硫酸鉀對甘薯塊根烤后口感品質(zhì)的影響

陳 龍 史春余 孟 迪 許 燕 柳洪鵑

(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院；作物生物學(xué)國家重點實驗室，泰安 271018)

隨著人們對健康關(guān)注度的提高以及對甘薯營養(yǎng)保健功能的深入了解，食用型甘薯日益受到消費者的青睞[1,2]。甘薯的食用品質(zhì)主要包括營養(yǎng)品質(zhì)和食味品質(zhì)[3]，食味品質(zhì)又包括口感品質(zhì)和風(fēng)味品質(zhì)[4]，其中口感品質(zhì)是人們對甘薯進行評價最廣泛、最直觀的一項指標(biāo)[5]。研究發(fā)現(xiàn)淀粉直支比低[6]，塊根中小型淀粉多，塊根粗纖維含量少時[7]，薯肉口感較細膩，薯塊綜合口感好。

鉀肥是重要的品質(zhì)元素，能有效提升作物品質(zhì)[8,9]。目前鉀肥對甘薯品質(zhì)的研究多集中于對其營養(yǎng)品質(zhì)和風(fēng)味品質(zhì)的影響，鉀肥能促進甘薯塊根可溶性糖、淀粉、維生素C等營養(yǎng)物質(zhì)的合成與積累[10,11]，引起塊根甜味和香氣組分的變化，進而影響其風(fēng)味品質(zhì)[12,13]。有關(guān)甘薯口感品質(zhì)的研究較少，且多集中于因甘薯品種或者加工方式引起的差異[14-16]，田間施用鉀肥對塊根烘烤后口感品質(zhì)影響的研究鮮有報道。因此，本實驗以2個鮮食型甘薯品種煙薯25和北京553為實驗材料，設(shè)置不同鉀肥梯度，研究收獲期甘薯塊根烤后口感品質(zhì)的變化，并從淀粉及其組分含量、淀粉粒度分布、塊根全粉糊化特性及纖維素含量等方面探究甘薯烤后口感品質(zhì)發(fā)生變化的原因，為鉀肥在優(yōu)質(zhì)鮮食型甘薯生產(chǎn)上的合理施用提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料與設(shè)計

供試品種為煙薯25(YS25)、北京553(BJ553)：均為當(dāng)前華北地區(qū)主栽鮮食型品種，是目前最常用的烤薯品種。目前，烤薯多用黃色或橘黃色薯肉的品種，而北京553是典型的黃色薯肉，煙薯25是典型橘黃色薯肉。

實驗于2018—2019年在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)實驗站進行。實驗田土壤質(zhì)地為沙壤土，2018年0～20 cm土層土壤有機質(zhì)含量為1.03%，堿解氮、速效磷、速效鉀的含量分別為76.42、26.36、86.02 mg/kg；2019年0～20 cm土層土壤有機質(zhì)含量為1.08%，堿解氮、速效磷、速效鉀的含量分別為83.60、23.24、82.45 mg/kg。供試肥料為K2SO4(含51%K2O)、尿素(含46%N)。本實驗設(shè)置4個鉀肥(K2O)用量梯度：0、120、240、360 kg/hm2；各個處理的氮肥施用量均為90 kg/hm2。氮、鉀肥料全部作基肥施用。實驗采用隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積15 m2(3.75 m×4 m)，行距0.75 m，株距0.25 m，重復(fù)3次。2018年5月13日栽秧，10月20日收獲；2019年5月7日栽秧，10月20日收獲。

1.2 取樣方法

各處理在栽后160 d(收獲期)取樣，每一個小區(qū)取5棵具有代表性的植株，挖出所有的塊根，取具有代表性(形狀紡錘形、質(zhì)量200 g左右)的新鮮塊根在膨大部位切片，一部分切片105 ℃殺青30 min，60 ℃烘干留取干樣，用于塊根淀粉及其組分和纖維素含量等的測定，另取切片切絲，50～55 ℃鼓風(fēng)干燥并粉碎研磨，用于塊根全粉糊化特性的測定；取具有代表性的新鮮塊根在膨大部位切片留作鮮樣，液氮速凍，-80 ℃超低溫冰箱保存，用于塊根淀粉粒度的測定。在收獲期收取薯形較好、大小適中(形狀紡錘形、質(zhì)量200 g左右)的塊根用于烘烤食味評價。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 淀粉特性和纖維素含量的測定

直鏈淀粉、支鏈淀粉及總淀粉含量采用雙波長比色法測定；纖維素含量采用蒽酮比色法測定[17,18]；淀粉粒的提取參考Peng等[19]和Malouf等[20]的方法，并適當(dāng)調(diào)整。取1 g塊根鮮樣研磨，過200目篩。加入5 mL 2 mol/L NaCl, 混合均勻, 勻漿離心10 min。沉淀分別用0.2% NaOH、2% SDS和蒸餾水清洗。最后用丙酮清洗多次，室溫晾干，-20 ℃儲存待用。用LS13320衍射粒度分析儀進行粒徑分析。塊根全粉糊化特性測定參考李娜等[21]的方法，并適當(dāng)調(diào)整，稱取3 g塊根全粉與25 g蒸餾水混合與RVA樣品缽中，用RVA儀進行測試。設(shè)定轉(zhuǎn)速為160r/min，每個樣品在測定杯中循環(huán)3次實驗。使用Thermocline for Windows軟件進行RVA特征參數(shù)分析。

1.3.2 塊根烘烤后的食味評價

參考沈升法等[22]和張允剛等[23]的方法并適當(dāng)調(diào)整，將選取好的塊根若干置于烤地瓜機中，205 ℃烘烤60 min，用于甘薯烘烤后口感的評價。由20位專業(yè)人員組成口感評價小組，甘薯塊根烘烤后由評價小組成員品嘗，按1～5分從低到高的趨勢對甘薯塊根烤后口感品質(zhì)打分，重復(fù)2次，計算平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Sigmaplot 12.5和Excel 2010制作圖表，采用DPS 7.05數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鉀肥對收獲期甘薯塊根烤后口感的影響

由圖1可知，與對照組相比，鉀肥處理降低了烘烤后煙薯25的口感品質(zhì)，鉀肥用量為240、360 kg/hm2時降幅達到顯著水平；提高了烘烤后北京553的口感品質(zhì)，鉀肥用量為240、360 kg/hm2時增幅達到顯著水平。2年實驗結(jié)果規(guī)律相似。

注：標(biāo)以不同字母的值在處理間差異顯著(P<0.05)，余同。圖1 烘烤條件下甘薯口感評價

2.2 鉀肥對收獲期甘薯塊根纖維素含量的影響

由圖2可知，施用鉀肥對煙薯25收獲期塊根中纖維素含量的影響較小，與對照組相比均未達到顯著水平。施用鉀肥降低了北京553塊根中纖維素含量，鉀肥用量為240、360 kg/hm2時降幅均達到顯著水平。

圖2 收獲期塊根中纖維素含量(2018年)

2.3 收獲期甘薯塊根淀粉粒粒度分布特點

2.3.1 體積分布

由表1可知，直徑為3.36～19.76 μm的中型淀粉粒在淀粉總體積中的占比為50.97%～67.08%，是淀粉的主要組成部分。與對照組相比，施用鉀肥降低了煙薯25塊根中、小型(<3.36 μm)淀粉粒的體積占比，提高了大型(19.76～50.00 μm)淀粉粒的體積占比，鉀肥用量為240 kg/hm2時變幅最大；施用鉀肥提高了北京553塊根中型(3.36～19.76 μm)淀粉粒的體積占比，而降低大型(19.76～50.00 μm)淀粉粒的體積占比，鉀肥用量為240 kg/hm2時達到顯著性水平。兩個品種之間比較，北京553塊根中、小型淀粉粒的體積占比顯著高于煙薯25。

表1 甘薯塊根淀粉粒的體積分布(FW，2018年)/%

2.3.2 數(shù)目分布

由表2可知，直徑<1 μm的小型淀粉粒占淀粉粒總數(shù)目的64.90%～73.23%，是甘薯塊根淀粉數(shù)目分布的主要部分。與對照相比，施用鉀肥提高了BJ553塊根直徑<1 μm淀粉粒的數(shù)目占比，降低了直徑1～3.36 μm和3.36～19.76 μm淀粉粒的數(shù)目占比，鉀肥用量為240 kg/hm2時變幅均達顯著水平。但Y25各處理的之間的差異不顯著。

表2 甘薯塊根淀粉粒的數(shù)目分布(FW，2018年)/%

2.4 鉀肥對收獲期甘薯塊根淀粉及組分含量的影響

由表3可知，與對照組相比，施用鉀肥可提高2個品種收獲期塊根中總淀粉、直鏈淀粉、支鏈淀粉含量和淀粉直支比(RAAM)。其中2個品種總淀粉和直鏈淀粉含量均在鉀肥用量為240 kg/hm2時增幅最大；支鏈淀粉含量煙薯25在鉀肥用量為360 kg/hm2時增幅最大，北京553在鉀肥用量為120、240 kg/hm2時較高。兩個品種之間比較，北京553塊根淀粉、直鏈淀粉、支鏈淀粉含量都顯著高于煙薯25；但適量鉀肥處理下，煙薯25的直支比顯著高于北京553。

表3 收獲期塊根中淀粉及組分的含量 (DW，2018年)

2.5 收獲期甘薯塊根全粉的糊化特性

淀粉糊化特性是反映淀粉品質(zhì)的重要指標(biāo)，糊化溫度和淀粉黏滯性(RVA譜)是反映淀粉糊化特性的主要指標(biāo)，并影響作物的食用品質(zhì)。由表4可知，與對照組相比，施用鉀肥可提高煙薯25塊根全粉最高黏度和崩解值，降低其最低黏度、最終黏度、回復(fù)值及糊化溫度，鉀肥用量為240、360 kg/hm2時變幅達到顯著水平；施用鉀肥后北京553塊根全粉的最高黏度、最低黏度、崩解值、最終黏度和回復(fù)值都得到提高，均在鉀肥用量為240 kg/hm2時增幅最大。兩個品種之間比較，煙薯25最高黏度、最低黏度、最終黏度、崩解值、回復(fù)值和峰值時間等均顯著低于北京553。

表4 鉀肥用量對甘薯塊根粉糊化特性的影響(2018年)

3 討論

3.1 施用鉀肥對甘薯塊根烘烤后口感品質(zhì)的影響

當(dāng)前，如何生產(chǎn)高品質(zhì)的食用型甘薯成為研究熱點，而田間施用鉀肥對塊根烘烤后口感品質(zhì)影響的研究鮮有報道。本研究結(jié)果表明，與對照組相比，鉀肥處理降低了煙薯25烘烤后的口感品質(zhì)，鉀肥用量為120 kg/hm2時降幅未達到顯著水平，而鉀肥用量增加到240、360 kg/hm2時降幅達到顯著水平；顯著提高了北京553烘烤后口感品質(zhì)，鉀肥用量為240、360 kg/hm2時增幅較大。即適量鉀肥可以有效提升甘薯塊根烤后口感品質(zhì)，但最適鉀肥用量存在品種差異。

3.2 施用鉀肥引起甘薯塊根烘烤后薯肉口感品質(zhì)變化的原因解析

塊根的淀粉品質(zhì)和粗纖維的含量是影響塊根口感品質(zhì)的主要因素。甘薯塊根的淀粉品質(zhì)包括總淀粉含量、直鏈淀粉、支鏈淀粉的含量及比例、淀粉粒度的分布、淀粉的糊化特性等[24]。研究發(fā)現(xiàn)施用鉀肥能提高甘薯塊根中淀粉及直鏈淀粉的含量[25]；降低玉米胚乳大型淀粉粒比例[26]。本研究發(fā)現(xiàn)：與對照組相比，施用鉀肥降低北京553塊根纖維素含量，鉀肥用量為240、360 kg/hm2時達到顯著水平，鉀肥用量為240 kg/hm2時北京553塊根支、直鏈淀粉含量和小型淀粉粒的數(shù)目占比顯著提高，薯塊烘烤后的口感品質(zhì)顯著優(yōu)于對照處理；而相同鉀肥用量條件下，煙薯25塊根中纖維素含量變化不顯著，直鏈淀粉含量和直支比顯著升高，塊根中小型淀粉粒比例顯著降低而大型淀粉粒的體積占比顯著升高，薯塊烘烤后口感品質(zhì)顯著低于對照處理。降低鉀肥用量至120 kg/hm2時，煙薯25小、大型淀粉粒度的體積分布與對照處理差異不顯著，烘烤后的口感品質(zhì)也得以恢復(fù)。已有研究表明，淀粉組成與淀粉粒的大小有關(guān)，較小的淀粉顆粒具有較高的支鏈淀粉含量[27,28]。當(dāng)甘薯塊根中小顆粒淀粉分布較多時，在蒸煮品嘗調(diào)查中薯肉口感較細膩[3]；支鏈淀粉含量的增加能提高營養(yǎng)器官的糯性，使其口感更加軟糯[29]。由此可知，適量施用鉀肥提高小型淀粉粒的比例，一方面可以增加薯肉烘烤后的細膩程度，另一方面可以增加支鏈淀粉的含量，進一步改善塊根的口感品質(zhì)。除此之外，適量施鉀還顯著降低了塊根纖維素含量，使塊根口感品質(zhì)得到進一步提升。

研究表明，稻米淀粉最高黏度和崩解值越低，稻米的口感品質(zhì)越差[30,31]。鉀肥能降低玉米胚乳淀粉最高黏度，最終黏度等指標(biāo)[26]；而提高苦蕎淀粉峰值黏度、谷值黏度、終值黏度和回復(fù)值[32]。鉀肥對甘薯淀粉糊化特性的影響存在品種差異[24]。本研究結(jié)果表明，施用鉀肥提高了BJ553塊根淀粉的最高黏度、最低黏度、崩解值、最終黏度和回復(fù)值；降低了YS25塊根淀粉最低黏度、最終黏度和回復(fù)值，鉀肥用量為240 kg/hm2時達到顯著性水平。周慧穎等[33,34]的研究表明直鏈淀粉含量和支鏈淀粉分枝鏈長分配是影響淀粉糊化特征的主要因素；隨著支鏈鏈淀粉含量的增加，淀粉糊化時最高黏度、最低黏度、崩解值、最終黏度等都會增加[35]，從而使口感得到提升。由此可知，適量鉀肥可以優(yōu)化甘薯全粉糊化特性，提高烘烤后薯肉的口感品質(zhì)，而適量鉀肥優(yōu)化全粉糊化特性的主要原因是甘薯塊根支鏈淀粉含量增加。

4 結(jié)論

適量施用鉀肥能提高甘薯塊根烤后的口感品質(zhì)，一方面是由于適量的鉀肥提高了甘薯塊根小型淀粉粒比例，并增加了塊根支鏈淀粉含量，降低了塊根纖維素含量；另一方面塊根支鏈淀粉含量的增加優(yōu)化了塊根全粉糊化特性，使全粉最高黏度、最低黏度、崩解值、最終黏度和回復(fù)值等得到提高。最適鉀肥用量存在品種間差異，對于塊根中大型淀粉粒分布比例較高的品種，應(yīng)適當(dāng)降低鉀肥用量，以防施用鉀肥后進一步促進大型淀粉粒的積累而降低薯肉口感品質(zhì)。