甘薯采后貯藏保鮮及抑芽技術研究進展

王曉軍，趙琳，石江，駱樂談，詹生華，馬華升

(杭州市農業科學研究院 農作物(生態)研究所，浙江 杭州 310024)

甘薯(Dioscoreaesculenta)為旋花科番薯屬一年或多年生草本植物，是世界上重要的糧食、飼料作物之一，甘薯塊根含有大量淀粉、可溶性糖和膳食纖維，同時含有豐富的維生素C、酚類、葉酸、黃酮類、花青素、胡蘿卜素等活性物質，具有良好的抗氧化和營養保健功能[1-2]。甘薯一般以塊根為收獲物，薯塊含水量高、組織柔嫩，較易在采收、運輸、貯藏過程中產生機械損傷[3-4]。同時，甘薯易受冷害，貯藏溫度較高，貯藏期間容易腐爛、縮水、霉變和發芽，造成巨大的經濟損失，嚴重制約甘薯產業化、集約化發展[5]。近年來，許多學者都在通過人為調控手段解決甘薯貯藏期發芽、防腐保鮮等問題，多角度、多學科探究提高甘薯貯藏保鮮效果的方法。本文針對甘薯貯藏期發芽及腐爛現象，簡述了甘薯采后生理病害、微生物病害以及塊根萌芽等對甘薯塊根耐貯性的影響，并且從物理、化學、生物三個方面綜述了目前國內外常用的甘薯防腐保鮮及抑芽技術，以期為甘薯貯藏及加工產業的發展提供借鑒。

1 甘薯采后主要品質問題

甘薯采后主要品質問題由生理病害、微生物病害以及塊根萌芽造成[6-7]。

1.1 甘薯生理病害

1.1.1 冷害

甘薯冷害多發生在甘薯收獲前后和冬季貯藏期間，通常甘薯塊根新陳代謝受到較大破壞，表皮由青綠色變為暗褐色，塊根從頭尾開始發生腐爛，耐貯性和抗病力大大降低，嚴重影響甘薯塊根商品性[8-9]。相關研究表明，低溫脅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，導致細胞能量供應不足，加速細胞衰老或死亡[10]。同時，楊虎清等[11]研究發現，甘薯在低溫下總抗氧化能力先增加，隨著冷害程度的加重，活性氧大量積累，酚類等生物活性物質因清除活性氧而使抗氧化能力下降，從而導致甘薯營養品質降低。

1.1.2 干害與濕害

甘薯采后最適的貯藏濕度為85%～90%，干害是由于采后貯藏濕度過低，甘薯的細胞原生質失水，因而發生生理萎蔫現象，導致重量減輕，薯皮顏色發暗。甘薯濕害發生由于貯藏濕度過高，易在屋頂、墻壁和甘薯塊根表面產生結露，浸濕表層的薯塊，利于病菌的繁殖和侵染，發生濕害[12]。

1.1.3 缺氧傷害

呼吸作用是農產品收獲后重要的生理活動之一，甘薯腐爛的主要原因是甘薯呼吸作用消耗了環境中大量氧氣，周圍環境中CO2濃度過高，甘薯由于沒有氧氣而呼吸作用發生異常，無氧呼吸引起內部發酵，導致甘薯塊根生理機能減弱而導致生理病害，最終發生腐爛[13]。因此，甘薯塊根采后需要貯藏在通風良好環境中，空氣中的含氧量不低于4.5%。

1.2 甘薯微生物病害

甘薯病害危害薯塊，造成薯塊本身帶菌或采后病菌由傷口侵入，在貯藏期濕度、溫度適宜時易發薯塊腐爛。甘薯軟腐病、黑斑病、灰霉病、干腐病等是甘薯貯藏過程中的主要微生物病害，嚴重影響甘薯經濟價值。

1.2.1 軟腐病

甘薯貯藏期主要病害是軟腐病，軟腐病病原體匍枝根霉廣泛分布在空氣和土壤中，病原菌侵入后導致薯塊薄壁組織軟爛、水爛，軟腐病蔓延迅速，造成嚴重經擠損失[14]。軟腐病的發生與薯塊生活力強弱關系密切，在甘薯塊根受凍或者機械損傷情況下，甘薯塊根生理機能衰退，病菌易于侵入。劉錦等[15]使用不同體積分數的生姜提取液對軟腐病致病菌匍枝根霉進行體外和甘薯活體實驗，發現生姜提取液可以通過調節甘薯的生理變化抵御微生物的侵入，能夠較好抑制常溫物流條件下軟腐病的發生。

1.2.2 黑斑病

甘薯黑斑病由子囊菌亞門長喙殼屬真菌甘薯長喙殼菌引起，發病時薯塊上出現膏藥狀的青黑色陷斑，甘薯薯肉為青褐色或墨綠色，同時產生甘薯黑皰霉酮等呋喃萜類有毒物質，已有較多關于人畜食用黑斑病病薯中毒的報道[16]。張嫚等[17]對采后甘薯進行紫蘇醛熏蒸，可以相對提高甘薯中多種抗氧化酶酶活，可在控制甘薯黑斑病同時維持甘薯品質。

1.3 甘薯塊根萌芽

甘薯收獲時其塊根周皮下已分化形成大量不定芽原基，甘薯無生理休眠期，芽原基在適宜條件下極易萌發。甘薯運輸以常溫物流為主，甘薯在16～35 ℃的儲運環境下極易發芽，品質破壞較大，嚴重影響商品價值[18]。甘薯塊根萌芽時生理代謝過程發生改變，大量消耗塊根中的水分、養分，導致甘薯干物質減少50%以上，淀粉消耗約80%。甘薯貯藏期間發芽嚴重影響甘薯品質，增加了甘薯營養的消耗和腐爛的發生，大大降低了甘薯本身商品價值。同時，商家在上貨架前進行手工剪芽處理再銷售，浪費了大量人工及時間成本。

2 甘薯采后貯藏與保鮮技術

2.1 甘薯物理貯藏與保鮮技術

2.1.1 氣調貯藏

氣調貯藏是指人工調節果實在低O2和高CO2的空氣中進行密閉冷藏，抑制果蔬生理變化或微生物繁殖，延緩成熟、衰老過程而保鮮的技術。石小瓊等[19]研究發現，甘薯在溫度12 ℃，CO2濃度5.0%，O2濃度8.0%，相對濕度90%的氣調條件下貯藏150 d，甘薯新鮮飽滿，維生素和水分含量損失較少，甘薯不生根萌芽、不軟腐、不糠心，較好地保持了貯藏甘薯的品質。韓聰聰[20]通過不同氣調貯藏試驗，發現5.0% CO2+8.0% O2氣體環境中紅薯、紫薯的貯藏效果好，有效降低了失重率、減緩了淀粉、抗壞血酸含量下降，較好抑制了POD活性；5.0% CO2+2.0% O2氣體環境最適宜涼薯貯藏，貯藏80 d涼薯無褐變異味現象，營養品質指標處于較高水平。

2.1.2 熱處理

熱處理作為一種非化學保鮮技術，一般指在貯藏前短時間內，使用適當溫度處理果蔬，殺死或抑制果蔬自身帶有的病原菌，抑制相關代謝酶活性，從而延長果蔬的保鮮期。由于熱處理技術處理時間較短，對果實各項生化指標影響較小，憑借能耗低、投入低、操作簡便等顯著優勢在農產品貯藏保鮮領域應用廣泛。吳丹寧等[21]詳細研究了熱水處理對于甘薯塊根貯藏品質指標的影響。研究表明，45、50、55 ℃熱水處理5 min，以及45、50 ℃熱水處理10 min對甘薯都有較好的防腐效果。吳姍鴻等[22]分別通過50 ℃熱水浸泡20 min和用1 g·L-1乙烯利處理甘薯，結果表明，熱處理和乙烯處理均能有效抑制甘薯發芽，保持較低的發芽率。同時，熱處理可以降低甘薯淀粉酶活性從而抑制了淀粉的水解，與乙烯處理相比，熱處理能夠更好保持甘薯硬度、減緩呼吸強度以及增加淀粉、維生素C含量。Sheibani等[23]系統研究了熱水處理對于甘薯塊根腐爛以及發芽的抑制作用，53～56 ℃熱水處理(處理時間低于10 min)對甘薯貯藏效果最好，能夠有效抑制甘薯塊根腐敗及發芽，較好保持甘薯的貯藏品質。Hu等[24]詳細研究了熱水處理對于甘薯塊根長期貯藏的影響，發現熱水處理技術不損害甘薯營養品質和加工品質，對于甘薯塊根品質指標無顯著影響，同時熱水處理技術可以有效防止長期貯藏過程中甘薯黑斑病的發生。

2.1.3 輻射處理

輻射調控技術是利用電離輻射產生的γ、β、X射線照射，降低果實的呼吸強度、抑制新陳代謝，具有較好的滅菌、殺蟲、消毒和防霉等效果，該技術在果蔬貯藏、保鮮上已經廣泛應用。劉紅錦等[25]使用60Coγ輻射源，采用不同輻照劑量(0.05、0.20和0.50 kGy)處理寧紫1號和紫羅蘭甘薯，結果表明，0.05 kGy的輻照劑量能夠有效抑制甘薯塊根發芽，同時該輻照劑量對于甘薯生理生化及營養指標影響不大。崔莉等[26]采用0、2、4和6 kGy劑量輻照甘薯莖尖，發現甘薯莖尖適宜的輻照劑量為4 kGy，4 kGy輻照后甘薯莖尖感官品質、游離氨基酸總量、有機酸總量無顯著變化。吳海虹等[27]采用輻照處理紫薯全粉，輻照處理后60 d薯粉的色澤、氣味與滋味、口感和可接受性等紫薯全粉感官品質無顯著影響。

2.1.4 甘薯愈傷技術

愈傷處理是指在甘薯局部受到創傷刺激后，在適宜環境條件下傷口或表皮下形成木栓層，從而減少水分蒸騰，防止氧化變質、病原菌侵染。王雪姣[28]研究表明，最適的愈傷條件是在溫度29 ℃愈傷4 d，甘薯愈傷處理能顯著延緩甘薯腐爛。呂曉龍等[29]對“北京1號”甘薯人工模擬機械損傷后，采用不同濃度(25、50、100、200 mg·L-1)脫落酸進行愈傷處理。研究發現，采后100 mg·L-1ABA處理3 d，對于促進甘薯愈傷木栓組織形成最為有效。經過100 mg·L-1ABA處理后，甘薯機械損傷部位的苯丙氨酸解氨酶、過氧化物酶和多酚氧化酶活性明顯提高，總酚、類黃酮含量顯著增加，表明采后ABA處理可有效激活苯丙烷代謝、提高愈傷防御酶活性，促進甘薯塊根愈傷組織的形成。吳朝霞等[30]對豫薯10號進行愈傷處理后耐貯性的試驗，對比了愈傷處理和未愈傷處理的甘薯，經過愈傷處理的甘薯在腐爛率、含水率、呼吸強度、可溶性總糖含量及淀粉含量等方面明顯優于未經過處理的甘薯。

2.2 甘薯化學貯藏與保鮮技術

2.2.1 化學藥劑

化學藥劑保鮮是指通過化學物質的化學特性保鮮果蔬、延長貯藏期的方法。在甘薯貯藏與保鮮中，常用的化學藥劑有1-甲基環丙烯(1-MCP)、外源乙烯、臭氧、殺菌劑等。

1-MCP作為一種安全無毒的乙烯抑制劑，更容易與乙烯蛋白受體發生不可逆結合，阻止乙烯與受體結合，導致乙烯信號傳導受阻，從而降低果蔬呼吸速率，減少營養物質的消耗，延長果實保鮮期。張小村等[31]將1-MCP應用于4個鮮食型甘薯塊根的貯藏，并對其貯藏過程中塊根品質指標變化進行研究。結果表明，廣87、煙薯25、蘇薯16和龍薯9號等不同甘薯品種對1-MCP處理的反應有較大差異。同時，1-MCP熏蒸處理能夠對甘薯莖尖起到保鮮作用，能夠抑制葉綠素酶活性與呼吸作用強度，延緩甘薯莖尖黃化及腐爛。王亞蒙等[32]分別采用不同濃度1-MCP對甘薯莖尖進行熏蒸處理。結果表明，1-MCP熏蒸處理對甘薯莖尖起到保鮮作用，1-MCP能夠調節抗氧化酶系統，保持葉綠素及Vc含量，一定程度保持甘薯莖尖營養品質。此外，1-MCP熏蒸結合聚乙烯(PE)或微孔膜(WK)保鮮袋處理能夠減弱呼吸作用，降低乙烯釋放量及多酚氧化酶活性，有效抑制葉用甘薯莖尖失水，保持葉用甘薯莖尖的亮度和新鮮感，有效延長其貯藏期[33]。

乙烯作為一種天然氣體激素存在于大部分植物中，根據激素平衡調節的原理，利用外源乙烯改變內源植物激素的平衡，可以延長休眠、抑制發芽。乙烯利(外源乙烯)成本低，安全性好，可商業化批量生產，在果蔬保鮮貯藏中廣泛使用。段志蓉等[34]采用1 g·L-1外源乙烯分別在節點前、節點后及儲運全程處理甘薯，研究不同時機乙烯處理對于甘薯塊根發芽以及碳水化合物代謝的影響。結果表明，所有時機乙烯處理均會促進甘薯呼吸，加速甘薯塊根淀粉、還原糖含量下降。節點后和全程1 g·L-1乙烯處理能更好抑制甘薯發芽，維持較高的可溶性總糖、蔗糖含量，甘薯甜度更高。外源乙烯處理能顯著延遲甘薯發芽時間，促進甘薯淀粉轉化，甘薯塊根保持較高的可溶性固形物、總酚、類黃酮和類胡蘿卜素含量。但是，外源乙烯濃度過高會明顯增大甘薯細胞壁水解酶活性，導致甘薯塊根開裂[35]。何欣遙等[36]研究了0.5、1.0、2.0 g·L-1等3種不同質量濃度的外源乙烯對甘薯發芽及品質的影響。結果發現，以1 g·L-1外源乙烯處理甘薯，達到較好的抑芽作用，在較好保持甘薯品質的同時不易產生高濃度外源乙烯導致的甘薯塊根開裂等問題。

臭氧在常溫常壓下是一種有特殊臭味的淡藍色氣體，具有保鮮、滅菌、防止霉變等功能，主要通過破壞病原菌的細胞壁或細胞膜、有效降低貯藏過程中各種微生物病害的發生。臭氧滅菌迅速、廣譜高效，不會造成二次污染，在農產品貯藏過程中應用廣泛。如殷俊峰等[37]通過調節貯藏環境的氣體濃度，使用甘薯臭氧物理強度鈍化殺菌處理核心技術，提高甘薯的貯藏保鮮效果，好薯率達99.76%，該技術具有操作簡單、能耗較低及甘薯保鮮效果較好等特點。張子琪等[38]以現有甘薯貯藏庫為基礎使用臭氧殺菌技術升級改造，在臭氧濃度90 mg·m-3、處理時間60 min條件下，臭氧處理后經過20～50 min半衰期最終分解為氧氣，隨后甘薯庫內采用氣體循環模式，該處理技術可有效抑制甘薯腐爛病發生。

果蔬所用殺菌劑主要成分為化學物質，其作用機理是噴施在果蔬表層，干擾病原菌的細胞分裂過程，抑制果蔬表面、內部和環境中的病原菌，延長果蔬貯藏時間。張有林等[39]將甘薯經過噻苯咪唑熏蒸、貯前低溫處理、塑料袋包裝，能夠明顯抑制霉菌生長發育與淀粉酶、多聚半乳糖醛酸酶活性，從而降低了淀粉轉化成糖的速率，降低甘薯呼吸作用，延緩了甘薯采后生理衰老進程，保持甘薯原有良好品質。為有效控制甘薯貯藏期軟腐病發生，岳瑾等[40]利用常見的15種殺真菌藥劑進行了室內藥劑篩選試驗。試驗結果表明，50%福美雙可濕性粉劑、72%霜脲·錳鋅可濕性粉劑、適樂時25 g·L-1咯菌腈懸浮種衣劑、25%吡唑醚菌酯微乳劑等4種殺真菌藥劑防治甘薯貯藏期軟腐病效果較好。甘薯黑斑病是我國甘薯生產的主要病害之一，該病危害嚴重時產量損失超過20%。張德勝等[41]通過藥液浸漬的方法，比較了作用機理不同的幾類殺菌劑單劑和復配制劑對儲藏期甘薯黑斑病的防治效果。結果表明，儲藏90 d后，12.5%粉唑醇懸浮劑80 mg·kg-1、粉唑醇25 mg·kg-1+甲基硫菌靈210 mg·kg-1和粉唑醇25 mg·kg-1+百菌清800 mg·kg-1對黑斑病的防效可達90%以上。上述藥劑處理未觀察到薯苗生長異常情況，對甘薯出苗無不良影響。但是殺菌劑具有一定的毒副作用，并且面臨殺菌劑殘留等問題，限制了其在甘薯保鮮貯藏特別是鮮食甘薯貯藏方面的廣泛應用。

2.2.2 涂膜

涂膜保鮮是指采用某種特定物質作為涂膜劑，將其均勻涂于果皮表面阻塞表面氣孔、皮孔，同時抑制氣體交換與果實采后部分生理活動，減少水分蒸發，減輕表皮機械損傷，是目前較為廣泛應用的保鮮技術。目前，國內外廣泛應用的涂膜材料有糖類、蛋白質、蔗糖脂、聚乙烯醇、單甘脂等。

吳翠平等[42]采用“果蠟”“果蠟+檸檬酸”“果蠟+氯化鈣”等3種配方涂膜均勻涂于紫甘薯塊根表面，結果發現“果蠟+檸檬酸”處理的甘薯腐爛率和失重率較低、處理效果最好，同時發現涂膜處理能夠明顯延緩紫甘薯塊根花青素含量下降。吳玲艷[43]使用高能乳化法制備得到的納米乳涂膜劑與非嗎啉納米乳涂膜劑處理甘薯塊根，發現兩種涂膜劑均能減弱甘薯塊根呼吸強度，較好保持甘薯塊根品質、硬度和外觀色澤，延長甘薯貨架期。此外，涂膜處理還可以在鮮切果蔬表面形成具有一定阻隔性的膜，抑制氧化反應，保持鮮切果蔬色澤與抗氧化性。劉玥等[44]使用黃原膠、殼聚糖、海藻酸鈉及羧甲基纖維素鈉等不同涂膜處理鮮切甘薯，發現涂膜處理能明顯降低褐變程度。

2.3 甘薯生物貯藏與保鮮技術

2.3.1 微生物保鮮

微生物保鮮技術是利用菌體本身或其產生的代謝產物(如蛋白酶、抗生素、過氧化氫等)抑制或殺滅果蔬表面的微生物，以達到防腐保鮮的目的。張德勝等[45]發現，四霉素對甘薯長喙殼菌分生孢子萌發以及菌絲生長均表現出較強的抑制作用。同時，楊冬靜等[46]采用菌絲生長速率法在室內測定多種殺菌劑對甘薯黑斑病菌的毒力，結果表明，1%枯草芽孢桿菌可濕性粉劑和2%寧南霉素對甘薯黑斑病菌菌絲生長抑制效果明顯。四霉素、枯草芽孢桿菌以及寧南霉素具備篩選、開發成為防治甘薯儲藏期黑斑病新型殺菌劑的潛力。

2.3.2 天然提取物保鮮

天然提取物保鮮是指從植物、動物體內提取生物活性物質，通過該活性物質抑制果蔬表面微生物活性，降低果蔬生理代謝，從而延緩衰老的方法。多酚氧化酶(PPO)作為導致甘薯褐變的關鍵酶，抑制PPO活性可以降低甘薯褐變程度。劉輝等[47]以磷酸鹽緩沖液提取獲得黔苦2015、黔苦2號、黔農7014、西農9940等4個苦蕎品種莖葉提取物，研究發現，上述4個苦蕎品種中黔農7014苦蕎莖葉磷酸鹽提取物可有效抑制甘薯塊根PPO活性。此外，天然提取物還可以用于降低甘薯爛薯率、提高甘薯貯藏后品質。劉晨[48]采用紫莖澤蘭沸水提取液浸泡和干粉粉末拌薯兩種處理方式，用不同劑量分別處理甘薯，經過180 d貯藏試驗，發現紫莖澤蘭各處理均不同程度地降低了爛薯率與α-淀粉酶的活性，提高了保水能力，取得較好貯藏效果。同時，有研究發現芳香植物中提取的精油對甘薯塊根萌芽具有一定的抑制作用。鄒雪等[49]使用薄荷精油中的主要成分薄荷醇、留蘭香精油中的主要成分R-香芹酮處理甘薯塊根，經過150 d貯藏試驗，經香芹酮處理的甘薯塊根重量損失僅為對照組的46.40%，能夠有效抑制甘薯塊根萌芽、保持塊根品質。

3 小結

近年來，隨著人們對健康生活理念認識的提高，鮮食甘薯的需求量越來越大，關于甘薯貯藏保鮮以及抑芽等領域的研究取得一定進展，但仍存在一些問題。主要包括：當前實際生產中，并未針對甘薯品種的共性與差異性選取適宜的貯藏保鮮方法；應用于甘薯的貯藏保鮮技術比較單一，缺乏高效的快速復合保鮮技術；較多甘薯貯藏保鮮新方法、新技術僅僅停留在實驗室階段，距離大規模推廣應用尚有不少差距。

今后應當加強采前管理力度，同時加大對甘薯采后生理、病理、抑芽等方面的研究，借鑒馬鈴薯、山藥等類似作物的貯藏保鮮技術，引入速凍保鮮、超高壓保鮮、可食性復合涂膜、保鮮包裝等多種成熟技術，研發純天然、無殘留、無毒的甘薯保鮮劑、抑芽劑。此外，應當著重研究甘薯采后生理特性和病害侵染機理，以及貯藏保鮮與抑芽技術對甘薯貯藏品質影響作用機制。同時，對多種貯藏保鮮方式與抑芽劑復合使用展開深入研究，依據國內實際生產與消費狀況，結合不同地區和品種差異開發成本較低、實用性較強的貯藏、保鮮及抑芽技術。