不同贮藏温度对云薯105马铃薯生理品质的影响

来源:用户上传      作者:杨明 包媛媛 张新永 杜鹏 林奇

　　摘要： 马铃薯块茎不耐长期贮藏，受贮藏环境温湿度的影响很大。用恒温恒湿培养箱模拟大型贮藏库，将恒温恒湿培养箱的温度设置为4 ℃、10 ℃、15 ℃、常温（20 ℃）4个梯度，相对湿度均设置为70%～80%，选用云薯105作为试验材料，研究不同贮藏温度条件对云薯105干物质、淀粉、还原糖、蛋白质含量和淀粉酶、淀粉磷酸化酶、蔗糖转化酶、过氧化物酶活性的影响。结果表明，云薯105的干物质、淀粉、维生素C、蛋白质含量在贮藏始期达到最高值，随着贮藏时间的延长而逐渐下降，还原糖含量随着贮藏期的延长而在一定范围内逐渐上升;淀粉酶、蔗糖转化酶、过氧化物酶活性随着贮藏期的延长而逐渐上升，贮藏至120 d以后，蔗糖转化酶、过氧化物酶活性有所下降;淀粉磷酸化酶活性随着贮藏时间的延长先下降后上升又下降。由结果可知，不同贮藏温度对云薯105营养品质和酶活性的影响各异。常温贮藏马铃薯的营养损失得过快，4 ℃贮藏条件可以在一定程度上保持马铃薯的营养品质。
　　关键词： 温度;贮藏;酶活性;马铃薯;淀粉酶;淀粉磷酸化酶;蔗糖转化酶;过氧化物酶
　　中图分类号： S532.01;S532.09  文献标志码： A
　　文章编号：1002-1302（2020）05-0189-04
　　马铃薯是一类营养丰富、粮蔬兼用的食材，被联合国粮食及农业组织列为“第四大主粮”。马铃薯主食化已经成为国家战略。目前我国马铃薯种植面积、总产量均居世界第一。我国社会正在全面进入营养健康发展新阶段，马铃薯主食化对于推动供给侧改革、改善居民膳食营养结构至关重要。收获后的马铃薯进行着一系列的生理生化反应。通过合理贮藏，可以降低或者延缓马铃薯的生理生化活动[1]。通过合理贮藏，还可以调节市场供应，提高马铃薯的商业价值。影响马铃薯贮藏质量的因素有温度、湿度、CO2浓度和光照等，其中温度是影响马铃薯贮藏质量的关键因素。在高温条件下，马铃薯容易失水，代谢旺盛，同时会引起马铃薯过早发芽，从而消耗马铃薯内部的营养物质，发芽的马铃薯会产生有毒物质龙葵素，导致马铃薯品质下降。当贮藏温度过低时，马铃薯容易发生“低温糖化”现象，不利于淀粉的保持，同时容易发生低温冻害和真菌感染[2]。鲜食薯、加工用薯都有各自的贮藏要求。通过合理贮藏，可以调节马铃薯市场的供应期，实现马铃薯增值。本试验选取青薯9号为试验材料，研究不同贮藏温度对马铃薯干物质、淀粉、还原糖、蛋白质含量和淀粉酶、淀粉磷酸化酶、蔗糖转化酶、过氧化物酶（POD）活性的影响，以期为不同用途的马铃薯贮藏提供理论指导，并为优化马铃薯贮藏条件提供理论依据。
　　1 材料与方法
　　1.1 材料和仪器
　　云薯105马铃薯，采自云南省寻甸县甸沙乡试验基地;UV-1800紫外可见分光光度计，上海翱艺仪器有限公司;ESJ200-48电子天平，沈阳龙腾电子有限公司;YLD-3000电热恒温鼓风干燥箱，上海跃进医疗器械有限公司;HH-8数显恒温水浴锅，常州国华电器有限公司;HYP-308消化炉，上海纤检仪器有限公司;KQ3200E超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司。
　　1.2 试验设计与处理方法
　　本试验地点为云南农业大学，于2018年8月开始进行试验。选取大小均一、无机械损伤和病虫害的马铃薯块茎放入4个恒温恒湿培养箱内。4个恒温恒湿培养箱的温度分别设置为4 ℃、10 ℃、15 ℃、常温CK（20 ℃），湿度设置为70%～80%。马铃薯自入贮藏库之日起，每隔30 d取样1次，贮藏期间共取样6次，贮藏150 d。每次取样约500 g，洗净晾干，取马铃薯块茎的横切片研磨，测定还原糖、蛋白質含量及酶活性。取100 g鲜样烘干，用于测定干物质含量，将烘干后的马铃薯打成粉末，用于测定淀粉含量。各理化指标重复测定3次。
　　1.3 测定方法
　　干物质含量的测定采用烘干称质量法;淀粉含量的测定采用碘比色法;还原糖含量的测定采用铁氰化钾法[3];粗蛋白质含量的测定采用凯氏定氮法[4];维生素C含量的测定采用滴定法[5];淀粉酶活性的测定采用3，5-二硝基水杨酸比色法[6];淀粉磷酸化酶活性的测定采用无机磷法[7];蔗糖转化酶活性的测定采用3，5-二硝基水杨酸比色法[8];过氧化物酶活性的测定采用愈创木酚法[9]。
　　1.4 统计分析
　　采用SPSS 18.0软件对数据进行方差分析，利用LSD（最小显著性差异法）多重比较进行差异显著性分析。用Excel对数据进行分析与作图。
　　2 结果与分析
　　2.1 云薯105贮藏期间品质含量的变化
　　2.1.1 云薯105贮藏期间干物质含量的变化 干物质含量不仅会影响马铃薯的加工品质，而且会影响马铃薯的产量和经济效益[10]。马铃薯在刚收获后，干物质含量最高，随着贮藏时间的延长，马铃薯干物质含量逐渐下降，在下降到一定程度时，干物质含量趋于平缓。有研究发现，马铃薯在贮藏期间的干物质含量与淀粉含量呈极显著正相关关系，马铃薯在贮藏期经历的一系列生理生化反应会消耗块茎内的干物质[11]。由图1可知，云薯105的干物质含量在贮藏始期达到最高值，随着贮藏时间的延长，干物质含量逐渐下降，贮藏至90 d时，干物质含量迅速下降，在贮藏后期，干物质含量有所上升。经分析发现，各组间干物质含量不存在显著差异。贮藏温度越高，干物质损失得越多，在4 ℃贮藏更容易使干物质含量得到保持。
　　2.1.2 云薯105贮藏期间淀粉含量的变化 淀粉是马铃薯的主要贮藏物质，是评价马铃薯品质优劣的重要指标。在贮藏期间，淀粉发生“糖化”现象，并转化为蔗糖、还原糖，同时蔗糖、还原糖又会转化为淀粉。淀粉转化为糖是一个可逆的动态平衡，这个动态平衡的方向和速率取决于马铃薯的品种和贮藏条件[12]。由图2可知，在贮藏初期时，云薯105
　　淀粉含量达到最高值，贮藏温度不同，淀粉含量的变化也各不相同。其中在15、20 ℃贮藏条件下淀粉含量的降幅较大，贮藏150 d时分别下降了20.6%、26.4%。在4、10 ℃条件下，云薯105的淀粉含量的下降幅度相对较小，贮藏150 d时分别下降了17.4%、14.3%。贮藏至90 d后，4 ℃条件下云薯105的淀粉含量下降幅度高于10 ℃条件下的。在低温条件下，由于淀粉转化为糖，导致淀粉含量降低。有研究表明，呼吸作用会导致淀粉的消耗，低温降低了淀粉的呼吸速率。本研究结果表明，20 ℃ 处理组淀粉含量下降得最多，温度高导致呼吸速率增强，呼吸作用是影响淀粉含量的主要因素。由此推测，在马铃薯的呼吸及“低温糖化”的共同作用下，马铃薯的淀粉含量逐渐下降。 　　2.1.3 云薯105贮藏期间还原糖含量的变化 马铃薯在贮藏过程中还原糖与氨基酸发生美拉德反应，产生棕色带苦味的物质。因此，还原糖的积累会直接影响加工类马铃薯的质量[13]。由图3可知，当贮藏至120 d时，处理组云薯105的还原糖含量升至最大值，随后逐渐下降。在整个贮藏期，处理组的还原糖含量都比20 ℃处理组高，且遵循贮藏温度越低还原糖含量越高的规律。分析可知，20 ℃处理组的还原糖含量与4、10 ℃处理组差异极显著（P<0.01）。由于马铃薯在贮藏过程中的“低温糖化”作用，使还原糖得到积累。
　　2.1.4 云薯105贮藏期间蛋白质含量的变化 马铃薯蛋白质具有很高的营养价值[14]。马铃薯蛋白质包括大量黏体蛋白质，黏体蛋白质是一种多糖蛋白的混合物，能防止动脉粥样硬化的过早发生。由图4可知，在4 ℃贮藏条件下，云薯105中蛋白质含量的变化呈先下降后升高再下降的趋势，并在贮藏90 d时，蛋白质含量达到最低值2.07%，相对于贮藏始期，蛋白质含量下降了11.5%。在10 ℃贮藏条件下，从贮藏始期持续至贮藏90 d时，蛋白质含量持续下降，而后呈先上升又下降的趋势。贮藏至150 d时，蛋白质含量达到最低值2.01%。在15 ℃贮藏条件下，当贮藏至150 d时，蛋白质含量达到最低值1.87%。20 ℃处理组贮藏至90 d后，蛋白质含量迅速下降。由此推测，低温贮藏条件能够在一定程度上缓解蛋白质的损失，在常温贮藏条件下，蛋白质含量的损失最大，贮藏150 d时较贮藏初期下降了25.1%。
　　2.1.5 云薯105贮藏期间维生素C含量的变化
　　马铃薯块茎中的维生素C是以还原型、氧化型2种形式存在的，马铃薯中维生素C含量丰富，影响马铃薯维生素C含量的因素很多，其中温度是一个重要因素。由图5可知，云薯105维生素C含量在贮藏初期最高;随着贮藏期的延长，云薯105维生素C含量逐渐下降，贮藏至150 d时，4、10、15 ℃处理组的维生素C含量分别下降了56.5%、58.6%、63.4%，而20 ℃处理组下降了69.1%。总体看出，贮藏温度较低可以减缓维生素C的损失。
　　2.2 云薯105贮藏期间若干酶活性的变化
　　2.2.1 云薯105贮藏期间淀粉酶活性的变化 淀粉酶可将淀粉水解成可利用态的糖，为发芽提供碳素营养和能量。当休眠解除、芽条完全生长后，淀粉酶活性开始逐渐下降[15]。由图6可知，在4、10 ℃ 贮藏条件下，云薯105的淀粉酶活性表现出缓慢上升的态势，在 4 ℃ 贮藏条件下的上升幅度较10 ℃条件下的大，可能是由于淀粉酶催化的“低温糖化”作用。4、10 ℃ 处理组的淀粉酶活性间无明显差异。15 ℃处理组与20 ℃处理组的淀粉酶活性先呈下降的趋势，贮藏至60 d时，淀粉酶活性开始升高，由于温度高时马铃薯容易发芽，而发芽需要能量，于是淀粉酶活性开始明显增强，催化淀粉水解成糖类物质。当芽条完全生长后，淀粉酶活性开始下降。15 ℃处理组与20 ℃处理组的淀粉酶活性无明显差异。
　　2.2.2 云薯105贮藏期间淀粉磷酸化酶活性的变化 淀粉磷酸化酶能将不可利用的淀粉分解成糖和能量，供应块茎中细胞的糖代谢，从而为发芽提供能量。在休眠期间，马铃薯块茎的代谢减缓，淀粉磷酸化酶活性也会随之降低[9]。由图7可知，随着贮藏时间的延长，云薯105的淀粉磷酸化酶活性先下降后上升;在贮藏后期，酶活性又逐渐下降;贮藏至120 d时，淀粉磷酸化酶活性达到最高值;20 ℃处理组与4、10、15 ℃处理组间的淀粉磷酸化酶活性没有明显差异。
　　2.2.3 云薯105贮藏期间蔗糖转化酶活性的变化 蔗糖转化酶能够不可逆地催化蔗糖水解为果糖、葡萄糖[16]。由图8可知，在不同贮藏温度条件下，云薯105蔗糖转化酶的活性变化呈先持续升高后降低的趋势。在4、10、15 ℃条件下，贮藏至120 d时，蔗糖转化酶活性达到最高值，分别为1.95、1.73、1.15 mg/（g·min）;贮藏至120 d后，酶活性开始下降。整个贮藏期间酶活性的变化遵循温度越低、酶活性越高的规律。分析表明，20 ℃处理组与4 ℃处理组间差异极显著（P<0.01），与10 ℃处理组间差异显著（P<0.05）。
　　2.2.4 云薯105贮藏期间过氧化物酶活性的变化 过氧化物酶是一种重要的抗氧化酶，是细胞内重要的内源性氧清除剂[17]。过氧化物酶活性高，可以抑制发芽，增强马铃薯的抗病性[18]。由图9可知，在4、10、15 ℃条件下，过氧化物酶活性先升高后下降，当贮藏至120 d时，酶活性达到最高值，分别为 28.75、27.27、23.83 U/（g·min）;20 ℃处理组与4、10、15 ℃ 处理条件间差异不明显。
　　3 讨论
　　不同贮藏温度对马铃薯的品质及酶活性的影响不同，对于不同用途的马铃薯也有不同的贮藏条件要求。淀粉與还原糖含量处于一个动态可逆平衡状态，贮藏温度过高，会加快马铃薯蛋白质的损失，低温贮藏有利于蛋白质含量的保持。淀粉酶、淀粉磷酸化酶都能将淀粉转化为糖，糖包括还原糖、葡萄糖、蔗糖等。蔗糖转化酶能够催化蔗糖转化为果糖、葡萄糖。贮藏温度越低，酶活性越高，低温促进了糖类物质的相互转化。过氧化物酶活性高时，可抑制发芽，而当贮藏温度较高时，更易发芽。
　　4 结论
　　研究结果表明，在不同贮藏温度条件下，贮藏 0～120 d 的云薯105中的干物质含量都呈下降趋势，高温会使马铃薯的水分散失得更快，不利于干物质的保持。淀粉含量随着贮藏时间的延长而逐渐降低，在4、10、15 ℃贮藏条件下，贮藏0～120 d的云薯105中的还原糖含量随着贮藏时间的延长而逐渐升高，产生了“低温糖化”作用。淀粉降解导致还原糖含量得到积累。在常温贮藏条件下，还原糖含量的变化程度较小。贮藏温度较高时，蛋白质损失加快。在低温条件下，淀粉酶、淀粉磷酸化酶活性都相对较高。贮藏温度较高时，马铃薯更容易发芽，而发芽需要能量，淀粉酶活性开始明显增强，催化了淀粉水解成糖类物质。当芽条完全生长后，淀粉酶活性开始下降。在不同贮藏温度条件下，蔗糖转化酶的活性先升高，到了贮藏后期呈下降的趋势。贮藏温度的高低与过氧化物酶活性呈负相关。对于鲜食用薯而言，要求淀粉、干物质含量高，建议放置于4 ℃贮藏库贮藏。对于要求淀粉含量较高且还原糖含量较少的加工用薯，建议放置于10 ℃贮藏库贮藏。温度是贮藏条件中的重要因素，可以通过设置不同贮藏温度调节马铃薯的贮藏特性，从而延长马铃薯的贮藏期。光与温度对马铃薯品质的影响机制有待进一步研究。 　　参考文献：
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　　收 稿日期：2018-06-19
　　基金项目：云南省现代农业马铃薯产业技术体系专项（编号：2017KJTX003）。
　　作者简介：杨 明（1992—），男，云南大理人，硕士，研究方向为薯类作物贮藏保鲜。E-mail：1223637852@qq.com。
　　通信作者：包媛媛，博士，讲师，研究方向为果蔬保鲜。E-mail：380984741@qq.com。
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