汪河偉,賀永健,劉 煥,黃清怡,周 雄,黃經(jīng)緯,孫遠明,柳春紅
(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,廣東省食品質(zhì)量安全重點實驗室,農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮質(zhì)量安全風(fēng)險評估實驗室(廣州),廣東廣州 510642)
馬鈴薯原產(chǎn)于南美洲的安第斯山脈,塊莖可供食用,是重要的糧菜兼用作物[1]。馬鈴薯是世界四大農(nóng)作物之一,廣泛種植于世界各地,我國是世界馬鈴薯主產(chǎn)國之一,年種植面積達470多萬hm2,產(chǎn)量達7078萬t,居世界首位[2-3]。馬鈴薯營養(yǎng)豐富,除含有豐富的淀粉,還有高品質(zhì)蛋白質(zhì)、大量的維生素礦物質(zhì)和微量元素[4]。
馬鈴薯收獲后仍是一個鮮活的有機體,貯藏期間仍保持著正常的生命活動,休眠期解除后,在適宜的條件下開始萌芽生長,不僅造成水分和養(yǎng)分的大量流失和消耗,嚴(yán)重影響馬鈴薯的食用和加工價值[5-7],而且在芽眼周圍產(chǎn)生大量的“龍葵素”,龍葵素是植物體內(nèi)所有糖苷生物堿的總稱,是植物生長過程中的代謝產(chǎn)物,廣泛存在于茄科植物(番茄、茄子和馬鈴薯)中,一般在植物的芽、嫩葉及未成熟的果實中含量比較高。馬鈴薯貯藏過程中由于光照、溫度等因素會使馬鈴薯變綠或發(fā)芽,發(fā)芽的馬鈴薯芽眼周圍會產(chǎn)生大量的龍葵毒素,而多食龍葵素則可以導(dǎo)致消化系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)的損害,是不容忽視的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題[8]。近年來隨著馬鈴薯商業(yè)化發(fā)展,貯藏已經(jīng)成為馬鈴薯商業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前,解決馬鈴薯貯藏過程中的發(fā)芽問題主要有物理措施和化學(xué)措施兩個方面。物理措施主要有低溫貯藏和輻射處理。4 ℃低溫貯藏能較好地抑制馬鈴薯塊莖萌芽,溫度過高容易發(fā)芽過低容易發(fā)生凍傷[9];輻射處理,成本較高,在我國未普遍應(yīng)用[10]?;瘜W(xué)措施主要是有抑芽作用的藥物:α-萘乙酸甲酯(MENA)、氯苯胺靈(CIPC)、青鮮素(MH)等。氯苯胺靈和青鮮素雖然是有效并廣泛使用的抑芽劑[11],由于對環(huán)境的影響許多國家對CIPC和MH使用都有嚴(yán)格的限制,美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)和環(huán)境保護署(EPA)規(guī)定在馬鈴薯塊莖中的殘留量為30 mg/kg,而青鮮素被發(fā)現(xiàn)有致癌作用被禁止使用[12]。MENA是一種重要的植物生長調(diào)節(jié)劑,廣泛應(yīng)用于馬鈴薯、小麥、甜菜等作物。將MENA與細(xì)沙拌成粉劑均勻撒在馬鈴薯堆中可產(chǎn)生明顯的抑芽效果。萘乙酸類屬輕微毒性物質(zhì),我國尚未出臺馬鈴薯中MENA檢測殘留方法,美國對一系列果實規(guī)定了限量:如柑橘、甜櫻桃為0.1 mg/kg,蘋果和梨為1.0 mg/kg,對于馬鈴薯未登記使用,因此未制定殘留限量[13]。目前,對于在4 ℃貯藏條件下MENA對馬鈴薯品質(zhì)的影響及其在馬鈴薯中的殘留降解動態(tài)尚未見報道。
本實驗以“山東濰坊菜用馬鈴薯”為研究對象,將馬鈴薯經(jīng)抑芽劑MENA處理后置于4 ℃條件下貯藏,對不同濃度MENA處理下的馬鈴薯營養(yǎng)品質(zhì)及殘留動態(tài)變化進行研究,旨在為馬鈴薯的貯藏、加工以及提升加工品質(zhì)提供理論指導(dǎo)。
馬鈴薯 山東省濰坊市農(nóng)科院提供的愈傷后表面光滑、無病蟲害、無機械損傷的菜用馬鈴薯;實驗抑芽劑:α-萘乙酸甲酯、98%麥克林。
可見分光光度計 上海元析儀器有限公司;電子天平 上海珂淮儀器有限公司;水浴鍋江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司;真空干燥箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司;穗凌冰箱 廣州市建凌電器有限公司;電磁爐 廣州市美的生活電器制造有限公司;微量紫外分光光度計 北京眾力挽生物科技有限公司;打漿機 飛利浦有限公司;超聲波清洗器 昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司;臺式高速冷凍離心機 艾本德中國有限公司。
1.2.1 前處理方法 選取秋季收獲表面光滑、大小均勻、無機械損傷和病蟲害的馬鈴薯塊莖,將選取的馬鈴薯塊莖隨機均勻分為3組,每組15 kg:MENA低濃度處理組(MENA-L,40 mg/kg)、MENA高濃度處理組(MENA-H,80 mg/kg)、對照組。MENA處理組將MENA與細(xì)沙混合后均勻撒施到馬鈴薯表面,對照組不做處理。將所有馬鈴薯立即用苫布捂蓋5 d,之后置于4 ℃條件下貯藏。在貯藏的0、30、60、90、120、150 d分別進行取樣并測定相關(guān)指標(biāo)。
1.2.2 指標(biāo)測定
1.2.2.1 腐爛率、發(fā)芽率的測定
1.2.2.2 干物質(zhì)含量的測定 根據(jù)國標(biāo)GB 8858-88,采用減壓干燥法測定干物質(zhì)含量。
1.2.2.3 淀粉含量的測定 根據(jù)國標(biāo)GB/T 5009.9-2008,采用酸水解法測定淀粉含量。
1.2.2.4 還原糖含量的測定 采用3.5-二硝基水楊酸法[14]。標(biāo)準(zhǔn)曲線如下。
圖1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 Standard curve of glucose concentration
1.2.2.5 蛋白質(zhì)含量的測定 考馬斯亮藍法測定,準(zhǔn)確稱取待測組織0.8 g,按重量(g)∶體積(mL)1∶9的比例加生理鹽水,冰浴條件機械勻漿,4000 r/min離心10 min取上清液,與生理鹽水1∶9稀釋,稀釋液待測。測定時空白管、標(biāo)準(zhǔn)管、測定管分別取雙蒸水、蛋白標(biāo)準(zhǔn)品、稀釋液各0.05 mL,各加3 mL考馬斯亮藍溶液,混勻,靜置10 min于波長595 nm測定吸光度,計算公式為:待測蛋白濃度(g/L)=(測定OD值-空白OD值)/(標(biāo)準(zhǔn)OD值-空白OD值)×標(biāo)準(zhǔn)品濃度(0.563 g/L)。
1.2.2.6 VC含量的測定 根據(jù)國標(biāo)GB 6195-86,采用2,6-二氯靛酚滴定法測定VC含量。
1.2.2.7 綠原酸含量的測定 采用超聲輔助浸提法提取馬鈴薯皮中的綠原酸[15]。綠原酸的標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖2所示。
圖2 綠原酸標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.2 Standard curve of chlorogenic acid concentration
1.2.2.8 MENA殘留量的測定 參照陳連才[16]等方法采用氣相色譜法測定。
應(yīng)用SPSS 17.0軟件進行組間單因素方差分析,p<0.05 為差異顯著,有統(tǒng)計學(xué)意義。
馬鈴薯貯藏期間腐爛率如表1所示,隨貯藏時間延長,馬鈴薯腐爛呈上升趨勢,貯藏至150 d時各組腐爛率分別為17.95%、21.60%、4.92%,貯藏期間MENA低劑量組對馬鈴薯腐爛未表現(xiàn)出抑制作用,高劑量組至貯藏末期腐爛率遠低于對照組,有效抑制了馬鈴薯的腐爛。貯藏期間馬鈴薯腐爛可能是由于4 ℃下感染低溫真菌病害而導(dǎo)致的[17],而低濃度MENA處理未表現(xiàn)出抑制作用。在貯藏初期(0 d)各處理組有部分馬鈴薯腐爛,在轉(zhuǎn)入4 ℃貯藏之前的前處理過程(MENA處理后常溫下苫布捂蓋5 d)中,可能由于原材料和高溫等原因?qū)е缕陂g有部分馬鈴薯腐爛。綜上,在馬鈴薯貯藏期間高劑量的MENA能有效抑制馬鈴薯的腐爛,有利于馬鈴薯的外觀形態(tài)保持。
表1 MENA對馬鈴薯腐爛率的影響Table 1 Effects of MENA on potato rotation rate
馬鈴薯采后過了休眠期之后就會萌芽,此時會造成塊莖重量損失,淀粉含量減少,表皮皺縮,容易感染微生物引起腐爛,同時會形成有毒物質(zhì)龍葵素,不能食用[18]。由表2可知馬鈴薯在貯藏60 d時開始發(fā)芽,隨貯藏時間延長發(fā)芽率增加,貯藏至150 d時對照組的發(fā)芽率16.24%,MENA處理組發(fā)芽率分別為5.60%、4.69%,結(jié)果表明MENA能抑制馬鈴薯貯藏期間發(fā)芽。
表2 MENA對馬鈴薯發(fā)芽率的影響Table 2 Effects of MENA on potato germination rate
馬鈴薯貯藏過程中干物質(zhì)含量的變化如圖3所示。由圖3可知,4 ℃貯藏條件下隨時間延長,各處理組組馬鈴薯干物質(zhì)含量均有所下降,各處理組變化趨勢相同,至貯藏150 d時與貯藏初期相比干物質(zhì)含量均顯著降低(p<0.05);不同處理組之間,除第120 d低劑量組顯著高于對照組外,其他各時間點MENA兩處理組與對照組之間干物質(zhì)含量無明顯差異(p>0.05)。這與吳曉玲[19]和馮利波[20]等不同品種間馬鈴薯結(jié)果相似。朱旭[21]研究表明在4 ℃條件下貯藏可有效減緩馬鈴薯干物質(zhì)含量下降,裴明黎[13]研究表明經(jīng)MENA處理后的馬鈴薯能有效延緩馬鈴薯可溶性固形物含量下降及水分損失,馬鈴薯較長時間含蓄水分,保持塊莖飽滿維持干物質(zhì)含量穩(wěn)定,而本文中MENA處理對馬鈴薯干物質(zhì)無顯著影響,可能由于4 ℃低溫貯藏的原因,在低溫作用下馬鈴薯塊莖呼吸作用降低有效延緩干物質(zhì)含量損失,在此條件下MENA作用效果相對于溫度不明顯,未表現(xiàn)出顯著性影響。
圖3 α-萘乙酸甲酯對馬鈴薯干物質(zhì)含量的影響Fig.3 Effects of MENA on dry matter content of potato tubers注:*與對照組相比:p<0.05;同組內(nèi)不同時間點之間的比較,字母不同表示差異顯著:p<0.05,圖5~圖8同。
馬鈴薯貯藏期間淀粉含量的變化如圖4。由圖4可知在4 ℃貯藏條件下,隨時間延長淀粉含量的變化呈波動的趨勢,即在貯藏初期含量降低,中期含量有所升高之后又下降,貯藏末期含量有所回升,MENA處理組與對照組淀粉含量無明顯差異,低溫貯藏條件下MENA對馬鈴薯淀粉含量影響不明顯。產(chǎn)生變化的原因可能是貯藏初期低溫糖化導(dǎo)致淀粉轉(zhuǎn)化為糖,隨貯藏時間延長還原糖積累到一定程度,低溫糖化趨勢有所降低導(dǎo)致淀粉含量升高,由于呼吸作用增強,營養(yǎng)物質(zhì)被消耗導(dǎo)致淀粉含量下降,貯藏末期馬鈴薯塊莖含水量有所降低導(dǎo)致淀粉含量有所回升。
圖4 α-萘乙酸甲酯對馬鈴薯淀粉含量的影響Fig.4 Effects of MENA on starch content of potato tubers
馬鈴薯貯藏過程中還原糖含量的變化如圖5,由圖5可知,貯藏期間馬鈴薯還原糖含量呈先升高后下降的趨勢。與對照組相比,貯藏期間各處理組還原糖含量均顯著升高(p<0.05)。對照組和MENA-L組在60 d時達到高峰,MENA-H組在90 d時達到高峰,之后各處理組還原糖含量開始下降,至貯藏150 d時各處理組均顯著低于最高值(p<0.05),但仍顯著高于初始值(p<0.05)。不同組之間MENA處理組在貯藏30 d、MENA-L組在貯藏60 d時還原糖含量顯著高于對照組(p<0.05),至貯藏150 d時MENA處理組還原糖的含量顯著高于對照組(p<0.05),表明貯藏期間MENA能提升馬鈴薯中還原糖的含量。貯藏期間馬鈴薯還原糖含量升高是由于低溫糖化[22]造成的,后期還原糖積累到一定程度低溫糖化趨勢降低,此時馬鈴薯呼吸作用消耗還原糖導(dǎo)致還原糖含量降低。這與陳彥云[23]和鞏慧玲[24]等的研究結(jié)果一致。
圖5 α-萘乙酸甲酯對馬鈴薯還原糖含量的影響Fig.5 Effects of MENA on reducing sugar content of potato tubers
馬鈴薯含有豐富的維生素,其中VC的含量較高,新鮮塊莖中的VC含量一般為0.02%-0.04%[25]。VC是評價馬鈴薯營養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo),易被氧化酶氧化分解,特別是在高溫和氧氣充足的條件下[26]。馬鈴薯貯藏過程中VC的含量如圖6,由圖6可知,貯藏期間馬鈴薯中的維生素含量呈下降趨勢,貯藏前期各處理組VC含量均顯著降低(p<0.05),至貯藏90 d時達到最小值且MENA處理組含量顯著高于對照組(p<0.05),貯藏后期MENA處理組含量無顯著性變化(p>0.05),對照組在120 d時含量顯著高于90 d(p<0.05)至貯藏150 d時無顯著變化(p>0.05)。結(jié)果表明在4 ℃貯藏條件下,VC在貯藏過程中隨時間延長變化顯著,MENA處理能延緩貯藏期間馬鈴薯VC含量的下降。這與闞琳瑋[9]的研究相一致,范芳[27]等研究也表明經(jīng)α-萘乙酸甲酯處理的馬鈴薯在貯藏過程中能延緩VC損失。本實驗和其他研究均表明VC是一個很不穩(wěn)定的指標(biāo),貯藏期間隨貯藏時間延長,不同品種的馬鈴薯在不同的貯藏條件下均呈一定的下降趨勢。
圖6 α-萘乙酸甲酯對馬鈴薯VC含量的影響Fig.6 Effects of MENA on vitamin C content of potato tubers
蛋白質(zhì)普遍存在于果蔬中,主要是作為儲藏物質(zhì)存在。馬鈴薯貯藏期間蛋白質(zhì)的含量相對穩(wěn)定,如圖7所示,貯藏期間馬鈴薯蛋白質(zhì)含量變化呈先升高后下降之后又有所回升的趨勢,與貯藏初期相比含量無明顯差異。貯藏前期對照組和MENA處理組含量顯著升高(p<0.05),60 d時含量達到高峰,因為在低溫脅迫下,馬鈴薯自身酶活受抑制,新陳代謝受到干擾,此時就會啟動抗逆機制通過合成大量的可溶性蛋白來抵御嚴(yán)寒,導(dǎo)致蛋白質(zhì)含量升高[28],貯藏后期顯著低于第60 d(p<0.05),至貯藏150 d時與貯藏初期相比含量無明顯差異(p>0.05);不同組之間,貯藏30 d時MENA處理組含量顯著高于對照組(p<0.05),貯藏90 d時MENA-L組和120 d時MENA-H組含量顯著高于對照組(p<0.05),至貯藏150 d時蛋白質(zhì)含量變化不大。吳曉玲[19]等研究表明0~4 ℃貯藏條件下蛋白質(zhì)含量呈先降后升的趨勢,而4 ℃貯藏條件下蛋白質(zhì)含量則先升高,蛋白質(zhì)含量上升可能是溫度較低時馬鈴薯通過自身
圖7 α-萘乙酸甲酯對馬鈴薯蛋白質(zhì)含量的影響Fig.7 Effects of MENA on protein content of potato tubers
合成蛋白來抵御嚴(yán)寒,因馬鈴薯貯藏期間存在生命活動消耗部分蛋白質(zhì)導(dǎo)致含量下降;范芳[27]等研究表明馬鈴薯在貯藏期間蛋白質(zhì)含量呈曲折下降的變化,經(jīng)α-萘乙酸甲酯處理的馬鈴薯下降的幅度小于對照組,與我們的結(jié)果是一致的,表明4 ℃貯藏條件下MENA處理有利于提高馬鈴薯程中蛋白質(zhì)的含量。
綠原酸存在于馬鈴薯皮中的一類酚酸類化合物,是馬鈴薯塊莖中酚酸的主要成分[29]。馬鈴薯貯藏過程中綠原酸的含量如圖8所示,貯藏過程中綠原酸的含量呈先升高后下降的趨勢,貯藏前期各處理組綠原酸含量顯著升高(p<0.05),在60 d時達最大值,貯藏后期顯著低于第60 d,至貯藏150 d時含量于貯藏初期相比無顯著性變化(p>0.05);不同處理組之間,貯藏60 d和90 d時MENA處理組的含量顯著高于對照組(p<0.05),各處理組變化趨勢一致,MENA處理組含量高于對照組,表明MENA有利于提升貯藏過程中綠原酸的含量。綠原酸含量變化可能是由于苯丙氨酸解氨酶(PAL)引起的,PAL是廣泛存在于植物中的苯丙烷代謝途徑的酶,可把苯丙氨酸轉(zhuǎn)化為酚類物質(zhì),有利于與酚類物質(zhì)的積累,特別是植物收到寒冷、傷害等逆境,防衛(wèi)系統(tǒng)被激活PAL活性迅速上升[30]。在貯藏過程中咖啡酸、奎寧酸、綠原酸前期快速積累,在PAL作用下肉桂酸向奎寧酸和咖啡酸轉(zhuǎn)化,奎寧酸和咖啡酸又在酶的作用下生成綠原酸[31],導(dǎo)致皮部和周邊組織綠原酸含量隨貯藏時間延長上升,貯藏后期積累速度緩慢,消耗速度大于生成速度,造成綠原酸含量下降。
圖8 α-萘乙酸甲酯對馬鈴薯綠原酸含量的影響Fig.8 Effects of MENA on chlorogenic acid content of potato tubers
馬鈴薯中MENA殘留如表3所示,貯藏第0 d的殘留量0.03 mg/kg,以后均未檢出。為了進一步驗證殘留揮發(fā)狀況,采用了注射、涂抹、細(xì)沙包埋3種方法進行更高濃度處理,放置1 d后檢測殘留,結(jié)果如表4所示。結(jié)果表明,從表4可以看出,不論哪種方法處理,1 d后MENA即有部分揮發(fā),其中細(xì)沙包埋(本實驗?zāi)M實驗處理方法)揮發(fā)性最強,處理1 d后濃度僅為初始濃度的12.1%,提示MENA揮發(fā)性強,不容易殘留。所以,由于其高效、低毒、不易殘留等特點,可以作為馬鈴薯抑芽劑在馬鈴薯貯藏過程中使用。
表3 馬鈴薯中MENA殘留量Table 3 Residues of MENA in potato tubers
表4 馬鈴薯中α-萘乙酸甲酯檢測結(jié)果Table 4 Determination of MENA in potato tubers
本研究表明,MENA作為抑芽劑可抑制馬鈴薯在貯藏期間發(fā)芽,降低對營養(yǎng)物質(zhì)的消耗,同時80 mg/kg MENA處理也能降低貯藏過程中馬鈴薯的腐爛率,使馬鈴薯表現(xiàn)出一定的抗病性,有利于馬鈴薯外觀形態(tài)保持,延長貯藏時間。
與對照組相比,MENA能延緩貯藏過程中VC含量的下降,對干物質(zhì)和淀粉含量無明顯影響,有利于保持商品的良好性能;MENA對馬鈴薯營養(yǎng)品質(zhì)(蛋白質(zhì)、綠原酸、還原糖)有提升作用,有利于提升菜用馬鈴薯的營養(yǎng)價值。
MENA在馬鈴薯貯藏初期殘留0.03 mg/kg,殘留量低,后期貯藏過程中均未檢出,揮發(fā)性好,殘留風(fēng)險低,可作為一種優(yōu)良的抑芽劑運用到生產(chǎn)中。
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