马铃薯抑芽技术研究进展

马铃薯抑芽技术研究进展

赵 双，傅茂润*，刘秀河

(齐鲁工业大学食品与生物工程学院，山东 济南

250353)

摘 要：马铃薯是世界上重要的农作物，块茎休眠期结束后的发芽给马铃薯产业带来了巨大的经济损失和食用安全隐患，马铃薯发芽的调控技术研究一直备受关注。本文对目前常用的马铃薯抑芽技术进行简要的概述，包括低温贮藏、辐射、化学抑芽剂的使用等，对各技术的优劣和使用方法进行分析，另外，还对一些前沿抑芽技术的研究进展进行阐述，以期为马铃薯抑芽技术的进一步研究及其产业发展提供一定的参考依据。关键词：马铃薯；抑芽技术；外源乙烯；二甲基萘(DMN)；香芹酮

Advances in Research on Sprouting Inhibition of Potatoes

ZHAO Shuang ，FU Mao-run *，LIU Xiu-he

(College of Food Science and Bioengineering, Qilu University of Technology, Jinan

250353, China)

Abstract ：Potato is one of the most important crops worldwide. Sprouting after the termination of dormancy brings huge economic losses and food safety problems. Therefore, rising attention has been paid in sprouting inhibition technology in recent years. Some of the techniques currently applied in sprouting inhibition, such as cool storage, chemical sprout inhibitor and radiation, are summarized and compared briefly in this paper. In addition, development of some new sprouting inhibition technologies is discussed in hope of providing references for further research and industrial development of potato sprouting inhibition technology.

Key words ：potato；sprouting inhibition technology；exogenous ethylene；dimethylnaphthalene (DMN)；carvone 中图分类号：TS255.36 文献标志码：A 文章编号：1002-6630(2013)17-0338-06

doi:10.7506/spkx1002-6630-201317071

收稿日期：2012-06-28

基金项目：国家青年科学基金项目(31201428)

作者简介：赵双(1988—)，女，硕士研究生，研究方向为果蔬采后生理学。E-mail：zs8885@

*通信作者：傅茂润(1981—)，男，副教授，博士，研究方向为果蔬采后生理学。E-mail：skyfmr@

马铃薯(Solanum tuberosum )是世界上重要的粮、菜兼用高产作物，素有“地下苹果”和“第二面包”之美称，具有适应性强、产量高、用途广泛等特点，在我国种植业中的地位仅次于粮食产业，是我国具有竞争优势的重要产业[1]。收获之后的马铃薯块茎在经过2～3个月的休眠期之后就会发芽，发芽导致的品质劣变、质量损失是马铃薯贮藏期间存在的最大问题，引起的损耗占总产量的20%～25%[2]，另外，马铃薯发芽之后就会产生龙葵素等毒性物质，给消费者带来了巨大的安全隐患[3-4]，因此对货架期马铃薯块茎的发芽进行人为调控，是当今马铃薯研究领域和加工产业中亟待解决的关键问题，也是马铃薯研究中的热点。目前为止，抑制马铃薯发芽的技术主要有低温贮藏、辐射技术、化学抑芽剂等，以及一些前沿的技术研究，本文对这些技术及研究进展进行简要的概述和分析比较，以期为马铃薯抑芽技术的进一步研究及其产业发展提供一定的理论依据和技术支撑。

1 控制马铃薯发芽的常用技术1.1

低温贮藏

低温可以减弱生物体的新陈代谢、降低很多生化反

应速率，马铃薯的低温贮藏也是目前普遍采用的方法。将薯块分类贮藏在不同条件下：种薯大部分时间段在3～5℃条件下贮存，接近播种时间时提高温度；加工原料薯长期贮存于7～8℃条件下，加工时进行适当的回暖处理；而鲜食马铃薯则长期贮存在2～5℃条件下[5]。这种方法不会影响它的营养价值，本身不产生任何对人体有害的副产物，并且操作简单，管理方便，适合马铃薯大面积种植者及销售商应用。但是，因低温贮藏引起的低温糖化问题也不容忽视。据报道低温贮藏期间，块茎无氧呼吸代谢加强[6-7]，淀粉通过葡萄糖磷酸化转化为己糖磷酸化物或者通过葡萄糖或麦芽糖转化酶变为游离糖，在细胞质基质中，这些代谢物通过蔗糖磷酸合成酶转化

成蔗糖[8]，随后，蔗糖的一部分可能被转化酶作用转化为葡萄糖和果糖[9]。还原糖含量上升对于马铃薯加工产业有很大的制约，比如油炸制品颜色容易发黑，这将严重影响产品的感官品质，还会使得丙烯酰胺等潜在致癌物质增加[10-11]，这给马铃薯深加工产业带来了巨大的困扰。

为解决这一问题，生产商倾向于选择耐低温的原料薯用于加工，贮藏技术也在得到不断改善，当前的趋势是兴建新型隔热性、密闭性较好的储藏库，以便进行温度、湿度以及贮藏室中气体的控制，这些因素对马铃薯的物质代谢有一定的影响；另外温度的急剧变化会促使块茎表面黑斑的形成，过低温度和较高的湿度块茎还容易产生白痣病。英国的研究表明，冷藏系统中必须不断有新鲜空气的通入，以防止CO

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的积累[12]。另外，还可以使用现代化的自动化监测和控制装备，如英国新一代贮藏系统中使用的AssiStore软件[13]。这类技术若成熟应用，将极大提高马铃薯的贮藏水平，同时计算机自动化控制和监测也是今后冷库管理的趋势，在英国等发达国家越来越受到重视。

1.2 化学抑芽剂

化学抑芽剂具有使用效果好、成本低、操作方便等优点，常用的化学抑芽剂主要有氯苯胺灵(CIPC)、萘乙酸甲酯、青鲜素等[6,14-15]。

青鲜素和萘乙酸甲酯具有较好的抑芽效果，且成本低廉。一般用0.25%～0.3%的青鲜素溶液喷洒叶片，延长休眠期2个月。甲酯萘乙酸40～50g与2～3kg的细土混匀，再将细土均匀混拌入薯块中，可处理1t薯块。青鲜素须在薯块膨大期进行田间喷洒，过早或过晚施药效果都不明显；萘乙酸甲酯的施药时间大约在休眠中期，过晚则会降低药效[16]。

目前CIPC的使用较多，美国埃尔夫-阿托公司发明的“戴科”马铃薯抑芽(DECO)在世界上被许多国家广泛应用，该产品性能优越、效果明显、使用简便、价格低廉，居民、单位、加工厂的贮藏或长途运输均能使用，1t马铃薯用量为12.5～20g(以纯CIPC质量计)可以得到良好的抑芽效果，成本费仅为20元左右。经CIPC处理的马铃薯，常温贮藏5个月抑芽率为78.21%～84.78%，低温贮藏7个月抑芽率为96.01%～97.52%，表现出很好的抑芽效果，并且明显减缓了营养成分的变化[15]。从马铃薯采收2周，直到萌动之前进行CIPC处理，均可得到较好的效果。鉴于CIPC常温条件下即有良好的抑芽效果，因此可在一定程度上替代低温冷藏来抑制马铃薯的发芽，普通农户所建立的储藏窖内实施CIPC处理就可以得到较好的抑芽效果，节省了冷库建造和管理的成本，也降低了低温糖化带来的风险。另外，CIPC可以与多种防腐剂混合使用，如CIPC与多菌灵、爱康、次氯酸钠混合使用可以减少薯块的干腐和软腐病的发生[17]。但CIPC 对马铃薯发芽的抑制作用是不可逆的，因此不能将其应

用于种薯[18-19]。

随着对食品安全问题的日益关注，化学抑芽剂的残留和毒性引发了人们对这些化学抑芽剂安全性的担忧。毒理学分析表明CIPC属于低毒产品(CIPC大鼠口服LD

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＞2000～4200mg/kg)[15]；CIPC会在马铃薯中有一定的残留，处理5d后，马铃薯果肉残存2%的CIPC，125d后会有7.5%的积累[15,20]；各种烹调方式均不能完全消除残留的CIPC。但鉴于CIPC良好的抑芽作用，尤其是加工用的原料薯对CIPC的依赖性很强，目前对它的研究主要集中在完善使用方法以增强效率及降低使用量。马铃薯用CIPC处理之后，每天进行2～4次通风，每次5～10min，可以改善油炸颜色[21]；英国的研究者研究热喷雾操作、慢速通风及空气循环措施完善CIPC的使用方式，改善加工产品的品质，研究显示在使用CIPC之后8h 之后通入新鲜空气，油炸颜色也可得到很好的改善[12]，这些措施都极大降低了CIPC的使用量。

联合国粮农组织/世界卫生组织的资料表明，青鲜素

属于低毒化合物，LD

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为4000mg/kg，对人体有一定的致癌作用[14]。另有报道萘乙酸甲酯对老鼠和小鼠经过胃的LD50分别为1900mg/kg和1000mg/kg，在食用后对人体也存在一定的安全隐患。基于这些方面的考虑，化学抑芽剂已被美国、日本、澳大利亚等发达国家禁用或即将被禁用[19,22-23]。

1.3 辐射技术

用8000～10000C/kg 60Co的γ射线处理能抑制马铃薯发芽。经辐射处理后，薯块生长点和生长素的合成遭到破坏，抑芽效果明显，在世界范围内获得公认[14,23]。马铃薯在15℃经过10C/kg剂量的照射，可保证18个月不发芽[24]；卫武均[25]研究发现用60Co辐照马铃薯，吸收剂量在4.8～28.8Gy范围内可以推迟马铃薯初始发芽时间3～6d，芽长从10～68cm降到0.5～5cm，剂量越大，对发芽的抑制作用越好；另外，在剂量相同的情况下，剂量率越高，效果越明显[16]。照射量在12.9C/kg条件下细胞仍具有生命力，照射量在25.8C/kg以下能阻止生长点细胞DNA 的合成，并使蛋白质胶体发生改变、细胞液由酸性向碱性转化，对线粒体中酶活性有明显的抑制作用，芽眼的呼吸强度明显下降[16]。

由于辐照中心建设投资巨大，而马铃薯种植多在偏远山区，应用辐射处理要将马铃薯在休眠期内转运至辐照中心进行处理，极大地增加了运输成本，其处理成本明显高于马铃薯的收购价，因此目前在我国未得到大范围的应用。另外，这种抑制作用是不可逆的，不能应用于种薯的贮藏，因此在应用辐射技术贮藏马铃薯时，必须依马铃薯用途的不同进行分类处理，这无疑又增加了马铃薯贮藏的劳动强度。另外，人们对辐照食品仍然