甘藷於101 年 10 月種植,隔年 3 月採收,採收後的甘藷於 15 °C 冷藏備用。所種 植的甘藷品種包括已往農民種植之飼料用甘藷品種台南18 號、台農 10、17 和 31 號,
另外再加上CYY99-08 及 CYY99-68 兩個育成新品系。
Trypsin 及 benzoyl-DL-arginine-p-nitroanalide hydrochloride (BAPA) 購 自 Sigma-AldrichR (St. Louis, MO, USA),Tris-HCl 購自 J. T. BakerR (Avantor Performance Materials Inc., Center Valley, PA, USA),dimethyl sulfoxide (DMSO)購自 Acros OrganicsR (Fair Lawn, NJ, USA)。 過濾法收集濾液進行trypsin inhibitor 活性分析。
Trypsin inhibitor 活性分析根據 Hamerstrand et al. (1981) 的方法加以修改,取 3 支 ml 的 200 μg/ml trypsin 溶液,以 UV (V-630 UV/VIS, Jasco International Co. Ltd., Tokyo, Japan) 測量各試管溶液在波長 410 nm 的吸光值,再依下列公式計算甘藷溶液中 trypsin inhibitor 活性的抑制率(%):
100%410 nm 的吸光值;Asample = 甘藷萃取液在波長 410 nm 的吸光值;Ablank = 空白溶液在 波長410 nm 的吸光值。
本研究中每個實驗樣品都進行3 重覆,實驗數據分析使用統計軟體 STATISTICAR (version 7.0, StatSoft Inc., Tulsa, OK, USA),整體分析具 0.05 的信心水準,當 p < 0.05 時代表達顯著的統計差異。
結果與討論
所有甘藷品種 (系) 的產量、乾物重及外觀顏色等資料顯示於表 1,在地上部莖葉 產量方面,以台農31 號之地上部莖葉產量最高,每公頃產量為 24.02 公噸,而 CYY98-08 及CYY99-68 二品系之莖葉產量較低,分別為每公頃 12.91 及 14.36 公噸;在地下部塊 根產量方面,6 個飼料甘藷品種 (系) 每公頃塊根產量皆 35 公噸以上,其中以 CYY99-68 及台農10 號最高,每公頃塊根產量分別為 66.12 及 61.29 公噸。
6 種飼料用甘藷的 trypsin inhibitor 活性分析顯示於圖 1,6 種飼料甘藷的 trypsin inhibitor 活性中,以台南 18 號、台農 17 與 31 號甘藷的 trypsin inhibitor 活性均高於 70%,
最低的是新品系CYY99-68 其 trypsin inhibitor 活性為 32.4%;其中台農 10 號是目前台 灣飼料甘藷使用最普遍的品種,其trypsin inhibitor 活性也高於 50%,根據圖 1 的結果,
台灣飼料用甘藷其trypsin inhibitor 活性仍偏高,因此不宜直接添加於飼料中供畜禽類 食用,否則會影響到畜禽類對蛋白質的利用率,建議先經加熱處理以降低甘藷的trypsin inhibitor 活性。
Kiran and Padmaja (2003) 曾對 4 種印度甘藷品種做過 trypsin inhibitor 活性分析,
同時探討oven drying、cooking、和 microwave baking 等加熱處理法,對甘藷中 trypsin inhibitor 活性的影響,結果顯示經過 70°C、2 hr 的加熱處理之後,甘藷中大約 80~90%
表1. 飼料甘藷品種 (系) 的產量、乾物重及外觀顏色
Table 1. The color, dry matter and yield of seven animal feed sweet potato varieties (lines).
品種(系) 莖葉產量 (ton/ha.)
塊根產量
(ton/ha.) 乾物重(%) 表皮顏色 肉色 台南18 號 20.12±0.14 46.51±2.39 35.33 ± 1.49 紅 白 CYY98-08 12.91±0.14 37.22±2.92 29.09 ± 0.89 白 白 CYY99-68 14.36±1.52 66.12±0.85 21.68 ± 0.52 白 白 台農17 號 20.83±2.50 42.05±1.80 36.60 ± 1.59 紅 黃 台農31 號 24.02±0.14 51.39±5.91 32.22 ± 0.33 紅 白 台農10 號 19.58±2.91 61.29±0.31 28.15 ± 0.14 黃 淺黃
圖1. 飼料用甘藷鮮藷中 trypsin inhibitor 活性分析
Fig.1.The analysis of trypsin inhibitor activity for seven animal feed sweet potato varieties(lines).
的trypsin inhibitor 活性會被保留,但如果加熱至 100°C,trypsin inhibitor 會快速地失去 活性,若經過24 hr、100°C 乾燥處理,甘藷中的 trypsin inhibitor 會完全失去活性,然 而加熱處理對甘藷trypsin inhibitor 活性的影響,會因品種不同而存有很大的差異。早 期台灣也曾對部份甘藷品種的trypsin inhibitor 活性做過分析,Lin and Tsu (1987)以幾 種當時台灣常見的甘藷品種,分析其trypsin inhibitor 活性,同時也探討加熱處理對甘 藷中trypsin inhibitor 的保留率,結果和國外的結果相似,當加熱至 100°C、15 min 時,
有3 種甘藷品種的 trypsin inhibitor 會完全失去活性,但台農 65 號會保有大約 51%的活 性。本研究先比較 3 種加熱處理法 (包括水煮、微波及烘烤),對飼料用甘藷 trypsin inhibitor 活性的影響顯示於圖 2,水煮處理可以有效地降低甘藷 trypsin inhibitor 活性,
以台農 10 號為例,經過水煮處理後,雖然甘藷 trypsin inhibitor 的活性由 52.6%降到 6.1%,但仍會保有部份活性而影響蛋白質的利用率,因此水煮處理法仍需進一步改良,
目標是完全去除飼料甘藷中trypsin inhibitor 的活性。至於微波處理對飼料甘藷的影響 會因品種不同而有較大的差異,可能是因為飼料甘藷中的水分含量差異較大,雖然微 波處理也可降低飼料甘藷 trypsin inhibitor 活性,但相較於其他加熱處理法,微波處理 的效果較差,另一方面微波處理的設備成本太高,處理量也較小,因此無法使用於飼 料甘藷大規模的製作,僅能用於比較加熱處理對甘藷trypsin inhibitor 活性的影響。烘 烤處理顯示,飼料甘藷trypsin inhibitor 活性會因高溫處理而大幅降低,雖然烘烤使用
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
台南18號 CYY98-08 CYY99-68 台農17號 台農31號 台農10號 Typsin inhibitor 抑制率 (%)
高溫處理 (> 190 °C) 會破壞甘藷中的 trypsin inhibitor,但要達到如此高的溫度需要消 耗較多的能量,會提高飼料的製作成本,因此烘烤處理不適合使用於製作甘藷飼料。
根據圖2 的結果顯示,品系 CYY99-68 的 trypsin inhibitor 活性較其它飼料甘藷低,
經過加熱處理後trypsin inhibitor 活性皆降至很低的水準 (<1.5%),CYY99-68 的單位產 量 表 現 優 異(66.12 ± 0.85 ton/ha),但乾物重比率較低是其缺點 (21.68%),若能以 CYY99-68 作為育種的材料,希望能培育出產量高、乾物重高以及 trypsin inhibitor 活性 低的飼料甘藷品種。
結論
因為甘藷中trypsin inhibitor 會影響蛋白質的利用率,所以作為飼料用甘藷需選用 trypsin inhibitor 活性較低的甘藷品種,但過去在甘藷選、育種時未考慮 trypsin inhibitor 活性,而作為甘藷飼料常用的台農10 號其 trypsin inhibitor 活性仍相當高。目前希望使 用加熱處理來降低甘藷的 trypsin inhibitor 活性,結果顯示水煮處理可有效地降低甘藷 的trypsin inhibitor 活性,以台農 10 號為例,trypsin inhibitor 的活性可降至 6.1%,但經 水煮處理之後甘藷仍會保有部份的trypsin inhibitor 的活性,因此水煮處理法仍需進一 步改良。活性調查的結果,顯示品系CYY99-68 具備產量高且 trypsin inhibitor 活性低 的優點,可作為未來飼料用甘藷品種使用。
圖2.加熱處理對飼料用甘藷 trypsin inhibitor 活性影響
Fig.2. Effects of heat treatments on trypsin inhibitor activity of seven animal feed sweet potato varieties (lines).
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
台南18號 CYY98-08 CYY99-68 台農17號 台農31號 台農10號 Typsin inhibitor 抑制率 (%)
新鮮 水煮 微波 烘烤
引用文獻
Bradbury, J. H., J. Baines, B. Hammer, M. Anders, and J.S. Millar. 1984. Analysis of sweet potato (Ipomoea batatas) from the highlands of Papua New Guinea: relevance to the incidence of Enteritis necroticans. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 32(3): 469-473.
Bradbury, J. H., B.Hammer, M.Anders, and J.S. Millar. 1985. Protein quantity and quality and trypsin inhibitor content of sweet potato cultivars from the highlands of Papua New Guinea.
Journal of Agricultural and Food Chemistry. 33(2): 281-285.
Chan, C. F., C.M.Chiang , Y.C.Lai, C.L.Huang, S.C.Kao, and W.C.Liao. 2012. Changes in sugar composition during baking and their effects on sensory attributes of baked sweet potatoes.
Journal of Food Science and Technology. DOI: 10.1007/s13197-012-0900-z.
Hamerstrand, G. E., L.T.Black, and J.D.Glover. 1981. Trypsin inhibitors in soy products:
Modification of the standard analytical procedure. Cereal Chemistry. 58(1): 42-45.
Hou, W. C., Y.C. Chen, H.I. Chen, Y.H. Lin, L.L. Yang and M.H.Lee.2001. Antioxidant Activities of Trypsin Inhibitor, a 33 KDa Root Storage Protein of Sweet Potato (Ipomoea batatas (L.) Lam cv. Tainong 57). Journal of Agricultural and Food Chemistry. 49(6): 2978-2981.
Huang, G. J., M.J.Sheu, H.J.Chen, Y.S.Chang, and Y.H. Lin. 2007. Growth Inhibition and Induction of Apoptosis in NB4 Promyelocytic Leukemia Cells by Trypsin Inhibitor from Sweet Potato Storage Roots. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 55(7): 2548-2553.
Kiran, K. S. And G. Padmaja. 2003. Inactivation of trypsin inhibitors in sweet potato and taro tubers during processing. Plant Foods for Human Nutrition. 58(2): 153-163.
Lai, Y. C., C.L. Huang, C.F. Chan, C.Y. Lien and W.C. Liao. 2011. Studies of sugar composition and starch morphology of baked sweet potatoes (Ipomoea batatas (L.) Lam). Journal of Food Science and Technology. DOI: 10.1007/s13197-011-0453-6.
Lin, Y. H., and B.S. Tsu. 1987. Some factors affecting levels of trypsin inhibitor activity of sweet potato (Ipomoea batatas Lam.) roots. Botanical Bulletin Academia Sinica. 28: 139-149.
Lin, Y. H., and H.L. Chen. 1980. Level and heat stability of trypsin inhibitor activity among sweet potato (Ipomoea batatas L.) varieties. Botanical Bulletin Academia Sinica. 21(1): 1-13.
Ravindran, V., G. Ravindran, R.Sivakanesan and S.B. Rajaguru.1995. Biochemical and nutritional assessment of tubers from 16 cultivars of sweet potato (Ipomoea batatas L.). Journal of Agricultural and Food Chemistry. 43(10): 2646-2651.
Rumbaoa, R. G. O.,D.F. Cornago and I.M.Geronimo. 2009. Phenolic content and antioxidant capacity of Philippine sweet potato (Ipomoea batatas) varieties. Food Chemistry. 113(4):
1133-1138.
Sohonnie, K., and A.P. Bhandarker. 1954. Trypsin inhibitors in Indian foodstuff: I. Inhibitors in vegetables. Journal of Science and Industrial Research B. 13: 500-503.
Zhang, D., W.W.Collins, and M.Andrade. 1998. Genotype and fertilization effects on trypsin inhibitor activity in sweet potato. HortScience. 33(2): 225-228.
Zhang, Z. and H. Corke. 2001. Trypsin inhibitor activity in vegetative tissue of sweet potato plants and its response to heat treatment. Journal of the Science of Food and Agriculture. 81(14):
1358-1362.
Zhang, Z., C.C.Wheatley and H.Corke. 2002. Biochemical changes during storage of sweet potato roots differing in dry matter content. Postharvest Biology and Technology. 24(3), 317-325.