氯苯胺靈對(duì)馬鈴薯亞常溫發(fā)芽及品質(zhì)的影響

潘艷芳，張潔*，劉耀文，李芝萱，王麗花，李喜宏

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，北京 100193；2.天津科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300457）

馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）是繼水稻、小麥和玉米之后的第四大糧食作物，在人類膳食營養(yǎng)中占據(jù)重要角色[1]。當(dāng)前，中國馬鈴薯種植面積和產(chǎn)量均居世界第一[2]。2015年初，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部提出實(shí)施馬鈴薯主食化發(fā)展戰(zhàn)略，進(jìn)一步推進(jìn)我國馬鈴薯產(chǎn)業(yè)邁入關(guān)鍵的歷史階段[3]。但貯藏環(huán)節(jié)制約了產(chǎn)業(yè)發(fā)展，常規(guī)貯藏方式難以滿足馬鈴薯鮮食及加工原料的常年供應(yīng)。

世界范圍內(nèi)最常用實(shí)現(xiàn)馬鈴薯長期貯藏的環(huán)境條件為亞常溫8℃～12℃、相對(duì)濕度85%～90%[1]，此時(shí)塊莖呼吸速率減弱[4]，同時(shí)還可避免低溫貯藏引發(fā)淀粉降解轉(zhuǎn)化為還原糖的低溫糖化現(xiàn)象[5-7]。然而，馬鈴薯具有明顯的自然休眠期，通常為2～3個(gè)月[8-9]，之后便開始進(jìn)入萌發(fā)期發(fā)芽。馬鈴薯發(fā)芽引發(fā)塊莖品質(zhì)劣變、營養(yǎng)成分損耗及龍葵素積累等隱患[2，10-12]，每年造成的損耗率達(dá)30%以上[13]，成為馬鈴薯貯藏過程中亟待解決的問題[10]。

氯苯胺靈[isopropyl N-（3-chlorophenyl）carbamate，CIPC]作為抑制馬鈴薯塊莖發(fā)芽最有效、最常用的商業(yè)方法，其應(yīng)用效果已得到大規(guī)模的生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)[9，14]。研究指出，CIPC在8℃～12℃條件下對(duì)馬鈴薯的抑芽效果最為顯著，而且對(duì)塊莖貯藏期間生理及營養(yǎng)品質(zhì)不會(huì)產(chǎn)生不良影響[15-16]。另外，CIPC處理前塊莖需完成愈傷處理。鑒于CIPC使用所帶來的安全及環(huán)境問題，美國食品與藥物管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）及美國環(huán)境保護(hù)署（US Environmental Protection Agency，EPA）規(guī)定其最低殘留限量為30mg/kg。

目前國內(nèi)外研究均集中于CIPC的施用劑型、方法及抑芽效果等方面，對(duì)于在其作用下馬鈴薯12℃亞常溫貯藏營養(yǎng)品質(zhì)變化規(guī)律，尤其涉及塊莖不同部位殘留量及降解動(dòng)態(tài)研究鮮有報(bào)道。因此，本研究以短休眠期品種費(fèi)烏瑞它馬鈴薯為試材，采用CIPC處理后于12℃亞常溫條件下貯藏，分析發(fā)芽及品質(zhì)變化規(guī)律并與4℃低溫和12℃亞常溫貯藏效果進(jìn)行對(duì)比，并測定CIPC在塊莖薯皮和薯肉不同部位的殘留動(dòng)態(tài)，以期實(shí)現(xiàn)亞常溫結(jié)合低劑量抑芽劑長期貯藏馬鈴薯的效果，為馬鈴薯貯藏及加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與處理

供試馬鈴薯為費(fèi)烏瑞它，塊莖呈橢圓形、淡黃皮、黃肉。挑選無機(jī)械傷、無發(fā)芽綠變、單果重100 g～150 g的塊莖，首先置于溫度10℃～15℃、相對(duì)濕度85%～95%、避光條件下愈傷2周，之后分為如下3組處理，每組120個(gè)塊莖（包含3個(gè)重復(fù)），每隔30 d定期測定相關(guān)指標(biāo)。

1）4℃組：溫度（4.0±0.5）℃、相對(duì)濕度 85%～95%的高精度保鮮實(shí)驗(yàn)箱中貯藏。

2）12℃組：溫度（12.0±0.5）℃、相對(duì)濕度 85%～95%的高精度保鮮實(shí)驗(yàn)箱中貯藏。

3）12℃+0.3g/kgCIPC組：將有效質(zhì)量濃度為0.3g/kg（以馬鈴薯質(zhì)量計(jì)）的CIPC粉劑均勻噴施于馬鈴薯表面，套密封大賬處理5 d后，轉(zhuǎn)入溫度（12.0±0.5）℃、相對(duì)濕度85%～95%的高精度保鮮實(shí)驗(yàn)箱中貯藏。其中0.3 g/kg CIPC 處理濃度基于前期試驗(yàn)（0、0.1、0.3、0.5 g/kg）結(jié)果優(yōu)選得到。

1.2 試劑與儀器

2.5%CIPC粉劑：壽光市金宇化工有限責(zé)任公司；鹽酸、乙醇、3，5-二硝基水楊酸、考馬斯亮藍(lán)（均為分析純）：天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠；甲醇、乙腈（均為色譜純）：上海源葉生物科技有限公司。

高精度保鮮實(shí)驗(yàn)箱（GH-330）：天津捷盛東輝保鮮科技有限公司；果蔬呼吸測定儀（GXH-3051H）：北京均方理化科技研究所；紫外可見分光光度計(jì)（T6）：北京普析通用儀器有限公司；高速冷凍離心機(jī)（Centrifuge 5804R）：德國Eppendorf公司；高效液相色譜儀（LC-20A）：日本島津公司。

1.3 指標(biāo)測定方法

1.3.1 發(fā)芽率與失重率

以塊莖的第一個(gè)芽長度達(dá)到2 mm作為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)發(fā)芽率，公式如下。

失重率采用稱量法測定，公式如下。

1.3.2 呼吸強(qiáng)度測定

馬鈴薯呼吸強(qiáng)度采用GXH-3051H果蔬呼吸測定儀進(jìn)行測定[17]，結(jié)果以mg CO2/（kg·h）表示。

1.3.3 營養(yǎng)物質(zhì)含量測定

馬鈴薯的淀粉含量采用酸水解法測定，具體參照GB 5009.9—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中淀粉的測定》進(jìn)行測定；還原糖含量采用3，5-二硝基水楊酸法[18]測定；可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250法[19]測定。

1.3.4 CIPC殘留量測定

對(duì)馬鈴薯的薯皮（表皮1 mm～2 mm樣品）和薯肉分別進(jìn)行CIPC殘留量測定，具體參考程建新[9]的方法稍作修改。準(zhǔn)確稱取薯皮、薯肉各5.0 g，研磨至勻漿后加入甲醇超聲輔助提取60 min，取出后用甲醇定容至100mL，過0.45μm微孔濾膜后待測。色譜條件：Kromasil C18 柱（5 μm，3.9 mm×150 mm），流動(dòng)相為甲醇∶乙腈∶水=80∶10∶10（體積比），流速 0.7 mL/min，進(jìn)樣量 20 μL，檢測波長254 nm。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

各指標(biāo)測定結(jié)果來自3次重復(fù)的平均值，所有數(shù)據(jù)結(jié)果均顯示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差；采用SPSS 19.0軟件對(duì)所得數(shù)據(jù)在0.05水平上進(jìn)行Duncan氏多重比較差異顯著分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理下馬鈴薯塊莖發(fā)芽率變化

馬鈴薯休眠期過后的發(fā)芽是其貯藏過程中最大的問題，不僅引發(fā)塊莖失水皺縮等品質(zhì)下降問題，還會(huì)在芽眼周圍積累龍葵素等毒性物質(zhì)[2，10]，不同處理對(duì)馬鈴薯塊莖貯藏期間發(fā)芽率的影響見圖1。

圖1 不同處理對(duì)馬鈴薯塊莖貯藏期間發(fā)芽率的影響Fig.1 Effect of different treatment on sprouting rate of potato tuber during storage

由圖1可知，馬鈴薯在12℃條件下貯藏60 d時(shí)開始發(fā)芽，且隨貯藏時(shí)間延長，發(fā)芽率與貯藏時(shí)間呈正相關(guān)增加趨勢(shì)。而在4℃低溫條件下貯藏的馬鈴薯塊莖發(fā)芽延遲至120 d，且發(fā)芽率僅為2.3%。經(jīng)12℃+0.3 g/kg CIPC處理后的馬鈴薯塊莖發(fā)芽延遲至90 d，發(fā)芽率為2.6%。貯藏150 d時(shí)，12℃處理的馬鈴薯發(fā)芽率上升至33.0%，相比之下4℃和12℃+0.3 g/kg CIPC組分別降低87.9%和62.7%，差異達(dá)到顯著水平（P＜0.05）。結(jié)果表明，4℃低溫貯藏抑制馬鈴薯塊莖發(fā)芽效果最為顯著，而12℃+0.3 g/kg CIPC組也顯著減緩了塊莖發(fā)芽率的上升。

2.2 不同處理下馬鈴薯塊莖失重率變化

不同處理對(duì)馬鈴薯塊莖貯藏期間失重率的影響見圖2。

圖2 不同處理對(duì)馬鈴薯塊莖貯藏期間失重率的影響Fig.2 Effect of different treatment on weight loss rate of potato tuber during storage

由圖2可知，4℃組與12℃+0.3 g/kg CIPC組的塊莖失重率均全程顯著低于12℃組（P＜0.05）。貯藏150 d時(shí)，12℃組的失重率已達(dá)到2.7%，同期12℃+0.3 g/kg CIPC組為1.8%、4℃組為1.2%，分別比12℃組降低33.3%和55.6%。因此，不論是4℃還是12℃+0.3 g/kg CIPC處理均對(duì)降低塊莖失重率有顯著的效果。

2.3 不同處理下馬鈴薯塊莖呼吸強(qiáng)度變化

馬鈴薯收獲后的品質(zhì)變化與其貯藏期間的呼吸強(qiáng)度密切相關(guān)[20]。不同處理對(duì)馬鈴薯塊莖貯藏期間呼吸強(qiáng)度的影響見圖3。

圖3 不同處理對(duì)馬鈴薯塊莖貯藏期間呼吸強(qiáng)度的影響Fig.3 Effect of different treatment on respiratory intensity of potato tuber during storage

由圖3可知，在4℃條件下貯藏的馬鈴薯塊莖呼吸強(qiáng)度變化趨勢(shì)相對(duì)平緩且整體保持在較低水平，表明低溫冷藏有效抑制了塊莖的呼吸代謝。而12℃條件下貯藏的馬鈴薯在0～60 d的休眠期內(nèi)呼吸強(qiáng)度變化不大，但之后隨著休眠期的結(jié)束塊莖呼吸逐漸旺盛，12℃組在貯藏150 d時(shí)呼吸強(qiáng)度達(dá)到貯藏前的4.4倍；12℃+0.3 g/kg CIPC組則有效抑制了塊莖的呼吸，貯藏結(jié)束時(shí)相比12℃組降低了38.2%（P＜0.05）。

2.4 不同處理下馬鈴薯塊莖營養(yǎng)品質(zhì)變化

不同處理對(duì)馬鈴薯塊莖貯藏期間淀粉含量、還原糖含量及可溶性蛋白含量的影響見圖4。

圖4 不同處理對(duì)馬鈴薯塊莖貯藏期間淀粉含量、還原糖含量及可溶性蛋白含量的影響Fig.4 Effect of different treatment on starch content，reducing sugar content and soluble protein content of potato tuber during storage

由圖4A可知，淀粉作為馬鈴薯的儲(chǔ)能物質(zhì)，在貯藏期間被不斷消耗而含量整體呈降低趨勢(shì)，尤其是貯藏60 d后，淀粉轉(zhuǎn)化加快用以維持自身消耗及塊莖萌發(fā)所需能量。而塊莖中還原糖含量可由淀粉轉(zhuǎn)化而來，兩者含量變化與環(huán)境溫度密切相關(guān)[21]。本研究中，4℃貯藏明顯加快了淀粉的轉(zhuǎn)化和消耗，同時(shí)還原糖含量逐漸上升（圖4B）。在貯藏中后期，4℃下貯藏塊莖的淀粉和還原糖含量分別顯著低于和顯著高于12℃（P＜0.05），這與低溫糖化結(jié)果相吻合，對(duì)加工品質(zhì)有極大影響[22]。貯藏150 d時(shí)12℃+0.3 g/kg CIPC組的淀粉含量高于12℃組，且還原糖含量低于12℃組，說明12℃+0.3 g/kg CIPC處理抑制了淀粉的水解，從而減少了還原糖的合成，但兩者之間差異不顯著（P＞0.05）。

由圖4C可知，不同處理后馬鈴薯塊莖的可溶性蛋白含量基本呈現(xiàn)先降低后升高再降低的變化趨勢(shì)，其中貯藏30 d～60 d內(nèi)的增長可能是由于塊莖鮮重的損失，或是塊莖萌發(fā)前相關(guān)酶活性的增強(qiáng)，進(jìn)而導(dǎo)致蛋白質(zhì)的合成活躍[9]。貯藏60 d后隨著塊莖發(fā)芽引發(fā)蛋白質(zhì)代謝降解，各組的可溶性蛋白含量均有所降低。貯藏結(jié)束時(shí)，4℃條件下貯藏塊莖的可溶性蛋白含量最高，與12℃條件下貯藏相比差異顯著（P＜0.05），而12℃+0.3 g/kg CIPC處理對(duì)塊莖可溶性蛋白含量影響不顯著（P＞0.05）。

2.5 馬鈴薯塊莖CIPC殘留量變化

本試驗(yàn)中CIPC作為馬鈴薯亞常溫（12℃）貯藏過程中的輔助抑芽劑，其在薯皮和薯肉中的殘留量隨時(shí)間延長均不斷下降，馬鈴薯塊莖貯藏期間CIPC殘留量動(dòng)態(tài)變化見圖5。

圖5 馬鈴薯塊莖貯藏期間CIPC殘留量動(dòng)態(tài)變化Fig.5 Dynamic change of CIPC residue in potato tuber during storage

由圖5可知，馬鈴薯塊莖薯皮和薯肉中CIPC在短期貯藏30 d后均降解到國際殘留限量標(biāo)準(zhǔn)（30 mg/kg）以下；長期貯藏150 d時(shí)薯皮和薯肉中CIPC殘留量分別為3.78 mg/kg和2.31 mg/kg，降解率均高達(dá)98%以上，遠(yuǎn)低于國際殘留限量標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

低溫貯藏抑芽效果顯著，本研究中4℃條件下馬鈴薯塊莖的呼吸強(qiáng)度明顯降低，塊莖發(fā)芽率和失重率也都保持在最低水平，但同時(shí)帶來的問題是淀粉轉(zhuǎn)化為還原糖的速率顯著升高。而12℃+0.3 g/kg CIPC處理在有效避免低溫糖化、保持塊莖營養(yǎng)品質(zhì)的前提下，顯著抑制了塊莖的呼吸強(qiáng)度，進(jìn)而減輕發(fā)芽率和鮮重?fù)p失，降低馬鈴薯貯藏期間因發(fā)芽造成的損耗。通過對(duì)馬鈴薯薯皮和薯肉中CIPC殘留量檢測分析，短期貯藏30 d后CIPC殘留即低于FDA和EPA限量標(biāo)準(zhǔn)，長期貯藏150 d時(shí)降解率均高達(dá)98%以上，無殘留安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，12℃+0.3 g/kg CIPC處理可在一定程度上代替低溫冷藏，作為亞常溫條件下實(shí)現(xiàn)馬鈴薯塊莖長期貯藏的方法。