ΔE与可溶性糖和还原糖显著相关，而块茎的明暗值与还原糖含量显著负相关，说明马铃薯块茎内还原糖含量越高，块茎在贮藏期内光泽越暗、色泽变化程度越大，薯粉L值与块茎内可溶性糖含量呈极显著负相关，说明马铃薯块茎内可溶性糖含量越高，薯粉的光泽度越暗.