3種處理劑對貯藏甘薯的保鮮效果

鄧代輝，王西瑤，張志偉，付國召，秦耀國，楊翠芹*

(1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，四川 成都 611130；2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，四川 成都 611130)

甘薯(IpomoeabatatasL. Lam.)又名紅薯、白薯、地瓜、番薯、紅苕、山芋等，屬旋花科植物，是西部地區(qū)尤其是四川省主要的農(nóng)作物之一，其塊根和莖葉均含有豐富的營養(yǎng)成分[1]。甘薯的集中收獲與分期銷售之間的矛盾決定了甘薯在收獲后需經(jīng)歷長時(shí)間的貯藏過程，在此過程中，由于環(huán)境的改變以及甘薯自身的呼吸消耗，往往會(huì)造成甘薯的腐爛與品質(zhì)的下降，如何減少此類問題的發(fā)生，一直是甘薯貯藏研究的主要內(nèi)容?；瘜W(xué)保鮮劑處理是當(dāng)下最受歡迎的蔬果保鮮方式之一，對提高甘薯抗冷性，防止水分散失和抑制霉腐變質(zhì)具有明顯的效應(yīng)。1-甲基環(huán)丙烯(1-methylcyclopropene，1-MCP)是一種乙烯受體抑制劑，可以通過與乙烯競爭受體而延緩呼吸躍變型果實(shí)的衰老，從而起到延長果蔬貯藏時(shí)間的效果[2]。由于其低毒、用量少，保鮮效果好，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在蘋果[3-4]、獼猴桃[5]、石榴[6]、豇豆[7]等果蔬貯藏保鮮上。水楊酸(salicylic acid，SA)是一種廣泛存在于高等植物中的簡單酚類化合物，參與植物生長、發(fā)育、成熟等多種生理過程，并能誘導(dǎo)植物產(chǎn)生系統(tǒng)抗性，提高多種病程相關(guān)蛋白的表達(dá)[8]。相關(guān)研究表明SA能提升哈密瓜[9]、蘋果[10]等呼吸躍變型蔬果的貯藏保鮮效果，而水楊酸類對甘薯的貯藏效果評價(jià)還鮮見報(bào)道。草木灰浸出液為堿性液體，具有消毒殺菌的作用，同時(shí)富含鉀、鈣等營養(yǎng)成分[11]，在處理過程中對產(chǎn)品品質(zhì)影響較小。本研究采用草木灰浸出液、1-MCP、SA這3種常見保鮮劑按不同濃度處理龍薯9號甘薯，通過貯藏過程中其品質(zhì)和相關(guān)酶活性的變化，探索最佳處理方式，以期為甘薯安全貯藏提供可參考的技術(shù)理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

甘薯供試材料為龍薯9號，由福建省龍巖市農(nóng)科所選育、四川農(nóng)業(yè)大學(xué)馬鈴薯研究與開發(fā)中心保存并提供。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 貯藏前處理 在四川省崇州市四川農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研發(fā)基地田間收獲后，挑選大小一致無損傷無病蟲的薯塊，通風(fēng)放置1周后用于以下貯藏試驗(yàn)。

草木灰處理：按照0.25、0.50、0.75 kg/L稱取草木灰，加入純水中后攪拌，過濾出浸出液，然后將薯塊浸入浸出液，浸泡1 h后撈出晾干，將晾干薯塊放入紙箱(規(guī)格為43 cm×21 cm×27 cm，下同)后貯藏。

1-MCP處理：先將薯塊放入紙箱，再用聚乙烯塑料薄膜包裹箱體，然后分別按照：0.50、1.00、1.50 μL/L的處理濃度計(jì)算每紙箱體積所用1-MCP量，放入事先加入純水的離心管中擰緊搖勻后，將離心管放入紙箱，打開離心管蓋后迅速密封箱體熏蒸24 h后，打開通風(fēng)12 h，最后與其他處理進(jìn)行統(tǒng)一貯藏。

SA處理：將薯塊分別浸入濃度為0.01、0.10、0.50 g/L的SA溶液中，浸泡1 min后取出晾干，裝入紙箱中統(tǒng)一貯藏。

以收獲后未處理的薯塊為對照(CK)進(jìn)行貯藏試驗(yàn)，共計(jì)10個(gè)處理，每個(gè)處理30個(gè)薯塊，3次重復(fù)。

1.2.2 指標(biāo)測定 每7 d檢查爛薯情況，每30 d統(tǒng)計(jì)一次爛薯數(shù)并使用打孔器取出薯塊中部果肉用于測定品質(zhì)指標(biāo)?？扇苄蕴恰⒌矸劬捎昧蛩?蒽酮法測定[12]；可溶性蛋白采用考馬斯亮藍(lán)G-250法測定[13]；維生素C(Vc)采用鉬藍(lán)比色法測定[14]；超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)、多酚氧化酶(PPO)活性均按蔡慶生[15]的方法測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2007軟件進(jìn)行整理，采用SPSS 23.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理劑對甘薯貯藏期間可溶性糖含量的影響

由圖1可以看出，隨著貯藏時(shí)間的延長，草木灰浸出液、1-MCP、SA 3種處理劑對可溶性糖含量的影響都表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，在90 d達(dá)到最大值。在0～90 d貯藏期中，3種處理劑處理的甘薯中可溶性糖含量均高于CK；在貯藏120 d時(shí)，0.25 kg/L和0.75 kg/L草木灰浸出液處理的貯藏甘薯中可溶性糖含量均比CK低(圖1A)，而0.50 kg/L草木灰浸出液處理、1-MCP與SA處理的薯塊可溶性糖含量均高于CK，說明1-MCP和SA能降低甘薯貯藏后期可溶性糖含量的損失。對比發(fā)現(xiàn)3種處理劑各自最優(yōu)濃度及排序?yàn)椋?.10 g/L SA>1.00 μL/L 1-MCP>0.50 kg/L草木灰浸出液>CK。

2.2 不同處理劑對甘薯貯藏期間淀粉含量的影響

由圖2可知，所有處理的甘薯淀粉含量隨著貯藏時(shí)間的延長總體呈現(xiàn)下降的趨勢。草木灰浸出液處理與CK都表現(xiàn)出不斷下降的趨勢，在90～120 d期間下降最快(圖2A)；1-MCP處理和SA處理薯塊的淀粉含量都表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，并且在30～60 d期間下降迅速(圖2B、圖2C)。雖然貯藏后期3種處理劑處理的薯塊淀粉含量都高于CK，但與草木灰浸出液處理相比，1-MCP處理和SA處理能顯著減少貯藏薯塊中淀粉的損失與消耗，處理1-MCP與SA的最優(yōu)濃度處理間差異不顯著。

2.3 不同處理劑對甘薯貯藏期間可溶性蛋白含量的影響

由圖3可知，所有處理的薯塊可溶性蛋白含量隨著貯藏時(shí)間延長均呈現(xiàn)出不斷下降的趨勢，其中0.25、0.75 kg/L草木灰浸出液處理和1.00、1.50 μL/L 1-MCP處理在30～60 d貯藏期間緩慢下降，在60～120 d期間快速下降(圖3A、圖3B)；0.01、0.10 g/L SA處理在90 d后才快速下降(圖3C)。所有經(jīng)處理劑處理的薯塊可溶性蛋白含量均高于CK，說明3種處理劑均能降低薯塊貯藏期間可溶性蛋白的損失。

2.4 不同處理劑對甘薯貯藏期間Vc含量的影響

圖4表明，隨著貯藏時(shí)間的延長，各處理薯塊中Vc含量不斷下降。在草木灰浸出液處理中(圖4A)，0.25 kg/L處理薯塊的Vc含量在30～60 d快速下降，60～90 d較慢下降，90～120 d快速下降；0.50 kg/L處理的Vc含量緩慢下降，90～120 d快速下降。在1-MCP處理中(圖4B)，0.50 μL/L和1.00 μL/L處理的薯塊Vc含量先快速下降，后緩慢下降，再快速下降；1.50 μL/L處理的薯塊在整個(gè)貯藏期間都快速下降。在SA處理中(圖4C)，3個(gè)濃度水平處理的薯塊Vc含量下降趨勢一致。3種處理劑最優(yōu)濃度處理的薯塊中Vc含量均高于CK，且3個(gè)處理劑最優(yōu)濃度處理之間差異不顯著。

2.5 不同處理劑對甘薯貯藏期間SOD、POD、CAT酶活性的影響

植物抗氧化系統(tǒng)是負(fù)責(zé)對植物體內(nèi)產(chǎn)生的活性氧的抵御和清除的系統(tǒng)，SOD、POD、CAT是抗氧化酶促清除系統(tǒng)中的重要抗氧化酶類，其活性直接影響植物體內(nèi)活性氧清除機(jī)制。圖5表明，在貯藏過程中，不同處理的SOD酶活性(圖5A、5B、5C)呈現(xiàn)不同的變化趨勢，CK和草木灰處理薯塊的SOD酶活性呈現(xiàn)先降低后升高再降低的趨勢，而其余兩個(gè)處理劑處理的薯塊SOD酶活性則表現(xiàn)為先降低后升高的趨勢；同一處理劑各濃度處理之間變化趨勢大致相同；1-MCP各處理SOD酶活性最低值出現(xiàn)在貯藏后的第60天，而SA各個(gè)處理的SOD 酶活性最低值出現(xiàn)在貯藏后的第90天。POD酶活性整體都表現(xiàn)降低的趨勢(圖5D、5E、5F)，各處理劑及濃度之間在貯藏期間的變化趨勢呈現(xiàn)部分不同，但在貯藏后期包括草木灰處理在內(nèi)的各處理的POD酶活性均高于CK。CAT酶活性總體表現(xiàn)出下降的趨勢，在貯藏60～90 d間，處理組CAT酶活性先緩慢升高隨后又降低；經(jīng)1-MCP和SA處理后的薯塊在貯藏到第120天時(shí)CAT酶活性均顯著高于CK (P<0.05)。

2.6 不同處理劑對甘薯貯藏期間褐變程度的影響

多酚氧化酶(PPO)的活性與水果和作物的褐變密切相關(guān)。由圖6可知，在整個(gè)貯藏期間，所有處理及對照的PPO活性都呈現(xiàn)持續(xù)上升的趨勢；草木灰浸出液浸泡的薯塊中的PPO活性變化趨勢與CK的變化趨勢一致，而其余的兩種處理劑(圖6B、圖6C)處理的薯塊在貯藏期間的PPO活性都顯著低于對照(P<0.05)，且都在貯藏后期活性呈現(xiàn)大幅升高；在1-MCP處理中，各處理濃度之間的PPO活性無顯著差異(P>0.05)，在貯藏120 d后1-MCP 1.0 μL/L的PPO活性最低；在SA處理中各濃度處理間無顯著差異(P>0.05)，在貯藏120 d后SA 0.1 g/L的PPO活性最低。因此，通過處理劑處理薯塊，能顯著降低薯塊中的PPO活性，從而降低薯塊內(nèi)部組織的褐變程度，保持薯塊較好的感官品質(zhì)。

2.7 不同處理劑對甘薯貯藏期間腐爛率的影響

從圖7可以看出，CK在貯藏期間爛薯最多，爛薯率最高，其次是草木灰浸出液處理，1-MCP處理爛薯最少。CK隨著貯藏時(shí)間的延長，爛薯數(shù)不斷增加；草木灰處理在貯藏0～60 d均沒有出現(xiàn)爛薯，在貯藏到90 d開始出現(xiàn)爛薯，且后期爛薯數(shù)多；1-MCP和SA處理雖然前期也存在爛薯，但在貯藏每個(gè)階段爛薯少，因此在整個(gè)貯藏階段的爛薯率低。貯藏到120 d時(shí)的爛薯率表現(xiàn)為：CK>草木灰浸出液>SA>1-MCP。

3 討論

甘薯在貯藏過程中，其糖和淀粉的變化非常顯著，特別是鮮食型甘薯，糖分的變化往往決定貯藏甘薯的食用口感，而淀粉的變化則會(huì)影響大部分淀粉加工型甘薯的淀粉生產(chǎn)與加工。研究表明，在甘薯貯藏過程中，薯塊中可溶性糖含量變化經(jīng)歷由高到低再到高的趨勢，并且與干率密切相關(guān)[16]；但也有研究發(fā)現(xiàn)甘薯可溶性糖含量呈現(xiàn)持續(xù)上升的趨勢[17]。本研究發(fā)現(xiàn)，在甘薯貯藏過程中，其薯塊的可溶性糖含量變化經(jīng)歷先升高后降低的趨勢，草木灰浸泡處理呈現(xiàn)出與CK一致的急劇升高后急劇降低的趨勢；1-MCP熏蒸處理與SA 浸泡處理在貯藏期間有效減少了可溶性糖含量的損失，這可能是由于前期溫度較低，薯塊呼吸弱，呼吸消耗低于薯塊的失水，從而引起薯塊內(nèi)的可溶性糖含量的上升，在后期溫度升高后，薯塊呼吸增強(qiáng)，1-MCP和SA處理后抑制了薯塊的呼吸，從而減少了薯塊的呼吸消耗。在通常情況下，貯藏甘薯薯塊中的淀粉含量會(huì)隨著貯藏時(shí)間的延長而不斷下降[16,18-19]。相關(guān)研究表明，甘薯塊根在貯藏前期，淀粉含量會(huì)增加，而后下降，而在貯藏期間淀粉的轉(zhuǎn)化多由于β-淀粉酶的作用[20]；但也有研究表明，在貯藏期間α-淀粉酶活性持續(xù)上升，β-淀粉酶活性持續(xù)下降[21-22]。本研究結(jié)果表明，淀粉含量在貯藏期間呈現(xiàn)不斷下降的趨勢；相比于CK，草木灰處理并沒有減緩薯塊中淀粉含量的下降；而1-MCP處理和SA處理?xiàng)l件下的薯塊淀粉含量顯著高于CK和草木灰處理，減小了淀粉的損失程度?？扇苄缘鞍资侵匾臐B透調(diào)節(jié)物質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)，對提高細(xì)胞保水能力，保護(hù)生物膜起重要作用[23]。本研究表明，甘薯在貯藏期間，其可溶性蛋白質(zhì)含量與Vc含量都呈現(xiàn)不斷下降的趨勢，這與艾玉春等[21-25]的研究結(jié)果一致；且相比于CK，1-MCP熏蒸處理和SA浸泡處理能有效減緩貯藏甘薯的可溶性蛋白和Vc的降低。活性氧的積累是引起貯藏蔬果類衰老的重要原因，抗氧化酶能清除植物體內(nèi)積累的活性氧，從而達(dá)到延緩衰老的作用，而多酚氧化酶活性則直接反映馬鈴薯、甘薯的褐變程度[26-27]。本研究表明，在甘薯貯藏過程中，SOD酶活性與POD酶活性均呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，而CAT酶活性則表現(xiàn)出持續(xù)下降的趨勢，PPO酶活性表現(xiàn)出持續(xù)升高的趨勢?？傮w來說，經(jīng)1-MCP處理和SA處理的薯塊在貯藏期間其SOD、POD、CAT活性均高于CK和草木灰處理，而PPO酶活性則顯著低于CK和草木灰處理，說明1-MCP和SA處理能有效提高貯藏薯塊中的抗氧化酶活性并且抑制PPO酶活性，延緩薯塊的衰老與褐變。

4 結(jié)論

龍薯9號在貯藏期間，1-MCP處理劑和SA處理劑能有效延緩薯塊在貯藏后期品質(zhì)的下降，降低薯塊可溶性糖、淀粉、可溶性蛋白、Vc含量的下降速率，并保持較高的SOD、POD、CAT酶活性和較低的PPO酶活性，延緩貯藏甘薯后期的衰老與褐變，降低腐爛率；草木灰處理對甘薯貯藏前期的腐爛起到較好的抑制作用，但在后期其品質(zhì)下降快，爛薯數(shù)增加。