秦薯5號甘薯營養(yǎng)成分測定及貯前低溫處理對貯藏品質的影響

楊曉月，郜海燕，鐘迪穎，張潤光，張有林*

1(陜西師范大學 食品工程與營養(yǎng)科學學院，陜西 西安,710119)2(浙江省農(nóng)業(yè)科學院 食品科學研究所，浙江 杭州,310021)

甘薯(Ipomoeatatatas(L.)Lam.)是旋花科番薯屬兼具糧食作物和經(jīng)濟作物的一個重要物種[1]，原產(chǎn)于南美洲，在中國有400 多年的栽培歷史。甘薯營養(yǎng)豐富，被世界衛(wèi)生組織評為六大類最健康食品之一，同時被列為13種最佳蔬菜的冠軍[2]。甘薯對貯藏溫度比較敏感，貯藏溫度不當很容易形成冷害，造成甘薯腐爛變質，據(jù)有關部門統(tǒng)計,有10%～15% 的甘薯因保藏不當而造成浪費[3]，研究甘薯貯藏新技術成為當務之急。

在甘薯采后生理研究方面，大多數(shù)甘薯品種屬于呼吸躍變型[4-7]。在甘薯貯藏技術研究方面，國外設備優(yōu)良的冷庫能使甘薯貯藏一年時間[8]，但設備昂貴、條件苛刻，不利于大面積推廣。我國目前仍采用傳統(tǒng)的貯藏方式，一般是在甘薯入窖前用農(nóng)藥進行噴灑或浸泡處理[9-11]，貯藏效果不佳且農(nóng)藥殘留量高。目前甘薯貯藏方式主要有高溫窖藏、控溫控濕貯藏、氣調保鮮貯藏等[11]。張有林等[12]通過實驗得出秦薯5號甘薯最適貯藏溫度為11℃，低溫、噻苯咪唑熏蒸結合塑料袋包裝對甘薯貯藏有較好效果。吳丹寧等[13]發(fā)現(xiàn)熱水浸泡對甘薯有一定的防腐作用，用55 ℃熱水浸泡處理的甘薯過氧化氫酶、過氧化物酶、超氧化物歧化酶活性較高。目前我國采用機械冷庫對甘薯實施規(guī)模化貯藏方面應用還比較少。低溫預處理作為一種保藏技術，操作相對簡單易實現(xiàn)，比較符合我國當前國情，并且已有研究表明適宜的低溫預處理可以減輕枇杷[14]、葡萄柚[15]等的冷害發(fā)生。本研究旨在探索貯前低溫處理對甘薯采后生理及貯期品質的影響，為甘薯貯藏保鮮提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料及試劑

試驗用甘薯為陜西省主栽品種秦薯5號，2018年10月采自陜西省合陽縣北雷鎮(zhèn)，采后立即運回實驗室，挑選品質好、無病害且單果質量在250.0～300.0 g之間的甘薯，在溫度29 ℃、濕度85%～90%條件下愈傷5 d后作為試驗樣品。

抗壞血酸、3,5-二硝基水楊酸、咔唑均為分析純，西安市化學玻璃儀器公司；2,6-二氯酚靛酚，成都科龍化工試劑廠；果膠，美國Sigma公司；超氧化物歧化酶試劑盒、多聚半乳糖醛酸酶試劑盒、淀粉酶試劑盒，南京建成生物工程研究所。

1.2 儀器及設備

T6新世紀紫外可見分光光度計，北京普析通用儀器有限責任公司；Sartorius型冷凍離心機，美國sigma公司；Kjeltec 2300型全自動凱氏定氮儀，瑞典福斯公司；膳食纖維測定儀，意大利VELP公司；TA-XT2i型質構儀，英國Stable Micro System公司；LGJ-18C型真空冷凍干燥機，北京四環(huán)科學儀器廠；大氣采樣器，宏宇環(huán)保應用研究所；DZ-2SD型多功能真空封裝機，東莞金橋科技電器制造有限公司；玻璃儀器氣流干燥器，長城科工貿(mào)有限公司；機械冷庫,西安新華保鮮有限責任公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計

將愈傷5 d的秦薯5號甘薯分為3組，分別在2、4、6 ℃下存放2 d，后在溫度11 ℃、濕度80%～85%冷庫中貯藏，以不做貯前低溫處理，直接在11 ℃下貯藏為對照，每個處理設置3個重復，每個重復20個果，均放置于泡沫箱中。

1.3.2 生理指標及測定方法

出汁率參照廖望等[16]的方法測定;維生素E含量按照國標GB 5009.82—2016測定;灰分含量按照國標GB 5009.4—2016測定;抗壞血酸含量用2,6-二氯酚靛酚滴定法測定;還原糖含量用DNS比色法[17]測定;淀粉含量用酸水解法(GB 5009.9—2016)測定;果膠含量用咔唑比色法[17]測定;多聚半乳糖醛酸酶(polygalacturonase, PG)、超氧化物歧化酶(super oxide dismutase, SOD)、淀粉酶活性用試劑盒法測定;粗纖維含量用膳食纖維測定儀測定;蛋白質含量用全自動凱氏定氮儀測定。

商品果率按公式(1)計算：

商品果率/%=[商品果數(shù)(沒有冷害癥狀和軟爛現(xiàn)象)/果實總數(shù)]×100

(1)

腐爛指數(shù)按公式(2)計算：

腐爛指數(shù)=∑[(腐爛級別)×(該級別果實個數(shù))]/

(最高腐爛級別×果實總個數(shù))

(2)

式中，腐爛級別評定標準：0級，果面無腐爛；1級，腐爛斑面積小于果實面積2.5%；2級，腐爛斑面積占果實面積2.6%～5.0%；3級，腐爛斑面積占果實面積5.1%～7.5%；4級，腐爛斑面積占果實面積7.6%～10.0%；5級，腐爛斑面積占果實面積10.1%～12.5%；6級，腐爛斑面積大于果實面積12.5%。

1.3.3 貯后感官鑒評

貯藏到210 d，由5名專業(yè)人員對不同處理的秦薯5號甘薯用微波爐加熱蒸熟，從口感、色澤、形狀、黏性、薯香味等5個方面進行感官鑒評，評分標準見表1。

表1 甘薯感官鑒評表

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010統(tǒng)計分析軟件數(shù)據(jù)整理、分析與作圖，利用SPSS軟件方差分析, 多重比較采用 Duncan新復極差測驗，顯著水平取P<0.05(差異顯著)。文中數(shù)值均從低溫處理之日算起。

2 結果與分析

2.1 秦薯5號甘薯主要營養(yǎng)成分表

采后貯藏前對秦薯5號甘薯的主要營養(yǎng)成分進行了測定，結果見表2。由表2看出，秦薯5號甘薯的淀粉和還原糖含量較高，使其具有較甜的口感，并可作為生產(chǎn)淀粉的好原料。

表2 秦薯5號甘薯主要營養(yǎng)成分表

2.2 貯前低溫處理對秦薯5號甘薯貯藏期酶活性的影響

2.2.1 貯前低溫處理對淀粉酶活性的影響

淀粉酶的活性影響果蔬貯期淀粉含量，是判斷果蔬衰老的標志之一。由圖1看出，秦薯5號甘薯貯藏到60 d淀粉酶活性達到了高峰，可能是因為貯藏過程中出現(xiàn)了新的淀粉酶表達，使淀粉酶活性出現(xiàn)上升趨勢[18]。貯前4 ℃低溫處理貯期淀粉酶活性處于最低狀態(tài)，貯藏到210 d與其他組差異顯著(P<0.05)，表明貯前4 ℃低溫處理對秦薯5號甘薯淀粉酶的活性有抑制作用，可使果實保持較高的淀粉含量。

圖1 貯前低溫處理貯期淀粉酶活性變化

2.2.2 貯前低溫處理對PG活性的影響

多聚半乳糖醛酸酶(PG)能降解果膠，使細胞壁破損，PG活性高會使果實變軟。圖2看出，貯藏期間PG活性隨時間波動變化，貯前低溫處理明顯抑制了PG活性高峰的大小，貯前4 ℃低溫處理的PG活性始終處于較低狀態(tài)，貯藏到210 d與其他處理相比差異顯著(P<0.05)。表明貯前4 ℃低溫處理能有效降低PG活性，防止果實軟化變質。

圖2 貯前低溫處理貯期PG活性變化

2.2.3 貯前低溫處理對SOD活性的影響

超氧化物歧化酶(SOD)是生物體內(nèi)清除自由基的主要酶類，具有維持活性氧代謝平衡、保護膜結構的功能[19]，對延緩果蔬衰老具有重要的作用。由圖3看出，秦薯5號甘薯在貯藏期間SOD活性整體呈上升趨勢，貯前4 ℃低溫處理的秦薯5號甘薯貯期SOD活性最高，貯藏210 d后與其他處理差異顯著(P<0.05)。表明貯前4 ℃低溫處理可有效保持甘薯SOD活性，對其衰老有延緩作用。

圖3 貯前低溫處理貯期SOD活性變化

2.3 貯前低溫處理對秦薯5號甘薯貯藏品質的影響

2.3.1 貯前低溫處理對淀粉含量的影響

淀粉含量可作為鑒定甘薯貯期品質好壞的重要指標，在貯藏過程中淀粉含量總體呈下降趨勢，溫度、品種等因素會影響淀粉含量[20-21]。在貯藏期間，淀粉因為呼吸和能量代謝容易被水解成各種淀粉降解物。由圖3看出，淀粉含量在貯藏初期略有上升，之后急速下降，在90 d后趨于穩(wěn)定，貯前4 ℃低溫處理的秦薯5號甘薯貯期淀粉含量始終處于較高水平，貯藏210 d后與其他處理差異顯著(P<0.05)。表明貯前4 ℃低溫處理可減緩淀粉的消耗。

圖4 貯前低溫處理貯期淀粉含量的變化

2.3.2 貯前低溫處理對還原糖含量的影響

還原糖是果蔬主要的營養(yǎng)成分，是影響甘薯口感和貯藏品質的主要指標。由圖5看出，貯藏30 d和90 d時還原糖含量出現(xiàn)2個波谷，貯藏60 d和150 d時出現(xiàn)2個高峰，貯藏后期下降緩慢。以貯前4 ℃低溫處理還原糖含量始終處于較低水平，貯藏210 d時與其他處理組差異顯著(P<0.05)。甘薯貯藏期內(nèi)淀粉水解生成還原糖導致其含量上升，實驗結果說明貯前4 ℃低溫處理能防止淀粉轉化，可有效抑制還原糖含量的上升，具有延長貯藏期的作用。

圖5 貯前低溫處理貯期還原糖含量的變化

2.3.3 貯前低溫處理對抗壞血酸含量的影響

抗壞血酸在生物新陳代謝過程中起著重要的調節(jié)作用，但在貯藏期間很容易流失，抗壞血酸的含量是評價果蔬貯藏效果的指標之一。由圖6看出，貯期各處理組的抗壞血酸含量均呈下降趨勢，貯前4 ℃低溫處理始終處于較高水平，貯藏到210 d時抗壞血酸含量與其他處理差異顯著(P<0.05)。

圖6 貯前低溫處理貯期抗壞血酸含量的變化

2.3.4 貯前低溫處理對原果膠含量的影響

原果膠不溶于水，常與纖維素和半纖維素結合存在于細胞壁之間，維持著果實硬度。隨著果實成熟，原果膠分解為可溶性果膠，使果肉軟化，不利于貯藏，原果膠含量是反映果蔬質地的重要指標。由圖7看出，貯藏前30 d，原果膠含量迅速下降，30 d后原果膠含量下降緩慢，貯前4 ℃低溫處理組始終處于較高水平，貯藏210 d時與其他處理組差異顯著(P<0.05)。

2.3.5 貯前低溫處理對甘薯商品果率的影響

商品果率可直觀地反映貯藏效果，由表3看出，貯前低溫有助于延長果實的保存期，以貯前4 ℃處理效果為好，貯藏210 d商品果率可達90%，與其他處理組差異顯著(P<0.05)。

圖7 貯前低溫處理貯期原果膠含量的變化

表3 貯前低溫處理貯后甘薯商品果率

2.3.6 貯前低溫處理對甘薯腐爛情況的影響

甘薯發(fā)生冷害后，表皮會有凹陷的斑塊產(chǎn)生，嚴重時會發(fā)軟腐爛，因此腐爛指數(shù)可以反映出甘薯受冷害的情況。由圖8看出，貯前4 ℃處理下的甘薯腐爛指數(shù)始終處于較低水平，貯藏210 d時與其他處理差異顯著(P<0.05)。這表明貯前4 ℃低溫處理可防止甘薯腐爛，延緩衰老。

圖8 貯前低溫處理貯后甘薯腐爛指數(shù)的變化

2.3.7 貯前低溫處理對甘薯質構特性的影響

由質構儀測得甘薯采后第3 天和貯前4 ℃低溫處理后貯藏210 d時的質構特征值見表4。由表4看出，貯前4 ℃低溫處理的甘薯，貯藏到第210天其彈性、黏性、咀嚼性等都較好，與采后第3天差異不顯著(P>0.05)。

表4 甘薯的質構

2.3.8 貯前低溫處理對甘薯貯后感官品質的影響

對貯藏210 d的甘薯由5位專業(yè)人員進行感官鑒評，結果見表5。由表5看出，貯前4 ℃低溫處理的甘薯在口感﹑色澤﹑形狀、黏性、薯香味等方面的評分均優(yōu)于其他處理，可見貯前4 ℃低溫處理較好地保持了甘薯原有的特色風味。

表5 貯前低溫處理甘薯貯藏210 d感官評分表

3 討論與結論

秦薯5號甘薯營養(yǎng)豐富，還原糖和淀粉含量都比較高，有研究表明，貯藏期間淀粉含量、還原糖含量都與呼吸強度有密切關系[22]。甘薯在受到冷害后，除了本身易發(fā)軟腐爛，同時抗病性下降，霉爛率升高，大大縮短了貯藏期。冷害會使果蔬細胞膜的完整性和結構發(fā)生變化，接著會使植物活性氧的代謝失調?？寡趸傅幕钚耘c果蔬的耐冷性呈正相關，SOD是保護細胞不受超氧化物自由基侵害的重要酶之一，它在抗冷、抗逆性方面起著重要作用?？箟难嵩诨钚匝趺摱具^程中起重要作用[23]。在本實驗中，貯前低溫處理組SOD活性、抗壞血酸含量都保持在較高水平，說明貯前低溫處理確實可以減緩冷害的發(fā)生。

甘薯低溫貯藏易造成冷害，冷害形成的原因比較復雜，造成的危害也很嚴重[24]。有學者認為果蔬采后冷害一般分為2個階段，第一階段主要受果實品種和成熟度的影響，危害大但可逆；第二階段主要受果膠物質代謝變化所造成，危害是不可逆的。貯前低溫處理能延緩甘薯衰老的原因可能是降低了甘薯采后初期呼吸強度，抑制了果膠酶活性，產(chǎn)生的冷害為可逆性冷害，在貯藏過程中得到了恢復。目前關于低溫預處理減輕果實冷害的機制并不十分清楚，很多學者認為主要與通過增強果實抗氧化體系、誘導抗冷基因以及特殊蛋白的表達有關[25]。通過誘導抗冷基因的表達，反映在延緩果實衰老的相關酶活性受到保護，從而減輕冷害發(fā)生。

秦薯5號甘薯貯前低溫處理能有效抑制淀粉酶、多聚半乳糖醛酸酶的活性，較好維持SOD酶活性，減緩抗壞血酸、淀粉、原果膠含量的下降速率，抑制淀粉向還原糖的轉變，使還原糖含量維持在較低水平。秦薯5號甘薯采后溫度29 ℃、濕度85%～90%愈傷5 d，貯前4 ℃低溫處理后于11 ℃貯藏210 d，商品果率90%，各項感官指標均表現(xiàn)良好。