张小村 1，米 琳 1，余 倩 1，陈芳涛 1，齐 阳 1，邓宇轩 1，刘为健 1，史衍玺 2，*
（1.山东农业大学食品科学与工程学院，山东 泰安 271018；2.青岛农业大学资源与环境学院，山东 青岛 266109）
摘 要：以目前广泛栽培的4 个鲜食型甘薯品种为材料，研究了1-甲基环丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP）对贮藏过程中甘薯块根品质相关指标的影响。结果表明，1.00 μL/L的1-MCP对甘薯块根中可溶性糖、直链淀粉、支链淀粉以及胡萝卜素含量等甘薯品质相关指标有显著影响，并且这种影响因甘薯品种不同而存在明显差异。与对照处理相比，1-MCP处理的4 个甘薯品种可溶性糖含量达到高峰值的时间均有所提前，1-MCP显著提高了‘广87’和‘烟薯25’块根中可溶性糖含量峰值。1-MCP显著降低了0～7 d贮藏期间‘广87’、‘烟薯25’和‘龙薯9号’块根中直链淀粉含量，显著提高‘广87’和‘苏薯16’贮藏期间直链淀粉含量峰值，显著降低了‘苏薯16’和‘烟薯25’在贮藏28～120 d期间块根中直链淀粉含量。1-MCP还显著降低了‘苏薯16’和‘龙薯9号’在贮藏28～120 d期间的支链淀粉含量。1-MCP也显著改变了胡萝卜素含量的变化趋势，提前了‘广87’、‘苏薯16’和‘龙薯9号’在贮藏期间胡萝卜素含量达到最低值的时间。
关键词：甘薯；1-甲基环丙烯；可溶性糖；淀粉；胡萝卜素
甘薯（Ipomoea batatas （L.） Lam.）在我国已有400多年的栽培历史，是我国主粮的重要补充，也是重要的工业原料。我国甘薯产量居世界首位，每年甘薯种植面积约670万 hm 2，年产量约1亿 t ［1］。然而，目前我国甘薯贮藏的主要方式还是沿用粗放的窖藏方式，多通过采用多菌灵等农药对甘薯入窖前进行喷洒或浸泡处理以延迟贮藏时间，这种贮藏方式往往导致甘薯贮后品质差，农药残留量高 ［2-5］。每年这种粗放的贮藏方式造成我国约有15%的甘薯霉烂变质，造成巨大的经济损失。因此，寻找新型甘薯贮藏技术已成为当务之急。
1-甲基环丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP）是一种乙烯受体抑制剂，可以通过与乙烯竞争受体而延缓呼吸跃变型果实的衰老，从而起到延长果蔬贮藏时间的效果。已有的研究表明，使用1-MCP可显著抑制果蔬贮藏过程中果实淀粉含量的下降 ［6］，显著抑制可溶性糖含量的上升 ［7］，有效维持胡萝卜素含量 ［8］。从而有效保持贮藏过程中果蔬的品质及其新鲜度，延长果蔬贮藏期。因此，使用1-MCP已经成为目前延长呼吸跃变型果蔬贮藏时间的重要措施之一 ［9-14］。
研究 ［3，15］表明，多数甘薯品种也属于呼吸跃变型，目前，1-MCP在甘薯贮藏中应用的相关研究报道还较少。本研究以目前广泛栽培的4 个鲜食型甘薯品种为材料，选用可溶性糖、直链淀粉、支链淀粉以及胡萝卜素含量4 个品质指标，研究1-MCP处理对甘薯块根贮藏的影响，为1-MCP在甘薯块根贮藏中的应用提供理论依据。
1.1 材料与试剂
甘薯栽培品种分别为‘广87’（广东省农业科学院作物研究所选育）、‘苏薯16’（江苏省农业科学院粮食作物研究所选育）、‘烟薯25’（山东省烟台市农科院选育）和‘龙薯9号’（福建省龙岩市农科所选育）。
苯酚、浓硫酸、蔗糖、盐酸、碘化钾、碘、氢氧化钾、无水乙醇、硫酸钠、丙酮、乙醚（均为分析纯）天津市光复精细化工有限公司；β-胡萝卜素 上海阿拉丁生化科技股份有限公司；1-MCP 国家农产品保鲜工程技术研究中心。
1.2 仪器与设备
JJ-2组织捣碎机 德州市昊诚实验仪器有限公司；UV-6100S型紫外-可见分光光度计 上海元析仪器有限公司；AL104梅特勒电子天平 梅特勒-托利多国际贸易（上海）有限公司。
1.3 方法
1.3.1 田间实验条件
田间种植实验地点位于泰安市岱岳区马庄镇南隅村河滩地。0～20 cm土层的土壤养分状况为：碱解氮39.97 mg/kg、速效磷50.70 mg/kg、速效钾90.16 mg/kg。NPK（15-15-15）硫基复合肥按照20 kg/亩作为基肥一次性施入。每个品种种植3 个小区（3 次重复），小区随机排列，每小区45 m 2（宽3.75 m，长12 m）。2014年5月24日插秧，株距 25 cm，同年10月24日收获。
1.3.2 样品前处理
4 个甘薯品种分别设置1-MCP和对照2 个处理，共8 个处理，各处理重复3 次。甘薯块根均于采收当天运回实验室。选取大小均一、无病虫害、无机械损伤的甘薯块根作为试材。将每个品种的甘薯块根分别装入39 cm×29 cm×16 cm的塑料筐（容积约为18 L）内，每筐为1 次重复。1-MCP处理后与对照处理共同置于贮藏库内，温度12～14 ℃。
1.3.3 1-MCP处理及对照处理
1-MCP处理：每个塑料筐外套聚乙烯塑料袋，然后准确称取1.224 mg的1-MCP粉末，放入离心管中，加入0.054 mL的蒸馏水，盖紧，摇动，然后放入塑料筐内，打开离心管盖，迅速封好塑料袋，使1-MCP释放出，最终塑料筐内1-MCP含量可达到1.00 μL/L。室温条件下密闭处理甘薯24 h，处理后通风12 h。以在相同条件下密闭于空气中的甘薯为对照。前30 d内每7 d取样1次，之后每30 d取样1 次。
1.3.4 指标测定
可溶性糖含量测定采用苯酚比色法 ［16］适当修改；支链和直链淀粉含量测定采用双波长比色法 ［17］。胡萝卜素含量测定采用丙酮提取法 ［18］。
1.4 数据处理
实验数据采用SPSS 18.0软件进行统计与分析，显著性差异使用LSD法进行比较，并使用Origin 9.0软件制图分析。
2.1 1-MCP对甘薯块根中可溶性糖含量的影响
图1 1-MCP对甘薯块根可溶性糖含量的影响
Fig.1 Influence of 1-MCP on soluble sugar content of sweet potato
图1 表明，对照处理条件下，‘广87’、‘烟薯25’和‘龙薯9号’甘薯块根中可溶性糖含量在贮藏过程中呈现先降低、后升高、再降低的过程，‘苏薯16’块根中可溶性糖含量呈现先升高后降低趋势；4 个甘薯品种块根均在贮藏第7天可溶性糖含量降到最低值；‘广87’、‘苏薯16’和‘龙薯9号’在贮藏第90天可溶性糖含量达到最大值，‘烟薯25’在贮藏第120天可溶性糖含量达到最大值。与对照处理相比，1-MCP处理显著提高了‘广87’在0～120 d贮藏期间块根中可溶性糖含量。同时，1-MCP处理也显著提高了‘苏薯16’在贮藏21～60 d、‘烟薯25’在贮藏0～60 d、‘龙薯9号’在贮藏0～28 d期间甘薯块根中的可溶性糖含量。
由图1可看出，与对照处理相比，经过1-MCP处理后的4 个甘薯品种可溶性糖含量达到高峰值的时间均有所提前，‘广87’及相应对照处理达到高峰值的时间分别为贮藏的第28天和第90天；‘苏薯16’及相应对照处理达到高峰值的时间分别为贮藏的第60天和第90天；‘烟薯25’及相应对照处理达到高峰值的时间分别为贮藏的第60天和第120天；‘龙薯9号’及相应对照处理达到高峰值的时间分别为贮藏的第28天和第90天。此外，对照处理条件下，‘广87’和‘龙薯9号’在贮藏0～7 d期间可溶性糖含量有一个明显的降低过程，经过1-MCP处理后，显著改变了这种趋势。而‘苏薯16’却呈现相反的趋势，与对照处理相比，经过1-MCP处理后，‘苏薯16’在贮藏0～7 d期间可溶性糖含量降低幅度更大。
以上结果表明，1-MCP对4 个甘薯品种块根中可溶性糖含量有较大影响。与对照处理相比，1-MCP处理改变了甘薯块根中可溶性糖含量在贮藏过程中的变化趋势，缩短了甘薯块根中可溶性糖含量在贮藏过程中达到高峰值的时间。
2.2 1-MCP对甘薯块根中直链淀粉含量的影响
图2 1-MCP对甘薯块根直链淀粉含量的影响
Fig.2 Influence of 1-MCP on amylose content of sweet potato
图2 表明，对照处理条件下，‘广87’和‘烟薯25’块根中直链淀粉含量呈现升高、降低、升高、降低的趋势，‘广87’和‘烟薯25’均在贮藏第14天块根中直链淀粉含量达到最高值，在第28天迅速降低到最低值，在贮藏第60天又达到第二峰值，然后随贮藏时间延长逐步降低；‘苏薯16’块根中直链淀粉含量呈现降低、升高、降低、升高的趋势，在贮藏第7天降低到第一个低谷，第14天达到第一个峰值，第21天降低到最低值，随后逐步升高，在贮藏第120天达到最高值；‘龙薯9号’块根中直链淀粉含量呈现升高、降低、升高的趋势，在贮藏第14天达到最高值，第60天达到最低值，随后随贮藏时间延长逐步升高。与对照处理相比，1-MCP处理显著降低了‘苏薯16’在贮藏21～120 d期间以及‘烟薯25’在贮藏28～120 d期间块根中直链淀粉含量，显著提高了‘龙薯9号’在贮藏21～90 d薯块中直链淀粉含量。此外，与对照处理相比，1-MCP能显著增加‘广87’和‘苏薯16’块根中直链淀粉含量峰值。
以上结果表明，1-MCP可以显著降低‘广87’、‘烟薯25’和‘龙薯9号’贮藏前期块根中直链淀粉含量，并能显著提高‘广87’和‘苏薯16’在贮藏期间直链淀粉含量峰值。1-MCP也能显著降低‘苏薯16’、‘烟薯25’在贮藏后期块根中的直链淀粉含量，促进了其贮藏后期直链淀粉的转化。
2.3 1-MCP对甘薯块根中支链淀粉含量的影响
图3 1-MCP对甘薯块根支链淀粉含量的影响
Fig.3 Influence of 1-MCP on amylopectin content of sweet potato
图3 表明，对照处理条件下，4 个甘薯品种在贮藏期间支链淀粉含量总体上呈现先升高后降低的趋势；甘薯块根中支链淀粉含量分别在贮藏第14（‘广87’）、21（‘苏薯16’）、7（‘烟薯25’）、14（‘龙薯9号’）天达到最高值，随后随贮藏时间延长逐渐降低。与对照处理相比，1-MCP处理显著提高了‘苏薯16’和‘龙薯9号’在贮藏期间的支链淀粉含量峰值，显著降低了‘烟薯25’在贮藏期间的支链淀粉含量峰值。此外，1-MCP处理也显著降低了‘苏薯16’和‘龙薯9号’在贮藏28～120 d期间的支链淀粉含量。可见，1-MCP对甘薯贮藏过程中支链淀粉含量峰值有较大影响，对‘苏薯16’和‘龙薯9号’贮藏中后期支链淀粉含量有显著降低作用。
2.4 1-MCP对甘薯块根中胡萝卜素含量的影响
图4 1-MCP对甘薯块根胡萝卜素含量的影响
Fig.4 Influence of 1-MCP on carotene content of sweet potato
图4 表明，对照处理条件下，‘广87’分别在贮藏第14、21天，‘苏薯16’分别在贮藏第21、28天，‘烟薯25’分别在贮藏第21、14天，‘龙薯9号’分别在贮藏第28、120天，块根中胡萝卜素含量达到最小值和最大值。与对照处理相比，1-MCP处理后，‘广87’、‘苏薯16’和‘龙薯9号’在贮藏期间块根胡萝卜素含量达到最低值的时间显著提前，分别比对照处理提前了7、7 d和14 d。
图4a中，1-MCP处理显著抑制了‘广87’块根中胡萝卜素含量在贮藏前期的快速降低，对照处理在贮藏前14 d块根中胡萝卜素含量持续下降到最低值1.93 mg/100 g，之后快速上升，之后有小幅变动；而1-MCP处理的‘广87’块根中胡萝卜素含量在贮藏第7天下降到最低值3.14 mg/100 g，之后便快速上升，并有小幅变动。图4c中，对照处理条件下，‘烟薯25’块根胡萝卜素含量呈现升高、降低的趋势，1-MCP处理后，‘烟薯25’块根中胡萝卜素含量峰值及其在贮藏1～21 d期间胡萝卜素含量均有显著提高，但在贮藏中后期（28～90 d期间）有显著降低。
可见，1-MCP处理显著改变了胡萝卜素含量的变化趋势，提前了‘广87’、‘苏薯16’和‘龙薯9号’在贮藏期间块根胡萝卜素含量达到最低值的时间。但是，在贮藏120 d时，4 个甘薯品种的块根胡萝卜素含量均显著低于对照处理（‘广87’、‘苏薯16’和‘龙薯9号’）或与对照处理差异不显著（‘烟薯25’）。
甘薯块根贮藏过程中淀粉与可溶性糖含量的变化非常显著，淀粉转化率直接决定甘薯块根的新鲜度，而可溶性糖含量则直接决定甘薯的口感。一般情况下，甘薯块根中淀粉含量会随着贮藏期的延长而逐步下降 ［19-21］。也有研究 ［3］表明，甘薯块根贮藏初期淀粉含量呈上升趋势，之后迅速下降，贮藏后期趋于平缓。研究 ［20］表明，甘薯块根贮藏过程中可溶性糖含量往往呈现从高到低再到高的趋势，也有学者 ［22］认为甘薯块根贮藏期间可溶性糖含量一直呈上升趋势。本研究结果表明，对照处理条件下4 个甘薯块根中可溶性糖含量在贮藏过程中呈现先降低、后升高、再降低的趋势。
1-MCP对甘薯块根贮藏前期可溶性糖含量和直/支链淀粉含量影响较大，1-MCP处理后的4 个甘薯品种可溶性糖含量达到高峰值的时间均有所提前，并且，1-MCP显著提高了甘薯块根贮藏期间的可溶性糖含量。与对照处理相比，1-MCP处理显著降低了‘广87’、‘烟薯25’和‘龙薯9号’在0～7 d贮藏期间的直链淀粉含量，也显著降低了‘烟薯25’在0～7 d贮藏期间的支链淀粉含量。这可能与刚收获的甘薯块根呼吸强度较大有关，多数甘薯属于呼吸跃变型，特别是贮藏前期呼吸变化非常显著，比如，已有研究 ［3］表明，甘薯块根收获后第6天呼吸强度可达峰值为1.60 mg CO 2/（kg·h），而第8天呼吸强度又会迅速下降到0.83 mg CO 2/（kg·h）。
本研究结果表明，不同甘薯品种对1-MCP处理的反应有较大差异。比如，1-MCP处理条件下‘苏薯16’在贮藏28～120 d期间直链淀粉含量和支链淀粉含量均明显低于对照处理，表明1-MCP显著促进了‘苏薯16’薯块中直链淀粉和支链淀粉的转化。然而，1-MCP处理条件下‘龙薯9号’在贮藏28～90 d期间直链淀粉含量却显著高于对照处理，这表明与对照处理相比，1-MCP显著抑制了‘龙薯9号’薯块中直链淀粉的转化。与对照处理相比，1-MCP处理降低了‘烟薯25’在贮藏28～90 d期间的胡萝卜素含量，同时却提高了‘龙薯9号’在贮藏21～90 d期间的胡萝卜素含量。这表明不同的甘薯品种对1-MCP的响应有明显差异，今后在进行1-MCP对甘薯块根贮藏效果的实验中应考虑不同甘薯品种之间的差异。
贮藏前期，由于甘薯块根呼吸强度大，甘薯块根中可溶性糖含量会持续降低，同时，甘薯块根中可溶性糖还有继续向淀粉合成方向转化的可能性，这也常常导致甘薯块根收获后需要放置一段时间食用效果更好。本实验中1-MCP处理的‘广87’、‘苏薯16’和‘烟薯25’分别在贮藏28、60、60 d时块根中可溶性糖含量即可达到最高值，均比对照提前30 d左右。可溶性糖含量的高低是甘薯块根食用价值的重要体现 ［23-25］，因此，今后可以考虑用适当用量的1-MCP处理‘广87’、‘苏薯16’和‘烟薯25’以缩短其可溶性糖含量达到较高值的贮藏时间，这有利于在较短的贮藏时间内促进甘薯块根具备良好的口感，对于缩短甘薯块根贮藏期以提前上市具有积极意义。
由于实验条件所限，本实验仅采用了1.00 μL/L用量的1-MCP气体对4 个甘薯品种的块根进行了贮藏实验，有必要进行更多用量梯度的1-MCP实验以检测不同甘薯品种块根对1-MCP响应的最优用量。同时，本实验仅针对甘薯块根中可溶性糖含量、直链淀粉含量、支链淀粉含量、胡萝卜素含量进行了测定，对能反映贮藏效果的呼吸强度、干质量、失水率以及发病情况等需要进一步实验，以对1-MCP在甘薯块根贮藏中的实际应用效果进行进一步评价。
1-MCP处理对贮藏过程中甘薯块根的品质指标有显著影响。1.00 μL/L用量的1-MCP处理后的4 个甘薯品种可溶性糖含量达到高峰值的时间均比对照处理有所提前，1-MCP处理显著提高了‘广87’和‘烟薯25’块根中可溶性糖含量峰值。
1-MCP对甘薯直/支链淀粉含量有显著影响。1-MCP可以显著降低贮藏前期‘广87’、‘烟薯25’和‘龙薯9号’块根中直链淀粉含量，显著提高‘广87’和‘苏薯16’在贮藏期间直链淀粉含量峰值，显著降低‘苏薯16’和‘烟薯25’贮藏中后期块根中直链淀粉含量。同时，1-MCP对‘苏薯16’和‘龙薯9号’在贮藏中后期支链淀粉含量有显著降低作用。
1-MCP对甘薯块根胡萝卜素含量有显著影响，且这种影响存在明显的品种差异。1-MCP处理显著改变了胡萝卜素含量的变化趋势，提前了‘广87’、‘苏薯16’和‘龙薯9号’块根在贮藏期间胡萝卜素含量达到最低值的时间。
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Effect of 1-Methylcyclopropene on the Quality of Sweet Potato Storage Root during Storage
ZHANG Xiaocun
1， MI Lin
1， YU Qian
1， CHEN Fangtao
1， QI Yang
1， DENG Yuxuan
1， LIU Weijian
1， SHI Yanxi
2，*
（1. College of Food Science and Engineering， Shandong Agricultural University， Tai’an 271018， China；2. College of Resources and Environment， Qingdao Agricultural University， Qingdao 266109， China）
Abstract：In this study， the effects of 1-methylcyclopropene （1-MCP） on the contents of soluble sugar， amylose， amylopectin and carotene in fresh sweet potato storage roots of four widely cultivated varieties were studied during storage. The results showed that 1-MCP had remarkable effect on the quality of sweet potato storage root in terms of soluble sugar， amylose，amylopectin and carotene. The effects of 1-MCP on different varieties of sweet potatoes were different. Compared to the control treatment， the soluble sugar content of four sweet potato varieties reached a peak value earlier， and the peak values of soluble sugar content for ‘Guang 87’ and ‘Sushu 16’ were significantly enhanced in response to 1-MCP. During storage for 7 days， 1-MCP significantly decreased the amylose content of ‘Guang 87’， ‘Yanshu 25’ and ‘Longshu 9’. Meanwhile，1-MCP significantly increased the peak amylose content of ‘Guang 87’ and ‘Sushu 16’， but significantly decreased the amylose content of ‘Sushu 16’ and ‘Yanshu 25’ during the period from day 28 to day 120 of storage. Compared to the control treatment， 1-MCP significantly decreased the amylopectin contents of ‘Sushu 16’ and ‘Longshu 9’ during the period from day 28 to day 120 of storage. Moreover， 1-MCP significantly changed the variation trend of carotene content making the carotene content of ‘Guang 87’， ‘Sushu 16’ and ‘Longshu 9’ reaching their minimum values earlier.
Key words：sweet potato； 1-methylcyclopropene （1-MCP）； soluble sugar； starch； carotene
DOI：10.7506/spkx1002-6630-201618040
中图分类号：S531
文献标志码：A
文章编号：1002-6630（2016）18-0250-06
引文格式：
张小村， 米琳， 余倩， 等. 1-甲基环丙烯对甘薯块根贮藏过程中品质相关指标的影响［J］. 食品科学， 2016， 37（18）: 250-255. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201618040. http://www.spkx.net.cn
ZHANG Xiaocun， MI Lin， YU Qian， et al. Effect of 1-methylcyclopropene on the quality of sweet potato storage root during storage［J］. Food Science， 2016， 37（18）: 250-255. （in Chinese with English abstract） DOI:10.7506/spkx1002-6630-201618040. http://www.spkx.net.cn
收稿日期：2016-03-14
基金项目：国家甘薯产业技术体系营养与栽培生理岗位经费项目（CARS-11-B-14）
作者简介：张小村（1978—），男，讲师，博士，主要从事农产品加工、食品质量安全研究。E-mail：xczhang@sdau.edu.cn
*通信作者：史衍玺（1955—），男，教授，博士，主要从事植物营养与肥料研究。E-mail：yanxiyy@126.com