甘薯贮藏期间抑芽防腐技术研究

彭 勇，王雪姣，马玉荣，刘 佩，石晶盈，王庆国

（山东农业大学食品科学与工程学院，山东泰安271018）

0 引言

甘薯(Dioscorea esculenta)是重要的粮食、饲料和能源作物，营养价值高，含有大量的酚类、黄酮类、花青素、胡萝卜素等功能组分，具有抗氧化能力和抗癌保健作用[1-2]。国内甘薯种植面积670万hm2，总产量1亿t，居世界首位[3]。甘薯薯块体积大、水分含量高、组织柔嫩，在采收、运输和贮藏过程中容易造成机械伤，并且甘薯不耐低温、容易冷害，贮藏温度较高(11℃)，贮藏期间容易腐烂和发芽，造成巨大的经济损失[4-5]，因此，研究甘薯贮藏保鲜技术尤为必要。

许多学者对甘薯贮藏期间的病害进行了研究，游春平和陈炳旭[6]认为引起甘薯侵染性的病害有23种，甘薯长喙壳菌(Ceratocystis fimbriata)、黑根霉菌(Rhizpus nigricans)、灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea)是引起甘薯贮藏病害的主要病原菌。并且，温度、湿度等贮藏条件显著影响甘薯贮藏期间病害的发生[7]。甲基托布津、噻苯咪唑(TBZ)、贮前愈伤处理、气调贮藏（5.0%CO2和8.0%O2）等均可预防甘薯贮藏期间腐烂的发生[4,8]。然而，现有的药剂防治毒性大、残留高，气调贮藏成本高，在甘薯贮藏方面急需研究新的防腐保鲜手段。咯菌腈是新型低风险防腐剂，在美国已登记使用，但在国内作为防腐剂应用较少[9]，尤其在甘薯上的应用鲜有报道。

甘薯贮藏期间容易发芽，严重影响甘薯品质，也会增加甘薯营养的消耗和腐烂。研究表明0.05 kGy辐照处理能够有效抑制甘薯采后发芽[10]，乙烯(20 mg/L)处理后甘薯在25℃下贮藏4周不发芽[11]。此外，用1 g/L的萘乙酸可湿性粉剂处理、1-MCP等也能够显著抑制甘薯发芽[12-13]。甘薯贮藏前的愈伤处理是预防腐烂和发芽的重要手段，甘薯采收后在温度29℃、湿度85%～90%的条件下愈伤3～5天可有效延长贮藏时间[14]。但甘薯发芽和愈伤的关系研究较少。

笔者通过乙烯、1-MCP、CIPC、ABA等处理抑制甘薯发芽的情况，比较1-MCP、愈伤、咯菌腈、热水、热空气、次氯酸钠等防治甘薯腐烂的情况，系统研究甘薯抑芽和防腐新技术，旨在寻求最佳的抑制甘薯贮藏期间发芽和腐烂的新方法，延长甘薯贮藏期，解决甘薯周年供应问题。

1 材料与方法

1.1 试验材料

甘薯采后抑芽技术研究的品种为‘高系14号’，海南省澄迈县桥头镇购买，甘薯大小均匀，无机械伤，无病虫害，当天上午采收之后，套10～14 cm网套，装入纸箱，空运至济南机场，并于当天晚上运输至山东农业大学食品学院贮藏冷库，次日对甘薯进行抑芽技术处理。

甘薯采后安全防腐技术研究的供试品种为‘北京553’，山东省肥城市安站镇购买，甘薯大小均匀，无机械伤和病虫害，套10～14 cm网套，装入周转箱，当天运输至山东农业大学食品学院冷库，进行防腐技术处理。

1.2 试验设计

1.2.1确定甘薯抑芽技术及染色检验甘薯愈伤情况 将‘高系14号’甘薯品种分成5组，每组3次重复，每个重复5 kg甘薯，分别为对照（无处理），20 μL/L乙烯缓释剂、80 mg/kg的1-甲基环丙烯(1-MCP)缓释剂、400 mg/kg氯苯胺灵(CIPC)粉剂、50 mg/L脱落酸(ABA)浸蘸处理，装入聚乙烯袋中扎口，放置于29℃恒温箱中，贮藏到第5和20天时统计发芽率。另做同样处理，放置于(12±1)℃条件下贮藏90天统计腐烂率。

检验愈伤程度试验，方法是预先对甘薯进行表皮擦伤，将甘薯置于铁盘之上，来回摩擦，使每个甘薯表皮擦伤2～8 cm的长度，伤口5～8个。参照上述试验设计共分为5个处理组，每组3个平行，每个平行5 kg甘薯。处理后装入聚乙烯袋中扎口，置于恒温箱中（温度控制在29℃）进行愈伤处理，4天后取出，在表皮破损处用6%的碘液和间苯三酚染色检验愈伤程度。

1.2.2 甘薯防腐技术试验 试验分2年进行，主要为了考察咯菌腈的防腐效果。2014年试验共分为6组，即对照（无处理）；29℃愈伤4天+80 mg/kg 1-MCP处理24 h；单独80 mg/kg 1-MCP处理24 h；单独400 mg/kg咯菌腈粉剂处理；58℃热空气20 min+400 mg/kg咯菌腈粉剂处理；单独58℃热空气处理20 min。完成各处理后，置于冷库[温度控制在(12±1)℃]中进行贮藏。具体包装方法：最外层是2层瓦楞纸箱，里面衬以聚乙烯的保鲜袋，将甘薯置于保鲜袋内，甘薯顶部及底部垫纸板进行保护，最后将袋口折叠。每个处理进行5次重复，每个重复重量均为5 kg。贮藏7个月和9个月时统计腐烂率和腐烂指数。

2015年的试验处理分为8组，即对照（无处理）；清水对照（清水处理）；热水处理(53℃)3 min；热水处理(53℃)3 min+ 浸蘸600 μg/L咯菌腈；热水处理(53℃)3 min+次氯酸钠(2mL/L)浸蘸2min；二氧化氯(0.5g/L)浸蘸2 min。完成处理后，置于冷库[温度控制在(12±1)℃]中进行贮藏。具体包装方法为：最外层是2层瓦楞纸箱，里面衬以聚乙烯的保鲜袋，甘薯顶部及底部垫纸板进行保护，最后将保鲜袋口折叠。每个处理进行5次重复，每个重复重量5 kg。贮藏7个月和9个月时统计腐烂率和腐烂指数。

1.3 测定方法

1.3.1 发芽率测定 计算如式(1)，结果以平均值和标准差表示。

1.3.2 腐烂率测定 计算如式(2)，结果以平均值和标准差表示。

1.3.3 腐烂指数测定 腐烂指数表明甘薯的腐烂等级，用来评价甘薯的腐烂程度，参考张有林等[3]的方法并略有修改，计算如式(3)。腐烂等级的划分标准：0级—无腐烂；1级—开始腐烂（腐烂的面积≤10%）；2级—轻微腐烂（腐烂的面积10%～30%）；3级—中度腐烂（腐烂的面积30%～50%）；4级—严重腐烂（腐烂的面积50%～70%）；5级—完全腐烂（腐烂的面积≥70%）。

式中，S为腐烂指数，m1为1级腐烂甘薯的数量，m2为2级腐烂甘薯的数量，m3为3级腐烂甘薯的数量，m4为4级腐烂甘薯的数量，m5为5级腐烂甘薯的数量，M为甘薯的总数量。

1.4 数据处理

采用Excel 2010计算平均值和标准差，采用Sigma Plot 12.5作图，所有数据均采用SPSS 17.0软件进行处理，用Duncan法进行方差分析，P＜0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 甘薯采后抑芽技术研究

2.1.1 不同处理对甘薯发芽率的影响 表1所示为29℃贮藏条件下，各处理的甘薯贮藏5、20天后的发芽情况。由结果可以看出，贮藏5天后，几种处理手段（乙烯、1-MCP、CIPC和ABA）均对甘薯发芽有抑制作用。其中，效果最好的是乙烯，处理后的发芽率为2.38%。其次是CIPC和1-MCP处理，发芽率分别为21.43%、36.83%。贮藏20天之后，对甘薯发芽抑制效果最好的为CIPC，发芽率为22.22%，而乙烯处理比贮藏5天时的发芽率显著升高，为40.00%。1-MCP和ABA处理后的发芽率与贮藏5天的相差不大。由此可见，乙烯、1-MCP、CIPC和ABA等均能有效抑制甘薯发芽，长期效果以CIPC处理较好，短期效果以乙烯处理较好，但本试验中乙烯仅处理了1次，贮藏过程中多次乙烯处理可能有助于降低甘薯的发芽率。

2.1.2 不同处理对甘薯腐烂率的影响 表2所示为甘薯腐烂情况，对甘薯进行发芽抑制处理后，在12℃条件下贮藏90天，乙烯缓释剂、CIPC粉剂和ABA处理均增加了甘薯腐烂情况，而1-MCP抑芽处理的甘薯没有发生腐烂。可以看出，1-MCP缓释剂效果好，能够显著抑制甘薯贮藏过程中的腐烂。

2.1.3 不同处理对甘薯愈伤情况的影响 使用抑芽剂可降低愈伤期间甘薯的发芽率，但抑芽剂对甘薯愈伤是否有影响仍未有报道。染色法可以用来检验甘薯伤口愈合的情况，由表3可知，乙烯缓释剂和1-MCP缓释剂处理后的甘薯可被间苯三酚染色，而碘液不能使其染色。可见，乙烯缓释剂和1-MCP缓释剂处理不会影响甘薯的愈伤。而CIPC粉剂和ABA处理后的甘薯不能被间苯三酚染色，表明影响了甘薯的愈伤，可能加重甘薯腐烂。乙烯缓释剂虽可有效抑制贮藏期间甘薯的发芽，且不会影响愈伤情况，但乙烯作为一种生长调节剂，促进了甘薯块根的衰老，加速了腐烂[14]。

表1 不同处理对甘薯发芽率的影响%

表2 各处理对甘薯腐烂率的影响%

表3 不同处理对甘薯愈伤的影响

2.2 甘薯采后安全防腐技术研究

2.2.1 不同处理对甘薯贮藏期间腐烂率和腐烂指数的影响 由图1A可知，贮藏7个月后，对照甘薯腐烂率最高，为17.5%，与对照相比，29℃愈伤+1-MCP、1-MCP、咯菌腈处理、58℃热空气+咯菌腈的甘薯腐烂率较低，分别为3.25%、3.75%、5.04%、5.61%。热空气单独处理后甘薯的腐烂率要高于其他几种处理手段，但与对照相比，差异不显著(P＞0.05)，表明热空气单独处理无法控制甘薯的腐烂，9个月时未做统计。其余处理的甘薯继续贮藏至9个月，腐烂率如图1B所示。结果表明，甘薯的腐烂率最高的是对照(24.5%)。29℃愈伤+1-MCP处理、1-MCP单独处理、咯菌腈处理和58℃热空气+咯菌腈处理等均可显著抑制甘薯腐烂(P＜0.05)。其中，效果最好的是58℃热空气+咯菌腈处理，该处理下甘薯的腐烂率不到10%，效果最好。

图1 不同处理对甘薯腐烂率的影响

由图2A可看出，对甘薯进行7个月贮藏后，29℃愈伤+1-MCP处理、咯菌腈处理和58℃热空气+咯菌腈联合处理后的甘薯腐烂指数明显低于对照(P＜0.05)，3种处理方法均可不同程度控制甘薯腐烂的发生。而58℃热空气单独处理和1-MCP缓释剂处理则不能有效控制甘薯的腐烂(P＞0.05)。将腐烂发生轻的甘薯继续贮藏至9个月，结果如图2B。结果表明，与对照相比，1-MCP缓释剂处理、咯菌腈处理和58℃热空气+咯菌腈处理后腐烂指数均降低，但差异不显著(P＞0.05)。而29℃愈伤+1-MCP联合处理可有效控制甘薯腐烂(P＜0.05)，且腐烂指数最低。

图2 不同处理对甘薯腐烂指数的影响

本试验以腐烂率和腐烂指数2个指标来综合评价不同的处理手段对其防腐烂能力及耐贮特性的效果。由结果可知，将甘薯贮藏至7个月后，29℃愈伤+1-MCP缓释剂联合处理、咯菌腈处理、咯菌腈+58℃热空气联合处理均可有效地控制甘薯的腐烂发生，增加了甘薯的耐贮性。但58℃热空气单独处理及1-MCP缓释剂处理防腐效果不佳。贮藏至9个月，29℃愈伤+1-MCP缓释剂联合处理有效地控制了甘薯腐烂，效果理想。

2.2.2 不同处理对甘薯的腐烂率和腐烂指数的影响 图3所示为不同处理对贮藏5个月的甘薯腐烂率的影响，由图可看出，腐烂率发生最高的是对照(12.98%)，清水对照处理后甘薯腐烂率是7.34%。600 μg/L咯菌腈处理(3.57%)、53℃热水 3 min处理(3.78%)、53℃热水3 min+咯菌腈联合处理(4.91%)和53℃热水3 min+2 mL/L次氯酸钠联合处理(2.78%)后甘薯腐烂发生率均比清水对照降低。而与清水对照相比，2 mL/L的次氯酸钠单独处理和0.5 g/L的二氧化氯单独处理后甘薯腐烂发生率差异不显著(P＞0.05)。继续将甘薯贮藏至7个月后，其腐烂率发生结果见图3B。结果表明，与对照和清水对照相比，600 μg/L的咯菌腈处理、53℃热水3 min、53℃热水3 min+2 mL/L的次氯酸钠联合处理后均可降低甘薯的腐烂率。

图4A所示为不同处理方法对贮藏5个月的甘薯腐指数的影响，结果表明，腐烂指数最高的是对照，600 μg/L 的咯菌腈处理、53℃热水 3 min、53℃热水3 min+咯菌腈联合处理、53℃热水3min+次氯酸钠联合处理后甘薯的腐烂指数均比清水对照降低。其中，600 μg/L的咯菌腈处理和53℃热水3 min+咯菌腈联合处理对腐烂控制效果最好，且与清水对照相比，差异显著(P＜0.05)。2 mL/L的次氯酸钠单独处理与0.5 g/L的二氧化氯单独处理后的甘薯腐烂指数均高于对照及清水对照，无法有效地控制甘薯的腐烂。将腐烂发生较轻的甘薯继续进行贮藏至7个月，腐烂指数的结果如图4B所示。600 μg/L的咯菌腈处理、53℃的热水3 min处理、53℃的热水3 min+次氯酸钠联合处理后腐烂指数均比对照及清水对照低。其中，与清水对照相比，600 μg/L的咯菌腈处理效果最佳，腐烂指数最低。

试验以甘薯的腐烂率和腐烂指数2个指标来评价不同处理对其防腐烂能力及耐贮特性的效果。由结果可知，将甘薯进行贮藏至5个月，600 μg/L的咯菌腈处理和53℃的热水3 min+咯菌腈联合处理可有效地控制采后甘薯腐烂的发生，其腐烂率均低于5%，且与清水对照相比，腐烂指数均差异显著(P＜0.05)。将腐烂发生较轻的甘薯继续贮藏至7个月，结果表明，600 μg/L的咯菌腈处理对甘薯腐烂的控制效果最好，腐烂率为7.28%，与清水对照相比腐烂指数差异显著(P＜0.05)。

图3 不同处理对甘薯的腐烂率影响

图4 各处理对甘薯腐烂指数的影响

3 结论

（1）乙烯缓释剂、1-MCP缓释剂、CIPC粉剂和ABA处理均可有效抑制贮藏期间甘薯的发芽率。但乙烯缓释剂、ABA和CIPC粉剂处理提高了甘薯的腐烂率，对于长期贮藏是不适宜的。从愈伤情况来看，乙烯缓释剂与1-MCP缓释剂不影响甘薯的愈伤，而CIPC粉剂和ABA则影响甘薯的愈伤。可见，1-MCP缓释剂是抑制甘薯采后发芽及贮藏最佳的处理方法。

（2）通过甘薯长期贮藏研究表明，贮藏至5个月，600 μg/L的咯菌腈处理、53℃热水3 min+咯菌腈联合处理可有效控制采后甘薯腐烂的发生（腐烂率＜5%）。贮藏至7个月，29℃愈伤+1-MCP联合处理、600 μg/L的咯菌腈浸蘸处理、咯菌腈处理、咯菌腈粉剂+58℃热空气联合处理方法均可有效控制甘薯的腐烂发生。贮藏至9个月，以29℃愈伤+1-MCP联合处理对甘薯腐烂控制效果最佳。

4 讨论

4.1 乙烯和1-MCP预防甘薯发芽、腐烂的作用机制

乙烯是一种植物生长调节剂，应用十分广泛，在植物生理研究中，主要用于打破种子和芽的休眠。研究表明，外源乙烯抑制芽的生长，内源乙烯可促进芽的萌发[15]，乙烯能促进木栓形成层的发生和分化[16]。但乙烯用于采后保鲜的研究鲜有报道，Ma等[17]发现外源乙烯可以预防‘黄冠’梨的褐变，提高抗氧化防御体系中相关酶的活性，增强果实抵抗胁迫的能力。本研究尝试外源乙烯用于甘薯的防腐保鲜，发现乙烯不影响甘薯伤口的愈合，还能有效较低甘薯的发芽率。由于乙烯会加速细胞衰老[18]，乙烯缓释剂处理后加重了甘薯的腐烂，故乙烯缓释剂处理的甘薯不宜长期贮藏。1-MCP是一种生产上常用的乙烯拮抗剂，能有效阻断内源乙烯与受体蛋白的结合，达到控制园艺植物采后衰老及生理失调的目的[15,19]。本研究结果显示，1-MCP处理甘薯后，可显著抑制贮藏期间的发芽率，这与Downes等[20]研究1-MCP处理可抑制洋葱发芽的结果是相似的。并且，29℃愈伤结合1-MCP处理更能有效地预防甘薯贮藏期间的腐烂。试验结果为进一步拓展1-MCP在甘薯中的应用提供了参考。ABA是一种较强的植物生长调节剂，可用于抑制植物种子的萌发。本研究发现，ABA虽可抑制甘薯的发芽，但会加重贮藏后期腐烂的发生，原因可能是ABA激素刺激乙烯的生成，从而加速甘薯细胞衰老，耐贮性随之降低[21]。

4.2 咯菌腈防腐作用机制评价

咯菌腈是安全、高效、低残留的杀菌剂，作为浸种剂，咯菌腈常用于水稻、小麦、花生、大豆及棉花等作物中，在果蔬采后保鲜方面，可控制番茄灰霉病[22]、柑橘绿霉病[23]、甘蔗凤梨病[24]等的发生。咯菌腈结合其他处理，如碳酸氢钠、噻苯咪唑[25]、噻虫嗪[24]等，也可有效控制采后果蔬的病害。但在甘薯防腐保鲜方面仍未有应用，本研究初次使用咯菌腈保鲜甘薯，结果表明，600 μg/L咯菌腈浸蘸处理能有效抑制甘薯贮藏中的腐烂。根据国内的化学农药环境安全评价试验准则可知，咯菌腈为易降解的农药，其半衰期小于30天[26]，远低于甘薯的贮藏期，因此，是比较安全的药剂。可见，咯菌腈在甘薯保鲜上的应用前景广阔。但咯菌腈结合愈伤或1-MCP等复合处理的应用技术需要进一步研究，以咯菌腈为主，辅助多种处理手段可能是控制甘薯采后腐烂的选择方向之一。