不同溫度對馬鈴薯貯藏品質(zhì)及氧化酶活性的影響

張新憲，王亮

山西農(nóng)業(yè)大學(xué)（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院）農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮研究所（太原 030031）

馬鈴薯是四大糧食作物之一，營養(yǎng)物質(zhì)豐富，產(chǎn)量大，有“地下蘋果”的美譽[1]，是我國大部分地區(qū)的優(yōu)勢經(jīng)濟(jì)作物。山西地處黃土高原，晝夜溫差大，光照充足，是農(nóng)業(yè)部確定的馬鈴薯優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)之一，擁有眾多優(yōu)質(zhì)馬鈴薯資源。由于馬鈴薯屬于糧菜兼用的季節(jié)性農(nóng)產(chǎn)品，收獲時間相對集中且產(chǎn)量極大，僅依靠市場鮮食需求與深加工來解決馬鈴薯供給矛盾是非常困難的。通過適宜的貯藏，不僅可以調(diào)節(jié)市場供應(yīng)，還可以提高馬鈴薯的經(jīng)濟(jì)價值，因此對馬鈴薯收獲后進(jìn)行貯藏保鮮尤為重要。然而馬鈴薯在貯藏期間仍繼續(xù)進(jìn)行著各種生理活動，貯藏溫度不當(dāng)容易提高發(fā)芽、失重、腐爛等[2]問題發(fā)生的頻率，導(dǎo)致貯藏品質(zhì)下降，嚴(yán)重影響馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。因此，研究馬鈴薯在貯藏期間的品質(zhì)變化，并篩選出適合馬鈴薯貯藏的溫度是實際生產(chǎn)中亟待解決的關(guān)鍵問題。

目前國內(nèi)外學(xué)者對馬鈴薯的休眠萌發(fā)機理[3-4]、種質(zhì)資源多樣性[5-6]、深加工[7]、品種選育[8]等方面的研究均取得豐碩的成果，然而對不同貯藏溫度條件下晉薯貯藏效果的研究仍鮮見報道。因此，試驗以山西旱地栽培的晉薯16號為材料，研究不同貯藏溫度對馬鈴薯貯藏期間主要營養(yǎng)物質(zhì)、生理特性指標(biāo)及相關(guān)酶活性的影響，以期為晉薯貯藏條件優(yōu)化提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

晉薯16號，山西省嵐縣；PE保鮮袋（厚0.03 mm，規(guī)格為65 cm×70 cm的桶狀），山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮研究所。

過氧化物酶（POD）測定試劑盒，南京建成生物工程研究所有限公司；硫代巴比妥酸，上海展云化工有限公司；3,5-二硝基水楊酸（DNS），上?？曝S實業(yè)有限公司；三氯乙酸，上海宏瑞化工有限公司；氫氧化鈉、草酸等所有使用化學(xué)試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

恒溫冷庫，山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮研究所；Ultrospec 2000紫外-可見分光光度計，英國Pharmacia Biotech公司；Allegra X-30R低溫離心機，美國貝克曼庫爾特有限公司；CP224S電子天平，德國賽多利斯有限公司。

1.3 處理方法

挑選無病蟲害、無機械傷的馬鈴薯裝入襯有PE保鮮袋的塑料周轉(zhuǎn)箱中，每箱15 kg，隨機均勻分為4組，每組3個重復(fù)，分別置于2，4，6和20 ℃的恒溫冷庫中貯藏。自貯藏之日起，每30 d取樣1次測定各項指標(biāo)。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 失重率、腐爛率、發(fā)芽率的測定

失重率參照文獻(xiàn)[9]、腐爛率參照文獻(xiàn)[10]、發(fā)芽率參照文獻(xiàn)[11]的方法進(jìn)行測定。

1.4.2 還原糖含量的測定

參照文獻(xiàn)[12]的方法進(jìn)行測定。

1.4.3 淀粉含量的測定

參照文獻(xiàn)[13]的方法進(jìn)行測定。

1.4.4 丙二醛（MDA）含量測定

參照文獻(xiàn)[9]的方法進(jìn)行測定。

1.4.5 過氧化物酶（POD）活性測定

采用過氧化物酶（POD）測定試劑盒測定。

1.4.6 多酚氧化酶（PPO）活性測定

參照文獻(xiàn)[14]的方法進(jìn)行測定。

1.4.7 淀粉酶活性測定

參照文獻(xiàn)[7]的方法進(jìn)行測定。

1.5 數(shù)據(jù)分析

各試驗數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)測定后的平均值，采用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和繪圖，并計算標(biāo)準(zhǔn)誤差（±SE）。采用Excel 2010進(jìn)行顯著性差異分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 貯藏溫度對馬鈴薯發(fā)芽率、失重率及腐爛率的影響

溫度是影響馬鈴薯貯藏品質(zhì)的重要因素[15-16]。如圖1～圖3所示，不同貯藏溫度條件下隨著貯藏時間的延長，馬鈴薯發(fā)芽率、失重率及腐爛率均呈逐漸上升趨勢。貯藏60 d時，2和4 ℃條件下馬鈴薯尚未發(fā)芽，6 ℃條件下發(fā)芽率為6.68%，而20 ℃條件貯藏發(fā)芽率已達(dá)100%。貯藏至150 d時，2，4，6和20 ℃條件下馬鈴薯發(fā)芽率、失重率及腐爛率分別為：10.06%，4.39%和1.22%；25.54%，6.06%和1.9%；32.82%，9.49%和5.16%；100%，25.11%和15.3%。上述結(jié)果表明，2 ℃貯藏馬鈴薯可使發(fā)芽率、失重率與腐爛率均處于較低水平，與4，6和20 ℃處理相比，2 ℃貯藏對維持馬鈴薯商品屬性有較好的效果。Janave等[17]對馬鈴薯貯藏的研究也表明低溫貯藏能夠有效降低腐爛率、失重率，抑制出芽。

2.2 貯藏溫度對馬鈴薯還原糖含量的影響

如圖4所示，不同貯藏溫度條件下馬鈴薯還原糖含量呈先上升后下降的趨勢。馬鈴薯貯藏30 d時，2，4和6 ℃條件下還原糖含量小幅上升，貯藏至90 d時還原糖含量達(dá)到最大，與初始值相比分別增加了173%，144%和132%，顯著高于20 ℃條件下的馬鈴薯（p＜0.05，56%）。這是由于馬鈴薯在低溫貯藏會發(fā)生“低溫糖化”效應(yīng)，使淀粉大量向還原糖轉(zhuǎn)化，還原糖含量大幅升高，隨著貯藏時間的延長，馬鈴薯呼吸作用及營養(yǎng)代謝活動消耗部分還原糖，導(dǎo)致其含量降低[18]。貯藏至150 d時，2，4，6和20 ℃條件下，還原糖含量分別為0.81%，0.67%，0.61%和0.39%。上述結(jié)果表明，貯藏溫度是影響馬鈴薯還原糖含量的主要原因，2 ℃貯藏能夠減少還原糖的消耗，使還原糖含量保持在一個較高水平。

圖1 貯藏溫度對馬鈴薯發(fā)芽率的影響

圖2 貯藏溫度對馬鈴薯失重率的影響

圖3 貯藏溫度對馬鈴薯腐爛率的影響

圖4 貯藏溫度對馬鈴薯還原糖含量的影響

2.3 貯藏溫度對馬鈴薯淀粉含量的影響

淀粉是馬鈴薯主要營養(yǎng)物質(zhì)，淀粉含量的變化情況可以反映馬鈴薯品質(zhì)的變化。如圖5所示，不同貯藏溫度條件下馬鈴薯淀粉含量呈下降趨勢，且貯藏溫度越高，淀粉含量下降越快。但貯藏至60 d時，4 ℃貯藏的馬鈴薯淀粉含量高于2 ℃條件的馬鈴薯。這是由于2 ℃貯藏馬鈴薯時受低溫影響，出現(xiàn)“低溫糖化”現(xiàn)象。貯藏期間淀粉和還原糖之間可相互轉(zhuǎn)化，但是總體來說馬鈴薯在貯藏期間是淀粉含量逐漸減少的過程，當(dāng)貯藏溫度小于4 ℃時淀粉大量轉(zhuǎn)化還原糖的現(xiàn)象尤其明顯[19]。貯藏結(jié)束時，2，4和6 ℃馬鈴薯淀粉含量分別為初始值的73.49%，77.63%和70.33%，顯著高于20 ℃貯藏的馬鈴薯（p＜0.05，60%）；因此，4種貯藏溫度條件下馬鈴薯淀粉含量從高到低分別為4，2，6和20 ℃。

圖5 貯藏溫度對馬鈴薯淀粉含量的影響

2.4 貯藏溫度對馬鈴薯丙二醛（MDA）含量的影響

MDA是膜脂氧化作用的主要產(chǎn)物之一，在細(xì)胞內(nèi)的積累可作為果蔬衰老與膜傷害的標(biāo)志[20]。如圖6所示，貯藏至150 d時，在2和4 ℃條件下馬鈴薯MDA增長幅度較為平緩，兩者M(jìn)DA含量與初始值相比分別增加35.44%和68.96%；而在6和20 ℃條件下貯藏90 d，MDA含量急劇上升，在150 d時MDA含量達(dá)到10.82和15.68 mmol/g，與初始值相比分別增加107.27%和200.38%。不同貯藏溫度條件下MDA含量增加幅度為20 ℃＞6 ℃＞4 ℃＞2 ℃。結(jié)果說明2 ℃貯藏馬鈴薯能夠抑制MDA含量的迅速上升，從而減輕其對細(xì)胞膜的損傷。

圖6 貯藏溫度對馬鈴薯丙二醛含量的影響

2.5 貯藏溫度對馬鈴薯過氧化物酶（POD）活性的影響

POD是吲哚乙酸的側(cè)鏈氧化酶，其活性與吲哚乙酸含量呈反比關(guān)系，是調(diào)控馬鈴薯芽體萌發(fā)的關(guān)鍵酶[21]。如圖7所示，在整個貯藏期間，馬鈴薯POD活性呈先上升后下降的趨勢，且貯藏溫度越低，POD活性越高，各處理均在90 d時酶活性達(dá)到最大值。在2，4，6和20 ℃條件下貯藏馬鈴薯90 d，POD活性與初始值相比分別升高82.33%，73.45%，50.43%和35.97%，POD升高幅度表現(xiàn)為2 ℃＞4 ℃＞6 ℃＞20 ℃。貯藏90 d后POD活性呈下降趨勢，在150 d，2 ℃貯藏馬鈴薯時POD活性顯著高于其他處理（p＜0.05）。上述結(jié)果表明，將馬鈴薯貯藏于2 ℃可提高POD活性，對延緩馬鈴薯芽體的萌發(fā)有一定效果。

圖7 貯藏溫度對馬鈴薯塊莖POD活性的影響

2.6 貯藏溫度對馬鈴薯多酚氧化酶（PPO）活性的影響

PPO是將酚類物質(zhì)氧化成醌的關(guān)鍵酶[22]，其活性水平與馬鈴薯褐變程度密切相關(guān)[23-24]。如圖8所示，在整個貯藏期間，不同貯藏溫度條件下馬鈴薯的PPO活性整體呈先上升后下降的趨勢。貯藏90 d時，20 ℃條件下馬鈴薯PPO活性達(dá)到最大值26.57 U，是初始值的2.77倍，增加較明顯。而此時2，4和6 ℃條件下的PPO活性分別為12.79，13.67和14.76 U，與初始值相比分別升高33.64%，42.84%和54.23%，PPO活性雖有小幅增加，但是增幅相對平緩，與20 ℃處理組相比差異顯著（p＜0.05）。這是由于低溫抑制了酶的活性[25]。Li等[26]在鮮切馬鈴薯的研究中發(fā)現(xiàn)抑制PPO活性可以減輕馬鈴薯褐變程度。因此，馬鈴薯在2，4和6 ℃條件下貯藏其機體內(nèi)的PPO活性均能維持在較低水平，但是2 ℃與其他溫度處理相比，PPO活性更低，對抑制馬鈴薯的褐變更加有利。

2.7 不同貯藏溫度對馬鈴薯淀粉酶活性的影響

淀粉酶是降解淀粉的主要酶[27]。如圖9所示，2 ℃貯藏30 d時，受“低溫糖化”作用影響[29]，淀粉酶的活性顯著高于其它3組（p＜0.05），30 d后淀粉酶活性逐漸下降，貯藏120 d時有上升趨勢，但整個貯藏期淀粉酶活性變化較為平緩；4和6 ℃條件下，淀粉酶活性在0～90 d變化相對平緩，隨后酶活性大幅升高，貯藏至150 d時淀粉酶活性與初始值相比分別提高154%和181%。20 ℃貯藏條件下淀粉酶活性呈先上升后下降的趨勢，90 d時酶活性達(dá)到最大值83.1 U，是初始值的3.56倍，隨著貯藏時間的延長，淀粉酶活性逐漸降低。以上結(jié)果表明：2 ℃條件能使淀粉酶在貯藏期維持在相對穩(wěn)定水平，有利于馬鈴薯的長期貯藏。

圖8 貯藏溫度對馬鈴薯PPO活性的影響

圖9 貯藏溫度對馬鈴薯淀粉酶活性的影響

3 結(jié)論

以晉薯16號為試材，研究不同貯藏溫度下馬鈴薯貯藏期品質(zhì)及氧化酶活性的變化。結(jié)果表明，2 ℃條件可有效抑制馬鈴薯發(fā)芽率、失重率及腐爛率的升高，能維持淀粉含量保持在較高水平。雖然在低溫條件下貯藏會導(dǎo)致馬鈴薯還原糖含量上升，但是加工薯可在加工前進(jìn)行適當(dāng)回溫處理從而降低還原糖含量。2 ℃貯藏能夠降低MDA的積累，且能使POD活性維持在一個較高水平，同時抑制馬鈴薯PPO、淀粉酶活性的上升，有效保持晉薯16號的商品價值和食用價值，也為今后晉薯的合理貯藏提供了理論依據(jù)。