李 臣,薛冠炜,黄静艳,崔 鹏,陆国权,*
(1.浙江农林大学 农业与食品科学学院/浙江省农产品品质改良技术研究重点实验室,浙江 杭州 311300;2.浙江农林大学 薯类作物研究所,浙江 杭州 311300)
甘薯贮藏期主要营养成分及香味组分的变化
李 臣1,2,薛冠炜1,2,黄静艳1,2,崔 鹏1,2,陆国权1,2,*
(1.浙江农林大学 农业与食品科学学院/浙江省农产品品质改良技术研究重点实验室,浙江 杭州 311300;2.浙江农林大学 薯类作物研究所,浙江 杭州 311300)
摘 要:以心香、浙薯75、农林54为实验材料,在温度(14.95±1.27)℃、相对湿度(76.68±4.98)%的贮藏条件下,分别于0、20、40、60、90、110d取样,探究贮藏期内甘薯主要营养成分及香味组分的变化,旨在为甘薯贮藏保鲜和品质改善提供理论依据。结果表明,贮藏后3个品种的甘薯干率均呈上升趋势,淀粉含量、类胡萝卜素含量、甘薯香味组分个数均呈现下降趋势。心香、浙薯75、农林54香味组分含量的最大值分别出现在40、110、20d。苯甲醛和苯乙醛是3个品种甘薯共有的香味组分,可能是甘薯香味的重要组分。
关键词:甘薯;农产品贮藏;农产品品质
甘薯(IpomoeabatatasL.),为旋花科植物,是我国重要的粮食作物,饲料、工业原料,以及能源作物[1]。与其他粮食作物一样,甘薯同样面临着贮藏问题,但不同的是,甘薯自身水分很大,贮藏生理反应较为活跃,贮藏不当将导致不必要的经济损失和资源浪费;所以,甘薯贮藏研究一直是科研重点和难点。研究发现,甘薯在不同温度环境下呼吸作用速率有所不同:5℃时,甘薯受冷害,呼吸速率被抑制;10~15℃时,甘薯的呼吸速率基本处于恒定状态;高于20℃,呼吸速率加快[2]。甘薯的营养成分既受呼吸作用影响,又受甘薯基因型的影响。朱红等[3]研究发现,在贮藏期间甘薯淀粉含量呈现缓慢下降趋势,可溶性糖呈现先下降后上升趋势,还原糖含量呈现波动变化,蛋白质含量总体呈缓慢上升趋势。刘文静等[4]研究表明,贮藏15d,甘薯的呼吸代谢较为旺盛,淀粉和蛋白质等大分子含量均呈下降趋势,转化成还原糖和蔗糖,随着贮藏期延长,甘薯的呼吸作用变弱,淀粉和蛋白等大分子化合物含量回升,而还原糖和蔗糖含量呈下降趋势。香味是甘薯品质的重要指标之一。早在20世纪80年代,美国学者就对甘薯香味进行研究,发现淀粉、蛋白质等不溶于甲醇和二氯甲烷的组分是甘薯香味形成的重要底物[5]。甘薯香味的形成涉及美拉德反应、焦糖化反应、脂类和类胡萝卜素降解、糖苷萜类的热释放,以及部分酶促反应等[6-9]。进一步分析甘薯的挥发性香味组分发现,麦芽酚、苯乙醛、香叶酸甲酯是甘薯香味的重要组分[7]。国内相关研究起步较晚,研究数量亦较少。本研究以此为切入点,旨在探明不同贮藏期甘薯香味组分的变化规律,为甘薯贮藏、保鲜,以及品质改善等提供一定的理论依据。
选取心香(红皮黄心)、浙薯75(白皮白心)、农林54(紫薯)为参试材料,三者均系浙江省重要的甘薯鲜食品种,材料来源于浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所。
2016年4月1日在浙江农林大学平山智能温室大棚排种育苗。7月1日剪取长20~25cm、质量较好的甘薯苗进行扦插。实验地为校外山坳实验基地,种植采取单行高畦,畦宽50cm、畦高30cm、沟宽30cm、株距30cm。分小区种植,小区面积23.1 m2。3个品种,每个品种每个小区35株,重复3次,共105株,以心香为保护行。11月1日统一收获,收获后将薯块混匀,置于浙江农林大学薯类研究所学16甘薯贮藏室内进行高温愈合。11月14日开始进行贮藏实验,贮藏条件为温度(14.95±1.27)℃,湿度(76.68±4.98)%,每天早晚两次记录贮藏温度和湿度,最终取其平均值。贮藏室内空气成分未做处理。分别于0、20、40、60、90、110d取样,选取中等大小薯块,测定薯块霉腐率、营养成分、香味组分等指标。
干率测定采用80℃烘干法;淀粉含量测定采用酸解3,5-二硝基水杨酸(DNS)法;还原糖含量测定采用DNS比色法;可溶性蛋白含量测定采用考马斯亮蓝G-250染色法;氨基酸含量测定采用茚三酮显色法;类胡萝卜素含量测定参照NY/T 1320—2007;粗脂肪含量测定参照GB/T 5512—2008。
香味组分采用顶空固相微萃取技术(HS-SPME-GC-MS)测定。萃取头的老化:第一次使用时,将50μm DVB/CAR/PDMS复合萃取头在250℃气相色谱进样口老化30min。萃取条件:将装有甘薯样品的萃取瓶放置在自动进样器上,孵化温度70℃,顶空吸附萃取时间50min,待结束后,250℃解吸附5min,同时启动仪器收集数据。气相色谱条件:HP-5MS色谱柱(30.0 m×250μm×0.25μm);载气为氦气,流速1.0mL·min-1;进样方式为自动进样,进样口温度250℃,接口温度250℃。程序升温过程:起始温度50℃,保持2min;以20℃·min-1的升温速率升至110℃,保持1min;以5℃·min-1的升温速率升至250℃,保持2min;以30℃·min-1的升温速率升至280℃,保持1min。质谱条件:电离方式为EI(电子轰击离子源),电子能量70 eV;离子源温度250℃;扫描质量范围33~650m/z。
霉腐率(MCR)测定:不同品种甘薯分别称取鲜薯质量(m);在贮藏过程中,每次取样时称取干腐、湿腐,以及发霉变质甘薯质量(mt)。
(1)
采用Excel 2007整理数据,在SPSS 17.0上进行数据分析,基于Turkey HSD法进行差异显著性检验,在Origin pro 8.5上作图。香味组分经GC-MS分离鉴定,通过计算机检索,与NIST98质谱库标准质谱图对照匹配,将匹配度大于80(最大100)的结果予以确定。用峰面积归一化法计算各组分的相对含量。
如图1所示,不同品种甘薯在贮藏40d内保存较好,基本无腐烂现象。当贮藏期延长到60d时,不同甘薯品种出现不同程度的霉腐现象,霉腐率分别为心香(5.24%)、浙薯75(0.02%)、农林54(0.08%)。贮藏后期(60—110d)不同品种甘薯的霉腐率急速增加,且心香显著(P<0.05)高于浙薯75和农林54。此时不同品种的甘薯霉腐率均达到最大值,分别为心香(29.07%)、浙薯75(13.43%)、农林54(7.91%)。可见甘薯霉腐率变化受品种自身耐储藏性的影响。
图1 贮藏期不同甘薯品种的霉腐率变化Fig.1 Changes of mildew corrosion rate of sweet potato varieties during storage
如表1所示,不同品种甘薯干率随着贮藏期延长呈现不同程度的增加。这是因为在贮藏过程中,受甘薯自身代谢以及环境蒸发等的综合作用,甘薯体内水分降低,干率升高。心香干率在贮藏0d时为32.88%,而贮藏后期(90d)时,干率达到最大值(34.14%),增加1.26百分点,但贮藏前后干率差异不显著。浙薯75干率变化范围在31.44%~35.10%,贮藏前后干率变化差异显著(P<0.05)。农林54干率在贮藏90d时达到最大值(34.00%),贮藏前后差异显著(P<0.05)。
不同品种甘薯干基淀粉含量在贮藏过程中呈波动下降趋势。贮藏后,心香、浙薯75、农林54干基淀粉含量分别减少9.47、2.74、6.28百分点,除浙薯75外差异显著(P<0.05)。甘薯还原糖含量呈现波动趋势,心香还原糖变化范围为1.35%~2.22%,浙薯75还原糖含量变化范围为1.46%~2.30%,农林54甘薯还原糖含量变化范围为1.05%~1.67%。心香、浙薯75甘薯可溶性蛋白含量呈现先下降后上升趋势,变化范围分别为2.83~7.13、3.04~10.23mg·g-1,而农林54可溶性蛋白含量则呈先上升后波动变化,变化范围为5.53~11.52mg·g-1。甘薯氨基酸含量,心香为14.76~20.42mg·100 g-1,浙薯75为8.93~20.64mg·100 g-1,农林54为18.18~27.09mg·100 g-1。浙薯75为白肉品种,类胡萝卜素含量很低,整体保持在0.46~0.96mg·100 g-1之间波动,心香和农林54变化趋势相同,呈波动下降趋势,较贮藏前分别降低1.08、2.70mg·100 g-1,差异显著(P<0.05)。不同甘薯品种粗脂肪含量整体呈现增加趋势,心香、浙薯75、农林54粗脂肪含量较贮藏前分别增加0.5、0.3、0.9百分点,差异显著(P<0.05)。
不同甘薯品种的香味组分个数存在差异,随着贮藏时间延长,3种甘薯品种的香味组分数量均呈现减少趋势。在贮藏前期(0—20d)时,甘薯香味组分个数增加,之后开始下降,心香与浙薯75在贮藏60d时,香味组分个数出现波动,而农林54的香味组分个数则在20—60d内直线下降,贮藏90—110d,农林54和浙薯75的香味组分个数上升,但心香则保持下降趋势。
表1贮藏期甘薯主要营养成分变化
Table1Changes of main nutritional components of sweet potato during storage
品种Cultivart/d干率Dry matter/%淀粉Starch/%还原糖Reducingsugar/%可溶性蛋白Soluble protein/(mg·g-1)氨基酸Amino acid/(mg·100 g-1)类胡萝卜素Carotenoid/(mg·100 g-1)粗脂肪Lipid/%心香032.88±0.43 ab58.07±1.08 a1.55±0.18 bc7.13±0.11 a18.00±1.27 bc4.89±0.05 ab0.50±0.10 bXinxiang2030.57±0.31 bc53.46±0.86 b2.15±0.17 a2.83±0.09 d16.48±1.12 bc5.47±0.31 a0.60±0.00 b4028.95±0.84 c51.34±0.18 bc1.85±0.13 ab3.96±0.29 c15.26±1.05 c4.17±0.28 bc0.20±0.00 c6031.73±0.57 b49.02±2.06 c2.22±0.22 a5.38±0.22 b23.54±2.50 a3.96±0.29 c0.40±0.00 bc9034.14±0.76 a54.42±1.22 b1.56±0.08 bc6.86±0.26 a14.76±0.46 c4.92±0.39 a1.10±0.10 a11033.53±0.77 a48.60±0.88 c1.35±0.02 c5.74±0.58 b20.42±1.93 ab3.81±0.18 c1.00±0.20 a浙薯75032.26±0.34 b56.88±0.55 ab1.70±0.38 bc10.23±0.16 a12.23±0.70 bcd0.96±0.05 a0.90±0.10 b Zheshu752031.48±0.81 b51.28±1.60 c2.30±0.18 a3.04±0.30 d11.84±1.02 cd0.50±0.03 bc0.20±0.00 d4031.92±0.22 b57.87±2.39 a1.86±0.11 abc4.19±0.11 c15.76±1.40 b0.63±0.01 b0.40±0.00 c6031.44±0.96 b47.41±0.31 d2.12±0.20 ab4.15±0.54 c20.64±1.93 a0.54±0.07 bc0.40±0.00 c9032.42±0.32 b51.14±1.89 c1.80±0.11 abc4.73±0.24 c14.49±0.84 bc0.46±0.05 c1.10±0.00 a11035.10±0.76 a54.14±0.93 bc1.46±0.04 c6.58±0.26 b8.93±1.63 d0.50±0.09 bc1.20±0.00 a农林54029.19±0.36 b52.44±0.60 a1.05±0.14 c5.53±0.38 b22.55±2.10 b5.54±0.41 a0.50±0.10 b Nonglin542030.32±0.34 b49.47±1.21 b1.21±0.03 c10.91±0.49 a18.18±1.57 c5.79±0.28 a0.20±0.00 b4032.41±0.25 a50.09±0.21 ab1.47±0.14 ab10.33±0.85 a19.94±0.46 bc3.67±0.58 bc0.50±0.10 b6029.19±0.71 b48.74±1.37 bc1.67±0.09 a11.52±0.98 a27.09±0.73 a4.52±0.35 b0.40±0.00 b9034.00±0.47 a48.34±1.25 bc1.16±0.03 c11.51±1.21 a21.19±1.20 bc3.90±0.14 b1.10±0.10 a11033.29±1.25 a46.16±1.27 c1.22±0.02 bc10.40±0.46 a21.57±0.749 bc2.84±0.08 c1.40±0.00 a
同一品种同一指标不同贮藏期的数据间无相同小写字母的表示差异显著(P<0.05)。
Data marked by no same letters of the same cultivar and the same index indicated significant difference atP<0.05.
图2 贮藏期甘薯香味组分数量变化Fig.2 Changes of number of aroma components of sweet potato during storage
根据香味组分的类型进行汇总分类,分为芳香族类、醛类、烯类及萜烯类、醇类、烷烃类、酮类、酯类及其他。如表2所示,心香在贮藏110d时,芳香族类、烯类及萜烯类和烷烃类均达到最大值,分别为8.20%、57.72%、3.03%,而醛类、醇类、酮类及酯类最大值分别为16.12%、1.61%、2.36%、0.38%,分别出现在40、20、0、60d。浙薯75芳香族类、醛类、醇类、烷烃类最大值分别出现在20、90、40、60d。农林54芳香族类、醛类、烷烃类均在贮藏60d达到最大值,分别为10.09%、8.46%、1.84%,烯类及萜烯类和醇类最大值分别为69.82%(20d)、13.14%(40d)。整体来看,甘薯香味组分中芳香族类、醛类、烯类及萜烯类化合物相对含量较高,高于醇类、烷烃类、酮类、酯类。芳香族可能是由细胞间还原糖降解产生的,是形成杂环化合物的重要中间体,对香味的形成起到至关重要的作用[10];低含量的醛可能产生特征香味,尤其是不饱和醛,是很重要的香味物质[11];酮类物质一般认为对风味贡献不大,主要对其他风味物质起辅助作用[12];醇类物质在感官分析上具有较高的阈值,但其香气活性值均较低[12]。根据不同类型香味组分特性分析,可以判断出芳香族类、醛类、烯类及萜烯类可能是甘薯香味的重要组分,而醇类、烷烃类、酮类及酯类可能对甘薯香味起辅助作用。根据芳香族类、醛类、烯类及萜烯类所占的相对比例:心香在贮藏期40d时,芳香族类、醛类、烯类及萜烯类合计所占比例最大(68.63%);浙薯75在贮藏110d时,芳香族类、醛类、烯类及萜烯类合计所占比例最大(81.71%);农林54在贮藏20d时,芳香族类、醛类、烯类及萜烯类合计所占比例最大(78.42%)。
表2贮藏期甘薯香味组分的相对含量
Table2Relative contents of flavor components in sweet potato during storage%
品种Cultivart/d芳香族类Aromaticclass醛类Aldehydes烯类及萜烯类Olefins andterpenes醇类Alcohols烷烃类Alkanes酮类Ketones酯类Esters其他Others心香03.4313.2215.67—0.592.360.0112.06Xinxiang205.308.1042.041.611.920.700.2712.28403.0116.1249.501.011.341.82——604.811.538.650.720.310.370.386.31900.814.4411.63——0.53—3.461108.202.0557.720.043.030.81—5.37浙薯7502.479.8255.874.310.39—0.495.83 Zheshu75206.146.1152.383.071.11——7.17404.8912.8522.8319.570.94——9.34604.3613.9129.5811.541.96—4.952.53901.4215.0811.902.89———3.171104.584.7872.351.650.32——3.33农林5402.041.2847.640.711.030.040.091.63 Nonglin54205.203.4069.821.080.86——5.30406.034.3117.5813.140.560.22—4.326010.098.4620.197.631.84—0.606.59903.198.4155.36—0.09——1.191105.896.6665.70—0.38——6.27
筛选每个品种在贮藏期内的共有组分,结果如表3~5所示。心香中共有组分有4种(表3),分别为苯甲醛、2,2,6-三甲基-环己酮、苯乙醛、葵醛,苯甲醛、2,2,6-三甲基-环己酮、苯乙醛最大值均出现在贮藏0d,葵醛最大值出现在贮藏40d。浙薯75在不同贮藏期内均检测出苯甲醛、苯乙醛、葵醛、β-愈创木烯(表4)。苯甲醛和苯乙醛最大值分别为3.49%、6.83%,分别出现在贮藏40d和90d。农林54共有组分较多,分别为甲氧基苯基肟、苯甲醛、苯乙醛、石竹烯、α-愈创木烯、β-愈创木烯、α-古芸烯。农林54在贮藏60d时,甲氧基苯基肟、苯甲醛、苯乙醛、石竹烯均达到最大值,相对含量分别为6.59%、1.41%、3.15%和4.33%。而3种烯类化合物在贮藏0d时达到最大值(表5)。3个甘薯品种在不同贮藏期均存在苯甲醛和苯乙醛,说明苯甲醛和苯乙醛可能是甘薯香味组分中的重要成分。
表3 不同贮藏时期甘薯品种心香中香味共有组分的相对含量
表4 不同贮藏时期甘薯品种浙薯75中香味共有组分的相对含量
甘薯在贮藏过程中,伴随着自身呼吸作用和新陈代谢的进行,主要营养物质和品质均发生变化。本研究发现,甘薯干率随着贮藏期延长呈现上升趋势,这主要是因为甘薯水分散失。甘薯淀粉含量呈现一定的降低,主要是由于甘薯自身呼吸作用等生理活动使得淀粉水解被消耗,与朱红等[3]研究结果相同。甘薯可溶性蛋白含量在不同贮藏期,心香和浙薯75均呈现波动下降趋势,与李鹏霞等[13]研究结果相同,而农林54则出现波动上升趋势,这可能与品种特性有关。甘薯类胡萝卜素含量整体随着贮藏延长呈现波动下降趋势。
表5不同贮藏时期甘薯品种农林54中香味共有组分的相对含量
Table5Relative contents of shared aroma components in sweet potato cultivar Nonglin54 during storage%
t/d甲氧基苯基肟2-Oxime-2-me-thoxy-phenyl苯甲醛Benzaldehyde苯乙醛Phenylacetaldehyde石竹烯Caryophylleneα-愈创木烯α-Guaieneβ-愈创木烯β-Guaieneα-古芸烯α-Gurjunene01.630.470.812.254.289.105.90205.300.731.982.001.390.652.99403.960.491.111.681.530.471.10606.591.413.154.330.291.270.72901.190.642.311.561.538.614.911106.270.351.280.450.391.180.68
甘薯香味不仅取决于某一组分,而取决于各组分的平衡。在不同贮藏期内,甘薯香味组分个数呈减少趋势,但贮藏后期略上升,可能是由于贮藏后期甘薯腐烂和霉变,产生了异常香味组分。甘薯香味组分的相对含量在品种间存在差异:心香在贮藏40d时,芳香族类、醛类、烯类及萜烯类占比例最大;浙薯75在贮藏110d时,芳香族类、醛类、烯类及萜烯类所占比例最大;农林54在贮藏20d时,芳香族类、醛类、烯类及萜烯类所占比例最大。说明甘薯香味组分相对含量受到品种和贮藏期的双重影响,在未来甘薯贮藏中,可根据不同品种香味组分相对含量的变化,选择合适的贮藏期,以保证甘薯的香味品质。本实验未对甘薯香味做定量分析,在今后研究中,对此可作深入分析。
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Dynamicsofmainnutritionalcomponentsandaromacomponentsofthreesweetpotatovarietiesduringstorage
LI Chen1,2,XUE Guanwei1,2,HUANG Jingyan1,2,CUI Peng1,2,LU Guoquan1,2,*
(1.SchoolofAgriculturalandFoodScience,ZhejiangA&FUniversity/KeyLaboratoryforQualityImprovementofAgro-ProductsofZhejiangProvince,Hangzhou311300,China;2.InstituteofRoot&TuberCrops,ZhejiangA&FUniversity,Hangzhou311300,China)
Abstract:In this paper,sweet potato cultivars Xinxiang,Zheshu75 and Nonglin54 were used as experimental materials to study the dynamics of main nutrients and aroma components of sweet potato during storage,to provide theoretical basis for the storage and preservation of sweet potato.The storage condition was set as temperature(14.95±1.27)℃,and relative humidity(76.68±4.98)%.Samples were collected on 0,20,40,60,90,110d,respectively.It was shown that the dry matter content of three sweet potato cultivars increased,whereas the starch content and carotenoids showed a decreasing trend during storage.The number of sweet potato aroma components also decreased.The maximum content of aroma components in Xinxiang,Zhejiang75and Nonglin54 appeared on 40,110,20d,respectively.Benzaldehyde and phenylacetaldehyde were not only the shared aroma components of three cultivars,but also the important components of sweet potato aroma.
Key words:sweet potato;agricultural product storage;agricultural product quality
中图分类号:S531
A
文章编号:1004-1524(2018)06-1056-07
收稿日期:2017-09-29
基金项目:国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-10-B19);国家自然科学基金(31671750);浙江省农业(粮食)新品种选育重大科技专项与专题(2016C02050-7-5);浙江农林大学人才启动项目(2017FR026)
作者简介:李臣(1990—),男,江苏徐州人,硕士,主要从事甘薯育种和甘薯香味调控研究。E-mail:1035053766@qq.com
,陆国权,E-mail:lugq10@zju.edu.cn
10.3969/j.issn.1004-1524.2018.06.24
(责任编辑高 峻)