不同肉色甘薯块根品质分析

高慧宇，任清铭，马晓娜，王育选，丰慧霞，庞祥东，张 彬，2

（1.山西农业大学农学院，山西 太谷 030801；2.杂粮种质创新与分子育种山西省重点实验室，山西 太原 030031）

甘薯（Ipomoea batatas（L.）Lam.）为旋花科甘薯属作物[1]，是许多发展中国家农民粮食、营养和收入的主要来源，在我国具有重要的产业地位[2]。我国在世界上甘薯种植面积最大，约328.15万hm2，产量最高，达到7 057.09万t[3]。

甘薯具有高产稳产、适应性强、营养丰富等特点[4]，兼具粮食、经济作物的功能，用途广泛，可用作鲜食、淀粉加工、食品加工、叶菜和观赏等[5]，对克服儿童维生素A缺乏症具有重要意义[6]。除此之外，甘薯具有人体必需的重要营养成分[7]，以及多酚、多糖、花青素等活性成分，使得甘薯具有一定的保健作用和药用价值[8]。叶酸是生命体必不可少的微量营养素之一,作为一碳单位转移的辅助因子参与核酸、蛋白质、泛酸等合成及甲基化[9]；硒是人类和动物必需的一种膳食微量元素，它作为一种对人类健康至关重要的微量元素[10]，食物是人体摄入硒的主要来源，硒的缺乏或过量都会对机体造成不良影响[11]。随着甘薯保健价值的普及，人们已经离不开营养保健制品并且需求量也在不断增大[12]。已有研究表明，不同品种甘薯块根的营养成分含量存在显著差异[13]。

品质评价对甘薯优质品种选育具有重要意义，但仅从单一品质性状或少数几个主要品质性状并不能客观全面地评价甘薯的品质特征与营养差异。目前关于甘薯营养品质方面的研究还相对较少，且很少有针对主要品质性状间差异的研究[14]。因此，本研究选用不同肉色甘薯块根为试验材料，对其不同品质指标，包括功能性成分（如叶酸和硒含量）、食用品质（总类胡萝卜素含量、糊化度以及干率）进行分析测定，为优质甘薯品种的选育及栽培提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验材料共13份甘薯资源3个肉色（表1），均来源于山西农业大学农学院。

表1 13份甘薯品种基本特性Tab.1 Basic characteristics of 13 sweet potato varieties

1.2 试验方法

2021年5月30日13份甘薯资源统一种植于山西农业大学杂粮基地，10月1日收获。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 叶酸含量测定 选取外观无损的5 g甘薯块根放入50 mL离心管中，在冷冻干燥机冻干48 h后放入震动球磨仪中磨成粉末，分装0.1 g于2 mL离心管中，滴加pH=7的磷酸缓冲液900 μL。使用叶酸/维生素B9（FA/VB9）酶联免疫吸附测定试剂盒（北京冬歌博业生物科技有限公司）进行操作，测定λ=450 nm处吸光度（OD值）。测得相关曲线为y=0.002 5x+0.019，相关系数（R2）为0.991 3。

式中，X为叶酸含量（μg/100 g），C为标准曲线上查得测定管中叶酸含量（ng），P为标准曲线上查得空白管中叶酸含量（ng），V1为样品制备时定容体积（mL），F为稀释倍数，V2为制备样品测定管加入的样品液体积（mL），m为样品质量（g），1 000/100为样品含量由ng/g换算成μg/100 g的系数。

1.3.2 硒含量测定 配制硒元素系列标准溶液及内标溶液，质量浓度分别为0、5.00、10.00、50.00、100.00 μg/L，1.00 μg/L锗溶液，介质为5%（V/V）HNO3，备测，并用ICP-MS法[15]测定总硒含量。

1.3.3 薯块颜色测定 使用非接触式色差仪兼光泽仪（X-Rite VS450 colorimeter，上海爱色丽色彩科技有限公司）测定薯块颜色。其中，L*表示亮度，a*表示红色/绿色度，正值表示红色，负值表示绿色，b*表示黄色/蓝色度，正值代表黄色，负值代表蓝色。

1.3.4 类胡萝卜素含量测定 参照AACC法[16]提取甘薯总类胡萝卜素。

式中，A450为在波长450 nm处的吸光 值，V为提取液体积（mL），M为甘薯粉的质量（g）。

1.3.5 薯块干率测定 所有样品准确称取50 g鲜样，LGJ-12立式真空冷冻干燥机冻干48 h，称量，计算含量。

式中，m1为干样质量（g），m2为鲜样质量（g）。

1.3.6 甘薯糊化度测定 甘薯淀粉黏滞性参照闫影等[17]方法，在RVA（TechMaster RVA，上海珀金埃尔默企业管理有限公司）铝盒中加入3 g甘薯块根粉末样品后加入25 mL去离子水，用塑料桨搅拌均匀，对糊化度各特征值进行测定。

1.3.7 主成分分析 利用IBMSPSS Statistics 26软件对上述所测指标进行分析，判定各甘薯品种的品质差异。

1.4 统计分析

采用列表比较方法、Excel 2016以及IBM SPSS Statistics 26软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同肉色甘薯块根叶酸含量比较

不同肉色甘薯块根中叶酸含量如图1所示。

图1 不同肉色甘薯叶酸含量Fig.1 Folic acid content of sweet potato with different flesh colors

对13种甘薯块根叶酸含量进行分析测定，从图1可以看出，不同甘薯品种间叶酸含量差异显著。所测供试甘薯品种叶酸含量范围为1 409.77～1 988.22 μg/100 g。香薯、白薯、普薯32、烟薯25、紫云红叶酸含量较高，澳洲紫白、金安娜、高系14、徐薯27叶酸含量适中，济薯26、蜂蜜罐、商薯19、秦薯5号叶酸含量偏低，其中，烟薯25叶酸含量最高，商薯19叶酸含量最低。

2.2 不同肉色甘薯块根硒含量比较

对不同肉色甘薯块根硒含量进行分析测定，由图2可知，不同甘薯品种间硒含量差异显著。供试甘薯品种硒含量在34.54～98.24 μg/g，白薯硒含量较高，徐薯27、澳洲紫白、蜂蜜罐、高系14、普薯32硒含量适中，秦薯5号、金安娜、济薯26、商薯19、紫云红、烟薯25、香薯硒含量偏低，其中，白薯硒含量最高，香薯硒含量最低。

图2 不同肉色甘薯硒含量Fig.2 Selenium content of sweet potato with different flesh colors

2.3 不同肉色甘薯块根肉色及总类胡萝卜素含量比较

不同甘薯块根肉色及总类胡萝卜素含量比较如表2所示。

表2 不同甘薯块根肉色及总类胡萝卜素含量比较Tab.2 Comparison of flesh color and total carotenoid content of different sweet potato root tubers

由表2可知，13个甘薯品种块根肉色的亮度值（L*）、红色度（a*）、黄色度（b*）都存在显著差异。从亮度来看，最高的是商薯19；从绿色度来看，最高的是高系14，最低的是澳洲紫白；从红色度来看，最高的是普薯32，最低的是金安娜；从黄色度来看，最高的是普薯32，最低的是澳洲紫白。总类胡萝卜素含量与黄色度成正比，随着黄色度（b*）的增大，类胡萝卜素含量也逐渐升高，即橙色甘薯总类胡萝卜素含量最高，白色最低，黄色适中。其中，普薯32含量最高，为78.50 μg/g，澳洲紫白含量最低，为

2.98 μg/g。

2.4 不同肉色甘薯块根糊化度及干率比较

从表3可以看出，供试甘薯品种峰值黏度在149.00～1 329.00 cP，衰减值在76.00～1 151.00 cP，最终黏度在64.00～366.00 cP，回生值在10.00～136.00 cP，其中，蜂蜜罐和紫云红的衰减值和回生值均较高，澳洲紫白和烟薯25的各糊化特性值比较接近。金安娜和秦薯5号的糊化时间和糊化温度均较低，除此之外，干率在一定程度上反映了直链淀粉含量。金安娜和秦薯5号的干率分别为31.37%、38.24%，因此，金安娜和秦薯5号可能具有更好的食味品质。

表3 不同肉色甘薯块根糊化特征值及干率比较Tab.3 Comparison of gelatinization characteristic value and dry rate of sweet potato root tubers with different flesh colors

2.5 不同肉色甘薯品质指标因子分析

以特征值大于1为标准，共提取到3个公因子并进行旋转得到因子载荷矩阵（表4），这3个公因子的累计方差贡献率为82.666%，前3个因子对10个指标的贡献率在17.571%～40.788%。在公因子1中主要贡献作用的指标为峰值黏度、衰减值、最终黏度和回生值，它们的因子载荷分别为0.877、0.808、0.926和0.958，公 因 子1的 方 差 贡 献 率 为40.788%，在3个公因子中比例最大；公因子2中主要贡献作用的指标为黄色度（b*）和总类胡萝卜素，它们的因子载荷分别为0.820和0.838，公因子2的方差贡献率为24.517%；公因子3中干率的因子载荷最大，为0.642，而其他因子的载荷很小，公因子3的方差贡献率为17.571%。由此可以看出，峰值黏度、衰减值、最终黏度和回生值对甘薯品质影响较大，即糊化度对甘薯风味品质影响较大，根据所测糊化度特征值发现，秦薯5号和金安娜品质较好。

表4 旋转后的因子载荷矩阵Tab.4 Rotated component matrix

3 结论与讨论

甘薯含有丰富的维生素、蛋白质、钙、矿物质、膳食纤维、多酚、多糖等物质，具有一定的功能性保健作用[18]。叶酸是人体所必需的，但人体自身不能合成，只能依靠食物摄入[19]。邵丽华等[20]测定了11种主要粮食的叶酸含量，发现不同种类粮食的叶酸含量差异较大，叶酸范围为0.39～2.63 μg/g。而本研究利用ELISA法测得供试甘薯品种叶酸含量最高的是烟薯25，高达1 988.22 μg/100 g，显著高于其他主要粮食。类胡萝卜素作为一类天然色素，是维生素A的主要来源[21]，研究发现，橙肉甘薯类胡萝卜素含量较高，其中，普薯32高达78.50 μg/g；这与张春秋[22]研究马铃薯总类胡卜素含量趋势一致，橙肉马铃薯明显高于白肉马铃薯。韩昀桦[23]通过对52份谷子种质资源的富硒能力进行评价，筛选出3个硒含量较高且品质较优的谷子品种，其中，硒含量最高为0.354 mg/kg，而甘薯作为富硒作物，所测范围在34.54～98.24 μg/g，其中白薯硒含量最高，这与前人[24]研究基本一致。干率是作物达到恒质量时与鲜质量的比值，而干物质含量与淀粉率呈显著正相关[25]，甘薯作为淀粉加工原料的比例随着我国甘薯加工业的发展逐渐提高，曾超过总产量的55%[26]。淀粉糊化特性是淀粉品质的重要指标，在一定程度上反映了直链淀粉含量的多少[27]。已有研究发现，衰减值大于100 cP而回生值小于25 cP是评价食味的标准[28]。本研究发现，秦薯5号衰减值和回生值分别为244.00、19.00 cP，金安娜衰减值和回生值分别为208.00、10.00 cP，因此，认为金安娜和秦薯5号可能具有更好的食味品质。因此，提高甘薯的主要营养指标，有利于为优质甘薯品种的选育和栽培提供依据。

作物品质往往是由多个因素共同决定的，单用某个指标或者某几个指标很难全面的评价不同品种或品系，因此，需要综合考虑各方面的因素[29]。TUMWEGAMIRE等[30]通过研究90份甘薯资源发现，块根营养成分含量差异显著。赵冬兰等[31]研究了176份地方甘薯品种，根据农艺性状进行聚类分析，筛选出优质品种若干份。而前人对单一或少数品质指标评价分析研究较多，对于品质性状综合评价的研究较少[32]。因此，本研究利用因子分析将13份甘薯的10个品质指标综合成3个公因子，反映了原本信息量的82.666%，而且彼此之间互不影响，达到了简化和综合的目的。

本研究共测定了13份甘薯的营养成分，发现不同甘薯的营养成分存在较大的差异性，其中，烟薯25的叶酸含量、类胡萝卜素含量和干率均显著高于商薯19，白薯的硒含量显著商薯19；甘薯块根糊化特征值与甘薯的黏稠度有关，从而可以反映出进食口感，秦薯5号衰减值和回生值分别为244.00、19.00 cP，金安娜衰减值和回生值分别为208.00、10.00 cP，由此可以认为，金安娜和秦薯5号食味品质较好。利用因子分析从所测的10个品质指标中提取了3个公因子，累计贡献率达82.666%。因此，研究时考虑品种差异对甘薯营养成分的影响，有利于优质品种的选育和保留。