甘薯甜度与薯块蒸煮前后糖分的相关性研究

吴列洪 沈升法 李 兵

(浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所，杭州 310021)

甘薯甜度与薯块蒸煮前后糖分的相关性研究

吴列洪 沈升法 李 兵

(浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所，杭州 310021)

测定了357个干率范围在17.26%～42.42%的甘薯育种选种圃群体蒸煮前后的还原糖、可溶性糖及其甜度。研究表明:甜度与熟薯的可溶性糖、还原糖、生薯可溶性糖呈极显著相关，相关系数分别为0.360＊＊、0.277＊＊、0.274＊＊，与生薯还原糖没有明显相关性，其相关系数仅为 0.039。对熟薯的可溶性糖进行分解研究表明，蒸煮过程中产生的还原糖和可溶性多糖对甜度的贡献率分别为47.66%、32.07%。按甜度分级的群体平均数分析，甜度同样与熟薯的可溶性糖、还原糖、生薯可溶性糖呈显著相关性，相关系数分别为0.977＊＊、0.974＊＊、0.962＊＊，与生薯还原糖没有明显相关性，其相关系数仅为 0.225。对上述糖分指标的群体分布研究表明，生薯还原糖、生薯可溶性糖、熟薯还原糖呈较窄的正态分布，而熟薯可溶性糖呈较宽的正态分布。综合分析得出，熟薯可溶性糖与甜度具有较高的相关性和品种间的差异，更适合作为甘薯甜度评价的指标和食用品种品质育种指标，甘薯的甜度主要来源于蒸煮过程中产生的糖分而非鲜薯糖分。

甘薯 甜度 还原糖 可溶性糖

甘薯食用品种最重要的品质指标是甜度，在育种实践中，生鲜薯甜度被作为育种工作者在田间筛选的最方便的指标，在品质分析和品种评价中，鲜薯可溶性糖通常被作为一个重要的品质指标和食用品种育种目标。“十一五”国家支撑计划“高产优质专用甘薯育种技术研究及新品种选育”项目指南中优质食用甘薯新品种主要指标“可溶性糖含量5%以上”也是指生鲜薯可溶性糖，现有文献通常利用生鲜薯可溶性糖作为评价食用品种食味或甜度的主要指标［1－2］。在育种中，经常发现田间品尝鲜薯较甜的品种，蒸煮后并不甜，相反的一些鲜薯不太甜的品种蒸煮后会非常甜。林汝湘等［3］研究了298份南方甘薯品种群体后认为鲜薯可溶性糖与食味无关。通常我们食用的是煮熟的甘薯而不是生鲜薯，生鲜薯可溶性糖是否能代表煮熟甘薯的糖度和甜度?陆国权等［4－5］研究指出，甘薯蒸煮后还原糖大幅度增加，但没有明确阐明其与甜度的关系。因此有必要研究鲜薯蒸煮前后糖分变化及与甜度的相关性。

1 材料与方法

1.1 试验材料与仪器

2009年本院甘薯育种选种圃品系357个，包括2005年以来各级选种圃选留品系，其中2009年实生圃选留株系274个，这些品系来源于3万粒由40余个各类亲本配组的120余个杂交组合，按淀粉用、食用、高产兼用等多个育种目标筛选选留的材料，其遗传基础广泛，表型差异大，几乎能覆盖具备生产利用价值的各种类型甘薯。

BS223S电子天平:赛多利斯科学仪器有限公司;DT200A电子天平:常熟长青仪器仪表厂;DKS－24恒温水浴锅、DHG－9123A电热鼓凤烘箱:杭州蓝天化验仪器厂;SGD－Ⅲ自动还原糖测定仪:山东省科学院生物中心。

1.2 试验方法

所有测定在鲜薯收获后1个月左右开始，为避免薯块个体间差异，选取一个中等大小薯块，横向对切，半个测定生薯还原糖、生薯可溶性糖，半个蒸熟品尝评定甜度，并取样测定熟薯还原糖、熟薯可溶性糖。

1.2.1 甜度

参考国家甘薯区试方案，鲜薯蒸熟后采用人工品尝打分法，5分制10级，级差0.5分，以徐薯18和南薯88为参照，徐薯18甜度3.0分，南薯88甜度4.0分，试验材料根据品尝甜味与徐薯18和南薯88的差异，给出相应的分值。

1.2.2 干率测定［4－5］

鲜薯烘干计重法:鲜薯刨丝、80℃烘干至恒重，测定干率。

1.2.3 还原糖测定

干样粉碎后，按国标GB 5009.7—2008测定还原糖，根据干率折算成鲜基还原糖含量。

1.2.4 可溶性糖

1.2.3 中同步取澄清液用6 mol/L盐酸水解后再按国标GB 5009.7—2008测定还原糖，根据干率折算成鲜基可溶性糖含量。

1.3 数据处理

数据处理利用Excel的图标和数据分析功能和SPSS统计软件的相关性分析。

2 结果与分析

2.1 试验群体干率、糖分、甜度分布

2.1.1 干率

试验群体干率在 17.26%～42.42%，极差25.16，平均29.77%(表1)。干率介于25%～35%之间的个体较多，基本呈正态分布(图1)，能代表育种中可能出现的干率范围和频率。

表1 试验群体干率与糖分统计数据

图1 群体干率分布

2.1.2 糖分

试验群体平均生薯还原糖、可溶性糖和熟薯还原糖、可溶性糖依次递增，分别为2.49%、4.81%、6.14%和13.12%(表 1)，鲜薯还原糖、可溶性糖和熟薯还原糖呈较为标准的正态分布(图2)，其中生薯可溶性糖和熟薯还原糖具有相似的频率分布图和标准差，在图2上熟薯还原糖曲线比生薯可溶性糖曲线向右平移了1.33个单位，提示熟薯还原糖与生薯可溶性糖之间存在某种联系。熟薯可溶性糖比生薯可溶性糖提高了8.31，增幅为172.77%，但个体变异幅度也大大增加，标准差比生薯可溶性糖增加近2倍，提示熟薯可溶性糖的产生具有更复杂的影响因素，而不仅仅与生薯糖分相关。

图2 群体糖度分布

2.1.3 甜度

试验群体甜度范围2.5～4.5，平均甜度3.28(表1)，介于对照徐薯18和南薯88之间，其分布(图3)基本呈正态分布数据，大于平均数的个体略多，体现出一个经过人工筛选群体的特征。可以认为甜度数据虽然在个体水平上可能存在人为误差，但在总体水平上基本符合实际。

图3 甜度分布

2.2 个体水平上糖分与甜度的相关性

对生薯的还原糖、可溶性糖，熟薯还原糖、可溶性糖分别与口感品尝的甜度数据进行个体水平上的相关分析，其回归方程和相关系数分别如下(甜度y):

生薯还原糖(x):y=2.878x+3.204 r=0.039

生薯可溶性糖(x):y=14.197x+2.593

r=0.274＊＊

熟薯还原糖(x):y=14.173x+2.405 r=0.277＊＊

熟薯可溶性糖(x):y=6.717x+2.395 r=0.360＊＊

显然，生薯还原糖与甜度相关性不显著，生薯可溶性糖、熟薯还原糖和熟薯可溶性糖与甜度都具有极显著相关性，并且熟薯可溶性糖与甜度的相关系数更高，而生薯可溶性糖、熟薯还原糖与甜度的相关性基本一致，不仅相关系数接近，回归方程的斜率也接近，进一步提示熟薯还原糖与生薯可溶性糖之间存在特定的联系。

熟薯可溶性糖包含了还原糖，定义可溶性多糖为除了还原糖以外的可溶性糖即:可溶性多糖(x2)=可溶性糖(x)－还原糖(x1)，对甜度作二元相关分析，得到回归方程和相关系数为(甜度y):

y=10.214 x1+5.692x2+2.251 r=0.366＊＊

说明在甜度中，还原糖(x1)的贡献率比非还原糖的可溶性多糖(x2)高1倍左右。

熟薯还原糖(x)可以分解为生薯原有的还原糖(x1)和蒸煮过程中产生的还原糖(x2=x－x1)，同样对甜度作二元相关分析，得到回归方程和相关系数为(甜度y):

y=9.254x1+13.548x2+2.549 r=0.259＊＊

显然蒸煮过程中产生的还原糖对口感甜度的贡献比生薯原有的还原糖高46.40%，进一步说明生薯还原糖与甜度相关性不显著，甜度主要来自熟薯还原糖，而这部分还原糖主要在蒸煮过程中产生。

同样把生薯可溶性糖分解为生薯还原糖(x1)和可溶性多糖(x2)，对甜度作二元相关分析，得到回归方程和相关系数为(甜度y):

y=5.300x1+10.564x2+2.892 r=0.192＊＊

可溶性多糖对甜度的贡献比还原糖高1倍，比较合理的解释是:生薯可溶性多糖是蒸煮过程中由β－淀粉酶转化成还原糖的主要底物源，另外非还原性的蔗糖被计入可溶性多糖中。

进一步分析，把熟薯可溶性糖分解为4部分:来源于生薯的还原糖(x1)、蒸煮过程中产生的还原糖(x2)、蒸煮过程中产生的可溶性多糖(x3)、生薯残余可溶性多糖(x4)。设生薯还原糖、可溶性糖分别为z1，z2，熟薯还原糖，可溶性糖分别为 z3，z4。则熟薯可溶性糖的4部分分解式为:

x1=z1

x2= z3－z1

x3=z2－(z3－z1)

x4=(z4－z3)－［z2－(z3－z1)］

经检验x1+x2+x3+x4=z4，达到完整分解熟薯可溶性糖的目的，对甜度作多元相关分析，得到回归方程和相关系数为(甜度y):

y=1.848+6.391x1+23.749x2+15.980x3+3.712x4r=0.420＊＊

根据回归方程系数，这4部分对甜度的贡献率分别为12.83%、47.66%、32.07%、7.45%。即蒸煮过程中产生的还原糖对甜度的贡献最大，其次为蒸煮过程中产生的可溶性多糖，两者合计占79.73%，即在甜度本底值1.848的基础上，近80%的甜度增量来自于蒸煮过程中产生的还原糖和可溶性多糖。2.3 以甜度分组，群体平均水平上糖分与甜度的相关性

以甜度分组，群体平均值的生/熟薯的还原糖、可溶性糖对甜度进行相关分析，其回归方程和相关系数分别如下:

生薯还原糖(x):y=0.000 2x+0.023 9 r=0.225

生薯可溶性糖(x):y=0.004 8x+0.032 8 r=0.962＊＊

熟薯还原糖(x):y=0.004 8x+0.046 0 r=0.974＊＊

熟薯可溶性糖(x):y=0.017 0x+0.076 6 r=0.977＊＊

与个体水平上的相关性具有相同的结果，熟薯可溶性糖的相关系数最高，熟薯还原糖、生薯可溶性糖具有基本相同的相关系数，其回归方程斜率相同，截距相差0.013 2，更接近于两者的平均数差值。从图4看，生薯还原糖同样与甜度无关，其图形表现为一水平线，而随着熟薯可溶性糖增加，甜度表现直线上升，更能说明熟薯可溶性糖与甜度的相关性。

图4 甜度分组平均糖度

3 讨论与结论

甘薯块根中具有较高的α－淀粉酶和β－淀粉酶，通常在以生鲜薯糖分为食用品种评价的研究中，把这2种淀粉酶的作用归结为对鲜薯淀粉的分解从而产生构成甜度的各类糖分。谢逸萍等［6］认为甘薯淀粉酶(α、β)与鲜薯的淀粉降解有关，但其对甘薯储藏期淀粉酶活性和淀粉率降低的动态研究认为，淀粉率下降速度与淀粉酶活性高低相关性不显著，显然α、β淀粉酶未必是生甘薯淀粉降解和产生糖分的来源。从本试验来看，α－淀粉酶和β－淀粉酶在蒸煮过程中起了很大的作用，蒸煮后还原糖和可溶性糖分别增加了146.59%和172.77%。卞科等［7］对甘薯蒸煮、烘烤等不同熟化加工的研究表明，加工后还原糖大幅度增加，但是非还原糖(可溶性多糖)变化不大。理论上α－淀粉酶只能对糊化淀粉起作用，对原淀粉无能为力，显然在蒸煮过程中，淀粉边糊化边糖化使得蒸煮后的可溶性糖大幅度增加，而还原糖的增加主要来自于β－淀粉酶在蒸煮中对生薯可溶性多糖的进一步糖化。由此推断甘薯中α－淀粉酶、β－淀粉酶应具有较好的耐高温特性，尤其是α－淀粉酶应在淀粉糊化温度点以上仍具有较高的活性。类似的结果出现在Takahata Y等［8］的研究中:甘薯β－淀粉酶在高麦芽糖品系中耐热性有较大差异，并且较好的热稳定性及淀粉颗粒在加热过程中的提早糊化对高麦芽糖品系的作用至关重要。陆国权等［5］对不同加工方法中还原糖增加的分析中认为蒸煮温度高达100℃，可能使酶失活，其还原糖增加不及80℃烘干与40℃晒干处理。但是，我们认为薯块虽然在100℃条件下蒸煮，薯块内部温度是逐渐升高的，并且由表面至薯块中心存在温度梯度差，因此薯块中淀粉酶在糊化温度点以上仍然具有较高的活力是可能的。

生鲜薯的可溶性糖通常被作为评价甘薯甜度或食用品质的指标，从本试验看出，生鲜薯可溶性糖虽然与甜度具有显著的相关性，但其相关性主要体现在作为蒸煮过程中进一步糖化成还原糖的来源，而不是甜度的直接来源，因此其作用是间接性的。相应地，煮熟甘薯可溶性糖与甜度具有极显著的相关性，更适合作为食用甘薯甜度或食味评价的指标，而其中的还原糖是甜度的主要来源。直观地理解:我们食用的是煮熟的甘薯，当然以煮熟甘薯的品质指标为准，而甜度主要来自于还原糖，其他的可溶性糖分也有一定的贡献。

本试验以蒸煮加工研究甘薯熟化前后的糖分变化与甜度的相关性，不同熟化加工方法升温速度与加热机理不同，对糖分和甜度显然会有差异，是否与加工工程中淀粉糊化和相关淀粉酶活性保持条件有关，值得深入研究。

［1］刘鲁林，木泰华，孙艳丽.不同品种甘薯块根营养成分及相关性分析［J］.中国粮油学报，2008(01):39－43

［2］史春余，王汝娟，梁太波，等.食用型甘薯块根碳水化合物代谢特性及与品质的关系［J］.中国农业科学，2008(11):3878－3885

［3］林汝湘，谢春生，冯祖虾，等.我国南方甘薯品种资源部分营养成分分析研究［J］.中国农业科学，1995(04):39－45

［4］陆国权，蒋友富，邬建敏.甘薯块根加工中淀粉和糖含量变化的研究［J］.浙江农业学报，1997(02):78－82

［5］陆国权，施志仁，高旭红.不同加工方法对甘薯主要营养成分含量的影响［J］.中国粮油学报，1998(01):32－35

［6］谢逸萍，李洪民，王欣.贮藏期甘薯块根淀粉酶活性变化趋势［J］.江苏农业学报，2008(04):406－409

［7］卞科，刘孝沾.甘薯中可溶性糖的HPLC法测定及其在加工中的变化研究［J］.河南工业大学学报:自然科学版，2012，33(01):3 －5

［8］Takahata Y，Noda T，Nagata T.Effect of beta－amylase stability and starch gelatinization during heating on varietal differences in maltose content in sweet potatoes［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，1994，42:2564 －2569.

Study on the Correlation Between Sweetness and Sugar of Sweet Potato Before and After Steaming

Wu Liehong Shen Shengfa Li Bing
(Institute of Crops and Nuclear Technology Utilization ZAAS，Hangzhou 310021)

357 sweet potato breeding selective nursery colony with dry matter content 17.26%～42.42%before and after steaming were used to detect reducing sugar，soluble sugar and sweetness.Study shows high significant correlation between sweetness and reducing sugar，soluble sugar of cooked potato and soluble sugar of crude potato，with correlation coefficient 0.360＊＊，0.277＊＊，0.274＊＊，and it has no obvious correlation between sweetness and reducing sugar with correlation coefficient only 0.039.Decomposition studies of soluble sugar of cooked potato have shown that reducing sugar and soluble sugar produced during steaming provided with the sweetness of the contribution rate respectively 47.66%，32.07%.According to the colony average analysis of sweetness grade，it also shown very significant correlationbetween sweetness and soluble sugar of cooked potato，and soluble sugar of crude potato with correlation coefficient 0.977＊＊，0.974＊＊，0.962＊＊，and it has no obvious correlation between sweetness and reducing sugar with correlation coefficient only 0.225.Colony distribution studies of the above sweetness index shown that reducing sugar，soluble sugar of crude potato and reducing sugar of cooked potato appeared a narrow normal distribution，and soluble sugar of cooked potato appeared a wide normal distribution.Drawing a comprehensive analysis，there is more significant correlation between soluble sugar of cooked potato and sweetness，more differences among varieties.So，the soluble sugar of cooked potato is more suitable for the index of sweetness evaluating of sweet potato and edible food quality breeding The sweetness of sweet potato is mainly from the sugar produced during steaming instead of fresh potato.

sweet potato，sweetness，reducing sugar，soluble sugar

S531

A

1003－0174(2012)09－0025－05

现代农业产业技术体系建设专项资金(nycytx2162 C220)

2011－02－23

吴列洪，男，1970年出生，副研究员，薯类研究