甘薯在貯藏期間營(yíng)養(yǎng)與生理變化研究

艾玉春, 王 煒, 李鵬霞,*, 胡花麗, 王毓寧

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院知識(shí)產(chǎn)權(quán)處,江蘇南京 210014;2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,江蘇南京 210014)

甘薯(ipomonea batatas lam)又名紅薯、山芋等,原產(chǎn)南美洲,屬旋花科甘薯屬,是具有蔓生習(xí)性的一年生或多年生草本植物,是重要的糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物[1].當(dāng)前,亞洲是最主要的甘薯產(chǎn)區(qū),其中我國(guó)常年種植甘薯約620萬(wàn)hm2[2],是全球最大的甘薯生產(chǎn)國(guó),總產(chǎn)量為1.06億 t,單產(chǎn)水平可達(dá) 19 t·hm-2.甘薯以塊根為收獲物,新鮮薯塊組織脆嫩、含水量高、呼吸旺盛,不但容易感染黑斑病和軟腐病[3],還容易在貯藏中消耗大量氧氣產(chǎn)生二氧化碳,從而無(wú)法進(jìn)行有氧呼吸產(chǎn)生能量,最終細(xì)胞因缺少能量而導(dǎo)致生理病害[4].

甘薯對(duì)貯藏溫度十分敏感,貯溫過(guò)高容易導(dǎo)致失水萎蔫、營(yíng)養(yǎng)損失,病變霉腐加劇;貯溫過(guò)低又會(huì)引發(fā)冷害凍害、薯塊硬心、食用品質(zhì)下降.室溫貯藏下,貯藏溫度會(huì)經(jīng)過(guò)波動(dòng)、下降、回升和上升四個(gè)起伏變化階段,從而導(dǎo)致貯藏條件難以恒定,甘薯難以貯藏.因此,采用恒定低溫貯藏甘薯,低溫保鮮型甘薯已成為今后甘薯規(guī)?；A藏的發(fā)展方向.

施保克是一種廣譜性、內(nèi)吸性殺菌劑,具有高效低毒的特點(diǎn),可防治多種農(nóng)作物的真菌感染,但在甘薯上的保鮮研究極少.本項(xiàng)目組通過(guò)前期研究發(fā)現(xiàn)[5],在6～7℃的低溫貯藏下,“寧紫1號(hào)”和“寧選1號(hào)”甘薯的感官質(zhì)量和主要營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)均保存較好.因此,本研究在前期研究的基礎(chǔ)上,以25%施保克(德國(guó)拜耳公司)說(shuō)明書(shū)上的稀釋倍數(shù)(1 000倍),即施?？擞行舛葹?50 mg·L-1來(lái)處理甘薯,并分析兩種甘薯在貯藏期間的營(yíng)養(yǎng)和淀粉酶變化規(guī)律.

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

“寧紫1號(hào)”和“寧選1號(hào)”甘薯于2010年11月采自南京市六合區(qū)竹鎮(zhèn)金磁村江蘇省農(nóng)產(chǎn)品工程技術(shù)中心甘薯基地,甘薯采后置于田間通風(fēng)晾曬,然后按商品級(jí)標(biāo)準(zhǔn)挑選甘薯,裝入經(jīng)次氯酸鈣溶液漂洗消毒的塑料周轉(zhuǎn)箱中,將甘薯放進(jìn)經(jīng)硫磺消毒后的冷庫(kù)中進(jìn)行相關(guān)貯藏試驗(yàn).

25%施保克(乳油),德國(guó)拜耳公司生產(chǎn).

1.2 試驗(yàn)方法

將試驗(yàn)的“寧紫1號(hào)”和“寧選1號(hào)”甘薯各設(shè)3組處理:處理1(2 50 mg·L-1施?？巳芤航萏幚? min,7℃貯藏)、處理2(不處理,7℃貯藏)、處理3(不處理,室溫貯藏),每組處理設(shè)5個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)200 kg甘薯).將處理之后的甘薯瀝干水,然后置于相應(yīng)條件下貯藏,貯藏期間每隔20 d取樣進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定,試驗(yàn)期限為100 d.

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 霉腐率測(cè)定

1.3.2 含水量測(cè)定

參照GB/T 5497—1985方法[6].

1.3.3 總脂肪測(cè)定

參照GB/T 5512—1985方法[7].

1.3.4 可溶性蛋白質(zhì)測(cè)定

采用考馬斯亮藍(lán)G-250法測(cè)定[8].

1.3.5 可溶性總糖測(cè)定

采用蒽酮比色法測(cè)定[9].

1.3.6 總黃酮測(cè)定

參考文獻(xiàn)[10],略有修改,稱取15 g樣品,加入5 mL體積分?jǐn)?shù)為95%的乙醇,研磨勻漿,微波萃取20 min,取2 mL濾液,加入體積分?jǐn)?shù)為95%的乙醇3 mL,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的亞硝酸鈉溶液0.75 mL,搖勻后靜置5 min,加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的硝酸鋁溶液0.5 mL,再搖勻靜置6 min,然后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氫氧化鈉溶液4 mL,用蒸餾水定容至25 mL,搖勻靜置15 min,然后置于510 nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度,最后根據(jù)總黃酮標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算.

1.3.7 直鏈淀粉、支鏈淀粉、總淀粉測(cè)定

參照文獻(xiàn)[11],總淀粉含量=直鏈淀粉含量+支鏈淀粉含量.

1.3.8 α-淀粉酶、β-淀粉酶、總淀粉酶測(cè)定

參照文獻(xiàn)[12],略有修改,稱取1 g鮮樣,研磨勻漿,室溫下蒸餾水靜置提取20 min,3 000 r·min-1離心10 min,將上清液定容至100 mL,用于α-淀粉酶活力測(cè)定,取10 mL淀粉酶原液定容至50 mL用于淀粉酶總活力測(cè)定.酶活力于540 nm波長(zhǎng)下測(cè)定,以每分鐘內(nèi)生成麥芽糖的質(zhì)量(mg)為一個(gè)酶活單位(U.g-1·min-1).其中,β-淀粉酶活力=總淀粉酶活力-α-淀粉酶活力.

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)用 SPSS 15.0軟件統(tǒng)計(jì)處理,采用ANOVA鄧肯氏多重差異分析(p＜0.05).

2 結(jié)果與分析

2.1 甘薯霉腐率的變化

霉腐率是衡量甘薯貯藏效果的基本指標(biāo).甘薯在貯藏期間的霉腐曲線呈上升趨勢(shì)(圖1),快速上升期出現(xiàn)在貯藏60 d后.貯藏100 d時(shí),室溫貯藏的“寧紫1號(hào)”和“寧選1號(hào)”甘薯的霉腐率分別達(dá)到43.66%和39.03%,顯著高于處理1的兩種甘薯(“寧紫 1號(hào)”甘薯 21.24%、“寧選 1號(hào)”甘薯18.64%)(p＜0.05)和處理2的兩種甘薯(“寧紫1號(hào)”甘薯34.56%、“寧選1號(hào)”甘薯28.60%),但與處理2的甘薯沒(méi)有出現(xiàn)顯著差異.因此,以施?？颂幚聿⒔Y(jié)合7℃貯藏,能起到較好的貯藏效果.“寧選1號(hào)”甘薯的霉腐率要低于“寧紫1號(hào)”甘薯,這可能與7℃更適宜“寧選1號(hào)”甘薯貯藏有關(guān).此外,用施?？颂幚磉^(guò)的甘薯在整個(gè)貯藏期間均未出現(xiàn)表皮傷害癥狀.

圖1 貯藏期間甘薯霉腐率的變化Fig.1 Changes of rot rate of sweet potato during storage

2.2 甘薯含水量的變化

剛采收后的甘薯含水量較高,分別達(dá)到74.94%(“寧紫1號(hào)”)和72.44%(“寧選1號(hào)”).貯藏期間甘薯的含水量呈下降趨勢(shì)(圖2),其中室溫貯藏甘薯的含水量下降最快,貯藏100 d時(shí),7℃貯藏甘薯的含水量下降程度低于室溫貯藏的甘薯.

2.3 甘薯總脂肪的變化

圖2 貯藏期間甘薯含水量的變化Fig.2 Changes of moisture content of sweet potato during storage

甘薯的脂肪含量極低,貯藏前“寧紫1號(hào)”和“寧選1號(hào)”甘薯的總脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.26%,0.14%,但在貯藏期間總體呈下降趨勢(shì)(圖3).貯藏100 d時(shí),兩種甘薯的3個(gè)處理之間無(wú)顯著差異.

圖3 貯藏期間甘薯總脂肪的變化Fig.3 Changes of total fat content of sweet potato during storage

2.4 甘薯可溶性蛋白質(zhì)的變化

甘薯中的蛋白質(zhì)含量較低.貯藏開(kāi)始時(shí),“寧紫1號(hào)”和“寧選1號(hào)”甘薯的可溶性蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為 8 855.13 μg·g-1和 3 364.16 μg·g-1(圖 4),在貯藏過(guò)程中所有甘薯的可溶性蛋白質(zhì)基本持平.貯藏100 d時(shí),室溫貯藏甘薯的可溶性蛋白質(zhì)雖低于7℃貯藏的甘薯,但無(wú)統(tǒng)計(jì)意義的顯著差異.處理1甘薯可溶性蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)普遍高于處理2.

2.5 甘薯可溶性總糖的變化

圖4 貯藏期間甘薯可溶性蛋白質(zhì)的變化Fig.4 Changes of soluble protein content of sweet potato during storage

7℃貯藏甘薯的可溶性總糖在貯藏100 d內(nèi)總體呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)(圖5),室溫貯藏甘薯的可溶性總糖均呈現(xiàn)先升高再降低的變化趨勢(shì),其高點(diǎn)期在貯藏40～60 d期間.貯藏100 d時(shí),室溫貯藏的“寧紫1號(hào)”和“寧選1號(hào)”甘薯的可溶性總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別是8.62%,6.05%,均低于7℃貯藏的甘薯,其中“寧選1號(hào)”甘薯達(dá)到差異顯著水平(p＜0.05),“寧紫1號(hào)”甘薯則差異不顯著.此外,無(wú)論是“寧紫1號(hào)”還是“寧選1號(hào)”甘薯,處理1與處理2之間沒(méi)有出現(xiàn)顯著差異.

圖5 貯藏期間甘薯可溶性總糖的變化Fig.5 Changes of soluble total sugars of sweet potato during storage

2.6 甘薯總黃酮的變化

“寧紫1號(hào)”和“寧選1號(hào)”甘薯均為保健型甘薯,其總黃酮含量可反映貯藏期間營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的保存情況.兩種甘薯的總黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)先增后降但總體增加的變化趨勢(shì),“寧紫1號(hào)”甘薯的總黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)要高于“寧選1號(hào)”甘薯(圖6).貯藏100 d時(shí),7℃貯藏的“寧紫1號(hào)”甘薯的總黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于室溫貯藏的“寧紫1號(hào)”甘薯(p＜0.05),但3個(gè)處理的“寧選1號(hào)”甘薯之間沒(méi)有顯著差異出現(xiàn).

圖6 貯藏期間甘薯總黃酮的變化Fig.6 Changes of total flavonoids content of sweet potato during storage

2.7 甘薯直鏈淀粉、支鏈淀粉、總淀粉的變化

貯藏期間甘薯總淀粉、支鏈淀粉和直鏈淀粉的變化見(jiàn)圖7.貯藏前“寧紫1號(hào)”甘薯的總淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 15.54%(直鏈淀粉 5.59%、支鏈淀粉9.95%),“寧選1號(hào)”甘薯的總淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.17%(直鏈淀粉4.32%、支鏈淀粉4.85%),由此可知,“寧紫1號(hào)”甘薯中支鏈淀粉占主要組成部分,而“寧選1號(hào)”甘薯的兩類淀粉大致相當(dāng).支鏈淀粉和直鏈淀粉在貯藏期間的含量無(wú)明顯變化(圖7(b)、圖7(c)).無(wú)論是7℃貯藏還是室溫貯藏,兩種甘薯的總淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)均在較小范圍內(nèi)變動(dòng)(圖7(a)),沒(méi)有顯著差異出現(xiàn).

2.8 甘薯α-淀粉酶、β-淀粉酶、總淀粉酶的變化

α-淀粉酶、β-淀粉酶在甘薯的淀粉酶中均含有,α-淀粉酶可隨機(jī)作用于淀粉中的α-1,4-糖苷鍵,生成葡萄糖、麥芽糖等還原糖,同時(shí)使淀粉的黏度降低;β-淀粉酶可從淀粉的非還原性末端水解麥芽糖.貯藏期間,甘薯淀粉酶,α-淀粉酶及β-淀粉酶活性的變化見(jiàn)圖8,其中總淀粉酶和α-淀粉酶均呈上升趨勢(shì)(圖8(a)、圖8(b)),β-淀粉酶總體呈下降的變化趨勢(shì)(圖8(c)).α-淀粉酶活性的高低與甘薯總淀粉含量密切相關(guān),不管是7℃或是室溫貯藏,α-淀粉酶活性在60 d后處于高峰期,此時(shí)總淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)也出現(xiàn)了不同程度的下降.室溫貯藏的兩種甘薯的α-淀粉酶、β-淀粉酶和總淀粉酶活性均高于7℃貯藏的甘薯,但處理1和處理2的兩種甘薯的所有淀粉酶活性差異極小.

圖7 貯藏期間甘薯總淀粉、支鏈淀粉和直鏈淀粉的變化Fig.7 Changes of total starch content,amylopectin content and amylose content of sweet potato during storage

3 討論與結(jié)論

圖8 貯藏期間甘薯淀粉酶、α-淀粉酶及β-淀粉酶活性的變化Fig.8 Changes of amylase, α-amylase and β-amylase activity of sweet potato during storage

甘薯在100 d的貯藏期間,可溶性總糖和總黃酮含量總體呈上升趨勢(shì),此時(shí)的甘薯風(fēng)味濃郁、香甜可口,而且功能營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(總黃酮)處于較高點(diǎn),是食用品質(zhì)最好的時(shí)候,這與朱紅[13]的研究結(jié)論一致.此外,甘薯的含水量和總脂肪總體呈下降趨勢(shì),但可溶性蛋白質(zhì)含量基本平穩(wěn).

水分是影響甘薯感官和風(fēng)味的重要因素.鮮薯的含水量極高,在高溫貯藏下易出現(xiàn)失水、失鮮和失重,造成商品性下降.有研究表明[14],山藥的失水速率與耐藏性呈顯著正相關(guān),本研究認(rèn)為含水量的下降與甘薯貯藏性能無(wú)關(guān).室溫貯藏的甘薯失水率快于7℃貯藏,但室溫貯藏甘薯的霉腐率卻顯著高于7℃貯藏,因此本研究認(rèn)為影響甘薯霉腐率的主要因素是溫度,含水量的影響甚微.

糖類是甘薯主要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之一.貯藏期間甘薯的含糖量受呼吸速率、淀粉轉(zhuǎn)化和組織失水等因素的影響.研究表明[13],貯藏期間甘薯還原糖損失很少,由于水分散失和淀粉消耗,甘薯中還原糖相對(duì)含量會(huì)隨著貯藏期的延長(zhǎng)而逐漸提高.在100 d的貯藏期內(nèi),甘薯的含糖量普遍增加,這是由于淀粉水解引起還原糖含量增加的緣故.室溫貯藏的甘薯普遍在貯藏40～60 d期間達(dá)到最大含糖量,比7℃貯藏的甘薯提前了40 d左右.

淀粉的轉(zhuǎn)化主要由淀粉酶引起,甘薯中主要存在的是β-淀粉酶[15],但本研究發(fā)現(xiàn)兩種甘薯的α-淀粉酶活性在貯藏期間持續(xù)上升,β-淀粉酶活性卻呈現(xiàn)下降趨勢(shì),因此在這兩種甘薯的淀粉水解進(jìn)程中起主導(dǎo)作用的應(yīng)該是α-淀粉酶而非β-淀粉酶.在7℃貯藏或者室溫貯藏中,兩種甘薯的總淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)均在較小范圍內(nèi)變動(dòng),沒(méi)有顯著差異出現(xiàn).

“施?？恕钡闹饕煞质沁漉r胺,根據(jù)中國(guó)農(nóng)藥毒性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),屬于低毒殺菌劑,對(duì)動(dòng)物和環(huán)境危害也較小.綜上所述,7℃貯藏結(jié)合施保克處理能獲得較佳的貯藏效果,且不會(huì)引起甘薯出現(xiàn)表皮傷害,也不會(huì)引起甘薯的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)發(fā)生異常變化.因此,7℃貯藏結(jié)合施?？颂幚砜梢栽诟适韺?shí)際貯藏中應(yīng)用.

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