程建新，葛 霞，田世龍，李守強(qiáng)，田甲春，李 梅

（甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工研究所，甘肅 蘭州 730070）

馬鈴薯是全球四大糧食作物之一，其營(yíng)養(yǎng)豐富，富含蛋白質(zhì)、氨基酸及多種維生素、礦物質(zhì)，素有“地下蘋果”和“第二面包”之美稱，是主食、蔬菜和加工原料兼用的作物[1-2]。它適應(yīng)性廣、豐產(chǎn)性好、經(jīng)濟(jì)效益高，對(duì)糧食安全保障、產(chǎn)業(yè)扶貧、人民健康具有非常重要的意義[3]。目前，我國(guó)馬鈴薯種植面積大，總產(chǎn)量居世界首位[4]。

香芹酮是一種揮發(fā)性的單萜類物質(zhì)，天然存在于留蘭香精油和薄荷精油中，它可作為食品添加劑用于調(diào)節(jié)食品風(fēng)味或作為日化品的香精香料等，此外還可以作為食品保藏的天然保鮮劑[5]，對(duì)馬鈴薯也有很好的抑芽保鮮作用，在歐洲國(guó)家已有應(yīng)用[6-7]。國(guó)外一般利用貯藏庫(kù)內(nèi)的通風(fēng)管道，使用熱煙霧機(jī)將其以氣態(tài)形式由管道送入薯堆內(nèi)部，并結(jié)合風(fēng)機(jī)內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)使藥劑均勻分散被薯皮吸收，以達(dá)到抑芽的目的[8]。我國(guó)馬鈴薯貯藏設(shè)施較落后，多以小型農(nóng)戶貯藏窖、自然通風(fēng)庫(kù)為主，庫(kù)窖密封性不佳。為保證馬鈴薯貯藏效果，貯藏期間需適時(shí)通風(fēng)排濕以確保薯皮干燥，而香芹酮極易揮發(fā)，通風(fēng)會(huì)降低其藥效，嚴(yán)重影響了其對(duì)馬鈴薯的抑芽貯藏效果。為此，針對(duì)農(nóng)戶和小環(huán)境貯藏，開發(fā)噸袋內(nèi)循環(huán)施藥模式，利用風(fēng)機(jī)和內(nèi)循環(huán)通風(fēng)管在噸袋中搭建施藥處理的小環(huán)境，通過將吸油棉中香芹酮以氣態(tài)的形式持續(xù)均勻地分散于薯堆內(nèi)部，考察該施藥模式下香芹酮處理對(duì)馬鈴薯的貯藏效果及對(duì)油炸薯片色澤的影響，旨在為香芹酮在馬鈴薯上的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 主要材料與試劑

隴薯10 號(hào)馬鈴薯商品薯由定西市宏泰馬鈴薯農(nóng)民專業(yè)合作社提供。

香芹酮（純度＞98%）購(gòu)自武漢那拉白醫(yī)藥化工有限公司。

100 cm×100 cm×100 cm 扎口平底噸袋由浙江義烏華昌塑編集裝袋廠生產(chǎn)；斜流式管道風(fēng)機(jī)（風(fēng)量168/198 m3/h，接管直徑100 mm，配備旋轉(zhuǎn)可調(diào)式出風(fēng)口）由艾美特電器有限公司生產(chǎn)；定時(shí)器插座由公牛集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)、110 mm×5 mm 聚丙烯（PP）管由鎮(zhèn)江慶大電氣工廠生產(chǎn)；110 mm×5 mm聚氯乙烯（PVC）五通管及堵頭購(gòu)自戀品惠極地專賣店；5 mm厚吸油棉由五羊毛氈廠生產(chǎn)。

1.2 試驗(yàn)處理與處理劑量

試驗(yàn)共設(shè)3個(gè)處理，分別為低溫（4±1）℃網(wǎng)袋對(duì)照（CK-4）、亞低溫（10±1）℃噸袋對(duì)照（CK-10）和亞低溫（10±1）℃噸袋香芹酮處理（T）。其中，香芹酮處理首次處理劑量為0.2 mL/kg，之后每6 周處理一次，每次處理劑量為0.1 mL/kg。

1.3 噸袋內(nèi)循環(huán)施藥裝置的組裝

噸袋內(nèi)循環(huán)施藥裝置按照?qǐng)D1 進(jìn)行組裝：根據(jù)噸袋內(nèi)大小將PP 管截成長(zhǎng)度合適的4 個(gè)橫向管和1個(gè)豎向管，與五通PVC 管相連組裝呈倒T 字形，橫向PP 管上方三分之一使用手槍鉆間距5 cm 打孔，各孔呈三角形錯(cuò)開，共打孔3 排，橫向PP 管另一頭使用堵頭封嚴(yán)，豎向PP管上口安裝可拆卸的斜流式管道風(fēng)機(jī)。

圖1 噸袋內(nèi)循環(huán)施藥裝置Fig.1 Drug internal circulating application device in ton bag

1.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與處理方法

隴薯10 號(hào)商品薯于2020 年10 月10 日采收，10月15 日運(yùn)至馬鈴薯貯藏庫(kù)，在溫度12～18 ℃、相對(duì)濕度85%～95%的環(huán)境下預(yù)處理2 周。10 月29 日馬鈴薯愈傷完全后，挑選大小均勻、無明顯病蟲害、無腐爛和綠變的塊莖作為試驗(yàn)樣品，按照不同的試驗(yàn)處理對(duì)馬鈴薯進(jìn)行分裝并在相應(yīng)的溫度下進(jìn)行貯藏。CK-4 采用網(wǎng)袋包裝，每袋裝馬鈴薯約35 kg，CK-10 和香芹酮處理采用噸袋內(nèi)循環(huán)施藥模式，每袋裝馬鈴薯約500 kg，各處理分別放置于不同貯藏庫(kù)并設(shè)3組重復(fù)。香芹酮通過破壞芽的分生組織及維管組織抑制馬鈴薯的發(fā)芽[9]，因此，噸袋貯藏前期經(jīng)常打開風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)并觀察薯芽萌動(dòng)情況，薯芽開始萌動(dòng)時(shí)（肉眼可見芽眼白點(diǎn)）再進(jìn)行香芹酮藥劑處理：取下風(fēng)機(jī)、打開豎向PP管上口，按噸袋中貯藏馬鈴薯質(zhì)量及處理劑量從豎向PP 管上口加入吸有香芹酮藥劑的吸油棉，安裝好風(fēng)機(jī)，再將噸袋扎緊（風(fēng)機(jī)扎入噸袋中），打開風(fēng)機(jī)電源，間歇式內(nèi)循環(huán)處理12 h，每運(yùn)行2 h中間停1 h，由定時(shí)器插座控制。其施藥原理為利用風(fēng)機(jī)使氣態(tài)的藥劑強(qiáng)制自下而上、再由藥劑自身重力自上而下從而均勻分散于噸袋薯堆內(nèi)部，使藥劑充分地經(jīng)薯皮吸收，以達(dá)到抑芽的目的。之后每周進(jìn)行一次通風(fēng)處理：打開噸袋和風(fēng)機(jī)使馬鈴薯與外界充分通風(fēng)換氣0.5 h 后將噸袋扎緊，風(fēng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行0.5 h 后關(guān)閉。試驗(yàn)于12 月28 日（0 周）觀察到薯芽萌動(dòng)，隨即進(jìn)行首次香芹酮處理，之后分別在翌年2 月8 日（6 周）、3 月22日（12周）、4月29日（18周）和6月11日（24周）進(jìn)行第2～5 次的香芹酮處理，貯藏末期為7 月22 日（30周），貯藏期自馬鈴薯愈傷后至貯藏末期共9 個(gè)月，處理總劑量0.6 mL/kg。

1.5 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.5.1 芽長(zhǎng)和發(fā)芽率測(cè)定 考察香芹酮處理后0、6、12、18、24、30 周各處理馬鈴薯的芽長(zhǎng)和發(fā)芽率。隨機(jī)抽取30個(gè)塊莖進(jìn)行測(cè)定，測(cè)量每個(gè)塊莖頂芽的長(zhǎng)度，測(cè)量后取其平均值為測(cè)定的芽長(zhǎng)。以頂芽芽長(zhǎng)＞0.2 cm作為塊莖是否發(fā)芽的判斷標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)芽率為發(fā)芽塊莖個(gè)數(shù)占統(tǒng)計(jì)塊莖總數(shù)的百分比[10]。

1.5.2 失重率測(cè)定 考察香芹酮處理后0、6、12、18、24、30 周各處理馬鈴薯的失重率。各處理組中固定選取10 個(gè)塊莖，分別測(cè)定它們的初始質(zhì)量（g1）與貯藏一定時(shí)間后的質(zhì)量（g2），初始質(zhì)量為馬鈴薯愈傷分組后各處理馬鈴薯的初始質(zhì)量，計(jì)算失重率：

1.5.3 腐爛率測(cè)定 統(tǒng)計(jì)貯藏末期各處理馬鈴薯的腐爛情況，以整袋馬鈴薯為考察對(duì)象。腐爛率為腐爛馬鈴薯質(zhì)量占統(tǒng)計(jì)馬鈴薯總質(zhì)量的百分比。

1.5.4 貯藏品質(zhì)測(cè)定 分別考察馬鈴薯愈傷后貯藏初始和貯藏末期各處理馬鈴薯的貯藏品質(zhì)。干物質(zhì)含量采用烘干恒重法測(cè)定[11]；粗蛋白含量采用凱氏法用全自動(dòng)定氮儀測(cè)定[12]；淀粉含量采用酸水解-旋光法用自動(dòng)旋光儀測(cè)定[13]；維生素C含量采用熒光法用熒光分光光度計(jì)測(cè)定[14]；還原糖含量采用氰化鹽法測(cè)定[15]。

1.5.5 油炸后薯片色澤測(cè)定 按照GB/T 31784—2016《馬鈴薯商品薯分級(jí)與檢驗(yàn)規(guī)程》中附錄C薯片油炸顏色的測(cè)定的要求[16]，貯藏末期從每組樣品中隨機(jī)選出30個(gè)塊莖，按直徑最大方向?qū)ⅠR鈴薯切成0.8～1.2 mm 的薄片，每個(gè)塊莖取中間部位的2～3 片薯片，用清水漂洗后將薯片表面水拭干，于185 ℃油溫中油炸3 min 后撈出晾干，觀察薯片色澤的情況。然后將薯片樣品粉碎后，使用CR-10 Plus 測(cè)色儀（日本Konica Minolta 公司）測(cè)定亨特指數(shù)（L*、a*、b*），每個(gè)樣品記錄不同位置3個(gè)讀數(shù)的平均值[17]。

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2016 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與作圖，采用SPSS Statistics 19.0 軟件進(jìn)行差異顯著性分析，圖中結(jié)果為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果與分析

2.1 香芹酮對(duì)馬鈴薯貯藏期間芽長(zhǎng)和發(fā)芽率的影響

從圖2 可以看出，10 ℃貯藏的馬鈴薯萌芽時(shí)間為愈傷后的8 周（2020 年12 月28 日），而4 ℃貯藏的馬鈴薯萌芽時(shí)間為藥劑處理后12 周，即愈傷后20周（2021 年3 月22 日），說明低溫貯藏可推遲馬鈴薯的休眠期與萌芽時(shí)間。此外，香芹酮處理的馬鈴薯從處理后到貯藏末期均未發(fā)芽，而貯藏末期CK-4 和CK-10 的馬鈴薯芽長(zhǎng)分別為1.4 cm 和67.6 cm，發(fā)芽率均達(dá)100%。說明盡管低溫處理可以作為馬鈴薯抑芽的物理手段，但長(zhǎng)期低溫貯藏也不能抑制馬鈴薯的發(fā)芽，而香芹酮處理對(duì)馬鈴薯長(zhǎng)期貯藏具有更好的抑芽效果。

圖2 不同處理對(duì)馬鈴薯發(fā)芽率（A）和芽長(zhǎng)（B）的影響Fig.2 Effects of different treatments on sprouting rate（A）and sprout length（B）of potatoes

2.2 香芹酮對(duì)馬鈴薯貯藏期間失重率的影響

貯藏期間，對(duì)照和香芹酮處理馬鈴薯的失重率均隨著貯藏時(shí)間而逐漸升高（圖3），且CK-10 的馬鈴薯失重率明顯高于CK-4 和香芹酮處理。CK-10馬鈴薯失重率顯著增加，馬鈴薯休眠打破后快速發(fā)芽的結(jié)果[18-19]。貯藏末期，CK-4、CK-10和香芹酮處理組馬鈴薯失重率分別為2.91%、17.85%和2.95%，香芹酮處理的馬鈴薯失重率較CK-10 降低14.90 個(gè)百分點(diǎn)，而與CK-4 相比無明顯差異。說明低溫處理和香芹酮處理均可降低馬鈴薯貯藏期間的失重率。

圖3 不同處理對(duì)馬鈴薯失重率的影響Fig.3 Effects of different treatments on weight loss rate of potatoes

2.3 香芹酮對(duì)馬鈴薯貯藏期間腐爛率的影響

貯藏末期，CK-4、CK-10 和香芹酮處理馬鈴薯的腐爛率分別為1.97%、25.33%和2.32%（圖4），CK-4 和香芹酮處理馬鈴薯的腐爛率比CK-10 分別降低23.36 和23.01 個(gè)百分點(diǎn)，均顯著低于CK-10（P＜0.05），而香芹酮處理馬鈴薯的腐爛率與CK-4相比無明顯差異。說明低溫處理和香芹酮處理均可降低貯藏期間馬鈴薯的腐爛率。

圖4 不同處理對(duì)馬鈴薯腐爛率的影響Fig.4 Effects of different treatments on decay rate of potatoes

2.4 香芹酮對(duì)馬鈴薯貯藏品質(zhì)的影響

由表1 可知，貯藏末期CK-10 馬鈴薯中干物質(zhì)含量顯著高于貯藏初期（P＜0.05），而貯藏末期CK-4和香芹酮處理馬鈴薯干物質(zhì)含量與貯藏初期無顯著性差異。這與貯藏末期CK-10 馬鈴薯失重率較高有關(guān)，進(jìn)一步證實(shí)，低溫貯藏和香芹酮處理在延緩發(fā)芽的情況下降低了貯藏質(zhì)量損失。

表1 不同處理對(duì)馬鈴薯貯藏品質(zhì)的影響Tab.1 Effects of different treatments on storage quality of potato

貯藏末期，各處理馬鈴薯粗蛋白含量與貯藏初期比較均不存在顯著性差異，說明馬鈴薯粗蛋白含量在貯藏期間相對(duì)穩(wěn)定。粗蛋白含量與馬鈴薯品種有關(guān)，與貯藏期無相關(guān)性[20]。

貯藏末期，CK-4、CK-10 和香芹酮處理組馬鈴薯中淀粉含量分別為13.22%、16.32%和14.62%，還原糖含量分別為14.7 mg/g、3.9 mg/g和5.9 mg/g，CK-4 淀粉含量顯著低于CK-10，而還原糖含量顯著高于CK-10 和香芹酮處理組（P＜0.05）。說明貯藏期間淀粉和還原糖含量的變化與貯藏溫度有關(guān)，長(zhǎng)期低溫貯藏使淀粉轉(zhuǎn)化為糖，造成淀粉含量降低，還原糖含量升高[21]。香芹酮處理組馬鈴薯較CK-4 馬鈴薯還原糖含量降低59.86%（P＜0.05），而與貯藏初期無顯著性差異。說明香芹酮處理在抑制塊莖發(fā)芽的同時(shí)，相比低溫能夠使馬鈴薯塊莖中還原糖含量保持在較低水平。

通過比較貯藏初期和貯藏末期馬鈴薯塊莖中維生素C 含量的變化可以看出，馬鈴薯貯藏期間塊莖中維生素C 含量呈下降趨勢(shì)，貯藏初期塊莖中維生素C 含量最高為173.0μg/g，貯藏末期CK-4 馬鈴薯中維生素C的含量為126.7μg/g，顯著高于CK-10（60.0 μg/g）和香芹酮處理組（83.6 μg/g）（P＜0.05）。說明維生素C 含量與貯藏溫度有關(guān)，低溫貯藏能夠維持馬鈴薯中維生素C含量；而在相同貯藏溫度下，相比CK-10，香芹酮處理能夠延緩維生素C 含量的降低速度。

2.5 香芹酮對(duì)油炸薯片色澤的影響

從圖5 可以看出，香芹酮處理的馬鈴薯油炸薯片色澤最佳，呈明亮的淺黃色，CK-4 和CK-10 油炸后的薯片色澤較差，呈較深的黃色甚至焦糊色。其中，CK-4 馬鈴薯中由于還原糖含量較高，發(fā)生了美拉德反應(yīng)和焦糖化；CK-10 處理中，馬鈴薯還原糖含量較低，但其貯藏期間失水較為嚴(yán)重，因此，油炸后薯片色澤不僅與還原糖含量有關(guān)，還與薯片中含水量有關(guān)。由表2 可以看出，CK-4、CK-10 和香芹酮處理的馬鈴薯油炸后，薯片L*值分別為42.8、53.5和64.7，a*值分別為17.4、18.4 和9.4，b*值分別為30.1、38.6 和40.7。說明香芹酮處理油炸后的薯片白度值最高，紅綠值最低而黃藍(lán)值最高，因此香芹酮處理的油炸薯片色澤也最好。

圖5 不同處理對(duì)油炸薯片色澤的影響Fig.5 Effects of different treatments on the color of fried potato chips

表2 不同處理馬鈴薯油炸后色澤Tab.2 Colour parameters（L＊，a＊，b＊）of fried potato chips under different treatments

3 結(jié)論與討論

馬鈴薯發(fā)芽引起的品質(zhì)劣變和貯藏?fù)p失是貯藏期間存在的最大問題，每年由發(fā)芽引起的損耗占馬鈴薯總產(chǎn)量的20%～25%，嚴(yán)重影響了馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[22-23]。低溫物理貯藏可延長(zhǎng)馬鈴薯休眠期，推遲馬鈴薯的發(fā)芽，但恒溫庫(kù)成本高，且易發(fā)生低溫糖化現(xiàn)象，對(duì)加工薯貯藏非常不利。加工薯一般貯藏在10～12 ℃并配合抑芽劑的使用以保證其貯藏加工效果。以氯苯胺靈為主效成分的抑芽劑具有抑芽效果明顯、使用簡(jiǎn)便、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，但其在馬鈴薯中的殘留引起了人們對(duì)食品安全方面的擔(dān)憂。盡管我國(guó)目前在GB 2763—2021《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中農(nóng)藥最大殘留限量》中仍然規(guī)定馬鈴薯中氯苯胺靈最大殘留限量為30 mg/kg[24]，但氯苯胺靈對(duì)消費(fèi)者和非靶標(biāo)節(jié)肢動(dòng)物具有潛在的內(nèi)分泌干擾特性，且具有嚴(yán)重的慢性風(fēng)險(xiǎn)。2019年6月，歐盟委員會(huì)決定不再批準(zhǔn)使用活性物質(zhì)氯苯胺靈[25]。因此，探索天然綠色取代氯苯胺靈的抑芽活性物質(zhì)對(duì)馬鈴薯抑芽作用的研究應(yīng)用非常必要。

研究發(fā)現(xiàn)，天然植物精油葛縷子（Carum carviL.）精油、芫荽（Coriandrum sativumL.）精油、薄荷（Mentha spicataL.）精油及其有效活性成分香芹酮、芳樟醇和薄荷醇等對(duì)馬鈴薯抑芽具有非常好的潛力[26]。其中，香芹酮通過促進(jìn)/抑制甲羥戊酸途徑中的HMG-CoA 還原酶調(diào)節(jié)馬鈴薯中內(nèi)源激素的含量，以及通過提高馬鈴薯中抗氧化物酶活性以清除過量活性氧來調(diào)控馬鈴薯的發(fā)芽，其抑芽效果非常明顯[9]，相比氯苯胺靈等化學(xué)抑芽劑，它對(duì)環(huán)境和消費(fèi)者的影響很小，具有較高的安全性，但其不穩(wěn)定性給實(shí)際應(yīng)用造成了一定的困難[27]。本研究結(jié)合噸袋內(nèi)循環(huán)施藥的模式，使得香芹酮處理馬鈴薯貯藏9個(gè)月的抑芽率可達(dá)100%，失重率僅為2.95%，還原糖含量為5.9 mg/g，而10 ℃貯藏的對(duì)照馬鈴薯發(fā)芽率為100%，芽長(zhǎng)達(dá)67.6 cm，失重率高達(dá)17.85%。另外，4 ℃貯藏的對(duì)照馬鈴薯盡管在一定時(shí)間內(nèi)能夠延緩馬鈴薯發(fā)芽，但因低溫糖化作用，其塊莖還原糖含量大量累積，高達(dá)14.7 mg/g，在薯片油炸加工過程中，與氨基酸發(fā)生美拉德反應(yīng)，產(chǎn)生致癌物丙烯酰胺，嚴(yán)重影響了油炸薯片的食用安全[28]。

綜上所述，香芹酮處理結(jié)合噸袋+PP 內(nèi)循環(huán)通風(fēng)管+吸油棉載藥的施藥模式可有效抑制貯藏期間馬鈴薯的發(fā)芽、腐爛和失重，保持貯藏品質(zhì)，特別是克服了低溫物理貯藏成本高、易使馬鈴薯發(fā)生低溫糖化的缺點(diǎn)。該技術(shù)針對(duì)農(nóng)戶和小環(huán)境貯藏具有低成本、方便、高效的特點(diǎn)，今后隨著我國(guó)對(duì)食品安全的日益重視、鄉(xiāng)村振興及馬鈴薯主糧化的推進(jìn)、馬鈴薯加工比例的增加，其應(yīng)用需求相應(yīng)增加，將會(huì)得到較大的發(fā)展。