加熱熏蒸CIPC對(duì)馬鈴薯萌芽及品質(zhì)的影響

李昕昀，施雅菲，梅 猛，黃 濤，王西瑤，黃雪麗，邸雪妮

（四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，四川 成都 611130）

馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）為茄科多年生植物，是世界性蔬菜，也是一種極具開(kāi)發(fā)潛力和開(kāi)發(fā)價(jià)值且營(yíng)養(yǎng)豐富的大宗農(nóng)產(chǎn)品[1]。中國(guó)于2015年啟動(dòng)“馬鈴薯主糧化”戰(zhàn)略，力爭(zhēng)在短期內(nèi)將馬鈴薯發(fā)展為繼水稻、玉米、小麥之后的第四大糧食作物。預(yù)計(jì)在2020 年50%以上的馬鈴薯將作為主糧消費(fèi)[2]。

CIPC（Chlorpropham）是氯苯胺靈商品通用名的簡(jiǎn)稱，難溶于水，溶于醇類、芳香烴等大多數(shù)有機(jī)溶劑，有很好的抑芽作用[3]，在歐洲國(guó)家、美國(guó)、加拿大、日本、澳大利亞和少數(shù)發(fā)展中國(guó)家的馬鈴薯貯藏中普遍使用[4]。電加熱熏蒸法是四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院發(fā)明的一種藥劑施用方法，可將液體藥液通過(guò)加熱變成氣霧狀與受體物接觸，廣泛應(yīng)用消毒、病蟲(chóng)害防治、倉(cāng)貯等領(lǐng)域。

為適應(yīng)不斷擴(kuò)大的馬鈴薯種植規(guī)模，找到一種新型的可延緩馬鈴薯塊莖萌芽，維持塊莖良好品質(zhì)的貯藏方法，簡(jiǎn)化抑芽處理流程，降低使用成本，實(shí)現(xiàn)馬鈴薯的安全貯藏，四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院自主創(chuàng)新研發(fā)出馬鈴薯控芽劑電加熱熏蒸體系。本研究通過(guò)電加熱熏蒸CIPC與傳統(tǒng)噴施CIPC對(duì)馬鈴薯塊莖處理后，對(duì)比二者對(duì)塊莖萌芽和品質(zhì)指標(biāo)的影響差異，驗(yàn)證電加熱熏蒸體系對(duì)馬鈴薯抑芽保鮮效果，為推廣應(yīng)用控芽劑電加熱熏蒸體系提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與試劑

試驗(yàn)材料：短休眠期馬鈴薯品種‘費(fèi)烏瑞它’；藥劑：97%氯苯胺靈原藥（四川國(guó)光農(nóng)化）以及還原糖、淀粉、淀粉酶活性等測(cè)定需要的藥劑。

1.2 儀器與設(shè)備

紙箱（0.6 m×0.6 m×1.0 m）、馬鈴薯抑芽劑加熱熏蒸裝置（四川農(nóng)業(yè)大學(xué)馬鈴薯研發(fā)中心提供）、電子臺(tái)秤、分析天平以及還原糖、淀粉、淀粉酶活性等測(cè)定需要的設(shè)備。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品處理

馬鈴薯于2017 年5 月收獲后，選取大小均一、無(wú)腐爛、無(wú)病蟲(chóng)害的（80～90 mm）作為試驗(yàn)材料，按每箱50個(gè)馬鈴薯裝箱，敞口在20 ℃、相對(duì)濕度80%的避光條件下放置1周，進(jìn)行傷口愈合后，進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。

處理前，將每個(gè)組的馬鈴薯進(jìn)行稱重，根據(jù)其實(shí)際重量及處理劑濃度要求稱取適量的CIPC，并用乙醇溶解，定容至40 mL，裝入儲(chǔ)液瓶以備熏蒸或噴施。

1.3.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)2個(gè)處理。處理1：加熱熏蒸（CIPC濃度為30 mg/kg）；處理2：噴霧（CIPC濃度為30 mg/kg）；空白對(duì)照不做任何處理。在收獲后第30 d，對(duì)馬鈴薯進(jìn)行處理，每個(gè)處理重復(fù)3次。

熏蒸時(shí)，將馬鈴薯放入紙箱（0.6 m × 0.6 m ×1.0 m），安好熏蒸裝置，將紙箱封閉，通電熏蒸，熏蒸周期為7 d（每2 h熏蒸13 min，下同）；噴霧組采用噴壺將配制的溶液在7 d內(nèi)全部噴施于待試馬鈴薯。處理后，在溫度20 ℃，相對(duì)濕度80%條件下貯藏。

1.3.3 指標(biāo)測(cè)定

馬鈴薯發(fā)芽率的測(cè)定：從貯藏第30 d起，每10 d測(cè)定1次馬鈴薯的發(fā)芽情況，發(fā)芽的標(biāo)準(zhǔn)為薯塊萌發(fā)出≥2 mm以上的芽；發(fā)芽率（%）=（發(fā)芽薯塊數(shù)/總薯塊數(shù)）×100，并在貯藏第80 d時(shí)從各處理中選擇具有代表性的馬鈴薯進(jìn)行拍照。

馬鈴薯重量損耗：在馬鈴薯貯藏初期、80 d測(cè)定馬鈴薯的重量。

失重率（%）=（初始?jí)K莖重量-貯藏后塊莖重量）/初始?jí)K莖重量×100

干物質(zhì)含量測(cè)定：從貯藏第30 d起，每10 d測(cè)定一次馬鈴薯的干物質(zhì)含量（切片烘干法）。

馬鈴薯塊莖可溶性糖的測(cè)定：從貯藏第20 d起，采用蒽酮比色法[5]每15 d測(cè)定一次馬鈴薯可溶性糖含量（DW）。

馬鈴薯塊莖淀粉含量測(cè)定：從貯藏第20 d起，采用碘比色法[6]每15 d測(cè)定一次馬鈴薯淀粉含量（DW）。

馬鈴薯塊莖淀粉酶活性測(cè)定：從貯藏第20 d起，參照門(mén)福義和劉夢(mèng)蕓[7]的方法每15 d測(cè)定一次馬鈴薯α-淀粉酶活性。

馬鈴薯休眠的判定：在貯藏過(guò)程中，馬鈴薯發(fā)芽率在某時(shí)刻極顯著高于上個(gè)測(cè)定時(shí)刻，則稱該時(shí)刻開(kāi)始，馬鈴薯開(kāi)始解除休眠。

2 結(jié)果與分析

2.1 CIPC對(duì)馬鈴薯發(fā)芽率的影響

貯藏過(guò)程中，所有處理組均有薯塊萌芽，空白對(duì)照顯示，‘費(fèi)烏瑞它’在貯藏第40 d左右開(kāi)始解除休眠，在第70 d全部完成休眠；采用加熱熏蒸，從貯藏后第40 d后，發(fā)芽率維持在較低水平并幾乎保持不變，貯藏第80 d時(shí)，發(fā)芽率為17.3%，采用噴霧的抑芽效果最明顯，在70 d后，其發(fā)芽率一直保持在2%（圖1）。從圖2可看出，在貯藏后的第80 d，空白對(duì)照的發(fā)芽情況最明顯，CIPC噴霧和熏蒸都造成塊莖芽眼萎縮發(fā)黑，不再生長(zhǎng)。

熏蒸表示濃度30 mg/kg的CIPC加熱熏蒸處理；噴霧表示濃度30 mg/kg的CIPC噴霧處理。同一時(shí)間節(jié)點(diǎn)處理間標(biāo)有不同小寫(xiě)字母表示在P ＜0.05水平差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，大寫(xiě)字母表示在P ＜0.01水平差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，誤差線為標(biāo)準(zhǔn)差，處理平均數(shù)多重比較采用Duncan's新復(fù)極差法。下同。Fumigation means that CIPC at 30 mg/kg was used to treat potato by heat fumigation; spray means that CIPC at 30 mg/kg was used to treat potato by spray.Treatments with different lowercase letters at the same time indicate that there is a statistically significant difference at P ＜0.05 and capital letters show statistical significance at P ＜0.01 between treatments. The error bar is standard deviation. Duncan's multiple range test is used for comparison of mean values.The same below.圖1 不同處理對(duì)馬鈴薯發(fā)芽率的影響Figure 1 Sprout rate of potato tubers under different treatments

圖2 貯藏第80 d時(shí)不同處理下馬鈴薯發(fā)芽情況Figure 2 Sprout of potato tubers under different treatments at 80th day after storage

2.2 CIPC對(duì)馬鈴薯重量損耗的影響

在貯藏80 d 時(shí)，噴霧CIPC、熏蒸CIPC、空白對(duì)照組下的馬鈴薯重量分別減少了0.05，0.05 和0.13 kg，重量損耗分別為2.69%、2.71%、6.80%，噴霧CIPC的效果顯著大于加熱熏蒸CIPC，空白對(duì)照與2個(gè)處理組均表現(xiàn)極顯著差異（表1）。

2.3 CIPC對(duì)馬鈴薯干物質(zhì)含量的影響

所有處理下馬鈴薯干物質(zhì)含量隨貯藏進(jìn)行表現(xiàn)出先降低后增高的變化?？瞻讓?duì)照組干物質(zhì)含量由30 d的19.80%降至70 d的17.07%，在80 d時(shí)又升至17.33%。貯藏第80 d時(shí)，干物質(zhì)含量相比剛開(kāi)始貯藏時(shí)都有所下降，空白對(duì)照下降幅度最大，為2.47個(gè)百分點(diǎn)，噴霧CIPC下降幅度最低，為1.43個(gè)百分點(diǎn)。在貯藏80 d時(shí)，空白對(duì)照組和其他處理組的干物質(zhì)含量具有極顯著差異（圖3）。

表1 不同處理對(duì)馬鈴薯重量損耗的影響Table 1 Weight loss of potato tubers under different treatments

圖3 不同處理對(duì)貯藏馬鈴薯干物質(zhì)含量的影響Figure 3 Dry matter contents of potato tubers under different treatments

2.4 CIPC對(duì)馬鈴薯貯藏期淀粉含量的影響

在貯藏期間，各處理組與對(duì)照淀粉含量變化趨勢(shì)大致相同，均隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸降低?？瞻讓?duì)照淀粉含量（DW）在20，35，50，65和80 d 分 別 為48.34% ， 42.26% ， 39.50% ，37.98%，36.89%，除20 d 無(wú)顯著差異外，其他時(shí)間均極顯著低于熏蒸和噴霧處理組。貯藏80 d 與貯藏20 d 相比，空白對(duì)照、熏蒸CIPC、噴霧CIPC的淀粉含量下降幅度分別為11.48 個(gè)百分點(diǎn)、8.63個(gè)百分點(diǎn)、6.19 個(gè)百分點(diǎn)，對(duì)照下降幅度最大，加熱熏蒸CIPC 次之，噴霧CIPC 下降幅度最低。貯藏80 d 時(shí)，CIPC 噴霧和熏蒸處理與對(duì)照均呈極顯著差異（圖4）。結(jié)果表明，無(wú)論是加熱熏蒸還是噴霧施用CIPC 都可以顯著減緩馬鈴薯塊莖中的淀粉分解。

2.5 CIPC對(duì)馬鈴薯貯藏期可溶性糖含量的影響

貯藏期間，馬鈴薯可溶性糖含量隨時(shí)間呈上升的變化趨勢(shì)。貯藏20 d到80 d，空白對(duì)照組的可溶性糖含量（DW）從3.79%上升至6.17%，與對(duì)照相比，抑芽處理組的可溶性糖含量在同一貯藏時(shí)間（除20 d）均低于對(duì)照，加熱熏蒸和噴霧CIPC均與對(duì)照呈極顯著差異。貯藏第80 d時(shí)，空白對(duì)照、加熱熏蒸CIPC 和CIPC 噴霧的可溶性糖含量分別為6.17%、4.97%和4.30%，表明加熱熏蒸和噴霧CIPC處理均能顯著減緩馬鈴薯貯藏過(guò)程中可溶性糖含量的增加（圖5）。

2.6 CIPC對(duì)馬鈴薯貯藏期α-淀粉酶活性的影響

酶活性的變化是植物體生理活性變化的具體反映。馬鈴薯在20和35 d處于休眠狀態(tài)，α-淀粉酶活性極低，空白對(duì)照組和各處理組酶活力均不超過(guò)0.11 U。50 d時(shí)對(duì)照和處理組酶活力均躍增至最高峰，對(duì)照酶活力為2.81 U，加熱熏蒸處理為1.55 U，噴霧處理的酶活性為1.31 U，此后酶活性下降?？瞻滋幚淼拿富钚云毡楦哂诩訜嵫鬋IPC和CIPC噴霧處理。在貯藏80 d時(shí)，加熱熏蒸CIPC、噴霧CIPC處理與空白對(duì)照組差異極顯著（圖6）。結(jié)果表明，加熱熏蒸和噴霧施用CIPC均能降低馬鈴薯貯藏過(guò)程中α-淀粉酶的活性。

圖4 不同處理對(duì)貯藏馬鈴薯淀粉含量的影響Figure 4 Starch contents of potato tubers under different treatments

圖5 不同處理對(duì)貯藏馬鈴薯可溶性糖含量的影響Figure 5 Soluble sugar contents of potato tubers under different treatments

圖6 不同處理對(duì)馬鈴薯α-淀粉酶活性的影響Figure 6 α-amylase activities of potato tubers under different treatments

3 討 論

加熱熏蒸CIPC、噴霧CIPC都能一定程度降低馬鈴薯的萌芽，噴霧CIPC 效果優(yōu)于加熱熏蒸CIPC。噴霧熏蒸CIPC可將液體CIPC藥劑充分噴施在薯塊上，使薯塊對(duì)藥劑的吸收量最大，因此效果最佳，而加熱熏蒸CIPC則是氣體藥劑作用在薯塊上，氣體具有逸散性，藥劑不能完全作用于薯塊，部分藥劑損耗，其效果會(huì)低于相同使用量下的噴霧CIPC，但這2 種方式都導(dǎo)致了馬鈴薯薯塊芽眼變黑、萎縮。Campbell等[8]發(fā)現(xiàn)，CIPC能改變馬鈴薯芽眼細(xì)胞的微管結(jié)構(gòu)，阻斷細(xì)胞分裂增殖，造成細(xì)胞代謝紊亂，CIPC處理馬鈴薯可殺死芽眼，導(dǎo)致薯塊不再萌芽。

重量是影響馬鈴薯價(jià)值的重要指標(biāo)，貯藏過(guò)程中重量損耗越大，馬鈴薯價(jià)值降低越多，加熱熏蒸CIPC、噴霧CIPC均可減緩馬鈴薯的重量損耗，噴霧的效果優(yōu)于加熱熏蒸。干物質(zhì)含量是衡量馬鈴薯商品性的重要指標(biāo)，本研究中干物質(zhì)含量隨著貯藏時(shí)間逐漸降低，這與張路[9]結(jié)果大致相似，加熱熏蒸CIPC、噴霧CIPC都能有效降低干物質(zhì)含量的損失，這是因?yàn)镃IPC降低了塊莖的代謝水平，減少有機(jī)物的損耗[10]。本試驗(yàn)中，隨著貯藏進(jìn)行，加熱熏蒸CIPC、噴霧CIPC后塊莖的淀粉減少速度變緩，可溶性糖的增加速度減緩，且α-淀粉酶活性更低，這與王彥平等[11]的研究結(jié)果基本一致。造成上述變化的原因可能是抑芽處理后，芽的生長(zhǎng)受到抑制或不生長(zhǎng)，對(duì)營(yíng)養(yǎng)的消耗降低，塊莖中α-淀粉酶活性降低，從而減少了淀粉向可溶性糖的代謝，這也反過(guò)來(lái)解釋了抑芽處理后塊莖的重量損耗速度降低，干物質(zhì)含量更高的結(jié)果。

由此可見(jiàn)，采用加熱熏蒸CIPC，噴霧施用CIPC都可以抑制馬鈴薯的萌芽，降低馬鈴薯塊莖的代謝水平，一定程度保持馬鈴薯的各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)，盡管噴霧施用CIPC的效果較好，但加熱熏蒸CIPC處理后的多項(xiàng)指標(biāo)顯示二者差異并不十分大，綜合操作性、成本、對(duì)馬鈴薯的機(jī)械損傷等因素綜合考慮，認(rèn)為加熱熏蒸比噴霧的優(yōu)勢(shì)更加顯著，在實(shí)際生產(chǎn)中具有良好的推廣潛力。

近年來(lái)藥劑加熱熏蒸施用法研究越來(lái)越熱，在醫(yī)學(xué)、植保等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，如防疫消毒、土壤處理、病蟲(chóng)害防治等。馬鈴薯貯藏中關(guān)鍵問(wèn)題是抑芽和保鮮，即減少馬鈴薯發(fā)芽情況，降低馬鈴薯腐爛，保持馬鈴薯的品質(zhì)。過(guò)去一般采用噴霧、浸泡等方式對(duì)馬鈴薯進(jìn)行藥劑處理，但是人工投入巨大，甚至因?yàn)榻莼虬徇\(yùn)造成其他次生損傷，推廣效果不理想。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外開(kāi)始嘗試馬鈴薯貯藏藥劑的熏蒸施用方法，如Owolabi等[12]燈芯法施用香芹酮，美國(guó)阿塞托熱霧熏蒸法[13]等。加熱熏蒸具有人工投入小，施用簡(jiǎn)單，氣體藥劑可更加均勻地作用于馬鈴薯等優(yōu)勢(shì)，具有良好的應(yīng)用潛力。本研究創(chuàng)新采用電加熱熏蒸的原理，通過(guò)試驗(yàn)證明了加熱熏蒸CIPC具有良好的抑芽保鮮效果，為馬鈴薯安全貯藏提供了新的解決方案。本研究?jī)H在實(shí)驗(yàn)室模擬貯藏庫(kù)的環(huán)境下進(jìn)行并驗(yàn)證了加熱熏蒸CIPC對(duì)馬鈴薯的抑芽保鮮效果，但關(guān)于不同CIPC熏蒸的濃度、熏蒸的時(shí)期對(duì)馬鈴薯抑芽保鮮效果的影響仍需要進(jìn)一步探索。