甘薯采后貯藏保鮮技術(shù)研究進展及展望

劉洋洋，宋佳樂，司增志，喬亞科,2，劉云峰，吉志新

（1.河北科技師范學院 農(nóng)學與生物科技學院，河北 秦皇島 066600；2.河北省（秦皇島）甘薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院，河北 秦皇島 066400；3.河北中薯農(nóng)業(yè)科技集團股份有限公司，河北 秦皇島 066400）

甘薯（）在世界糧食作物排名上位列第7，16世紀末從南美洲引入我國，到現(xiàn)在已經(jīng)栽培種植了400多年，因栽植地域不同又被稱為地瓜、紅苕、番薯等，為旋花科番薯屬的一個重要栽培種。據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）統(tǒng)計顯示，我國2019年甘薯的種植面積為2.37×10hm，總產(chǎn)量約0.52億t，分別占世界的30.55%和56.62%，均居世界首位。我國一直是世界上最大的甘薯生產(chǎn)國，而且目前應用在實際生產(chǎn)上的甘薯品種（系）均為自主選育，且95%以上都是良種，如‘煙薯25’是目前一種較為優(yōu)質(zhì)的食用型甘薯品種，還有應用面積較大的淀粉型甘薯‘商薯19’等都是我國良種自育品種，良種自育促進了我國甘薯整體產(chǎn)業(yè)的健康快速發(fā)展。

作為一種根莖類高產(chǎn)作物，甘薯本身富含多種人體必需的維生素、蛋白質(zhì)、膳食纖維、脂肪、氨基酸，以及鈣和鐵等多種礦物質(zhì)，并含有多酚、多糖、花青素等多種生物活性成分，具有保健功效，被世界衛(wèi)生組織認可且評選為優(yōu)質(zhì)食物。目前甘薯主要用于加工成食品原料、飼料、工業(yè)產(chǎn)品以及應用于園林綠化觀賞中，是世界上重要的糧食、經(jīng)濟作物。因此，甘薯具有非常良好的發(fā)展前景。

由于甘薯收獲的季節(jié)性、地域性以及收獲方式的不同，給甘薯采后統(tǒng)一貯藏管理環(huán)節(jié)帶來了較大困難，只有做好薯塊采后的貯藏保鮮才能真正意義上達到甘薯的豐產(chǎn)豐收。由于新鮮薯塊含水量高、體積較大、組織脆嫩，在收獲、運輸和貯藏過程中，稍有不慎極易擦傷薯皮，感染病菌，且貯藏環(huán)境中溫濕度、氣體濃度變化，使得甘薯在貯藏期間會隨著條件變化而出現(xiàn)萎蔫萌芽、霉變腐爛等感官及內(nèi)在品質(zhì)的變化，喪失商品價值。所以，在當下這個綠色食品被追捧的綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展時代中，做好甘薯的科學綠色貯藏保鮮和綜合開發(fā)利用，不僅對我國人民的健康膳食平衡具有十分重要的推進作用，更有利于幫助農(nóng)民科學致富、提高經(jīng)濟效益、推進鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)發(fā)展興旺。

1 甘薯采后貯藏問題

在常規(guī)貯藏下，由于收獲不當或者貯藏環(huán)境中溫濕度、氧氣濃度變化以及微生物病菌的侵染，甘薯極易遭受各種生理性病害或微生物病害，這會導致甘薯在貯藏期較短時容易出現(xiàn)營養(yǎng)損失多甚至爛窖的情況。

1.1 生理性病害

甘薯的生理性病害主要分為冷害凍害、干害濕害、缺氧傷害三大類。有研究發(fā)現(xiàn)，適合薯塊短期貯藏（28 d內(nèi)）的溫度為8℃，適合長期貯藏（84 d內(nèi)）的溫度為12℃。若貯藏溫度過高，薯塊易失水萎蔫，營養(yǎng)物質(zhì)損耗流失，極易發(fā)芽，不宜食用，商品率大大降低。相反，貯溫過低時又會引發(fā)生理冷害，薯塊表皮出現(xiàn)凹陷斑塊，癥狀輕的薯塊中心會形成硬塊，癥狀嚴重的薯塊發(fā)軟水爛，當貯藏溫度低于0℃則稱為凍害。要保持甘薯薯塊的新鮮度，除了溫度之外，還需要達到一定的濕度條件。薯塊最適的貯藏濕度為85%~95%，在貯藏濕度低于80%時，薯塊呼吸強度顯著提高，水分及養(yǎng)分消耗較多，貯藏保鮮能力下降。當濕度過低時，薯塊會因失水過多而出現(xiàn)生理萎蔫，薯皮顏色發(fā)暗，出現(xiàn)“皺皮糠心”的現(xiàn)象，造成干害，品質(zhì)下降。相反，貯藏環(huán)境相對濕度過高，甘薯易出現(xiàn)“發(fā)汗”現(xiàn)象，浸濕薯塊的表層，導致病菌侵染繁殖，造成濕害，形成爛窖的情況。呼吸作用是農(nóng)產(chǎn)品收獲后重要的生理活動之一。甘薯屬于呼吸躍變型作物，其貯藏空氣中的含氧量應4.5%及以上。若在甘薯貯藏初期過早密封，會消耗貯存環(huán)境中的氧氣，周圍環(huán)境中CO濃度過高，薯塊進行無氧呼吸引起內(nèi)部發(fā)酵，導致生理機能減弱而形成缺氧生理病害，最終發(fā)生腐爛。

1.2 微生物病害

貯藏中挑選的甘薯若有破皮、帶病現(xiàn)象以及貯藏環(huán)境帶有病菌都是造成甘薯發(fā)生微生物病害的原因。據(jù)統(tǒng)計，在我國甘薯損失量約占貯藏量的10%，經(jīng)常會出現(xiàn)甘薯爛窖的情況。目前常見的貯藏期病害有黑斑病、軟腐病、干腐病、灰霉病等10余種，甘薯長喙殼菌（Ell.&Halst.）、黑根霉菌（Her.）、灰葡萄孢菌（Pers）是引起貯藏期微生物病害的重要病原菌。甘薯長喙殼菌最初就是從甘薯中分離出來的，由它引起的黑斑病是我國北部甘薯產(chǎn)區(qū)三大病害之一，在貯藏保鮮期危害最嚴重。若貯藏初期的氣溫較高時，甘薯容易發(fā)生黑斑病，表現(xiàn)為膏藥狀的青黑色陷斑，薯肉變?yōu)榍嗪谏兜腊l(fā)苦，人食用后易頭暈。當貯藏環(huán)境中濕度過高，甘薯上會形成水滴，即“發(fā)汗”現(xiàn)象出現(xiàn)時，極易造成黑斑病發(fā)生和蔓延。軟腐病的病原菌為匍枝根霉（(Ehrenb.ex Fr.)Vuill），其侵染時會引起薯塊薄壁組織的軟爛，但周皮和木栓組織大部分保持完整，隨后棉毛狀的菌絲體穿過皮孔或周皮傷口，產(chǎn)生黑色孢子囊。軟腐病一般在貯藏保鮮后期表現(xiàn)病癥。甘薯破皮后，遭到細菌侵襲，帶有酒香味的黃色汁液發(fā)生霉變且散發(fā)酸臭味，最后薯塊干縮成硬塊。甘薯采收后，過冷、過濕或過干都容易誘發(fā)干腐病，組織呈褐色海綿狀，后期干縮硬化，薯肉深褐色，病部表面產(chǎn)生黑色瘤狀突起物，似鯊魚狀，在病薯的破裂處形成白色或粉紅色霉層。經(jīng)灰霉病污染的薯塊表皮皺縮嚴重，發(fā)病初期軟腐，后期干縮僵化，且病薯表面布滿了灰褐色絨毛狀霉層。當貯藏溫度處于7.5~13℃時，薯塊會加快腐爛。除此之外，甘薯瘟病、莖線蟲病等也是甘薯在貯藏期間普遍發(fā)生的病蟲害。

2 甘薯貯藏保鮮研究現(xiàn)狀及進展

2.1 甘薯貯藏保鮮設施

目前，不同國家和地區(qū)的甘薯儲藏環(huán)境以及條件都有所不同。在美國，按照負壓通風工藝條件建設

的甘薯儲藏庫，對儲藏所需要的環(huán)境條件控制得比較準確。越南、印度等處于熱帶地區(qū)的一些國家大多為中小戶型農(nóng)民種植甘薯，因為產(chǎn)量較低，所以普遍采用挖坑或堆放的方法貯藏，以期節(jié)約成本，因此貯藏期較短。目前我國主要以窖藏作為主要的甘薯貯藏方式，包括地窖、井窖、大屋窖、棚窖等。隨著科技的發(fā)展以及人們經(jīng)濟水平的提高，也逐漸出現(xiàn)了冷庫、氣調(diào)庫等，但較少應用在甘薯貯藏上。

2.1.1 甘薯傳統(tǒng)窖藏保鮮 由于管理成本低，我國目前主要采取窖藏來儲藏甘薯。窖址通常選在避風向陽、排水良好和運輸方便的地方，窖的大小、種類依需要而定。入窖前，對舊窖地面及墻壁使用濃度為1%～2%硫酸銅進行噴灑消毒殺菌處理，然后挑選無破損、無病菌侵染的薯塊，儲藏量要低于薯窖空間的2/3，并且要適時為甘薯噴灑“地瓜保鮮劑”。在傳統(tǒng)窖藏過程中，因為貯藏環(huán)境中的溫濕度無法準確調(diào)控，所以會導致貯藏期短且貯后品質(zhì)差，甚至有發(fā)生爛窖的現(xiàn)象，甘薯產(chǎn)品的農(nóng)藥殘留也存在隱患。

2.1.2 甘薯冷庫貯藏保鮮 從傳統(tǒng)窖藏到冷庫貯藏經(jīng)過了許多人不斷探索。李雪等研究發(fā)現(xiàn)，甘薯冷庫貯藏可以使貯藏周期延長至4~6個月以上，能滿足市場上不同時期的不同需求。涂剛等把蔬菜栽培運用到的大棚技術(shù)與甘薯地窖的保溫特性結(jié)合起來，結(jié)果發(fā)現(xiàn)貯藏5個月后的薯塊好果率可達94.6%，相較于傳統(tǒng)地窖，該貯藏保鮮效果更明顯。徐公純等采用能夠控制甘薯貯藏環(huán)境中溫濕度、防水且節(jié)能的保鮮貯藏方式，可以保證甘薯在貯藏6個月后好果率達到95%以上。冷庫貯藏可以方便地調(diào)控貯藏環(huán)境的溫濕度以及氣體濃度，使甘薯能得到及時通風，并且始終保持在適宜的環(huán)境溫濕度條件，同時也減少了人力消耗，但在目前的生產(chǎn)應用中，冷庫對能源的消耗過大，經(jīng)濟成本高，多集中用于果蔬冷藏保鮮，在甘薯貯藏大范圍應用上有一定難度。

2.1.3 甘薯氣調(diào)貯藏保鮮 對甘薯密閉冷藏空氣中O和CO濃度的高低進行人為調(diào)控，從而抑制甘薯生理變化及微生物的繁殖、延緩成熟衰老過程，最終達到長期保鮮的技術(shù)被稱為氣調(diào)貯藏技術(shù)。張子琪等將現(xiàn)有的甘薯貯藏庫進行臭氧殺菌技術(shù)升級改造，在60 min內(nèi)進行90 mg·m臭氧處理后，經(jīng)過20~50 min的半衰期臭氧分解為氧氣，然后庫內(nèi)采用氣體循環(huán)模式，可以有效殺死甘薯表面病菌。韓聰聰進行了不同氣調(diào)貯藏試驗，研究發(fā)現(xiàn)，甘薯在CO濃度為5.0%、O濃度為8.0%的氣體環(huán)境中貯藏保鮮效果最好。石小瓊等研究了不同的氣調(diào)貯藏條件對甘薯的保鮮效果，結(jié)果同韓聰聰一致，可以較好地保持甘薯貯藏期間的品質(zhì)。由于該氣調(diào)貯藏庫經(jīng)濟成本較高，目前還并未得到廣泛應用，但貯藏效果好使其仍具有廣闊的發(fā)展前景。

2.2 甘薯貯藏保鮮技術(shù)

以前在地窖、井窖中通過砂貯、蓋灰、谷殼等方法對甘薯進行簡易貯藏，隨著科學技術(shù)的發(fā)展以及人們經(jīng)濟水平的提高，逐漸探索出熱處理、輻射處理、化學保鮮劑處理、涂膜處理、天然提取物處理等一些物理、化學及微生物保鮮技術(shù)，較大地提高了甘薯的貯藏保鮮效果。

2.2.1 甘薯物理貯藏保鮮技術(shù) 甘薯熱處理保鮮技術(shù)是指在貯藏前期通過適宜的溫度處理甘薯，將甘薯本身攜帶的病原菌殺死或抑制其繁殖生長，降低相關代謝酶活性，最終達到延長甘薯貯藏期的目的。吳姍鴻等研究發(fā)現(xiàn)，熱處理和乙烯處理可以保持貯藏期間甘薯較低的發(fā)芽率，相比乙烯處理，熱處理可以減緩呼吸強度、增加淀粉和維生素C含量，以及保持甘薯的硬度。梁振華等研究發(fā)現(xiàn)，鮮切甘薯在50℃干熱空氣處理10 min后可以減少腐爛面積、降低質(zhì)量損失，以及抑制酶促褐變情況，大大保持鮮切甘薯的商品價值。吳丹寧等研究發(fā)現(xiàn)，通過50℃左右熱水處理5~10 min的甘薯能達到很好的防腐保鮮效果。Sheibani等研究發(fā)現(xiàn)，甘薯在53~56℃熱水處理少于10 min的情況下，貯藏品質(zhì)能得到較好的保持。熱處理雖然成本低、技術(shù)簡單，但是單獨處理效果并未達到人們的要求，需要結(jié)合其他處理方法以達到更好的貯藏效果，隨著研究的深入和完善，今后該技術(shù)會在甘薯采后貯藏上發(fā)揮更大的作用。

甘薯輻射處理及紫外保鮮技術(shù)是指用短波（100~280 nm）紫外線（UV-C）處理采后甘薯，可以抑制甘薯表面微生物的繁殖生長，防止腐爛現(xiàn)象發(fā)生，最終達到延長甘薯貯藏保鮮期的目的。陳曦等通過UV-C處理30 min發(fā)現(xiàn)，貯藏60 d內(nèi)薯塊的腐爛率顯著降低，但加快了薯塊的萌芽。王中元研究表明，254 nm紫外線30 min照射下，可以較好地維持甘薯貯藏期間的品質(zhì)。Sung等研究發(fā)現(xiàn)，γ射線可以抑制薯塊發(fā)芽，但失重率提高了。雖然輻照處理及紫外保鮮技術(shù)穿透能力強、殺菌效果顯著，但在實際生產(chǎn)應用中存在成本較高、可能導致基因突變等問題。

2.2.2甘薯化學貯藏保鮮技術(shù) 化學殺菌類保鮮劑主要有多菌靈、甲基拖布津等傳統(tǒng)苯并咪唑類殺菌劑。研究發(fā)現(xiàn)，咯菌腈及其與咪鮮胺或苯醚甲環(huán)唑殺菌劑組合物對甘薯貯藏期病害防治效果好。張有林等用6 g·m的4.3%噻苯咪唑?qū)?jīng)過愈傷及低溫處理的甘薯熏蒸3 h，結(jié)果發(fā)現(xiàn)淀粉酶活性得到抑制，從而使淀粉轉(zhuǎn)化成糖的速率得以降低，薯塊生理衰老進程也從而得以延緩，最終使甘薯的良好品質(zhì)得以保持。王倩試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，1.5 mmol·L硫化氫熏蒸處理可以使匍枝根霉的生長得到顯著抑制，從而延緩甘薯軟腐病癥狀發(fā)生。該保鮮方式成本低、見效快、操作簡單，目前被廣泛應用在各地區(qū)甘薯的貯藏管理中，但存在易殘留、危害人體健康，以及污染環(huán)境等問題。

目前，我國在甘薯上與涂膜處理相關的研究主要集中在短期保鮮的鮮切甘薯上。張晶琳研究發(fā)現(xiàn)，0.3%生姜精油-殼聚糖復合膜處理的鮮切甘薯貨架期可以保持6 d，保鮮效果最佳。陳韻潔等研究表明，可食性納米復合涂膜保鮮材料處理可以抑制菌落生長繁殖，減少甘薯淀粉損失量，達到較好地貯藏保鮮效果。吳玲艷研究發(fā)現(xiàn)，納米乳涂膜劑和非嗎啉納米乳涂膜劑兩者均可降低甘薯的腐爛率，前者在甘薯貯藏期間保鮮效果較好，后者更綠色安全。由于甘薯表面有許多芽眼、不光滑，涂膜處理時分布不均勻會導致膜形成不穩(wěn)定；一些商用膜成本較高，且在食品中使用有限，目前并未得到普遍應用。

生長調(diào)節(jié)類保鮮劑能夠抑制甘薯發(fā)芽，降低貯藏過程中薯塊的腐爛率。鄧代輝等研究發(fā)現(xiàn)，1.0 μL·L1-甲基環(huán)丙烯（1-MCP）和0.10 g·L水楊酸（SA）都可以降低貯藏期間甘薯的腐爛率、延緩甘薯衰老、維持貯藏期間甘薯的品質(zhì)。彭勇等研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過80 mg·kg1-MCP處理的甘薯貯藏9個月時能夠保持較低的腐爛率，貯藏保鮮綜合效果最好，而乙烯處理雖然更明顯地抑制了薯塊的發(fā)芽，但卻加快了腐爛進程。原因可能是乙烯處理過的甘薯有細微損傷，而乙烯拮抗劑1-MCP可以抑制乙烯誘導的衰變，然后明顯降低貯藏期間甘薯的質(zhì)量損失率和腐爛率。因此，不建議在甘薯貯藏中單獨使用乙烯，需結(jié)合拮抗劑共同作用。

2.2.3 甘薯生物貯藏保鮮技術(shù) 利用自然或人工控制的微生物菌群和它們產(chǎn)生的抗菌物質(zhì)抑制甘薯貯藏期間致病病菌的繁殖生長，延長甘薯的貯藏期和提高食品安全性的技術(shù)被稱為微生物保鮮技術(shù)。該技術(shù)具有安全環(huán)保、綠色無污染的特點。張德勝等研究發(fā)現(xiàn)，四霉素可以較強地抑制甘薯長喙殼菌分生孢子的萌發(fā)和菌絲的生長。目前，只有乳酸球菌素和納他霉素等少數(shù)幾種微生物保鮮劑在我國被批準使用，微生物保鮮劑發(fā)展趨勢較為緩慢，并未普及。

天然提取物保鮮是指從植物、動物體內(nèi)提取可以抑制甘薯表面微生物活性的某些生物活性物質(zhì)，降低甘薯生理代謝活動，從而達到保持甘薯貯藏品質(zhì)的目的。該技術(shù)具有綠色、無污染、安全性高等優(yōu)點。隨著綠色食品的普及，安全綠色的天然保鮮劑受到越來越多人的關注。許多藥食兩用的中草藥殺菌范圍廣、保鮮效果明顯，對人的身體健康本身就具有保健作用，是目前較理想的天然果蔬綠色防腐保鮮劑的植物來源。王逸夫等試驗發(fā)現(xiàn)，經(jīng)甘草組和甘草+高良姜組浸泡3 min后，鮮切甘薯保鮮效果很好。成紀予等研究發(fā)現(xiàn)，40 μL·L肉桂精油熏蒸處理可以有效減小甘薯貯藏期間的病斑直徑及深度，保持較好的貯藏品質(zhì)。劉錦等研究發(fā)現(xiàn)，體積分數(shù)為100%的生姜提取液能夠有效降低甘薯軟腐病的發(fā)病率，提高貯藏保鮮效果。鄒雪等研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過香芹酮處理的甘薯在貯藏150 d過程中，過氧化物酶（POD）活性顯著提高，可以有效保持薯塊貯藏期間的品質(zhì)。張嫚等研究發(fā)現(xiàn)，紫蘇醛可以顯著抑制甘薯長喙殼菌的菌絲生長量，且濃度在一定范圍內(nèi)與抑制效果呈正相關，有益于甘薯貯藏保鮮。中草藥提取物的抑菌成分主要有黃酮、多糖、多酚、三萜類化合物等，目前已經(jīng)有多種中草藥在我們常食用的果蔬貯藏保鮮方面表現(xiàn)出優(yōu)異的效果，比如甘草、連翹、丁香、黃芩等。探索出綠色安全、簡潔有效，且適合不同耐貯性甘薯品種（系）貯藏保鮮的中草藥，對減少食品中農(nóng)藥殘留、保護環(huán)境、穩(wěn)定薯塊采后貯藏品質(zhì)、滿足人們綠色健康飲食需求有重要意義。

3 展望

經(jīng)過貯藏保鮮的甘薯能打破市場需求的季節(jié)限制，因此倍受人們重視。因為我國種植甘薯的面積比較分散、小農(nóng)戶種植居多的現(xiàn)狀，很難對采后的薯塊進行統(tǒng)一貯藏管理，所以像紫外保鮮、氣調(diào)貯藏等這些效果較好的物理保鮮方法不能進行大范圍推廣，而像熱處理、預冷技術(shù)這些在實際貯藏中單獨使用并不能達到人們所期望的效果；隨著綠色農(nóng)業(yè)的發(fā)展以及人們對綠色食品的追求，化學保鮮劑因長期使用會引起農(nóng)藥殘留和環(huán)境污染逐漸被淘汰，而安全綠色的天然保鮮劑受到越來越多人的關注。目前我國在天然提取物保鮮技術(shù)方面的研究工作還處于前期探索階段，因其具有效果明顯、安全性高、符合綠色環(huán)保要求等優(yōu)點在果蔬貯藏保鮮中逐漸開展起來。我國具有抑菌防腐保鮮的植物種類繁多，但是應用于提高甘薯貯藏保鮮水平方面的篩選工作還需進一步加強，做到針對不同病原菌合理用藥，不斷優(yōu)化中草藥提取物的濃度及配比，以期做到植物的最佳利用率和果蔬的最佳防腐保鮮效果，有效掌握其保鮮成分、保健作用、安全性、有效性和穩(wěn)定性，制造出能有效提高甘薯貯藏水平且有益人類身體健康的高質(zhì)量中草藥保鮮劑商品。另外，制定一套規(guī)范的行業(yè)生產(chǎn)體系，做到工廠標準化生產(chǎn)，滿足小戶以及大戶的甘薯貯藏保鮮需求。

綜上所述，開發(fā)、改進出高效、先進且性價比高的貯藏設施，并輔以綠色環(huán)保的天然防腐保鮮劑才是甘薯在今后綠色貯藏保鮮道路上發(fā)展的重要措施。這可以提高甘薯及其相關商品的經(jīng)濟效益，從而有效促進栽培、加工、儲運、售賣等生產(chǎn)銷售過程的健康發(fā)展，既達到了農(nóng)業(yè)部“一控、兩減、三基本”的宗旨，也對繁榮發(fā)展國民經(jīng)濟，提高人民生活質(zhì)量具有重要作用。