甘薯(Ipomoea tatatas(L.)Lam.)是旋花科番薯属兼具粮食作物和经济作物的一个重要物种[1]，原产于南美洲，在中国有400 多年的栽培历史。甘薯营养丰富，被世界卫生组织评为六大类最健康食品之一，同时被列为13种最佳蔬菜的冠军[2]。甘薯对贮藏温度比较敏感，贮藏温度不当很容易形成冷害，造成甘薯腐烂变质，据有关部门统计,有10%～15% 的甘薯因保藏不当而造成浪费[3]，研究甘薯贮藏新技术成为当务之急。
在甘薯采后生理研究方面，大多数甘薯品种属于呼吸跃变型[4-7]。在甘薯贮藏技术研究方面，国外设备优良的冷库能使甘薯贮藏一年时间[8]，但设备昂贵、条件苛刻，不利于大面积推广。我国目前仍采用传统的贮藏方式，一般是在甘薯入窖前用农药进行喷洒或浸泡处理[9-11]，贮藏效果不佳且农药残留量高。目前甘薯贮藏方式主要有高温窖藏、控温控湿贮藏、气调保鲜贮藏等[11]。张有林等[12]通过实验得出秦薯5号甘薯最适贮藏温度为11℃，低温、噻苯咪唑熏蒸结合塑料袋包装对甘薯贮藏有较好效果。吴丹宁等[13]发现热水浸泡对甘薯有一定的防腐作用，用55 ℃热水浸泡处理的甘薯过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶活性较高。目前我国采用机械冷库对甘薯实施规模化贮藏方面应用还比较少。低温预处理作为一种保藏技术，操作相对简单易实现，比较符合我国当前国情，并且已有研究表明适宜的低温预处理可以减轻枇杷[14]、葡萄柚[15]等的冷害发生。本研究旨在探索贮前低温处理对甘薯采后生理及贮期品质的影响，为甘薯贮藏保鲜提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料及试剂
试验用甘薯为陕西省主栽品种秦薯5号，2018年10月采自陕西省合阳县北雷镇，采后立即运回实验室，挑选品质好、无病害且单果质量在250.0～300.0 g之间的甘薯，在温度29 ℃、湿度85%～90%条件下愈伤5 d后作为试验样品。
抗坏血酸、3,5-二硝基水杨酸、咔唑均为分析纯，西安市化学玻璃仪器公司；2,6-二氯酚靛酚，成都科龙化工试剂厂；果胶，美国Sigma公司；超氧化物歧化酶试剂盒、多聚半乳糖醛酸酶试剂盒、淀粉酶试剂盒，南京建成生物工程研究所。
1.2 仪器及设备
T6新世纪紫外可见分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司；Sartorius型冷冻离心机，美国sigma公司；Kjeltec 2300型全自动凯氏定氮仪，瑞典福斯公司；膳食纤维测定仪，意大利VELP公司；TA-XT2i型质构仪，英国Stable Micro System公司；LGJ-18C型真空冷冻干燥机，北京四环科学仪器厂；大气采样器，宏宇环保应用研究所；DZ-2SD型多功能真空封装机，东莞金桥科技电器制造有限公司；玻璃仪器气流干燥器，长城科工贸有限公司；机械冷库,西安新华保鲜有限责任公司。
1.3 试验方法
1.3.1 试验设计
将愈伤5 d的秦薯5号甘薯分为3组，分别在2、4、6 ℃下存放2 d，后在温度11 ℃、湿度80%～85%冷库中贮藏，以不做贮前低温处理，直接在11 ℃下贮藏为对照，每个处理设置3个重复，每个重复20个果，均放置于泡沫箱中。
1.3.2 生理指标及测定方法
出汁率参照廖望等[16]的方法测定;维生素E含量按照国标GB 5009.82—2016测定;灰分含量按照国标GB 5009.4—2016测定;抗坏血酸含量用2,6-二氯酚靛酚滴定法测定;还原糖含量用DNS比色法[17]测定;淀粉含量用酸水解法(GB 5009.9—2016)测定;果胶含量用咔唑比色法[17]测定;多聚半乳糖醛酸酶(polygalacturonase, PG)、超氧化物歧化酶(super oxide dismutase, SOD)、淀粉酶活性用试剂盒法测定;粗纤维含量用膳食纤维测定仪测定;蛋白质含量用全自动凯氏定氮仪测定。
商品果率按公式(1)计算：
商品果率/%=[商品果数(没有冷害症状和软烂现象)/果实总数]×100
(1)
腐烂指数按公式(2)计算：
腐烂指数=∑[(腐烂级别)×(该级别果实个数)]/
(最高腐烂级别×果实总个数)
(2)
式中，腐烂级别评定标准：0级，果面无腐烂；1级，腐烂斑面积小于果实面积2.5%；2级，腐烂斑面积占果实面积2.6%～5.0%；3级，腐烂斑面积占果实面积5.1%～7.5%；4级，腐烂斑面积占果实面积7.6%～10.0%；5级，腐烂斑面积占果实面积10.1%～12.5%；6级，腐烂斑面积大于果实面积12.5%。
1.3.3 贮后感官鉴评
贮藏到210 d，由5名专业人员对不同处理的秦薯5号甘薯用微波炉加热蒸熟，从口感、色泽、形状、黏性、薯香味等5个方面进行感官鉴评，评分标准见表1。
表1 甘薯感官鉴评表
Table 1 The standards of sensory evaluation on sweet potato
评价指标评价标准分值口感(40分)薯肉软绵甘甜,风味突出31～40薯肉较软绵甘甜,风味淡化21～30薯肉甜味寡淡,风味较差11～20薯肉变质有异味,风味极差0～10色泽(20分)薯皮紫红色,薯肉橙黄色14～20薯皮暗红色,薯肉淡黄色7～13薯皮褐变,薯肉变褐0～6形状(15分)薯皮光滑如初13～15薯皮表面出现较少凹斑6～12薯皮表面出现较多凹斑0～5黏性(15分)薯肉呈胶黏团块,黏牙性好13～15薯肉较黏着,有一定黏牙感6～12薯肉呈分散状物,不黏牙0～5薯香味(10分)浓郁8～10中等4～7淡化0～3
1.4 数据处理
采用Excel 2010统计分析软件数据整理、分析与作图，利用SPSS软件方差分析, 多重比较采用 Duncan新复极差测验，显著水平取P<0.05(差异显著)。文中数值均从低温处理之日算起。
2 结果与分析
2.1 秦薯5号甘薯主要营养成分表
采后贮藏前对秦薯5号甘薯的主要营养成分进行了测定，结果见表2。由表2看出，秦薯5号甘薯的淀粉和还原糖含量较高，使其具有较甜的口感，并可作为生产淀粉的好原料。
表2 秦薯5号甘薯主要营养成分表
Table 2 The major nutrients of Qinshu No.5 sweet potato
成分测定值还原糖/(mg·g-1)134.43淀粉/(mg·g-1)196.43抗坏血酸/[mg·(100g)-1]33.76原果胶/(mg·g-1)25.86可溶性果胶/(mg·g-1)4.20粗纤维/%11.00蛋白质/%2.45灰分/%1.09维生素E/[μg·(100g)-1]42.54α-生育酚/[μg·(100g)-1]22.79β+γ-生育酚/[μg·(100g)-1]18.63δ-生育酚/[μg·(100g)-1]1.12
2.2 贮前低温处理对秦薯5号甘薯贮藏期酶活性的影响
2.2.1 贮前低温处理对淀粉酶活性的影响
淀粉酶的活性影响果蔬贮期淀粉含量，是判断果蔬衰老的标志之一。由图1看出，秦薯5号甘薯贮藏到60 d淀粉酶活性达到了高峰，可能是因为贮藏过程中出现了新的淀粉酶表达，使淀粉酶活性出现上升趋势[18]。贮前4 ℃低温处理贮期淀粉酶活性处于最低状态，贮藏到210 d与其他组差异显著(P<0.05)，表明贮前4 ℃低温处理对秦薯5号甘薯淀粉酶的活性有抑制作用，可使果实保持较高的淀粉含量。
图1 贮前低温处理贮期淀粉酶活性变化
Fig.1 Changes of amylase activities in storage with different low temperature treatments before storage
2.2.2 贮前低温处理对PG活性的影响
多聚半乳糖醛酸酶(PG)能降解果胶，使细胞壁破损，PG活性高会使果实变软。图2看出，贮藏期间PG活性随时间波动变化，贮前低温处理明显抑制了PG活性高峰的大小，贮前4 ℃低温处理的PG活性始终处于较低状态，贮藏到210 d与其他处理相比差异显著(P<0.05)。表明贮前4 ℃低温处理能有效降低PG活性，防止果实软化变质。
图2 贮前低温处理贮期PG活性变化
Fig.2 Changes of PG activities in storage with different low temperature treatments before storage
2.2.3 贮前低温处理对SOD活性的影响
超氧化物歧化酶(SOD)是生物体内清除自由基的主要酶类，具有维持活性氧代谢平衡、保护膜结构的功能[19]，对延缓果蔬衰老具有重要的作用。由图3看出，秦薯5号甘薯在贮藏期间SOD活性整体呈上升趋势，贮前4 ℃低温处理的秦薯5号甘薯贮期SOD活性最高，贮藏210 d后与其他处理差异显著(P<0.05)。表明贮前4 ℃低温处理可有效保持甘薯SOD活性，对其衰老有延缓作用。
图3 贮前低温处理贮期SOD活性变化
Fig.3 Changes of SOD activities in storage with different low temperature treatments before storage
2.3 贮前低温处理对秦薯5号甘薯贮藏品质的影响
2.3.1 贮前低温处理对淀粉含量的影响
淀粉含量可作为鉴定甘薯贮期品质好坏的重要指标，在贮藏过程中淀粉含量总体呈下降趋势，温度、品种等因素会影响淀粉含量[20-21]。在贮藏期间，淀粉因为呼吸和能量代谢容易被水解成各种淀粉降解物。由图3看出，淀粉含量在贮藏初期略有上升，之后急速下降，在90 d后趋于稳定，贮前4 ℃低温处理的秦薯5号甘薯贮期淀粉含量始终处于较高水平，贮藏210 d后与其他处理差异显著(P<0.05)。表明贮前4 ℃低温处理可减缓淀粉的消耗。
图4 贮前低温处理贮期淀粉含量的变化
Fig.4 Changes of starch content in storage with different low temperature treatments before storage
2.3.2 贮前低温处理对还原糖含量的影响
还原糖是果蔬主要的营养成分，是影响甘薯口感和贮藏品质的主要指标。由图5看出，贮藏30 d和90 d时还原糖含量出现2个波谷，贮藏60 d和150 d时出现2个高峰，贮藏后期下降缓慢。以贮前4 ℃低温处理还原糖含量始终处于较低水平，贮藏210 d时与其他处理组差异显著(P<0.05)。甘薯贮藏期内淀粉水解生成还原糖导致其含量上升，实验结果说明贮前4 ℃低温处理能防止淀粉转化，可有效抑制还原糖含量的上升，具有延长贮藏期的作用。
图5 贮前低温处理贮期还原糖含量的变化
Fig.5 Changes of reducing sugar content in storage with different low temperature treatments before storage
2.3.3 贮前低温处理对抗坏血酸含量的影响
抗坏血酸在生物新陈代谢过程中起着重要的调节作用，但在贮藏期间很容易流失，抗坏血酸的含量是评价果蔬贮藏效果的指标之一。由图6看出，贮期各处理组的抗坏血酸含量均呈下降趋势，贮前4 ℃低温处理始终处于较高水平，贮藏到210 d时抗坏血酸含量与其他处理差异显著(P<0.05)。
图6 贮前低温处理贮期抗坏血酸含量的变化
Fig.6 Changes of VC content in storage with different low temperature treatments before storage
2.3.4 贮前低温处理对原果胶含量的影响
原果胶不溶于水，常与纤维素和半纤维素结合存在于细胞壁之间，维持着果实硬度。随着果实成熟，原果胶分解为可溶性果胶，使果肉软化，不利于贮藏，原果胶含量是反映果蔬质地的重要指标。由图7看出，贮藏前30 d，原果胶含量迅速下降，30 d后原果胶含量下降缓慢，贮前4 ℃低温处理组始终处于较高水平，贮藏210 d时与其他处理组差异显著(P<0.05)。
2.3.5 贮前低温处理对甘薯商品果率的影响
商品果率可直观地反映贮藏效果，由表3看出，贮前低温有助于延长果实的保存期，以贮前4 ℃处理效果为好，贮藏210 d商品果率可达90%，与其他处理组差异显著(P<0.05)。
图7 贮前低温处理贮期原果胶含量的变化
Fig.7 Changes of protopectin content in storage with different low temperature treatments before storage
表3 贮前低温处理贮后甘薯商品果率
Table 3 Commercial fruit rate of sweet potato after storage with different low temperature treatments before storage
贮前处理温度/℃商品果率/%贮藏150d贮藏210d2±0.592784±0.596906±0.59580对照(常温)8050
2.3.6 贮前低温处理对甘薯腐烂情况的影响
甘薯发生冷害后，表皮会有凹陷的斑块产生，严重时会发软腐烂，因此腐烂指数可以反映出甘薯受冷害的情况。由图8看出，贮前4 ℃处理下的甘薯腐烂指数始终处于较低水平，贮藏210 d时与其他处理差异显著(P<0.05)。这表明贮前4 ℃低温处理可防止甘薯腐烂，延缓衰老。
图8 贮前低温处理贮后甘薯腐烂指数的变化
Fig.8 Changes of decay index of sweet potato after storage with different low temperature pre-treatments
2.3.7 贮前低温处理对甘薯质构特性的影响
由质构仪测得甘薯采后第3 天和贮前4 ℃低温处理后贮藏210 d时的质构特征值见表4。由表4看出，贮前4 ℃低温处理的甘薯，贮藏到第210天其弹性、黏性、咀嚼性等都较好，与采后第3天差异不显著(P>0.05)。
表4 甘薯的质构
Table 4 Quality and structure of sweet potato
项目硬度/g弹性凝聚力黏性/g咀嚼性/g采后第3天47.35620.03116.11538.04653.4144℃处理贮藏第210天45.08719.53415.25938.91351.847
2.3.8 贮前低温处理对甘薯贮后感官品质的影响
对贮藏210 d的甘薯由5位专业人员进行感官鉴评，结果见表5。由表5看出，贮前4 ℃低温处理的甘薯在口感﹑色泽﹑形状、黏性、薯香味等方面的评分均优于其他处理，可见贮前4 ℃低温处理较好地保持了甘薯原有的特色风味。
表5 贮前低温处理甘薯贮藏210 d感官评分表
Table 5 Sensory evaluation of sweet potato after 210 days
贮前处理温度/℃口感色泽形状黏性薯香味总分2±0.5291111107684±0.5331613138836±0.52310109658对照(常温)6585327
3 讨论与结论
秦薯5号甘薯营养丰富，还原糖和淀粉含量都比较高，有研究表明，贮藏期间淀粉含量、还原糖含量都与呼吸强度有密切关系[22]。甘薯在受到冷害后，除了本身易发软腐烂，同时抗病性下降，霉烂率升高，大大缩短了贮藏期。冷害会使果蔬细胞膜的完整性和结构发生变化，接着会使植物活性氧的代谢失调。抗氧化酶的活性与果蔬的耐冷性呈正相关，SOD是保护细胞不受超氧化物自由基侵害的重要酶之一，它在抗冷、抗逆性方面起着重要作用。抗坏血酸在活性氧脱毒过程中起重要作用[23]。在本实验中，贮前低温处理组SOD活性、抗坏血酸含量都保持在较高水平，说明贮前低温处理确实可以减缓冷害的发生。
甘薯低温贮藏易造成冷害，冷害形成的原因比较复杂，造成的危害也很严重[24]。有学者认为果蔬采后冷害一般分为2个阶段，第一阶段主要受果实品种和成熟度的影响，危害大但可逆；第二阶段主要受果胶物质代谢变化所造成，危害是不可逆的。贮前低温处理能延缓甘薯衰老的原因可能是降低了甘薯采后初期呼吸强度，抑制了果胶酶活性，产生的冷害为可逆性冷害，在贮藏过程中得到了恢复。目前关于低温预处理减轻果实冷害的机制并不十分清楚，很多学者认为主要与通过增强果实抗氧化体系、诱导抗冷基因以及特殊蛋白的表达有关[25]。通过诱导抗冷基因的表达，反映在延缓果实衰老的相关酶活性受到保护，从而减轻冷害发生。
秦薯5号甘薯贮前低温处理能有效抑制淀粉酶、多聚半乳糖醛酸酶的活性，较好维持SOD酶活性，减缓抗坏血酸、淀粉、原果胶含量的下降速率，抑制淀粉向还原糖的转变，使还原糖含量维持在较低水平。秦薯5号甘薯采后温度29 ℃、湿度85%～90%愈伤5 d，贮前4 ℃低温处理后于11 ℃贮藏210 d，商品果率90%，各项感官指标均表现良好。
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