硫酸钾对甘薯块根烤后口感品质的影响

陈 龙 史春余 孟 迪 许 燕 柳洪鹃

(山东农业大学农学院；作物生物学国家重点实验室，泰安 271018)

随着人们对健康关注度的提高以及对甘薯营养保健功能的深入了解，食用型甘薯日益受到消费者的青睐[1,2]。甘薯的食用品质主要包括营养品质和食味品质[3]，食味品质又包括口感品质和风味品质[4]，其中口感品质是人们对甘薯进行评价最广泛、最直观的一项指标[5]。研究发现淀粉直支比低[6]，块根中小型淀粉多，块根粗纤维含量少时[7]，薯肉口感较细腻，薯块综合口感好。

钾肥是重要的品质元素，能有效提升作物品质[8,9]。目前钾肥对甘薯品质的研究多集中于对其营养品质和风味品质的影响，钾肥能促进甘薯块根可溶性糖、淀粉、维生素C等营养物质的合成与积累[10,11]，引起块根甜味和香气组分的变化，进而影响其风味品质[12,13]。有关甘薯口感品质的研究较少，且多集中于因甘薯品种或者加工方式引起的差异[14-16]，田间施用钾肥对块根烘烤后口感品质影响的研究鲜有报道。因此，本实验以2个鲜食型甘薯品种烟薯25和北京553为实验材料，设置不同钾肥梯度，研究收获期甘薯块根烤后口感品质的变化，并从淀粉及其组分含量、淀粉粒度分布、块根全粉糊化特性及纤维素含量等方面探究甘薯烤后口感品质发生变化的原因，为钾肥在优质鲜食型甘薯生产上的合理施用提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料与设计

供试品种为烟薯25(YS25)、北京553(BJ553)：均为当前华北地区主栽鲜食型品种，是目前最常用的烤薯品种。目前，烤薯多用黄色或橘黄色薯肉的品种，而北京553是典型的黄色薯肉，烟薯25是典型橘黄色薯肉。

实验于2018—2019年在山东农业大学农学实验站进行。实验田土壤质地为沙壤土，2018年0～20 cm土层土壤有机质含量为1.03%，碱解氮、速效磷、速效钾的含量分别为76.42、26.36、86.02 mg/kg；2019年0～20 cm土层土壤有机质含量为1.08%，碱解氮、速效磷、速效钾的含量分别为83.60、23.24、82.45 mg/kg。供试肥料为K2SO4(含51%K2O)、尿素(含46%N)。本实验设置4个钾肥(K2O)用量梯度：0、120、240、360 kg/hm2；各个处理的氮肥施用量均为90 kg/hm2。氮、钾肥料全部作基肥施用。实验采用随机区组排列，小区面积15 m2(3.75 m×4 m)，行距0.75 m，株距0.25 m，重复3次。2018年5月13日栽秧，10月20日收获；2019年5月7日栽秧，10月20日收获。

1.2 取样方法

各处理在栽后160 d(收获期)取样，每一个小区取5棵具有代表性的植株，挖出所有的块根，取具有代表性(形状纺锤形、质量200 g左右)的新鲜块根在膨大部位切片，一部分切片105 ℃杀青30 min，60 ℃烘干留取干样，用于块根淀粉及其组分和纤维素含量等的测定，另取切片切丝，50～55 ℃鼓风干燥并粉碎研磨，用于块根全粉糊化特性的测定；取具有代表性的新鲜块根在膨大部位切片留作鲜样，液氮速冻，-80 ℃超低温冰箱保存，用于块根淀粉粒度的测定。在收获期收取薯形较好、大小适中(形状纺锤形、质量200 g左右)的块根用于烘烤食味评价。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 淀粉特性和纤维素含量的测定

直链淀粉、支链淀粉及总淀粉含量采用双波长比色法测定；纤维素含量采用蒽酮比色法测定[17,18]；淀粉粒的提取参考Peng等[19]和Malouf等[20]的方法，并适当调整。取1 g块根鲜样研磨，过200目筛。加入5 mL 2 mol/L NaCl, 混合均匀, 匀浆离心10 min。沉淀分别用0.2% NaOH、2% SDS和蒸馏水清洗。最后用丙酮清洗多次，室温晾干，-20 ℃储存待用。用LS13320衍射粒度分析仪进行粒径分析。块根全粉糊化特性测定参考李娜等[21]的方法，并适当调整，称取3 g块根全粉与25 g蒸馏水混合与RVA样品钵中，用RVA仪进行测试。设定转速为160r/min，每个样品在测定杯中循环3次实验。使用Thermocline for Windows软件进行RVA特征参数分析。

1.3.2 块根烘烤后的食味评价

参考沈升法等[22]和张允刚等[23]的方法并适当调整，将选取好的块根若干置于烤地瓜机中，205 ℃烘烤60 min，用于甘薯烘烤后口感的评价。由20位专业人员组成口感评价小组，甘薯块根烘烤后由评价小组成员品尝，按1～5分从低到高的趋势对甘薯块根烤后口感品质打分，重复2次，计算平均值。

1.4 数据处理与分析

采用Sigmaplot 12.5和Excel 2010制作图表，采用DPS 7.05数据处理系统进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 钾肥对收获期甘薯块根烤后口感的影响

由图1可知，与对照组相比，钾肥处理降低了烘烤后烟薯25的口感品质，钾肥用量为240、360 kg/hm2时降幅达到显著水平；提高了烘烤后北京553的口感品质，钾肥用量为240、360 kg/hm2时增幅达到显著水平。2年实验结果规律相似。

注：标以不同字母的值在处理间差异显著(P<0.05)，余同。图1 烘烤条件下甘薯口感评价

2.2 钾肥对收获期甘薯块根纤维素含量的影响

由图2可知，施用钾肥对烟薯25收获期块根中纤维素含量的影响较小，与对照组相比均未达到显著水平。施用钾肥降低了北京553块根中纤维素含量，钾肥用量为240、360 kg/hm2时降幅均达到显著水平。

图2 收获期块根中纤维素含量(2018年)

2.3 收获期甘薯块根淀粉粒粒度分布特点

2.3.1 体积分布

由表1可知，直径为3.36～19.76 μm的中型淀粉粒在淀粉总体积中的占比为50.97%～67.08%，是淀粉的主要组成部分。与对照组相比，施用钾肥降低了烟薯25块根中、小型(<3.36 μm)淀粉粒的体积占比，提高了大型(19.76～50.00 μm)淀粉粒的体积占比，钾肥用量为240 kg/hm2时变幅最大；施用钾肥提高了北京553块根中型(3.36～19.76 μm)淀粉粒的体积占比，而降低大型(19.76～50.00 μm)淀粉粒的体积占比，钾肥用量为240 kg/hm2时达到显著性水平。两个品种之间比较，北京553块根中、小型淀粉粒的体积占比显著高于烟薯25。

表1 甘薯块根淀粉粒的体积分布(FW，2018年)/%

2.3.2 数目分布

由表2可知，直径<1 μm的小型淀粉粒占淀粉粒总数目的64.90%～73.23%，是甘薯块根淀粉数目分布的主要部分。与对照相比，施用钾肥提高了BJ553块根直径<1 μm淀粉粒的数目占比，降低了直径1～3.36 μm和3.36～19.76 μm淀粉粒的数目占比，钾肥用量为240 kg/hm2时变幅均达显著水平。但Y25各处理的之间的差异不显著。

表2 甘薯块根淀粉粒的数目分布(FW，2018年)/%

2.4 钾肥对收获期甘薯块根淀粉及组分含量的影响

由表3可知，与对照组相比，施用钾肥可提高2个品种收获期块根中总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量和淀粉直支比(RAAM)。其中2个品种总淀粉和直链淀粉含量均在钾肥用量为240 kg/hm2时增幅最大；支链淀粉含量烟薯25在钾肥用量为360 kg/hm2时增幅最大，北京553在钾肥用量为120、240 kg/hm2时较高。两个品种之间比较，北京553块根淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量都显著高于烟薯25；但适量钾肥处理下，烟薯25的直支比显著高于北京553。

表3 收获期块根中淀粉及组分的含量 (DW，2018年)

2.5 收获期甘薯块根全粉的糊化特性

淀粉糊化特性是反映淀粉品质的重要指标，糊化温度和淀粉黏滞性(RVA谱)是反映淀粉糊化特性的主要指标，并影响作物的食用品质。由表4可知，与对照组相比，施用钾肥可提高烟薯25块根全粉最高黏度和崩解值，降低其最低黏度、最终黏度、回复值及糊化温度，钾肥用量为240、360 kg/hm2时变幅达到显著水平；施用钾肥后北京553块根全粉的最高黏度、最低黏度、崩解值、最终黏度和回复值都得到提高，均在钾肥用量为240 kg/hm2时增幅最大。两个品种之间比较，烟薯25最高黏度、最低黏度、最终黏度、崩解值、回复值和峰值时间等均显著低于北京553。

表4 钾肥用量对甘薯块根粉糊化特性的影响(2018年)

3 讨论

3.1 施用钾肥对甘薯块根烘烤后口感品质的影响

当前，如何生产高品质的食用型甘薯成为研究热点，而田间施用钾肥对块根烘烤后口感品质影响的研究鲜有报道。本研究结果表明，与对照组相比，钾肥处理降低了烟薯25烘烤后的口感品质，钾肥用量为120 kg/hm2时降幅未达到显著水平，而钾肥用量增加到240、360 kg/hm2时降幅达到显著水平；显著提高了北京553烘烤后口感品质，钾肥用量为240、360 kg/hm2时增幅较大。即适量钾肥可以有效提升甘薯块根烤后口感品质，但最适钾肥用量存在品种差异。

3.2 施用钾肥引起甘薯块根烘烤后薯肉口感品质变化的原因解析

块根的淀粉品质和粗纤维的含量是影响块根口感品质的主要因素。甘薯块根的淀粉品质包括总淀粉含量、直链淀粉、支链淀粉的含量及比例、淀粉粒度的分布、淀粉的糊化特性等[24]。研究发现施用钾肥能提高甘薯块根中淀粉及直链淀粉的含量[25]；降低玉米胚乳大型淀粉粒比例[26]。本研究发现：与对照组相比，施用钾肥降低北京553块根纤维素含量，钾肥用量为240、360 kg/hm2时达到显著水平，钾肥用量为240 kg/hm2时北京553块根支、直链淀粉含量和小型淀粉粒的数目占比显著提高，薯块烘烤后的口感品质显著优于对照处理；而相同钾肥用量条件下，烟薯25块根中纤维素含量变化不显著，直链淀粉含量和直支比显著升高，块根中小型淀粉粒比例显著降低而大型淀粉粒的体积占比显著升高，薯块烘烤后口感品质显著低于对照处理。降低钾肥用量至120 kg/hm2时，烟薯25小、大型淀粉粒度的体积分布与对照处理差异不显著，烘烤后的口感品质也得以恢复。已有研究表明，淀粉组成与淀粉粒的大小有关，较小的淀粉颗粒具有较高的支链淀粉含量[27,28]。当甘薯块根中小颗粒淀粉分布较多时，在蒸煮品尝调查中薯肉口感较细腻[3]；支链淀粉含量的增加能提高营养器官的糯性，使其口感更加软糯[29]。由此可知，适量施用钾肥提高小型淀粉粒的比例，一方面可以增加薯肉烘烤后的细腻程度，另一方面可以增加支链淀粉的含量，进一步改善块根的口感品质。除此之外，适量施钾还显著降低了块根纤维素含量，使块根口感品质得到进一步提升。

研究表明，稻米淀粉最高黏度和崩解值越低，稻米的口感品质越差[30,31]。钾肥能降低玉米胚乳淀粉最高黏度，最终黏度等指标[26]；而提高苦荞淀粉峰值黏度、谷值黏度、终值黏度和回复值[32]。钾肥对甘薯淀粉糊化特性的影响存在品种差异[24]。本研究结果表明，施用钾肥提高了BJ553块根淀粉的最高黏度、最低黏度、崩解值、最终黏度和回复值；降低了YS25块根淀粉最低黏度、最终黏度和回复值，钾肥用量为240 kg/hm2时达到显著性水平。周慧颖等[33,34]的研究表明直链淀粉含量和支链淀粉分枝链长分配是影响淀粉糊化特征的主要因素；随着支链链淀粉含量的增加，淀粉糊化时最高黏度、最低黏度、崩解值、最终黏度等都会增加[35]，从而使口感得到提升。由此可知，适量钾肥可以优化甘薯全粉糊化特性，提高烘烤后薯肉的口感品质，而适量钾肥优化全粉糊化特性的主要原因是甘薯块根支链淀粉含量增加。

4 结论

适量施用钾肥能提高甘薯块根烤后的口感品质，一方面是由于适量的钾肥提高了甘薯块根小型淀粉粒比例，并增加了块根支链淀粉含量，降低了块根纤维素含量；另一方面块根支链淀粉含量的增加优化了块根全粉糊化特性，使全粉最高黏度、最低黏度、崩解值、最终黏度和回复值等得到提高。最适钾肥用量存在品种间差异，对于块根中大型淀粉粒分布比例较高的品种，应适当降低钾肥用量，以防施用钾肥后进一步促进大型淀粉粒的积累而降低薯肉口感品质。