二氧化氯在马铃薯保鲜中的应用研究

蒋慧 相光明 张海滨

摘要    马铃薯具有较高的食用品质及加工特性，但在贮藏期间易发芽，造成营养物质损失并产生有毒物质，严重影响其经济价值。目前发现新型保鲜剂二氧化氯可以抑制马铃薯发芽，但机理不清。本文概述了马铃薯贮藏保鲜现状，并着重介绍了二氧化氯抑制马铃薯发芽的研究状况，以期为二氧化氯在马铃薯保鲜中的应用提供参考。

关键词    马铃薯;二氧化氯;保鲜;发芽;贮藏

中图分类号    S532        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2019）18-0190-02                                                                                     開放科学（资源服务）标识码（OSID）

Abstract    The potato has the high edible quality and the processing characteristic，but it is easy to germinate during storage，causing loss of nutrients and producing toxic substances，which seriously affect its economic value.It has been found that the new preservative chlorine dioxide can inhibit the germination of potatoes，but the mechanism is unclear.This paper summarized the status of potato storage and preservation，and focused on the research status of chlorine dioxide inhibition of potato germination，in order to provide reference for the application of chlorine dioxide in potato preservation.

Key words    potato;chlorine dioxide;preservation;germination;storage

马铃薯在我国种植面积很广，产量居世界第一位。马铃薯加工增值潜力很大，国外70%～80%的马铃薯是依靠加工增值，但国内马铃薯深加工开发利用较晚，马铃薯未能按其不同的加工用途采取不同的贮藏方法，导致马铃薯深加工不足年产量的10%[1]。因此，相关学者研究了许多有效的马铃薯保鲜抑芽方法，如药物处理、辐射处理和气调保鲜等。现有一种强氧化剂——二氧化氯可以起到杀菌防腐作用，已被应用于果蔬保鲜。研究表明，二氧化氯可以抑制马铃薯发芽。为更好地将二氧化氯运用到马铃薯保鲜中，应探究其抑芽机理，以提高马铃薯的开发利用率。

1    马铃薯贮藏保鲜研究

1.1    马铃薯贮藏特性

马铃薯具有较高的营养价值和加工特性，其块茎不仅含有大量糖类物质，还含有大量矿质元素，可提供人体所需的钙，为人们日常所食用。马铃薯在贮藏期间极易发芽，发芽时会产生有毒物质从而降低其食用品质。为满足马铃薯深加工及其他需要，必须做好马铃薯的贮藏保鲜工作，抑制其发芽，最大限度地保存其原有品质。

马铃薯有其自身的贮藏特性，在贮藏期间会产生物质的转化，细胞中的淀粉在淀粉酶的作用下转化为蔗糖，又进一步分解为葡萄糖和红果糖，块茎中淀粉含量会随着贮藏期的延长而逐渐降低。当温度低至0 ℃时，会增强淀粉水解酶活性，单糖在薯块内积累，薯块变甜，导致马铃薯生食品质不佳、加工制品发生褐变。若再次提升贮藏温度，薯块内的单糖经过一段时间后又可重新合成淀粉。如果块茎发芽，会造成淀粉损失率高达12.5%，同时会造成马铃薯水分和养分大量消耗，并且发芽时一部分含氮物质会转化为有毒并带有苦味的苷类物质。块茎中VC含量随贮藏期的延长而降低[2]。贮藏180～210 d后，其中VC的含量可降低60%～70%。

马铃薯收获后有明显的2～3个月的生理休眠期，影响马铃薯生理休眠期时间长短的因素：一是品种，一般早熟马铃薯品种休眠期长，晚熟马铃薯品种休眠期短;二是贮藏温度，马铃薯薯块在较适低温条件下会延长生理休眠期，尤其是贮藏初期保持低温对延长休眠期更加有利;三是马铃薯成熟度，尚未成熟的马铃薯块茎休眠期更长，反之成熟的马铃薯块茎休眠期短。在休眠期，马铃薯的新陈代谢减弱、抗性增强，即使在适宜条件下也不萌芽生长，因而延长休眠期是马铃薯贮藏成功的关键。

1.2    马铃薯贮藏保鲜方法及抑芽机理

马铃薯采收后，在贮藏前先将其堆放至室内、荫棚或窖内的阴凉通风处，薯堆宽≤2 m，高度≤0.3～0.5 m，在薯堆中设置通风管道，并用草席遮光，以利于薯块蒸发掉多余的水分和散热，促使马铃薯伤口处形成愈伤组织。在此期间，要经常翻倒薯堆和剔除腐烂的薯块，动作要轻，防止对薯块造成机械损伤。待14～21 d后马铃薯表皮老化、愈伤组织完全形成，即可进行贮藏[3]。

传统的贮藏方法有沟藏、窖藏、通风库贮藏等。这些方法的抑芽机理是控制马铃薯发芽生长的三要素，保持低温、低湿、无光照，延长休眠期。气调贮藏抑制马铃薯发芽效果好，其机理是保持低氧，降低呼吸强度，减少淀粉的转化及糖的消耗。化学药剂处理有明显的抑芽效果。早在1939年Guthric就首先使用奈乙酸甲酯（MENA）防止马铃薯发芽，MENA具有挥发性，薯块经其处理后，在10℃条件下可保持1年不发芽，在15～20 ℃也可贮藏几个月。MENA的用量与处理时期有关，休眠初期用量稍多，但在块茎开始发芽前处理时可大大减少用量。其他的生长调节剂也有抑制发芽的作用，但效果较MENA差。CIPC（氟苯胺灵）是一种在采后使用的马铃薯抑芽剂，应在马铃薯愈伤形成后使用。化学药物处理抑芽机理是控制植物内体激素水平，调节马铃薯的生理代谢。此外，用r射线照射马铃薯也具有明显的抑制发芽作用，经照射的马铃薯在常温下能够贮藏几个月。

新型保鲜剂——二氧化氯用于马铃薯保鲜，可以控制贮藏中马铃薯病害的发生，防止马铃薯腐烂，而且可明显抑制马铃薯发芽，但是原因尚不清楚有待研究。

2    二氧化氯在马铃薯保鲜中的应用研究

2.1    二氧化氯特性

由于二氧化氯具有很强的氧化性，常被用作多用途杀菌保鲜剂，其性能优良、应用领域十分广泛。经检测发现，二氧化氯的杀菌效果比一般含氯消毒剂高2.5倍，而且不会发生氯的取代反应，不会致癌，其在目前常用的氯系消毒剂中综合性能最优。基于以上优点，二氧化氯被世界卫生组织列为A1级杀菌消毒剂，在世界上广泛使用，成为了国际上公认的氯系消毒剂最理想的更新换代产品。对肉类、禽类、水产品、果品蔬菜等，用二氧化氯溶液喷洒或浸泡均具有很好的消毒防腐保鲜效果。部分食品，如面粉、蔬菜、肉禽等，经二氧化氯作用后，能明显改善其品质。目前，二氧化氯已经应用于水果蔬菜及肉﹑乳﹑鱼﹑贝的防腐保鲜。

稳定性二氧化氯是具有选择性的强氧化剂，决定了其具有杀菌、漂白、除臭、消毒等功能。杀菌机理是二氧化氯分子中氯原子最外电子层存在一个具有较强氧化作用的未成对活泼性自由电子，当二氧化氯与微生物发生接触时，对细胞壁有较强的吸附和穿透能力，放出原子氧将细胞内的巯基酶氧化，起到杀菌作用[4]。二氧化氯不仅灭菌效果好，作为强氧化剂，其还具有除藻、剥泥、防腐、抗霉、保鲜、除臭、氧化及漂白脱色等种功能。

2.2    二氧化氯在食物保鲜中的应用

国内有研究表明，马铃薯块茎贮藏过程中，淀粉酶﹑淀粉磷酸化酶﹑过氧化物酶和多酚氧化酶的消长与块茎休眠与萌发有密切关系。休眠期的块茎内淀粉酶和淀粉磷酸化酶活性很低，随着休眠的解除及顶芽的萌动活性逐渐增强，当顶芽开始生长时活性再次下降;过氧化物酶和多酚氧化酶在块茎休眠时活性较高，顶芽萌动后活性迅速下降[5]。

2.2.1    二氧化氯在果蔬保鲜中的应用。二氧化氯（ClO2）可以显著减少采后水果病原菌，对MP（微处理）芒果具有较显著的杀菌效果，可延长其保存时间，并可减轻其褐变的程度[6]。用50 mg/L ClO2结合0.1%氯化钙溶液对采后的蘑菇浸泡清洗1 min，能有效提高双孢菇的商品外观品质，在14 ℃下能保藏4 d，2℃下能保藏6 d以上。用ClO2作为板栗保鲜剂进行保鲜试验，在23 ℃条件下保鲜56 d，保鲜率达95%，而且保鲜前后板栗的营养成分含量和口味无明显变化。将ClO2用分子筛吸附，连同果蔬置于密封袋中，可达到良好的保鲜贮藏效果。采用1 mg/L二氧化氯对采后的杏进行处理，能够延缓其成熟，防止腐败，主要是由于二氧化氯延缓了乙烯的释放、降低了杏的呼吸强度[7]。使用5 mg/L ClO2保鲜菠菜，可使其在10 ℃下保存16 d以上，叶绿素损失较小。

2.2.2    二氧化氯在马铃薯保鲜中的应用。Tsai等[8]利用7.8 mg/L ClO2保鲜马铃薯，处理10 min可以显著减少马铃薯的腐败，而且没有任何化学物质残留，不破坏马铃薯的表皮颜色。利用ClO2保存马铃薯可以有效杀灭镰刀霉，防止马铃薯软腐病、干腐病和晚期枯萎病，延长储藏期。另有研究发现，150 mg/kg二氧化氯溶液浸泡处理的马铃薯室温贮藏可显著抑制发芽，但机理尚不清楚。

2.3    二氧化氯在马铃薯保鲜中优势

一是二氧化氯有很强的杀菌作用，可有效杀死微生物且无气味残留，不会改变果蔬的原有风味。在pH值7.0的水中，小于0.1 mg/L二氧化氯在5 min内能杀灭一般肠道细菌，在pH值8.5的水中ClO2的杀菌速度是氯的20多倍。二是ClO2不与马来酸、富马酸等脂肪族胺类、不饱和脂肪酸及多糖类物质反应，在杀菌过程中不会对食品、果蔬产生有害物质，对无公害食品的保鲜具有重要意义;而且ClO2杀菌不受环境pH值的影响，适用范围广。三是果蔬在储运过程中，蛋氨酸在代谢过程中会产生CO2和乙烯等物质，促进果蔬成熟衰老;而二氧化氯可有效阻止蛋氨酸分解和生成乙烯，破坏已生成的乙烯，并杀灭腐败菌，以起到延缓果蔬衰老与腐烂、长期保鲜的作用。四是人体和动物是真核细胞生物，真核细胞生物的酶系统深入细胞内;而病毒和细菌是原核细胞生物，其大多数酶系统分布于细胞膜表面，二氧化氯容易破坏细胞膜表面的酶系统，因而二氧化氯对细菌和病毒等原核细胞生物具有较强的杀灭作用，而对动植物机体不产生毒效。

3    结语

随着人们生活水平的提高，人们对自身身体状况更加重视，因而对食品安全性提出了更高的要求。目前，食品安全性问题已逐渐被世界所关注，是阻碍我国食品走向国际的重要因素，因而我国应加大对食品安全的技术研究[9]。ClO2作为A1级安全消毒剂是国际上公认的性能优良、效果好的食品保鲜剂，具有很强的杀菌能力;同时其在杀菌过程中不会产生有害物质，且不会对食品的外观品质和风味造成影响[10]。随着技术的不断成熟，二氧化氯作为食品保鲜剂在全球范围内已被广泛应用，但我国对其研究和应用还较少。今后应通过对马铃薯各项生理生化指标的测定，尤其对酶活性的研究，探索其抑制发芽的机理，将二氧化氯更好地应用于马铃薯保鲜中。

4    参考文献

[1] 王敏.我国马铃薯深加工现状[J].保鲜与加工，2003，3（3）：21-22.

[2] 周山涛.果蔬贮运学[M].北京：化学工业出版社，1998.

[3] 冯双庆，赵玉梅.水果蔬菜保鲜实用技术[M].北京：化学工业出版社，2004.

[4] 蔡慧农，汤凤霞.稳定性二氧化氯及其在食品工业中的应用[J].食品工业科技，2009（4）：92-94.

[5] 张洪，黄建韶.马铃薯中多酚氧化酶的酶学特性研究[J].食品工业科技，2010，23（4）：39-40.

[6] 潘永贵，植丽华，黄德凯.稳定态二氧化氯杀菌剂在MP芒果上应用研究[J].食品科学，2003，24（2）：142-144.

[7] ZHONG M，WU B，WANG J D.Effect of chlorine dioxide on ripening of ′Xiaobai′ apricots[J].Eur Food Res Technol Feb，2012，2（1）：7.

[8] TSAI L S，HUXSOLL C C，ROBERTSON G. Prevention of potato spoilage during storage by chlorine dioxide[J].Journal of Food Science，2001，66（3）：472-477.

[9] 傅茂润.二氧化氯（ClO2）对果蔬的贮藏效果及其机理研究[D].泰安：山东农业大学，2005.

[10] 譚伟.二氧化氯（ClO2）对水果表面微生物的控制[D].泰安：山东农业大学，2006.