不同甘薯品种（系）品质性状差异研究

骆乐谈，章红运，石 江，赵 琳

（1.杭州市农业科学研究院，浙江 杭州 310024；2.浙江勿忘农种业股份有限公司，浙江 杭州 310020）

块根是贮藏养分的器官，可作为粮食供人们食用。甘薯是典型块根作物，其形状、皮肉颜色、食用品质等指标因品种、栽培条件和土壤不同而有差异。甘薯的形状可分为纺锤形、圆筒形、球形和块形等，皮色有红色、白色、黄色、粉红色和紫色等，肉色也可分为橘红色、黄色、白色、紫色或带有部分紫晕等。根据用途及品质特点可将甘薯分为淀粉型、食用型、兼用型、特用型、叶菜型[1-2]。淀粉是高等植物中碳水化合物的主要贮藏形式。甘薯块根既是储藏养分的器官，又是重要的营养繁殖器官，其淀粉含量尤为丰富[3]。甘薯品质主要包括外观品质、营养品质、贮藏品质及加工品质[4]，薯块大小、形状、皮色及肉色等属于外观品质[5]，淀粉、可溶性糖、维生素、蛋白质及氨基酸等属于营养品质[6]。甘薯不同生长时期的变化规律不同，生长前中期茎叶快速生长，以维持较高的光合速率，更多地积累光合产物；生长后期以块根膨大为主，此时茎叶生长速度变慢[7-9]。不同甘薯品种生长规律不同，块根品质性状也存在基因型差异[10-11]，因此，在甘薯品种选育过程中加强对农艺性状及品质性状的差异研究，寻找外观表型与内部结构关联点，可以为高产优质甘薯选育及深层次机理研究提供理论基础。同时，分析不同甘薯品种的淀粉特性指标，还可以为甘薯加工及鲜薯电商销售的品种选择做指引。本试验对浙江省杭州地区种植的16 个甘薯品种（系）的主要品质性状及淀粉特性进行了比较，旨在为浙江地区高产优质甘薯的选育提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试材料为来自4 个选育单位的16 个不同类型甘薯品种（系），具体名称见表1。

表1 供试甘薯材料

1.2 试验设计

2019年5月15日扦插薯苗，8月20日收获。单行种植，每个品种（系）设3 个小区，小区长13 m、宽1 m，小区面积13 m2，垄距40 cm，株距25 cm，收获时现场测定并记录甘薯的植物学特征：叶形、薯形、薯皮色、薯肉色。冻干率、可溶性糖、蛋白质含量等品质性状及甘薯淀粉特性的测定于收获后进行。

1.3 样品制备

冻干粉样制备：各品种（系）均选取3 个中等大小的完整薯块，洗净晾干后用切片机切成3 mm 的薄片，先用液氮浸泡，后移至冷冻干燥机中冷冻干燥，待完全冷冻干燥后用锤式旋风磨磨粉，过80 目网筛，装入密封袋，置于-20 ℃冰箱保存，待用。

甘薯淀粉样的制备：甘薯淀粉提取采用组织捣碎法，将洗净的鲜薯先切成丁，再用组织捣碎机加水捣碎，通过100 目网筛过滤，洗出淀粉，淀粉浆沉淀8 h 后，弃去上清液，最后用去离子水洗2 次，取出淀粉在40～45 ℃下鼓风烘干。用研钵磨碎，并全部通过100 目网筛，装入封口塑料袋密封，恒温5 ℃保存，以防变质。各品种（系）采用相同的淀粉提取方法和保存条件。

鲜样制备：各品种（系）均选取3 个中等大小的完整薯块，洗净晾干后切成小薯丁，混匀装入自封袋置于-80 ℃冰箱，待用。

1.4 测定指标与方法

1.4.1 营养成分 冻干率测定：各品种（系）均选取完好无损且大小相近的薯块3 块，将薯块切成薄片后随机取300.00 g，在冻干机中冻干，计算薯块冻干率。3 次重复，取平均值。

淀粉含量测定参照参考文献［5］的盐酸酸解DNS 比色法，在此基础上稍做更改，操作方法如下：准确称取预先烘干至恒重的分析纯葡萄糖1.00 g，将其溶解后定容至1 000.0 mL，制成葡萄糖标准液。吸取0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4 mL 标准液置于刻度试管中，分别补加蒸馏水至2.0 mL，再加入1.5 mL的3，5-二硝基水杨酸试剂（DNS）显色剂，沸水浴5 min 取出冷却至室温，加水定容至25.0 mL，充分摇匀，于540 nm 处测定吸光度值并制作标准曲线。称取甘薯冻干样1.00 g，将称量好的样品完全转移到50.0 mL 的离心管中，加入85%的乙醇8.0 mL，50 ℃水浴保温30 min，取出后快速冷却至室温，以4 000 r/min 离心5 min，弃去上清液，沉淀重复清洗3 次，即得到脱糖后的薯渣，在得到的沉淀中加入10.0 mL 6 mol/L 的盐酸和14 mL 蒸馏水，振荡混匀。沸水浴30 min，结束后用碘-碘化钾溶液检验水解的程度。水解完全后取出冷却至室温，过滤去杂，用40% NaOH 中和滤液至中性或微碱性，将调好pH 值的滤液完全转移到100.0 mL 容量瓶中，定容至刻度即得到待测液。在540 nm 处测定待测液吸光度值，计算淀粉含量。

可溶性糖含量测定参照参考文献［12］的蒽酮比色法，在此基础上稍做更改，操作方法如下：称取蒽酮1.00 g 加乙酸乙酯50.0 mL 配成蒽酮试剂，制作标准曲线，再称取1.00 g 蔗糖定容至100.0 mL，摇匀，取1.0 mL 蔗糖溶液再定容至100.0 mL，得到0.1 mg/mL 蔗糖标准溶液。吸取0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4 mL 标准液置于刻度试管中，分别补加蒸馏水至2.0 mL，再在每个试管中加入蒽酮试剂0.5 mL 和浓硫酸5.0 mL，沸水浴1 min，冷却后测630 nm 处吸光度值，并记录数据，得到标准曲线。称取冻干样1.00 g 于25.0 mL 离心管中，加入蒸馏水两两配平，加盖后在60 ℃水浴保持20 min，以7 000 r/min 离心10 min，重复提取3 次，上清液合并定容至100.0 mL，待测。取待测液1.0 mL 稀释10 倍，取0.5 mL 稀释后待测液，加入1.5 mL 水、0.5 mL 蒽酮试剂、5.0 mL 浓硫酸，摇匀后，沸水浴1 min，冷却，630 nm 处测吸光度值。

ω/%=［（c×VT×N）/（VS×m）］×100

式中，ω 为可溶性糖含量；c 为标准曲线上得到的质量（mg）；VT为总待测液体积（mL）；N 为稀释倍数；VS为吸取待测液体积（mL）；m 为总样品量（mg）。

蛋白质含量：具体测定方法参照参考文献［5］的DD 法。

1.4.2 淀粉品质 淀粉粒大小和分布的测定：称取0.01 g 制好烘干的待测淀粉样本溶于50.0 mL 水中，放于荧光正置显微镜物镜20 倍下观察形态。

1.4.3 淀粉黏滞特性 甘薯淀粉黏滞特性的测定方法参照参考文献［13］，利用快速黏度分析仪进行测定，具体步骤为：首先称取3.00 g（干基）甘薯全粉和25.00 g 超纯水于铝盒，然后将称好的甘薯淀粉放入装有超纯水的铝盒，最后用小螺旋桨将淀粉充分搅拌成悬浮液后卡入快速黏度分析仪进行检测，测试程序设定见表2。

表2 快速黏度分析仪测试程序设定

1.4.4 淀粉晶体结构 甘薯淀粉的晶体结构用粉末X 射线衍射仪-6000 进行测定。

1.4.5 甘薯烤薯食味评价 各品种（系）均挑选中等大小的无损薯块3～5 个，洗净后放于250 ℃烤箱中烘烤60 min 至薯块熟透，将烤熟的薯块取出趁热进行品尝。随机选定10 位品尝人员根据薯块的色泽（10 分）、气味（10 分）、甜味（10 分）、面度（10 分）和纤维感（10 分）等指标依次对不同品种（系）的甘薯进行评鉴。

1.5 试验仪器与设备

试验所用主要仪器与设备的名称和型号见表3。

表3 主要仪器与设备

1.6 数据处理

采用Excel 2016 软件进行数据整理。采用SAS JMP 14 pro 和OriginPro 8.5 软件进行数据分析和作图。图中数值为均值加减标准差，小写字母不同表示处理间存在显著差异（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同甘薯品种（系）植物学特征

对16 个甘薯品种（系）进行了植物学特征调查，甘薯叶形以裂叶为主，薯形以长纺锤形和纺锤形为主，薯皮色多为红色，薯肉色有黄色、紫色、橘红色、白色、淡黄色（表4）。

表4 不同甘薯品种（系）植物学特征

2.2 不同甘薯品种（系）营养品质的差异

2.2.1 不同甘薯品种（系）冻干率的差异 对16 个甘薯品种（系）进行薯块冻干率测定。由图1 可知，不同甘薯品种（系）冻干率存在显著差异，品系ZH1042、品种浙薯20 和品系F2-93 的冻干率较高，分别为41.22%、40.75%和40.50%，3 个品种（系）差异不显著（P＞0.05）；品系ZZ1-358 的冻干率最低，为30.52%，与其他品种（系）相比差异显著（P＜0.05）。

图1 不同甘薯品种（系）的冻干率

2.2.2 不同甘薯品种（系）淀粉含量的差异 通过对16 个甘薯品种（系）的淀粉含量进行差异性分析（图2） 可知，品系ZH1042 的淀粉含量最高，为78.00%，与其他品种（系）相比差异显著（P＜0.05）；其次为品系16-22，淀粉含量为76.94%，与其他品种（系）相比差异显著（P＜0.05）；品系ZZ1-358 的淀粉含量最低，为59.50%，与其他品种（系）相比差异显著（P＜0.05）。品系ZH1042 冻干率和淀粉含量均最高，品系ZZ1-358 冻干率和淀粉含量均最低。

图2 不同甘薯品种（系）的淀粉含量

2.2.3 不同甘薯品种（系）可溶性糖和蛋白质含量的差异 由图3 可知，品系ZZ1-358 和品种浙薯132的可溶性糖含量较高，二者差异不显著（P＞0.05），与其他品种（系）相比差异显著（P＜0.05）；品系16-22的可溶性糖含量最低，与其他品种（系）相比差异显著（P＜0.05）。品系ZZ1-358 和品种浙薯70 的蛋白质含量较高，分别为5.56%和5.54%，二者差异不显著（P＞0.05），与其他品种（系）相比差异显著（P＜0.05）。品系Z329 和ZH1042 的蛋白质含量较低，分别为3.64%和3.60%，二者差异不显著（P＞0.05）；品系Z329 与B469、F2-93 相比差异不显著（P＞0.05），与其他品种（系）相比差异显著（P＜0.05）。同时发现淀粉含量最高的品系ZH1042，可溶性糖含量较低（6.26%），略高于品系16-22（5.32%）。

图3 不同甘薯品种（系）的可溶性糖和蛋白质含量

2.2.4 不同甘薯品种（系）总淀粉酶活性、β-淀粉酶活性和α-淀粉酶活性的差异 由图4 可知，16 个甘薯品种（系）中品系ZZ1-358 的总淀粉酶活性、β-淀粉酶活性和α-淀粉酶活性均为最低，其中总淀粉酶活性和β-淀粉酶活性与其他品种（系）相比差异显著（P＜0.05）；品种浙薯20、品系Z329 和F2-93的总淀粉酶活性较高，3 个品种（系）差异不显著（P＞0.05）；β-淀粉酶活性较高的甘薯品种（系）为QZ2-2、H2、浙薯20、Z329 和浙薯70，品种（系）间差异不显著（P＞0.05）；α-淀粉酶活性较高的甘薯品种（系）为浙薯20、Z329、F2-93、ZH1042、心香和浙薯70，品种（系）间差异不显著（P＞0.05）。

图4 不同甘薯品种（系）总淀粉酶活性、β-淀粉酶活性和α-淀粉酶活性

2.3 不同甘薯品种（系）淀粉品质特性的差异

2.3.1 不同甘薯品种（系）淀粉纯度的差异分析 由图5 可知，衢紫薯9 号、金薯67、ZH1042 和Z329 总淀粉含量较高，分别为92.77%、91.40%、91.17%和91.10%，4 个品种（系）差异不显著（P＞0.05），表明这4 个甘薯品种（系）提取的淀粉纯度较高；品种心香总淀粉含量最低（81.37%），与其他品种（系）相比差异显著（P＜0.05），说明其提取的淀粉纯度最低。

图5 不同甘薯品种（系）总淀粉含量

2.3.2 不同甘薯品种（系）淀粉粒形状分析 由图6可知，16 个甘薯品种（系）淀粉颗粒的形状大致相同，大部分甘薯淀粉的颗粒形状为球形或椭球形、小部分淀粉的颗粒呈现不规则形状，表面较为平整、光滑。在显微镜20 倍下测定的甘薯淀粉粒径为3.10～34.65 μm，品系F2-93 和Z329 淀粉粒径≤12.18 μm 的小颗粒粒径占比较大，品系ZH1042 淀粉粒径≥12.18 μm的大颗粒粒径占比较大。

图6 不同甘薯品种（系）淀粉粒形状（20×）

2.3.3 不同甘薯品种（系）淀粉黏滞特性分析 由表5 可知，品系金薯67 和品种衢薯2 号的淀粉最高黏度显著（P＜0.05）高于其他品种（系），品种浙薯20的淀粉最高黏度显著（P＜0.05）低于其他品种（系）；品系B469 和品种衢薯2 号的淀粉热浆黏度显著（P＜0.05）高于其他品种（系），品系ZH1042、16-22、Z329 和品种浙薯20 的淀粉热浆黏度显著（P＜0.05）低于其他品种（系）；品系金薯67 的淀粉崩解值显著（P＜0.05）高于其他品种（系）；品种浙薯20 和品系F2-93 的淀粉崩解值显著（P＜0.05）低于其他品种（系）；品种衢薯2 号的淀粉最终黏度显著（P＜0.05）高于其他品种（系），品种浙薯20 和品系ZH1042 的淀粉最终黏度显著（P＜0.05）低于其他品种（系）；品种浙薯132 的淀粉回复值显著（P＜0.05）高于其他品种（系），品系16-22 的淀粉回复值显著（P＜0.05）低于其他品种（系）。品系H2 淀粉糊化的峰值时间最短，且与其他品种（系）相比差异显著（P＜0.05）；品系B469、F2-93 和品种浙薯70 淀粉糊化的峰值时间高于其他品种（系），3 个品种（系）差异不显著（P＞0.05）。品系F2-93 和品种浙薯20 的淀粉糊化温度较高，二者差异不显著（P＞0.05），但与其他品种（系）相比差异显著（P＜0.05）；品系16-22、H2 和品种浙薯132 的淀粉糊化温度较低，3 个品种（系）差异不显著（P＞0.05），但与其他品种（系）相比差异显著（P＜0.05）。

表5 不同甘薯品种（系）淀粉的黏滞特性

2.4 不同甘薯品种（系）食味的差异

人们通过嗅觉能够感觉出甘薯烤薯的气味，烤薯香味有愉悦人体神经系统的作用，同时能够勾起人的食欲，提高人们对甘薯的消费量。本试验从薯肉色泽、气味、甜度、面度和纤维感5 个方面对16 个甘薯品种（系）的烤薯食味进行评价。由表6 可知，金薯67、QZ2-2、衢薯2 号、衢紫薯9 号和B469 的烤薯在薯肉色泽方面的评分较高，且品种（系）间无显著差异（P＞0.05）；ZH1042、F2-93 和浙薯132 的烤薯在薯肉色泽方面的评分较低，且品种（系）间无显著差异（P＞0.05）；金薯67 和心香烤薯的气味评价显著（P＜0.05）高于浙紫薯3 号、F2-93、ZH1042、浙薯132、浙薯70；金薯67、心香、QZ2-2、浙薯20 和Z329烤薯的甜度较高，F2-93 和浙紫薯3 号烤薯的甜度较低；F2-93 烤薯的面度与金薯67 相比差异显著（P＜0.05）；F2-93、ZH1042 烤薯的纤维感与金薯67相比差异显著（P＜0.05）；金薯67、心香、QZ2-2 和Z329 烤薯的总评分显著（P＜0.05）高于ZH1042、F2-93、浙紫薯3 号和浙薯132。

表6 不同甘薯品种（系）烤薯食味评价结果

2.5 不同甘薯性状的相关性分析

通过对各指标进行相关性分析可知（表7）：最高黏度与热浆黏度、崩解值、最终黏度呈极显著正相关（P<0.01），与总淀粉酶活性、冻干率呈显著负相关（P<0.05）；热浆黏度与最终黏度呈极显著正相关（P<0.01）；崩解值与峰值时间、总淀粉酶活性、冻干率呈显著负相关（P<0.05），与糊化温度呈极显著负相关（P<0.01），与可溶性糖含量、食味总评呈显著正相关（P<0.05）；峰值时间与糊化温度呈极显著正相关（P<0.01）；总淀粉酶活性与冻干率呈显著正相关（P<0.05）；淀粉含量与可溶性糖含量、蛋白质含量呈极显著负相关（P<0.01），与冻干率呈极显著正相关（P<0.01）；可溶性糖含量与蛋白质含量呈显著正相关（P<0.05），与冻干率呈显著负相关（P<0.05）；蛋白质含量与冻干率呈极显著负相关（P<0.01），与面度呈显著负相关（P<0.05）；冻干率与面度呈极显著正相关（P<0.01）；面度与纤维感呈极显著正相关（P<0.01），与食味总评呈极显著负相关（P<0.01）；纤维感与食味总评呈极显著负相关（P<0.01）。

表7 各指标之间的相关性分析

2.6 不同甘薯品种（系）淀粉含量的聚类分析

甘薯的淀粉含量在很大程度上影响食用品质。本试验对16 个甘薯品种（系）淀粉含量进行Ward法层次聚类分析。由图7 可知，16 个甘薯品种（系）可以分为4 类：（1）16-22、ZH1042、QZ2-2 和Z329归为一类，淀粉含量>74%，为高淀粉含量的甘薯，适合用于生产淀粉；（2）B469、心香、浙薯20、金薯67、F2-93 和衢薯2 号归为一类，淀粉含量69%～73%，为中等淀粉含量的甘薯，适合鲜食；（3）H2、浙薯70、衢紫薯9 号、浙薯132 和浙紫薯3 号归为一类，淀粉含量60%～68%，为中低等淀粉含量的甘薯，适合兼用与鲜食和果脯加工；（4）ZZ1-358 为单独一类，淀粉含量<60%，为低淀粉含量的甘薯，适合烘烤。

图7 不同甘薯品种（系）淀粉含量的聚类分析

2.7 不同甘薯品种（系）淀粉的晶体结构特性分析

由图8 可知，16 个甘薯品种（系）的淀粉衍射强度不同，不同衍射角下，浙薯70 的衍射强度大于其他品种（系），H2 的衍射强度小于其他品种（系）。16 个甘薯品种（系）的淀粉X 射线衍射表现为2θ 在15°～23°有3 个强峰，晶体结构为A 型。

图8 不同甘薯品种（系）淀粉X 射线衍射图谱

3 结论与讨论

目前，我国甘薯的消费已进入以加工为主的阶段[14]，尤以淀粉加工为主[15]。甘薯的规模化和标准化栽培，也使专用型甘薯品种的推广应用面积明显增大[16]。甘薯的淀粉产量取决于鲜薯产量和薯块淀粉含量的综合表现，但实际生产中，鲜薯产量与薯块淀粉含量相互矛盾，因此，甘薯高淀粉品种的选育难度较高[17]。本试验主要对16 个甘薯品种（系）的品质性状进行了差异分析，并对淀粉主要品质性状进行了比较。结果表明，品系ZH1042 的冻干率和淀粉含量最高，但可溶性糖含量较低，蛋白质含量最低；品系ZZ1-358 的冻干率和淀粉含量最低，且总淀粉酶活性、α-淀粉酶活性和β-淀粉酶活性也最低，但蛋白质含量和可溶性糖含量最高；品种浙薯20 的总淀粉酶活性和α-淀粉酶活性最高，品系QZ2-2 的β-淀粉酶活性最高；因此，综合以上品质指标考虑今后可将品系ZH1042 作为“淀粉型”甘薯利用，将品系ZZ1-358 作为“烘烤型”甘薯利用。同时发现淀粉含量最高的品系ZH1042，其可溶性糖含量较低（6.26%），说明淀粉含量低的甘薯品种（系）甜度高于淀粉含量高的甘薯品种（系）。衢紫9 号、金薯67、ZH1042 和Z329 所提取的淀粉纯度优于其他品种（系），而心香的淀粉纯度最低；从显微镜中可以看出，品系F2-93 和Z329 淀粉的小颗粒粒径占比较大，品系ZH1042 淀粉的大颗粒粒径占比较大。说明衢紫9 号、金薯67、ZH1042 和Z329 的淀粉纯度较高，在淀粉加工生产中具有优势。颗粒大或结构松散的淀粉一般较颗粒小、结构紧密的淀粉易于糊化和加工，加工的产品透明劲道[18-20]。因此，品系F2-93 和Z329 的淀粉不适合加工，而品系ZH1042 适合。16 个甘薯品种（系）的淀粉黏滞特性分析表明，品系金薯67 的淀粉最高黏度和崩解值高于其他品种（系），说明其不太适合加工，适合鲜食。

对16 个甘薯品种（系）进行烤薯食味评价表明，品系金薯67 的薯肉色泽评分最高，品系ZH1042 的薯肉色泽评分最低；品系金薯67、ZZ1-358 的气味评分较高，品系ZH1042 的气味评分较低。品系金薯67 的甜度评分最高、面度评分最低，品系ZH1042的甜度评分较低、面度评分最高。品系金薯67 烤薯的总评分最高，品系ZH1042 烤薯的总评分最低。说明品系金薯67、ZZ1-358 适合烘烤食用，品系ZH1042 不适合烘烤食用。本研究未做蒸煮研究，但烤薯食味评价结果发现，烤薯口感与淀粉和可溶性糖均无相关性，今后需要进一步深入研究。

相关性分析表明，16 个甘薯品种（系）块根中的淀粉含量与可溶性糖含量、蛋白质含量呈极显著负相关（P<0.01），最高黏度与热浆黏度、崩解值、最终黏度呈极显著正相关（P<0.01），热浆黏度与最终黏度呈极显著正相关（P<0.01），崩解值与糊化温度呈极显著负相关（P<0.01）。食味总评与各指标的相关分析显示，食味总评与崩解值显著正相关（P<0.05），与面度、纤维感极显著负相关（P<0.01）。同时，食味总评还与淀粉含量负相关，与可溶性糖含量正相关，这与林汝湘等[21]报道的品质中等甘薯品种的食味品质与淀粉含量显著正相关，与可溶性糖含量负相关；品质优良甘薯品种的口味与淀粉、可溶性糖含量正相关的结果不完全一致。分析其原因，可能是由于食味评价的人员选择具有一定的随机性，因此，食味品质的总体评价结果会因个人对甘薯烤薯的喜爱程度而异。

不同农作物其淀粉的结晶结构不同，主要分为3 种类型的粉末X 射线衍射图：（1）谷物类，以稻米、小麦、玉米淀粉为特征的A 型模式，其特征峰表现为15°～23°有3 个明显的强峰；（2）块茎和果实，以马铃薯、西米和香蕉淀粉为特征的B 型模式，其特征峰表现为5.6°、17°、22°和24°出现较强的衍射峰；（3）一些块根和豆类淀粉属于C 型模式，C 型是A 型和B 型的综合，和A 型相比衍射图谱在5.6°处有一个中强峰，该峰在样品干燥或部分干燥时可能消失，和B 型的衍射图谱相比在23°展现的是一个单峰[22]。本试验结果表明，16 个甘薯品种（系）的淀粉X 射线衍射表现为2θ 在15°～23°有3 个强峰，其晶体结构为A 型。说明本试验中的16 个甘薯品种（系）晶体结构一致，不受品种（系）的影响。

综合以上指标得出，16 个甘薯品种（系）中，品系金薯67、ZH1042、ZZ1-358 品质性状优良，具有一定的综合利用价值。本研究仅侧重于品质方面的分析，并未在农艺性状、产量等方面做比较，今后可对16 个甘薯品种（系）的农艺性状、产量等指标进行深入研究。