0 引言
【研究意义】薯条加工是马铃薯商业化加工的重要方式。消费者对薯条品质的判定主要依据色泽、质地和口感,其中,对块茎的色泽和质地进行评价和判断是商业化薯条加工中的基本要求。按照商业化薯条加工的需求,分析马铃薯收获后不同贮藏期薯条色泽和质地变化规律,是选育和筛选马铃薯薯条加工型品种的基础。【前人研究进展】薯条加工型品种的外观品质性状主要包括薯型、芽眼深度、块茎长、块茎宽、块茎长宽比和薯肉颜色,加工品质性状主要包括干物质含量、淀粉含量、还原糖含量、龙葵素含量、多酚氧化酶活性,同时对块茎的质地均一性等也有严格要求[1]。在薯条加工型品种的外观品质性状中,首要选择的品质是薯条外观色泽,加工后的薯条色泽影响消费者对薯条的接受程度,其次是质地特性和风味[2]。薯条加工型品种筛选中首先淘汰的就是加工中和加工后色泽褐变的品种。薯条高温加工过程中块茎还原糖与游离氨基酸中的天门冬酰胺发生“美拉德反应”是造成炸条后褐变的主要原因[3]。在块茎中天门冬酰胺含量很稳定,丙烯酰胺含量主要取决于块茎中还原糖含量,特别是长期低温贮藏后的还原糖含量,炸条品种筛选中首先要选择长期低温贮藏期间还原糖含量低于0.3%的品种。块茎在薯条加工前和加工后存放中的褐变分为酶促褐变和非酶促褐变。酶促褐变主要发生在加工前的块茎去皮过程中,主要原因是酚类化合物的氧化,主要包括绿原酸、酪氨酸、咖啡酸等在有氧条件下被多酚氧化酶氧化产生醌类化合物,醌类化合物再转变为黑褐色的黑色素[4]。加工后褐变是非酶促褐变,主要取决于块茎中酚类化合物中绿原酸、柠檬酸、抗坏血酸含量和金属元素铁含量。绿原酸和铁结合形成黑色的氧化亚铁使薯条褐变,柠檬酸和抗坏血酸与铁结合会减轻褐变[4-5]。质地特性是薯条加工型品种能否被消费者接受的重要特性。薯条质地特性是由加工后薯条的硬度、附着强度、咀嚼压力等构成的复合特性[6]。对质地特性影响最显著的因素是块茎细胞中淀粉含量、淀粉颗粒大小以及块茎细胞中胶层的结构特点。薯条加工过程中,淀粉颗粒吸水膨胀形成凝胶,其他变化有细胞膜完整性的丧失导致细胞内容物流失而细胞刚性的丧失[7]。此外,中胶层的果胶质在加热条件下降解也导致细胞相互粘结性降低。加工过程中的这些变化最终体现为薯条的质地特性[8]。薯条加工后的色泽和质地品质是块茎各种成分含量在加工过程中的综合体现,这些成分含量在贮藏条件下会发生变化,分析这些成分变化规律对薯条色泽和质地特性的影响,是控制加工型品种收获后贮藏条件和制定加工型品种育种目标的依据[9]。【本研究切入点】国内外对薯条加工型品种品质研究的报道较多,但通常缺少对薯条加工型品种田间农艺性状选择的标准,同时大量的研究主要针对不同贮藏温度条件块茎色泽褐变的分析,缺少对不同贮藏条件下块茎成分变化对质地的影响。薯条加工型品种块茎的色泽和质地特性不仅由基因型决定,还受收获后贮藏条件的影响[10]。加工型品种收获后长期的低温贮藏是商业化加工的必须过程,对长期低温贮藏条件下品种和品系块茎加工前后色泽和质地特性的变化规律进行分析,并按照商业化加工过程要求对马铃薯薯条加工型品种的育种目标进行调整,是筛选商业化薯条加工品种的前提。【拟解决的关键问题】本研究对现有的薯条加工型品种和高代品系进行田间农艺性状选择基础上,对影响薯条色泽和质地特性的主要因素和成分进行分析,并提出马铃薯薯条品种选育的标准和分类依据,为薯条加工型马铃薯品种选择和育种过程提供理论和实践参考依据。1 材料与方法
1.1 材料
材料来源为炸条加工型马铃薯品种、普通栽培种杂交高代品系、野生种渐渗系高代品系（表1）,入选的材料进行3年田间选择,田间综合农艺性状选择以块茎产量、薯型、大小、块茎长、块茎宽、块茎长宽比、薯肉颜色、芽眼深度、抗病性、干物质含量、淀粉含量、糖苷碱含量和商品薯率（大于75 g）为标准,除进行田间综合农艺性状选择外,对入选材料自2012—2015年开始在3个生态类型试验点进行田间综合农艺性状评价,分别为甘肃天水（海拔1 700 m,年平均降雨量450—600 mm,年平均气温10.7℃）、甘肃景泰（海拔1 950 m,年平均降雨量180—260 mm,年平均气温8.6℃）和甘肃渭源（海拔2 350 m,年平均降雨量450—700 mm,年平均气温6.8℃）。选择无病虫害和机械损伤的成熟块茎为材料,分别置于相对湿度为（80±5）%,4℃和25℃黑暗环境中储藏0、60和120 d后取样,测定相关块茎成分、生理生化指标及炸条品质分析。Table 1
表1
表1马铃薯品种、品系田间农艺性状
Table 1Agronomic traits of potato varieties and lines
| 品系或品种 Varieties or lines | 薯肉颜色 Flesh color | 块茎长 Length (cm) | 块茎宽 Width (cm) | 长宽比 Length-width ratio | 产量 Yield (kg·plant-1) | 商品薯率 Commercial rate (%) | 干物质含量 Dry matter content (%) | 淀粉含量 Starch content (%) | 糖苷碱含量 Total glycoalkaloid content（mg·kg-1） | 晚疫病抗性 Late blight- resistance | 个体数 Individual number |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Russet Burbank | 白 White | 10.7±0.06a | 5.2±0.40cd | 2.1±0.15a | 1.5±0.07bcd | 87.3±0.04abcd | 25.2±0.23bcd | 20.3±0.83abc | 31.2±0.36h | 抗 R | 82 |
| Shepody | 白 White | 10.3±0.32ab | 6.6±0.72a | 1.6±0.12bc | 1.7±0.05abc | 87.7±0.03abcd | 24.9±0.12bcde | 19.6±1.28bcde | 30.6±0.70h | 抗 R | 84 |
| 0716-39 | 黄 Yellow | 8.5±0.70cde | 5.9±0.57abcd | 1.4±0.14cde | 1.4±0.23cd | 86.6±0.01bcd | 24.8±1.06bcd | 19.4± 0.86bcde | 35.2 ± 0.70g | 抗 R | 88 |
| 0741-36 | 白 White | 6.9±0.90f | 5.5±0.69bcd | 1.3±0.01e | 1.0±0.18e | 91.8±0.10ab | 23.0±1.36def | 17.0 ± 1.38fg | 37.2 ± 1.51f | 抗 R | 79 |
| 0719-32 | 白 White | 7.9±0.23def | 6.0±0.21abc | 1.3±0.05cde | 2.0±0.22a | 82.7±0.04bcde | 25.6±1.15abc | 19.4 ± 0.99bcde | 41.5 ±0.96d | 高抗 R | 86 |
| 0714-4 | 白 White | 8.0±0.29def | 5.1±0.44d | 1.6±0.12bc | 1.3±0.26de | 79.6±0.06de | 22.5±1.02f | 16.5± 0.77g | 43.3 ± 0.26c | 抗 HR | 87 |
| 0736-156 | 黄 Yellow | 8.2±0.38cdef | 5.2±0.36cd | 1.6±0.08bc | 1.5±0.37cd | 95.9±0.03a | 27.4±0.61a | 22.1±0.19a | 65.2±1.35b | 抗 HR | 92 |
| 0729-49 | 白 White | 9.7±1.90abc | 5.3±0.12cd | 1.8±0.35ab | 1.5±0.11cd | 74.5±0.05e | 22.5±1.58f | 16.8±1.86fg | 37.0±1.08f | 抗 R | 82 |
| 0708-35 | 黄 Yellow | 9.5±0.38abcd | 6.3±0.59ab | 1.5±0.08cde | 1.8±0.07ab | 90.7±0.05abc | 23.4±1.79def | 17.6±1.73defg | 38.1±0.66ef | 高抗 HR | 76 |
| 0730-77 | 黄 Yellow | 8.6±1.3cde | 5.3±0.38cd | 1.6±0.17bc | 1.4±0.07cd | 82.2±0.08cde | 22.9±1.72ef | 17.6±1.28defg | 18.3±0.56j | 抗 R | 75 |
| 0726-80 | 黄 Yellow | 9.0±1.18bcde | 5.9±0.29abcd | 1.5±0.24cde | 1.7±0.21abc | 85.1±0.03bcd | 24.5±1.34cdef | 18.6±0.75cdef | 69.3±0.85a | 高抗 HR | 88 |
| 0762-90 | 红 Red | 8.5±0.38cde | 5.3±0.38cd | 1.6±0.04bc | 1.4±0.14cd | 89.1±0.04abcd | 23.3±1.00def | 17.7±1.01defg | 38.9±1.00e | 抗 HR | 79 |
| 0782-43 | 白 White | 7.5±1.15ef | 5.9±0.25abcd | 1.3±0.17de | 1.0±0.18e | 80.1±0.05de | 26.8±0.98ab | 21.4±0.80ab | 42.1±0.87cd | 抗 R | 78 |
| 0792-95 | 白 White | 8.6±0.00cde | 6.0±0.31abc | 1.4±0.07cde | 1.6±0.14abcd | 83.3±0.02bcde | 25.6±0.92abc | 19.7±1.13bcd | 21.2±0.95i | 抗 R | 83 |
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1.2 干物质含量的测定
采用烘干称重法测定。将收获的块茎洗净晾干,每个样品均测试5个块茎,每个块茎均在不同部位穿刺3次（沿块茎纵轴的近脐部、中心部位、近顶部）,分别取35 g左右,总计约100 g薯肉称重（W1）,105℃烘30 min,80℃烘至恒重,再次称重（W2）。块茎干物质含量= (W2/W1)×100%。1.3 块茎长、宽和长宽比测定
取洗净晾干的块茎,用游标卡尺纵向测定块茎顶端到脐部最长处得到长度L值,再横向量取马铃薯块茎最宽处得到长度W值。块茎长宽比=L/W。1.4 淀粉含量的测定
采用比重法测定马铃薯块茎淀粉含量。称取5 kg的鲜薯放入水中称其重量,马铃薯比重计算公式为比重=A/(A-B);其中,A为空气中块茎重量,B为水中块茎重量。通过比重与淀粉含量换算表得到淀粉含量。1.5 糖含量的测定
参照OHARA-TAKADA等[11]方法测定糖含量。称取马铃薯块茎2 g,溶于20 mL 80% （v/v）乙醇中,80℃水浴提取1 h,6 000 r/min离心20 min。取上清液真空干燥并溶解于5 mL蒸馏水中,经0.2 µm滤膜过滤后,滤液中蔗糖、果糖和葡萄糖的含量用高效液相色谱仪（Agilent 1100 series,UV检测器,Amide-80色谱柱）测定。1.6 游离氨基酸含量的测定
参照LEE等[12]方法测定游离氨基酸含量。取1 g马铃薯块茎,加入25 mL 2%乙酸研磨匀浆、过滤备用。取1 mL样品滤液、1 mL去离子水、3 mL水合茚三酮0.5%（w/v）、0.1 mL抗坏血酸0.1%（w/v）加入试管,沸水浴15 min。迅速流水冷却,当反应液呈蓝紫色,用60%乙醇定容至20 mL,测定570 nm波长下吸光度。1.7 糖苷碱含量的测定
参照COXON等[13]方法测定糖苷碱含量。称取马铃薯表皮10 g,研磨粉碎,加0.08 mol·L-1硫酸10 mL浸提4 h,过滤2次留取滤液,氨水调pH 11,静置10 h,3 000 r/min离心15 min,沉淀用0.17 mol·L-1硫酸溶解,定容至10 mL。测定530 nm波长下吸光度。1.8 绿原酸含量的测定
参照CAMPOS等[14]方法测定绿原酸含量。取阴干后马铃薯块茎2 g,加液氮研磨粉碎,加入95%乙醇5 mL,4℃放置24 h。取0.5 mL提取液用7.5 mL水稀释,再加入0.5 mL Folin-Ciocalteu（1﹕7）试剂,混匀反应3 min后,加入1 mL 0.5 mol·L-1 Na2CO3,再反应10 min后,测定725 nm波长吸光值。以绿原酸标准品作曲线计算最终含量。1.9 薯条加工
马铃薯块茎削皮后用流水冲洗1 min,使用薯条切条机（NEMCO, MOD-N55450,美国）进行切条,刀盘尺寸为7 mm×7 mm,切好的薯条清水中浸泡1 min在炸锅（FAGOR, MOD-FE9-05 2C,西班牙）中180℃菜籽油（福临门,一级菜籽油,中国）炸3 min,出锅的薯条在室温下冷却20 min后测定色泽。1.10 薯条色泽的测定
色泽测定方法采用美国Hunter Lab D25LT标准色差仪在D65光源下测定亨特指数（L*、a*、b*）,L*、a*、b*是基于人类色感的三度色彩空间,其中,L值（0—100）,0表示最暗,100表示最亮,正负a值分别代表红和绿,正负b值分别代表黄和蓝。其总色差ΔE可由公式得出,
1.11 薯条质地特性测定
使用物性测试仪（TA. XT Express, Stable Micro Systems Inc.,英国）对马铃薯块茎及炸前和炸后的薯条进行硬度测定,力量感应元10 kg,使用P2（2 mm）探头穿刺测定块茎硬度,测试速度2.0 mm·s-1,穿刺距离2 cm,块茎硬度为穿刺过程中受力峰值,每个块茎穿刺3次,每个样品测试5个块茎;使用A/MC-批量薯条探头穿刺测定薯条硬度,测试速度为2.0 mm·s-1,穿刺距离为0.5 cm,薯条硬度为穿刺过程中受力峰值,每个块茎穿刺3批薯条,每个样品测试5个块茎。1.12 数据分析
每次试验重复3—5次,数据以平均值（±SD）表示。采用SPSS 19.0软件进行数据分析。并进行方差分析（ANOVA）,显著水平P<0.05。采用SPSS皮尔逊（Pearson）相关系数进行数据相关性分析。2 结果
2.1 马铃薯品种、品系田间农艺性状特征
首先对供试马铃薯材料的田间农艺性状进行测定和分析（表1）。薯形是薯条加工型马铃薯重要的外观品质性状,块茎长、宽和长宽比确定薯形类型。供试材料中块茎长度超过8 cm的品种和品系有Russet Burbank、Shepody、0716-39、0714-4、0736-156、0729-49、0708-35、0730-77、0726-80、0762-90和0792-95,块茎宽度均在5.1—6.6 cm,块茎长宽比大于1.5的品种有Russet Burbank、Shepody、0714-4、0736-156、0729-49、0708-35、0730-77、0726-80和0762-90。供试材料中品系0762-90薯肉为红色,品系0782-43、0792-95薯肉为白色,但沿块茎维管束沉积有紫色薯肉,其余供试材料薯肉为白色和黄色。Russet Burbank、Shepody、0736-156、0708-35和0726-80的单株产量（≥1.5 kg）和商品薯率（≥85%）均无显著差异。品系0730-156干物质含量显著高于其他供试材料,品种Russet Burbank、Shepody和品系0719-32、0782-43、0792-95干物质含量均无显著性差异,所有品种和品系的干物质含量均大于20%。Russet Burbank、Shepody、0716-39、0719-32、0730-156、0782-43和0792-95淀粉含量均大于19%并显著高于其他品系。供试材料中所有品种和品系的糖苷碱含量均在70 mg·kg-1以下。品系0719-32、0708-35、0726-80均高抗晚疫病。2.2 马铃薯品种和品系块茎成分
2.2.1 马铃薯品种和品系块茎糖含量 对长期低温储藏条件下供试材料的蔗糖和还原糖（葡萄糖、果糖）含量进行测定（图1-A）。常温贮藏60 d时品系0792-95、0716-39的果糖含量显著升高42%和89%,其他供试材料的果糖含量无显著变化。与常温贮藏60 d相比,常温贮藏120 d时,除品系0792-95的果糖含量显著升高,其他供试材料的果糖含量均无显著变化。低温贮藏60 d时,所有供试材料果糖含量均显著升高,品种Shepody、Russet Burbank和品系0792-95、0741-36、0719-32、0782-43、0762-90果糖含量分别为0 d的4.1、3.4、3.8、3.0、3.6和3.7倍。与低温贮藏60 d相比,低温贮藏120 d时,品系0719-32的果糖含量无显著变化,其他品系的果糖含量均显著降低。常温贮藏60 d品系0762-90、0716-39、0730-77的葡萄糖含量分别升高24%、16%和36%,其他供试材料葡萄糖含量无显著变化（图1-B）。常温贮藏120 d时,所有供试材料的葡萄糖含量无显著变化。低温贮藏60 d时,所有供试材料葡萄糖含量显著上升,品种Shepody、Russet Burbank和品系0729-49、0708-35、0792-95、0782-43、0716-39葡萄糖含量分别为0 d时的2.3、1.7、3.3、3.1、1.4、1.6和1.6倍。低温贮藏120 d时,品系0792-95、0762-90葡萄糖含量显著上升,其他供试材料的葡萄糖含量显著下降。常温贮藏60 d时品系0708-35、0719-39、0730-77的蔗糖含量分别升高32%、24%和45%（图1-C）。与常温贮藏60 d相比,常温贮藏120 d时,品种Shepody、Russet Burbank和品系0708-35、0726-80、0716-39、0730-77、0714-4的蔗糖含量显著升高。与贮藏初期（0 d）相比,低温贮藏60 d时,品种Shepody、Russet Burbank和品系0708-35、0792-95、0782-43、0736-156蔗糖含量分别为0 d时的1.5、1.3、2.3、1.2、1.1和1.1倍。低温贮藏120 d时,与低温贮藏60 d相比,除品系0792-95外,其他供试材料的蔗糖含量均显著上升。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图1马铃薯品种或品系块茎果糖（A）、葡萄糖（B）和蔗糖（C）含量(不同小写字母表示不同品种、品系在相同储藏时期下存在显著性差异,不同大写字母表示同一品种、品系在不同储藏时期存在显著性差异。下同)
-->Fig. 1Sucrose (A), glucose (B) and fructose (C) contents of potato varieties or lines(Different lowercase letters refer to the significant difference analysis of different varieties and lines under the same storage stages and different capital letters refer to the significant difference analysis of one potato variety and line under different storage stages. The same as below)
-->
2.2.2 马铃薯品种和品系块茎游离氨基酸含量 常温储藏60 d,Russet Burbank的游离氨基酸含量较储藏初期（0 d）降低14%,0741-36、0782-43的游离氨基酸含量无显著变化,其他供试材料的游离氨基酸含量均显著上升（图2）。常温储藏120 d时,品种Shepody、Russet Burbank和品系0792-95、0741-36、0736-156、0762-90、0716-39游离氨基酸含量显著上升,0730-77的游离氨基酸含量无显著变化,其他品系均显著下降。低温储藏60 d时,品种Russet Burbank和品系0782-43的游离氨基酸含量较储藏初期（0 d）分别降低2%和41%,0741-36的游离氨基酸无显著变化,其他供试材料的游离氨基酸含量均显著上升1.1—1.7倍。与储藏初期（0 d）相比,低温储藏120 d时,品种Shepody的游离氨基酸含量无显著变化,品种Russet Burbank和品系0792-95、0741-36、0762-90、0726-80、0716-39的游离氨基酸含量显著升高1.1—1.4倍,其他品系均显著下降。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图2马铃薯品种或品系块茎游离氨基酸含量
-->Fig. 2Free amino acid content of potato varieties or lines
-->
2.2.3 马铃薯品种和品系块茎绿原酸、抗坏血酸和柠檬酸的含量 常温储藏60 d,所有供试材料的绿原酸含量较储藏初期（0 d）均显著上升,上升幅度为1.3—2.2倍（图3-A）。与常温储藏60 d相比,常温储藏120 d时Russet Burbank的绿原酸含量无显著变化,其余供试材料均显著下降;低温储藏60 d,绿原酸含量均显著上升并达到最大值,是储藏初期（0 d）绿原酸含量的2.1—3.4倍。低温储藏120 d时,所有供试材料的绿原酸含量相比低温储藏60 d时显著下降1.1—1.5倍。
储藏期间供试材料的抗坏血酸含量随储藏时间的延长呈下降趋势,低温储藏可明显抑制抗坏血酸含量的下降（图3-B）。与储藏初期（0 d）相比,常温储藏60 d时所有供试材料的抗坏血酸含量较储藏初期（0 d）均显著下降1.5—2.4倍。与常温储藏60 d相比,常温储藏120 d的抗坏血酸含量显著下降1.4—2.8倍;相比储藏初期（0 d）,低温储藏60 d的供试材料抗坏血酸含量显著下降1.1—1.5倍。低温储藏120 d时,所有供试材料的抗坏血酸含量相比低温储藏60 d时,均显著下降1.2—2.2倍,而相对储藏初期（0 d）均显著下降1.5—2.6倍。
常温储藏60 d,所有供试材料的柠檬酸含量较储藏初期（0 d）均显著上升1.6—3.6倍,品种Shepody、Russet Burbank和品系0741-36、0719-32、0729-49、0708-35、0716-39、0730-77、0714-4的柠檬酸含量达到最大值（图3-C）。与常温储藏60 d相比,常温储藏120 d时,所有供试材料的柠檬酸含量均显著下降1.0—3.2倍。低温储藏60 d时,品系0792-95、0782-43、0736-156、0762-90、0726-80柠檬酸含量显著分别上升1.8、2.2、3.6、1.6和2.5倍,并达到最大值。低温储藏120 d时,所有供试材料的柠檬酸含量相比低温储藏60 d时,均显著下降1.1—2.2倍,而相对储藏初期（0 d）均显著上升1.1—2.1倍。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图3马铃薯品种或品系块茎绿原酸（A）、抗坏血酸（B）和柠檬酸（C）含量
-->Fig. 3Chlorogenic acid (A), ascorbic acid (B) and citric acid (C) contents of potato varieties or lines
-->
2.3 马铃薯品种和品系炸后色泽变化特性
色泽是薯条加工型马铃薯的重要品质性状之一,对不同贮藏条件下供试材料炸条后薯条的色泽进行测定（图4,表2）。随着贮藏时间的延长,供试材料炸后亮度值L*较贮藏初期均会有不同程度的下降,低温贮藏会促进L值的下降,供试材料炸后的色泽a*值、b*值随贮藏时间的延长会有不同程度地上升,低温贮藏会促进a*值、b*值的上升。ΔE*值表示供试材料在不同贮藏环境下较贮藏初期炸后总色差变化情况,同一时期低温贮藏后的供试材料炸后ΔE*值均大于常温贮藏的ΔE*值（表2）。常温贮藏60 d时供试材料炸条后ΔE*值,均显著低于低温贮藏60 d时炸条后ΔE*值的1.3—3.1倍;常温贮藏120 d时,与低温贮藏120 d相比,供试材料炸条后ΔE*值,除品系0719-32、0729-49无显著变化外,其余供试材料均显著低于低温贮藏120 d时炸条后ΔE*值的1.2—3.7倍;并且低温贮藏120 d时,供试材料炸后的ΔE*达到最大值;常温贮藏120 d时,Shepody和品系0782-43、0726-80、0716-39较常温贮藏60 d时的炸后ΔE*值无显著变化,其余供试材料的炸后ΔE*值均显著上升14%—71%;低温贮藏120 d时,与低温贮藏60 d相比,品系0792-95、0741-36、0782-43、0762-90、0714-4的炸后ΔE*值分别显著升高17%、58%、36%、12%和14%,其他供试材料均无显著变化。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图4马铃薯品种或品系炸后色泽变化
-->Fig. 4Color change in fried potato varieties or lines
-->
Table 2
表2
表2马铃薯品种、品系炸后色泽
Table 2Colour parameters (L*, a*, b*, ΔE) of fried potato varieties or lines
| 品系或品种 Varieties or lines | 0 d炸后 Fried 0 d | 25℃ 60 d炸后 Fried 60 d 25℃ | 25℃ 120 d炸后 Fried 120 d 25℃ | 4℃ 60 d炸后Fried 60 d 4℃ | 4℃ 120 d炸后 Fried 120 d 4℃ | ||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| L | a | b | L* | a* | b* | ΔE* | L* | a* | b* | ΔE* | L* | a* | b* | ΔE* | L* | a* | b* | ΔE* | |
| Shepody | 70.6±0.5 bc/A | -1.2±0.1 d/C | 24.9±0.3 c/C | 65.2±0.9 c/B | 4.2±0.5 e/B | 27.3±3.1 b/BC | 8.3±0.9 f/B | 63.3±0.7 ab/BC | 4.3±0.5 fg/B | 29.5±0.5 c/B | 10.2±0.2 gh/B | 60.4±1.6 c/CD | 9.0±0.8 d/A | 34.1±0.1 b/A | 17.1±1.8 f/A | 58.1±3.3 b/D | 8.9±1.7 d/A | 33.6±0.6 b/A | 18.4±3.6 ef/A |
| Russet Burbank | 68.7±0.4 cd/A | -3.4±0.1 f/C | 18.8±0.2 d/D | 65.2 ±1.2 c/B | 4.0±1.6 ef/B | 21.7±0.7 e/C | 8.7±1.9 f/C | 63.8±0.7 ab/C | 8.2±1.6 d/A | 24.1±0.3 f/B | 13.7±1.3 f/B | 57.1±0.1 d/D | 9.9±0.8 d/A | 30.0±0.2 d/A | 20.9±0.6 e/A | 51.8±0.5 c/E | 8.2±1.6 de/A | 28.4±2.6 c/A | 22.7±2.0 d/A |
| 0792-95 | 52.6± 0.6 f/A | 4.1±0.2 c/E | -18.5±0.7 h/E | 47.9± 0.5 f/B | 13.0±0.5 b/D | -4.0±0.3 g/C | 17.6±0.6 c/D | 42.7±0.2 g/C | 15.6±0.2 b/C | -5.3±0.2 h/D | 20.1±0.2 d/C | 41.1±0.4 f/D | 17.6±0.7 b/B | 10.1±0.5 g/B | 33.6±1.0 a/B | 39.9±0.2 f/E | 19.5±0.3 b/A | 15.4±0.6 e/A | 39.3±0.9 a/A |
| 0741-36 | 70.5±1.7 bc/A | -4.0±0.1 g/C | 24.9±1.3 c/E | 68.7±0.8 ab/A | 3.3±1.0 ef/C | 27.5±1.4 b/D | 8.1±0.3 f/C | 63.6±1.7 ab/C | 3.1±0.5 h/B | 31.7±0.8 b/C | 12.3±1.4 fg/B | 66.2±1.1 a/B | 3.6±0.4 g/B | 35.2±0.4 b/B | 13.7±1.0 gh/B | 59.8±1.0 b/D | 8.8±0.4 d/A | 38.5±0.2 a/A | 21.7±0.2 de/A |
| 0719-32 | 69.6±0.7 c/A | -1.5±0.1 de/E | 18.3±0.2 d/B | 65.1±0.3 c/B | 3.8±0.1 ef/D | 21.2±1.9 e/A | 7.7±1.0 f/B | 60.0±0.3 cd/C | 4.8±0.3 f/C | 18.0±0.1 g/B | 11.5±0.6 fg/A | 59.6±0.4 c/C | 5.7±0.4 f/B | 17.9±0.2 f/B | 12.3±0.5 h/A | 60.0±0.3 b/C | 6.6±0.3 ef/A | 19.2±0.2 d/B | 12.6±0.7 g/A |
| 0782-43 | 51.5±1.1 f/A | 4.7±0.2 b/E | -15.1±0.5 g/E | 47.3±1.9 f/B | 10.3±0.2 c/D | -13.1±0.3 h/D | 7.6±1.4 f/C | 47.6±0.4 f/B | 11.2±0.1 c/C | -11.2±0.2 i/C | 8.6±0.5 h/C | 42.4±0.8 f/C | 13.3±0.3 c/A | 4.3±0.2 h/B | 23.1±0.4 d/B | 43.4±1.6 e/C | 12.8±0.2 c/B | 14.0±0.5 e/A | 31.4±0.6 bc/A |
| 0736-156 | 71.6±2.2 b/A | -4.6±0.1 h/E | 18.1±2.4 d/D | 65.8±1.9 c/B | 4.6±0.4 e/D | 21.4±0.4 e/C | 11.6±0.2 e/C | 62.5±2.1 ab/C | 6.5±0.3 e/C | 27.7±1.5 d/B | 17.9±1.5 e/B | 61.9±0.3 bc/C | 7.6±0.2 e/B | 31.8±0.5 c/A | 20.9±0.4 e/A | 57.8±2.1 b/D | 9.5±0.3 d/A | 27.7±1.5 c/B | 22.3±0.8 d/A |
| 0729-49 | 74.5±0.4 a/A | -3.4±0.2 f/E | 18.7±0.5 d/E | 55.2±2.6 e/B | 7.0±1.0 d/D | 26.4±0.4 bc/D | 23.2±2.8 a/B | 50.4±0.4 e/C | 8.8±0.2 d/C | 31.3±0.7 b/B | 29.8±0.6 a/A | 50.2±2.4 e/C | 13.8±0.2 c/A | 32.5±0.4 c/A | 32.8±1.8 a/A | 46.0±2.8 de/D | 12.1±0.7 c/B | 27.7±0.3 c/C | 33.6±2.4 b/A |
| 0708-35 | 67.5±0.8 d/A | -4.2±0.2 gh/D | 30.0±0.6 b/B | 64.9±1.6 c/A | 3.1±0.2 efg/C | 31.0±1.2 a/B | 7.9±0.5 f/C | 61.5±1.1 bc/B | 4.5±0.3 fg/B | 30.7±1.2 bc/B | 10.8±1.2 g/B | 55.8±2.0 d/C | 7.7±1.0 e/A | 37.0±1.6 a/A | 18.1±1.1 f/A | 54.4±2.5 c/C | 8.0±0.1 de/A | 38.3±0.4 a/A | 19.9±1.8 de/A |
| 0762-90 | 46.3±0.1 g/A | 12.1±0.4 a/E | 9.7±0.1 f/D | 31.0±0.2 g/C | 21.3±0.3 a/D | 18.4±0.1 f/C | 19.8±0.3 b/C | 33.7±0.3 h/B | 23.4±0.3 a/A | 29.7±0.4 c/A | 26.2±0.3 b/B | 31.4±0.9 g/C | 22.8±0.3 a/B | 28.6±0.5 e/B | 26.4±0.6 c/B | 26.0±0.4 g/D | 22.2±0.2 a/C | 28.8±0.3 c/B | 29.6±0.5 c/A |
| 0726-80 | 61.1±1.6 e/A | -5.3±0.2 i/B | 24.7±0.9 c/B | 54.3±0.8 e/B | 6.3±1.2 d/A | 24.7±2.1 cd/B | 13.6±1.3 de/B | 59.6±1.3 cd/C | 6.3±0.8 e/A | 25.7±0.3 e/B | 11.7±1.0 fg/B | 49.6±1.3 e/C | 6.3±0.8 f/A | 29.7±0.3 d/A | 17.1±0.7 f/A | 47.5±1.4 d/C | 5.7±0.6 f/A | 29.5±0.9 c/A | 18.3±1.7 ef/A |
| 0716-39 | 74.2±0.4 a/A | -1.8±0.4 e/C | 31.7±0.8 a/C | 67.3±0.7 bc/B | 2.6±1.4 fg/B | 32.8±0.4 a/BC | 8.4±0.2 f/C | 64.8±3.0 a/B | 3.1±1.0 h/B | 36.9±1.8 a/A | 12.0±2.6 fg/BC | 60.7±1.2 c/C | 3.3±0.3 g/B | 34.9±0.2 b/AB | 14.8±1.2 g/AB | 59.1±1.7 b/C | 7.7±2.7 de/A | 37.3±2.6 a/A | 18.8±3.7 ef/A |
| 0730-77 | 75.0±0.6 a/A | -3.5±0.3 f/D | 25.5±0.6 c/C | 69.7±0.6 a/B | 1.8±0.4 g/C | 26.4±0.3 bc/C | 7.6±0.6 f/C | 64.3±1.1 a/C | 3.7±0.1 gh/B | 27.0±0.8 de/C | 13.0±1.3 f/B | 63.7±1.5 b/C | 4.3±0.2 g/A | 29.2±1.0 de/B | 14.3±0.8 g/AB | 62.9±1.0 a/C | 3.8±0.2 g/AB | 32.7±1.3 b/A | 15.9±1.3 f/A |
| 0714-4 | 67.5±1.7 d/A | -4.6±0.4 h/D | 13.2±0.3 e/D | 61.5±2.1 d/B | 4.2±0.4 e/C | 23.9±0.1 d/C | 15.4±1.2 b/D | 59.1±0.9 d/B | 8.2±0.3 d/B | 32.0±0.7 b/B | 24.3±1.0 c/C | 55.9±1.9 d/C | 10.1±1.6 d/A | 36.8±0.7 a/A | 30.3±2.0 b/B | 46.3±0.5 de/D | 9.6±0.3 d/AB | 36.4±0.8 a/A | 34.5±0.6 b/A |
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2.4 马铃薯品种和品系鲜薯与炸后硬度变化
硬度是影响炸条品质的重要质地属性,供试马铃薯块茎在不同贮藏环境下鲜薯和炸条硬度发生变化（图5）。供试材料的鲜薯硬度在常温贮藏60 d时,除品系0741-36、0782-43、0729-49较低温贮藏60 d时无显著变化,其余供试材料的鲜薯硬度均显著低于低温贮藏60 d时的鲜薯硬度4%—14%;常温贮藏120 d时,除品系0736-156、0762-90较低温贮藏120 d时无显著变化,其余供试材料的鲜薯硬度均显著低于低温贮藏120 d时的鲜薯硬度9%—62%。常温贮藏60 d时供试材料块茎切条油炸后,品系0741-36、0708-35、0762-90、0714-4的炸条硬度分别低于低温贮藏60 d时炸条硬度的23%、24%、37%和30%,其余供试材料均无显著变化;常温贮藏120 d时供试材料块茎切条油炸后,除品系0792-95、0736-156、0729-49、0762-90、0730-77、0714-4的炸条硬度较低温贮藏120 d时无显著变化,其余供试材料的炸条硬度均显著低于低温贮藏120 d时的炸条硬度18%—65%。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图5马铃薯品种或品系鲜薯和炸后硬度的检测
-->Fig. 5Hardness of raw and fried potato varieties or lines
-->
2.5 品质性状与块茎成分的相关性分析
对供试材料炸条后的亨特指数与块茎成分相关性进行分析（表3）,结果表明,表示亮和暗的L值与块茎中的抗坏血酸含量呈显著正相关,与果糖、葡萄糖、绿原酸含量呈极显著负相关,与柠檬酸无显著相关;代表红和绿的a值除与抗坏血酸含量呈极显著负相关,与其余所测成分均呈极显著正相关;代表黄和蓝的b值与果糖含量呈显著正相关;表示总色差的ΔE值与块茎中果糖、葡萄糖和绿原酸含量呈极显著正相关,与其他所测成分无显著相关。Table 3
表3
表3炸后马铃薯色泽亨特指数与块茎成分的相关性分析
Table 3Correlation analysis between fried potato hunter values and tuber components
| 亨特指数 Hunter value | 样本量 Sample size | 果糖 Sucrose | 葡萄糖 Glucose | 蔗糖 Fructose | 绿原酸 Chlorogenic acid | 抗坏血酸 Ascorbic acid | 柠檬酸 Citric acid | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 相关性 Pearson correlation | P | 相关性 Pearson correlation | P | 相关性 Pearson correlation | P | 相关性 Pearson correlation | P | 相关性 Pearson correlation | P | 相关性 Pearson correlation | P | ||
| L | 70 | -0.340** | 0.004 | -0.368** | 0.002 | -0.327** | 0.006 | -0.492** | 0.000 | 0.301* | 0.011 | -0.200 | 0.097 |
| a | 70 | 0.432** | 0.000 | 0.453** | 0.000 | 0.349** | 0.003 | 0.548** | 0.000 | -0.370** | 0.002 | 0.384** | 0.001 |
| b | 70 | 0.254* | 0.034 | 0.123 | 0.309 | -0.052 | 0.670 | 0.157 | 0.195 | -0.109 | 0.369 | 0.096 | 0.427 |
| ΔE | 56 | 0.528** | 0.000 | 0.393** | 0.003 | 0.253 | 0.060 | 0.398** | 0.002 | 0.151 | 0.267 | -0.198 | 0.144 |
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对供试材料的鲜薯硬度和炸条后硬度与块茎中淀粉含量的相关性进行分析（图6）,结果表明,鲜薯硬度和炸条后硬度与块茎中淀粉含量均呈正相关,R2分别为0.5889和0.3359。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图6马铃薯硬度与块茎淀粉含量的相关性分析(A：鲜薯硬度与块茎淀粉含量相关性分析;B：炸后硬度与块茎淀粉含量相关性分析)
-->Fig. 6Correlation analysis between potato hardness and tuber dry matter & starch content(A: Correlation between raw potato hardness and tuber starch content; B: Correlation between fried potato hardness and tuber starch content)
-->
3 讨论
品质是马铃薯最重要的经济性状,品质的优劣决定马铃薯加工产品的应用价值和市场竞争力。受到人口增长压力和粮食产品总量的制约,中国马铃薯品种选育中对块茎品质性状改良的育种研究滞后,致使大多数品种品质不优,加工产品不仅缺乏国际市场竞争力,而且很难满足日益增长的人民生活需求[15]。完善品质育种的理论和技术体系,对于马铃薯品质的遗传改良,培育马铃薯优质新品种,提高马铃薯加工产品质量,满足人们日益增进的营养和健康需求具有重要意义。根据马铃薯的最终用途与加工产品不同,对其品质需求也不尽相同。在选择马铃薯薯条加工型品种时,需要对综合农艺性状进行分析,这些农艺性状数据是进行薯条加工品种选择的基础[16-17]。薯型是薯条加工型品种要选择的外观性状,通常薯条加工型品种的长度大于50 mm,长/宽比1.5的薯型符合商业化加工的需要[18-19]。干物质含量是薯条加工型品种的重要品质性状,干物质含量过低,炸条过软并且在炸条中需要消耗过多能量来降低薯条的含水量,但干物质含量过高,薯条过硬并且易碎,也不符合炸条要求,通常干物质含量大于25%才能保证薯条的商业化加工[20]。除此之外,块茎的整齐度也非常重要,通常要求炸条品种的整齐度保证在要求34—67个块茎每10千克[19]。按照这些农艺性状进行初步筛选能够满足现有商业化加工的需要。
薯条色泽是加工品质重要的标准。薯条加工前引起的色泽变化主要是对块茎进行切条后酶促反应引起的[21],在加工程序上将切条后的薯条水浸或添加抗氧化剂的方法防止薯条褐化。加工后的薯条由于薯条表面熟化形成隔离层,薯条内部酚类物质的氧化褐变不再发生。薯条初炸后的速冻薯条在长期低温贮藏条件下,内部的绿原酸、柠檬酸与金属离子的反应不能完成,所以薯条加工品种可以不考虑柠檬酸和绿原酸引起的加工后褐化问题[22]。商业化薯条加工和生产的长期性决定了收获后的马铃薯块茎必须长期低温贮藏,大多数品种在60 d左右会完成休眠或在低温下继续休眠,块茎各成分含量在此阶段会有波动和变化,低温贮藏120 d块茎成分处于比较稳定的阶段[9,23]。研究中选取这两个阶段低温贮藏的块茎来分析其成分含量对加工品质的影响。在长期低温贮藏过程中块茎内低温糖化现象会导致还原糖增加,最终在产生炸条褐变[24]。对块茎进行全贮藏期还原糖的含量进行分析是衡量品种是否满足商业化生产的重要环节,所以整个贮藏期的块茎还原糖含量均不能超0.3%是满足薯条品种块茎的基本要求[25]。炸条色泽主要是由还原糖和游离氨基酸在高温下的“美拉德”反应引起的,对所有品种和品系的还原糖含量和游离氨基酸含量的分析也证明了这个观点。品种和品系炸条后的色差ΔE反映了不同贮藏期的薯条的色泽变化,色差ΔE的变化与薯条的表观色泽变化是相一致的。对ΔE与块茎组分相关性分析表明,薯条色泽的变化主要成因是果糖、葡萄糖,其次才是绿原酸。对ΔE构成的三原色L*、a*、b*与块茎成分含量分析表明,抗坏血酸仅仅与块茎色泽的明暗L*值变化有关,而还原糖（果糖、葡萄糖）、蔗糖和绿原酸对a*值和b*值都呈极显著正相关,柠檬酸对a*值影响大于b*值。由于块茎中游离氨基酸含量相对稳定,而且绿原酸对薯条色泽影响还取决于块茎中金属离子铁的含量,所以影响薯条色泽变化的主要原因是还原糖含量[26]。部分块茎中含有花色苷的品系薯条色泽变化同样取决于还原糖含量,但是花色苷含量明显影响到薯条的色泽,只能满足市场对特定色泽和花色薯条的需要。品种Shepody、Russet Burbank和品系0719-32、0716-39在不同贮藏条件下薯条色泽相对于贮藏0 d薯条色泽的色差ΔE在参试材料中变化最小,薯条色泽褐变程度较低,符合商业化炸条的色泽标准。
马铃薯块茎炸条前后的质地变化特性是薯条加工的重要品质性状。块茎中干物质分布的均匀性是薯条加工的重要指标,块茎的质地主要与块茎中干物质含量和分布相关[27-28]。为了获得块茎质地结构的特点,研究中对鲜薯块茎的硬度不同部位进行测试,也对不同品系炸条后的质地进行分析。品系0719-32的干物质含量是所有品种品系中最高的,鲜薯块茎硬度显著高于其他品种和品系,但油炸后的硬度显著低于其他品种或品系。品种Russet Burbank的干物质含量显著高于大部分品系,硬度也显著高于其他品种和品系,品种Shepody干物质含量适中,但炸条后的硬度适中。相关性分析也表明鲜薯的硬度与块茎的淀粉含量显著相关,油炸后薯条的硬度也与块茎的淀粉含量相关,但薯条与淀粉的相关系数（R2=0.32614）低于块茎与淀粉的相关系数（R2=0.58286）。说明干物质含量并不能决定块茎硬度,块茎中纤维含量、果胶、淀粉组成、淀粉颗粒表面积、形状、大小等都与块茎硬度的相关。炸条后块茎的硬度也不取决于块茎的干物质含量,说明炸条中块茎中淀粉糊化,果胶降解、细胞壁破碎、细胞降解等相关[29],长期贮藏后鲜薯的硬度降低主要是水分丧失和淀粉降解引起的,长期贮藏中淀粉的降解也是影响块茎中淀粉颗粒形态变化的原因,这种淀粉颗粒的表面形态的变化也会影响炸条后的硬度变化[30]。
4 结论
马铃薯薯条加工型品种的选育除了考虑田间农艺性状是否满足加工的需要外,还需考虑块茎品质性状。块茎的还原糖含量、绿原酸含量影响薯条加工后的色泽性状,块茎淀粉含量与鲜薯块茎硬度和薯条加工后的硬度呈正相关,但薯条加工后的质地不完全取决于淀粉含量,还与加工过程的淀粉的糊化降解相关。品种Russet Burbank、Shepody和品系0719-32、0716-39干物质和淀粉含量高,且具有良好的抗贮藏褐变品质,是较好的薯条加工品种和品系。The authors have declared that no competing interests exist.
