3-癸烯-2-酮抑制马铃薯发芽的剂量筛选及效果研究

摘要：研究新型抑芽剂3-癸烯-2-酮对马铃薯的抑芽保鲜效果，为马铃薯抑芽保鲜方面的应用提供了参考依据。以马铃薯品种青薯9号为试验材料，分别采用0.05、0.10、0.15、0.20、0.30 mL/kg的3-癸烯-2-酮对马铃薯进行抑芽熏蒸处理，考察马铃薯的抑芽效果以确定适宜剂量，并研究适宜剂量下的3-癸烯-2-酮对马铃薯失重率、呼吸强度、抗氧化酶活性和膜脂过氧化等生理指标的影响。结果表明，3-癸烯-2-酮的适宜剂量为0.15 mL/kg，可显著降低贮藏期间的失重率、呼吸强度，延缓了膜脂过氧化程度，并提高了马铃薯的抗氧化酶SOD和CAT活性。

关键词：马铃薯；3-癸烯-2-酮；抑芽；剂量筛选；保鲜

中图分类号：S532 文献标志码：A 文章编号：2097-2172（2024）12-1130-05

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2024.12.010

Study on the Dose Screening and Effect of 3-decene-2-one on

inhibiting Potato Sprouting

GE Xia 1， TIAN Jiachun 1， Huang Zheng 2， LI Shouqiang 1， LI Mei 1， CHENG Jianxin 1， TIAN Shilong 1

（1. Agricultural Products Storage and Processing Research Institute， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China; 2. Institute of Animal Husbandry， Pasture and Green Agriculture， Gansu Academy of

Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China）

Abstract： This study investigates the inhibitory effect of the novel sprout inhibitor 3-decene-2-one on potato sprouting， providing a reference for its application in potato preservation. Using the potato variety Qingshu 9 as the test material， potatoes were subjected to fumigation treatments with 3-decene-2-one at doses of 0.05， 0.10， 0.15， 0.20， and 0.30 mL/kg to assess the sprouting inhibition and determine the appropriate dose. Effects of the optimal dose of 3-decene-2-one on physiological indicators， including weight loss rate， respiration intensity， antioxidant enzyme activity， and membrane lipid peroxidation in potatoes， were studied. The results indicated that the suitable dose of 3-decene-2-one is 0.15 mL/kg， which significantly reduces weight loss， respiration intensity， and membrane lipid peroxidation during storage， while increasing antioxidant enzyme activity of SOD and CAT in potatoes.

Key words： Potato; 3-decene-2-one; Sproutinhibition; Dose screening; Fresh-keeping

马铃薯是我国四大粮食作物之一，块茎内富含淀粉、蛋白质、维生素和矿物质等元素，具有丰富的营养价值，是一种粮、菜、饲和工业原料兼用的优良作物［1 - 3 ］。我国作为马铃薯生产大国，拥有庞大的贮藏量，但随着马铃薯休眠的解除，使得贮藏期间的马铃薯极易发芽，加速水分散失、增加腐烂率和有毒龙葵素的产生，导致马铃薯贮藏品质劣变及后续加工原料的安全性难以保证［4 ］。目前常用的马铃薯抑芽方法包括物理法和化学法。低温和辐照处理虽然可以抑制马铃薯发芽，但会影响加工品质；采用亚常温贮藏（10～12 ℃）同时施用抑芽剂的技术来避免马铃薯贮藏损失，降低冷藏成本、防止马铃薯低温糖化继而影响加工品质；全球普遍认可的马铃薯抑芽剂氯苯胺灵属于低毒类物质，在马铃薯中使用浓度一般为15～20 mg/kg，但随着人们对食品安全的重视，在欧盟、德国、加拿大等国家均制定了严格的CIPC残留限度（5～15 mg/kg），市场接受度也持续下降［5 ］。近年来，王友生等［6 ］研究发现，植物精油及其提取物对马铃薯块茎萌芽具有不同程度的抑制作用。张耘梦等［7 ］研究发现，天然存在于水果和蘑菇香气成分中的3-癸烯-2-酮，其应用剂量为0.010 mol/kg时对生姜具有较好的抑芽效果，而在马铃薯抑芽方面的剂量筛选及抑芽效果尚未见报道。因此，我们以马铃薯品种青薯9号为试验材料，筛选3-癸烯-2-酮抑芽处理的适宜剂量，并考察3-癸烯-2-酮处理对马铃薯失重率、呼吸强度、抗氧化酶活性和膜脂过氧化等生理指标的影响，明确其在马铃薯上的贮藏保鲜效果，以期为其进一步应用于马铃薯抑芽、提升贮藏加工品质提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试马铃薯品种为青薯9号，购于甘肃一航薯业科技发展有限责任公司；3-癸烯-2-酮（含量大于93%），购自上海麦克林生化科技有限公司。

1.2 仪器及试剂

UV-1900紫外可见分光光度计（日本岛津公司），CA-10呼吸代谢测量系统（美国Sable systems international公司）。透明塑料密闭贮藏箱（50 cm×37 cm×27 cm， 38 L）购于懒角落创意家居生活馆。轴流散热风扇（90 mm× 90 mm×25 mm）购自德鑫旺工具商行。

1.3 试验方法

1.3.1 3-癸烯-2-酮对马铃薯抑芽剂量的筛选 以不做任何抑芽处理为对照（CK），测定3-癸烯-2-酮剂量为0.05、0.10、0.15、0.20、0.30 mL对1 kg马铃薯的抑芽效果。挑选新鲜、大小均匀、表皮完整的马铃薯作为试验样品，每组处理设3个重复，每个重复试验约10 kg。挑好后的试验样品放置于自制的带有内循环风扇的贮藏箱中，在环境温度为10～12 ℃的贮藏库内长期贮藏，同时为防止药剂之间的相互影响，将对照组（CK）和各处理组分开放置。适时通风并观察薯芽萌动情况，当薯芽开始萌动时，参照课题组之前的方法对马铃薯进行抑芽熏蒸处理［8 ］，并分别在处理后的0、14、28、42、56、70 d测定各组马铃薯的平均芽长。平均芽长每组处理随机取30个马铃薯块茎进行测定，测定方法参照程建新等［9 ］的方法进行。

1.3.2 3-癸烯-2-酮对马铃薯的贮藏效果 试验共设2组，分别为未经任何抑芽处理的对照组（CK）和筛选出的3-癸烯-2-酮适宜剂量的处理组（T），每组设置3个重复。抑芽处理同1.3.1的方法。在抑芽处理后的0、14、28、42、56、70 d分别测定对照组和处理组马铃薯的失重率，呼吸强度，抗氧化酶超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase， SOD）和过氧化氢酶（Catalase， CAT）的活性以及丙二醛（malondialdehyde， MDA）的含量。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 失重率的测定 每组处理用小网袋固定10个马铃薯，称量贮藏前的重量为m1，贮藏各个时间节点的重量为m2，失重率按照以下公式计算。

失重率=×100%

1.4.2 呼吸强度的测定 参考刘亚平等［10 ］方法，采用CA-10型呼吸代谢测量系统仪测定，呼吸强度以mg CO2/（kg·h）表示。

1.4.3 抗氧化酶SOD和CAT活性的测定 SOD参照葛霞等［8 ］的方法、CAT参照丁德东等［11 ］的方法进行测定，并稍作修改。

1.4.4 MDA含量的测定 采用硫代巴比妥酸法进行测定［12 ］。

1.5 数据处理

数据采用Microsoft Excel 2010软件进行简单计算与作图，用SPSS Statistics 19.0软件统计分析， P ＜ 0.05为差异性显著。

2 结果与分析

2.1 3-癸烯-2-酮最佳抑芽处理剂量的筛选

由3-癸烯-2-酮不同剂量处理对马铃薯芽长的影响（图1）可见，随着贮藏时间的延长，各处理马铃薯芽长数值呈上升趋势，CK马铃薯芽长增长明显，3-癸烯-2-酮处理随着处理剂量的增加，芽长增长逐渐变缓，其中3-癸烯-2-酮处理剂量为0.15、0.20、0.30 mL/kg的处理在0～56 d马铃薯均未发芽，抑芽效果显著。处理后70 d（图2），随着药剂处理剂量增加，芽长数值呈降低并趋于平稳的趋势，CK、3-癸烯-2-酮剂量为0.05、0.10、0.15、0.20、0.30 mL/kg的芽长分别为18.82、11.87、6.39、1.44、0.87、0.37 mm，其中CK、0.05、0.10、0.15 mL/kg之间芽长达显著性差异 （P ＜ 0.05），0.15、0.20、0.30 mL/kg间马铃薯芽长差异不显著，均处于萌芽状态（芽长 ＜ 2 mm）。且当剂量为0.15 mL/kg时，芽长随着处理剂量的增加基本不再显著降低，因此，可选择0.15 mL/kg作为 3-癸烯-2-酮抑芽处理马铃薯的最佳剂量进行下一步贮藏效果研究。

2.2 3-癸烯-2-酮处理对马铃薯失重率的影响

从CK和3-癸烯-2-酮对马铃薯失重率的统计结果（图3）可以看出，整个贮藏期，贮藏时间相同时马铃薯失重率CK显著高于3-癸烯-2-酮处理（P ＜ 0.05）。贮藏70 d，CK和3-癸烯-2-酮处理马铃薯失重率分别为4.99%、1.40%，3-癸烯-2-酮处理比CK降低了3.59个百分点，说明3-癸烯-2-酮处理显著降低了马铃薯贮藏期间的失重率。

2.3 3-癸烯-2-酮处理对马铃薯呼吸强度的影响

由3-癸烯-2-酮处理对马铃薯呼吸强度的影响（图4）可以看出，随着贮藏时间的延长，马铃薯呼吸强度CK整体呈先上升后下降再上升再下降的趋势，3-癸烯-2-酮处理整体呈先下降后上升再下降再上升的趋势。处理初期马铃薯处于萌芽状态呼吸较为旺盛，CK因继续发芽呼吸强度也逐渐增加，贮藏后期呼吸强度随着马铃薯的衰老而降低；相比CK，3-癸烯-2-酮处理显著降低了马铃薯的呼吸强度，贮藏后期因马铃薯芽的萌发呼吸强度有所升高。贮藏70 d，CK和3-癸烯-2-酮处理马铃薯呼吸强度分别为7.25、4.51 mg CO2/（kg·h），3-癸烯-2-酮处理比CK显著降低了37.79%（P ＜0.05）。表明3-癸烯-2-酮处理可明显降低马铃薯的呼吸损耗，提升马铃薯的保鲜效果。

2.4 3-癸烯-2-酮处理对马铃薯抗氧化酶的影响

由图5可见，随着贮藏时间的延长，CK和3-癸烯-2-酮处理马铃薯SOD和CAT活性呈总体下降趋势，且3-癸烯-2-酮处理SOD和CAT活性均高于CK。贮藏70 d时，CK和3-癸烯-2-酮处理马铃薯SOD活性分别为150.40、164.21 U/g FW，3-癸烯-2-酮处理较CK提高了9.18%；CK和3-癸 烯-2-酮处理马铃薯CAT活性分别为16.28、30.60 U/g FW，3-癸烯-2-酮处理较CK显著提高了87.96%（P ＜0.05）。表明，3-癸烯-2-酮处理维持了马铃薯SOD和CAT较高的活性，增强了马铃薯的抗氧化能力。

2.5 3-癸烯-2-酮处理对马铃薯MDA的影响

图6为3-癸烯-2-酮处理对马铃薯MDA的影响。MDA是膜质过氧化的终产物，会影响线粒体呼吸链复合物及线粒体内关键酶活性，并可加剧细胞膜损伤［13 ］。可以看出，贮藏期间CK和3-癸烯-2-酮处理马铃薯MDA含量总体呈现上升趋势，且3-癸烯-2-酮处理马铃薯MDA含量均显著低于CK（P ＜ 0.05）；贮藏70 d，CK和3-癸烯-2-酮处理MDA含量分别为9.80、8.03 nmol/g，相比CK，3-癸烯-2-酮处理MDA含量显著降低了18.06%（P ＜ 0.05），表明3-癸烯-2-酮处理延缓了马铃薯的膜质过氧化程度。

3 讨论与结论

随着我国马铃薯产业遵循和践行以优质、安全和生态友好为核心的绿色高质量发展的要求，探索低毒、低残留、使用安全的抑芽剂以实现对马铃薯的安全贮藏非常必要。Immaraju等［14 ］认为植物源3-癸烯-2-酮有潜力成为一种绿色安全的抑芽剂。本研究发现，经过3-癸烯-2-酮处理后马铃薯芽的生长受到了抑制，且抑芽效果因3-癸烯-2-酮剂量不同而有所差异。综合抑芽效果和应用成本，0.15 mL/kg的剂量显示出适宜的抑芽效果。马铃薯在贮藏过程中进行着各种代谢活动，其呼吸强度与品质变化密切相关，呼吸强度越快，代谢活动越旺盛，营养物质含量的消耗也越快［15 ］。经过3-癸烯-2-酮处理降低了马铃薯的呼吸强度，保持了较好的贮藏品质。马铃薯芽萌发时会释放大量活性氧，活性氧代谢失衡后过量的活性氧不仅会进一步加速芽的萌发，也会对细胞和组织造成损害，抗氧化酶能够清除过量的活性氧，从而保护植物细胞免受损伤［16 ］。3-癸烯-2-酮处理显著提高了马铃薯的抗氧化酶SOD和CAT的活性，清除过量活性氧，减缓了发芽并保持了马铃薯的贮藏保鲜效果。MDA的生成与植物体受到逆境伤害或衰老有关，其含量在一定程度上可以反映植物体受损程度［17 ］。经过3-癸烯-2-酮处理后，贮藏过程中的马铃薯膜脂细胞受损程度得到缓解，一定程度上保持了其正常的代谢状态。

综上所述，3-癸烯-2-酮处理马铃薯适宜剂量为0.15 mL/kg，能够显著抑制芽的生长、降低马铃薯的失重率和呼吸强度，显著提高抗氧化酶SOD和CAT活性，抑制丙二醛累积，延缓了膜脂过氧化程度，从而提升了马铃薯的贮藏保鲜效果，为其进一步应用于马铃薯安全贮藏提供了理论依据。

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