甘薯采后贮藏保鲜及抑芽技术研究进展

王晓军，赵琳，石江，骆乐谈，詹生华，马华升

(杭州市农业科学研究院 农作物(生态)研究所，浙江 杭州 310024)

甘薯(Dioscoreaesculenta)为旋花科番薯属一年或多年生草本植物，是世界上重要的粮食、饲料作物之一，甘薯块根含有大量淀粉、可溶性糖和膳食纤维，同时含有丰富的维生素C、酚类、叶酸、黄酮类、花青素、胡萝卜素等活性物质，具有良好的抗氧化和营养保健功能[1-2]。甘薯一般以块根为收获物，薯块含水量高、组织柔嫩，较易在采收、运输、贮藏过程中产生机械损伤[3-4]。同时，甘薯易受冷害，贮藏温度较高，贮藏期间容易腐烂、缩水、霉变和发芽，造成巨大的经济损失，严重制约甘薯产业化、集约化发展[5]。近年来，许多学者都在通过人为调控手段解决甘薯贮藏期发芽、防腐保鲜等问题，多角度、多学科探究提高甘薯贮藏保鲜效果的方法。本文针对甘薯贮藏期发芽及腐烂现象，简述了甘薯采后生理病害、微生物病害以及块根萌芽等对甘薯块根耐贮性的影响，并且从物理、化学、生物三个方面综述了目前国内外常用的甘薯防腐保鲜及抑芽技术，以期为甘薯贮藏及加工产业的发展提供借鉴。

1 甘薯采后主要品质问题

甘薯采后主要品质问题由生理病害、微生物病害以及块根萌芽造成[6-7]。

1.1 甘薯生理病害

1.1.1 冷害

甘薯冷害多发生在甘薯收获前后和冬季贮藏期间，通常甘薯块根新陈代谢受到较大破坏，表皮由青绿色变为暗褐色，块根从头尾开始发生腐烂，耐贮性和抗病力大大降低，严重影响甘薯块根商品性[8-9]。相关研究表明，低温胁迫在一定程度上加速了甘薯中腺嘌呤核苷三磷酸和腺嘌呤核苷磷酸含量的下降，导致细胞能量供应不足，加速细胞衰老或死亡[10]。同时，杨虎清等[11]研究发现，甘薯在低温下总抗氧化能力先增加，随着冷害程度的加重，活性氧大量积累，酚类等生物活性物质因清除活性氧而使抗氧化能力下降，从而导致甘薯营养品质降低。

1.1.2 干害与湿害

甘薯采后最适的贮藏湿度为85%～90%，干害是由于采后贮藏湿度过低，甘薯的细胞原生质失水，因而发生生理萎蔫现象，导致重量减轻，薯皮颜色发暗。甘薯湿害发生由于贮藏湿度过高，易在屋顶、墙壁和甘薯块根表面产生结露，浸湿表层的薯块，利于病菌的繁殖和侵染，发生湿害[12]。

1.1.3 缺氧伤害

呼吸作用是农产品收获后重要的生理活动之一，甘薯腐烂的主要原因是甘薯呼吸作用消耗了环境中大量氧气，周围环境中CO2浓度过高，甘薯由于没有氧气而呼吸作用发生异常，无氧呼吸引起内部发酵，导致甘薯块根生理机能减弱而导致生理病害，最终发生腐烂[13]。因此，甘薯块根采后需要贮藏在通风良好环境中，空气中的含氧量不低于4.5%。

1.2 甘薯微生物病害

甘薯病害危害薯块，造成薯块本身带菌或采后病菌由伤口侵入，在贮藏期湿度、温度适宜时易发薯块腐烂。甘薯软腐病、黑斑病、灰霉病、干腐病等是甘薯贮藏过程中的主要微生物病害，严重影响甘薯经济价值。

1.2.1 软腐病

甘薯贮藏期主要病害是软腐病，软腐病病原体匍枝根霉广泛分布在空气和土壤中，病原菌侵入后导致薯块薄壁组织软烂、水烂，软腐病蔓延迅速，造成严重经挤损失[14]。软腐病的发生与薯块生活力强弱关系密切，在甘薯块根受冻或者机械损伤情况下，甘薯块根生理机能衰退，病菌易于侵入。刘锦等[15]使用不同体积分数的生姜提取液对软腐病致病菌匍枝根霉进行体外和甘薯活体实验，发现生姜提取液可以通过调节甘薯的生理变化抵御微生物的侵入，能够较好抑制常温物流条件下软腐病的发生。

1.2.2 黑斑病

甘薯黑斑病由子囊菌亚门长喙壳属真菌甘薯长喙壳菌引起，发病时薯块上出现膏药状的青黑色陷斑，甘薯薯肉为青褐色或墨绿色，同时产生甘薯黑疱霉酮等呋喃萜类有毒物质，已有较多关于人畜食用黑斑病病薯中毒的报道[16]。张嫚等[17]对采后甘薯进行紫苏醛熏蒸，可以相对提高甘薯中多种抗氧化酶酶活，可在控制甘薯黑斑病同时维持甘薯品质。

1.3 甘薯块根萌芽

甘薯收获时其块根周皮下已分化形成大量不定芽原基，甘薯无生理休眠期，芽原基在适宜条件下极易萌发。甘薯运输以常温物流为主，甘薯在16～35 ℃的储运环境下极易发芽，品质破坏较大，严重影响商品价值[18]。甘薯块根萌芽时生理代谢过程发生改变，大量消耗块根中的水分、养分，导致甘薯干物质减少50%以上，淀粉消耗约80%。甘薯贮藏期间发芽严重影响甘薯品质，增加了甘薯营养的消耗和腐烂的发生，大大降低了甘薯本身商品价值。同时，商家在上货架前进行手工剪芽处理再销售，浪费了大量人工及时间成本。

2 甘薯采后贮藏与保鲜技术

2.1 甘薯物理贮藏与保鲜技术

2.1.1 气调贮藏

气调贮藏是指人工调节果实在低O2和高CO2的空气中进行密闭冷藏，抑制果蔬生理变化或微生物繁殖，延缓成熟、衰老过程而保鲜的技术。石小琼等[19]研究发现，甘薯在温度12 ℃，CO2浓度5.0%，O2浓度8.0%，相对湿度90%的气调条件下贮藏150 d，甘薯新鲜饱满，维生素和水分含量损失较少，甘薯不生根萌芽、不软腐、不糠心，较好地保持了贮藏甘薯的品质。韩聪聪[20]通过不同气调贮藏试验，发现5.0% CO2+8.0% O2气体环境中红薯、紫薯的贮藏效果好，有效降低了失重率、减缓了淀粉、抗坏血酸含量下降，较好抑制了POD活性；5.0% CO2+2.0% O2气体环境最适宜凉薯贮藏，贮藏80 d凉薯无褐变异味现象，营养品质指标处于较高水平。

2.1.2 热处理

热处理作为一种非化学保鲜技术，一般指在贮藏前短时间内，使用适当温度处理果蔬，杀死或抑制果蔬自身带有的病原菌，抑制相关代谢酶活性，从而延长果蔬的保鲜期。由于热处理技术处理时间较短，对果实各项生化指标影响较小，凭借能耗低、投入低、操作简便等显著优势在农产品贮藏保鲜领域应用广泛。吴丹宁等[21]详细研究了热水处理对于甘薯块根贮藏品质指标的影响。研究表明，45、50、55 ℃热水处理5 min，以及45、50 ℃热水处理10 min对甘薯都有较好的防腐效果。吴姗鸿等[22]分别通过50 ℃热水浸泡20 min和用1 g·L-1乙烯利处理甘薯，结果表明，热处理和乙烯处理均能有效抑制甘薯发芽，保持较低的发芽率。同时，热处理可以降低甘薯淀粉酶活性从而抑制了淀粉的水解，与乙烯处理相比，热处理能够更好保持甘薯硬度、减缓呼吸强度以及增加淀粉、维生素C含量。Sheibani等[23]系统研究了热水处理对于甘薯块根腐烂以及发芽的抑制作用，53～56 ℃热水处理(处理时间低于10 min)对甘薯贮藏效果最好，能够有效抑制甘薯块根腐败及发芽，较好保持甘薯的贮藏品质。Hu等[24]详细研究了热水处理对于甘薯块根长期贮藏的影响，发现热水处理技术不损害甘薯营养品质和加工品质，对于甘薯块根品质指标无显著影响，同时热水处理技术可以有效防止长期贮藏过程中甘薯黑斑病的发生。

2.1.3 辐射处理

辐射调控技术是利用电离辐射产生的γ、β、X射线照射，降低果实的呼吸强度、抑制新陈代谢，具有较好的灭菌、杀虫、消毒和防霉等效果，该技术在果蔬贮藏、保鲜上已经广泛应用。刘红锦等[25]使用60Coγ辐射源，采用不同辐照剂量(0.05、0.20和0.50 kGy)处理宁紫1号和紫罗兰甘薯，结果表明，0.05 kGy的辐照剂量能够有效抑制甘薯块根发芽，同时该辐照剂量对于甘薯生理生化及营养指标影响不大。崔莉等[26]采用0、2、4和6 kGy剂量辐照甘薯茎尖，发现甘薯茎尖适宜的辐照剂量为4 kGy，4 kGy辐照后甘薯茎尖感官品质、游离氨基酸总量、有机酸总量无显著变化。吴海虹等[27]采用辐照处理紫薯全粉，辐照处理后60 d薯粉的色泽、气味与滋味、口感和可接受性等紫薯全粉感官品质无显著影响。

2.1.4 甘薯愈伤技术

愈伤处理是指在甘薯局部受到创伤刺激后，在适宜环境条件下伤口或表皮下形成木栓层，从而减少水分蒸腾，防止氧化变质、病原菌侵染。王雪姣[28]研究表明，最适的愈伤条件是在温度29 ℃愈伤4 d，甘薯愈伤处理能显著延缓甘薯腐烂。吕晓龙等[29]对“北京1号”甘薯人工模拟机械损伤后，采用不同浓度(25、50、100、200 mg·L-1)脱落酸进行愈伤处理。研究发现，采后100 mg·L-1ABA处理3 d，对于促进甘薯愈伤木栓组织形成最为有效。经过100 mg·L-1ABA处理后，甘薯机械损伤部位的苯丙氨酸解氨酶、过氧化物酶和多酚氧化酶活性明显提高，总酚、类黄酮含量显著增加，表明采后ABA处理可有效激活苯丙烷代谢、提高愈伤防御酶活性，促进甘薯块根愈伤组织的形成。吴朝霞等[30]对豫薯10号进行愈伤处理后耐贮性的试验，对比了愈伤处理和未愈伤处理的甘薯，经过愈伤处理的甘薯在腐烂率、含水率、呼吸强度、可溶性总糖含量及淀粉含量等方面明显优于未经过处理的甘薯。

2.2 甘薯化学贮藏与保鲜技术

2.2.1 化学药剂

化学药剂保鲜是指通过化学物质的化学特性保鲜果蔬、延长贮藏期的方法。在甘薯贮藏与保鲜中，常用的化学药剂有1-甲基环丙烯(1-MCP)、外源乙烯、臭氧、杀菌剂等。

1-MCP作为一种安全无毒的乙烯抑制剂，更容易与乙烯蛋白受体发生不可逆结合，阻止乙烯与受体结合，导致乙烯信号传导受阻，从而降低果蔬呼吸速率，减少营养物质的消耗，延长果实保鲜期。张小村等[31]将1-MCP应用于4个鲜食型甘薯块根的贮藏，并对其贮藏过程中块根品质指标变化进行研究。结果表明，广87、烟薯25、苏薯16和龙薯9号等不同甘薯品种对1-MCP处理的反应有较大差异。同时，1-MCP熏蒸处理能够对甘薯茎尖起到保鲜作用，能够抑制叶绿素酶活性与呼吸作用强度，延缓甘薯茎尖黄化及腐烂。王亚蒙等[32]分别采用不同浓度1-MCP对甘薯茎尖进行熏蒸处理。结果表明，1-MCP熏蒸处理对甘薯茎尖起到保鲜作用，1-MCP能够调节抗氧化酶系统，保持叶绿素及Vc含量，一定程度保持甘薯茎尖营养品质。此外，1-MCP熏蒸结合聚乙烯(PE)或微孔膜(WK)保鲜袋处理能够减弱呼吸作用，降低乙烯释放量及多酚氧化酶活性，有效抑制叶用甘薯茎尖失水，保持叶用甘薯茎尖的亮度和新鲜感，有效延长其贮藏期[33]。

乙烯作为一种天然气体激素存在于大部分植物中，根据激素平衡调节的原理，利用外源乙烯改变内源植物激素的平衡，可以延长休眠、抑制发芽。乙烯利(外源乙烯)成本低，安全性好，可商业化批量生产，在果蔬保鲜贮藏中广泛使用。段志蓉等[34]采用1 g·L-1外源乙烯分别在节点前、节点后及储运全程处理甘薯，研究不同时机乙烯处理对于甘薯块根发芽以及碳水化合物代谢的影响。结果表明，所有时机乙烯处理均会促进甘薯呼吸，加速甘薯块根淀粉、还原糖含量下降。节点后和全程1 g·L-1乙烯处理能更好抑制甘薯发芽，维持较高的可溶性总糖、蔗糖含量，甘薯甜度更高。外源乙烯处理能显著延迟甘薯发芽时间，促进甘薯淀粉转化，甘薯块根保持较高的可溶性固形物、总酚、类黄酮和类胡萝卜素含量。但是，外源乙烯浓度过高会明显增大甘薯细胞壁水解酶活性，导致甘薯块根开裂[35]。何欣遥等[36]研究了0.5、1.0、2.0 g·L-1等3种不同质量浓度的外源乙烯对甘薯发芽及品质的影响。结果发现，以1 g·L-1外源乙烯处理甘薯，达到较好的抑芽作用，在较好保持甘薯品质的同时不易产生高浓度外源乙烯导致的甘薯块根开裂等问题。

臭氧在常温常压下是一种有特殊臭味的淡蓝色气体，具有保鲜、灭菌、防止霉变等功能，主要通过破坏病原菌的细胞壁或细胞膜、有效降低贮藏过程中各种微生物病害的发生。臭氧灭菌迅速、广谱高效，不会造成二次污染，在农产品贮藏过程中应用广泛。如殷俊峰等[37]通过调节贮藏环境的气体浓度，使用甘薯臭氧物理强度钝化杀菌处理核心技术，提高甘薯的贮藏保鲜效果，好薯率达99.76%，该技术具有操作简单、能耗较低及甘薯保鲜效果较好等特点。张子琪等[38]以现有甘薯贮藏库为基础使用臭氧杀菌技术升级改造，在臭氧浓度90 mg·m-3、处理时间60 min条件下，臭氧处理后经过20～50 min半衰期最终分解为氧气，随后甘薯库内采用气体循环模式，该处理技术可有效抑制甘薯腐烂病发生。

果蔬所用杀菌剂主要成分为化学物质，其作用机理是喷施在果蔬表层，干扰病原菌的细胞分裂过程，抑制果蔬表面、内部和环境中的病原菌，延长果蔬贮藏时间。张有林等[39]将甘薯经过噻苯咪唑熏蒸、贮前低温处理、塑料袋包装，能够明显抑制霉菌生长发育与淀粉酶、多聚半乳糖醛酸酶活性，从而降低了淀粉转化成糖的速率，降低甘薯呼吸作用，延缓了甘薯采后生理衰老进程，保持甘薯原有良好品质。为有效控制甘薯贮藏期软腐病发生，岳瑾等[40]利用常见的15种杀真菌药剂进行了室内药剂筛选试验。试验结果表明，50%福美双可湿性粉剂、72%霜脲·锰锌可湿性粉剂、适乐时25 g·L-1咯菌腈悬浮种衣剂、25%吡唑醚菌酯微乳剂等4种杀真菌药剂防治甘薯贮藏期软腐病效果较好。甘薯黑斑病是我国甘薯生产的主要病害之一，该病危害严重时产量损失超过20%。张德胜等[41]通过药液浸渍的方法，比较了作用机理不同的几类杀菌剂单剂和复配制剂对储藏期甘薯黑斑病的防治效果。结果表明，储藏90 d后，12.5%粉唑醇悬浮剂80 mg·kg-1、粉唑醇25 mg·kg-1+甲基硫菌灵210 mg·kg-1和粉唑醇25 mg·kg-1+百菌清800 mg·kg-1对黑斑病的防效可达90%以上。上述药剂处理未观察到薯苗生长异常情况，对甘薯出苗无不良影响。但是杀菌剂具有一定的毒副作用，并且面临杀菌剂残留等问题，限制了其在甘薯保鲜贮藏特别是鲜食甘薯贮藏方面的广泛应用。

2.2.2 涂膜

涂膜保鲜是指采用某种特定物质作为涂膜剂，将其均匀涂于果皮表面阻塞表面气孔、皮孔，同时抑制气体交换与果实采后部分生理活动，减少水分蒸发，减轻表皮机械损伤，是目前较为广泛应用的保鲜技术。目前，国内外广泛应用的涂膜材料有糖类、蛋白质、蔗糖脂、聚乙烯醇、单甘脂等。

吴翠平等[42]采用“果蜡”“果蜡+柠檬酸”“果蜡+氯化钙”等3种配方涂膜均匀涂于紫甘薯块根表面，结果发现“果蜡+柠檬酸”处理的甘薯腐烂率和失重率较低、处理效果最好，同时发现涂膜处理能够明显延缓紫甘薯块根花青素含量下降。吴玲艳[43]使用高能乳化法制备得到的纳米乳涂膜剂与非吗啉纳米乳涂膜剂处理甘薯块根，发现两种涂膜剂均能减弱甘薯块根呼吸强度，较好保持甘薯块根品质、硬度和外观色泽，延长甘薯货架期。此外，涂膜处理还可以在鲜切果蔬表面形成具有一定阻隔性的膜，抑制氧化反应，保持鲜切果蔬色泽与抗氧化性。刘玥等[44]使用黄原胶、壳聚糖、海藻酸钠及羧甲基纤维素钠等不同涂膜处理鲜切甘薯，发现涂膜处理能明显降低褐变程度。

2.3 甘薯生物贮藏与保鲜技术

2.3.1 微生物保鲜

微生物保鲜技术是利用菌体本身或其产生的代谢产物(如蛋白酶、抗生素、过氧化氢等)抑制或杀灭果蔬表面的微生物，以达到防腐保鲜的目的。张德胜等[45]发现，四霉素对甘薯长喙壳菌分生孢子萌发以及菌丝生长均表现出较强的抑制作用。同时，杨冬静等[46]采用菌丝生长速率法在室内测定多种杀菌剂对甘薯黑斑病菌的毒力，结果表明，1%枯草芽孢杆菌可湿性粉剂和2%宁南霉素对甘薯黑斑病菌菌丝生长抑制效果明显。四霉素、枯草芽孢杆菌以及宁南霉素具备筛选、开发成为防治甘薯储藏期黑斑病新型杀菌剂的潜力。

2.3.2 天然提取物保鲜

天然提取物保鲜是指从植物、动物体内提取生物活性物质，通过该活性物质抑制果蔬表面微生物活性，降低果蔬生理代谢，从而延缓衰老的方法。多酚氧化酶(PPO)作为导致甘薯褐变的关键酶，抑制PPO活性可以降低甘薯褐变程度。刘辉等[47]以磷酸盐缓冲液提取获得黔苦2015、黔苦2号、黔农7014、西农9940等4个苦荞品种茎叶提取物，研究发现，上述4个苦荞品种中黔农7014苦荞茎叶磷酸盐提取物可有效抑制甘薯块根PPO活性。此外，天然提取物还可以用于降低甘薯烂薯率、提高甘薯贮藏后品质。刘晨[48]采用紫茎泽兰沸水提取液浸泡和干粉粉末拌薯两种处理方式，用不同剂量分别处理甘薯，经过180 d贮藏试验，发现紫茎泽兰各处理均不同程度地降低了烂薯率与α-淀粉酶的活性，提高了保水能力，取得较好贮藏效果。同时，有研究发现芳香植物中提取的精油对甘薯块根萌芽具有一定的抑制作用。邹雪等[49]使用薄荷精油中的主要成分薄荷醇、留兰香精油中的主要成分R-香芹酮处理甘薯块根，经过150 d贮藏试验，经香芹酮处理的甘薯块根重量损失仅为对照组的46.40%，能够有效抑制甘薯块根萌芽、保持块根品质。

3 小结

近年来，随着人们对健康生活理念认识的提高，鲜食甘薯的需求量越来越大，关于甘薯贮藏保鲜以及抑芽等领域的研究取得一定进展，但仍存在一些问题。主要包括：当前实际生产中，并未针对甘薯品种的共性与差异性选取适宜的贮藏保鲜方法；应用于甘薯的贮藏保鲜技术比较单一，缺乏高效的快速复合保鲜技术；较多甘薯贮藏保鲜新方法、新技术仅仅停留在实验室阶段，距离大规模推广应用尚有不少差距。

今后应当加强采前管理力度，同时加大对甘薯采后生理、病理、抑芽等方面的研究，借鉴马铃薯、山药等类似作物的贮藏保鲜技术，引入速冻保鲜、超高压保鲜、可食性复合涂膜、保鲜包装等多种成熟技术，研发纯天然、无残留、无毒的甘薯保鲜剂、抑芽剂。此外，应当着重研究甘薯采后生理特性和病害侵染机理，以及贮藏保鲜与抑芽技术对甘薯贮藏品质影响作用机制。同时，对多种贮藏保鲜方式与抑芽剂复合使用展开深入研究，依据国内实际生产与消费状况，结合不同地区和品种差异开发成本较低、实用性较强的贮藏、保鲜及抑芽技术。