甘薯营养品质评价的研究进展

李星　赵海　刘国强　靳艳玲

摘 要：甘薯作为我国重要的粮食作物，含有极其丰富的营养物质。随着人们生活水平的提高，食品结构趋于多元化、保健化，食用甘薯市场日趋看好，而对甘薯营养品质的提升已经成为重要的研究领域。本文将从甘薯营养品质的评价方法以及甘薯营养品质的影响因素2个方面对甘薯营养品质的研究进展进行小结，为评估和提高甘薯营养品质提供理论参考。

关键词：甘薯;营养品质;评价方法;影响因素

中图分类号：S531 文献标识码：A DOI：10.19754/j.nyyjs.20201015003

甘薯（Ipomoea batatas（L.）Lam.）旋花科甘薯属，俗名地瓜、番薯等[1]。甘薯含有极其丰富的对人体有益的营养物质，同时甘薯具有提高人体免疫力、抗衰老等保健功能。随着研究的深入，人们对甘薯的益处了解得越来越多，其作为食物的比例也越高，因此，人们对甘薯营养品质的要求也随着需求的上升而逐渐上升。

对甘薯的营养品质进行衡量，了解甘薯所具备的营养成分并对其进行分析评价，并结合对甘薯营养品质产生影响的各类因素，对提升甘薯的营养价值十分有意义，因此，大量相关的研究相继开展，并且获得了一定成果。本文主要对甘薯营养品质的评价方法以及甘薯营养品质的影响因素进行综述。

1 甘薯营养品质评价的主要研究内容

甘薯营养品质的评价是对甘薯所具有营养成分的含量和品质进行评价，甘薯所含有的营养成分主要包括淀粉、可溶性糖、蛋白质、膳食纤维、矿质元素等，通过对甘薯的营养成分进行化学分析以及对甘薯的感官可接受性进行评价，从而对甘薯营养品质做出评价[2]。甘薯的营养成分受众多因素的影响，不同的因素对甘薯的营养品质影响也有所不同，本文从甘薯品种、肥料、生育期、气象条件、贮藏条件几种因素对甘薯营养品质的影响进行综述。

2 甘薯营养品质的评价

2.1 甘薯与其它作物营养成分的比较

甘薯作为重要的粮食作物，含有极其丰富的营养成分。对甘薯与其它粮食作物营养成分比较分析的研究也有很多，甘薯的营养平衡、全面，且营养价值很高，甘薯含有碳水化合物，β-胡萝卜素、维生素B、维生素C、矿物质（钙，磷，铁和钾）和膳食纤维等营养成分[3]。Tegeye等研究发现，与玉米粉、小麦粉相比，甘薯粉含有低于二者的脂肪含量，高于二者的碳水化合物含量以及矿物质含量;甘薯含有相对丰富的多胺和氨基酸。同时，还证实甘薯是维生素与胡萝卜素极好的来源，甘薯中维生素B1和维生素B2的含量远高于大米，是面粉的2倍，维生素E含量为小麦的9.5倍[4]。

2.2 甘薯的感官可接受性评价

甘薯的感官可接受性，即运用视觉、嗅觉、味觉、触觉几种感知途径对食品的特征或性质进行测量、分析、解释的一种科学方法。随着食品学的发展，人们对食品从入口前到接触、咀嚼、吞咽时的印象，需要一个具体的词语形容，便借用“质地”一词[5]。对甘薯的质地评价主要采取的是标度检验法，该方法以数字的形式来表示样品性质的强度（黏度、硬度、细腻程度等），同时使用相关的词汇来表达对该性质的感受（太软、合适等），这是目前甘薯质地评价体系中广泛应用的评价方法[2]。感官评价易受评价人员的喜好、状态等因素的影响，具有较强的主观性，误差比较大，但是甘薯作为粮食作物供人食用，人们对食用甘薯的可接受程度评价是必不可少的。

2.3 甘薯营养成分的分析

对甘薯营养品质的评价需要对其所含营养成分的含量与品质进行分析，在这方面已经有大量的研究，随着研究的深入以及技术的发展，除基本的营养成分外，甘薯所含有的其它特殊成分也逐渐被人所知晓。甘薯含有极丰富的营养物质，张嘉欣等研究表明，甘薯中淀粉含量极高，占鲜质量的15%～26%，不同品种的甘薯含量有所不同，最高可达30%;可溶性糖类占鲜质量的3%左右[6]。王丽等研究发现，对10个市售甘薯品种进行营养成分的分析，其中还原糖含量占3.17%～17.84%、蛋白质含量占1.15～4.20g·100g-1、粗脂肪为0.20～2.59gg·100g-1、粗纤维为0.97～2.16gg·100g-1、β-胡萝卜素的含量为0.10～0.91mg·kg-1[7]。除此之外，甘薯还含有其它对人体有益的营养物质，如黄酮类化合物、绿原酸等，由于含有黄酮类化合物，使得甘薯具有高抗氧化活性、低毒性及显著的清除人体自由基的功效。

2.4 甘薯营养成分的相关性及主成分分析

甘薯中所含有的营养成分极多，对品质评价的指标也比较多，各品种不同指标间存在显著差异。通过相关性分析结果发现，甘薯的很多指标间存在着显著的相关性。朱天文等研究甘薯营养成分间存在相关性，结果表明，不同营养成分之间相关性存在较大差异;粗蛋白与其它成分间的相关关系最弱，均未达到显著水平;粗脂肪与其它成分的相关关系中等，仅与干率呈显著负相关，与可溶性总糖呈显著性正相关，与粗纤维呈极显著的正相关;干率、可溶性总糖、淀粉、粗纤维、维生素C总体上表现出较为密切的相关关系[8]。同时，甘薯中各营养成分与甘薯的感官评价具有相关性，薛冠炜研究发现甘薯的硬度与还原糖存在极显著负相关;黏附性与还原糖存在极显著正相关。甘薯的营养成分间存在相互制约的关系，某些成分的改变极有可能引起其它成分发生相应的改变，进而影响甘薯的营养品质[2]。同时甘薯的品种与营养成分的含量也存在相关性，甘薯品种的食味与淀粉含量显著正相关，而与可溶性糖含量负相关;品质优良甘薯品种的口味与淀粉及可溶性糖含量正相关[9，10]。

为了能更好地评价甘薯的品质情况，采用先进的方法简化甘薯品质的评价指标是一个很好的解决方法。主成分分析是把多个指标转化为少数几个综合指标的一种统计分析方法[10]。把甘薯的各品质性状数量化，进行主成分分析，以确定甘薯品种分类的主要品质指标，使各类甘薯的评价更加客观。通过对营养成分划分为主要成分，王麗等分析发现，甘薯的前5个主成分的累积贡献率为89.91%，远远大于85%（主成分分析的基本原理），故前5个主成分可以表达原来主成分的信息，达到使用少量的指标便可以对甘薯的营养品质进行评价。其中，第1主成分是金属元素因子，第2主成分是基本营养成分因子，第3主成分是灰分因子，第4主成分是活性成分因子，第5主成分是营养成分辅助因子[7]。通过甘薯的主成分分值及方差贡献率，可计算甘薯的综合主成分分值，进而对甘薯营养品质进行衡量。

3 影响甘薯营养品质的因素

3.1 甘薯品种对营养品质的影响

不同品种的甘薯所含有的营养成分种类、含量都有所不同，其具体的用途也有所不同。按照甘薯的用途可将甘薯的品种分为淀粉加工型、酒精加工型、薯脯加工型、色素加工型、鲜食型、烤食型、茎叶菜用型、水果型、饲用型等[11]。甘薯品种的差异使得其自身含有的营养成分有所不同，根据营养成分与感官评价的相关性，进而也影响甘薯的食味。刘桂玲等对20个品种3种类型的甘薯營养成分差异进行分析发现，特用型甘薯的粗蛋白含量高于淀粉型和食用型;食用型甘薯的粗纤维含量最低，这也是食用型甘薯口感较好的因素之一[12]。李臣等对12个不同甘薯品种的主成分进行分析，发现不同品种甘薯的干率存在显著差异，其中淀粉加工型高于其它类型;可溶性蛋白含量的变化范围是5.42～14.35mg·g-1，不同品种间也存在显著差异;类胡萝卜素含量范围是0.51～10.46mg·100g-1，且鲜食型显著高于淀粉加工型[13]。唐忠厚等对不同肉色的甘薯营养品质进行评价，白肉品种的甘薯，具有高干率，高淀粉含量，但还原糖，黄酮类物质含量低;黄肉甘薯的类胡萝卜素、还原糖、多酚以及黄酮量较高，如“浙薯255”的总胡萝卜素含量达46.1mg·100g-1干重;而紫肉甘薯的花青素、微量元素、黄酮、多酚含量高于其它2种肉色品系的甘薯，如“宁紫薯2-2”的花青素含量达43.2mg·100g-1鲜重[14]。

3.2 甘薯的生育期对营养品质的影响

甘薯的生育期是指甘薯从扦插到收获的一段时间，在此过程中甘薯中的营养物质逐渐积累，甘薯的营养品质不仅受到甘薯品种的基因效应控制，同时与生育期内的环境效应有关，二者相互作用[15]。已经有学者对甘薯生育期中营养成分的变化进行研究，以寻求甘薯的最佳收获期，以获取具有不同营养价值的甘薯，按照甘薯的营养价值进行加工。朱燕燕等研究发现，不同生育期甘薯可溶性糖在扦插80～100d，其含量迅速上升达到峰值，随后含量迅速下降，同时，淀粉含量呈迅速上升趋势;到150d左右，可溶性糖含量有所回升，说明在生育后期，甘薯块根转化利用同化物的能力都明显减弱[16]。Hou等研究橙皮红薯在膨大期间主要营养成分的变化，发现在种植40～70d后，β-胡萝卜素的含量达到最大值，之后开始下降，整个生育阶段呈单峰波动趋势;而蛋白质的含量在40～100d的时间段中缓慢下降，100d达到最低值，后逐渐上升;淀粉含量在40～70d呈上升趋势，并达到最大值，后呈下降趋势;碳水化合物的含量变化趋势则与淀粉的变化趋势相反;甘薯薯块生长过程中，可溶性糖质量分数与淀粉质量分数呈显著负相关[17]。

3.3 肥料对甘薯营养品质的影响

有研究表明，适当增施氮肥可提高甘薯干物质生产能力和产量，然而过高的氮肥施用量会延迟结薯、导致地上部旺长、降低块根产量，也会显著降低甘薯块根可溶性糖、淀粉和维生素C的质量分数，同时还会对环境造成严重污染[18]。Duan等研究发现，氮肥的施加对甘薯的总淀粉含量，支链淀粉的含量都会产生显著影响，并且得到氮施加量为75kg·hm-2时，研究对象“济薯25”的淀粉含量以及甘薯产量最高[19]。刘明等发现氮肥的施用能够增加甘薯蛋白质的含量，降低甘薯的干物质率;而过量的施用氮则会显著降低甘薯的淀粉含量，还原糖和可溶性糖含量也会降低[20]。研究结果说明，施氮总体上会造成甘薯营养品质下降，但对于不同品种甘薯的影响有所不同。而对于不同的氮肥类型，甘薯的响应也不同，史春余等研究甘薯对铵态氮与硝态氮的吸收、利用及其氮素生产效率的影响，结果表明甘薯更适合施用铵态氮[21]。

磷是植物生长发育必需的大量营养元素之一，甘薯对磷的需要量虽然比氮和钾少，但磷的供给状况对甘薯的正常生长和品质特性有重要的影响[18]。唐忠厚等研究发现，施磷有利于甘薯蛋白质的积累，蛋白质含量达37.89%，但甘薯块根含糖量（可溶性糖与还原糖）出现不同程度下降趋势，其原因可能是磷与氮、钾肥的互作效应，增强了呼吸作用与碳氮代谢，促进甘薯块根膨大，光合产物转化呈现“稀释效应”的缘故，长期不施磷肥可使薯块的可溶性糖、还原糖含量显著提高[22，23]。总体来看，磷肥在茎叶生长中期吸收较少，而在块根膨大时期吸收较多，施磷肥能明显促进根系生长。Nascimento等研究施加磷肥对甘薯胡萝卜素含量的影响发现，磷肥影响甘薯中总胡萝卜素的含量，并得到P2O5施加量为174.09kg·hm-2时，总胡萝卜素的含量最高[24]。

甘薯是需钾量较多的作物，增施钾肥可提高其抗病、抗旱能力，增强耐贮性和干物质生产量，改善薯块品质。钾肥的合理施用是甘薯高产优质的重要前提，钾肥的施用时间、方法和用量均对甘薯的产量和品质产生影响[25，26]。已有研究表明，施钾能够改善甘薯的品质，但过高钾肥的施用和不施钾肥会降低甘薯的产量。同时，钾肥对不同品种甘薯营养品质的影响不同，宁运旺等发现，在土壤供钾水平较高的地区适宜推广种植淀粉型甘薯，而在土壤供钾水平较低的地区适宜推广种植紫色甘薯和食用型甘薯[27]。而钾肥的施用时期对甘薯的营养成分影响也不同。后猛等研究发现，封垄期追施钾肥淀粉含量最高，块根开始膨大期追施钾肥葡萄糖、果糖和蛋白质含量最高，生长前期追施钾肥麦芽糖和蔗糖含量最高，说明在甘薯生长早期追施钾肥有利于淀粉、麦芽糖和蔗糖的积累[28]。

3.4 环境条件对甘薯营养品质的影响

甘薯的营养品质不仅受到自身基因型的影响，同时也受到栽培环境的综合影响。汪宝卿等研究环境因素对甘薯营养品质的影响，并进行相关性分析发现，环境气象因子直接影响不同品种甘薯营养成分的变化，其对甘薯鲜薯产量、淀粉含量、可溶性蛋白含量及氨基酸含量的影响最大，呈极显著或显著相关。生薯淀粉含量与总积温、总地温呈显著正相关，与平均湿度呈极显著正相关，与总降水量和平均地温无显著相关性;生薯可溶性蛋白含量与总积温、总降水量、总地温及平均湿度呈极显著负相关，与平均地温呈极显著正相关;生薯氨基酸含量与总积温、总降水量、总地温及平均湿度也呈显著或极显著负相关[29，30]。Mortley等研究光照周期及辐照度对甘薯的影响，发现光照时间长、辐照度低时，甘薯叶片中的营养元素和矿物质含量会降低，且在不同品种间无显著差异[31]。

3.5 贮藏条件对甘薯营养品质的影响

要保证甘薯的品质，对甘薯进行合理贮藏是关键。史光辉等研究贮藏温度对不同甘薯品质的影响发现，在40d时间范围内，甘薯在4℃的温度下，其营养品质能够得到较好保持[32]。闵晓宇等研究在2种贮藏温度下甘薯的营养成分变化，发现4℃贮藏条件有利于甘薯水分保持，但在该温度下营养指标变化较大，14℃贮藏条件下营养物质变化较小，更利于营养物质的保持，故在此温度条件下贮藏甘薯更好[33]。Huang等研究在15℃和環境温度（23.8～28.4℃）下甘薯中糖含量的变化情况，发现在15℃下贮藏甘薯，甘薯的总糖含量会上升，且随贮藏时间的延长，甘薯不会出现发芽的情况[34]。林婕等研究发现，7℃和10℃的低温贮藏能有效抑制甘薯呼吸，减少质量损失，抑制甘薯品质劣变，较好地维持甘薯质地，减少营养成分的耗散，但随着贮藏时间的延长，甘薯的冷害现象严重，营养物质大量流失;贮藏温度为13℃和16℃时，贮藏后期甘薯呼吸旺盛，营养物质消耗过快，失重率高，容易造成软腐，不利于长期贮藏;而10℃下贮藏90d后甘薯品质仍保持较好，因此在一定温度范围内，可以认为10℃是甘薯的最适贮藏温度[35]。因此，可以得出结论，在较短的贮藏时间内，低温有利于甘薯水分的保持，而长时间的贮藏，甘薯的贮藏温度则应较高。

4 展望

由于甘薯含有丰富的营养物质以及具备极强的保健功能，在追求健康生活的今天，对于甘薯营养品质的研究也越来越多，研究甘薯的营养品质，尽可能地开发甘薯潜藏的功能，发挥其最大的价值。

对甘薯营养品质的评价，能够更好地了解甘薯所具备的营养价值，了解对甘薯营养品质产生影响的各类因素，对于甘薯优良品种的选育以及提高甘薯营养品质是十分必要的。了解不同品种的甘薯所含有营养成分的差异，根据营养成分的比例含量确定甘薯的具体用途;根据肥料对甘薯营养品质的影响，更好地利用肥料提高甘薯的营养品质等一系列研究都对更好地发挥甘薯的营养价值有所帮助。甘薯的种植、生育、收获、贮藏各个阶段，甘薯的营养品质都在不断变化，影响其品质的因素也有很多，目前的研究已经涉及多方面，但并不全面，因此，为更好地开发甘薯的营养价值，研究人员应该更加努力，更加深入开发甘薯所具备的营养功能，在对甘薯本身所含有的营养了解的基础上，进一步对甘薯营养品质进行调控，尽可能最大程度地发挥甘薯的营养功能。

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（责任编辑 李媛媛）

收稿日期：2020-08-17

基金项目：国家现代农业产业技术体系建设专项基金（项目编号：CARS-10-B22）;国家重点研发计划项目（项目编号：2018YFF0213505）

作者简介：李星（1997-），女，硕士;通信作者靳艳玲，副研究员，硕士生导师。