不同藥劑處理對食用鮮木薯塊根貯藏特性的影響

林立銘 徐緩 簡純平 陳常女 張振文

摘 要 以食用鮮木薯塊根為研究對象，研究不同藥劑處理后在10 ℃和85%相對濕度條件下貯藏，塊根主要生理生化特性的變化，探究主要抗氧化酶在貯藏過程的差異。結果表明：采后7 d是塊根迅速失水期，其干物率和淀粉含量呈上升趨勢，3個處理均可以一定程度延緩失水速度；貯藏前期（0～30 d）NaCl和Na2S2O5溶液處理可以提高SOD和APX酶活性，抑制POD和CAT酶活性，但到了貯藏后期（30～60 d）各處理基本一致。可見98 ℃、10 g/L的NaCl熱水和抗氧化劑Na2S2O5處理在短期內可延緩褐變發(fā)生。方差統(tǒng)計分析發(fā)現，各6項指標均在貯藏時期分別達極顯著差異，各處理對SOD酶活性的影響不顯著，對其他5項指標的影響達顯著或極顯著水平。

關鍵詞 木薯；塊根；抗氧化劑；采后生理；方差分析

中圖分類號 S533.04 文獻標識碼 A

Abstract The fresh edible cassava tuberous roots were subjected to analyze the difference characteristic of post-harvest physiological reaction on antioxidant enzymes during storage under 10 ℃ and 85% relative humility conditions. It showed that the dried matter and starch contents increased quickly 7 days later after harvesting and the water losing was also delayed by three treatments. The activities of superoxide dismutase（SOD）and ascorbate peroxidase（APX）enzymes of physiological indices were enhanced at the former storage state（0-30 days）by sodium chloride（NaCl）and sodium metabisulfite（Na2S2O5）solution， but the peroxidase（POD）and catalase（CAT）were reduced by these treatments. While they were the same level after storage more than 30 days at the later stage. 1% NaCl（v/v）solution and antioxidant Na2S2O5 solution could keep browning reaction delaying at former storage stage. We also made a further analysis of Anova based SAS8.0 software. It showed the all the six indices were affected most significantly after storage， and more obviously affected by different treatments during the whole storage， except the SOD enzyme activities.

Key words Cassava； Antioxidant； Post-harvest Physiology； Anova analysis

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2016.05.021

木薯（Manihot esculenta Crantz）是三大薯類之一，是世界第六大糧食種類、全球約8億人口的主糧[1-2]。然而，木薯塊根不耐儲藏，采后2～3 d內由塊根內部的多酚類物質發(fā)生了酶促和非酶促氧化的生理生化變化而引起褐變，并開始變質腐爛[3]。塊根采后變質過程包括水分代謝、呼吸代謝和能量代謝等復雜的生理生化代謝變化，這些變化貫穿塊根生長發(fā)育的整個過程，受品種自身基因的表達水平差異和外界環(huán)境以及機械傷害等因素的影響[4-15]。研究發(fā)現，在塊根收獲后，苯丙氨酸解氨酶（PAL）、葡聚糖酶、蛋白酶、過氧化物酶（POD）和多酚氧化酶（PPO）是延緩采后腐爛的關鍵酶[16]，而通過沙藏或封蠟來減少或杜絕與外界空氣的接觸，可以降低其生理活動[17]，減少活性氧的迅速積累[18]，從而有效地延緩塊根采后變質腐爛。類似的，使用外源抗氧化劑（如綠茶提取液）處理采后木薯塊根并用薄膜包裝，可以顯著延長其貯藏期[19]，說明木薯塊根采后的氧化脅迫是其腐爛的主要因素之一。然而這些處理方式操作不方便，成本較高，只適用于小規(guī)模的生產，且將給后期木薯塊根的食品化利用帶來污染，增加處理成本，也不適合木薯塊根的規(guī)?；a業(yè)化的加工利用[20]。于是，更為方便有效的外源抗氧劑的應用研究成為木薯塊根采后處理研究領域的重點。

焦亞硫酸鈉（Na2S2O5）是一種廣泛應用于作物和果蔬采后保鮮的保鮮劑，具有抗氧化功能，能夠保護果實中的多酚，有效抑制酚酶的活性[21]；而抗壞血酸溶液、氯化鈉（NaCl）溶液和熱水處理同樣可以抑制果蔬采后多酚酶活，延緩褐變進程[22-24]。

因此，本研究以食用鮮木薯塊根為研究對象，通過不同藥劑和熱水處理，研究塊根低溫貯藏過程生理生化變化規(guī)律，探索采后處理保鮮技術，推動木薯塊根食品化利用進程。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料來源于中國熱帶農業(yè)科學院熱帶作物品種資源研究所國家薯類加工技術研發(fā)分中心，使用種植10個月的華南9號木薯塊根。

1.2 方法

1.2.1 處理方法 鮮木薯塊根收獲后，隨機選取無腐爛的薯塊，洗凈剝皮；在表1所列溶液中浸泡；在濕度85%、溫度10 ℃的培養(yǎng)箱中分別貯藏0、7、10、20、30、60 d；取樣分析，每個處理設3次重復。

1.2.2 測定指標及方法 干物質含量測定采用烘干法測定；淀粉含量測定采用氯化鈣-旋光法（GB/T 5514-2008）[25]；過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）活性采用南京建成生物工程研究所試劑盒測定；抗壞血酸過氧化物酶（APX）活性測定采用索萊寶公司提供的試劑盒。

1.3 數據處理

利用Sigmaplot 10.0制作圖表，顯著性和相關性分析采用SAS8.1軟件分析。

2 結果與分析

2.1 塊根干物質含量變化

木薯塊根DMC是塊根品質的重要指標。試驗結果表明，CK和T1的干物含量變化趨勢類似，貯藏7 d及20 d時含量最高，但在貯藏10 d時最低（圖1-A）。這可能是貯藏7 d內塊根失水最快，然后因為開始腐爛變質并吸收水分而使塊根含水量增加，干物含量降低。從T2和T3的變化情況看，兩者變化趨勢相似，在7 d時DMC最高，但略低于CK、略高于T1?？偟膩砜矗瑝K根貯藏7 d內是塊根迅速失水期，從而使DMC相對提高；貯藏60 d后，各處理的DMC均高于對照，以T2的DMC含量最高，達42.02%。說明貯藏60 d后塊根開始腐爛，微生物降解塊根的組織，釋放出相應的結合水或束縛水，導致DMC增加。

在貯藏7 d時，CK和T3的淀粉含量變化趨勢基本一致，其中CK在貯藏7 d和20 d淀粉含量出現高峰，而T3相應推遲，分別在貯藏10 d和30 d時出現高峰（圖1-B）。相應地，T1和T2的淀粉含量隨著貯藏時間的延長而不斷增加，并在貯藏30 d時達最高值36.40%和36.52%，然后迅速下降，收獲后30 d至60 d僅下降1～2個百分點，不能算迅速下降。推測前期淀粉含量差異較大是由各塊根不同程度的失水引起的。貯藏過程，淀粉含量呈上升趨勢，其中貯藏10 d時CK淀粉含量最低，貯藏60 d時CK的淀粉含量低于各藥劑處理；這是因為貯藏后期CK和各處理均發(fā)生腐爛，塊根失水或纖維等多糖降解引起。

為了進一步分析貯藏期和處理方式對各指標的影響，利用SAS8.0對各不同指標進行方差分析，結果如表2所示。從表2的數值可知，貯藏期對各DMC和SC的影響達極顯著，而不同處理方式對SC的影響不顯著，對DMC的影響達顯著水平。

2.2 相關酶活性的變化

塊根貯藏過程中，SOD酶活性均呈上升后迅速下降的趨勢（圖2-A），并在貯藏30 d后其活性分別達最高值358.53、347.53和366.88 U/mg prot.。在貯藏7 d時，T2的SOD酶活力略低于CK及其它處理，可能是前期高溫預處理抑制了SOD酶的活力[26]。在貯藏10 d時，CK的SOD酶活力低于藥劑處理，而后各藥劑處理和CK無明顯差異，可能是藥劑處理主要功效體現在貯藏前10 d。方差統(tǒng)計分析表明，不同貯藏期SOD酶活性達極顯著差異，但不同藥劑處理間的差異不顯著。從數據來看，塊根經外源抗氧化劑T3處理后，貯藏過程SOD活性均保持大于其他處理以及CK，說明Na2S2O5和NaCl對SOD活性有一定的保護作用[27]。

圖2-B中，CK及各藥劑處理后的POD活力基本表現出平緩上升，在貯藏20 d時達最高，而后迅速下降。其中，T2在貯藏過程的POD活性均處于最小，可能是NaCl對POD酶有一定的抑制作用[23，27]；而其他2個處理的POD活力與CK差別不大，活力大小順序依次為CK>T3>T1>T2，說明各藥劑處理都在一定程度上抑制了POD活力的上升，尤其以短時高溫處理的抑制效果最好。

在整個貯藏期過程，CK和各處理的CAT酶差異較大，在貯藏60 d時基本一致（圖3-A）。其中，CK的CAT酶活性呈循環(huán)上升、下降的趨勢，在貯藏7 d時達最大值；T2的CAT酶活性在貯藏7 d時出現最高值，達到7.95 U，而后迅速下降；T1和T3的酶活性均處于持續(xù)下降的趨勢?？梢姛崴甆aCl溶液處理可以在短期內（7 d）提高該酶的活性，而低濃度的NaS2O5溶液對CAT酶有一定的抑制作用。方差統(tǒng)計分析也發(fā)現（表3），不同貯藏期和處理均達到極顯著的差異，說明CAT與外界貯藏環(huán)境和處理方式關系密切。

對于APX酶，CK和處理T3的APX酶活性同樣呈上升后下降的趨勢（圖3-B）。其中CK和T3在貯藏7 d時活性最高，T2的活性出現在貯藏10 d時，而T1無明顯的變化。整個貯藏過程，CK的APX酶活性較高，但在貯藏10 d時低于T2?？梢姡邷靥幚恚═2）延緩了APX活性高峰的來臨，與CK相比，可以相應地提高APX活性。進一步方差統(tǒng)計分析表明（表3），APX酶在不同貯藏期和處理間均達到極顯著的差異。

3 討論與結論

木薯塊根采后腐爛，是受傷害脅迫和微生物入侵產生侵填物而引起肉質部分腐爛的一種現象[28-30]。木薯塊根收獲時不可避免受到不同程度的傷害，微生物的感染也隨之而來。因此，采用有效的技術手段預防或阻止微生物入侵，將很大可能延緩木薯采后腐爛發(fā)生的進程甚至是腐爛的發(fā)生，而外源抗氧化劑的使用是延緩采后腐爛的重要措施之一[27]。

在采后貯藏生理研究中，減少活體果蔬水分散失和降低呼吸強度等生理活動的方法，有化學方法和物理方法。化學方法主要是通過外源生理活性抑制劑（1-MCP、殼聚糖、水楊酸和鈣等）來調節(jié)其生理活性[21，31-35]，而物理方法有預熱處理、微波和紫外線等[36-40]。這些方法主要針對活體且機械傷害不明顯的果蔬，處理效果才明顯。本研究研究對象為經脫皮后木薯塊根的肉質部分，具有較明顯的機械傷害，于是采用物理和化學兼用進行貯藏試驗。結果表明，經NaCl和Na2S2O5溶液處理后，貯藏前10 d SOD酶活性高于CK，可能是Na2S2O5參與脅迫反應，從而引起SOD活力升高[41-44]；然而，熱水預處理后在短期（7 d）內卻不利于SOD活力的提高，說明熱處理雖然能提高SOD活力，但同時也一定程度損傷了抗氧化系統(tǒng)。另外，預熱處理對不同作物和不同組織的POD活力影響不盡相同，這是由于POD在活性氧代謝中有雙重功能，既具備清除活性氧能力，也會在酶促反應中產生活性氧提高抗病性，從而延緩褐變的發(fā)生[38，43-44]。本試驗發(fā)現，預熱處理后延緩了POD活性的提高，在貯藏期內均低于CK，且貯藏前期不斷上升，并在貯藏20 d時達最大值，這說明短時高溫預處理可以延緩褐變發(fā)生[24，44]。雖然預熱結合NaCl處理不僅能夠有效延緩褐變，且在貯藏結束后，干物含量和相對淀粉含量維持在較高水準，但高溫預熱處理使得薯塊表面被燙熟，淀粉發(fā)生糊化，在貯藏10 d后薯塊表面開始出現酸味，說明薯塊表面因微生物的發(fā)酵作用，產生酸味，從而影響了貯藏品質。因此，高溫預熱處理的時間和方法有待進一步研究。此外，本試驗還探討了化學處理對貯藏過程APX和CAT活性的影響，結果發(fā)現，預熱處理在貯藏前期（10 d）可以提高或保護APX酶和CAT酶活力，而Na2S2O5處理可以延緩CAT活性的降低速度，與李英麗[45]的研究結果基本一致，同樣也存在對時間響應的問題。

植物采后生理是個復雜的生理生化過程，涉及果蔬品種特征特性、生長發(fā)育與成熟中品質形成及采后品質變化與控制，與生物體的基因和蛋白質以及代謝的表達與調控密切相關[46]，特別是果蔬貯藏過程中激素水平對抗氧酶系統(tǒng)的調節(jié)是貯藏保鮮的關鍵[47]。本試驗的研究對象是木薯塊根的肉質部分，塊根已經受到嚴重傷害，這種傷害加速了組織的衰老和腐敗，因為機械傷害可以刺激信號分子的產生、運轉、感知、接受和轉導，而有效的外源生長調節(jié)劑可以誘發(fā)鮮切果蔬整體協(xié)調產生防御反應，有效抑制微生物對受傷部位的侵染[47]，從而減輕機械損傷對木薯塊根品質的影響。為此，在今后木薯塊根采后貯藏研究中，在食品安全衛(wèi)生標準范圍內，考慮通過外源生長調節(jié)劑、抗氧化劑或涂膜的方法或手段進行研究[48]，并重點探討木薯塊根貯藏過程激素水平的影響。另一方面，本文僅從抗氧化酶的角度來分析外源抗氧化劑對木薯塊根采后貯藏特性的影響，還需要從外觀評價和分子水平上（如相關酶的表達情況）來進一步驗證外源抗氧化劑的時效性，才能更為全面和可靠地評價其貯藏特性。

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