引進馬鈴薯種質(zhì)資源塊莖及全粉色澤品質(zhì)性狀的評價研究

余斌，劉娟，李茂宏，段惠敏，王鵬飛，袁劍龍，葉夕苗

(1.甘肅省干旱生境作物學(xué)國家重點實驗室，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；3.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

全粉是馬鈴薯的主要加工產(chǎn)品之一，是食品工業(yè)中重要的加工原料和添加料，由于其營養(yǎng)全面脫水后易貯藏，已成為我國加工主糧的主要原料[1].目前馬鈴薯全粉質(zhì)量的評價還沒有國際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，其原因主要是由于馬鈴薯品種特性的不同，且根據(jù)產(chǎn)品的不同用途，對全粉品質(zhì)要求也不盡相同，但對全粉的色澤品質(zhì)要求基本相同，即全粉色澤需明亮均勻且盡可能與原薯肉色澤保持一致[2-3].為了延長加工周期、防治塊莖發(fā)芽、脫水、發(fā)病，馬鈴薯收獲后通常貯藏在低溫(4 ℃)環(huán)境下，低溫會導(dǎo)致塊莖內(nèi)淀粉及糖類物質(zhì)的降解與合成[4-5].研究表明還原糖含量與塊莖色澤變化存在密切關(guān)系，塊莖內(nèi)成分的變化會使馬鈴薯塊莖在全粉加工過程中色澤發(fā)生褐變，導(dǎo)致全粉色澤變暗，從而影響其外觀品質(zhì)[6-7].選育優(yōu)良的全粉專用型加工品種是解決這一問題的有效途徑，全粉加工專用型種質(zhì)資源的評價篩選是提供優(yōu)良品種的保障，目前有關(guān)馬鈴薯全粉色澤品質(zhì)性狀的評價方法研究鮮有報道，本研究對從國際馬鈴薯中心引進的11份具有優(yōu)良耐旱性、豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性的種質(zhì)材料，在不同貯藏溫度(4、25 ℃)和不同貯藏時間(60、120 d)下，對其塊莖以及全粉的色澤品質(zhì)進行評價，并對不同貯藏條件下塊莖內(nèi)還原糖、可溶性糖以及淀粉含量與塊莖、全粉色澤變化的相關(guān)性進行分析，研究結(jié)果可作為從國際馬鈴薯中心引進的種質(zhì)材料用于何種加工用途提供參考依據(jù)，并為全粉加工型馬鈴薯品種的選育評價方法提供依據(jù).

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以從國際馬鈴薯中心(CIP)引進的11份種質(zhì)材料、鮮食型品種隴薯10號、冀張薯8號，以及具有優(yōu)良抗低溫糖化性狀，并且是目前馬鈴薯加工市場中主要的全粉加工型品種Shepody、Atlantic為試驗材料(表1).

1.2 試驗設(shè)計

試驗材料田間收獲后選擇無病蟲害和機械損傷的成熟塊莖，分別置于相對濕度為(80±5)%，溫度為4、25 ℃黑暗環(huán)境中儲藏0、60、120 d后取樣，測定塊莖相關(guān)成分，并制取全粉，進行塊莖和全粉的色澤品質(zhì)分析.

1.3 試驗方法

全粉制備方法：塊莖削皮后用流水沖洗1 min，使用薯條切條機(NEMCO MOD-N55450,美國)進行切條，刀盤尺寸為10 mm×10mm，切好的薯條放入100 ℃蒸鍋中蒸45 min后取出，用攪拌機(九陽JYL-6c，中國)將其攪拌成泥狀，均勻鋪置于培養(yǎng)皿底部，放入60 ℃烘箱干燥12 h后，放入粉碎機中，磨粉，過篩，裝入密封袋中保存.

表1 試驗品種和CIP馬鈴薯資源編號

還原糖、可溶性糖含量測定方法：參照《植物生理生化實驗原理和技術(shù)》采用蒽酮法測定馬鈴薯塊莖內(nèi)還原糖、可溶性糖含量[8].

淀粉含量測定方法：采用比重法測定馬鈴薯塊莖淀粉含量.稱取5 kg的鮮薯放入水中稱其重量，馬鈴薯比重參照公式(1).

比重=A/(A-B)

(1)

式中，A為空氣中塊莖重量，B為水中塊莖重量.

通過比重與淀粉含量換算表得到淀粉含量.

色澤測定方法：使用標(biāo)準(zhǔn)色差儀(Hunter Lab,D25LT,USA)D65光源下測定亨特指數(shù)L、a、b(L、a、b是基于人類色感的三度色感空間，其中正、負(fù)L值分別代表亮和暗).其總色差可由公式(2)得出.

(2)

式中，L0、a0、和b0代表處理前測得的值，L、a、b代表處理后測得的值.

1.4 數(shù)據(jù)處理

每組試驗重復(fù)3次，數(shù)據(jù)以平均值(±SD)表示.采用SPSS 19.0軟件進行數(shù)據(jù)分析.并進行方差分析(ANOVA)，顯著水平α=0.05.采用SPSS皮爾遜(Pearson)相關(guān)系數(shù)進行數(shù)據(jù)相關(guān)性分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 馬鈴薯貯藏過程中塊莖內(nèi)還原糖、可溶性糖和淀粉含量的變化

對不同貯藏條件下所有參試品種塊莖內(nèi)還原糖、可溶性糖和淀粉含量進行測定，并計算其平均值進行分析(圖1).結(jié)果表明，低溫貯藏下參試品種塊莖內(nèi)還原糖平均含量顯著高于常溫貯藏下塊莖內(nèi)還原糖平均含量.參試品種塊莖內(nèi)可溶性糖平均含量，常溫下隨貯藏時間的延長而升高；低溫貯藏可誘導(dǎo)可溶性糖含量平均值顯著升高，在低溫貯藏60 d時參試品種塊莖內(nèi)可溶性糖平均含量達(dá)到最高值，貯藏至120 d時低溫可抑制可溶性糖含量上升.隨著貯藏時間的延長，馬鈴薯塊莖內(nèi)淀粉平均含量顯著降低，在低溫貯藏120 d時，淀粉平均含量最低.

不同小寫字母表示不同貯藏條件間差異顯著(P<0.05).Different small letters indicate significant difference among different storage conditions(P<0.05).圖1 不同貯藏條件下馬鈴薯塊莖內(nèi)還原糖(A)、可溶性糖(B)和淀粉(C)的含量Figure 1 Reducing sugar (A),soluble sugar (B) and starch (C) contents of potato varieties and lines at different periods in different storage conditions

對不同貯藏條件下不同參試品種塊莖內(nèi)還原糖含量進行測定(表2)，結(jié)果表明，在貯藏時間0 d，僅種質(zhì)材料71、82號的還原糖含量低于對照品種Atlantic和Shepody，對照品種隴薯10號的還原糖含量最高.在4 ℃貯藏60 d時種質(zhì)材料12、27、71、89、116、118還原糖含量顯著低于Shepody 7.32%～12.20%，與Atlantic之間無顯著差異.在4 ℃貯藏120 d時種質(zhì)材料27、71的還原糖含量分別顯著低于Atlantic 23.68%和28.95%，與Shepody之間無顯著性差異.在不同貯藏時期中，收獲后0 d還原糖含量的變異系數(shù)最大，4 ℃貯藏60 d時還原糖含量的變異系數(shù)最小.

表2 不同貯藏條件對還原糖含量的影響

不同小寫字母表示不同馬鈴薯種質(zhì)材料間差異顯著(P<0.05).

Different small letters indicate significant difference among different potato germplasm resources(P<0.05).

不同品種塊莖內(nèi)可溶性糖含量在不同貯藏條件下表現(xiàn)出不同程度的差異(表3).貯藏時間為0 d，僅種質(zhì)材料113號的還原糖含量低于對照品種Atlantic 36.42%，與對照品種Shepody之間無顯著差異；其余種質(zhì)材料的還原糖含量與對照品種Atlantic、冀張薯8號、隴薯10號之間無顯著差異.在4 ℃貯藏60 d時種質(zhì)材料27、71、82、93、100、118可溶性糖含量顯著低于Shepody 9.47%～13.69%，與Atlantic之間無顯著差異.4 ℃貯藏120 d時，僅種質(zhì)材料27號的可溶性糖含量顯著低于Atlantic、Shepody、冀張薯8號、隴薯10號，分別為16.46%、16.46%、14.19%、11.93%，其他種質(zhì)材料與4個對照品種之間無顯著性差異.在不同貯藏時期中，收獲后常溫貯藏120 d可溶性糖含量的變異系數(shù)最大，4 ℃貯藏120 d時可溶性糖含量的變異系數(shù)最小.

對不同貯藏條件下不同參試品種塊莖內(nèi)淀粉含量進行測定(表4)，結(jié)果表明，在貯藏時間為0 d時，僅種質(zhì)材料27、71號的淀粉含量顯著高于對照品種Shepody 3.47%和2.60%，與Atlantic之間無顯著差異.在4 ℃貯藏60 d時種質(zhì)材料12、27、71、99、116的淀粉含量與對照品種Atlantic和Shepody之間無顯著差異，且顯著高于其他種質(zhì)材料和對照品種.在4 ℃貯藏120 d時僅種質(zhì)材料12、113號淀粉含量顯著低于4個對照品種，其它種質(zhì)材料與對照品種間無顯著性差異.在不同貯藏時期中，25 ℃貯藏120 d淀粉含量的變異系數(shù)最大，25 ℃貯藏60 d淀粉含量的變異系數(shù)最小.

表3 不同貯藏條件對可溶性糖含量的影響

不同小寫字母表示不同馬鈴薯種質(zhì)材料間差異顯著(P<0.05).

Different small letters indicate significant difference among different potato germplasm resources(P<0.05).

表4 不同貯藏條件對淀粉含量的影響

不同小寫字母表示不同馬鈴薯種質(zhì)材料間差異顯著(P<0.05).

Different small letters indicate significant difference among different potato germplasm resources(P<0.05).

2.2 馬鈴薯貯藏過程中塊莖色澤ΔE分析

ΔE值是樣品色澤變化前后的總色差值，是一個相對值.25 ℃貯藏60 d是相對貯藏0 d塊莖色澤變化最小的貯藏條件(表5).4 ℃貯藏60 d時，品系12、27、71、82、89、93、99、100、116、118號的塊莖色澤ΔE值顯著低于Shepody 11.67%～78.60%.在25 ℃貯藏120 d時，種質(zhì)材料100號塊莖色澤ΔE值顯著低于Atlantic 15.65%，種質(zhì)材料12、82、99、100、113、116號的塊莖色澤ΔE值顯著低于Shepody 11.21%～50.42%.4 ℃貯藏120 d時，種質(zhì)材料12、93、99號的塊莖色澤ΔE值顯著低于Atlantic 25.67%～60.94%，并且顯著低于其它種質(zhì)材料和對照品種.

表5 不同貯藏條件對馬鈴薯鮮薯ΔE值的影響

不同小寫字母表示不同馬鈴薯種質(zhì)材料間差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示不同貯藏條件間差異顯著(P<0.05).

Different small letters indicate significant difference among different potato germplasm resources(P<0.05)；Different capital letters indicate significant difference among different storage conditions(P<0.05).

2.3 馬鈴薯貯藏過程中全粉色澤ΔE分析

全粉色澤會隨著馬鈴薯塊莖色澤的變化發(fā)生改變，但改變程度在不同種質(zhì)材料之間存在不同程度的差異.25 ℃貯藏120 d時種質(zhì)材料的全粉色澤變化最大(表6)，其中Atlantic、 Shepody和種質(zhì)材料12號的全粉ΔE值顯著高于其他種質(zhì)材料11.24%～72.19%.4 ℃貯藏60 d時，種質(zhì)材料27、71、82、93、100、113、116號的全粉ΔE值顯著低于Atlantic 25.60%～69.86%，與Shepody無顯著差異.4 ℃貯藏120 d時Atlantic的全粉ΔE顯著高于其他種質(zhì)材料41.02%～76.81%，種質(zhì)材料27、71、116的全粉ΔE顯著低于其他種質(zhì)材料和對照品種.

表6 不同貯藏條件下全粉ΔE值

不同小寫字母表示不同馬鈴薯種質(zhì)材料間差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示不同貯藏條件間差異顯著(P<0.05).

Different small letters indicate significant difference among different potato germplasm resources(P<0.05)；Different capital letters indicate significant difference among different storage conditions(P<0.05).

2.4 馬鈴薯貯藏過程中塊莖亮度L值分析

亨特指數(shù)中L值代表測試樣品的亮和暗，L值越大說明樣品亮度越高，反之說明亮度越低.不同貯藏條件間各參試材料塊莖亮度L值呈現(xiàn)出不同程度的差異(表7).在貯藏時間為0 d時，種質(zhì)材料12、27、71、89、113、隴薯10號塊莖亮度L值顯著高于Atlantic和Shepody 0.65%～7.28%.25 ℃貯藏60 d時，材料27、71、89、93、99、100、113、118、冀張薯8號、隴薯倍10號塊莖亮度L值顯著高于Atlantic和Shepody 0.58%～11.33%.4 ℃貯藏60 d時，僅有種質(zhì)材料113塊莖亮度L值顯著高于Atlantic 和Shepody，分別為28.51%和7.93%.25 ℃貯藏120 d時，材料89、93號塊莖亮度L值顯著高于Atlantic和Shepody 0.61%～12.59%.4 ℃貯藏120 d時，種質(zhì)材料27號塊莖亮度L值最高，顯著高于Atlantic和Shepody 8.38%和1.62%.

表7 不同貯藏條件下馬鈴薯鮮薯L值

不同小寫字母表示不同馬鈴薯種質(zhì)材料間差異顯著(P<0.05)；不同大寫字母表示不同貯藏條件間差異達(dá)到顯著水平(P<0.05).

Different small letters indicate significant difference among different potato germplasm resources(P<0.05)；Different capital letters indicate significant difference among different storage conditions(P<0.05).

2.5 馬鈴薯貯藏過程中全粉亮度L值分析

隨貯藏時間的增加全粉L值逐漸降低(表8).4 ℃貯藏120 d時全粉L值最低.貯藏時間為0 d時，種質(zhì)材料Atlantic、Shepody和冀張薯8號的全粉亮度L值顯著高于其它材料1.51%～24.19%.25 ℃貯藏60 d時，種質(zhì)材料12、Shepody和Atlan-tic的全粉亮度L值顯著高于其他種質(zhì)材料2.40%～23.97%.4 ℃貯藏60 d時，材料12、89、118、隴薯10號的全粉亮度L值與Atlantic無顯著差異，顯著高于其他種質(zhì)材料3.13%～25.83%.25 ℃貯藏120 d時，Atlantic的全粉亮度L值最大，顯著高于其他種質(zhì)材料11.41%～35.00%.4 ℃貯藏120 d，12、27、71、82、89、99和隴薯10號全粉亮度L值顯著高于Atlantic和Shepody 3.94%～25.97%.

表8 不同貯藏條件下全粉L值

不同小寫字母表示不同馬鈴薯種質(zhì)材料間差異顯著(P<0.05)；不同大寫字母表示不同貯藏條件間差異達(dá)到顯著水平(P<0.05).

Different small letters indicate significant difference among different potato germplasm resources(P<0.05)；Different capital letters indicate significant difference among different storage conditions(P<0.05).

2.6 馬鈴薯塊莖成分與色澤、質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的相關(guān)性

對供試品種及種質(zhì)材料鮮薯塊莖和全粉的L值及色差值ΔE與塊莖成分相關(guān)性進行分析(表9)，結(jié)果表明，鮮薯塊莖L值與塊莖中的還原糖含量呈顯著負(fù)相關(guān)；全粉的L值與塊莖中的可溶性糖含量呈極顯著負(fù)相關(guān)；鮮薯塊莖中色差值ΔE與塊莖中的可溶性糖含量及還原糖含量均呈顯著相關(guān)性.

表9 馬鈴薯色澤亨特指數(shù)與塊莖成分的相關(guān)性分析

**表示差異顯著(P<0.01).

** indicates significance difference(P<0.01).

3 討論

馬鈴薯塊莖品質(zhì)包括外觀品質(zhì)和內(nèi)在品質(zhì)，外觀品質(zhì)包括薯形、芽眼深度、薯皮光滑性、薯皮厚度、薯肉薯皮顏色等性狀，內(nèi)在品質(zhì)包括塊莖內(nèi)干物質(zhì)含量、淀粉含量、糖分含量及礦物質(zhì)含量、維生素含量、氨基酸含量等營養(yǎng)成分.這些外觀品質(zhì)和內(nèi)在品質(zhì)共同決定了馬鈴薯的加工品質(zhì)，馬鈴薯的加工品質(zhì)主要體現(xiàn)在風(fēng)味、色澤和質(zhì)地上，其中色澤是加工型馬鈴薯重要的感官評價指標(biāo)[9-11].在關(guān)于馬鈴薯色澤評價中，以往常利用目視比色法進行評價，這種傳統(tǒng)的方法是觀察者在一定光源下通過與標(biāo)準(zhǔn)色卡的對比進行馬鈴薯色澤評價，但此方法容易受環(huán)境干擾和測試者的主觀誤差影響，導(dǎo)致準(zhǔn)確率低，重復(fù)性差[12-14].1976年由國際照明協(xié)會提出色澤測量標(biāo)準(zhǔn)，顏色的數(shù)字表達(dá)為L、a、b色度標(biāo)尺，(L代表顏色亮度，數(shù)值100表示最亮，0表示最暗；a和b代表紅綠和黃藍(lán)方向的數(shù)值，正a表示偏紅，負(fù)a表示偏綠，正b表示偏黃，負(fù)b表示偏藍(lán))，由于L、a、b色澤模型具有操作簡單，空間色澤分布均勻，可用直觀數(shù)據(jù)表達(dá)色澤變化情況的特點，是評價樣本色澤的有效方法，近年來被廣泛應(yīng)用于馬鈴薯加工后產(chǎn)品色澤的測定[15-17].

色澤是加工型馬鈴薯重要的視覺特征，也是加工型馬鈴薯品種的重要衡量指標(biāo)[18].通常馬鈴薯在收獲后到加工前需要經(jīng)歷一段貯藏期，低溫貯藏是馬鈴薯塊莖保鮮的有效手段，而有研究表明低溫貯藏會影響馬鈴薯加工色澤品質(zhì)，其主要原因是低溫會導(dǎo)致馬鈴薯塊莖內(nèi)淀粉降解，還原糖積累，在高溫加工過程中，塊莖內(nèi)還原糖和游離氨基酸反應(yīng)產(chǎn)生大量類黑素從而影響色澤[19-20].除還原糖外馬鈴薯塊莖內(nèi)其它成分也會對其色澤產(chǎn)生影響，有研究分析塊莖內(nèi)成分對蒸煮加工型馬鈴薯色澤的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)綠原酸能夠與塊莖中的金屬離子反應(yīng)生成穩(wěn)定的化合物并使塊莖色澤變黑；檸檬酸和抗壞血酸對塊莖蒸煮后色澤的穩(wěn)定起重要作用[21-22].另外有研究發(fā)現(xiàn)馬鈴薯種植環(huán)境、貯藏溫度和加工工藝也會對馬鈴薯色澤品質(zhì)產(chǎn)生影響[23-25].通過對馬鈴薯色澤評價選育符合加工品質(zhì)要求的優(yōu)良品種，是選育優(yōu)良全粉加工型品種的有效方法.有研究人員在不同貯藏條件下對馬鈴薯高代品系進行加工后的色澤評價，篩選出了與經(jīng)典加工型品種Russet Burbank和Shepody具有同樣優(yōu)良加工色澤品質(zhì)的品系[26].對馬鈴薯漸滲系后代群體在不同貯藏條件下進行加工色澤評價，發(fā)現(xiàn)塊莖內(nèi)還原糖、游離氨基酸和丙烯酰胺與馬鈴薯色澤品質(zhì)顯著相關(guān)[27].

本研究中發(fā)現(xiàn)馬鈴薯鮮薯塊莖在25 ℃貯藏120 d時相對0 d塊莖色澤變化差異最大，說明長時間貯藏對馬鈴薯鮮薯塊莖色澤可產(chǎn)生較大影響，在薯粉的色澤分析中我們同樣發(fā)現(xiàn)25 ℃貯藏120 d時相對0 d薯粉色澤變化差異最大.研究中我們還發(fā)現(xiàn)在短時間60 d貯藏期內(nèi)4 ℃低溫貯藏環(huán)境對馬鈴薯鮮薯塊莖和薯粉色澤影響的程度明顯大于25 ℃貯藏環(huán)境，而在長時間120 d貯藏期內(nèi)4 ℃低溫貯藏環(huán)境對馬鈴薯鮮薯塊莖和薯粉色澤的變化具有抑制效益.通過馬鈴薯塊莖成分與塊莖和薯粉色澤相關(guān)性分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)馬鈴薯鮮薯塊莖的總色差ΔE與可溶性糖和還原糖顯著相關(guān)，而塊莖的明暗值與還原糖含量顯著負(fù)相關(guān)，說明馬鈴薯塊莖內(nèi)還原糖含量越高，塊莖在貯藏期內(nèi)光澤越暗、色澤變化程度越大，薯粉L值與塊莖內(nèi)可溶性糖含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，說明馬鈴薯塊莖內(nèi)可溶性糖含量越高，薯粉的光澤度越暗.

4 結(jié)論

馬鈴薯在貯藏過程中，塊莖色澤的變化與塊莖內(nèi)可溶性糖和還原糖的含量顯著相關(guān)，且馬鈴薯塊莖內(nèi)可溶性糖含量越高，其薯粉的光澤度越暗.通過在不同貯藏條件下對馬鈴薯塊莖進行色澤品質(zhì)評價，是在種質(zhì)資源中篩選優(yōu)良加工型品種和雜交親本的有效手段，可提高馬鈴薯品質(zhì)育種工作的效率.

對11個引進種質(zhì)材料進行全粉色澤品質(zhì)性狀的分析，引進材料中CIP 301040.63與CIP 397067.2，在低溫貯藏過程中，全粉色澤明亮均勻，且與薯肉色澤差異小，符合全粉加工型馬鈴薯的色澤品質(zhì)要求，可作為全粉加工型馬鈴薯的潛在品種或優(yōu)良親本材料.