疣柄魔芋葉柄和芋頭葉柄采后生理生化變化研究

桂 青，周立軍，袁淑娜，潘 劍，黃堅(jiān)雄，鄭定華，陳俊明，李 娟

（中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所/中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院林下資源綜合利用研究中心/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部儋州熱帶作物科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站，海南 儋州 571737）

【研究意義】魔芋（Amorfhophallus rivieriDurieu）和芋頭（Colocasia esculentaL.Schott）均為天南星科植物。魔芋原為熱帶雨林的林下植物，歷經(jīng)數(shù)千年的馴化，種植范圍逐漸擴(kuò)大到亞熱帶地區(qū)，在我國(guó)云南、貴州、湖北、重慶、海南等地分布廣泛。據(jù)FAO統(tǒng)計(jì)，芋頭的主產(chǎn)區(qū)為非洲和亞洲，而我國(guó)每年的芋頭出口量占世界的81.6%，可見(jiàn)我國(guó)是芋頭種植和產(chǎn)品出口的大國(guó)［1］。傳統(tǒng)上魔芋和芋頭的主要利用部位是其球莖，其中魔芋球莖主要用于提取葡甘聚糖［2］，在食品、化工等領(lǐng)域應(yīng)用極其廣泛，芋頭球莖可直接作為蔬菜食用，是一種良好的食品資源［3］。由于魔芋和芋頭葉柄具有刺舌、刺喉感，常被作為廢物丟棄，造成了極大的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。由于疣柄魔芋（A.paeoniifolius）球莖中不含葡甘聚糖［4］，因此疣柄魔芋的利用率不高、種植面積小，疣柄魔芋葉柄的可食用性也只被少數(shù)人所熟知。而芋頭葉柄因營(yíng)養(yǎng)豐富，在食品、醫(yī)藥和紡織業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛利用［5］。因此，研究疣柄魔芋葉柄和芋頭葉柄采后生理生化變化，延長(zhǎng)葉柄保鮮期，對(duì)提高葉柄的利用率、提高疣柄魔芋和芋頭的利用價(jià)值具有重要的意義。【前人研究進(jìn)展】目前以疣柄魔芋和芋頭葉柄為原料制作的產(chǎn)品仍較少見(jiàn)，僅有少數(shù)地區(qū)的農(nóng)戶有以芋頭葉柄制作酸菜的傳統(tǒng)及較少的文獻(xiàn)報(bào)道［6-8］，果蔬受到機(jī)械傷害必將誘發(fā)一系列的生理生化異常變化，從而使果蔬衰老加快、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)迅速下降、腐爛增加，導(dǎo)致貯期縮短。大量研究表明，機(jī)械損傷會(huì)使果蔬組織呼吸速率顯著增加，并隨著衰老過(guò)程而進(jìn)一步加強(qiáng)，甚至還會(huì)導(dǎo)致某些果蔬組織呼吸途徑發(fā)生變更；果蔬遭受機(jī)械損傷后，還會(huì)產(chǎn)生一系列次生代謝物質(zhì)，這些物質(zhì)主要集中在傷口及其鄰近部位，參與愈傷組織的形成和抵御昆蟲(chóng)或病菌的侵襲［9］。顧青等的研究結(jié)果表明，臭氧與氣調(diào)包裝相結(jié)合的方式處理能有效阻止雷竹筍粗纖維含量的增加［10］。鄧義才等［11］對(duì)菜心營(yíng)養(yǎng)成分的研究結(jié)果表明，溫度對(duì)菜心采后保鮮的影響極大，與小白菜、青花菜相似，低溫是防止衰老、延長(zhǎng)保鮮期的最關(guān)鍵措施；復(fù)合保鮮劑既具有防腐作用，又具有生理延緩作用，可以明顯減少可溶性糖的損耗和維生素C的氧化損失，從而延長(zhǎng)菜心的保鮮期。可見(jiàn)，貯藏過(guò)程中的生理生化指標(biāo)變化與植物的衰老、褐變、品質(zhì)變化有著密切關(guān)系。【本研究切入點(diǎn)】目前尚未見(jiàn)疣柄魔芋葉柄和芋頭葉柄采后儲(chǔ)藏過(guò)程與其衰老、褐變、品質(zhì)等相關(guān)生理指標(biāo)的報(bào)道。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本文以采摘后的疣柄魔芋葉柄和芋頭葉柄為研究對(duì)象，觀察其在不同貯藏溫度及添加保鮮劑后葉柄水分含量、呼吸作用、糖含量、粗纖維含量等與品質(zhì)相關(guān)指標(biāo)的變化，探討不同貯藏因素對(duì)葉柄在貯藏期品質(zhì)的影響，為延長(zhǎng)魔芋葉柄和芋頭葉柄采后保鮮期提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

疣柄魔芋葉柄和芋頭葉柄采自中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所橡膠林下資源綜合利用實(shí)驗(yàn)基地，生長(zhǎng)時(shí)間約2個(gè)月，均處于成熟期。所有試劑均為分析純。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)時(shí)間：2018年5～8月，選擇環(huán)境干凈、通風(fēng)良好的實(shí)驗(yàn)室為貯藏地（溫度在32±2℃、濕度75%～80%）。采用干凈的冰箱作為4℃儲(chǔ)藏環(huán)境（溫度4±1℃，濕度75%）。

樣品處理：新鮮采摘的疣柄魔芋（以下簡(jiǎn)稱魔芋）葉柄和芋頭葉柄做6個(gè)處理，每個(gè)處理的樣品重量約為10 kg。處理1置于室溫環(huán)境下貯存、處理2置于4℃冰箱貯存、處理3～6分別將芋柄有切口的一端放置在4種不同的保鮮劑溶液中，浸泡30 min后，將芋柄取出，置于室溫下貯存，保鮮劑濃度分別為1.5%苯甲酸鈉（以苯甲酸計(jì)）、1.5%山梨酸鉀（以山梨酸計(jì)）、0.5%對(duì)羥基苯甲酸甲酯（以對(duì)羥基苯甲酸計(jì)）和0.05 g/kg 1-MCP，每2d取樣1次，每次隨機(jī)抽取2根為一份樣品，3次重復(fù)，取樣至樣品失去食用價(jià)值。

含水量的測(cè)定采用GB 50093-2010；還原糖含量的測(cè)定采用DNS比色法［12］；總糖含量的測(cè)定采用蒽酮比色法［13］；呼吸強(qiáng)度的測(cè)定（氣流法）參考曹健康［14］的方法；粗纖維含量的測(cè)定采用GB/T 5009.10-2003。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同儲(chǔ)藏溫度下疣柄魔芋和芋頭葉柄呼吸強(qiáng)度的變化

圖1顯示的是魔芋葉柄和芋頭葉柄在室溫和4℃儲(chǔ)藏條件下的呼吸作用變化曲線，結(jié)果表明，在整個(gè)儲(chǔ)藏期間葉柄的呼吸作用強(qiáng)度均極弱，在0.015 mg/kg·h 上下波動(dòng)，變化不明顯。統(tǒng)計(jì)學(xué)分析表明，魔芋葉柄和芋頭葉柄在4 ℃和常溫下放置時(shí)的呼吸強(qiáng)度沒(méi)有明顯差異。

圖1 不同貯藏溫度下疣柄魔芋葉柄和芋頭葉柄呼吸強(qiáng)度的變化Fig.1 Change of respiration rate of A.paeoniifolius stalk and taro stalk at different storage temperatures

2.2 不同儲(chǔ)藏溫度下疣柄魔芋和芋頭葉柄水分含量的變化

水分含量變化是反映果蔬在貯藏過(guò)程中品質(zhì)變化的重要指標(biāo)。從圖2可以看出，在室溫下貯藏，葉柄的水分含量明顯下降；4 ℃條件下貯藏，葉柄水分含量略有下降。在相同貯藏時(shí)間下，疣柄魔芋葉柄的水分含量下降比芋頭葉柄的更明顯。室溫條件下，貯藏期結(jié)束時(shí)魔芋葉柄的含水量為87.19%，芋頭葉柄的含水量為86.29%；4 ℃條件下，貯藏期結(jié)束時(shí)魔芋葉柄的含水量為92.15%，芋頭葉柄含水量為93.00%，與實(shí)驗(yàn)觀察到的結(jié)果一致：無(wú)論在室溫還是4℃時(shí)貯藏，魔芋葉柄的貯藏期比芋頭葉柄的短。統(tǒng)計(jì)學(xué)分析結(jié)果表明，室溫和4℃環(huán)境下貯藏時(shí)，疣柄魔芋葉柄和芋頭葉柄中水分含量具有顯著差異。

圖2 不同貯藏溫度時(shí)疣柄魔芋葉柄和芋頭葉柄水分含量的變化Fig.2 Change of water contents in A.paeoniifolius stalk and taro stalk at different storage temperatures

2.3 不同貯藏溫度下疣柄魔芋和芋頭葉柄糖含量的變化

疣柄魔芋葉柄和芋頭葉柄中的還原糖含量在貯藏過(guò)程中呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢(shì)；貯藏期結(jié)束后，還原糖含量與初始相比略有降低，如圖3所示。室溫條件下，疣柄魔芋葉柄的還原糖初始含量為24.16%，貯藏6 d后升高至29.47%，貯藏12 d時(shí)降低至18.34%；貯藏4 d后，芋頭葉柄的還原糖含量由32.43%升高至46.11%，然后不斷降低，第14 d時(shí)為17.21%。4℃條件下，疣柄魔芋葉柄和芋頭葉柄中的還原糖含量均在第14 d時(shí)達(dá)到最高，分別為46.17%、44.32%，貯藏結(jié)束時(shí)分別降至27.69%、35.67%。可見(jiàn)，4℃條件在貯藏前期能抑制還原糖含的升高。

由圖4可知，疣柄魔芋葉柄和芋頭葉柄在室溫下貯藏，總糖含量略有增加，分別由32.14%、32.38%升高至38.11%、36.89%；4 ℃條件下，疣柄魔芋葉柄的總糖含量緩慢升高，貯藏結(jié)束時(shí)為39.36%，芋頭葉柄的總糖含量在貯藏20 d時(shí)達(dá)到最高、為38.65%，貯藏結(jié)束時(shí)降至23.08%。相同貯藏時(shí)間下，4 ℃條件下的總糖含量顯著低于常溫貯藏。

可溶性糖是蔬菜中的一種重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，相關(guān)研究認(rèn)為蔬菜中可溶性糖含量在室溫貯藏條件下先升高再降低，呈上升趨勢(shì)是因?yàn)樵诿傅淖饔孟拢矸鄣榷嗵穷愃猓笃谠谖⑸锓纸庀驴扇苄蕴呛肯陆担?5］。由于低溫條件下酶活性和微生物的活動(dòng)較弱，因此圖3、圖4中的糖類化合物的升高和降低的時(shí)間均有所延遲，說(shuō)明低溫能很好的延緩芋柄衰老，有利于延長(zhǎng)保質(zhì)期。

圖3 不同貯藏溫度時(shí)疣柄魔芋葉柄和芋頭葉柄還原糖含量的變化Fig.3 Change of reducing sugar contents in A.paeoniifolius stalk and taro stalk at different storage temperatures

2.4 不同貯藏溫度下疣柄魔芋和芋頭葉柄粗纖維含量的變化

不同溫度條件貯藏的葉柄中粗纖維含量的測(cè)定結(jié)果如圖5所示。新鮮采摘的疣柄魔芋葉柄和芋頭葉柄含有豐富的粗纖維，分別約為15.62%和10.87%。疣柄魔芋葉柄在室溫下貯藏，粗纖維含量先降低至11.78%，然后升高至17.52%，而芋頭葉柄的粗纖維含量在貯藏6 d時(shí)顯著升高至16.87%，其他貯藏時(shí)間內(nèi)粗纖維含量與初始值沒(méi)有顯著差異。4 ℃條件下貯藏，葉柄的粗纖維含量變化趨勢(shì)同室溫，疣柄魔芋葉柄在貯藏8 d時(shí)粗纖維含量最低為11.45%，而后緩慢升高至19.38%；芋頭葉柄粗纖維含量在貯藏20 d時(shí)最高、為15.00%，然后緩慢降低至12.27%。從貯藏8 d開(kāi)始，疣柄魔芋葉柄和芋頭葉柄在室溫下的粗纖維含量顯著高于4℃時(shí)的。楊光等［16］認(rèn)為纖維化速率較快可能是由于雷竹筍體內(nèi)水分含量下降導(dǎo)致的。而本試驗(yàn)中，粗纖維含量的變化趨勢(shì)與雷竹筍中粗纖維含量變化不一致，并不是隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)升高或降低，因此，芋柄的品質(zhì)變化除與水分含量變化相關(guān)外，還與其他因素有關(guān)，需進(jìn)一步探討。

圖5 不同貯藏溫度時(shí)疣柄魔芋葉柄和芋頭葉柄粗纖維含量的變化Fig.5 Change of crude fiber contents in A.paeoniifolius stalk and taro stalk at different storage temperatures

2.5 不同保鮮劑處理后疣柄魔芋和芋頭葉柄還原糖含量的變化

疣柄魔芋葉柄和芋頭葉柄分別經(jīng)苯甲酸鈉、山梨酸鉀、對(duì)羥基苯甲酸甲酯和1-MCP處理后，置于室溫中存放，貯藏過(guò)程中芋柄中還原糖含量的變化如圖6、圖7所示。未添加保鮮劑時(shí)疣柄魔芋葉柄和芋頭葉柄的保鮮期分別為12、14 d，添加保鮮劑的疣柄魔芋葉柄和芋頭葉柄的保鮮期均為13 d，因此，認(rèn)為添加保鮮劑和未添加保鮮劑的葉柄保鮮期沒(méi)有顯著差別。

從圖6可以看出，添加苯甲酸鈉能明顯抑制疣柄魔芋葉柄中的還原糖含量升高，而添加其他3種保鮮劑的樣品貯藏8 d時(shí)還原糖分別顯著升高至37.45%、32.85%和39.49%，說(shuō)明苯甲酸鈉對(duì)抑制疣柄魔芋品質(zhì)劣變有一定效果。由圖7可知，添加保鮮劑后芋頭葉柄的還原糖含量未出現(xiàn)峰值，且整個(gè)貯藏過(guò)程中，相同貯藏時(shí)間下，添加保鮮劑的芋頭葉柄中還原糖含量顯著低于未添加保鮮劑的樣品，說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)中選用的4種保鮮劑對(duì)抑制芋頭葉柄中還原糖升高有一定作用。

圖6 疣柄魔芋葉柄經(jīng)保鮮劑處理后還原糖含量的變化Fig.6 Change of reducing sugar content in A.paeoniifolius stalk with preservatives

圖7 芋頭葉柄經(jīng)保鮮劑處理后還原糖含量的變化Fig.7 Change of reducing sugar content in taro stalk with preservatives

圖8 疣柄魔芋葉柄經(jīng)保鮮劑處理后總糖含量的變化Fig.8 Change of total sugar content in A.paeoniifolius stalk with preservatives

2.6 不同保鮮劑處理后疣柄魔芋和芋頭葉柄總糖含量的變化

室溫條件下，添加保鮮劑的疣柄魔芋葉柄和芋頭葉柄總糖含量變化趨勢(shì)（圖8、圖9）與圖4一致。疣柄魔芋葉柄添加山梨酸鉀、對(duì)羥基苯甲酸甲酯和1-MCP后，貯藏期結(jié)束時(shí)，總糖顯著升高，而添加苯甲酸鈉的疣柄魔芋葉柄中總糖含量變化不明顯（圖8）。與未添加保鮮劑的芋頭葉柄樣品相比，添加4種保鮮劑均不能有效抑制總糖含量升高（圖9）。這可能與芋柄在不同貯藏期受到的主要影響因素不同有關(guān)［15］。

圖9 芋頭葉柄經(jīng)保鮮劑處理后總糖含量的變化Fig.9 Change of total sugar content in taro stalk with preservatives

2.7 不同保鮮劑處理后疣柄魔芋和芋頭葉柄粗纖維含量的變化

添加苯甲酸鈉、山梨酸鉀、對(duì)羥基苯甲酸甲酯和1-MCP后疣柄魔芋葉柄的粗纖維含量先升高后下降，最高時(shí)分別達(dá)19.77%、21.15%、20.40%、21.74%（圖10）。添加保鮮劑后，芋頭葉柄的粗纖維含量呈現(xiàn)緩慢上升，其中苯甲酸鈉、山梨酸鉀和1-MCP的保鮮效果較好，貯藏結(jié)束時(shí)粗纖維含量均低于未添加保鮮劑的（圖11）。表明4種保鮮劑對(duì)抑制疣柄魔芋葉柄粗纖維含量升高效果不明顯，除對(duì)羥基苯甲酸甲酯外，其他3種保鮮劑對(duì)抑制芋頭葉柄粗纖維含量升高均有一定作用。

圖10 疣柄魔芋葉柄經(jīng)保鮮劑處理后粗纖維含量的變化Fig.10 Change of crude fiber content in A.paeoniifolius stalk with preservatives

圖11 芋頭葉柄經(jīng)保鮮劑處理后粗纖維含量的變化Fig.11 Change of crude fiber content in taro stalk with preservatives

3 討論

蔬菜的貯藏主要有物理貯藏法、化學(xué)貯藏法和生物貯藏法，其中物理貯藏中的低溫冷藏法是目前食品保鮮方式中成本最低、保鮮期較長(zhǎng)、效果較好的一種方法，與其他方法相比，低溫冷藏法更能使果蔬保持鮮度、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和原有風(fēng)味［17］。多項(xiàng)研究表明，蔬菜在0～4℃條件下貯藏，能促使生菜內(nèi)酶活性下降，抑制微生物的繁殖且能避免冷害和褐變的發(fā)生［18-20］。本試驗(yàn)比較了4℃和室溫下貯藏過(guò)程中疣柄魔芋葉柄和芋頭葉柄生理生化指標(biāo)的變化，表明4℃貯藏更有利于保持葉柄的新鮮度、品質(zhì)更佳，與前人研究［11］較為一致。

苯甲酸鈉、對(duì)羥基苯甲酸甲酯、山梨酸鉀和1-MCP均為常見(jiàn)的食品保鮮劑，其中苯甲酸鈉、對(duì)羥基苯甲酸甲酯和山梨酸鉀具有一定的抑菌作用，而1-MCP則是通過(guò)抑制果蔬的呼吸作用而延長(zhǎng)保鮮期。本研究比較了添加和未添加保鮮劑的疣柄魔芋葉柄和芋頭葉柄在室溫下的保鮮期，表明兩個(gè)處理間沒(méi)有顯著性差異，原因可能為：試驗(yàn)過(guò)程中溫度一直較高，可能水分損失比微生物的影響更大，因此，保鮮劑的效果不明顯；芋柄采后多種因素導(dǎo)致芋柄的腐爛變質(zhì)。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，低溫能有效降低芋柄的水分損失，能有效延長(zhǎng)芋柄的保質(zhì)期；添加保鮮劑雖能在一定程度上延緩芋柄中營(yíng)養(yǎng)成分的代謝速度，但在本實(shí)驗(yàn)中觀察到添加保鮮劑并未有效延長(zhǎng)芋柄的保質(zhì)期。

在室溫貯藏條件下，疣柄魔芋葉柄和芋頭葉柄僅可分別保存12、14 d；在4 ℃貯藏，分別可存放25、29 d。芋柄中呼吸強(qiáng)度在貯藏過(guò)程中均較低，在4 ℃條件下貯藏，芋柄水分含量損失更慢。還原糖在貯藏過(guò)程中呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)；總糖含量略有增加，芋頭葉柄中的總糖含量在貯藏27 d時(shí)急劇降低；在貯藏過(guò)程中，疣柄魔芋葉柄中粗纖維含量先降低后升高，而芋頭葉柄中的粗纖維含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。低溫貯藏芋柄可以有效延緩水分損失和品質(zhì)劣變，從而達(dá)到延長(zhǎng)貯藏期的效果。室溫條件下添加保鮮劑的魔芋葉柄和芋頭葉柄的保鮮期均為13 d，與未添加保鮮劑的處理相比，保鮮時(shí)間無(wú)顯著性差異。芋柄添加保鮮劑處理后，在一定程度上抑制了還原糖、總糖和粗纖維含量的升高，具有延緩衰老的作用，但是，從芋柄的貯藏期上來(lái)看，室溫條件下添加幾種保鮮劑的作用較小。因此，可采用多種方法相結(jié)合的方式處理采后的芋柄，從而達(dá)到延長(zhǎng)保質(zhì)期的目的。

低溫貯藏、室溫貯藏和添加保鮮劑3種方式中，低溫貯藏是較理想的方法。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，若疣柄魔芋葉柄或芋頭葉柄采后置于4 ℃冷庫(kù)中保存，保鮮期約可達(dá)1個(gè)月。為進(jìn)一步提高保鮮后芋柄的品質(zhì)和保鮮期，需對(duì)芋柄采后生理生化機(jī)制和保鮮方法進(jìn)行深入系統(tǒng)研究。