氯苯胺靈對馬鈴薯亞常溫發芽及品質的影響

潘艷芳，張潔*，劉耀文，李芝萱，王麗花，李喜宏

（1.中國農業科學院農產品加工研究所，北京 100193；2.天津科技大學食品科學與工程學院，天津 300457）

馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）是繼水稻、小麥和玉米之后的第四大糧食作物，在人類膳食營養中占據重要角色[1]。當前，中國馬鈴薯種植面積和產量均居世界第一[2]。2015年初，農業農村部提出實施馬鈴薯主食化發展戰略，進一步推進我國馬鈴薯產業邁入關鍵的歷史階段[3]。但貯藏環節制約了產業發展，常規貯藏方式難以滿足馬鈴薯鮮食及加工原料的常年供應。

世界范圍內最常用實現馬鈴薯長期貯藏的環境條件為亞常溫8℃～12℃、相對濕度85%～90%[1]，此時塊莖呼吸速率減弱[4]，同時還可避免低溫貯藏引發淀粉降解轉化為還原糖的低溫糖化現象[5-7]。然而，馬鈴薯具有明顯的自然休眠期，通常為2～3個月[8-9]，之后便開始進入萌發期發芽。馬鈴薯發芽引發塊莖品質劣變、營養成分損耗及龍葵素積累等隱患[2，10-12]，每年造成的損耗率達30%以上[13]，成為馬鈴薯貯藏過程中亟待解決的問題[10]。

氯苯胺靈[isopropyl N-（3-chlorophenyl）carbamate，CIPC]作為抑制馬鈴薯塊莖發芽最有效、最常用的商業方法，其應用效果已得到大規模的生產實踐檢驗[9，14]。研究指出，CIPC在8℃～12℃條件下對馬鈴薯的抑芽效果最為顯著，而且對塊莖貯藏期間生理及營養品質不會產生不良影響[15-16]。另外，CIPC處理前塊莖需完成愈傷處理。鑒于CIPC使用所帶來的安全及環境問題，美國食品與藥物管理局（Food and Drug Administration，FDA）及美國環境保護署（US Environmental Protection Agency，EPA）規定其最低殘留限量為30mg/kg。

目前國內外研究均集中于CIPC的施用劑型、方法及抑芽效果等方面，對于在其作用下馬鈴薯12℃亞常溫貯藏營養品質變化規律，尤其涉及塊莖不同部位殘留量及降解動態研究鮮有報道。因此，本研究以短休眠期品種費烏瑞它馬鈴薯為試材，采用CIPC處理后于12℃亞常溫條件下貯藏，分析發芽及品質變化規律并與4℃低溫和12℃亞常溫貯藏效果進行對比，并測定CIPC在塊莖薯皮和薯肉不同部位的殘留動態，以期實現亞常溫結合低劑量抑芽劑長期貯藏馬鈴薯的效果，為馬鈴薯貯藏及加工產業的發展提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與處理

供試馬鈴薯為費烏瑞它，塊莖呈橢圓形、淡黃皮、黃肉。挑選無機械傷、無發芽綠變、單果重100 g～150 g的塊莖，首先置于溫度10℃～15℃、相對濕度85%～95%、避光條件下愈傷2周，之后分為如下3組處理，每組120個塊莖（包含3個重復），每隔30 d定期測定相關指標。

1）4℃組：溫度（4.0±0.5）℃、相對濕度 85%～95%的高精度保鮮實驗箱中貯藏。

2）12℃組：溫度（12.0±0.5）℃、相對濕度 85%～95%的高精度保鮮實驗箱中貯藏。

3）12℃+0.3g/kgCIPC組：將有效質量濃度為0.3g/kg（以馬鈴薯質量計）的CIPC粉劑均勻噴施于馬鈴薯表面，套密封大賬處理5 d后，轉入溫度（12.0±0.5）℃、相對濕度85%～95%的高精度保鮮實驗箱中貯藏。其中0.3 g/kg CIPC 處理濃度基于前期試驗（0、0.1、0.3、0.5 g/kg）結果優選得到。

1.2 試劑與儀器

2.5%CIPC粉劑：壽光市金宇化工有限責任公司；鹽酸、乙醇、3，5-二硝基水楊酸、考馬斯亮藍（均為分析純）：天津市北方天醫化學試劑廠；甲醇、乙腈（均為色譜純）：上海源葉生物科技有限公司。

高精度保鮮實驗箱（GH-330）：天津捷盛東輝保鮮科技有限公司；果蔬呼吸測定儀（GXH-3051H）：北京均方理化科技研究所；紫外可見分光光度計（T6）：北京普析通用儀器有限公司；高速冷凍離心機（Centrifuge 5804R）：德國Eppendorf公司；高效液相色譜儀（LC-20A）：日本島津公司。

1.3 指標測定方法

1.3.1 發芽率與失重率

以塊莖的第一個芽長度達到2 mm作為發芽標準計數發芽率，公式如下。

失重率采用稱量法測定，公式如下。

1.3.2 呼吸強度測定

馬鈴薯呼吸強度采用GXH-3051H果蔬呼吸測定儀進行測定[17]，結果以mg CO2/（kg·h）表示。

1.3.3 營養物質含量測定

馬鈴薯的淀粉含量采用酸水解法測定，具體參照GB 5009.9—2016《食品安全國家標準食品中淀粉的測定》進行測定；還原糖含量采用3，5-二硝基水楊酸法[18]測定；可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250法[19]測定。

1.3.4 CIPC殘留量測定

對馬鈴薯的薯皮（表皮1 mm～2 mm樣品）和薯肉分別進行CIPC殘留量測定，具體參考程建新[9]的方法稍作修改。準確稱取薯皮、薯肉各5.0 g，研磨至勻漿后加入甲醇超聲輔助提取60 min，取出后用甲醇定容至100mL，過0.45μm微孔濾膜后待測。色譜條件：Kromasil C18 柱（5 μm，3.9 mm×150 mm），流動相為甲醇∶乙腈∶水=80∶10∶10（體積比），流速 0.7 mL/min，進樣量 20 μL，檢測波長254 nm。

1.4 數據統計

各指標測定結果來自3次重復的平均值，所有數據結果均顯示為平均值±標準偏差；采用SPSS 19.0軟件對所得數據在0.05水平上進行Duncan氏多重比較差異顯著分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理下馬鈴薯塊莖發芽率變化

馬鈴薯休眠期過后的發芽是其貯藏過程中最大的問題，不僅引發塊莖失水皺縮等品質下降問題，還會在芽眼周圍積累龍葵素等毒性物質[2，10]，不同處理對馬鈴薯塊莖貯藏期間發芽率的影響見圖1。

圖1 不同處理對馬鈴薯塊莖貯藏期間發芽率的影響Fig.1 Effect of different treatment on sprouting rate of potato tuber during storage

由圖1可知，馬鈴薯在12℃條件下貯藏60 d時開始發芽，且隨貯藏時間延長，發芽率與貯藏時間呈正相關增加趨勢。而在4℃低溫條件下貯藏的馬鈴薯塊莖發芽延遲至120 d，且發芽率僅為2.3%。經12℃+0.3 g/kg CIPC處理后的馬鈴薯塊莖發芽延遲至90 d，發芽率為2.6%。貯藏150 d時，12℃處理的馬鈴薯發芽率上升至33.0%，相比之下4℃和12℃+0.3 g/kg CIPC組分別降低87.9%和62.7%，差異達到顯著水平（P＜0.05）。結果表明，4℃低溫貯藏抑制馬鈴薯塊莖發芽效果最為顯著，而12℃+0.3 g/kg CIPC組也顯著減緩了塊莖發芽率的上升。

2.2 不同處理下馬鈴薯塊莖失重率變化

不同處理對馬鈴薯塊莖貯藏期間失重率的影響見圖2。

圖2 不同處理對馬鈴薯塊莖貯藏期間失重率的影響Fig.2 Effect of different treatment on weight loss rate of potato tuber during storage

由圖2可知，4℃組與12℃+0.3 g/kg CIPC組的塊莖失重率均全程顯著低于12℃組（P＜0.05）。貯藏150 d時，12℃組的失重率已達到2.7%，同期12℃+0.3 g/kg CIPC組為1.8%、4℃組為1.2%，分別比12℃組降低33.3%和55.6%。因此，不論是4℃還是12℃+0.3 g/kg CIPC處理均對降低塊莖失重率有顯著的效果。

2.3 不同處理下馬鈴薯塊莖呼吸強度變化

馬鈴薯收獲后的品質變化與其貯藏期間的呼吸強度密切相關[20]。不同處理對馬鈴薯塊莖貯藏期間呼吸強度的影響見圖3。

圖3 不同處理對馬鈴薯塊莖貯藏期間呼吸強度的影響Fig.3 Effect of different treatment on respiratory intensity of potato tuber during storage

由圖3可知，在4℃條件下貯藏的馬鈴薯塊莖呼吸強度變化趨勢相對平緩且整體保持在較低水平，表明低溫冷藏有效抑制了塊莖的呼吸代謝。而12℃條件下貯藏的馬鈴薯在0～60 d的休眠期內呼吸強度變化不大，但之后隨著休眠期的結束塊莖呼吸逐漸旺盛，12℃組在貯藏150 d時呼吸強度達到貯藏前的4.4倍；12℃+0.3 g/kg CIPC組則有效抑制了塊莖的呼吸，貯藏結束時相比12℃組降低了38.2%（P＜0.05）。

2.4 不同處理下馬鈴薯塊莖營養品質變化

不同處理對馬鈴薯塊莖貯藏期間淀粉含量、還原糖含量及可溶性蛋白含量的影響見圖4。

圖4 不同處理對馬鈴薯塊莖貯藏期間淀粉含量、還原糖含量及可溶性蛋白含量的影響Fig.4 Effect of different treatment on starch content，reducing sugar content and soluble protein content of potato tuber during storage

由圖4A可知，淀粉作為馬鈴薯的儲能物質，在貯藏期間被不斷消耗而含量整體呈降低趨勢，尤其是貯藏60 d后，淀粉轉化加快用以維持自身消耗及塊莖萌發所需能量。而塊莖中還原糖含量可由淀粉轉化而來，兩者含量變化與環境溫度密切相關[21]。本研究中，4℃貯藏明顯加快了淀粉的轉化和消耗，同時還原糖含量逐漸上升（圖4B）。在貯藏中后期，4℃下貯藏塊莖的淀粉和還原糖含量分別顯著低于和顯著高于12℃（P＜0.05），這與低溫糖化結果相吻合，對加工品質有極大影響[22]。貯藏150 d時12℃+0.3 g/kg CIPC組的淀粉含量高于12℃組，且還原糖含量低于12℃組，說明12℃+0.3 g/kg CIPC處理抑制了淀粉的水解，從而減少了還原糖的合成，但兩者之間差異不顯著（P＞0.05）。

由圖4C可知，不同處理后馬鈴薯塊莖的可溶性蛋白含量基本呈現先降低后升高再降低的變化趨勢，其中貯藏30 d～60 d內的增長可能是由于塊莖鮮重的損失，或是塊莖萌發前相關酶活性的增強，進而導致蛋白質的合成活躍[9]。貯藏60 d后隨著塊莖發芽引發蛋白質代謝降解，各組的可溶性蛋白含量均有所降低。貯藏結束時，4℃條件下貯藏塊莖的可溶性蛋白含量最高，與12℃條件下貯藏相比差異顯著（P＜0.05），而12℃+0.3 g/kg CIPC處理對塊莖可溶性蛋白含量影響不顯著（P＞0.05）。

2.5 馬鈴薯塊莖CIPC殘留量變化

本試驗中CIPC作為馬鈴薯亞常溫（12℃）貯藏過程中的輔助抑芽劑，其在薯皮和薯肉中的殘留量隨時間延長均不斷下降，馬鈴薯塊莖貯藏期間CIPC殘留量動態變化見圖5。

圖5 馬鈴薯塊莖貯藏期間CIPC殘留量動態變化Fig.5 Dynamic change of CIPC residue in potato tuber during storage

由圖5可知，馬鈴薯塊莖薯皮和薯肉中CIPC在短期貯藏30 d后均降解到國際殘留限量標準（30 mg/kg）以下；長期貯藏150 d時薯皮和薯肉中CIPC殘留量分別為3.78 mg/kg和2.31 mg/kg，降解率均高達98%以上，遠低于國際殘留限量標準。

3 結論

低溫貯藏抑芽效果顯著，本研究中4℃條件下馬鈴薯塊莖的呼吸強度明顯降低，塊莖發芽率和失重率也都保持在最低水平，但同時帶來的問題是淀粉轉化為還原糖的速率顯著升高。而12℃+0.3 g/kg CIPC處理在有效避免低溫糖化、保持塊莖營養品質的前提下，顯著抑制了塊莖的呼吸強度，進而減輕發芽率和鮮重損失，降低馬鈴薯貯藏期間因發芽造成的損耗。通過對馬鈴薯薯皮和薯肉中CIPC殘留量檢測分析，短期貯藏30 d后CIPC殘留即低于FDA和EPA限量標準，長期貯藏150 d時降解率均高達98%以上，無殘留安全風險。因此，12℃+0.3 g/kg CIPC處理可在一定程度上代替低溫冷藏，作為亞常溫條件下實現馬鈴薯塊莖長期貯藏的方法。