贮藏温度对广西旱藕采后重要品质的影响

黄秋伟，毛立彦，檀小辉，王丽萍，刘功德，彭继飞，龙凌云，*

(1.广西壮族自治区亚热带作物研究所，广西 南宁 530001； 2.广西天峨县山旮旯实业有限公司，广西 河池 547300)

旱藕(CannaedulisKer Gawl.)又名蕉藕、芭蕉芋、姜芋等，是美人蕉科(Cannaceae)美人蕉属(Canna)草本植物，原产于南美洲热带亚热带地区[1]，其块茎富含淀粉、蛋白质、氨基酸、维生素与粗纤维等，既可食用加工亦可入药，产量可达4.5万～7.5万kg·hm-2，是集粮食、加工原料和药用于一体的多用途经济作物[2-3]。我国南方地区引种旱藕始于20世纪50年代，现广泛分布于广西、云南、贵州、四川、重庆、湖南等省份[4]。广西各县市均有旱藕分布，主要用于块茎淀粉提取和粉丝加工，加工工厂或企业已达50多家，旱藕种植与加工业已成为当地的特色产业[5]。

在贮藏过程中高淀粉经济作物体内仍进行着新陈代谢，主要通过呼吸作用消耗淀粉等重要营养物质。贮藏环境温度是影响高淀粉经济作物如甘薯、马铃薯等块根、块茎营养品质的关键因素之一，通过调整贮藏温度可有效控制甘薯、马铃薯等作物块根、块茎的呼吸速率，保持块根和块茎品质、延长贮藏时间[6-7]。Barbara等[8]的研究结果显示，5个甘薯品种(Carmen Rubin、White Triumph、Beauregard、Satsumo Imo、Purple)在5 ℃贮藏6个月后，块根淀粉含量均高于15 ℃贮藏。田甲春等[9]通过研究不同贮藏温度(4、10、15、20 ℃)贮藏150 d的青薯9号马铃薯品质变化规律，发现20 ℃马铃薯块茎的贮藏品质和生理劣变最快，其次是15 ℃和10 ℃，4 ℃贮藏条件能够较好地保持马铃薯块茎的商品和食用价值。

旱藕作为热带亚热带起源的经济作物，块茎体积大、水分含量高、皮肉组织薄脆，品质受贮藏温度影响较大，适宜的贮藏温度对保持其贮藏品质长期稳定具有重要作用。目前，国内外旱藕相关研究主要集中在加工副产物综合利用[10]、品种选育[11]、植物营养[12]、栽培技术[13]、淀粉组成特性[14]、逆境生理[15]等方面，关于旱藕块茎采后的贮藏条件对贮藏品质及其淀粉加工提取得率的影响研究尚未有报道。故本研究以广西河池市天峨县的本地旱藕品种为试验材料，通过比较分析旱藕块茎在6 ℃(低温处理)、25 ℃(常温处理)和35 ℃(高温处理)贮藏条件下的水分、可溶性糖、还原糖、淀粉和黄酮含量变化，并分析它们与淀粉得率之间的相关性，探究旱藕在不同贮藏温度下的品质变化规律，研究结果为广西旱藕贮藏和淀粉提取制备标准制定，以及企业加工工艺优化提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试旱藕品种由广西天峨县山旮旯实业有限公司提供，为天峨县岜暮乡公昌村当地品种。2020年9月2日种植于天峨县山旮旯特色综合农业示范区的种植基地，2021年3月11日采收旱藕，去除叶片后保留块茎并带回实验室。将块茎表面清洗干净，沥干水分后，用于后期处理。

主要供试试剂：无水乙醇、浓硫酸、高氯酸、磷酸、蒽酮、3，5-二硝基水杨酸、酒石酸钾钠、苯酚、亚硫酸钠、亚硝酸钠、硝酸铝、考马斯亮蓝G-250、牛血清蛋白均为国产分析纯；芦丁标样色谱纯(纯度≥98%)；旱藕淀粉由广西天峨县山旮旯实业有限公司提供。

主要供试仪器：T6紫外可见分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司；GR200型电子分析天平，日本A&D有限公司；KRG-150光照培养箱(控温0～60 ℃，温度波动±0.5 ℃)，上海齐欣科学仪器有限公司；S1-M81食品粉碎机，九阳股份有限公司；MJ33型快速水分测定仪，梅特勒-托利多公司；HH-S4型数显恒温水浴锅，金坛市医疗仪器厂；3-30K高速冷冻离心机，德国SIGMA公司。

1.2 试验方法

1.2.1 样品处理

根据广西天峨县旱藕产地3个旱藕采收时间[春季(2—4月)、夏季(7—8月)和冬季(11月至次年1月)]的月平均气温，设置3个温度处理，分别为低温处理[(6±0.5)℃]、常温处理[(25±0.5) ℃]和高温处理[(35±0.5)℃]。将清洗干净的旱藕块茎装入网袋，置于上述温度贮藏，环境相对湿度(RH)控制在75%～85%，每3 d收集1次样品，共收集5次，每次收集的样品用液氮速冻，并研磨捣碎，混合均匀后置于-80 ℃冰箱冷冻保存，用于后期水分、可溶性糖、还原糖、可溶性蛋白、总黄酮和淀粉含量等品质指标测定。

1.2.2 品质指标测定

称取2.000 g捣碎的样品，用水分测定仪测定水分。

称取2.000 g捣碎的样品，置于放有少量石英砂的研钵中，研磨匀浆后将浆液转移至50 mL离心管，用于其他品质指标的测定。其中，可溶性糖含量采用蒽酮试剂法测定[16]，还原糖含量采用DNS法测定[17]，可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝法测定[18]，总黄酮含量采用亚硝酸钠-硝酸铝法测定[19]，淀粉含量采用酸水解-蒽酮试剂法测定[20]。上述指标测定所得数据单位均用%(以样品鲜重计)表示，每样品均重复测定3次。

1.2.3 淀粉提取

采用我国旱藕淀粉加工企业通用的匀浆沉淀法提取淀粉。称取10.000 g捣碎好的样品，装入含有50 mL蒸馏水的匀浆机中，搅拌匀浆20 s，倒出匀浆液，用50 mL蒸馏水冲洗匀浆机，混合静置提取30 min；2层纱布过滤后用20 mL蒸馏水冲洗滤渣，滤液静置24 h；倒掉上清液，用50 mL蒸馏水洗涤沉淀，静置6 h后倒掉上清液；按上一步骤再洗涤1次，弃上清液，取沉淀于30 ℃烘箱干燥，称重，并按照以下公式计算淀粉得率：

R(%)=(m1/m2)×100。

公式中：R代表淀粉得率；m1代表提取干燥得到的淀粉质量，g；m2代表称取的旱藕鲜样质量，g。

1.3 数据统计分析

采用Excel 2007和SPSS 19.0软件进行数据统计分析，采用SPSS 19.0软件进行主成分和因子分析，采用Origin Pro 2021软件进行相关性分析并作图。

2 结果与分析

2.1 温度对旱藕块茎含水量的影响

如图1所示，贮藏15 d内，高温处理的旱藕块茎水分含量随着贮藏时间延长持续降低，贮藏0～9 d，水分含量显著下降。贮藏0～9 d，低温和常温处理的旱藕块茎水分含量均随贮藏时间延长而显著下降，贮藏9 d时，水分含量均达最低，分别为66.40%、70.49%；贮藏9～12 d，块茎水分含量均呈缓慢回升趋势，此后随贮藏时间延长，块茎含水量无显著差异。

相同处理柱上无相同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下同。Data on the bars marked without the same lowercase letter with the same treatment indicated significant differences at P<0.05. The same as below.图1 不同温度处理下旱藕块茎含水量随时间的变化Fig.1 Changes of water content of Canna edulis tuber under different temperatures

2.2 温度对旱藕块茎可溶性糖含量的影响

如图2所示，贮藏15 d内，高温处理的旱藕块茎可溶性糖含量随贮藏时间延长呈显著上升趋势，当贮藏15 d时，可溶性糖含量达到8.02%，是贮藏前旱藕块茎可溶性糖含量(1.04%)的近8倍。贮藏0～9 d，低温和常温处理的旱藕块茎可溶性糖含量均呈逐渐升高趋势，第9天，2个处理的块茎可溶性糖含量最高值分别为3.36%、5.41%；贮藏9～15 d，2个处理的旱藕块茎可溶性糖含量逐渐降低。

图2 不同温度处理下旱藕块茎可溶性糖含量随时间的变化Fig.2 Changes of soluble sugar content of Canna edulis tuber under different temperatures

2.3 温度对旱藕块茎还原糖含量的影响

如图3所示，贮藏15 d内，高温处理的旱藕块茎还原糖含量随贮藏时间延长呈显著上升趋势，第15天时，还原糖含量达到3.90%，是贮藏前旱藕块茎还原糖含量(0.20%)的近20倍。贮藏0～9 d，低温和常温处理的旱藕块茎还原糖含量均呈显著升高趋势，第9天时，2个处理的旱藕块茎还原糖含量达到最高值，分别为2.11%、2.96%；贮藏9～15 d，2个处理的旱藕块茎还原糖含量均显著降低。

图3 不同温度处理下旱藕块茎还原糖含量随时间的变化Fig.3 Changes of reducing sugar content of Canna edulis tuber under different temperatures

2.4 温度对旱藕块茎可溶性蛋白含量的影响

如图4所示，贮藏15 d内低温处理的旱藕块茎可溶性蛋白含量总体随贮藏时间延长逐渐降低，第15天含量为0.80%；常温和高温处理的旱藕块茎在贮藏第3天，可溶性蛋白含量显著高于贮藏前，分别为1.30%、1.31%，此后随着贮藏时间的延长，两个处理的块茎可溶性蛋白含量总体呈下降趋势，第15天降至最低，分别为0.68%、0.61%。

图4 不同温度处理下旱藕块茎可溶性蛋白含量随时间的变化Fig.4 Changes of soluble protein content of Canna edulis tuber under different temperatures

图5 不同温度处理下旱藕块茎总黄酮含量随时间的变化Fig.5 Changes of total flavonoids content of Canna edulis tuber under different temperatures

2.5 温度对旱藕块茎总黄酮含量的影响

如图5所示，贮藏15 d内，随贮藏时间的延长，低温处理的旱藕块茎总黄酮含量呈先升高后降低的变化规律，而常温和高温处理的样品总黄酮含量变化无明显规律。贮藏第3天，3个温度处理的旱藕块茎总黄酮含量显著高于贮藏前，分别为0.049%、0.099%、0.112%，约是处理前的块茎总黄酮含量(0.028%)的1.8倍、3.5倍、4.0倍。此后，随着贮藏时间的延长，低温处理的块茎总黄酮含量呈显著下降，第15天降至0.008%，显著低于贮藏前；贮藏第3天至第9天，常温和高温处理的块茎总黄酮含量先下降后上升，当贮藏时间超过9 d时，两个处理的块茎总黄酮含量又表现出显著降低趋势，第15天，两个处理的块茎总黄酮含量仍高于贮藏前。

2.6 温度对旱藕块茎淀粉含量的影响

如图6所示，贮藏3 d，3个温度处理的旱藕块茎淀粉含量均显著下降；此后随着贮藏时间的延长，3个温度处理的旱藕块茎淀粉含量变化无明显规律，整体上淀粉含量水平均低于处理前。

图6 不同温度处理下旱藕淀粉含量随时间的变化Fig.6 Changes of starch content of Canna edulis tuber under different temperatures

2.7 温度对旱藕块茎淀粉得率的影响

淀粉得率是衡量淀粉提取工艺优劣的重要指标，淀粉得率越高，同等样品量产生的价值就越大。如图7所示，贮藏0～12 d低温处理的旱藕块茎淀粉得率呈显著上升趋势，第12天，其块茎淀粉得率达到最高，为12.18%，第15天，块茎淀粉得率显著低于第12天。贮藏第9天，常温处理的旱藕块茎淀粉得率显著高于贮藏前，其他时间与贮藏前无显著差异。贮藏12 d内，高温处理的旱藕块茎淀粉得率与贮藏前无显著差异，第15天显著下降。

图7 不同温度处理下旱藕块茎淀粉得率随时间的变化Fig.7 Changes of starch yield of Canna edulis tuber under different temperatures

2.8 主成分分析

以7个测量指标为变量，用SPSS19.0软件对测量数据进行标准化处理，用主成分分析法提取主成分，并通过因子分析得到变量的相关载荷矩阵，将该矩阵进行旋转，使得载荷系数更加显著，各个因子定义更加明确，以旋转后的载荷矩阵和初始特征值≥1.000为判定标准，共提取到3个主成分，分别为F1、F2和F3，结果见表1。累计方差贡献率为93.685%，表明3个主成分能够反映旱藕测量指标的大部分信息。各个主成分的解释定义以旋转载荷系数绝对值>0.700为判定标准。第1主成分的方差贡献率为47.419%，反映指标主要是可溶性糖和还原糖含量，将其命名为糖分因子。第2主成分的方差贡献率为29.050%，反映指标为可溶性蛋白含量、总黄酮含量和淀粉含量，命名为营养因子；第3主成分的方差贡献率为17.216%，主要反映含水量，命名为水分因子。

表1 旋转后的因子载荷矩阵

2.9 旱藕块茎品质与淀粉提取相关性分析

对不同贮藏温度下的旱藕块茎水分含量、可溶性糖含量、还原糖含量、可溶性蛋白含量、总黄酮含量、淀粉含量、淀粉得率进行相关性分析，根据Pearson相关系数分析，结果如图8所示。图中椭圆右倾斜，颜色红色，表明呈正相关，颜色越趋近红色，正相关性越显著，且椭圆面积越小，相关系数越趋近于1.00，反之则越小；椭圆左倾斜，颜色蓝色，表明呈负相关，颜色越趋近蓝色，负相关性越显著，且椭圆面积越小，相关系数越趋近于-1.00。由图8可知，旱藕块茎淀粉得率与淀粉含量呈显著正相关(P<0.05)，而与可溶性糖含量、还原糖含量、总黄酮含量、水分含量呈极显著负相关(P<0.01)；此外，淀粉含量与可溶性糖含量、还原糖含量、总黄酮含量均存在极显著负相关关系(P<0.01)，且相关系数绝对值均大于0.5，其中与总黄酮含量的负相关性最大，相关系数为-0.77。

*、**分别表示在P<0.05和P<0.01水平显著相关。WC，旱藕块茎水分含量；SSC，可溶性糖含量；RSC，还原糖含量；SPC，可溶性蛋白含量；TFC，总黄酮含量；SC，淀粉含量；SY，淀粉得率。* and ** meant significant correlation at the levels of P<0.05 and P<0.01， respectively. WC， Water content； SSC， Soluble sugar content； RSC， Reducing sugar content； SPC， Soluble protein content； TFC， Total flavonoid content； SC， Starch content； SY， Starch yield.图8 旱藕块茎品质与淀粉提取指标相关系数矩阵Fig.8 Correlation matrix of tuber quality and starch extraction of Canna edulis

3 讨论

温度是影响块茎、块根类经济作物采后贮藏品质如水分、淀粉、可溶性糖、还原糖、蛋白质、黄酮等变化的关键因素之一[21-22]。水分含量是作物贮藏品质的评价指标之一，通常作物贮藏期内失水率越低，表明耐储性越好，但水分含量高，霉变腐败率会变高[23]，因而能够保持水分含量处于适宜的低水平范围，又不会大量失水的温度更利于作物离体贮藏。史光辉等[24]研究结果显示，甘薯水分含量随贮藏时间延长呈下降趋势。但本研究结果显示，旱藕贮藏9 d内，3个温度处理样品的含水量随贮藏时间延长均呈下降趋势，第9天，低温和常温处理样品的含水量均达到最低，且样品含水量呈低温<常温<高温处理的现象，说明处理温度越高，样品含水量下降速率越慢，这可能是因为高温加速了细胞新陈代谢速率，淀粉等碳水化合物发生水解产生的水分量高于水分自然蒸发量；当贮藏时间超过9 d时，高温处理的样品含水量依旧表现为平稳下降，而低温和常温处理的样品含水量显著上升，这与前人研究结果不同。

旱藕与木薯、马铃薯、甘薯等均属于高淀粉经济作物[25]，其碳水化合物的贮藏变化主要表现为淀粉与可溶性糖、还原糖等其他物质之间的相互转化。Slugina等[26]研究发现，马铃薯在低温贮藏前期，通过块茎内淀粉降解形成还原糖等物质以响应短期的低温胁迫，随着低温贮藏时间延长，块茎进入生理休眠状态，淀粉降解速率降低且其他复杂化合物分解，重新合成淀粉，从而维持自身休眠状态下的生理代谢平衡。本研究中，3个贮藏温度处理的旱藕样品淀粉含量随贮藏时间变化均呈先下降后上升的趋势，这与Slugina等[26]的研究结果相似，且同一贮藏时间内，3个温度处理的样品淀粉含量表现为高温<常温<低温处理，表明低温环境有助于降低旱藕采后贮藏阶段的主要物质消耗速率，保持块茎品质稳定。

郭小丁等[27]研究表明，鲜薯的淀粉含量与其加工提取的淀粉得率呈正相关。本研究中，同一提取工艺条件下，3个温度处理的淀粉得率整体表现为低温>常温>高温处理，这可能是由于6 ℃处理的淀粉含量较高，水分含量较低，而淀粉得率与淀粉含量呈显著正相关，与水分含量呈极显著负相关，从而有利于淀粉提取，表明适宜贮藏温度有助于旱藕块茎的淀粉含量维持在较高水平，有助于提高加工时的淀粉提取得率。

可溶性糖和还原糖是淀粉合成的重要原料，作物在贮藏过程中两者的含量变化对淀粉品质具有重要影响[28]。本研究中，贮藏期内3个温度处理的旱藕块茎可溶性糖和还原糖的含量变化一致，整体表现为低温<常温<高温处理；贮藏9 d内，3个温度处理的旱藕块茎可溶性糖和还原糖显著上升，且两者与淀粉含量极显著负相关，这可能是块茎的淀粉水解成糖，部分糖被细胞的呼吸作用消耗所致，这与木薯[29]、甘薯[30]、马铃薯[31]等高淀粉作物贮藏过程中的品质变化研究结果相符，表明旱藕块茎的可溶性糖、还原糖含量的变化趋势与其贮藏环境温度和贮藏时间密切相关。

前人关于荞麦、柑橘等植物的黄酮类物质与淀粉相互作用研究的结果显示，原花青素、芦丁等黄酮类物质可通过疏水作用与淀粉发生结合，形成大分子复合体，从而影响淀粉的消化水解[32-33]。本研究中，低温处理的旱藕块茎总黄酮含量随着贮藏时间延长呈先升后降趋势，常温和高温处理的旱藕块茎总黄酮含量变化无规律，相关性分析发现，不同贮藏温度下旱藕块茎总黄酮含量与淀粉含量均呈极显著负相关，推测可能是黄酮类物质与淀粉结合形成复合体，从而抑制了淀粉测定时的部分水解消化反应，造成淀粉含量测定值降低。

4 结论

淀粉是旱藕块茎开发利用的最主要成分，其含量的改变直接反映旱藕块茎品质的变化。随着贮藏时间延长，不同贮藏温度的旱藕块茎淀粉含量整体呈下降趋势，但6 ℃贮藏的旱藕块茎能够保持较好的品质，同时淀粉提取效率较高。此外，旱藕块茎的淀粉含量及其提取得率与水分、还原糖、可溶性糖、蛋白质、黄酮等含量存在一定相关性。旱藕主要用于淀粉加工，6 ℃贮藏9 d内，可维持淀粉与水分、还原糖、可溶性糖、蛋白质、黄酮等成分之间的代谢平衡，延缓旱藕品质劣变速度，从而保证工业提取加工获得较高的淀粉得率。