基于淀粉与可溶性糖转化的百合鳞茎甜度分析

陈敏敏，毛聪明，2，李 心，聂功平，蔡友铭，张永春，杨柳燕*

（1.上海市农业科学院 林木果树研究所，上海 201403；2.长江大学 园艺园林学院，湖北 荆州 434025）

百合(Liliumspp.)是百合科百合属多年生地下鳞茎的植物，主要分布于北半球温带地区，中国原产百合有43种以上，种类丰富且特有品种多，是百合属植物的自然分布中心［1］。食药用百合为我国的特有品种，栽培历史悠久，如兰州百合(Lilium davidiivar.unicolor)栽培历史已超过400年［2］。百合鳞茎除富含蛋白质、维生素、氨基酸及微量元素外，还含有多糖、皂苷、秋水仙碱等活性成分［3-9］，《中国药典》已将我国特产的卷丹(Lilium lancifoliumThunb.)、百合(Lilium. browniivar.viridulumBaker)和细叶百合(Lilium pumilumDC.)列为养阴润肺、清心安神，治疗阴虚燥咳、失眠多梦的良药。不同品种百合的口感差异较大，如兰州百合味道甜美，被称为“甜百合”；卷丹口感略苦，被称为“苦百合”。近年来，市场上还出现一种新型的兼观赏和食用的百合品种，如中国农科院蔬菜花卉研究所选育的丹蝶、京鹤等［10-11］，已在国内有一定的推广面积。

口感是评价百合食用品质的重要指标，直接影响消费者的选择，传统人工感官评定方法虽然简单，但容易受到主观因素的影响。电子舌是近年来兴起的一种现代化分析检测仪器，其不依赖生物味觉，而是利用多传感器阵列感测定样品信息，并通过模式识别方法对样品进行定性或者定量分析的一种检测技术［12］，具有快速检测、准确率高、检测重复性好等优点，目前已被广泛应用于食品品质分析、食品质量安全检测等方面［13］。可溶性固形物含量是衡量水果品质的重要指标［14］，数显折射仪测定可溶性固形物含量的方法操作简单，但需要制备澄清的汁液，在百合鳞茎品质测定中尚未见相关方法的报道。

冷藏处理是果蔬保鲜和运输过程中常采用的方法，低温处理能有效抑制果蔬的呼吸作用及相关酶的活性、降低生理生化反应速率、抑制褐变及微生物活动［15-16］，但储藏时间和方法不当会直接影响商品的品质［17］。不同植物和不同品种对低温冷藏的敏感性不同，如Liu等［18］报道了马铃薯低温糖化敏感和不敏感品种中淀粉合成酶和蔗糖水解酶的活性不同。百合中也有低温冷藏对种球淀粉和可溶性糖含量的影响研究，如Yu等［17］研究表明，Fly Shaohua和Fly Tiancheng百合鳞茎冷藏处理60 d时淀粉降解，蔗糖含量明显增加，蔗糖磷酸酶和蔗糖合成酶的活性增强，冷藏处理60 d后，蔗糖含量开始下降，鳞茎中淀粉含量较低。马君义等［19］研究表明，兰州百合鳞茎内淀粉含量在-2 ℃、60 d的冷藏保鲜期内明显减少，可溶性糖与还原糖含量增加。冷藏条件下不同品种百合的淀粉及可溶性糖含量的变化规律不同，但目前关于不同品种百合在低温冷藏条件下淀粉与可溶性糖转化敏感性差异的研究报道较少。基于此，本研究比较分析了冷藏时间对16份百合鳞茎淀粉与可溶性糖含量变化的影响，筛选了低温耐受型及低温敏感型种质资源，并采用电子舌和迷你数显折射仪测定了冷藏后鳞片的甜度响应值及糖度值，以期为百合种球的采收贮藏及口感快速评价提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试百合种质资源共16份，包括：大花卷丹(DH)收集于吉林通化，兰州百合(LZ)收集于兰州七里河，卷丹(JD)收集于湖南龙山，龙牙百合(LY)收集于江西东安，Red twin（RT）和Tiny double you(TD)均购自于浙江虹越种球公司，赏食兼用百合松花岭(SH)、橙实(CS)、金百合(JB)、胜利红(SL)、钻石粉(ZS)、里士满(LS)均购自于四川亿尚农业旅游公司，红百合(HB)购于内蒙古蒙草集团，S7、S8为新种质，S9购于浙江台州。

试验于上海市农业科学院青浦试验基地（青浦区白鹤镇新胜路886号121°05′44.88″E，31°14′16.56″N)进行。百合种球于2021年3月25日栽种，2021年8月20日待地上部分植株枯萎后采收种球，去除地上茎部分，选取无机械损伤、健康无病虫害、鳞茎抱合紧密、围径大小一致的种球，清洗晾干后装入无纺布袋，并湿藏于含水量约60%的草炭中，置于3 ℃的低温人工智能气候箱 (HZLED-1000C)贮藏，温度为（3±0.5）℃。分别于冷藏后0、15、30、45、60 d取样，不同品种每次取鳞茎15个，随机分为3组，每组剥取中层鳞片混合取样；不同品种间选择冷藏0 d和60 d的中层鳞片进行比较测定；不同鳞片位置选择冷藏0 d和60 d的外、中、内层鳞片进行比较测定。

1.2 测定方法

1.2.1 性状观测 于盛花期观测植株的株高、花蕾数、花径、花型、花色等性状。地上部分植株枯萎后，于种球采收期观测种球重量和围径，每个指标选择5株植株进行观测和测量，结果取平均值。

1.2.2 可溶性糖含量测定 参照王学奎［20］的方法，采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量，所用试剂盒购自苏州格锐思生物科技有限公司（货号G050W)。鳞茎样品经烘干处理后，称取0.1 g样品，加入0.8 mL 80%乙醇冰浴匀浆，倒入EP管中，并将粗提液终体积定容至1.5 mL，50 ℃水浴20 min，期间振荡混匀，待冷却后在室温下以12000 r/min离心10 min，将上清液转移至微孔板上，在620 nm处测定吸光度值，根据标准曲线计算样品的可溶性糖含量，每个样品测定3次。

1.2.3 电子舌甜度分析 对冷藏60 d的百合鳞茎样品开展电子舌分析，每个品种选择5个大小一致的健康种球，清洗干净后，剥取中层鳞片混样冷冻研磨，称取2.5 g样品，加入50 ml蒸馏水，超声提取30 min(45 kHz)，5000 r/min离心10 min，取上清滤液备用。

采用日本味觉分析系统(INSENT SA402B，日本INSENT公司)测定鳞茎的甜味味觉响应值。测定时参比溶液为30.0 mmol/L KCL+0.3 mmol/L酒石酸；正极清洗液为30%无水乙醇+100.0 mmol/L KCL+10.0 mmol/L KOH；负极清洗液为30%无水乙醇+100.0 mmol/L HCl+蒸馏水，试剂均为分析纯水平。测定条件：自动进样，每份样品检测120 s，测定5次，取后3次数据作为分析数据。

1.2.4 可溶性固形物(SSC)含量测定 在16个品种冷藏60 d后的百合鳞茎中随机选取5个围径一致的样品，剥取中层鳞片置于研钵中充分研磨成浆，研磨后的汁液用3层纱布过滤后，使用ATAGO迷你数显折射仪(PAL-1 POCKET)测定可溶性固形物含量，每份样品重复测定3次。

1.2.5 淀粉含量测定 采用酶法测定样品的总淀粉含量，所用试剂盒购自于苏州格锐思生物科技有限公司(货号G0551W)。鳞茎样品经烘干处理后，称取10 mg至离心管中，加入0.5 mL石油醚，研磨匀浆，50 ℃水浴30 min，期间振荡混匀，于室温（25 ℃）条件下12000 r/min离心5 min，弃上清，向沉淀中加入1 mL 80%乙醇震荡混匀2 min，50 ℃水浴20 min，冷却后在室温（25 ℃）条件下12000 r/min离心5 min，弃上清，向沉淀中加入0.5 mL DMSO并涡旋振荡使样本分散悬浮于液体中。510 nm处测定吸光度值，根据标准曲线计算淀粉含量，每个样品重复测定3次。

1.3 统计分析

采用Excel 2007和SPSS 17.0软件进行数据处理和分析，差异显著性检验采用Duncan新复极差法，相关性分析采用Pearson相关性分析；采用电子舌自带的统计分析软件对采集数据进行响应值分析。

2 结果与分析

2.1 百合种质资源特征特性

由表1可知，16份百合种质资源在花色、花径、株高、花蕾数、种球围径、种球重量、花型等方面具有显著多样性。花色涵盖了黄色系(金百合、S7）、橙色系（兰州百合、卷丹、Tiny double you、松花岭、橙实、S8、S9）、红色系(大花卷丹、Red twin、胜利红、红百合)、白色系(里士满、龙牙百合）、粉色系(钻石粉)，有些品种花瓣带有斑点（大花卷丹、卷丹、S9、松花岭、胜利红、S7）。

表1 不同品种百合的表型特征

2.2 甜度分析

16份种质资源的电子舌测试结果表明传感器对甜味值响应敏感。由表2可知，甜味值在不同百合鳞茎中的测定结果不同，分析得到的响应值为3组稳定数据的平均值，甜度值由大到小依次为Tiny double you、大花卷丹、兰州百合、Red twin、胜利红、龙牙百合、松花岭、里士满、S9、S7、钻石粉、橙实、S8、金百合、红百合、卷丹。

表2 不同品种百合鳞茎电子舌甜味响应值、可溶性固形物及可溶性糖含量

采用ATAGO迷你数显折射仪对16份种质资源研磨后汁液的可溶性固形物含量进行测定（表2），糖度值从大到小依次为Tiny double you、兰州百合、大花卷丹、Red twin、S8、松花岭、里士满、胜利红、钻石粉、S7、金百合、S9、龙牙百合、红百合、橙实、卷丹。

由表2可知，16份种质资源鳞茎冷藏后可溶性糖含量从大到小依次为大花卷丹、兰州百合、Red twin、S9、松花岭、S7、Tiny double you、橙实、里士满、龙牙百合、S8、胜利红、钻石粉、金百合、红百合、卷丹。

2.3 相关性分析

由表3可知，可溶性糖是百合鳞茎产生甜味的主要成分，可溶性糖含量与电子舌甜味传感器响应值相关系数为0.7673，表明可溶性糖数据与电子舌的甜味传感器响应值存在一定正相关性。可溶性糖含量与可溶性固形物含量的相关系数为0.5711，表明可溶性糖含量与可溶性固形物含量存在一定正相关性。将电子舌的甜味传感器响应值与可溶性固形物含量进行相关性分析，其相关系数为0.8284，表明电子舌的甜味传感器响应值与可溶性固形物含量相关性较高。

表3 可溶性糖含量、电子舌甜味响应值及可溶性固形物含量的相关性分析

2.4 冷藏时间对百合鳞片可溶性糖及淀粉含量的影响

由图1A可知，随着冷藏时间的延长，龙牙百合鳞茎可溶性糖含量呈上升趋势，在冷藏60 d时达到最高，为166.17 mg/g；兰州百合和S8鳞茎的可溶性糖含量均在冷藏45 d时达到最高，分别为237.00 mg/g和167.55 mg/g，冷藏60 d时分别下降至223.85 mg/g和162.05 mg/g。

图1 冷藏时间对百合鳞茎可溶性糖及淀粉含量的影响

由图1B可知，随着冷藏时间的增加，龙牙百合的淀粉含量呈下降—上升—下降的变化趋势，冷藏60 d时降至最低，为111.28 mg/g；兰州百合的淀粉含量呈下降—上升—下降的变化趋势，冷藏60 d时降为133.14 mg/g；S8的淀粉含量随着冷藏时间的增加，呈现先上升后下降的变化趋势，在冷藏60 d时降至最低，为110.68 mg/g。

2.5 百合不同鳞片位置冷藏前后可溶性糖及淀粉含量的变化

以S8百合鳞茎为试验材料开展外、中、内层鳞片冷藏前后淀粉和可溶性糖含量变化的研究。由图2A可知，冷藏前，外、中、内鳞片的可溶性糖含量分别为42.26、44.10和43.43 mg/g；冷藏60 d后，其可溶性糖含量分别增加至183.90、162.05和155.31 mg/g，其中外层鳞片的可溶性糖含量高于中层和内层鳞片的含量。

图2 鳞片位置对S8鳞茎可溶性糖及淀粉含量的影响

由图2B可知，冷藏前，外、中、内鳞片淀粉含量分别为191.02、159.56和125.67 mg/g；冷藏60 d后，其淀粉含量分别降低至106.88、146.97和110.68 mg/g，其中外层鳞片冷藏后的淀粉含量最低，并且其淀粉含量下降幅度最大。

2.6 不同品种百合冷藏前后可溶性糖及淀粉含量的变化

以16份百合种质资源鳞茎为材料，比较不同品种冷藏0 d和60 d后淀粉和可溶性糖含量的高低变化。由图3A可知，冷藏后16份材料的可溶性糖含量均升高，但淀粉含量均下降，其中大花卷丹冷藏后的可溶性糖含量最高，为251.14 mg/g；兰州百合次之，为223.85 mg/g；卷丹冷藏后的可溶性糖含量最低，为129.04 mg/g；松花岭冷藏前后的可溶性糖含量变化幅度最大。

图3 16份百合鳞茎冷藏后可溶性糖和淀粉含量的变化

由图3B可知，兰州百合冷藏前的淀粉含量最高，为199.77 mg/g，冷藏前后淀粉含量变化为66.63 mg/g；龙牙百合冷藏前淀粉含量为182.42 mg/g，冷藏后淀粉含量为111.28 mg/g，冷藏前后淀粉含量变化幅度最大，降低了71.15 mg/g；S9冷藏前淀粉含量为116.67 mg/g，冷藏后淀粉含量为110.16 mg/g，冷藏前后淀粉含量变化幅度最小，为6.52 mg/g。Tiny Double You冷藏后的淀粉含量最低，为67.55 mg/g。

3 讨论与小结

可溶性糖是百合鳞茎甜味的主要成分，其含量直接影响鳞茎的口感和滋味。传统百合食用品质评价多采用感官评价的方法，参与感官评价的人员需要经过专业培训。为了简便、快速、准确地开展食用百合鳞茎的风味和品质检测，本研究采用电子舌和迷你数显折射仪测定了百合鳞茎的甜味口感。电子舌为一种利用多传感器阵列结合多元统计分析方法对复杂的溶液进行定性和定量分析的新型现代化分析检测仪器，具有操作简便、检测迅速、重复性好、客观性强等优点，在园艺产品的风味和品质检测方面得到了广泛应用［21］。本研究采用电子舌分析技术对16份百合资源新鲜鳞茎冷藏60 d的甜味响应值进行了分析，其结果可将16份不同的百合资源进行有效区分。本研究还采用ATAGO迷你数显折射仪对16份百合种球材料进行研磨及纱布过滤后汁液的可溶性固形物含量进行测定，结果表明冷藏后新鲜百合鳞茎经研磨、纱布过滤后汁液中无气泡、悬浮颗粒或杂质，适宜用数显折射仪进行可溶性固形物的测定，结果为18.97%～32.12%之间，大部分结果均高于桃、葡萄等水果。可溶性固形物含量与电子舌测定的甜度值响应结果具有较高相关性（相关系数为0.8284）。

电子舌分析的甜味传感器响应值及可溶性固形物含量与可溶性糖含量之间均存在一定的相关性（相关系数分别为0.7673和0.5711），但相关系数均不高，可溶性糖含量测定与可溶性固形物含量相关性较小的原因可能是百合新鲜鳞茎中代谢物成分复杂，还存在其他的甜味成分，且苦味、涩味等不同滋味间还会相互影响，如荔枝中丙氨酸(Ala)对甜叶也有很大影响［22］，因此使用电子舌传感器响应值与对应的物质间的相关性分析仍有待进一步研究。采用电子舌和迷你数显折射仪均可以进行冷藏后百合甜度及可溶性固形物含量的检测，为百合冷藏后食用口感的测定及鳞茎休眠打破时间的确定提供高效的检测方法。

可溶性糖含量变化是鳞茎类植物低温贮藏条件下较为敏感的生理代谢指标，前人研究结果表明，百合鳞茎感受低温后其淀粉酶活性增加，淀粉水解为可溶性糖，即低温糖化现象［23-25］，这一现象在其他球根类植物中也有报道［26］。作为鳞茎休眠型植物，百合鳞茎中的总可溶性糖含量还可作为鳞茎休眠解除临界点的生理指标，如夏宜平等［27］报道了可利用冷藏后百合鳞片中的可溶性糖含量开始出现下降作为判断是否打破休眠的依据。前人在东方百合、OT百合、亚洲百合及原生种等不同百合种类中均开展过冷藏对碳水化合物含量变化的影响研究，Yu等［17］报道了功能性百合Fly Shaohua和Fly Tiancheng 鳞茎在4 ℃条件下贮藏中的淀粉含量均显著降低，而可溶性糖含量上升。王丽花等［28］研究表明东方百合西伯利亚种球在-1±0.5 ℃低温条件下处理0～177 d，淀粉含量呈现下降—升高—下降的变化规律，可溶性糖和还原糖含量呈现升高—下降—升高的变化规律。王中轩等［29］研究表明OT百合黄天霸在4 ℃冷藏条件下可溶性糖、蔗糖和还原性糖含量均呈上升趋势，冷藏49 d时达到峰值。涂淑萍等［30］研究表明东方百合卡萨布兰卡、铁亚百合达诺和亚洲百合黄宝贝在冷藏处理0～177 d期间淀粉含量下降，中间也存在升高的现象，而可溶性糖含量先上升后下降。徐琼等［31］研究表明东方百合和亚洲百合在2～5 ℃冷藏期间淀粉含量呈现下降—升高—下降的变化规律，可溶性糖含量呈现升高—下降—升高的变化规律。刘芳等［32］研究表明原生种细叶百合鳞茎中部鳞片细胞的淀粉粒数量及淀粉含量在低温冷藏过程中逐渐减少或降低，淀粉粒冷藏0～12 d内下降幅度不大，鳞茎在冷藏24 d后淀粉粒数量下降趋势明显。宁云芬等［33］研究表明新铁炮百合品种雷山在4、8和12 ℃低温处理下鳞茎的总可溶性糖含量和还原糖含量均呈先上升后下降的变化趋势。本研究中16个品种的淀粉和可溶性糖含量随冷藏时间的变化结果与前人研究基本一致，仅龙牙百合和兰州百合的淀粉含量在冷藏初期先下降后上升，S8淀粉含量在冷藏初期先上升后下降。冷藏温度、种球大小均会影响种球完成转化的时间长短，这一现象可能与百合品种、种球大小及贮藏初期种球对低温环境的适应程度等因素有关。本研究为百合冷藏后食用口感的测定及鳞茎休眠打破时间的确定提供参考。