1-甲基環(huán)丙烯及熱處理對紫薯低溫貯藏品質(zhì)的影響

聶鑫森，趙妍

（河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001）

紫薯含有豐富的營養(yǎng)成分，經(jīng)常作為淀粉、膳食纖維、蛋白質(zhì)、花青素等的優(yōu)質(zhì)來源，是一種兼具糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物和藥用作物特性于一身的重要作物[1]。近年來，人們的保健意識逐漸提高，紫薯的營養(yǎng)價值不斷被人們所熟知，紫薯在醫(yī)療、工業(yè)等方面的需求不斷增加。但紫薯的采收時間較短，營養(yǎng)物質(zhì)消耗時間較長，采后呼吸作用較旺盛，往往會在貯存運(yùn)輸過程中發(fā)生變質(zhì)，導(dǎo)致紫薯采后貯藏期損失大，限制了紫薯進(jìn)一步的發(fā)展。低溫是果蔬貯運(yùn)保鮮的常用手段，可以降低果蔬呼吸強(qiáng)度、抑制微生物生長。然而，紫薯屬于冷敏性作物，最適貯藏溫度為10℃～13℃[2]。當(dāng)其長時間處于10℃以下時容易受到冷害，出現(xiàn)萎縮、表面凹陷、水漬狀斑點甚至腐爛變質(zhì)，營養(yǎng)價值降低。因此，增強(qiáng)紫薯對低溫的耐受性、提高其對冷鏈物流的適應(yīng)性，對于減少紫薯采后損失具有重要意義。

1-甲基環(huán)丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP）是一種乙烯抑制劑，能抑制乙烯誘導(dǎo)的果實采后成熟、延緩果實衰老、減輕微生物引起的腐爛和生理病害，具有高效、安全、無毒、無殘留等優(yōu)點[3]。相關(guān)研究表明，1-MCP可以提高果蔬的抗冷性，從而有效延緩果蔬在貯藏過程中冷害的發(fā)生、減輕冷害程度，延長果蔬的貯藏時間。王思瀅等[4]使用1.0 μL/L 1-MCP處理冬棗后發(fā)現(xiàn)，在低溫貯藏過程中，1-MCP處理能抑制冬棗的呼吸代謝、延緩果實軟化和發(fā)霉變質(zhì)的發(fā)生，從而使表皮維持較好的色澤，確保在低溫貯藏期間維持較好品質(zhì)。目前，1-MCP 已被廣泛應(yīng)用于枇杷[5]、梨[6]、桃[7]、柿子[8]等的采后保鮮中。

熱處理（heat treatment，HT）是將果實置于一個較高溫的環(huán)境中，使其產(chǎn)生一種植物組織的防御反應(yīng)，從而降低低溫脅迫產(chǎn)生的影響[9]。如張聰聰?shù)萚10]將葡萄放在45℃的熱水中浸泡6 min，從而增強(qiáng)對后續(xù)冷藏處理的耐受性，延緩成熟，以延長保質(zhì)期和增加市場潛力。此外，熱處理還可以減緩病原菌的大量繁殖，是一種安全、有效、無毒的果蔬保鮮技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于果實收獲后的品質(zhì)維護(hù)、蟲害防治、延遲成熟和改善果實對其他脅迫的反應(yīng)等方面[11]。目前已有大量研究表明熱處理可以延緩果蔬冷害的發(fā)生，從而延長其貯藏期。

近年來，熱處理和1-MCP處理對果蔬貯藏過程中的保鮮有較多成效，然而，目前關(guān)于熱處理及1-MCP結(jié)合處理提高紫薯貯藏品質(zhì)的研究鮮有報道。因此，本試驗以“紫羅蘭”紫薯為試驗原料，研究1-MCP、熱處理單獨(dú)處理或二者結(jié)合對紫薯低溫貯藏過程中營養(yǎng)品質(zhì)的影響，為增強(qiáng)紫薯對低溫環(huán)境的適應(yīng)性提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紫薯：紫羅蘭品種，2021年10月采摘于湖北省襄陽市棗陽市。無水乙醇（分析純）：天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司；濃硫酸、鹽酸（均為分析純）：洛陽昊華化學(xué)試劑有限公司；考馬斯亮藍(lán)G-250（分析純）：上海藍(lán)季生物有限公司；葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品（≥98%）：北京索萊寶科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

TCL-18M紫外可見分光光度計：北京普析通用儀器有限公司；LGJ-25C高速冷凍離心機(jī)：上海盧湘儀離心機(jī)儀器有限公司；ML204分析天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；CR-410色差計：日本美能達(dá)有限公司；TA-XT PLUS質(zhì)構(gòu)儀：英國SMS公司；HWS型恒溫恒濕箱：寧波東南儀器有限公司。

1.3 原料處理

選擇大小均勻、薯塊完整、色澤和硬度正常、無損傷、無病蟲害的新鮮紫薯，將其隨機(jī)分成4組，每組30顆，并對其作不同的處理。對照組（CK）：不做任何處理。1-MCP組：1.0 μL/L 1-MCP在室溫25℃下密封熏蒸24 h，通風(fēng)2 h。HT組：45℃恒溫恒濕箱內(nèi)放置3 h，取出后自然冷卻至室溫25℃。HT+1-MCP組：在45℃恒溫恒濕箱內(nèi)放置3 h，取出后放置至室溫25℃，然后用1.0 μL/L 1-MCP在室溫25℃下密封熏蒸24 h，通風(fēng)2 h。

將4組處理后的紫薯放置于已消毒的塑料筐內(nèi)，并移入4℃下貯存60 d，每15 d取樣1次，測定其相關(guān)的品質(zhì)指標(biāo)。

1.4 試驗方法

水分含量采用直接稱重法進(jìn)行測定；硬度參照王中元[12]的方法并稍作修改，取果實的上中下3個部分，分別切成厚1 cm的切片，使用質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行測定；色澤參照李文波[13]的方法，使用色差計進(jìn)行測定；淀粉含量、還原糖含量參照曹建康等[14]的方法進(jìn)行測定；纖維素含量參照寧正祥[15]的方法，使用酸性洗滌法測定；可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)染色法[16]進(jìn)行測定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗重復(fù)3次。使用Excel、IBM SPSS Statistics 25.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用Duncan’s進(jìn)行顯著性分析，Origin 2018進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對紫薯貯藏期間水分含量的影響

水分含量是反映紫薯貯藏質(zhì)量的一個重要指標(biāo)，水分含量下降會引起紫薯表皮褶皺和軟化，失鮮失重，使產(chǎn)品質(zhì)量降低[17]。不同處理方式對紫薯貯藏期間水分含量的影響見表1。

由表1可知，不同處理組紫薯的水分含量均隨著貯藏時間的延長而下降，且CK組紫薯的水分含量從71.69%下降到59.59%，下降幅度最大；HT+1-MCP組紫薯的水分含量降低的最少。在貯藏45 d～60 d時，HT組、1-MCP組紫薯的水分含量均顯著高于CK組（P＜0.05）；此外，HT+1-MCP組紫薯的水分含量和其它3個處理組相比，在15 d～60 d內(nèi)始終維持在最高值，且在30d～60d內(nèi)和其它3個處理組存在顯著差異（P＜0.05），因此二者結(jié)合對維持紫薯貯藏過程中的水分含量效果最好。

表1 不同處理方式對紫薯貯藏期間水分含量的影響Table 1 Effect of different treatments on water content of purple sweet potato during storage %

2.2 不同處理對紫薯貯藏期間硬度的影響

硬度表示農(nóng)產(chǎn)品貯藏過程中的軟化程度，可以側(cè)面體現(xiàn)其貯藏保鮮效果[18]。不同處理方式對紫薯貯藏期間硬度的影響見表2。

表2 不同處理方式對紫薯貯藏期間硬度的影響Table 2 Effect of different treatments on hardness of purple sweet potato during storage N

由表2可知，低溫貯藏15 d后，紫薯硬度下降，耐儲性降低。在整個貯藏過程中，雖然4個處理組紫薯的硬度均出現(xiàn)不同程度的下降，但CK組紫薯的硬度下降最多，軟化最為嚴(yán)重，在貯藏結(jié)束時只有156.72 N，這可能與低溫條件下紫薯發(fā)生冷害而產(chǎn)生軟化甚至腐爛變質(zhì)有關(guān)；在貯藏時間為15 d～60 d時，其它3個處理組的果實硬度均高于CK組，其中HT組和HT+1-MCP組紫薯的硬度與CK組具有顯著性差異（P＜0.05），且HT+1-MCP組的紫薯硬度顯著高于HT組（P＜0.05）。因此，HT+1-MCP組的紫薯硬度在貯藏過程中受低溫影響最弱，更有利于低溫貯藏。

2.3 不同處理對紫薯貯藏期間色澤的影響

色差值可以反映紫薯貯藏期間的顏色變化，從而確定其品質(zhì)好壞。紫薯低溫長期貯藏時，因受冷害影響出現(xiàn)水潰狀斑點，其斑點多為粉紅色。不同處理方式對紫薯貯藏期間L*值、a*值、b*值的影響見表3。

表3 不同處理方式對紫薯貯藏期間L*值、a*值、b*值的影響Table 3 Effect of different treatments on L*，a*and b*values of purple sweet potato during storage

由表3可知，在整個貯藏過程中，4個處理組的L*值（亮暗）均整體呈先上升再下降的趨勢，這可能是受酚類物質(zhì)經(jīng)多酚氧化酶氧化產(chǎn)生褐色物質(zhì)的影響，導(dǎo)致紫薯顏色變深[19]。且在貯藏時間為15 d～60 d時，HT+1-MCP組紫薯的L*值顯著高于CK組和HT組（P＜0.05）；此外，除了第30天，1-MCP組和HT組紫薯的L*值與CK組之間差異顯著（P＜0.05）。CK組的a*值（紅綠）在貯藏期內(nèi)均為最大值，說明CK組的紫薯受冷害影響最嚴(yán)重，導(dǎo)致其紅色值上升；除第30天外，1-MCP組的 a*值顯著高于 HT+1-MCP組（P＜0.05），且HT+1-MCP組的a*值為最低；此外，在15 d～60 d內(nèi)，HT+1-MCP組紫薯a*值均顯著低于CK組（P＜0.05）。除第45天，HT+1-MCP組紫薯的b*值（黃藍(lán)）均低于其余3個處理組，且在15d～60d內(nèi)，HT+1-MCP組紫薯的b*值顯著低于CK組（P＜0.05）。綜合而言，結(jié)合處理可以有效緩解紫薯低溫貯藏過程中因冷害而導(dǎo)致的色澤變化。

2.4 不同處理對紫薯貯藏期間淀粉含量的影響

淀粉是紫薯中含量最高的營養(yǎng)物質(zhì)[20]。不同處理方式對紫薯貯藏期間淀粉含量的影響見圖1。

圖1 不同處理方式對紫薯貯藏期間淀粉含量的影響Fig.1 Effect of different treatments on starch content of purple potato during storage

由圖1可知，貯藏初期紫薯的淀粉含量為14.54%，4個處理組的紫薯淀粉含量均隨著貯藏時間的延長而不斷下降，可能是由于貯藏前期，生命活動強(qiáng)度較大，經(jīng)呼吸作用消耗淀粉轉(zhuǎn)化為糖類，而后在長期低溫貯藏過程中，紫薯發(fā)生冷害從而導(dǎo)致淀粉損失[20]。在15d～60 d內(nèi)，CK組紫薯的淀粉含量均低于其它3個處理組，其淀粉含量下降幅度最大，貯藏第60天時，CK組紫薯的淀粉含量僅為3.35%。除貯藏第45天外，HT+1-MCP組紫薯的淀粉含量始終維持在最高值。在貯藏時間為15 d～60 d時，HT組、1-MCP組的淀粉含量均高于CK組；HT+1-MCP組紫薯的淀粉含量顯著高于CK組（P＜0.05），且貯藏第30天和第60天時，HT+1-MCP組顯著高于1-MCP組和HT組（P＜0.05）。由此可以推測，HT和1-MCP單獨(dú)或結(jié)合處理均可有效抑制紫薯在低溫貯藏過程中淀粉含量的降低，其中結(jié)合處理的抑制效果最好。

2.5 不同處理對紫薯貯藏期間還原糖含量的影響

研究表明，由于水分散失和淀粉分解，貯藏期間的紫薯在淀粉含量下降的同時產(chǎn)生糖的累積，出現(xiàn)“低溫糖化”現(xiàn)象；此外，由于貯藏期間紫薯塊根內(nèi)還原糖消耗得很少，因此還原糖相對含量會隨著貯藏時間的延長逐漸提高[21]。不同處理方式對紫薯貯藏期間還原糖含量的影響見圖2。

圖2 不同處理方式對紫薯貯藏期間還原糖含量的影響Fig.2 Effect of different treatments on reducing sugar content of purple sweet potato during storage

由圖2可知，紫薯的還原糖含量在低溫長期貯藏期間會逐漸增加，貯藏時間為15 d時，4個處理組紫薯的還原糖含量差異顯著（P＜0.05）；雖然在 15 d～30 d內(nèi)，HT組紫薯的還原糖含量顯著高于其它3個處理組（P＜0.05），但貯藏30 d后，CK組紫薯的還原糖含量開始急速上升，且在45 d～60 d內(nèi)，顯著高于其它3個處理組（P＜0.05）；在貯藏時間為 15 d～60 d時，1-MCP 組紫薯還原糖含量均處于最低水平，且顯著低于HT組（P＜0.05），且在貯期的第15、30、60天顯著低于 HT+1-MCP組（P＜0.05），在貯藏結(jié)束時，其還原糖含量僅為3.39%，上升幅度最小。因此，1-MCP處理能夠有效地減緩紫薯低溫貯藏期間還原糖的積累，維持紫薯品質(zhì)的新鮮，其次是二者結(jié)合處理。

2.6 不同處理對紫薯貯藏期間纖維素含量的影響

纖維素是自然界中分布最廣、含量最多的一種多糖，是組成植物細(xì)胞壁的主要成分，其含量增加會導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品感官品質(zhì)降低、口感變差，影響其貯藏及銷售[22]。不同處理方式對紫薯貯藏期間纖維素含量的影響見圖3。

圖3 不同處理方式對紫薯貯藏期間纖維素含量的影響Fig.3 Effect of different treatments on cellulose content of purple sweet potato during storage

由圖3可知，隨著貯藏時間的延長，4個處理組紫薯的纖維素含量呈上升趨勢，但HT組和CK組之間無顯著差異（P＞0.05）。和CK組相比，1-MCP組的紫薯在60d時能夠有效減緩纖維素含量的增加，但其與HT結(jié)合效果更佳。貯藏第60天時，HT+1-MCP組的纖維素含量為4.27%，而CK組紫薯的纖維素含量從1.09%上升至6.13%；HT+1-MCP組紫薯纖維素含量在15 d～60 d內(nèi)均維持在最低值，且在第60天時顯著小于CK組（P＜0.05）；因此，HT及HT+1-MCP處理均可有效抑制紫薯貯藏過程中纖維素的積累，但二者結(jié)合的抑制效果更加明顯。

2.7 不同處理對紫薯貯藏期間可溶性蛋白含量的影響

可溶性蛋白質(zhì)作為一種重要的滲透調(diào)控物質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)，其增加與累積可以增強(qiáng)植物細(xì)胞的保水性，從而保護(hù)細(xì)胞內(nèi)的生命物質(zhì)和生物膜[23]。不同處理方式對紫薯貯藏期間可溶性蛋白含量的影響見圖4。

圖4 不同處理方式對紫薯貯藏期間可溶性蛋白含量的影響Fig.4 Effect of different treatments on soluble protein content of purple sweet potato during storage

由圖4可知，4個處理組紫薯的可溶性蛋白含量雖有波動，但在貯藏期間整體呈現(xiàn)下降趨勢。這是由于紫薯在低溫脅迫下，為了提高其抗冷性，通過合成少量的小分子蛋白，使其體內(nèi)的可溶性蛋白含量升高，但在較長時間的低溫貯藏過程中，由于受到低溫脅迫，紫薯的細(xì)胞結(jié)構(gòu)會受到損傷，進(jìn)而使紫薯的蛋白質(zhì)降低[22]。在15 d～60 d內(nèi)，除了第30天，CK組紫薯可溶性蛋白含量與HT組無明顯差異外，3個處理組紫薯的可溶性蛋白含量均顯著高于CK組（P＜0.05）。此外，在貯藏第30天和第45天時，1-MCP組紫薯的可溶性蛋白含量顯著高于 HT 組（P＜0.05）；貯藏時間為 45 d～60 d時，其可溶性蛋白含量顯著高于HT+1-MCP組（P＜0.05）。因此，1-MCP處理可以有效地緩解紫薯低溫貯藏過程中可溶性蛋白的損失。

3 結(jié)論

本研究通過1-MCP和熱處理單獨(dú)或結(jié)合處理紫薯，分析紫薯低溫貯藏過程中的表觀指標(biāo)和營養(yǎng)指標(biāo)變化，探究不同前處理對紫薯低溫貯藏品質(zhì)的影響，進(jìn)而確定紫薯采后保鮮的最佳手段。從表觀指標(biāo)來看，紫薯貯藏期間水分含量呈直線下降、硬度逐漸下降，受低溫影響發(fā)生冷害導(dǎo)致色澤變化；而HT+1-MCP處理可以明顯抑制紫薯水分含量和硬度的下降，延緩根塊表面冷害癥狀的發(fā)生而導(dǎo)致的色澤變化。從營養(yǎng)指標(biāo)來看，新鮮甘薯的呼吸和能量代謝非常旺盛，在長期貯藏過程中，薯塊內(nèi)的淀粉通過淀粉酶的作用不斷分解，從而導(dǎo)致淀粉損失，還原糖含量迅速增加，同時伴隨可溶性蛋白含量的下降和纖維素的累積。雖然單一1-MCP處理可以明顯緩解貯藏過程中還原糖的累積和可溶性蛋白含量的下降，但HT+1-MCP處理可以更好地延緩紫薯貯藏過程中淀粉含量的降低和抑制纖維素含量的上升。綜合而言，HT+1-MCP處理可以有效延緩4℃下低溫貯藏紫薯的品質(zhì)下降，具有明顯的保鮮效果。