不同温度对马铃薯贮藏品质及氧化酶活性的影响

张新宪，王亮

山西农业大学（山西省农业科学院）农产品贮藏保鲜研究所（太原 030031）

马铃薯是四大粮食作物之一，营养物质丰富，产量大，有“地下苹果”的美誉[1]，是我国大部分地区的优势经济作物。山西地处黄土高原，昼夜温差大，光照充足，是农业部确定的马铃薯优势产区之一，拥有众多优质马铃薯资源。由于马铃薯属于粮菜兼用的季节性农产品，收获时间相对集中且产量极大，仅依靠市场鲜食需求与深加工来解决马铃薯供给矛盾是非常困难的。通过适宜的贮藏，不仅可以调节市场供应，还可以提高马铃薯的经济价值，因此对马铃薯收获后进行贮藏保鲜尤为重要。然而马铃薯在贮藏期间仍继续进行着各种生理活动，贮藏温度不当容易提高发芽、失重、腐烂等[2]问题发生的频率，导致贮藏品质下降，严重影响马铃薯产业的健康发展。因此，研究马铃薯在贮藏期间的品质变化，并筛选出适合马铃薯贮藏的温度是实际生产中亟待解决的关键问题。

目前国内外学者对马铃薯的休眠萌发机理[3-4]、种质资源多样性[5-6]、深加工[7]、品种选育[8]等方面的研究均取得丰硕的成果，然而对不同贮藏温度条件下晋薯贮藏效果的研究仍鲜见报道。因此，试验以山西旱地栽培的晋薯16号为材料，研究不同贮藏温度对马铃薯贮藏期间主要营养物质、生理特性指标及相关酶活性的影响，以期为晋薯贮藏条件优化提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

晋薯16号，山西省岚县；PE保鲜袋（厚0.03 mm，规格为65 cm×70 cm的桶状），山西省农业科学院农产品贮藏保鲜研究所。

过氧化物酶（POD）测定试剂盒，南京建成生物工程研究所有限公司；硫代巴比妥酸，上海展云化工有限公司；3,5-二硝基水杨酸（DNS），上海科丰实业有限公司；三氯乙酸，上海宏瑞化工有限公司；氢氧化钠、草酸等所有使用化学试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

恒温冷库，山西省农业科学院农产品贮藏保鲜研究所；Ultrospec 2000紫外-可见分光光度计，英国Pharmacia Biotech公司；Allegra X-30R低温离心机，美国贝克曼库尔特有限公司；CP224S电子天平，德国赛多利斯有限公司。

1.3 处理方法

挑选无病虫害、无机械伤的马铃薯装入衬有PE保鲜袋的塑料周转箱中，每箱15 kg，随机均匀分为4组，每组3个重复，分别置于2，4，6和20 ℃的恒温冷库中贮藏。自贮藏之日起，每30 d取样1次测定各项指标。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 失重率、腐烂率、发芽率的测定

失重率参照文献[9]、腐烂率参照文献[10]、发芽率参照文献[11]的方法进行测定。

1.4.2 还原糖含量的测定

参照文献[12]的方法进行测定。

1.4.3 淀粉含量的测定

参照文献[13]的方法进行测定。

1.4.4 丙二醛（MDA）含量测定

参照文献[9]的方法进行测定。

1.4.5 过氧化物酶（POD）活性测定

采用过氧化物酶（POD）测定试剂盒测定。

1.4.6 多酚氧化酶（PPO）活性测定

参照文献[14]的方法进行测定。

1.4.7 淀粉酶活性测定

参照文献[7]的方法进行测定。

1.5 数据分析

各试验数据均为3次重复测定后的平均值，采用Excel软件进行数据处理和绘图，并计算标准误差（±SE）。采用Excel 2010进行显著性差异分析。

2 结果与分析

2.1 贮藏温度对马铃薯发芽率、失重率及腐烂率的影响

温度是影响马铃薯贮藏品质的重要因素[15-16]。如图1～图3所示，不同贮藏温度条件下随着贮藏时间的延长，马铃薯发芽率、失重率及腐烂率均呈逐渐上升趋势。贮藏60 d时，2和4 ℃条件下马铃薯尚未发芽，6 ℃条件下发芽率为6.68%，而20 ℃条件贮藏发芽率已达100%。贮藏至150 d时，2，4，6和20 ℃条件下马铃薯发芽率、失重率及腐烂率分别为：10.06%，4.39%和1.22%；25.54%，6.06%和1.9%；32.82%，9.49%和5.16%；100%，25.11%和15.3%。上述结果表明，2 ℃贮藏马铃薯可使发芽率、失重率与腐烂率均处于较低水平，与4，6和20 ℃处理相比，2 ℃贮藏对维持马铃薯商品属性有较好的效果。Janave等[17]对马铃薯贮藏的研究也表明低温贮藏能够有效降低腐烂率、失重率，抑制出芽。

2.2 贮藏温度对马铃薯还原糖含量的影响

如图4所示，不同贮藏温度条件下马铃薯还原糖含量呈先上升后下降的趋势。马铃薯贮藏30 d时，2，4和6 ℃条件下还原糖含量小幅上升，贮藏至90 d时还原糖含量达到最大，与初始值相比分别增加了173%，144%和132%，显著高于20 ℃条件下的马铃薯（p＜0.05，56%）。这是由于马铃薯在低温贮藏会发生“低温糖化”效应，使淀粉大量向还原糖转化，还原糖含量大幅升高，随着贮藏时间的延长，马铃薯呼吸作用及营养代谢活动消耗部分还原糖，导致其含量降低[18]。贮藏至150 d时，2，4，6和20 ℃条件下，还原糖含量分别为0.81%，0.67%，0.61%和0.39%。上述结果表明，贮藏温度是影响马铃薯还原糖含量的主要原因，2 ℃贮藏能够减少还原糖的消耗，使还原糖含量保持在一个较高水平。

图1 贮藏温度对马铃薯发芽率的影响

图2 贮藏温度对马铃薯失重率的影响

图3 贮藏温度对马铃薯腐烂率的影响

图4 贮藏温度对马铃薯还原糖含量的影响

2.3 贮藏温度对马铃薯淀粉含量的影响

淀粉是马铃薯主要营养物质，淀粉含量的变化情况可以反映马铃薯品质的变化。如图5所示，不同贮藏温度条件下马铃薯淀粉含量呈下降趋势，且贮藏温度越高，淀粉含量下降越快。但贮藏至60 d时，4 ℃贮藏的马铃薯淀粉含量高于2 ℃条件的马铃薯。这是由于2 ℃贮藏马铃薯时受低温影响，出现“低温糖化”现象。贮藏期间淀粉和还原糖之间可相互转化，但是总体来说马铃薯在贮藏期间是淀粉含量逐渐减少的过程，当贮藏温度小于4 ℃时淀粉大量转化还原糖的现象尤其明显[19]。贮藏结束时，2，4和6 ℃马铃薯淀粉含量分别为初始值的73.49%，77.63%和70.33%，显著高于20 ℃贮藏的马铃薯（p＜0.05，60%）；因此，4种贮藏温度条件下马铃薯淀粉含量从高到低分别为4，2，6和20 ℃。

图5 贮藏温度对马铃薯淀粉含量的影响

2.4 贮藏温度对马铃薯丙二醛（MDA）含量的影响

MDA是膜脂氧化作用的主要产物之一，在细胞内的积累可作为果蔬衰老与膜伤害的标志[20]。如图6所示，贮藏至150 d时，在2和4 ℃条件下马铃薯MDA增长幅度较为平缓，两者MDA含量与初始值相比分别增加35.44%和68.96%；而在6和20 ℃条件下贮藏90 d，MDA含量急剧上升，在150 d时MDA含量达到10.82和15.68 mmol/g，与初始值相比分别增加107.27%和200.38%。不同贮藏温度条件下MDA含量增加幅度为20 ℃＞6 ℃＞4 ℃＞2 ℃。结果说明2 ℃贮藏马铃薯能够抑制MDA含量的迅速上升，从而减轻其对细胞膜的损伤。

图6 贮藏温度对马铃薯丙二醛含量的影响

2.5 贮藏温度对马铃薯过氧化物酶（POD）活性的影响

POD是吲哚乙酸的侧链氧化酶，其活性与吲哚乙酸含量呈反比关系，是调控马铃薯芽体萌发的关键酶[21]。如图7所示，在整个贮藏期间，马铃薯POD活性呈先上升后下降的趋势，且贮藏温度越低，POD活性越高，各处理均在90 d时酶活性达到最大值。在2，4，6和20 ℃条件下贮藏马铃薯90 d，POD活性与初始值相比分别升高82.33%，73.45%，50.43%和35.97%，POD升高幅度表现为2 ℃＞4 ℃＞6 ℃＞20 ℃。贮藏90 d后POD活性呈下降趋势，在150 d，2 ℃贮藏马铃薯时POD活性显著高于其他处理（p＜0.05）。上述结果表明，将马铃薯贮藏于2 ℃可提高POD活性，对延缓马铃薯芽体的萌发有一定效果。

图7 贮藏温度对马铃薯块茎POD活性的影响

2.6 贮藏温度对马铃薯多酚氧化酶（PPO）活性的影响

PPO是将酚类物质氧化成醌的关键酶[22]，其活性水平与马铃薯褐变程度密切相关[23-24]。如图8所示，在整个贮藏期间，不同贮藏温度条件下马铃薯的PPO活性整体呈先上升后下降的趋势。贮藏90 d时，20 ℃条件下马铃薯PPO活性达到最大值26.57 U，是初始值的2.77倍，增加较明显。而此时2，4和6 ℃条件下的PPO活性分别为12.79，13.67和14.76 U，与初始值相比分别升高33.64%，42.84%和54.23%，PPO活性虽有小幅增加，但是增幅相对平缓，与20 ℃处理组相比差异显著（p＜0.05）。这是由于低温抑制了酶的活性[25]。Li等[26]在鲜切马铃薯的研究中发现抑制PPO活性可以减轻马铃薯褐变程度。因此，马铃薯在2，4和6 ℃条件下贮藏其机体内的PPO活性均能维持在较低水平，但是2 ℃与其他温度处理相比，PPO活性更低，对抑制马铃薯的褐变更加有利。

2.7 不同贮藏温度对马铃薯淀粉酶活性的影响

淀粉酶是降解淀粉的主要酶[27]。如图9所示，2 ℃贮藏30 d时，受“低温糖化”作用影响[29]，淀粉酶的活性显著高于其它3组（p＜0.05），30 d后淀粉酶活性逐渐下降，贮藏120 d时有上升趋势，但整个贮藏期淀粉酶活性变化较为平缓；4和6 ℃条件下，淀粉酶活性在0～90 d变化相对平缓，随后酶活性大幅升高，贮藏至150 d时淀粉酶活性与初始值相比分别提高154%和181%。20 ℃贮藏条件下淀粉酶活性呈先上升后下降的趋势，90 d时酶活性达到最大值83.1 U，是初始值的3.56倍，随着贮藏时间的延长，淀粉酶活性逐渐降低。以上结果表明：2 ℃条件能使淀粉酶在贮藏期维持在相对稳定水平，有利于马铃薯的长期贮藏。

图8 贮藏温度对马铃薯PPO活性的影响

图9 贮藏温度对马铃薯淀粉酶活性的影响

3 结论

以晋薯16号为试材，研究不同贮藏温度下马铃薯贮藏期品质及氧化酶活性的变化。结果表明，2 ℃条件可有效抑制马铃薯发芽率、失重率及腐烂率的升高，能维持淀粉含量保持在较高水平。虽然在低温条件下贮藏会导致马铃薯还原糖含量上升，但是加工薯可在加工前进行适当回温处理从而降低还原糖含量。2 ℃贮藏能够降低MDA的积累，且能使POD活性维持在一个较高水平，同时抑制马铃薯PPO、淀粉酶活性的上升，有效保持晋薯16号的商品价值和食用价值，也为今后晋薯的合理贮藏提供了理论依据。