張毅 孫健 鈕福祥 徐飛 朱紅 岳瑞雪 張文婷 馬晨

摘要：以50份甘薯種質(zhì)資源為研究對象，采用高效液相色譜法測定熟化前后薯塊中果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖含量并計算生化甜度，再與食味評價的甜度結果進行相關性分析。結果表明，生鮮薯和熟化薯中均含有4 種可溶性糖組分，生鮮薯中蔗糖含量最高;而熟化薯塊中，麥芽糖含量大幅增加，可溶性總糖含量高低主要由麥芽糖含量決定。熟化薯生化甜度與食味甜度的相關系數(shù)最大（r=0.97），因此選擇熟化薯中果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖含量作為自變量，食味甜度作為因變量，進行多元線性逐步回歸分析，選擇R2最大（0.938）時擬合模型，建立的回歸方程較好，因變量對自變量的解釋度較高。熟化薯可溶性總糖組分對甜度的貢獻大小依次為果糖>麥芽糖>蔗糖>葡萄糖，其中果糖和麥芽糖2種組分對甜度的貢獻超過60%，處于主導地位，可以作為反映甘薯甜度的核心指標。

關鍵詞：甘薯;糖組分;甜度;相關性分析;高效液相色譜;熟化薯;可溶性總糖

中圖分類號： S531.01? 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2021）23-0190-05

收稿日期：2021-06-14

基金項目：國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系（編號：CARS-10-B20）;江蘇省農(nóng)業(yè)科學院探索性顛覆性創(chuàng)新計劃[編號：ZX（21）1228];徐州市科技項目（編號：KC19243）;徐州市農(nóng)業(yè)科學院科研基金（編號：XK2020007）。

作者簡介：張 毅（1987—），男，江蘇徐州人，碩士，助理研究員，主要從事甘薯產(chǎn)后加工研究。E-mail：zhangyijsnu@163.com。

通信作者：孫 鍵，碩士，副研究員，主要從事薯類深加工研究。E-mail：sjsg9902@126.com。

甘薯生產(chǎn)一直在我國國民經(jīng)濟中占有重要位置，在甘薯作為主糧的年代，“一季甘薯半年糧”為解決人口激增帶來的溫飽問題作出了重要貢獻[1]。在糧食結構優(yōu)化進程中，淀粉型甘薯又作為重要的飼料和淀粉工業(yè)原料，為農(nóng)業(yè)全面發(fā)展提供了巨大的調(diào)整空間。隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，甘薯的作用再次發(fā)生轉(zhuǎn)變，鮮食型甘薯作為健康輔食得以迅速發(fā)展，其食用品質(zhì)備受關注。

與淀粉型品種相比，食用型品種淀粉含量較低，可溶性糖含量較高[2]。甘薯中可溶性總糖包括還原糖（果糖、葡萄糖、麥芽糖）和非還原糖（蔗糖）[3-4]，是甜味的主要來源。甘薯的甜度是消費者對品質(zhì)的追求，是種植者對品質(zhì)的核量，也是育種者的育種目標之一。在育種實踐和現(xiàn)有文獻中，通常以生鮮薯可溶性總糖含量作為甘薯品質(zhì)分析和品種評價的主要指標[5]。但是甘薯不宜生食，熟化后的甘薯塊根甜度明顯增加，可能與生鮮薯可溶性總糖含量不一致。李良等研究發(fā)現(xiàn)，塊根蒸煮后的適口性和風味與塊根的淀粉含量呈負相關，與還原糖含量呈正相關[6]，而吳列洪等測定了357 個甘薯育種選種圃群體蒸煮前后的糖組分，發(fā)現(xiàn)近80%的甜度增量來自蒸熟過程中產(chǎn)生的可溶性總糖[7]。因此甘薯熟化前后的糖分含量及相關性值得探究。

由于人們對各種糖組分甜度的感覺不同，可溶性總糖含量越高，并不意味著口感越甜，還與單體的組成成分有關。本研究以50份甘薯種質(zhì)資源為研究對象，準確測定它們熟化前后果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖含量并計算生化甜度，再與食味評價的甜度結果進行相關性分析，以期望找到適宜作為甘薯甜度評價的主要指標，為后續(xù)種質(zhì)資源利用和高糖化鮮食品種選育提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

50份甘薯種質(zhì)資源由中國農(nóng)業(yè)科學院甘薯研究所提供，本次試驗所有樣品在相同的土壤、氣候、栽培及管理條件下統(tǒng)一收獲，收獲后12 ℃貯藏。

1.2 試驗設計

試驗材料于2020年6月22日栽插，10月22日收獲，甘薯貯藏15 d后在江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學研究所進行測定與評價，選取薯皮光滑，薯塊無畸形、無創(chuàng)傷、無開裂、無蟲傷、無病害，質(zhì)量約300 g的典型薯塊，橫向切半，一半測定生鮮薯干物率及糖組分含量，另一半測定蒸熟后薯塊中糖組分含量并進行食味評價。

1.3 測定指標與方法

生鮮薯塊根干物率的測定采用筆者所在實驗室之前的測定方法[8];熟化前后甘薯的果糖、葡萄糖、蔗糖和麥芽糖含量，采用高效液相色譜法[9]測定，檢測設備：Agilent 1260，色譜柱：Repromer H，9 μm（300 mm×4.6 mm），流速：0.5 mL/min，流動相：純水，檢測器ELSD，溫度：80 ℃，氮氣流速 2.5 mL/min，進樣量4.0 μL;熟化薯塊根的食味評價采用筆者所在實驗室之前的評價方法[8];生化甜度（biochemical sweetness，Bcs）=1.75×果糖含量值+0.70×葡萄糖含量值+1.00×蔗糖含量值+0.35×麥芽糖含量值[10]。

1.4 統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)處理采用SPSS 18.0軟件進行統(tǒng)計分析、相關性分析和回歸分析，P<0.05表示具有顯著性差異，P<0.01表示差異極顯著。

2 結果與分析

2.1 參試品種的干物率

試驗群體的干物率為20.55%～40.65%。由圖1可知，低干物率（≤29.9%）品種15份，其中<25.0%的僅有1份;中干（30.0%～34.99%）的品種較多，共21份;高干（≥35.0%）品種14份，其中>40.0%的僅有1份。本次試驗群體的干物率呈正態(tài)分布，能包含育種中可能出現(xiàn)的各種干物率類型，同時50個參試材料平均干物率為32.37%，中高干物率品種（系）較多，由于烘烤加工方式會導致失水多，僅適宜干物率較低的品種，故本次試驗選擇蒸煮熟化。

2.2 糖組分及含量

由表1可知，參試品種熟化前后均含有果糖、葡萄糖、蔗糖和麥芽糖4種組分。生鮮薯中，還原糖和可溶性總糖的平均值分別為20.73、52.50 mg/g鮮質(zhì)量，屬于還原糖的果糖、葡萄糖和麥芽糖含量分別為7.96、8.76、4.01 mg/g鮮質(zhì)量，可溶性總糖還包括上述3種組分外的蔗糖，含量為 31.77 mg/g 鮮質(zhì)量，占生鮮薯總糖分的60.51%。熟化薯的還原糖含量為20.55～165.92 mg/g鮮質(zhì)量，可溶性總糖

含量為54.03～208.81 mg/g鮮質(zhì)量，平均值分別為61.48、97.07 mg/g鮮質(zhì)量。其中，麥芽糖含量最高，平均值為43.33 mg/g鮮質(zhì)量，占熟化薯總糖分的44.64%。蔗糖、葡萄糖和果糖在熟化薯中總糖分占比依次減小，與生鮮薯中對應的組分含量相比變化幅度較小。在變異系數(shù)上，無論在生鮮薯還是熟化薯中，果糖、葡萄糖和麥芽糖3 種組分的變異系數(shù)均較高，品種間變異系數(shù)差異較大，蔗糖的變異系數(shù)相對較小。

2.3 熟化后糖組分含量的變化

由表2可知，在蒸煮后甘薯塊根糖組分含量發(fā)生了明顯變化，熟化薯中可溶性總糖平均含量增加了44.57 mg/g鮮質(zhì)量，50份材料全部正增長。其中麥芽糖含量變化最大，平均增加了39.32 mg/g鮮質(zhì)量，蔗糖和葡萄糖分別平均增加了3.82、1.58 mg/g 鮮質(zhì)量，其中有4個品種蔗糖含量蒸煮后變低。果糖含量蒸煮后變化很小，且94%的品種果糖含量略有下降。各種糖組分的甜度值不同，蔗糖甜度為1.00，果糖、葡萄糖和麥芽糖甜度分別為1.75、0.70和0.35。由表3可知，生鮮薯生化甜度普遍較低，均值為53.24;熟化后，生化甜度增長到71.67，其中分數(shù)小于70的26個，大于80的15個，成U形曲線分布;食味甜度的評價均值為74.85，與生化甜度計算值相似，但分數(shù)小于70的12個，大于80的12個，品種分布成倒U形。

2.4 糖組分含量與甜度的相關性

對薯塊的糖組分與甜度進行相關性分析。由表4可知，生鮮薯中，果糖、葡萄糖、蔗糖和麥芽糖之間無明顯相關性，可溶性總糖與蔗糖含量的相關系數(shù)r=0.86，關系密切。熟化薯中，可溶性總糖與麥芽糖含量關系較大，相關系數(shù)為0.93，因此，熟化薯可溶性總糖含量高低主要由麥芽糖含量決定。而生鮮薯與熟化薯之間的可溶性總糖含量相關系數(shù)r=0.67，呈極顯著正相關（P<0.01）。生鮮薯可溶性總糖含量與熟化前生化甜度的相關系數(shù)為0.96;熟化薯可溶性總糖含量與熟化后生化甜度的相關系數(shù)為0.88，呈極顯著正相關（P<0.01），表明無論是生鮮薯還是熟化薯，可溶性總糖含量都是反映生化甜度的最適宜指標。

2.5 糖組分對甜度的貢獻

由表4可知，在糖組分與甜度的關系上，熟化薯食味評價甜度與熟化薯生化甜度的相關系數(shù)最大（r=0.97），表明食味評價甜度可以非常準確地反映熟化后品種（系）間差異。參試品種生鮮薯和熟化薯的果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、還原糖和可溶性總糖均與食味評價甜度呈極顯著正相關關系（P<0.01），其線性回歸方程、R2和P值見表5。

以熟化薯果糖（X熟化薯果糖）、葡萄糖（X熟化薯葡萄糖）、蔗糖（X熟化薯蔗糖）和麥芽糖（X熟化薯麥芽糖）含量為自變量，食味甜度（Y）為因變量，自變量數(shù)據(jù)經(jīng)零-均值規(guī)范化處理后，進行多元線性逐步回歸分析。共線性診斷結果，4個自變量VIF值均小于1.3，即不存在多重共線性問題，可以進行分析;殘差統(tǒng)計表中的Cook距離最大值為0.608，即不存在強影響點，可以進行下一步分析。對多元線性逐步回歸分析擬合的4個方程進行比較，4個自變量在模型中的常量顯著性檢驗結果小于0.01，均可納入擬合方程，隨著模型中自變量個數(shù)的增加，擬合優(yōu)度逐漸增大，選擇r2最大（0.938）時擬合模型，建立的回歸方程較好，因變量對自變量的解釋度較高。表5結果表明，熟化薯中果糖、葡萄糖、蔗糖和麥芽糖含量能共同解釋食味甜度變異的93.80%，表明熟化薯果糖、葡萄糖、蔗糖和麥芽糖含量對食味甜度均具有較強的影響，可溶性總糖組分對甜度的貢獻率依次為：果糖（34.97%）>麥芽糖（25.96%）>蔗糖（23.77%）>葡萄糖（15.30%），果糖和麥芽糖2種組分對甜度的貢獻超過60%，處于主導地位，可以作為甘薯品種評價體系建立的核心指標。

3 結論與討論

甘薯塊根中具有較高的α淀粉酶和β淀粉酶，2種酶分解淀粉從而產(chǎn)生構成甜度的各類糖組分，生鮮薯和熟化薯中的還原糖由果糖、葡萄糖和麥芽糖組成，還原糖再加上蔗糖組成甘薯可溶性總糖。本研究結果表明，生鮮薯中蔗糖含量最高，平均含量占可溶性總糖的60.51%，與前人研究結果[11]一致。其次是葡萄糖和果糖含量，占比分別為16.69%和15.16%，兩者均來源于蔗糖在蔗糖合成酶和轉(zhuǎn)化酶催化下的分解[12]，因此含量相似，葡萄糖含量略高于果糖，也與前人得到的結果[13]一致。

Wei等研究認為，熟化后的甘薯會產(chǎn)生大量的麥芽糖而大幅度提升甜度，而不同品種的熟化方法也會影響糖化效果[14]。Lebot研究發(fā)現(xiàn)，243份甘薯樣本微波熟化后的麥芽糖含量增加到約占可溶性總糖的40%[15]，結果與本次試驗相似。本研究結果表明，熟化薯中麥芽糖含量最高，平均含量占可溶性總糖的44.64%，與可溶性總糖的相關系數(shù) r=0.93，即麥芽糖含量占熟化薯可溶性總糖的主導地位。Takahata等研究認為，在高麥芽糖甘薯品系中，β淀粉酶耐熱性差異較大，熱穩(wěn)定性較好的淀粉酶及加熱過程中淀粉顆粒的提早糊化對提高麥芽糖含量起到關鍵的作用[16]。

生鮮薯的可溶性總糖通常被作為評價甘薯甜度或食用品質(zhì)的指標，本研究表明，生鮮薯可溶性總糖雖然與甜度有極顯著的相關性（P<0.01），但不是甜度的直接來源，其作用是間接的。熟化薯可溶性總糖與甜度具有極顯著的相關性（P<0.01），是甜度的主要來源，更適合作為食用甘薯甜度的指標?；貧w分析結果表明，各組分對甜度的貢獻率依次為果糖>麥芽糖>蔗糖>葡萄糖，雖與沈升法等的研究結果[9]在前2位排列順序不同，但果糖和麥芽糖2種組分對甜度的貢獻超過60%，處于主導地位，與此結論相似。

綜上所述，生鮮薯和熟化薯中均含有果糖、葡萄糖、蔗糖和麥芽糖4 種可溶性糖，生鮮薯中蔗糖含量最高，麥芽糖含量較低，蔗糖含量是反映甘薯生鮮薯甜度的重要指標;而熟化后的薯塊中，麥芽糖含量大幅增加，占可溶性總糖的44%以上，熟化薯可溶性總糖含量高低主要由麥芽糖含量決定。熟化薯生化甜度與食味甜度的相關系數(shù)最大，因此當以熟化薯糖組分的指標為準，通過回歸分析，建立回歸方程，Y甜度=74.848+3.231X熟化薯果糖+1.413X熟化薯葡萄糖+2.196X熟化薯蔗糖+2.398X熟化薯麥芽糖，其中R2=0.938，熟化薯可溶性總糖組分對甜度的貢獻大小依次為果糖>麥芽糖>蔗糖>葡萄糖，其中果糖和麥芽糖2種組分對甜度的貢獻超過60%，處于主導地位，可以作為反映甘薯甜度的核心指標。

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