1-甲基环丙烯及热处理对紫薯低温贮藏品质的影响

聂鑫森，赵妍

（河南工业大学粮油食品学院，河南 郑州 450001）

紫薯含有丰富的营养成分，经常作为淀粉、膳食纤维、蛋白质、花青素等的优质来源，是一种兼具粮食作物、经济作物和药用作物特性于一身的重要作物[1]。近年来，人们的保健意识逐渐提高，紫薯的营养价值不断被人们所熟知，紫薯在医疗、工业等方面的需求不断增加。但紫薯的采收时间较短，营养物质消耗时间较长，采后呼吸作用较旺盛，往往会在贮存运输过程中发生变质，导致紫薯采后贮藏期损失大，限制了紫薯进一步的发展。低温是果蔬贮运保鲜的常用手段，可以降低果蔬呼吸强度、抑制微生物生长。然而，紫薯属于冷敏性作物，最适贮藏温度为10℃～13℃[2]。当其长时间处于10℃以下时容易受到冷害，出现萎缩、表面凹陷、水渍状斑点甚至腐烂变质，营养价值降低。因此，增强紫薯对低温的耐受性、提高其对冷链物流的适应性，对于减少紫薯采后损失具有重要意义。

1-甲基环丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP）是一种乙烯抑制剂，能抑制乙烯诱导的果实采后成熟、延缓果实衰老、减轻微生物引起的腐烂和生理病害，具有高效、安全、无毒、无残留等优点[3]。相关研究表明，1-MCP可以提高果蔬的抗冷性，从而有效延缓果蔬在贮藏过程中冷害的发生、减轻冷害程度，延长果蔬的贮藏时间。王思滢等[4]使用1.0 μL/L 1-MCP处理冬枣后发现，在低温贮藏过程中，1-MCP处理能抑制冬枣的呼吸代谢、延缓果实软化和发霉变质的发生，从而使表皮维持较好的色泽，确保在低温贮藏期间维持较好品质。目前，1-MCP 已被广泛应用于枇杷[5]、梨[6]、桃[7]、柿子[8]等的采后保鲜中。

热处理（heat treatment，HT）是将果实置于一个较高温的环境中，使其产生一种植物组织的防御反应，从而降低低温胁迫产生的影响[9]。如张聪聪等[10]将葡萄放在45℃的热水中浸泡6 min，从而增强对后续冷藏处理的耐受性，延缓成熟，以延长保质期和增加市场潜力。此外，热处理还可以减缓病原菌的大量繁殖，是一种安全、有效、无毒的果蔬保鲜技术，已广泛应用于果实收获后的品质维护、虫害防治、延迟成熟和改善果实对其他胁迫的反应等方面[11]。目前已有大量研究表明热处理可以延缓果蔬冷害的发生，从而延长其贮藏期。

近年来，热处理和1-MCP处理对果蔬贮藏过程中的保鲜有较多成效，然而，目前关于热处理及1-MCP结合处理提高紫薯贮藏品质的研究鲜有报道。因此，本试验以“紫罗兰”紫薯为试验原料，研究1-MCP、热处理单独处理或二者结合对紫薯低温贮藏过程中营养品质的影响，为增强紫薯对低温环境的适应性提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

紫薯：紫罗兰品种，2021年10月采摘于湖北省襄阳市枣阳市。无水乙醇（分析纯）：天津市致远化学试剂有限公司；浓硫酸、盐酸（均为分析纯）：洛阳昊华化学试剂有限公司；考马斯亮蓝G-250（分析纯）：上海蓝季生物有限公司；葡萄糖标准品（≥98%）：北京索莱宝科技有限公司。

1.2 仪器与设备

TCL-18M紫外可见分光光度计：北京普析通用仪器有限公司；LGJ-25C高速冷冻离心机：上海卢湘仪离心机仪器有限公司；ML204分析天平：梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；CR-410色差计：日本美能达有限公司；TA-XT PLUS质构仪：英国SMS公司；HWS型恒温恒湿箱：宁波东南仪器有限公司。

1.3 原料处理

选择大小均匀、薯块完整、色泽和硬度正常、无损伤、无病虫害的新鲜紫薯，将其随机分成4组，每组30颗，并对其作不同的处理。对照组（CK）：不做任何处理。1-MCP组：1.0 μL/L 1-MCP在室温25℃下密封熏蒸24 h，通风2 h。HT组：45℃恒温恒湿箱内放置3 h，取出后自然冷却至室温25℃。HT+1-MCP组：在45℃恒温恒湿箱内放置3 h，取出后放置至室温25℃，然后用1.0 μL/L 1-MCP在室温25℃下密封熏蒸24 h，通风2 h。

将4组处理后的紫薯放置于已消毒的塑料筐内，并移入4℃下贮存60 d，每15 d取样1次，测定其相关的品质指标。

1.4 试验方法

水分含量采用直接称重法进行测定；硬度参照王中元[12]的方法并稍作修改，取果实的上中下3个部分，分别切成厚1 cm的切片，使用质构仪进行测定；色泽参照李文波[13]的方法，使用色差计进行测定；淀粉含量、还原糖含量参照曹建康等[14]的方法进行测定；纤维素含量参照宁正祥[15]的方法，使用酸性洗涤法测定；可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝染色法[16]进行测定。

1.5 数据处理

试验重复3次。使用Excel、IBM SPSS Statistics 25.0进行数据分析，采用Duncan’s进行显著性分析，Origin 2018进行作图。

2 结果与分析

2.1 不同处理对紫薯贮藏期间水分含量的影响

水分含量是反映紫薯贮藏质量的一个重要指标，水分含量下降会引起紫薯表皮褶皱和软化，失鲜失重，使产品质量降低[17]。不同处理方式对紫薯贮藏期间水分含量的影响见表1。

由表1可知，不同处理组紫薯的水分含量均随着贮藏时间的延长而下降，且CK组紫薯的水分含量从71.69%下降到59.59%，下降幅度最大；HT+1-MCP组紫薯的水分含量降低的最少。在贮藏45 d～60 d时，HT组、1-MCP组紫薯的水分含量均显著高于CK组（P＜0.05）；此外，HT+1-MCP组紫薯的水分含量和其它3个处理组相比，在15 d～60 d内始终维持在最高值，且在30d～60d内和其它3个处理组存在显著差异（P＜0.05），因此二者结合对维持紫薯贮藏过程中的水分含量效果最好。

表1 不同处理方式对紫薯贮藏期间水分含量的影响Table 1 Effect of different treatments on water content of purple sweet potato during storage %

2.2 不同处理对紫薯贮藏期间硬度的影响

硬度表示农产品贮藏过程中的软化程度，可以侧面体现其贮藏保鲜效果[18]。不同处理方式对紫薯贮藏期间硬度的影响见表2。

表2 不同处理方式对紫薯贮藏期间硬度的影响Table 2 Effect of different treatments on hardness of purple sweet potato during storage N

由表2可知，低温贮藏15 d后，紫薯硬度下降，耐储性降低。在整个贮藏过程中，虽然4个处理组紫薯的硬度均出现不同程度的下降，但CK组紫薯的硬度下降最多，软化最为严重，在贮藏结束时只有156.72 N，这可能与低温条件下紫薯发生冷害而产生软化甚至腐烂变质有关；在贮藏时间为15 d～60 d时，其它3个处理组的果实硬度均高于CK组，其中HT组和HT+1-MCP组紫薯的硬度与CK组具有显著性差异（P＜0.05），且HT+1-MCP组的紫薯硬度显著高于HT组（P＜0.05）。因此，HT+1-MCP组的紫薯硬度在贮藏过程中受低温影响最弱，更有利于低温贮藏。

2.3 不同处理对紫薯贮藏期间色泽的影响

色差值可以反映紫薯贮藏期间的颜色变化，从而确定其品质好坏。紫薯低温长期贮藏时，因受冷害影响出现水溃状斑点，其斑点多为粉红色。不同处理方式对紫薯贮藏期间L*值、a*值、b*值的影响见表3。

表3 不同处理方式对紫薯贮藏期间L*值、a*值、b*值的影响Table 3 Effect of different treatments on L*，a*and b*values of purple sweet potato during storage

由表3可知，在整个贮藏过程中，4个处理组的L*值（亮暗）均整体呈先上升再下降的趋势，这可能是受酚类物质经多酚氧化酶氧化产生褐色物质的影响，导致紫薯颜色变深[19]。且在贮藏时间为15 d～60 d时，HT+1-MCP组紫薯的L*值显著高于CK组和HT组（P＜0.05）；此外，除了第30天，1-MCP组和HT组紫薯的L*值与CK组之间差异显著（P＜0.05）。CK组的a*值（红绿）在贮藏期内均为最大值，说明CK组的紫薯受冷害影响最严重，导致其红色值上升；除第30天外，1-MCP组的 a*值显著高于 HT+1-MCP组（P＜0.05），且HT+1-MCP组的a*值为最低；此外，在15 d～60 d内，HT+1-MCP组紫薯a*值均显著低于CK组（P＜0.05）。除第45天，HT+1-MCP组紫薯的b*值（黄蓝）均低于其余3个处理组，且在15d～60d内，HT+1-MCP组紫薯的b*值显著低于CK组（P＜0.05）。综合而言，结合处理可以有效缓解紫薯低温贮藏过程中因冷害而导致的色泽变化。

2.4 不同处理对紫薯贮藏期间淀粉含量的影响

淀粉是紫薯中含量最高的营养物质[20]。不同处理方式对紫薯贮藏期间淀粉含量的影响见图1。

图1 不同处理方式对紫薯贮藏期间淀粉含量的影响Fig.1 Effect of different treatments on starch content of purple potato during storage

由图1可知，贮藏初期紫薯的淀粉含量为14.54%，4个处理组的紫薯淀粉含量均随着贮藏时间的延长而不断下降，可能是由于贮藏前期，生命活动强度较大，经呼吸作用消耗淀粉转化为糖类，而后在长期低温贮藏过程中，紫薯发生冷害从而导致淀粉损失[20]。在15d～60 d内，CK组紫薯的淀粉含量均低于其它3个处理组，其淀粉含量下降幅度最大，贮藏第60天时，CK组紫薯的淀粉含量仅为3.35%。除贮藏第45天外，HT+1-MCP组紫薯的淀粉含量始终维持在最高值。在贮藏时间为15 d～60 d时，HT组、1-MCP组的淀粉含量均高于CK组；HT+1-MCP组紫薯的淀粉含量显著高于CK组（P＜0.05），且贮藏第30天和第60天时，HT+1-MCP组显著高于1-MCP组和HT组（P＜0.05）。由此可以推测，HT和1-MCP单独或结合处理均可有效抑制紫薯在低温贮藏过程中淀粉含量的降低，其中结合处理的抑制效果最好。

2.5 不同处理对紫薯贮藏期间还原糖含量的影响

研究表明，由于水分散失和淀粉分解，贮藏期间的紫薯在淀粉含量下降的同时产生糖的累积，出现“低温糖化”现象；此外，由于贮藏期间紫薯块根内还原糖消耗得很少，因此还原糖相对含量会随着贮藏时间的延长逐渐提高[21]。不同处理方式对紫薯贮藏期间还原糖含量的影响见图2。

图2 不同处理方式对紫薯贮藏期间还原糖含量的影响Fig.2 Effect of different treatments on reducing sugar content of purple sweet potato during storage

由图2可知，紫薯的还原糖含量在低温长期贮藏期间会逐渐增加，贮藏时间为15 d时，4个处理组紫薯的还原糖含量差异显著（P＜0.05）；虽然在 15 d～30 d内，HT组紫薯的还原糖含量显著高于其它3个处理组（P＜0.05），但贮藏30 d后，CK组紫薯的还原糖含量开始急速上升，且在45 d～60 d内，显著高于其它3个处理组（P＜0.05）；在贮藏时间为 15 d～60 d时，1-MCP 组紫薯还原糖含量均处于最低水平，且显著低于HT组（P＜0.05），且在贮期的第15、30、60天显著低于 HT+1-MCP组（P＜0.05），在贮藏结束时，其还原糖含量仅为3.39%，上升幅度最小。因此，1-MCP处理能够有效地减缓紫薯低温贮藏期间还原糖的积累，维持紫薯品质的新鲜，其次是二者结合处理。

2.6 不同处理对紫薯贮藏期间纤维素含量的影响

纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，是组成植物细胞壁的主要成分，其含量增加会导致农产品感官品质降低、口感变差，影响其贮藏及销售[22]。不同处理方式对紫薯贮藏期间纤维素含量的影响见图3。

图3 不同处理方式对紫薯贮藏期间纤维素含量的影响Fig.3 Effect of different treatments on cellulose content of purple sweet potato during storage

由图3可知，随着贮藏时间的延长，4个处理组紫薯的纤维素含量呈上升趋势，但HT组和CK组之间无显著差异（P＞0.05）。和CK组相比，1-MCP组的紫薯在60d时能够有效减缓纤维素含量的增加，但其与HT结合效果更佳。贮藏第60天时，HT+1-MCP组的纤维素含量为4.27%，而CK组紫薯的纤维素含量从1.09%上升至6.13%；HT+1-MCP组紫薯纤维素含量在15 d～60 d内均维持在最低值，且在第60天时显著小于CK组（P＜0.05）；因此，HT及HT+1-MCP处理均可有效抑制紫薯贮藏过程中纤维素的积累，但二者结合的抑制效果更加明显。

2.7 不同处理对紫薯贮藏期间可溶性蛋白含量的影响

可溶性蛋白质作为一种重要的渗透调控物质和营养物质，其增加与累积可以增强植物细胞的保水性，从而保护细胞内的生命物质和生物膜[23]。不同处理方式对紫薯贮藏期间可溶性蛋白含量的影响见图4。

图4 不同处理方式对紫薯贮藏期间可溶性蛋白含量的影响Fig.4 Effect of different treatments on soluble protein content of purple sweet potato during storage

由图4可知，4个处理组紫薯的可溶性蛋白含量虽有波动，但在贮藏期间整体呈现下降趋势。这是由于紫薯在低温胁迫下，为了提高其抗冷性，通过合成少量的小分子蛋白，使其体内的可溶性蛋白含量升高，但在较长时间的低温贮藏过程中，由于受到低温胁迫，紫薯的细胞结构会受到损伤，进而使紫薯的蛋白质降低[22]。在15 d～60 d内，除了第30天，CK组紫薯可溶性蛋白含量与HT组无明显差异外，3个处理组紫薯的可溶性蛋白含量均显著高于CK组（P＜0.05）。此外，在贮藏第30天和第45天时，1-MCP组紫薯的可溶性蛋白含量显著高于 HT 组（P＜0.05）；贮藏时间为 45 d～60 d时，其可溶性蛋白含量显著高于HT+1-MCP组（P＜0.05）。因此，1-MCP处理可以有效地缓解紫薯低温贮藏过程中可溶性蛋白的损失。

3 结论

本研究通过1-MCP和热处理单独或结合处理紫薯，分析紫薯低温贮藏过程中的表观指标和营养指标变化，探究不同前处理对紫薯低温贮藏品质的影响，进而确定紫薯采后保鲜的最佳手段。从表观指标来看，紫薯贮藏期间水分含量呈直线下降、硬度逐渐下降，受低温影响发生冷害导致色泽变化；而HT+1-MCP处理可以明显抑制紫薯水分含量和硬度的下降，延缓根块表面冷害症状的发生而导致的色泽变化。从营养指标来看，新鲜甘薯的呼吸和能量代谢非常旺盛，在长期贮藏过程中，薯块内的淀粉通过淀粉酶的作用不断分解，从而导致淀粉损失，还原糖含量迅速增加，同时伴随可溶性蛋白含量的下降和纤维素的累积。虽然单一1-MCP处理可以明显缓解贮藏过程中还原糖的累积和可溶性蛋白含量的下降，但HT+1-MCP处理可以更好地延缓紫薯贮藏过程中淀粉含量的降低和抑制纤维素含量的上升。综合而言，HT+1-MCP处理可以有效延缓4℃下低温贮藏紫薯的品质下降，具有明显的保鲜效果。