孫儷娜，祁巖龍，劉峰娟，徐艷文，于 洋，張憶潔，宋 魚

（1. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機械化研究所，新疆 烏魯木齊 830091；2. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院綜合試驗場，新疆 烏魯木齊 830000；3. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測技術(shù)研究所，新疆 烏魯木齊 830000）

0 引言

馬鈴薯在我國已經(jīng)有400 多年的栽培歷史，是我國繼小麥、水稻和玉米之后的第四大重要的糧食作物[1]。新疆馬鈴薯種植區(qū)主要分布在沿阿勒泰山、昆侖山及天山南北坡等冷涼地區(qū)[2]。2019 年新疆馬鈴薯種植面積3.12×104hm2，總產(chǎn)量約110 萬t。其中，早熟品種種植比例占總面積的24.7%，中晚熟品種種植比例占總面積的72.07%，特色品種種植比例占總面積的3.23%[3]。

2015 年1 月，中國農(nóng)業(yè)部正式啟動馬鈴薯主食化戰(zhàn)略，推動馬鈴薯由原料產(chǎn)品向產(chǎn)業(yè)化系列品轉(zhuǎn)變[4]。因此，馬鈴薯加工業(yè)發(fā)展意義重大。馬鈴薯在加工過程中去皮、切分等環(huán)節(jié)造成了自身一定的機械損傷，破壞了酚酶區(qū)域化的平衡分布，并導(dǎo)致汁液外滲、組織代謝旺盛及衰老加速等問題，這促使其出現(xiàn)褐變[5]、失水[6]、微生物超標(biāo)[7]、異味[8]等問題，從而導(dǎo)致品質(zhì)迅速下降，降低了加工價值[9]。目前，抑制馬鈴薯褐變的方法研究集中在采用化學(xué)抑制技術(shù)和物理抑制技術(shù)方面，其中化學(xué)抑制技術(shù)主要包括天然化學(xué)提取物、單一化學(xué)物質(zhì)和復(fù)合溶液等[10]，物理抑制技術(shù)主要包括熱燙[11]、超聲[12]、超高壓[13]和氣調(diào)[14]等，這些均是采用外源處理方式，而從馬鈴薯品種間自身的褐變發(fā)生動態(tài)規(guī)律、抑制能力的差異性及其與氨基酸組分關(guān)系的研究鮮有報道。因此，結(jié)合新疆主栽的40 個馬鈴薯品種為研究對象，基于L*a*b*表色系實時定量描述色澤變化，揭示各品種間的褐變發(fā)生規(guī)律與抑制能力差異，同時研究抑制褐變能力與氨基酸組分間的內(nèi)在聯(lián)系，為馬鈴薯主食化加工中適加工性品種篩選和褐變抑制新技術(shù)研發(fā)提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料

以40 個適宜新疆種植的馬鈴薯品種為試驗材料（品種列表見表1），于2016 年9 月下旬采自吉木薩爾縣新地鄉(xiāng)新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院綜合試驗場冷涼作物基地，選擇成熟度基本一致、芽眼較淺、無病蟲害、無機械性損傷果實，放入網(wǎng)袋中，當(dāng)天運回新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院綜合試驗場。

40 個馬鈴薯品種試驗材料見表1。

表1 40 個馬鈴薯品種試驗材料

1.2 儀器與設(shè)備

DO9000 型色差儀，美國Hunterler 公司產(chǎn)品；L-8800 型全自動氨基酸分析儀，日立集團產(chǎn)品；HCB-1600H 型水平流潔凈工作臺，海爾集團產(chǎn)品；KFR-35GW 型壁掛式空調(diào)，珠海格力電器股份有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品前處理

分別選取1.1 中試驗材料用清水洗凈，吸干表面水分，用200 μL/L 的次氯酸鈉溶液浸洗2 min 后，用蒸餾水沖洗干凈，用紗布擦干。

1.3.2 色澤變化監(jiān)測

分別將1.3.1 處理后的樣品沿中位線切開，置于溫度25 ℃，濕度35%的恒溫恒濕環(huán)境中，在橫切面選取3 個色澤基本一致的點為色澤變化監(jiān)測點，每2 min用色差儀定量描述1 次，終止監(jiān)測時間為120 min。

1.3.3 氨基酸組分測定

基于1.3.2 的研究結(jié)果，分別選取自身抑制褐變能力差異顯著的典型性品種（均為中晚熟品種、產(chǎn)量差異不顯著），進行氨基酸組分測定，重復(fù)3 次。

1.4 測定指標(biāo)及方法

（1） 采用色差分析法[15]測定表面色澤值（L 值、a 值、b 值），色調(diào)角計算公式為：h°=180°+arctan(b*/a*)。

（2） 采用 GB/T 5009.124—2003 的方法測定氨基酸組分。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

試驗數(shù)據(jù)分析采用Excel 2003 和SPSS 19.0 軟件進行數(shù)據(jù)的聚類、相關(guān)性與方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 40 個馬鈴薯品種褐變動態(tài)發(fā)生過程的差異性研究

2.1.1 L 值動態(tài)變化過程差異性及品種相似性的聚類分析

40 個馬鈴薯品種色澤L 值變化過程的差異性聚類分析見表2，40 個馬鈴薯品種色澤L 值差異性變化的品種相似性聚類分析見表3。

由表2 可知，采用聚類分析法分別對40 個馬鈴薯品種在恒溫恒濕（25℃，30%RH） 條件下色澤L值的動態(tài)變化過程分析發(fā)現(xiàn)，有11 個品種色澤L 值出現(xiàn)2 次顯著變化的過程，有29 個品種出現(xiàn)3 次顯著變化過程；并根據(jù)各品種在第一類別時間變化點的長短再次進行品種的相似性聚類分析（見表3），得到抑制色澤L 值變化較佳的品種有7 個，其次有4個品種，再次有22 個品種，較差的有7 個品種。

表2 40 個馬鈴薯品種色澤L 值變化過程的差異性聚類分析/min

表3 40 個馬鈴薯品種色澤L 值差異性變化的品種相似性聚類分析

2.1.2 a 值動態(tài)變化過程差異性及品種相似性的聚類分析

40 個馬鈴薯品種色澤a 值變化過程的差異性聚類分析見表4，40 個馬鈴薯品種色澤a 值差異性變化的品種相似性聚類分析見表5。

由表4 可知，采用聚類分析法分別對40 個馬鈴薯品種在恒溫恒濕（溫度25 ℃，濕度30%） 條件下色澤a 值的動態(tài)變化過程分析發(fā)現(xiàn)，有14 個品種色澤L 值出現(xiàn)2 次顯著變化的過程，有26 個品種出現(xiàn)3 次顯著變化過程；并根據(jù)各品種在第一類別時間變化點的長短再次進行品種的相似性聚類分析（見表5），得到抑制色澤a 值變化較佳的品種有2 個，其次有5 個品種，再次有13 個品種，較差的有20 個品種。

表4 40 個馬鈴薯品種色澤a 值變化過程的差異性聚類分析/min

表5 40 個馬鈴薯品種色澤a 值差異性變化的品種相似性聚類分析

2.1.3 b 值動態(tài)變化過程差異性及品種相似性的聚類分析

40 個馬鈴薯品種色澤b 值變化過程的差異性聚類分析見表6，40 個馬鈴薯品種色澤b 值差異性變化的品種相似性聚類分析見表7。

由表6 可知，采用聚類分析法分別對40 個馬鈴薯品種在恒溫恒濕（溫度25 ℃，濕度30%） 條件下色澤b 值的動態(tài)變化過程分析發(fā)現(xiàn)，有26 個品種色澤L 值出現(xiàn)2 次顯著變化的過程，有14 個品種出現(xiàn)3 次顯著變化過程；并根據(jù)各品種在第一類別時間變化點的長短再次進行品種的相似性聚類分析（見表7），得到抑制色澤b 值變化較佳的品種有2 個，其次有7 個品種，再次有12 個品種，較差的有19 個品種。

表6 40 個馬鈴薯品種色澤b 值變化過程的差異性聚類分析/min

表7 40 個馬鈴薯品種色澤b 值差異性變化的品種相似性聚類分析

2.1.4 色調(diào)角h°動態(tài)變化過程差異性及品種相似性的聚類分析

40 個馬鈴薯品種色調(diào)角h°變化過程的差異性聚類分析見表8，40 個馬鈴薯品種色調(diào)角h°差異性變化的品種相似性聚類分析見表9。

表9 40 個馬鈴薯品種色調(diào)角h°差異性變化的品種相似性聚類分析

由表8 可知，采用聚類分析法分別對40 個馬鈴薯品種在恒溫恒濕（25 ℃，30%RH） 條件下色調(diào)角的動態(tài)變化過程分析發(fā)現(xiàn)，有4 個品種色澤L 值出現(xiàn)2 次顯著變化的過程，有36 個品種出現(xiàn)3 次顯著變化過程；并根據(jù)各品種在第一類別時間變化點的長短再次進行品種的相似性聚類分析，得到抑制色調(diào)角變化較佳的品種有4 個，其次有11 個品種，再次有10 個品種，較差的有15 個品種。

表8 40 個馬鈴薯品種色調(diào)角h°變化過程的差異性聚類分析/min

2.2 抑制褐變能力與其氨基酸組分關(guān)系分析

依據(jù)2.1 的研究結(jié)果，并基于1.3.3 方法要求，選取自身抑制褐變能力強的典型性品種為：L0524-2、L7、L8，選取自身抑制褐變能力弱的典型性品種為T9、隴9、T5。

氨基酸組分含量見表10。

表10 氨基酸組分含量

通過對抑制褐變能力強的品種組與抑制褐變能力弱的品種組間的氨基酸組分含量進行單因素方差分析（見表11），抑制褐變能力強的品種中氨基酸總和、天冬氨酸、絲氨酸、胱氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸和精氨酸較抑制褐變能力弱的品種含量高，且呈現(xiàn)極顯著差異（p＜0.05）；抑制褐變能力強的品種中纈氨酸較抑制褐變能力弱的品種含量低，且呈現(xiàn)顯著差異（0.05＜p＜0.1），其余氨基酸組分含量差異不顯著。

氨基酸組分含量差異分析見表11。

由表11 中氨基酸組分間差異性分析結(jié)果，對呈現(xiàn)極顯著與顯著差異的氨基酸組分與自身抑制褐變能力強弱關(guān)系進行相關(guān)性分析（見表12），纈氨酸含量高低與抑制褐變能力強弱呈負(fù)相關(guān)關(guān)系（相關(guān)系數(shù)為-0.789），其余均呈正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)性呈極顯著（p＜0.01） 的為天冬氨酸和氨基酸總和（相關(guān)系數(shù)為 0.942，0.941），呈顯著 （0.01＜p＜0.05） 為絲氨酸、胱氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸和精氨酸（相關(guān)系數(shù)為0.913，0.906，0.912，0.919，0.870），纈氨酸呈不顯著 （p＞0.05）。

表11 氨基酸組分含量差異分析

氨基酸組分與褐變抑制能力強弱相關(guān)性分析見表12。

表12 氨基酸組分與褐變抑制能力強弱相關(guān)性分析

3 結(jié)論

（1） 通過對 40 個品種色澤 （L 值、a 值、b 值、h°） 實時監(jiān)控并進行聚類分析。結(jié)果表明，抑制表色系中L 值變化較優(yōu)的品種為D30、克19、T4、晉18、中13、S4-32 和C11，其中早熟品種2 個、中晚熟品種5 個；抑制表色系中a 值變化較優(yōu)的品種為78、隴9，其中特色品種1 個、中晚熟品種1 個；抑制表色系中b 值變化較優(yōu)的品種為S4-32、79（2），其中中晚熟品種1 個、特色品種1 個；抑制表色系中色調(diào)角h°值變化較優(yōu)的品種為L0524-2、S4-32、L7 和79（2），其中中晚熟品種3 個、特色品種1個。最終優(yōu)選表色系中色調(diào)角h°值作為馬鈴薯品種自身抑制褐變能力的評價指標(biāo)，得出4 個適宜于新疆種植且自身抑制褐變能力較強的馬鈴薯品種，為適加工馬鈴薯品種篩選提供參考。

（2） 通過對選取的自身褐變抑制能力強弱的代表性品種進行與其氨基酸組分含量差異的關(guān)系分析。結(jié)果表明，氨基酸總和、天冬氨酸、絲氨酸、胱氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸和精氨酸在2 組樣品間含量呈極顯著差異，纈氨酸呈顯著差異，通過相關(guān)性分析結(jié)果表明，天冬氨酸含量和氨基酸總和與褐變抑制能力強弱呈極顯著正相關(guān)，絲氨酸、胱氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸和精氨酸含量與其呈顯著正相關(guān)，纈氨酸與其呈負(fù)相關(guān)，但不顯著。該研究成果可為開發(fā)一種天冬氨酸抑制馬鈴薯褐變的保鮮新技術(shù)提供理論依據(jù)。