甘薯貯藏過程中淀粉與可溶性糖的變化

劉少茹，聶明建，王麗虹，崔強(qiáng)旺

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410128)

甘薯是世界第七大糧食作物，同時(shí)也是重要的飼料、工業(yè)原料和新興的能源作物。甘薯原產(chǎn)自南美洲熱帶地區(qū)，沒有休眠期，甘薯為了維護(hù)塊根的活力需要不斷進(jìn)行呼吸作用，淀粉是其主要呼吸底物。朱紅對(duì)甘薯貯藏溫度與呼吸代謝的關(guān)系進(jìn)行了分析，認(rèn)為甘薯適溫貯藏期間呼吸強(qiáng)度、可溶性糖含量變化呈現(xiàn)高到低再到高的趨勢(shì)曲線，淀粉含量在貯藏期呈現(xiàn)緩慢下降的趨勢(shì);淀粉含量和蛋白質(zhì)含量都與還原糖含量呈極顯著負(fù)相關(guān)［1］。傅玉凡等、梁媛媛等對(duì)重慶地區(qū)9個(gè)甘薯品種塊根生長(zhǎng)過程中可溶性糖和淀粉進(jìn)行了測(cè)定［2－3］，但是關(guān)于甘薯貯藏期長(zhǎng)短及溫度高低對(duì)甘薯淀粉及可溶性糖含量變化的研究尚未見報(bào)道。筆者以淀粉型甘薯為試驗(yàn)材料，研究甘薯貯藏期間淀粉與可溶性糖轉(zhuǎn)換規(guī)律，以期為甘薯貯藏和加工提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料 供試材料由湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)旱地作物所提供，2013年在海南雜交，2014年在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)進(jìn)行集團(tuán)雜交的F1代，用F1代的塊根進(jìn)行試驗(yàn)，材料編號(hào)為47145、47177、47157、47151、47138、47175，均為高淀粉品系。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 以47145、47177、47157、47151、47138、47175為材料，進(jìn)行貯藏時(shí)間與甘薯淀粉及可溶性糖變化的研究，貯藏時(shí)間共設(shè)4個(gè)處理:分別為7、14、21、28 d，以收挖當(dāng)天取樣為0 d對(duì)照，貯藏溫度為17℃，接近室溫。

以47145為材料，進(jìn)行不同貯藏溫度對(duì)甘薯淀粉及可溶性糖含量變化的研究，貯藏溫度設(shè)2個(gè)處理:10、17℃。

1.3 試驗(yàn)方法 每個(gè)品系選3個(gè)300 g左右、表面無傷痕、皮色鮮亮的薯塊作為貯藏材料，放置在設(shè)定的溫度，且相對(duì)濕度為85%的恒溫箱中備用。

1.3.1 樣品前處理。按試驗(yàn)設(shè)計(jì)的貯藏天數(shù)分別取樣，取樣時(shí)在每個(gè)薯塊的中間位置，取50 g左右的甘薯去皮、洗凈、切絲，在40℃下烘至恒重，粉碎、過60目篩制成粉樣，用塑料袋封口，備用。

1.3.2 淀粉測(cè)定方法［4］。

1.3.2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作。將分析純葡萄糖在80℃下烘至恒重，精確稱取1.000 g。加少量水溶解，轉(zhuǎn)入100 ml容量瓶中，加入0.5 ml濃硫酸，用蒸餾水定容至刻度，配成1%葡萄糖溶液。精確吸取1%葡萄糖溶液1 ml加入100 ml容量瓶中，加水至刻度，配成100 μg/ml的葡萄糖溶液。

取20 ml刻度試管11支，編號(hào)(0～10號(hào))，按表1加入溶液和水。然后按順序向試管中加入5 ml蒽酮?jiǎng)?，充分振蕩，立即將試管放入沸水?0 min，取出后自然冷卻至室溫，以空白作參比，在620 nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光值。以吸光值為縱坐標(biāo)，以糖含量為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(圖1)。

1.3.2.2 淀粉的提取。稱取0.1 g粉碎過60目篩的樣品，置于10 ml離心管中(每個(gè)品種重復(fù)3次)，加入5 ml 80%的乙醇，在80℃水浴中提取30 min，取出離心5 min(3 000 r/min)，倒掉上清液。重復(fù)提取2次，同樣離心。向沉淀中加水3 ml攪拌均勻，放入沸水浴糊化15 min，冷卻后將離心管放在冰水浴中加2 ml冷的9.2 mol/L的高氯酸不時(shí)攪拌，提取15 min后加水至10 ml，混勻離心10 min，收集上清液于50 ml容量瓶中(用水洗沉淀1～2次離心)，用蒸餾水定容。

表1 各試管加溶液和水的量

1.3.2.3 顯色測(cè)定。吸取樣品提取液1 ml于20 ml刻度試管中，加入蒽酮試劑5 ml快速搖動(dòng)，沸水浴顯色10 min，拿出冷卻至室溫，在620 nm波長(zhǎng)下測(cè)定樣品的吸光值，計(jì)算淀粉的含量。計(jì)算公式如下:

式中，C為從標(biāo)準(zhǔn)曲線查出的葡萄糖(μg);V為提取液總體積(ml);a為顯色時(shí)提取液的體積(ml);m為樣品重量(g);0.9為轉(zhuǎn)換系數(shù)。

1.3.3 可溶性糖測(cè)定方法［4］。

1.3.3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作。取20 ml刻度試管11支，編號(hào)(0～10)，按表2加入溶液和水。然后按順序向試管內(nèi)加入1 ml 9%苯酚溶液，搖勻，再加入5 ml濃硫酸，搖勻。比色液總體積為8 ml，在溫室下放置30 min，顯色。然后以空白為對(duì)照，在485 nm波長(zhǎng)下比色測(cè)定值。以糖含量為橫坐標(biāo)，吸光值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(圖2)。

1.3.3.2 可溶性糖的提取。稱取0.1 g粉碎過60目篩的樣品(3個(gè)重復(fù))放入20 ml刻度試管中，加入5～10 ml蒸餾水，塑料薄膜封口，于沸水中提取30 min(提取2次)，提取液過濾到50 ml容量瓶中，反復(fù)漂洗試管及殘?jiān)?，定容至刻度?/p>

表2 各試管加溶液和水的量

1.3.3.3 顯色測(cè)定。吸取樣品提取液1 ml于20 ml刻度試管中，加蒸餾水1.5 ml，以下步驟與標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定相同。測(cè)定樣品的吸光值，計(jì)算可溶性糖的含量。計(jì)算公式如下:

式中，C為從標(biāo)準(zhǔn)曲線查出的葡萄糖(μg);V為提取液總體積(ml);a為顯色時(shí)提取液的體積(ml);m為樣品重量(g)。

2 結(jié)果與分析

2.1 淀粉及可溶性糖隨貯藏時(shí)間增加的變化 從表3中可以看出，甘薯淀粉含量隨著貯藏時(shí)間增加而逐漸減小，以高淀粉品系47157為例，剛收挖時(shí)淀粉含量為18.23%，貯藏7、14、21 及28 d 后，淀粉含量分別比剛收挖時(shí)下降 0.76、1.46、2.31 和3.41 個(gè)百分點(diǎn)，6 個(gè)品系平均，貯藏 7、14、21 及 28 d后，淀粉含量分別比剛收挖時(shí)下降 1.09、1.67、2.41 和 3.26個(gè)百分點(diǎn)。經(jīng)方差分析，不同貯藏天數(shù)間甘薯淀粉含量的差異在0.05水平上都呈顯著性差異。

甘薯可溶性糖含量則隨貯藏時(shí)間增加而逐漸增加，以高淀粉品系47157為例，剛收挖時(shí)可溶性糖含量為7.85%，貯藏7、14、21及28 d后，可溶性糖含量分別比剛收挖時(shí)增加0.40、1.66、2.42 和3.92 個(gè)百分點(diǎn);6 個(gè)品系平均，貯藏 7、14、21及28 d后，可溶性糖含量分別比剛收挖時(shí)增加1.09、2.00、2.85和4.09個(gè)百分點(diǎn)。經(jīng)方差分析，不同貯藏天數(shù)間甘薯可溶性糖的含量差異在0.05水平上均呈顯著差異。

表3 不同貯藏天數(shù)下不同品種甘薯淀粉及可溶性糖含量的變化 %

2.2 不同貯藏溫度下淀粉及可溶性糖含量的變化 從表4中可以看出，材料47145在不同的貯藏溫度下淀粉含量變化差異較大，收挖當(dāng)天測(cè)定其淀粉含量為19.05%，可溶性糖含量為7.36%。不同貯藏溫度條件下，淀粉及可溶性糖變化如下:貯藏7 d后測(cè)定，17℃ 條件下淀粉下降2.27個(gè)百分點(diǎn)，可溶性糖含量增加2.29個(gè)百分點(diǎn);10℃條件下淀粉含量下降0.16個(gè)百分點(diǎn)，可溶性糖含量增加0.28個(gè)百分點(diǎn)。經(jīng)方差分析，淀粉含量上升及可溶性糖增加的幅度均達(dá)到5%顯著水平。

貯藏14 d后測(cè)定，17℃ 條件下淀粉含量下降3.45個(gè)百分點(diǎn)，可溶性糖含量約增加2.82個(gè)百分點(diǎn);10℃條件下淀粉含量下降0.58個(gè)百分點(diǎn)，可溶性糖含量增加0.49個(gè)百分點(diǎn)。經(jīng)方差分析，淀粉含量上升及可溶性糖增加的幅度均達(dá)到5%顯著水平。

貯藏21 d后測(cè)定，17℃ 條件下淀粉含量下降3.97個(gè)百分點(diǎn)，可溶性糖含量約增加3.28個(gè)百分點(diǎn);10℃條件下淀粉含量下降0.78個(gè)百分點(diǎn)，可溶性糖含量增加0.87個(gè)百分點(diǎn)。經(jīng)方差分析，淀粉含量上升及可溶性糖增加的幅度均達(dá)到5%顯著水平。

貯藏28 d后測(cè)定，17℃ 條件下淀粉含量下降4.83個(gè)百分點(diǎn)，可溶性糖含量約增加5.33個(gè)百分點(diǎn);10℃條件下淀粉含量下降1.43個(gè)百分點(diǎn)，可溶性糖含量增加1.16個(gè)百分點(diǎn)。經(jīng)方差分析，淀粉含量上升及可溶性糖增加的幅度均達(dá)到5%顯著水平。

上述結(jié)果表明，在較高貯藏溫度條件下，淀粉含量下降和可溶性糖含量上升的速度都較快，低溫貯藏可極大減緩這一進(jìn)程。

表4 甘薯品種47145在不同貯藏溫度下淀粉及可溶性糖含量的變化 %

2.3 淀粉和可溶性糖相關(guān)性分析 運(yùn)用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件，對(duì)47145品系在不同貯藏溫度條件下淀粉含量和可溶性糖含量進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果表明，淀粉及可溶性糖含量變化在1%水平上呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，在17℃條件下，兩者相關(guān)系數(shù)為－0.997;在10℃貯藏條件下兩者的相關(guān)系數(shù)為－0.974。

3 結(jié)論與討論

通過試驗(yàn)得出了如下結(jié)論:甘薯淀粉含量隨貯藏時(shí)間增加而下降，可溶性糖含量則隨貯藏時(shí)間增加而增加;不同貯藏溫度下甘薯淀粉含量下降和可溶性糖含量增加的速度不同，高溫可加速淀粉的水解進(jìn)程;隨著甘薯淀粉含量的下降，甘薯的可溶性糖含量增加，2個(gè)含量的變化有著極為顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。

楊學(xué)梅研究后認(rèn)為，貯藏期間甘薯淀粉總體呈下降趨勢(shì)，而干物率、可溶性糖、還原糖、蛋白質(zhì)等總體呈升高趨勢(shì)［5］，筆者的研究結(jié)果與他的結(jié)論基本一致。但王煒等研究卻發(fā)現(xiàn)，貯藏期間甘薯的含水量、可溶性蛋白質(zhì)、可溶性總糖、總淀粉含量等營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)總體呈下降趨勢(shì)［6］，這可能是由于測(cè)定時(shí)間不同所致，隨著甘薯貯藏時(shí)間增加，糖類作為呼吸底物被消耗掉，所以測(cè)得的可溶性糖等有機(jī)物均呈逐漸減少之勢(shì)。

甘薯屬塊根類作物，提取淀粉作為工業(yè)原料及制作粉絲、粉皮和粉條是其主要用途之一，因此淀粉含量高，甘薯的經(jīng)濟(jì)價(jià)值就大［7］。甘薯葉片在生長(zhǎng)發(fā)育過程中利用二氧化碳和水為原料，在光合作用下合成可溶性糖，再在淀粉合成酶的作用下將可溶性糖合成淀粉，作為貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到塊根中貯藏。甘薯塊根上的不定芽萌發(fā)時(shí)，淀粉水解酶則將淀粉水解成可溶性糖，以供甘薯生長(zhǎng)發(fā)育利用，甘薯淀粉水解是淀粉合成的逆反應(yīng)，這也就解釋了剛挖的甘薯不怎么甜，要放置幾天才會(huì)變甜的道理。甘薯從農(nóng)民收挖到工廠加工，總要放置一段時(shí)間，筆者的試驗(yàn)表明，如果在較高溫度條件下放置較長(zhǎng)的時(shí)間，則會(huì)造成淀粉的損失，且放置時(shí)間越長(zhǎng)，環(huán)境溫度越高則淀粉損失越多。因此，進(jìn)行淀粉加工的甘薯，收挖后要及時(shí)進(jìn)行加工處理，即使不能立即加工，也要放置在較低的環(huán)境溫度下貯藏，以免造成淀粉水解而流失。

不同貯藏溫度下甘薯淀粉的水解速度不同，推測(cè)這可能是由于不同溫度下淀粉水解酶活性不同所致，這一假設(shè)是否正確還有待試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證。

［1］朱紅.甘薯貯藏溫度與呼吸代謝的關(guān)系［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009(4):299－300.

［2］傅玉凡，梁媛媛，孫富年，等.甘薯塊根生長(zhǎng)過程中淀粉含量的變化［J］.西南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2008，30(4):56 －61.

［3］梁媛媛，傅玉凡，孫富年，等.甘薯塊根可溶性糖含量在生長(zhǎng)期間的變化研究［J］.西南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2009，31(6):20 －25.

［4］尹燕枰，董學(xué)會(huì).種子學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)［M］.北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2008.

［5］楊學(xué)梅.淀粉型甘薯貯藏期間品質(zhì)特征變化的研究［J］.中國(guó)園藝文摘，2013(10):44－45.

［6］王煒，李鵬霞，李建軍，等.兩種甘薯在中后期貯藏期間的品質(zhì)變化研究［J］.江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2011，23(3):136 －139.

［7］劉慶昌.甘薯在我國(guó)糧食和能源安全中的重要作用［J］.科技導(dǎo)報(bào)，2004(9):21－22.