食用型甘薯品质性状变化及其与农艺性状相关性

后 猛， 张允刚， 王 欣， 唐 维， 刘亚菊， 唐忠厚， 马代夫， 李 强

(江苏徐州甘薯研究中心，中国农业科学院甘薯研究所，农业部甘薯生物学与遗传育种重点实验室，江苏 徐州 221131)

甘薯是中国继水稻、小麦和玉米之后的第4大粮食作物，其块根营养丰富、养分平衡，除含有大量淀粉外，还富含多种人体必需的维生素、氨基酸、蛋白质、可溶性糖、食物纤维、胡萝卜素以及钙、铁等矿物质［1-4］。中国是世界上甘薯种植面积最大和鲜薯产量最高的国家，优质、高产食用型甘薯的选育已成为甘薯育种家研究的重要目标。近年来，日本、欧美等发达国家和地区把甘薯视为营养均衡的保健食品［5］，国内外研究者对甘薯的淀粉［6］、糖蛋白［7］、多糖［8］、蛋白质［9-11］、多酚［12］、类胡萝卜素［13］、花青素［14-15］等多种营养成分作了大量研究，甘薯的保健功能得到世人的广泛认同。随着中国农业产业结构的调整和人民生活水平的提高，消费者对食用甘薯的需求量也在增加，甘薯在人们的膳食结构中发挥着越来越大的作用，不同食用型甘薯的产量和品质也得到广泛关注［16-21］，但食用型甘薯品质性状在不同生育阶段的变化规律及其与主要产量性状的相关性还未见报道。本研究将选取3个食用型甘薯对其块根干率、淀粉、粗蛋白、可溶性糖、还原糖及鲜薯总胡萝卜素含量在大田栽插后50～134 d内的变化趋势进行研究，以期了解甘薯块根不同发育阶段品质性状的变化规律及其与产量相关性状的关系，为甘薯品质改良及优质、高产食用型品种选育提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验选用3个不同肉色和块根干率的优质食用型甘薯品种，苏薯8号、徐薯23和栗子香。其中苏薯8号肉色为桔红色，块根干率较低，由苏薯4号/苏薯1号杂交选育而来;徐薯23肉色为桔黄色，块根干率中等，由P616-23/烟薯27杂交选育而来;栗子香肉色为白色，块根干率较高，由南瑞苕/胜利百号杂交选育而来。

1.2 试验方法

1.2.1 田间试验设计 试验于2011年5月31日至10月11日在江苏徐州甘薯研究中心试验田进行。试验田土壤肥力中等，管理措施同一般大田。本试验采用随机排列，3次重复，每小区3行，栽插60株。垄距85 cm，株距23 cm，走道50 cm。分别于栽插后50 d、64 d、78 d、92 d、106 d、120 d 及 134 d挖根取样，每小区随机连续取5株。大田调查项目包括:叶鲜质量、柄鲜质量、茎鲜质量、结薯数、鲜薯质量等。

1.2.2 室内品质测定 鲜薯类胡萝卜素含量测定采用丙酮提取法［22］，略有改动。按植株不同部位分离，称取供试样品100 g于烘箱内105℃杀青30 min，70℃烘至恒重，测定干物质量，并分别计算其干率。然后将块根干样磨碎，利用VECTOR22/N型傅立叶变换近红外反射光谱仪(德国BRUKER光谱仪器公司)，测定块根干基淀粉、粗蛋白、可溶性糖和还原糖含量［23］。

1.3 数据分析

采用Microsoft Excel2007和DPS 7.5软件绘制图表及统计分析，其中日增长量=(某指标下一生育期的值-该指标上一生育期的值)/14，光合产物多器官的分配比率=器官干质量/整株干质量。

2 结果

2.1 甘薯不同生长阶段主要品质性状的变化规律

2.1.1 块根干率和淀粉含量 图1显示，在甘薯块根膨大初期，即78 d之前，3个品种的块根干率均快速升高，其中徐薯23和苏薯8号的块根干率在栽插78 d达到最高值，之后略有下降并趋于平稳;栗子香的块根干率在栽插92 d达到最高值，之后小幅曲折变化，在收获时达到最大值。从图1B可见，在栽插后 50～64 d期间，3个甘薯品种的淀粉含量均快速增加，64～78 d下降，78～92 d又开始升高，之后的变化趋势与块根干率相似。

2.1.2 糖类化合物 图2显示，3个甘薯品种还原糖含量的变化趋势呈双峰曲线，2个高峰分别出现在栽插后78 d和120 d，栽后78 d时达到最高值。可溶性糖含量在92 d之前的变化动态与还原糖一致，都是 50～64 d下降，64～78 d升高，78 d时达最高值，78～92 d下降。92 d之后的两者变化动态相反:还原糖含量在栽插92 d后开始缓慢上升，到120 d时达到另一个高峰值，之后下降;而可溶性糖含量92 d之后一直下降，到120 d时达到最低值，随后持续升高，直到收获。

图1 块根干率(A)和淀粉含量(B)在甘薯生长过程中的变化Fig.1 Changes of dry matter content(A)and starch content(B)in the root during development of three sweet potato varieties

图2 块根还原糖含量(A)和可溶性糖含量(B)在甘薯生长过程中的变化Fig.2 Changes of reducing sugar content(A)and soluble sugar content(B)in the root during development of three sweet potato varieties

2.1.3 粗蛋白含量和总胡萝卜素含量 从图3A可见，3个甘薯品种块根粗蛋白含量的变化趋势与可溶性糖含量基本一致，先是在栽后50～64 d下降，而后 64～78 d升高，随后78～92 d(栗子香)或78～106 d(徐薯23和苏薯8号)降低，之后逐渐升高，直至收获。收获时，徐薯23和栗子香粗蛋白含量较高，苏薯8号含量较低。图3B显示，在整个生育期内，不同食用型甘薯品种间总胡萝卜素含量的变化动态差异较大，苏薯8号和徐薯23的总胡萝卜素含量曲折上升，而栗子香的总胡萝卜素含量较低，且波动较小，总体变化不大。

2.2 收获期不同甘薯品种品质性状差异

表1显示，收获时除粗蛋白含量外，其余品质性状的含量在不同食用型甘薯品种之间差异显著或极显著。苏薯8号的还原糖含量、可溶性糖含量和总胡萝卜素含量最高;栗子香的块根干率、淀粉含量和粗蛋白含量最高，还原糖含量、可溶性糖含量和总胡萝卜素含量最低;徐薯23的营养成分含量介于以上2个品种之间。

表1 食用型甘薯块根营养成分含量差异Table 1 Differences in nutrient content in the root of various edible sweet potato varieties

2.3 品质性状与产量性状的相关分析

2.3.1 营养成分含量与产量性状的相关性 每个食用型甘薯品种在整个生育进程中主要性状与块根鲜质量等8个主要产量性状的相关分析结果(表2)显示，除光合产物在茎中的分配比例与品质性状无相关性外，其余7个产量性状与主要品质性状均有一定程度的相关性。其中栗子香的品质性状与产量性状的相关性最多，苏薯8号与产量性状的相关性最少。

表2 食用型甘薯品种生育过程中品质性状与主要产量性状的相关系数Table 2 The correlation coefficients between quality traits and main yield traits among six edible sweet potato varieties during whole developmental stage

对3个食用型甘薯而言，块根干率和淀粉含量分别与光合产物在叶片中的分配比例呈显著或极显著负相关，淀粉含量与块根鲜质量和干质量呈显著或极显著正相关。苏薯8号的总胡萝卜素含量与结薯数显著负相关，而与大中薯率显著正相关。徐薯23的淀粉含量与光合产物在叶柄中的分配比例显著负相关，而与光合产物在块根中的分配比例显著正相关;总胡萝卜素含量分别与块根鲜质量、块根干质量、大中薯率和光合产物在块根中的分配比例显著或极显著正相关，而分别与光合产物在叶片和叶柄中的分配比例极显著负相关。栗子香的块根干率分别与块根鲜质量、块根干质量、大中薯率和光合产物在块根中的分配比例显著或极显著正相关，而与光合产物在叶柄中和叶片中的分配比例极显著负相关;淀粉含量分别与结薯数、大中薯率和光合产物在块根中的分配比例显著或极显著正相关，而与光合产物在叶柄中和叶片中的分配比例极显著负相关;可溶性糖含量分别与结薯数、块根鲜质量、块根干质量、大中薯率和光合产物在块根中的分配比例显著或极显著负相关，而分别与光合产物在叶片和叶柄中的分配比例显著正相关。

2.3.2 各品质性状日增量与产量性状日增量的相关性 在食用型甘薯整个生育期内，块根品质性状日增长量与部分产量性状日增长量的相关性见表3，甘薯可溶性糖干质量日增长量与块根鲜质量日增长量极显著正相关，而分别与叶片干质量、叶柄干质量、茎鲜质量和干质量、地上部鲜质量和干质量等的日增长量显著或极显著负相关;块根淀粉干质量日增量仅与整株鲜质量日增长量显著负相关，但是大多数品质性状日增长量与主要产量性状日增长量没有明显关系。因此，在食用型甘薯块根膨大过程中，块根可溶性糖的积累速度在加快;而当地上部鲜质量和干质量增加时，块根可溶性糖积累速度在放缓。

表3 甘薯主要品质性状日增长量与12个产量性状日增长量的相关系数Table 3 The correlation coefficients between daily growth rates of quality traits and yield traits in three edible sweet potato varieties

3 讨论

营养成分是影响食用型甘薯块根品质的内在因素，而蒸煮食味是由块根中的营养成分决定的［24］。随着中国人民生活水平提高和保健意识增强，甘薯的营养成分得到国内甘薯育种者的关注［11，25］。研究表明，块根中的淀粉、可溶性糖、蛋白质、维生素C及胡萝卜素含量等是决定食味品质的重要因子［6-10，26］。林汝湘等［27］研究报道，品质中等甘薯品种的食味品质与维生素C和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维生素C、淀粉及可溶性糖含量正相关。李良等［28］发现，甘薯蒸煮后的口感与块根中还原糖含量正相关，而与淀粉含量呈负相关。本试验所选取的苏薯8号蒸煮后肉色较好，口感细腻;徐薯23蒸煮后香味较浓，薯肉黏度和甜度较大;栗子香属于干面型品种，蒸煮后有一种栗子香味。因此，在实际甘薯品质育种过程中，甘薯蒸煮食味高低除了与其块根中淀粉、可溶性糖和还原糖含量等有关外，还与鲜薯胡萝卜素及块根蛋白质含量有关，是营养成分综合作用的结果。

甘薯块根中主要的碳水化合物是淀粉，其次是可溶性糖，其生长发育过程中块根内可溶性糖含量与淀粉积累速率有关［29］。本试验中，食用型甘薯品种的淀粉含量在栽插后 50～92 d出现“升高-下降-升高”的变化动态，之后随块根膨大而小幅波动，略有上升;食用型甘薯品种的可溶性糖和还原糖含量在栽插后50～92 d均出现“下降-升高-下降”的曲折变化趋势，之后两者虽然变化趋势正好相反，但总体变化不大。在整个生长过程中，特别是中前期，食用型甘薯块根中可溶性糖和还原糖含量的变化规律相近，而与淀粉含量的变化动态相反，表明可溶性糖与淀粉在相互转化过程中动态变化，而积累趋势相反。

在整个生育阶段，甘薯将发生茎蔓伸长，分枝增多，光合产物由茎叶向块根运输，块根逐渐膨大，块根干物质积累不断增多等一系列生理变化，而块根中营养物质的积累则对产量性状的生物学响应随品种不同而各有差异。如胡萝卜素含量较高的苏薯8号，结薯数较少，单株薯块鲜质量较高;而淀粉含量较高的栗子香，结薯较多，块根干物质产量较高。对于所选取的食用型甘薯品种而言，其块根中可溶性糖干质量日增长量与块根鲜质量的日增长量存在显著正相关性，表明可溶性糖的积累与块根的膨大及光合产物在块根中的积累具有同步性。在食用型甘薯育种实践中，育成鲜产和可溶性糖含量都高的优质品种可能性很大。

［1］ 张立明，王庆美，王荫墀.甘薯的主要营养成分和保健作用［J］.杂粮作物，2003，23(3):162-166.

［2］ 宁运旺，曹炳阁，朱绿丹，等.施钾水平对甘薯干物质积累与分配和钾效率的影响［J］.江苏农业学报，2012，28(2):320-325.

［3］ 刘得明，曹健生，解道斌，等.7个淀粉型甘薯品种的主要经济特性［J］.江苏农业科学，2013，41(8):93-94.

［4］ 程润东，佘义斌，曾燕楠，等.甘薯新品种南紫薯65的选育及栽培技术［J］.江苏农业科学，2013，41(3):82-83.

［5］ YAMAKAWA O，YOSHIMOTO M.Sweet potato as food material with physiological functions［J］.Acta Hortscience，2002，583:179-185.

［6］ 黄华宏，陆国权，郑遗凡.不同生育期甘薯块根淀粉糊化特性的研究［J］.中国农业科学，2005，38(3):462-467.

［7］ 李亚娜，林永成，余志刚.甘薯糖蛋白的分离、纯化和结构分析［J］.华南理工大学学报:自然科学版，2004，32(9):59-62.

［8］ 林 娟，邱宏端，林 霄，等.甘薯多糖的提取纯化及成分分析［J］.中国粮油学报，2003，18(2):64-66.

［9］ 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，2008，23(1):39-43.

［10］ 薛友林，孟宪军，孙艳丽，等.四种甘薯蛋白粉品质比较［J］.食品研究与开发，2006，27(2):51-53.

［11］ 宋永康，余 华，姚清华，等.不同肉色甘薯蛋白质营养价值评估［J］.福建农业学报，2009，24(6):504-507.

［12］ ISLAM M S，YOSHIMOTOM，YAHARA S，et al.Identification and characterization of foliar phenolic composition in sweet potato(Ipomoea batataL.)genotypes［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2002，50:3718-3722.

［13］ KIMURA M，KOBORIC N，RODRIGUEZ-AMAYA D B，et al.Screening and HPLC methods for carotenoids in sweet potato，cassava and maize for plant breeding trials［J］.Food Chemistry，2007，100(4):1734-1746.

［14］ MATSUIT，EBUCHIS，KOBAYASHIM，et al.Anti-hyperglycemic effect of diacylated anthocyanin derived fromIpomoea batatascultivar Ayamurasaki can be achieved through the alpha-glucosidase inhibitory action［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2002，50:7244-7248.

［15］ TERAHARA N，KONCZAK I，ONO H，et al.Characterization of acylated anthocyanins from storage root of purple-fleshed sweet potato，Ipomoea batatasL.［J］.Journal of Biomedicine Biotechnology，2004，5:279-286.

［16］ 马代夫，李秀英，李洪民，等.优质食用甘薯新品种徐薯23的特征特性与栽培要点［J］.江苏农业科学，2007(1):42-43.

［17］ 王庆南，沈稼青，戎新祥，等.特高产优质甘薯新品种苏薯8号的选育及栽培要点［J］.江苏农业科学，1998(3):26-28.

［18］ 吴文明.高产优质甘薯新品种岩薯5号优化栽培研究［J］.福建农业学报，2010，25(4):438-443.

［19］ 邢凤武，范泽民，朱玉灵.优质食用型甘薯新品种皖薯8号的特征特性及高产栽培技术［J］.安徽农业科学，2004，32(4):660，675.

［20］ 闫立琴，王崇旺，石春梅.甘薯遗字138肥料量级试验初报［J］.中国农技推广，2010，26(5):35-37.

［21］ 杨爱梅，雷红霞，秦云霞，等.豫薯10号优化栽培数学模型的研究［J］.华北农学报，1998，13(4):70-73.

［22］ MA D F，LIQ，LIX Y，et al.Selection of parents for breeding edible varieties of sweet potato with high carotene content［J］.Agricultural Sciences in China，2009，8(10):1166-1173.

［23］ 唐忠厚，李洪民，马代夫.甘薯蛋白质含量近红外反射光谱分析模型应用研究［J］.中国食品学报，2008，8(4):169-173.

［24］ 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，2008，41(11):3878-3885.

［25］ 王意宏，李洪民，纽福祥.甘薯的营养及化学组成的再认识［J］.中国甘薯，1994(7):214-218.

［26］ 陆国权，黄华宏，何腾弟.甘薯维生素C和胡萝卜素含量的基因型、环境及基因型与环境互作效应的分析［J］.中国农业科学，2002，35(5):482-486.

［27］ 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，1995，28(4):39-45.

［28］ 李 良，廖嘉信，赖昭蓉.甘薯食用品质特性与理化性质之间关系［J］.中华农学会报，1991(156):83-94.

［29］ 沈淞海，沈海铭，吴建华.甘薯生长发育过程中可溶性糖含量与淀粉积累的关系［J］.浙江农业大学学报，1994，20(4):400-404.