不同贮藏期马铃薯块茎鲜切后货架品质变化规律

徐超，赵雅琦，王清，左进华，袁树枝，刘杰，严瑞河，封碧红

1(广西大学 农学院，广西 南宁，530000)2(北京市农林科学院农产品加工与食品营养研究所，蔬菜研究所， 农业农村部蔬菜产后处理重点试验室，果蔬农产品保鲜与加工北京市重点试验室，农业农村部华北地区 园艺作物生物学与种质创制重点试验室，农业农村部都市农业(北方)重点试验室，北京，100097) 3(内蒙古华颂农业科技有限公司，内蒙古 赤峰，024000)

马铃薯(SolanumtuberosumL.)为茄科茄属一年生草本植物，富含淀粉、膳食纤维、维生素和氨基酸等营养物质，素有“地下苹果”之美誉[1]。马铃薯除具有丰富的营养物质外，还有多种生物活性物质，如多酚、黄酮等，使其具有预防消化系统疾病、抑制肥胖、维持机体平衡等功效，可广泛用于食品、医药等领域[2]。近年来，随着人民生活质量的提高和生活节奏的加快，鲜切马铃薯因其安全、清洁、新鲜、食用方便等诸多特点而受到消费者的青睐[3]。

马铃薯块茎鲜切后极易发生酶促褐变，鲜切产品变褐变黑，导致其感官品质下降、营养流失、货架期缩短，严重制约其产业发展[4]。目前，鲜切马铃薯褐变的研究多采用物理方法(如真空包装[2]、超声波[5])和化学方法(如添加抗坏血酸[6]、L-半胱氨酸[7])等。但关于采后不同贮藏期马铃薯对其鲜切产品褐变的影响鲜有报道，鉴于此，本实验以‘华颂七号’品种马铃薯为试材，对不同贮藏期的马铃薯块茎进行鲜切加工，于4 ℃下贮藏，旨在探讨不同马铃薯块茎贮藏期对其鲜切产品褐变及抗氧化酶活性的影响，以期进一步明确不同贮藏期下马铃薯鲜切产品的品质动态变化规律，为生产加工中确定适宜的鲜切马铃薯产品销售期提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

马铃薯(‘华颂七号’)，乌兰察布市察右前旗农场；40 cm×25 cm型0.03 mm厚度PE保鲜袋，北京华盾雪花塑料有限公司；浓盐酸、甲醇、冰醋酸，天津市光复科技发展有限公司；NaClO、邻苯二酚，国药集团化学试剂有限公司；愈创木酚、Na2HPO4，西陇化工股份有限公司。以上试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

GY-3型硬度计，浙江托普仪器有限公司；UV-1800紫外分光光度计，上海精密科学仪器有限公司；Agilent 7820A气相色谱仪，安捷伦科技有限公司；TGL-20M高速台式冷冻离心机，湖南湘仪离心机仪器有限公司；CR400色差计，日本Konica Minolta公司；F-940便携式气体分析仪，美国FELIX公司。

1.3 实验方法

1.3.1 马铃薯分组及处理方法

选取大小一致、外形完好、无机械伤和病虫害的马铃薯作为试材，4 ℃下贮藏90 d。每隔30 d取10 kg样品进行鲜切加工，设置T0组为贮藏0 d，T1组为贮藏30 d，T2组为贮藏60 d，T3组为贮藏90 d。具体操作如下：将马铃薯于NaClO溶液(体积分数1%)中浸泡10 min，削皮鲜切产品(长约7 cm，宽约5 cm，厚度约为3 mm)后用去离子水清洗1 min，然后用吸水纸迅速将鲜切产品擦干装入0.03 mm的PE保鲜袋中，每袋放9片，折口，于4 ℃冷库贮藏(相对湿度85%～90%)，每天进行相关指标测定及取样冻存，每组进行3次重复实验。

1.3.2 感官评价

感官评价参考周文萍等[8]的方法。选择本实验室经过感官评价训练的9名人员，对鲜切产品色泽、质地进行评分，取平均值作为样品的感官得分。评分标准如表1所示。

表1 不同贮藏期马铃薯块茎鲜切产品感官评分标准Table 1 Standards for sensory evaluation of fresh-cut potatoes during different storage periods

1.3.3 色差、褐变指数、硬度、呼吸强度和乙烯释放量的测定

色差：使用CR-400色差计于每个鲜切产品的上中下部位分别随机选择3个点进行测量。褐变指数(browning index，BI)：参照PALOU等[9]的方法计算。

硬度：使用GY-3型硬度计在每个鲜切产品的上、中、下部位分别取3个点测定。

呼吸强度：将马铃薯切片置于500 mL密闭容器放在4 ℃库中30 min，使用F-940便携式气体分析仪测定其呼吸强度，重复测定3 次。

乙烯释放量：采用气相色谱法测定[2]。将马铃薯切片置于1 L密闭容器中放置1 h，顶空抽吸1 mL气体，将其注入气相色谱仪(Agilent 7820 A)中。仪器设定：载气压力及流量为0.5 MPa，流量为30 mL/min；辅助气为氢气压力0.4 MPa，检测器室温200 ℃；进样方式为无分流进样，1 min后打分流阀。

1.3.4 总酚、类黄酮、木质素和各酚类物质含量测定

总酚含量和类黄酮含量的测定参考徐冬颖等[2]的方法：称取1 g样品，加入5 mL 1%盐酸-甲醇溶液，充分研磨提取，于4 ℃，12 000×g条件下离心10 min。取上清液分别于280、325 nm测定吸光度值。

木质素含量测定参照YIN等[10]的方法：称取3 g样品，加入3 mL乙醇(体积分数95%)研磨匀浆，在12 000×g，4 ℃离心10 min，取沉淀物用乙醇(体积分数95%)冲洗3次，再用V(乙醇)∶V(正已烷)=1∶2溶液冲洗3次，将沉淀物干燥至恒重，将其溶于1 mL溴化乙酰-冰醋酸(体积分数25%)溶液中，70 ℃恒温水浴30 min，冷却后加入1 mL NaOH(2 mol/L)溶液中止反应，然后加入2 mL冰醋酸和0.1 mL盐酸羟胺(7.5 mol/L)，4 ℃，12 000×g离心，取上清液0.02 mL，用冰醋酸定容至5 mL，在280 nm下测定样品吸光度值，重复测3次。

酚类物质含量测定采用高效液相色谱法[11]：称取2 g样品加入到2 mL甲醇中，40 kHz超声处理1 h,10 000×g离心15 min，取上清液，用微孔滤膜(0.22 μm)过滤后用于HPLC分析。流动相A：体积分数为1%甲酸水溶液；流动相B：甲醇(99.9%)；色谱柱为Eclipse Plus C18(250 mm×4.6 mm，5 μm)；进样量10 μL，流速0.6 mL/min，柱温30 ℃，检测波长280 nm。

1.3.5 相关酶活力的测定

多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)、过氧化物酶(peroxidase，POD)和苯丙氨酸解氨酶(phenylalnine ammonialyase，PAL)活性参照徐冬颖等[2]的方法测定。以1 g鲜质量样品分别在410、290 nm处1 min吸光度变化0.01为1个PPO、PAL活性单位(U)；以1 g鲜质量样品在470 nm处1 min吸光度变化1为1个POD活性单位(U)。

4-香豆酰辅酶A连接酶(4-coumaryl coA ligase，4CL)和肉桂酸-4-羟化酶(cinnamic acid 4-hydroxylase，C4H)活力的测定参考范存斐等[12]方法。以1 g鲜质量样品在290、340 nm处1 h吸光度变化0.01为1个4CL、C4H活性单位(U)。

1.4 数据统计分析

利用SPSS 17.0软件对数据进行差异显著性检验(P<0.05)及相关性分析，图中相同货架期的不同小写字母表示数据之间的差异性(P<0.05)；利用Origin 2020软件作图。

2 结果与分析

2.1 贮藏期对马铃薯块茎鲜切产品的感官品质及色泽的影响

感官评分是评价鲜切果蔬品质的重要方法之一，主要包括外观品质、色泽、味道、质地等，可直观反映果蔬的商品价值[13]。如图1-a所示，不同贮藏期马铃薯块茎鲜切产品在货架期0～4 d内，各处理组感官得分均呈下降的趋势，且感官评分<70，失去商品性。在货架期第2天时，T0和T1处理组感官评分显著高于T2和T3处理组(P<0.05)，T2和T3处理组鲜切产品表面呈严重红褐色，感官评分分别为67.3、64.5，失去商品价值。而T0和T1处理组仅出现轻微褐变，鲜切产品表面呈淡黄色，至货架期第3天时, T1和T2处理组产品表面才出现较为严重的褐变，其感官评分分别为70.8、70.1，达商品极限，其外观品质如图1-e所示。综上可知，随着马铃薯贮藏时间的延长，其鲜切产品货架期感官品质迅速下降，货架期缩短。

由图1-b～图1-d可知，随着货架期的延长，4组处理的马铃薯鲜切产品均呈现出L*值减小，a*值和BI值增大的趋势，货架期间马铃薯褐变程度增加，鲜切产品表面变暗、黄绿色减少。在货架3 d时，a*值在T0和T1处理间差异不显著(P>0.05)，但在其他处理组均有显著差异(P<0.05)。此外，4组处理的L*值和BI值均出现显著差异(P<0.05)。这说明，随着贮藏期的延长，马铃薯块茎鲜切产品在货架期间加速褐变。

a-感官评分；b-L*值；c-a*值；d-BI；e-外观品质图1 贮藏期对马铃薯块茎鲜切产品的感官评分、L*值、a*值、BI和外观品质的影响Fig.1 Effects of different storage periods on sensory evaluation and L*,a*,BI values and appearance of fresh-cut potatoes

2.2 贮藏期对马铃薯块茎鲜切产品硬度的影响

由图2可知，各贮藏期马铃薯鲜切产品硬度在货架期间均呈下降趋势，且在整个货架期间，T0和T1处理组鲜切产品硬度均显著高于其他两个处理组(P<0.05)。至货架结束时，T0、T1、T2和T3处理组马铃薯鲜切产品硬度分别降为初始的92.5%、90.7%、84.9%和82.9%。由上可知，贮藏时间越长，马铃薯块茎鲜切产品的硬度在货架期间下降也更为迅速。

图2 贮藏期对马铃薯块茎鲜切产品硬度的影响Fig.2 Effects of different storage periods on firmness of fresh-cut potatoes

2.3 贮藏期对马铃薯块茎鲜切产品呼吸强度和乙烯释放量的影响

呼吸强度和乙烯释放量是反应果蔬成熟与衰老的重要指标[14]。由图3-a可知，各处理组的马铃薯经鲜切加工后，在货架初期，呼吸强度均急剧上升，货架1 d时达到峰值，然后逐渐下降，这可能是由于切割产生的机械伤诱发了切片呼吸速率的急剧上升，之后随着马铃薯切片的褐变衰老，其呼吸强度逐渐下降，至货架期结束时，4组处理的马铃薯鲜切产品呼吸强度分别为5.87、6.99、8.38、9.85 mg/(kg·h)。这说明随着马铃薯块茎贮藏时间的延长，各处理组鲜切产品的呼吸强度在货架期间亦相应增加。

a-呼吸强度；b-乙烯释放量图3 贮藏期对马铃薯块茎鲜切产品呼吸 强度和乙烯释放量的影响Fig.3 Effects of different storage periods on respiration intensity and ethylene release of fresh-cut potatoes

如图3-b所示，随着货架期的延长，各处理组马铃薯鲜切产品乙烯释放量均呈上升的趋势。整个货架期间，T0与T1处理组马铃薯鲜切产品乙烯释放量显著低于其他两处理组(P<0.05)。因此，贮藏前30 d(即T0和T1处理组)的马铃薯鲜切产品产生较低的乙烯含量，更利于保持其货架期的品质。

2.4 贮藏期对马铃薯鲜切产品的总酚含量影响

酚类物质是重要的抗氧化物质之一，同时也是果蔬酶促褐变的关键底物[15]。由图4-a可知，至货架期第2天时，T0与T1处理组马铃薯鲜切产品总酚含量显著高于T2与T3处理组(P<0.05)。由图4-b和4-c可知，绿原酸是鲜切马铃薯中含量最高的酚类物质，肉桂酸次之，在货架期间其含量均呈下降趋势。由图4-d～图4-f可知，4组处理没食子酸、儿茶素和对羟基甲苯酸在货架期间均呈先上升后下降的趋势，没食子酸含量在货架第2天时达到峰值；除T2处理组外，儿茶素和对羟基苯甲酸均在货架第3天时达到峰值，这可能是由于货架前期PPO活性下降，减缓了其分解和消耗。由图4-g可知，各处理组阿魏酸在货架期间呈先下降后上升趋势，T0组阿魏酸含量显著高于其他处理组(P<0.05)。由图4-h可知，各处理组对香豆酸含量呈先升高后降低的趋势，在第3天时达到峰值，这可能由于货架后期木质素迅速合成消耗大量的对香豆酸从而导致其含量降低。综上，随着贮藏期的延长，马铃薯鲜切产品中总酚含量不断降低，其中绿原酸和肉桂酸含量下降较为明显，且在货架期间的含量亦不断下降。

a-总酚；b-绿原酸；c-肉桂酸；d-没食子酸；e-儿茶素；f-对羟基苯甲酸；g-阿魏酸；h-对香豆酸图4 贮藏期对马铃薯块茎鲜切产品酚类物质含量的影响Fig.4 Effects of different storage periods on the content of phenolics

2.5 贮藏期对马铃薯块茎鲜切产品的类黄酮和木质素含量的影响

果蔬在成熟衰老的过程中会产生大量活性氧，从而损伤细胞膜，导致营养物质的流失，加速褐变，而类黄酮对活性氧和自由基具有清除能力[16]。由图5-a可知，在货架期间，各处理组马铃薯鲜切产品的类黄酮含量均呈上升趋势，且T0处理组的类黄酮含量显著高于其他处理组(P<0.05)。货架期结束时T0和T1处理组类黄酮含量分别为2.2、2.1 mg/g，远高T2和T3组的1.8、1.7 mg/g。说明贮藏时间越短，货架期间马铃薯类黄酮含量越高，清除活性氧和自由基的能力越强。

a-类黄酮；b-木质素图5 贮藏期对马铃薯块茎鲜切产品的 类黄酮和木质素含量的影响Fig.5 Effects of different storage periods on flavonoid and lignin contents of fresh-cut potatoes

机械损伤会诱导木质素合成，促进木质素的积累，加速组织木质化，造成果蔬食用品质下降[17]。如图5-b所示，随着货架期的延长，马铃薯鲜切产品的木质素含量整体呈上升的趋势。至货架期4 d时，T1、T2、T3处理组木质素含量分别为T0处理组的1.2、1.7、2.4倍。这表明马铃薯贮藏时间越短，其鲜切产品货架期木质素含量越低，木质化程度越低。

2.6 贮藏期对马铃薯块茎鲜切产品的PAL、C4H和4CL活性的影响

PAL是苯丙烷类物质代谢中与酚类物质生物合成直接相关的酶，能够将苯丙氨酸分解成酚类和类黄酮等物质[18]。由图6-a可知，货架期间各处理组的马铃薯鲜切产品PAL活性均呈上升的趋势，且酶活性T0>T1>T2>T3。这表明贮藏前期(即T0和T1)，马铃薯鲜切产品在货架期中PAL活性较高，有利于促进酚类物质的合成。

a-PAL；b-C4H；c-4CL图6 贮藏期对马铃薯块茎鲜切产品PAL、 C4H和4CL活性的影响Fig.6 Effects of different storage periods on PAL,C4H and 4CL activity of fresh-cut potatoes

C4H和4CL活性的高低与木质素含量密切相关[19]。如图6-b～图6-c所示，各处理组的C4H和4CL活性在货架期间整体均呈上升趋势。其中，T2与T3处理组中的C4H、4CL活性显著高于其他两个处理组(P<0.05)。因此，随着马铃薯贮藏时间的延长，其鲜切产品的C4H和4CL在货架期中具有更高的活性，促进木质素的合成，加速了鲜切产品木质化进程，降低产品品质。

2.7 贮藏期对马铃薯鲜切产品的PPO和POD活性的影响

PPO可催化酚类物质氧化形成褐色物质，从而引发酶促褐变[20]。由图7-a可知，在货架期间，PPO活性呈先下降后上升的趋势，且T0和T1处理组酶活性均显著低于其他两个处理组。至货架期4 d时，T1、T2和T3处理组的PPO活性分别是T0组的1.1、1.2、1.35倍。故马铃薯块茎贮藏期时间越长，其鲜切产品PPO活性越高，加速了产品货架期间酶促褐变进程。

a-PPO；b-POD图7 贮藏期对马铃薯块茎鲜切产品PPO和POD 活性的影响Fig.7 Effects of different storage periods on PPO and POD activity of fresh-cut potatoes

POD亦可通过将酚类和类黄酮类物质氧化参与酶促褐变[21]。由图7-b可知，在整个货架期间，不同处理组马铃薯鲜切产品POD活性均呈先上升后下降的趋势，其中T0与T1处理组的酶活性显著低于其他两处理组(P<0.05)，且两组间无差异(P>0.05)。故随着马铃薯块茎贮藏期的延长，其鲜切产品POD活性增加，促进酚类和类黄酮物质氧化褐变。

2.8 不同贮藏期马铃薯块茎鲜切产品各指标皮尔森相关性矩阵

通过对不同贮藏期马铃薯鲜切产品货架期间生理指标与褐变相关的酶活性之间进行相关性分析，图8表明在不同贮藏期中BI均与C4H呈显著正相关。在T0处理组中，BI与L*值、硬度和绿原酸含量呈显著负相关，与4CL酶活性呈显著正相关。在T1处理组中，BI与乙烯释放量、阿魏酸含量和4CL活性呈显著正相关；与绿原酸含量、总酚含量、类黄酮含量、硬度、L*值和褐变相关酶(POD、PPO、PAL)活性均呈显著负相关。在T2处理组中，BI与L*值、肉桂酸含量、总酚含量、硬度和POD活性呈显著负相关。在T3处理组中，BI与L*值呈极显著负相关，与绿原酸和肉桂酸含量呈显著负相关。综上，马铃薯鲜切产品褐变与各指标间存在不同程度的相关性，其中绿原酸含量、C4H和4CL活性与褐变程度尤为密切。

图8 不同贮藏期马铃薯块茎鲜切产品各指标 皮尔森相关性矩阵Fig.8 Effects of different storage periods on Pearson correlation matrix of fresh-cut potatoes in different storage periods 注：*显著相关(P<0.05)；**极显著相关(P<0.01)

3 结论与讨论

果蔬经鲜切加工处理后通常表现为呼吸速率加快、乙烯释放量增加、质地变软、营养物质流失、产生褐变等现象[22]。本研究发现，随着马铃薯块茎贮藏期的延长，其鲜切产品在货架期间的营养品质下降迅速，酶促褐变加速。其中，贮藏30 d(即T0和T1)内的马铃薯块茎鲜切后保持较好的感官品质和硬度，因此短期贮藏利于马铃薯鲜切产品货架品质的保持，且短期贮藏后的鲜切马铃薯可通过较低呼吸强度与乙烯释放量，延缓组织衰老。

马铃薯在鲜切加工过程极易受到机械损伤，导致酚类物质与酶接触引发褐变，严重影响其品质[23]。本研究测定了酶促褐变相关酶(PPO、POD、PAL、4CL和C4H)的活性发现，随着马铃薯贮藏期的延长，除PAL活性外，其鲜切产品酶促褐变相关酶活性均呈升高趋势，且在马铃薯贮藏后期的鲜切产品中表现活跃，这可能与PPO和POD参与酶促褐变反应以及4CL和C4H参与苯丙烷类代谢物的生物合成有关，而PAL活性下降可能是贮藏后期马铃薯块茎衰老导致其在鲜切产品中活性下降。

酚类物质是酶促褐变的底物，在不同果蔬中其参与酶促褐变主要组分和含量均有差异，张芳等[24]研究发现绿原酸是马铃薯块茎切片中含量最高的酚类物质，与本研究结果一致。通过进一步相关性分析发现，货架期间，绿原酸含量与BI呈显著负相关(P<0.05)，表明其可能在酶促褐变反应中被消耗。因此，推测绿原酸是导致马铃薯酶褐变的重要底物，LIU等[25]的研究中亦有此发现。

综上所述，马铃薯在贮藏30 d内(即T0和T1)再进行鲜切加工，其产品具有较好的货架品质，可保持较高的外观品质、硬度和酚类物质含量，延缓其酶促褐变相关酶活性，减轻褐变损伤，延长货架期至3 d。本研究初步明确了马铃薯贮藏期对鲜切产品货架期品质的影响规律，为其产品开发提供依据。下一步可通过探寻提高马铃薯贮藏期品质的方法，以期实现较长马铃薯贮藏期的鲜切产品货架品质保证。