甘薯營養品質評價的研究進展

李星　趙海　劉國強　靳艷玲

摘 要：甘薯作為我國重要的糧食作物，含有極其豐富的營養物質。隨著人們生活水平的提高，食品結構趨于多元化、保健化，食用甘薯市場日趨看好，而對甘薯營養品質的提升已經成為重要的研究領域。本文將從甘薯營養品質的評價方法以及甘薯營養品質的影響因素2個方面對甘薯營養品質的研究進展進行小結，為評估和提高甘薯營養品質提供理論參考。

關鍵詞：甘薯;營養品質;評價方法;影響因素

中圖分類號：S531 文獻標識碼：A DOI：10.19754/j.nyyjs.20201015003

甘薯（Ipomoea batatas（L.）Lam.）旋花科甘薯屬，俗名地瓜、番薯等[1]。甘薯含有極其豐富的對人體有益的營養物質，同時甘薯具有提高人體免疫力、抗衰老等保健功能。隨著研究的深入，人們對甘薯的益處了解得越來越多，其作為食物的比例也越高，因此，人們對甘薯營養品質的要求也隨著需求的上升而逐漸上升。

對甘薯的營養品質進行衡量，了解甘薯所具備的營養成分并對其進行分析評價，并結合對甘薯營養品質產生影響的各類因素，對提升甘薯的營養價值十分有意義，因此，大量相關的研究相繼開展，并且獲得了一定成果。本文主要對甘薯營養品質的評價方法以及甘薯營養品質的影響因素進行綜述。

1 甘薯營養品質評價的主要研究內容

甘薯營養品質的評價是對甘薯所具有營養成分的含量和品質進行評價，甘薯所含有的營養成分主要包括淀粉、可溶性糖、蛋白質、膳食纖維、礦質元素等，通過對甘薯的營養成分進行化學分析以及對甘薯的感官可接受性進行評價，從而對甘薯營養品質做出評價[2]。甘薯的營養成分受眾多因素的影響，不同的因素對甘薯的營養品質影響也有所不同，本文從甘薯品種、肥料、生育期、氣象條件、貯藏條件幾種因素對甘薯營養品質的影響進行綜述。

2 甘薯營養品質的評價

2.1 甘薯與其它作物營養成分的比較

甘薯作為重要的糧食作物，含有極其豐富的營養成分。對甘薯與其它糧食作物營養成分比較分析的研究也有很多，甘薯的營養平衡、全面，且營養價值很高，甘薯含有碳水化合物，β-胡蘿卜素、維生素B、維生素C、礦物質（鈣，磷，鐵和鉀）和膳食纖維等營養成分[3]。Tegeye等研究發現，與玉米粉、小麥粉相比，甘薯粉含有低于二者的脂肪含量，高于二者的碳水化合物含量以及礦物質含量;甘薯含有相對豐富的多胺和氨基酸。同時，還證實甘薯是維生素與胡蘿卜素極好的來源，甘薯中維生素B1和維生素B2的含量遠高于大米，是面粉的2倍，維生素E含量為小麥的9.5倍[4]。

2.2 甘薯的感官可接受性評價

甘薯的感官可接受性，即運用視覺、嗅覺、味覺、觸覺幾種感知途徑對食品的特征或性質進行測量、分析、解釋的一種科學方法。隨著食品學的發展，人們對食品從入口前到接觸、咀嚼、吞咽時的印象，需要一個具體的詞語形容，便借用“質地”一詞[5]。對甘薯的質地評價主要采取的是標度檢驗法，該方法以數字的形式來表示樣品性質的強度（黏度、硬度、細膩程度等），同時使用相關的詞匯來表達對該性質的感受（太軟、合適等），這是目前甘薯質地評價體系中廣泛應用的評價方法[2]。感官評價易受評價人員的喜好、狀態等因素的影響，具有較強的主觀性，誤差比較大，但是甘薯作為糧食作物供人食用，人們對食用甘薯的可接受程度評價是必不可少的。

2.3 甘薯營養成分的分析

對甘薯營養品質的評價需要對其所含營養成分的含量與品質進行分析，在這方面已經有大量的研究，隨著研究的深入以及技術的發展，除基本的營養成分外，甘薯所含有的其它特殊成分也逐漸被人所知曉。甘薯含有極豐富的營養物質，張嘉欣等研究表明，甘薯中淀粉含量極高，占鮮質量的15%～26%，不同品種的甘薯含量有所不同，最高可達30%;可溶性糖類占鮮質量的3%左右[6]。王麗等研究發現，對10個市售甘薯品種進行營養成分的分析，其中還原糖含量占3.17%～17.84%、蛋白質含量占1.15～4.20g·100g-1、粗脂肪為0.20～2.59gg·100g-1、粗纖維為0.97～2.16gg·100g-1、β-胡蘿卜素的含量為0.10～0.91mg·kg-1[7]。除此之外，甘薯還含有其它對人體有益的營養物質，如黃酮類化合物、綠原酸等，由于含有黃酮類化合物，使得甘薯具有高抗氧化活性、低毒性及顯著的清除人體自由基的功效。

2.4 甘薯營養成分的相關性及主成分分析

甘薯中所含有的營養成分極多，對品質評價的指標也比較多，各品種不同指標間存在顯著差異。通過相關性分析結果發現，甘薯的很多指標間存在著顯著的相關性。朱天文等研究甘薯營養成分間存在相關性，結果表明，不同營養成分之間相關性存在較大差異;粗蛋白與其它成分間的相關關系最弱，均未達到顯著水平;粗脂肪與其它成分的相關關系中等，僅與干率呈顯著負相關，與可溶性總糖呈顯著性正相關，與粗纖維呈極顯著的正相關;干率、可溶性總糖、淀粉、粗纖維、維生素C總體上表現出較為密切的相關關系[8]。同時，甘薯中各營養成分與甘薯的感官評價具有相關性，薛冠煒研究發現甘薯的硬度與還原糖存在極顯著負相關;黏附性與還原糖存在極顯著正相關。甘薯的營養成分間存在相互制約的關系，某些成分的改變極有可能引起其它成分發生相應的改變，進而影響甘薯的營養品質[2]。同時甘薯的品種與營養成分的含量也存在相關性，甘薯品種的食味與淀粉含量顯著正相關，而與可溶性糖含量負相關;品質優良甘薯品種的口味與淀粉及可溶性糖含量正相關[9，10]。

為了能更好地評價甘薯的品質情況，采用先進的方法簡化甘薯品質的評價指標是一個很好的解決方法。主成分分析是把多個指標轉化為少數幾個綜合指標的一種統計分析方法[10]。把甘薯的各品質性狀數量化，進行主成分分析，以確定甘薯品種分類的主要品質指標，使各類甘薯的評價更加客觀。通過對營養成分劃分為主要成分，王麗等分析發現，甘薯的前5個主成分的累積貢獻率為89.91%，遠遠大于85%（主成分分析的基本原理），故前5個主成分可以表達原來主成分的信息，達到使用少量的指標便可以對甘薯的營養品質進行評價。其中，第1主成分是金屬元素因子，第2主成分是基本營養成分因子，第3主成分是灰分因子，第4主成分是活性成分因子，第5主成分是營養成分輔助因子[7]。通過甘薯的主成分分值及方差貢獻率，可計算甘薯的綜合主成分分值，進而對甘薯營養品質進行衡量。

3 影響甘薯營養品質的因素

3.1 甘薯品種對營養品質的影響

不同品種的甘薯所含有的營養成分種類、含量都有所不同，其具體的用途也有所不同。按照甘薯的用途可將甘薯的品種分為淀粉加工型、酒精加工型、薯脯加工型、色素加工型、鮮食型、烤食型、莖葉菜用型、水果型、飼用型等[11]。甘薯品種的差異使得其自身含有的營養成分有所不同，根據營養成分與感官評價的相關性，進而也影響甘薯的食味。劉桂玲等對20個品種3種類型的甘薯營養成分差異進行分析發現，特用型甘薯的粗蛋白含量高于淀粉型和食用型;食用型甘薯的粗纖維含量最低，這也是食用型甘薯口感較好的因素之一[12]。李臣等對12個不同甘薯品種的主成分進行分析，發現不同品種甘薯的干率存在顯著差異，其中淀粉加工型高于其它類型;可溶性蛋白含量的變化范圍是5.42～14.35mg·g-1，不同品種間也存在顯著差異;類胡蘿卜素含量范圍是0.51～10.46mg·100g-1，且鮮食型顯著高于淀粉加工型[13]。唐忠厚等對不同肉色的甘薯營養品質進行評價，白肉品種的甘薯，具有高干率，高淀粉含量，但還原糖，黃酮類物質含量低;黃肉甘薯的類胡蘿卜素、還原糖、多酚以及黃酮量較高，如“浙薯255”的總胡蘿卜素含量達46.1mg·100g-1干重;而紫肉甘薯的花青素、微量元素、黃酮、多酚含量高于其它2種肉色品系的甘薯，如“寧紫薯2-2”的花青素含量達43.2mg·100g-1鮮重[14]。

3.2 甘薯的生育期對營養品質的影響

甘薯的生育期是指甘薯從扦插到收獲的一段時間，在此過程中甘薯中的營養物質逐漸積累，甘薯的營養品質不僅受到甘薯品種的基因效應控制，同時與生育期內的環境效應有關，二者相互作用[15]。已經有學者對甘薯生育期中營養成分的變化進行研究，以尋求甘薯的最佳收獲期，以獲取具有不同營養價值的甘薯，按照甘薯的營養價值進行加工。朱燕燕等研究發現，不同生育期甘薯可溶性糖在扦插80～100d，其含量迅速上升達到峰值，隨后含量迅速下降，同時，淀粉含量呈迅速上升趨勢;到150d左右，可溶性糖含量有所回升，說明在生育后期，甘薯塊根轉化利用同化物的能力都明顯減弱[16]。Hou等研究橙皮紅薯在膨大期間主要營養成分的變化，發現在種植40～70d后，β-胡蘿卜素的含量達到最大值，之后開始下降，整個生育階段呈單峰波動趨勢;而蛋白質的含量在40～100d的時間段中緩慢下降，100d達到最低值，后逐漸上升;淀粉含量在40～70d呈上升趨勢，并達到最大值，后呈下降趨勢;碳水化合物的含量變化趨勢則與淀粉的變化趨勢相反;甘薯薯塊生長過程中，可溶性糖質量分數與淀粉質量分數呈顯著負相關[17]。

3.3 肥料對甘薯營養品質的影響

有研究表明，適當增施氮肥可提高甘薯干物質生產能力和產量，然而過高的氮肥施用量會延遲結薯、導致地上部旺長、降低塊根產量，也會顯著降低甘薯塊根可溶性糖、淀粉和維生素C的質量分數，同時還會對環境造成嚴重污染[18]。Duan等研究發現，氮肥的施加對甘薯的總淀粉含量，支鏈淀粉的含量都會產生顯著影響，并且得到氮施加量為75kg·hm-2時，研究對象“濟薯25”的淀粉含量以及甘薯產量最高[19]。劉明等發現氮肥的施用能夠增加甘薯蛋白質的含量，降低甘薯的干物質率;而過量的施用氮則會顯著降低甘薯的淀粉含量，還原糖和可溶性糖含量也會降低[20]。研究結果說明，施氮總體上會造成甘薯營養品質下降，但對于不同品種甘薯的影響有所不同。而對于不同的氮肥類型，甘薯的響應也不同，史春余等研究甘薯對銨態氮與硝態氮的吸收、利用及其氮素生產效率的影響，結果表明甘薯更適合施用銨態氮[21]。

磷是植物生長發育必需的大量營養元素之一，甘薯對磷的需要量雖然比氮和鉀少，但磷的供給狀況對甘薯的正常生長和品質特性有重要的影響[18]。唐忠厚等研究發現，施磷有利于甘薯蛋白質的積累，蛋白質含量達37.89%，但甘薯塊根含糖量（可溶性糖與還原糖）出現不同程度下降趨勢，其原因可能是磷與氮、鉀肥的互作效應，增強了呼吸作用與碳氮代謝，促進甘薯塊根膨大，光合產物轉化呈現“稀釋效應”的緣故，長期不施磷肥可使薯塊的可溶性糖、還原糖含量顯著提高[22，23]。總體來看，磷肥在莖葉生長中期吸收較少，而在塊根膨大時期吸收較多，施磷肥能明顯促進根系生長。Nascimento等研究施加磷肥對甘薯胡蘿卜素含量的影響發現，磷肥影響甘薯中總胡蘿卜素的含量，并得到P2O5施加量為174.09kg·hm-2時，總胡蘿卜素的含量最高[24]。

甘薯是需鉀量較多的作物，增施鉀肥可提高其抗病、抗旱能力，增強耐貯性和干物質生產量，改善薯塊品質。鉀肥的合理施用是甘薯高產優質的重要前提，鉀肥的施用時間、方法和用量均對甘薯的產量和品質產生影響[25，26]。已有研究表明，施鉀能夠改善甘薯的品質，但過高鉀肥的施用和不施鉀肥會降低甘薯的產量。同時，鉀肥對不同品種甘薯營養品質的影響不同，寧運旺等發現，在土壤供鉀水平較高的地區適宜推廣種植淀粉型甘薯，而在土壤供鉀水平較低的地區適宜推廣種植紫色甘薯和食用型甘薯[27]。而鉀肥的施用時期對甘薯的營養成分影響也不同。后猛等研究發現，封壟期追施鉀肥淀粉含量最高，塊根開始膨大期追施鉀肥葡萄糖、果糖和蛋白質含量最高，生長前期追施鉀肥麥芽糖和蔗糖含量最高，說明在甘薯生長早期追施鉀肥有利于淀粉、麥芽糖和蔗糖的積累[28]。

3.4 環境條件對甘薯營養品質的影響

甘薯的營養品質不僅受到自身基因型的影響，同時也受到栽培環境的綜合影響。汪寶卿等研究環境因素對甘薯營養品質的影響，并進行相關性分析發現，環境氣象因子直接影響不同品種甘薯營養成分的變化，其對甘薯鮮薯產量、淀粉含量、可溶性蛋白含量及氨基酸含量的影響最大，呈極顯著或顯著相關。生薯淀粉含量與總積溫、總地溫呈顯著正相關，與平均濕度呈極顯著正相關，與總降水量和平均地溫無顯著相關性;生薯可溶性蛋白含量與總積溫、總降水量、總地溫及平均濕度呈極顯著負相關，與平均地溫呈極顯著正相關;生薯氨基酸含量與總積溫、總降水量、總地溫及平均濕度也呈顯著或極顯著負相關[29，30]。Mortley等研究光照周期及輻照度對甘薯的影響，發現光照時間長、輻照度低時，甘薯葉片中的營養元素和礦物質含量會降低，且在不同品種間無顯著差異[31]。

3.5 貯藏條件對甘薯營養品質的影響

要保證甘薯的品質，對甘薯進行合理貯藏是關鍵。史光輝等研究貯藏溫度對不同甘薯品質的影響發現，在40d時間范圍內，甘薯在4℃的溫度下，其營養品質能夠得到較好保持[32]。閔曉宇等研究在2種貯藏溫度下甘薯的營養成分變化，發現4℃貯藏條件有利于甘薯水分保持，但在該溫度下營養指標變化較大，14℃貯藏條件下營養物質變化較小，更利于營養物質的保持，故在此溫度條件下貯藏甘薯更好[33]。Huang等研究在15℃和環境溫度（23.8～28.4℃）下甘薯中糖含量的變化情況，發現在15℃下貯藏甘薯，甘薯的總糖含量會上升，且隨貯藏時間的延長，甘薯不會出現發芽的情況[34]。林婕等研究發現，7℃和10℃的低溫貯藏能有效抑制甘薯呼吸，減少質量損失，抑制甘薯品質劣變，較好地維持甘薯質地，減少營養成分的耗散，但隨著貯藏時間的延長，甘薯的冷害現象嚴重，營養物質大量流失;貯藏溫度為13℃和16℃時，貯藏后期甘薯呼吸旺盛，營養物質消耗過快，失重率高，容易造成軟腐，不利于長期貯藏;而10℃下貯藏90d后甘薯品質仍保持較好，因此在一定溫度范圍內，可以認為10℃是甘薯的最適貯藏溫度[35]。因此，可以得出結論，在較短的貯藏時間內，低溫有利于甘薯水分的保持，而長時間的貯藏，甘薯的貯藏溫度則應較高。

4 展望

由于甘薯含有豐富的營養物質以及具備極強的保健功能，在追求健康生活的今天，對于甘薯營養品質的研究也越來越多，研究甘薯的營養品質，盡可能地開發甘薯潛藏的功能，發揮其最大的價值。

對甘薯營養品質的評價，能夠更好地了解甘薯所具備的營養價值，了解對甘薯營養品質產生影響的各類因素，對于甘薯優良品種的選育以及提高甘薯營養品質是十分必要的。了解不同品種的甘薯所含有營養成分的差異，根據營養成分的比例含量確定甘薯的具體用途;根據肥料對甘薯營養品質的影響，更好地利用肥料提高甘薯的營養品質等一系列研究都對更好地發揮甘薯的營養價值有所幫助。甘薯的種植、生育、收獲、貯藏各個階段，甘薯的營養品質都在不斷變化，影響其品質的因素也有很多，目前的研究已經涉及多方面，但并不全面，因此，為更好地開發甘薯的營養價值，研究人員應該更加努力，更加深入開發甘薯所具備的營養功能，在對甘薯本身所含有的營養了解的基礎上，進一步對甘薯營養品質進行調控，盡可能最大程度地發揮甘薯的營養功能。

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（責任編輯 李媛媛）

收稿日期：2020-08-17

基金項目：國家現代農業產業技術體系建設專項基金（項目編號：CARS-10-B22）;國家重點研發計劃項目（項目編號：2018YFF0213505）

作者簡介：李星（1997-），女，碩士;通信作者靳艷玲，副研究員，碩士生導師。