甘薯采后贮藏保鲜技术研究进展及展望

刘洋洋，宋佳乐，司增志，乔亚科,2，刘云峰，吉志新

（1.河北科技师范学院 农学与生物科技学院，河北 秦皇岛 066600；2.河北省（秦皇岛）甘薯产业技术研究院，河北 秦皇岛 066400；3.河北中薯农业科技集团股份有限公司，河北 秦皇岛 066400）

甘薯（）在世界粮食作物排名上位列第7，16世纪末从南美洲引入我国，到现在已经栽培种植了400多年，因栽植地域不同又被称为地瓜、红苕、番薯等，为旋花科番薯属的一个重要栽培种。据联合国粮食及农业组织（FAO）统计显示，我国2019年甘薯的种植面积为2.37×10hm，总产量约0.52亿t，分别占世界的30.55%和56.62%，均居世界首位。我国一直是世界上最大的甘薯生产国，而且目前应用在实际生产上的甘薯品种（系）均为自主选育，且95%以上都是良种，如‘烟薯25’是目前一种较为优质的食用型甘薯品种，还有应用面积较大的淀粉型甘薯‘商薯19’等都是我国良种自育品种，良种自育促进了我国甘薯整体产业的健康快速发展。

作为一种根茎类高产作物，甘薯本身富含多种人体必需的维生素、蛋白质、膳食纤维、脂肪、氨基酸，以及钙和铁等多种矿物质，并含有多酚、多糖、花青素等多种生物活性成分，具有保健功效，被世界卫生组织认可且评选为优质食物。目前甘薯主要用于加工成食品原料、饲料、工业产品以及应用于园林绿化观赏中，是世界上重要的粮食、经济作物。因此，甘薯具有非常良好的发展前景。

由于甘薯收获的季节性、地域性以及收获方式的不同，给甘薯采后统一贮藏管理环节带来了较大困难，只有做好薯块采后的贮藏保鲜才能真正意义上达到甘薯的丰产丰收。由于新鲜薯块含水量高、体积较大、组织脆嫩，在收获、运输和贮藏过程中，稍有不慎极易擦伤薯皮，感染病菌，且贮藏环境中温湿度、气体浓度变化，使得甘薯在贮藏期间会随着条件变化而出现萎蔫萌芽、霉变腐烂等感官及内在品质的变化，丧失商品价值。所以，在当下这个绿色食品被追捧的绿色农业发展时代中，做好甘薯的科学绿色贮藏保鲜和综合开发利用，不仅对我国人民的健康膳食平衡具有十分重要的推进作用，更有利于帮助农民科学致富、提高经济效益、推进乡村产业发展兴旺。

1 甘薯采后贮藏问题

在常规贮藏下，由于收获不当或者贮藏环境中温湿度、氧气浓度变化以及微生物病菌的侵染，甘薯极易遭受各种生理性病害或微生物病害，这会导致甘薯在贮藏期较短时容易出现营养损失多甚至烂窖的情况。

1.1 生理性病害

甘薯的生理性病害主要分为冷害冻害、干害湿害、缺氧伤害三大类。有研究发现，适合薯块短期贮藏（28 d内）的温度为8℃，适合长期贮藏（84 d内）的温度为12℃。若贮藏温度过高，薯块易失水萎蔫，营养物质损耗流失，极易发芽，不宜食用，商品率大大降低。相反，贮温过低时又会引发生理冷害，薯块表皮出现凹陷斑块，症状轻的薯块中心会形成硬块，症状严重的薯块发软水烂，当贮藏温度低于0℃则称为冻害。要保持甘薯薯块的新鲜度，除了温度之外，还需要达到一定的湿度条件。薯块最适的贮藏湿度为85%~95%，在贮藏湿度低于80%时，薯块呼吸强度显著提高，水分及养分消耗较多，贮藏保鲜能力下降。当湿度过低时，薯块会因失水过多而出现生理萎蔫，薯皮颜色发暗，出现“皱皮糠心”的现象，造成干害，品质下降。相反，贮藏环境相对湿度过高，甘薯易出现“发汗”现象，浸湿薯块的表层，导致病菌侵染繁殖，造成湿害，形成烂窖的情况。呼吸作用是农产品收获后重要的生理活动之一。甘薯属于呼吸跃变型作物，其贮藏空气中的含氧量应4.5%及以上。若在甘薯贮藏初期过早密封，会消耗贮存环境中的氧气，周围环境中CO浓度过高，薯块进行无氧呼吸引起内部发酵，导致生理机能减弱而形成缺氧生理病害，最终发生腐烂。

1.2 微生物病害

贮藏中挑选的甘薯若有破皮、带病现象以及贮藏环境带有病菌都是造成甘薯发生微生物病害的原因。据统计，在我国甘薯损失量约占贮藏量的10%，经常会出现甘薯烂窖的情况。目前常见的贮藏期病害有黑斑病、软腐病、干腐病、灰霉病等10余种，甘薯长喙壳菌（Ell.&Halst.）、黑根霉菌（Her.）、灰葡萄孢菌（Pers）是引起贮藏期微生物病害的重要病原菌。甘薯长喙壳菌最初就是从甘薯中分离出来的，由它引起的黑斑病是我国北部甘薯产区三大病害之一，在贮藏保鲜期危害最严重。若贮藏初期的气温较高时，甘薯容易发生黑斑病，表现为膏药状的青黑色陷斑，薯肉变为青黑色，味道发苦，人食用后易头晕。当贮藏环境中湿度过高，甘薯上会形成水滴，即“发汗”现象出现时，极易造成黑斑病发生和蔓延。软腐病的病原菌为匍枝根霉（(Ehrenb.ex Fr.)Vuill），其侵染时会引起薯块薄壁组织的软烂，但周皮和木栓组织大部分保持完整，随后棉毛状的菌丝体穿过皮孔或周皮伤口，产生黑色孢子囊。软腐病一般在贮藏保鲜后期表现病症。甘薯破皮后，遭到细菌侵袭，带有酒香味的黄色汁液发生霉变且散发酸臭味，最后薯块干缩成硬块。甘薯采收后，过冷、过湿或过干都容易诱发干腐病，组织呈褐色海绵状，后期干缩硬化，薯肉深褐色，病部表面产生黑色瘤状突起物，似鲨鱼状，在病薯的破裂处形成白色或粉红色霉层。经灰霉病污染的薯块表皮皱缩严重，发病初期软腐，后期干缩僵化，且病薯表面布满了灰褐色绒毛状霉层。当贮藏温度处于7.5~13℃时，薯块会加快腐烂。除此之外，甘薯瘟病、茎线虫病等也是甘薯在贮藏期间普遍发生的病虫害。

2 甘薯贮藏保鲜研究现状及进展

2.1 甘薯贮藏保鲜设施

目前，不同国家和地区的甘薯储藏环境以及条件都有所不同。在美国，按照负压通风工艺条件建设

的甘薯储藏库，对储藏所需要的环境条件控制得比较准确。越南、印度等处于热带地区的一些国家大多为中小户型农民种植甘薯，因为产量较低，所以普遍采用挖坑或堆放的方法贮藏，以期节约成本，因此贮藏期较短。目前我国主要以窖藏作为主要的甘薯贮藏方式，包括地窖、井窖、大屋窖、棚窖等。随着科技的发展以及人们经济水平的提高，也逐渐出现了冷库、气调库等，但较少应用在甘薯贮藏上。

2.1.1 甘薯传统窖藏保鲜 由于管理成本低，我国目前主要采取窖藏来储藏甘薯。窖址通常选在避风向阳、排水良好和运输方便的地方，窖的大小、种类依需要而定。入窖前，对旧窖地面及墙壁使用浓度为1%～2%硫酸铜进行喷洒消毒杀菌处理，然后挑选无破损、无病菌侵染的薯块，储藏量要低于薯窖空间的2/3，并且要适时为甘薯喷洒“地瓜保鲜剂”。在传统窖藏过程中，因为贮藏环境中的温湿度无法准确调控，所以会导致贮藏期短且贮后品质差，甚至有发生烂窖的现象，甘薯产品的农药残留也存在隐患。

2.1.2 甘薯冷库贮藏保鲜 从传统窖藏到冷库贮藏经过了许多人不断探索。李雪等研究发现，甘薯冷库贮藏可以使贮藏周期延长至4~6个月以上，能满足市场上不同时期的不同需求。涂刚等把蔬菜栽培运用到的大棚技术与甘薯地窖的保温特性结合起来，结果发现贮藏5个月后的薯块好果率可达94.6%，相较于传统地窖，该贮藏保鲜效果更明显。徐公纯等采用能够控制甘薯贮藏环境中温湿度、防水且节能的保鲜贮藏方式，可以保证甘薯在贮藏6个月后好果率达到95%以上。冷库贮藏可以方便地调控贮藏环境的温湿度以及气体浓度，使甘薯能得到及时通风，并且始终保持在适宜的环境温湿度条件，同时也减少了人力消耗，但在目前的生产应用中，冷库对能源的消耗过大，经济成本高，多集中用于果蔬冷藏保鲜，在甘薯贮藏大范围应用上有一定难度。

2.1.3 甘薯气调贮藏保鲜 对甘薯密闭冷藏空气中O和CO浓度的高低进行人为调控，从而抑制甘薯生理变化及微生物的繁殖、延缓成熟衰老过程，最终达到长期保鲜的技术被称为气调贮藏技术。张子琪等将现有的甘薯贮藏库进行臭氧杀菌技术升级改造，在60 min内进行90 mg·m臭氧处理后，经过20~50 min的半衰期臭氧分解为氧气，然后库内采用气体循环模式，可以有效杀死甘薯表面病菌。韩聪聪进行了不同气调贮藏试验，研究发现，甘薯在CO浓度为5.0%、O浓度为8.0%的气体环境中贮藏保鲜效果最好。石小琼等研究了不同的气调贮藏条件对甘薯的保鲜效果，结果同韩聪聪一致，可以较好地保持甘薯贮藏期间的品质。由于该气调贮藏库经济成本较高，目前还并未得到广泛应用，但贮藏效果好使其仍具有广阔的发展前景。

2.2 甘薯贮藏保鲜技术

以前在地窖、井窖中通过砂贮、盖灰、谷壳等方法对甘薯进行简易贮藏，随着科学技术的发展以及人们经济水平的提高，逐渐探索出热处理、辐射处理、化学保鲜剂处理、涂膜处理、天然提取物处理等一些物理、化学及微生物保鲜技术，较大地提高了甘薯的贮藏保鲜效果。

2.2.1 甘薯物理贮藏保鲜技术 甘薯热处理保鲜技术是指在贮藏前期通过适宜的温度处理甘薯，将甘薯本身携带的病原菌杀死或抑制其繁殖生长，降低相关代谢酶活性，最终达到延长甘薯贮藏期的目的。吴姗鸿等研究发现，热处理和乙烯处理可以保持贮藏期间甘薯较低的发芽率，相比乙烯处理，热处理可以减缓呼吸强度、增加淀粉和维生素C含量，以及保持甘薯的硬度。梁振华等研究发现，鲜切甘薯在50℃干热空气处理10 min后可以减少腐烂面积、降低质量损失，以及抑制酶促褐变情况，大大保持鲜切甘薯的商品价值。吴丹宁等研究发现，通过50℃左右热水处理5~10 min的甘薯能达到很好的防腐保鲜效果。Sheibani等研究发现，甘薯在53~56℃热水处理少于10 min的情况下，贮藏品质能得到较好的保持。热处理虽然成本低、技术简单，但是单独处理效果并未达到人们的要求，需要结合其他处理方法以达到更好的贮藏效果，随着研究的深入和完善，今后该技术会在甘薯采后贮藏上发挥更大的作用。

甘薯辐射处理及紫外保鲜技术是指用短波（100~280 nm）紫外线（UV-C）处理采后甘薯，可以抑制甘薯表面微生物的繁殖生长，防止腐烂现象发生，最终达到延长甘薯贮藏保鲜期的目的。陈曦等通过UV-C处理30 min发现，贮藏60 d内薯块的腐烂率显著降低，但加快了薯块的萌芽。王中元研究表明，254 nm紫外线30 min照射下，可以较好地维持甘薯贮藏期间的品质。Sung等研究发现，γ射线可以抑制薯块发芽，但失重率提高了。虽然辐照处理及紫外保鲜技术穿透能力强、杀菌效果显著，但在实际生产应用中存在成本较高、可能导致基因突变等问题。

2.2.2甘薯化学贮藏保鲜技术 化学杀菌类保鲜剂主要有多菌灵、甲基拖布津等传统苯并咪唑类杀菌剂。研究发现，咯菌腈及其与咪鲜胺或苯醚甲环唑杀菌剂组合物对甘薯贮藏期病害防治效果好。张有林等用6 g·m的4.3%噻苯咪唑对经过愈伤及低温处理的甘薯熏蒸3 h，结果发现淀粉酶活性得到抑制，从而使淀粉转化成糖的速率得以降低，薯块生理衰老进程也从而得以延缓，最终使甘薯的良好品质得以保持。王倩试验结果发现，1.5 mmol·L硫化氢熏蒸处理可以使匍枝根霉的生长得到显著抑制，从而延缓甘薯软腐病症状发生。该保鲜方式成本低、见效快、操作简单，目前被广泛应用在各地区甘薯的贮藏管理中，但存在易残留、危害人体健康，以及污染环境等问题。

目前，我国在甘薯上与涂膜处理相关的研究主要集中在短期保鲜的鲜切甘薯上。张晶琳研究发现，0.3%生姜精油-壳聚糖复合膜处理的鲜切甘薯货架期可以保持6 d，保鲜效果最佳。陈韵洁等研究表明，可食性纳米复合涂膜保鲜材料处理可以抑制菌落生长繁殖，减少甘薯淀粉损失量，达到较好地贮藏保鲜效果。吴玲艳研究发现，纳米乳涂膜剂和非吗啉纳米乳涂膜剂两者均可降低甘薯的腐烂率，前者在甘薯贮藏期间保鲜效果较好，后者更绿色安全。由于甘薯表面有许多芽眼、不光滑，涂膜处理时分布不均匀会导致膜形成不稳定；一些商用膜成本较高，且在食品中使用有限，目前并未得到普遍应用。

生长调节类保鲜剂能够抑制甘薯发芽，降低贮藏过程中薯块的腐烂率。邓代辉等研究发现，1.0 μL·L1-甲基环丙烯（1-MCP）和0.10 g·L水杨酸（SA）都可以降低贮藏期间甘薯的腐烂率、延缓甘薯衰老、维持贮藏期间甘薯的品质。彭勇等研究发现，经过80 mg·kg1-MCP处理的甘薯贮藏9个月时能够保持较低的腐烂率，贮藏保鲜综合效果最好，而乙烯处理虽然更明显地抑制了薯块的发芽，但却加快了腐烂进程。原因可能是乙烯处理过的甘薯有细微损伤，而乙烯拮抗剂1-MCP可以抑制乙烯诱导的衰变，然后明显降低贮藏期间甘薯的质量损失率和腐烂率。因此，不建议在甘薯贮藏中单独使用乙烯，需结合拮抗剂共同作用。

2.2.3 甘薯生物贮藏保鲜技术 利用自然或人工控制的微生物菌群和它们产生的抗菌物质抑制甘薯贮藏期间致病病菌的繁殖生长，延长甘薯的贮藏期和提高食品安全性的技术被称为微生物保鲜技术。该技术具有安全环保、绿色无污染的特点。张德胜等研究发现，四霉素可以较强地抑制甘薯长喙壳菌分生孢子的萌发和菌丝的生长。目前，只有乳酸球菌素和纳他霉素等少数几种微生物保鲜剂在我国被批准使用，微生物保鲜剂发展趋势较为缓慢，并未普及。

天然提取物保鲜是指从植物、动物体内提取可以抑制甘薯表面微生物活性的某些生物活性物质，降低甘薯生理代谢活动，从而达到保持甘薯贮藏品质的目的。该技术具有绿色、无污染、安全性高等优点。随着绿色食品的普及，安全绿色的天然保鲜剂受到越来越多人的关注。许多药食两用的中草药杀菌范围广、保鲜效果明显，对人的身体健康本身就具有保健作用，是目前较理想的天然果蔬绿色防腐保鲜剂的植物来源。王逸夫等试验发现，经甘草组和甘草+高良姜组浸泡3 min后，鲜切甘薯保鲜效果很好。成纪予等研究发现，40 μL·L肉桂精油熏蒸处理可以有效减小甘薯贮藏期间的病斑直径及深度，保持较好的贮藏品质。刘锦等研究发现，体积分数为100%的生姜提取液能够有效降低甘薯软腐病的发病率，提高贮藏保鲜效果。邹雪等研究发现，经过香芹酮处理的甘薯在贮藏150 d过程中，过氧化物酶（POD）活性显著提高，可以有效保持薯块贮藏期间的品质。张嫚等研究发现，紫苏醛可以显著抑制甘薯长喙壳菌的菌丝生长量，且浓度在一定范围内与抑制效果呈正相关，有益于甘薯贮藏保鲜。中草药提取物的抑菌成分主要有黄酮、多糖、多酚、三萜类化合物等，目前已经有多种中草药在我们常食用的果蔬贮藏保鲜方面表现出优异的效果，比如甘草、连翘、丁香、黄芩等。探索出绿色安全、简洁有效，且适合不同耐贮性甘薯品种（系）贮藏保鲜的中草药，对减少食品中农药残留、保护环境、稳定薯块采后贮藏品质、满足人们绿色健康饮食需求有重要意义。

3 展望

经过贮藏保鲜的甘薯能打破市场需求的季节限制，因此倍受人们重视。因为我国种植甘薯的面积比较分散、小农户种植居多的现状，很难对采后的薯块进行统一贮藏管理，所以像紫外保鲜、气调贮藏等这些效果较好的物理保鲜方法不能进行大范围推广，而像热处理、预冷技术这些在实际贮藏中单独使用并不能达到人们所期望的效果；随着绿色农业的发展以及人们对绿色食品的追求，化学保鲜剂因长期使用会引起农药残留和环境污染逐渐被淘汰，而安全绿色的天然保鲜剂受到越来越多人的关注。目前我国在天然提取物保鲜技术方面的研究工作还处于前期探索阶段，因其具有效果明显、安全性高、符合绿色环保要求等优点在果蔬贮藏保鲜中逐渐开展起来。我国具有抑菌防腐保鲜的植物种类繁多，但是应用于提高甘薯贮藏保鲜水平方面的筛选工作还需进一步加强，做到针对不同病原菌合理用药，不断优化中草药提取物的浓度及配比，以期做到植物的最佳利用率和果蔬的最佳防腐保鲜效果，有效掌握其保鲜成分、保健作用、安全性、有效性和稳定性，制造出能有效提高甘薯贮藏水平且有益人类身体健康的高质量中草药保鲜剂商品。另外，制定一套规范的行业生产体系，做到工厂标准化生产，满足小户以及大户的甘薯贮藏保鲜需求。

综上所述，开发、改进出高效、先进且性价比高的贮藏设施，并辅以绿色环保的天然防腐保鲜剂才是甘薯在今后绿色贮藏保鲜道路上发展的重要措施。这可以提高甘薯及其相关商品的经济效益，从而有效促进栽培、加工、储运、售卖等生产销售过程的健康发展，既达到了农业部“一控、两减、三基本”的宗旨，也对繁荣发展国民经济，提高人民生活质量具有重要作用。