基于淀粉與可溶性糖轉化的百合鱗莖甜度分析

陳敏敏，毛聰明，2，李 心，聶功平，蔡友銘，張永春，楊柳燕*

（1.上海市農業科學院 林木果樹研究所，上海 201403；2.長江大學 園藝園林學院，湖北 荊州 434025）

百合(Liliumspp.)是百合科百合屬多年生地下鱗莖的植物，主要分布于北半球溫帶地區，中國原產百合有43種以上，種類豐富且特有品種多，是百合屬植物的自然分布中心［1］。食藥用百合為我國的特有品種，栽培歷史悠久，如蘭州百合(Lilium davidiivar.unicolor)栽培歷史已超過400年［2］。百合鱗莖除富含蛋白質、維生素、氨基酸及微量元素外，還含有多糖、皂苷、秋水仙堿等活性成分［3-9］，《中國藥典》已將我國特產的卷丹(Lilium lancifoliumThunb.)、百合(Lilium. browniivar.viridulumBaker)和細葉百合(Lilium pumilumDC.)列為養陰潤肺、清心安神，治療陰虛燥咳、失眠多夢的良藥。不同品種百合的口感差異較大，如蘭州百合味道甜美，被稱為“甜百合”；卷丹口感略苦，被稱為“苦百合”。近年來，市場上還出現一種新型的兼觀賞和食用的百合品種，如中國農科院蔬菜花卉研究所選育的丹蝶、京鶴等［10-11］，已在國內有一定的推廣面積。

口感是評價百合食用品質的重要指標，直接影響消費者的選擇，傳統人工感官評定方法雖然簡單，但容易受到主觀因素的影響。電子舌是近年來興起的一種現代化分析檢測儀器，其不依賴生物味覺，而是利用多傳感器陣列感測定樣品信息，并通過模式識別方法對樣品進行定性或者定量分析的一種檢測技術［12］，具有快速檢測、準確率高、檢測重復性好等優點，目前已被廣泛應用于食品品質分析、食品質量安全檢測等方面［13］。可溶性固形物含量是衡量水果品質的重要指標［14］，數顯折射儀測定可溶性固形物含量的方法操作簡單，但需要制備澄清的汁液，在百合鱗莖品質測定中尚未見相關方法的報道。

冷藏處理是果蔬保鮮和運輸過程中常采用的方法，低溫處理能有效抑制果蔬的呼吸作用及相關酶的活性、降低生理生化反應速率、抑制褐變及微生物活動［15-16］，但儲藏時間和方法不當會直接影響商品的品質［17］。不同植物和不同品種對低溫冷藏的敏感性不同，如Liu等［18］報道了馬鈴薯低溫糖化敏感和不敏感品種中淀粉合成酶和蔗糖水解酶的活性不同。百合中也有低溫冷藏對種球淀粉和可溶性糖含量的影響研究，如Yu等［17］研究表明，Fly Shaohua和Fly Tiancheng百合鱗莖冷藏處理60 d時淀粉降解，蔗糖含量明顯增加，蔗糖磷酸酶和蔗糖合成酶的活性增強，冷藏處理60 d后，蔗糖含量開始下降，鱗莖中淀粉含量較低。馬君義等［19］研究表明，蘭州百合鱗莖內淀粉含量在-2 ℃、60 d的冷藏保鮮期內明顯減少，可溶性糖與還原糖含量增加。冷藏條件下不同品種百合的淀粉及可溶性糖含量的變化規律不同，但目前關于不同品種百合在低溫冷藏條件下淀粉與可溶性糖轉化敏感性差異的研究報道較少。基于此，本研究比較分析了冷藏時間對16份百合鱗莖淀粉與可溶性糖含量變化的影響，篩選了低溫耐受型及低溫敏感型種質資源，并采用電子舌和迷你數顯折射儀測定了冷藏后鱗片的甜度響應值及糖度值，以期為百合種球的采收貯藏及口感快速評價提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試百合種質資源共16份，包括：大花卷丹(DH)收集于吉林通化，蘭州百合(LZ)收集于蘭州七里河，卷丹(JD)收集于湖南龍山，龍牙百合(LY)收集于江西東安，Red twin（RT）和Tiny double you(TD)均購自于浙江虹越種球公司，賞食兼用百合松花嶺(SH)、橙實(CS)、金百合(JB)、勝利紅(SL)、鉆石粉(ZS)、里士滿(LS)均購自于四川億尚農業旅游公司，紅百合(HB)購于內蒙古蒙草集團，S7、S8為新種質，S9購于浙江臺州。

試驗于上海市農業科學院青浦試驗基地（青浦區白鶴鎮新勝路886號121°05′44.88″E，31°14′16.56″N)進行。百合種球于2021年3月25日栽種，2021年8月20日待地上部分植株枯萎后采收種球，去除地上莖部分，選取無機械損傷、健康無病蟲害、鱗莖抱合緊密、圍徑大小一致的種球，清洗晾干后裝入無紡布袋，并濕藏于含水量約60%的草炭中，置于3 ℃的低溫人工智能氣候箱 (HZLED-1000C)貯藏，溫度為（3±0.5）℃。分別于冷藏后0、15、30、45、60 d取樣，不同品種每次取鱗莖15個，隨機分為3組，每組剝取中層鱗片混合取樣；不同品種間選擇冷藏0 d和60 d的中層鱗片進行比較測定；不同鱗片位置選擇冷藏0 d和60 d的外、中、內層鱗片進行比較測定。

1.2 測定方法

1.2.1 性狀觀測 于盛花期觀測植株的株高、花蕾數、花徑、花型、花色等性狀。地上部分植株枯萎后，于種球采收期觀測種球重量和圍徑，每個指標選擇5株植株進行觀測和測量，結果取平均值。

1.2.2 可溶性糖含量測定 參照王學奎［20］的方法，采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量，所用試劑盒購自蘇州格銳思生物科技有限公司（貨號G050W)。鱗莖樣品經烘干處理后，稱取0.1 g樣品，加入0.8 mL 80%乙醇冰浴勻漿，倒入EP管中，并將粗提液終體積定容至1.5 mL，50 ℃水浴20 min，期間振蕩混勻，待冷卻后在室溫下以12000 r/min離心10 min，將上清液轉移至微孔板上，在620 nm處測定吸光度值，根據標準曲線計算樣品的可溶性糖含量，每個樣品測定3次。

1.2.3 電子舌甜度分析 對冷藏60 d的百合鱗莖樣品開展電子舌分析，每個品種選擇5個大小一致的健康種球，清洗干凈后，剝取中層鱗片混樣冷凍研磨，稱取2.5 g樣品，加入50 ml蒸餾水，超聲提取30 min(45 kHz)，5000 r/min離心10 min，取上清濾液備用。

采用日本味覺分析系統(INSENT SA402B，日本INSENT公司)測定鱗莖的甜味味覺響應值。測定時參比溶液為30.0 mmol/L KCL+0.3 mmol/L酒石酸；正極清洗液為30%無水乙醇+100.0 mmol/L KCL+10.0 mmol/L KOH；負極清洗液為30%無水乙醇+100.0 mmol/L HCl+蒸餾水，試劑均為分析純水平。測定條件：自動進樣，每份樣品檢測120 s，測定5次，取后3次數據作為分析數據。

1.2.4 可溶性固形物(SSC)含量測定 在16個品種冷藏60 d后的百合鱗莖中隨機選取5個圍徑一致的樣品，剝取中層鱗片置于研缽中充分研磨成漿，研磨后的汁液用3層紗布過濾后，使用ATAGO迷你數顯折射儀(PAL-1 POCKET)測定可溶性固形物含量，每份樣品重復測定3次。

1.2.5 淀粉含量測定 采用酶法測定樣品的總淀粉含量，所用試劑盒購自于蘇州格銳思生物科技有限公司(貨號G0551W)。鱗莖樣品經烘干處理后，稱取10 mg至離心管中，加入0.5 mL石油醚，研磨勻漿，50 ℃水浴30 min，期間振蕩混勻，于室溫（25 ℃）條件下12000 r/min離心5 min，棄上清，向沉淀中加入1 mL 80%乙醇震蕩混勻2 min，50 ℃水浴20 min，冷卻后在室溫（25 ℃）條件下12000 r/min離心5 min，棄上清，向沉淀中加入0.5 mL DMSO并渦旋振蕩使樣本分散懸浮于液體中。510 nm處測定吸光度值，根據標準曲線計算淀粉含量，每個樣品重復測定3次。

1.3 統計分析

采用Excel 2007和SPSS 17.0軟件進行數據處理和分析，差異顯著性檢驗采用Duncan新復極差法，相關性分析采用Pearson相關性分析；采用電子舌自帶的統計分析軟件對采集數據進行響應值分析。

2 結果與分析

2.1 百合種質資源特征特性

由表1可知，16份百合種質資源在花色、花徑、株高、花蕾數、種球圍徑、種球重量、花型等方面具有顯著多樣性。花色涵蓋了黃色系(金百合、S7）、橙色系（蘭州百合、卷丹、Tiny double you、松花嶺、橙實、S8、S9）、紅色系(大花卷丹、Red twin、勝利紅、紅百合)、白色系(里士滿、龍牙百合）、粉色系(鉆石粉)，有些品種花瓣帶有斑點（大花卷丹、卷丹、S9、松花嶺、勝利紅、S7）。

表1 不同品種百合的表型特征

2.2 甜度分析

16份種質資源的電子舌測試結果表明傳感器對甜味值響應敏感。由表2可知，甜味值在不同百合鱗莖中的測定結果不同，分析得到的響應值為3組穩定數據的平均值，甜度值由大到小依次為Tiny double you、大花卷丹、蘭州百合、Red twin、勝利紅、龍牙百合、松花嶺、里士滿、S9、S7、鉆石粉、橙實、S8、金百合、紅百合、卷丹。

表2 不同品種百合鱗莖電子舌甜味響應值、可溶性固形物及可溶性糖含量

采用ATAGO迷你數顯折射儀對16份種質資源研磨后汁液的可溶性固形物含量進行測定（表2），糖度值從大到小依次為Tiny double you、蘭州百合、大花卷丹、Red twin、S8、松花嶺、里士滿、勝利紅、鉆石粉、S7、金百合、S9、龍牙百合、紅百合、橙實、卷丹。

由表2可知，16份種質資源鱗莖冷藏后可溶性糖含量從大到小依次為大花卷丹、蘭州百合、Red twin、S9、松花嶺、S7、Tiny double you、橙實、里士滿、龍牙百合、S8、勝利紅、鉆石粉、金百合、紅百合、卷丹。

2.3 相關性分析

由表3可知，可溶性糖是百合鱗莖產生甜味的主要成分，可溶性糖含量與電子舌甜味傳感器響應值相關系數為0.7673，表明可溶性糖數據與電子舌的甜味傳感器響應值存在一定正相關性。可溶性糖含量與可溶性固形物含量的相關系數為0.5711，表明可溶性糖含量與可溶性固形物含量存在一定正相關性。將電子舌的甜味傳感器響應值與可溶性固形物含量進行相關性分析，其相關系數為0.8284，表明電子舌的甜味傳感器響應值與可溶性固形物含量相關性較高。

表3 可溶性糖含量、電子舌甜味響應值及可溶性固形物含量的相關性分析

2.4 冷藏時間對百合鱗片可溶性糖及淀粉含量的影響

由圖1A可知，隨著冷藏時間的延長，龍牙百合鱗莖可溶性糖含量呈上升趨勢，在冷藏60 d時達到最高，為166.17 mg/g；蘭州百合和S8鱗莖的可溶性糖含量均在冷藏45 d時達到最高，分別為237.00 mg/g和167.55 mg/g，冷藏60 d時分別下降至223.85 mg/g和162.05 mg/g。

圖1 冷藏時間對百合鱗莖可溶性糖及淀粉含量的影響

由圖1B可知，隨著冷藏時間的增加，龍牙百合的淀粉含量呈下降—上升—下降的變化趨勢，冷藏60 d時降至最低，為111.28 mg/g；蘭州百合的淀粉含量呈下降—上升—下降的變化趨勢，冷藏60 d時降為133.14 mg/g；S8的淀粉含量隨著冷藏時間的增加，呈現先上升后下降的變化趨勢，在冷藏60 d時降至最低，為110.68 mg/g。

2.5 百合不同鱗片位置冷藏前后可溶性糖及淀粉含量的變化

以S8百合鱗莖為試驗材料開展外、中、內層鱗片冷藏前后淀粉和可溶性糖含量變化的研究。由圖2A可知，冷藏前，外、中、內鱗片的可溶性糖含量分別為42.26、44.10和43.43 mg/g；冷藏60 d后，其可溶性糖含量分別增加至183.90、162.05和155.31 mg/g，其中外層鱗片的可溶性糖含量高于中層和內層鱗片的含量。

圖2 鱗片位置對S8鱗莖可溶性糖及淀粉含量的影響

由圖2B可知，冷藏前，外、中、內鱗片淀粉含量分別為191.02、159.56和125.67 mg/g；冷藏60 d后，其淀粉含量分別降低至106.88、146.97和110.68 mg/g，其中外層鱗片冷藏后的淀粉含量最低，并且其淀粉含量下降幅度最大。

2.6 不同品種百合冷藏前后可溶性糖及淀粉含量的變化

以16份百合種質資源鱗莖為材料，比較不同品種冷藏0 d和60 d后淀粉和可溶性糖含量的高低變化。由圖3A可知，冷藏后16份材料的可溶性糖含量均升高，但淀粉含量均下降，其中大花卷丹冷藏后的可溶性糖含量最高，為251.14 mg/g；蘭州百合次之，為223.85 mg/g；卷丹冷藏后的可溶性糖含量最低，為129.04 mg/g；松花嶺冷藏前后的可溶性糖含量變化幅度最大。

圖3 16份百合鱗莖冷藏后可溶性糖和淀粉含量的變化

由圖3B可知，蘭州百合冷藏前的淀粉含量最高，為199.77 mg/g，冷藏前后淀粉含量變化為66.63 mg/g；龍牙百合冷藏前淀粉含量為182.42 mg/g，冷藏后淀粉含量為111.28 mg/g，冷藏前后淀粉含量變化幅度最大，降低了71.15 mg/g；S9冷藏前淀粉含量為116.67 mg/g，冷藏后淀粉含量為110.16 mg/g，冷藏前后淀粉含量變化幅度最小，為6.52 mg/g。Tiny Double You冷藏后的淀粉含量最低，為67.55 mg/g。

3 討論與小結

可溶性糖是百合鱗莖甜味的主要成分，其含量直接影響鱗莖的口感和滋味。傳統百合食用品質評價多采用感官評價的方法，參與感官評價的人員需要經過專業培訓。為了簡便、快速、準確地開展食用百合鱗莖的風味和品質檢測，本研究采用電子舌和迷你數顯折射儀測定了百合鱗莖的甜味口感。電子舌為一種利用多傳感器陣列結合多元統計分析方法對復雜的溶液進行定性和定量分析的新型現代化分析檢測儀器，具有操作簡便、檢測迅速、重復性好、客觀性強等優點，在園藝產品的風味和品質檢測方面得到了廣泛應用［21］。本研究采用電子舌分析技術對16份百合資源新鮮鱗莖冷藏60 d的甜味響應值進行了分析，其結果可將16份不同的百合資源進行有效區分。本研究還采用ATAGO迷你數顯折射儀對16份百合種球材料進行研磨及紗布過濾后汁液的可溶性固形物含量進行測定，結果表明冷藏后新鮮百合鱗莖經研磨、紗布過濾后汁液中無氣泡、懸浮顆粒或雜質，適宜用數顯折射儀進行可溶性固形物的測定，結果為18.97%～32.12%之間，大部分結果均高于桃、葡萄等水果。可溶性固形物含量與電子舌測定的甜度值響應結果具有較高相關性（相關系數為0.8284）。

電子舌分析的甜味傳感器響應值及可溶性固形物含量與可溶性糖含量之間均存在一定的相關性（相關系數分別為0.7673和0.5711），但相關系數均不高，可溶性糖含量測定與可溶性固形物含量相關性較小的原因可能是百合新鮮鱗莖中代謝物成分復雜，還存在其他的甜味成分，且苦味、澀味等不同滋味間還會相互影響，如荔枝中丙氨酸(Ala)對甜葉也有很大影響［22］，因此使用電子舌傳感器響應值與對應的物質間的相關性分析仍有待進一步研究。采用電子舌和迷你數顯折射儀均可以進行冷藏后百合甜度及可溶性固形物含量的檢測，為百合冷藏后食用口感的測定及鱗莖休眠打破時間的確定提供高效的檢測方法。

可溶性糖含量變化是鱗莖類植物低溫貯藏條件下較為敏感的生理代謝指標，前人研究結果表明，百合鱗莖感受低溫后其淀粉酶活性增加，淀粉水解為可溶性糖，即低溫糖化現象［23-25］，這一現象在其他球根類植物中也有報道［26］。作為鱗莖休眠型植物，百合鱗莖中的總可溶性糖含量還可作為鱗莖休眠解除臨界點的生理指標，如夏宜平等［27］報道了可利用冷藏后百合鱗片中的可溶性糖含量開始出現下降作為判斷是否打破休眠的依據。前人在東方百合、OT百合、亞洲百合及原生種等不同百合種類中均開展過冷藏對碳水化合物含量變化的影響研究，Yu等［17］報道了功能性百合Fly Shaohua和Fly Tiancheng 鱗莖在4 ℃條件下貯藏中的淀粉含量均顯著降低，而可溶性糖含量上升。王麗花等［28］研究表明東方百合西伯利亞種球在-1±0.5 ℃低溫條件下處理0～177 d，淀粉含量呈現下降—升高—下降的變化規律，可溶性糖和還原糖含量呈現升高—下降—升高的變化規律。王中軒等［29］研究表明OT百合黃天霸在4 ℃冷藏條件下可溶性糖、蔗糖和還原性糖含量均呈上升趨勢，冷藏49 d時達到峰值。涂淑萍等［30］研究表明東方百合卡薩布蘭卡、鐵亞百合達諾和亞洲百合黃寶貝在冷藏處理0～177 d期間淀粉含量下降，中間也存在升高的現象，而可溶性糖含量先上升后下降。徐瓊等［31］研究表明東方百合和亞洲百合在2～5 ℃冷藏期間淀粉含量呈現下降—升高—下降的變化規律，可溶性糖含量呈現升高—下降—升高的變化規律。劉芳等［32］研究表明原生種細葉百合鱗莖中部鱗片細胞的淀粉粒數量及淀粉含量在低溫冷藏過程中逐漸減少或降低，淀粉粒冷藏0～12 d內下降幅度不大，鱗莖在冷藏24 d后淀粉粒數量下降趨勢明顯。寧云芬等［33］研究表明新鐵炮百合品種雷山在4、8和12 ℃低溫處理下鱗莖的總可溶性糖含量和還原糖含量均呈先上升后下降的變化趨勢。本研究中16個品種的淀粉和可溶性糖含量隨冷藏時間的變化結果與前人研究基本一致，僅龍牙百合和蘭州百合的淀粉含量在冷藏初期先下降后上升，S8淀粉含量在冷藏初期先上升后下降。冷藏溫度、種球大小均會影響種球完成轉化的時間長短，這一現象可能與百合品種、種球大小及貯藏初期種球對低溫環境的適應程度等因素有關。本研究為百合冷藏后食用口感的測定及鱗莖休眠打破時間的確定提供參考。