馬鈴薯抑芽可濕性粉劑研發及抑芽效果研究

（山西農業大學（山西省農業科學院）農產品貯藏保鮮研究所，山西太原030031）

馬鈴薯原產于南美，傳入中國已有400余年歷史，馬鈴薯已經成為一些地區主要的農作物和人們的主要食物來源，隨著2015年我國馬鈴薯主糧化戰略的提出，我國馬鈴薯產業得到了極大的關注與投入[1-4]。從產業鏈的角度，相對于育種、栽培以及加工領域，馬鈴薯貯藏研究發展與投入相對滯后[5]，我國馬鈴薯多采用常溫庫和地窖貯藏，除采后病害引起腐爛外，發芽嚴重影響薯塊的品質，引起的損耗占總產量的20%～25%，另外，馬鈴薯發芽之后產生龍葵素等毒性物質具有很大的食用安全隱患[6-7]。雖然低溫貯藏可顯著抑制馬鈴薯塊莖的發芽，但低溫貯藏期間，塊莖中還原糖含量隨之上升[8]，這不僅會引起油炸制品顏色發黑，嚴重影響產品的外觀品質，還會增加食品中丙烯酰胺等潛在致癌物質[9-10]，已成為馬鈴薯加工產業發展的制約問題[11-12]。

鑒于氯苯胺靈[isopropyl N-（3-chlorophenyl）carbamate，CIPC]在常溫、低溫條件下都有良好的抑芽效果，因此可在一定程度上替代低溫冷藏來抑制馬鈴薯的發芽，普通農戶所建立的儲藏窖內實施CIPC處理就可以得到較好的抑芽效果，節省了冷庫建造和管理的成本，也降低了低溫糖化帶來的風險[13-15]。毒理學分析表明CIPC屬于低毒產品（CIPC大鼠口服半數致死劑量>2 000 mg/kg～4 200 mg/kg）[16]，以 CIPC 為主要成分的抑芽劑使用最為廣泛。但CIPC對馬鈴薯抑芽作用是不可逆的，因此不能將其應用于種薯[17-18]。其中美國埃爾夫-阿托公司發明的“戴科”（DECO）馬鈴薯抑芽劑，作為成熟產品在世界上被許多國家廣泛應用，該產品性能優越、效果明顯、使用簡便[19-20]，但由于長期由國外廠商壟斷，價格昂貴，目前主要在具有一定規模的加工企業和科學研究中有所使用，在馬鈴薯產業主要以農戶為單位的經營現狀下，很難大面積應用。所以，以降低馬鈴薯抑芽劑使用成本為出發點，本研究以CIPC為主要成分進行馬鈴薯抑芽可濕性粉劑研發。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

馬鈴薯：晉薯16號馬鈴薯，采自山西省呂梁市嵐縣，在13℃～18℃避光條件下愈傷15 d后，選擇大小適中，無傷無病的馬鈴薯塊莖為試材進行試驗。

氯苯胺靈、硅藻土、羧甲基纖維素鈉（carboxymethylcellulose sodium，CMC-Na）、十二烷基苯磺酸鈉、木質素磺酸鈣、十二烷基硫酸鈉（sodium dodecyl sulfate，SDS）：上海阿拉丁生化科技股份有限公司；聚乙二醇8000（polyethylene glycol 8000，PEG 8000）：生工生物工程（上海）股份有限公司；擴散劑MF、凈洗劑LS、二異丁基萘磺酸鈉：青島優索化學科技有限公司；潤濕劑NP-400：廣州市創玥化工有限公司。

1.2 主要設備

ZN-04A型粉碎機：中科耐馳技術（北京）有限公司；FD10臺式冷凍干燥機：上海精密儀器儀表有限公司。

1.3 方法

1.3.1 馬鈴薯抑芽可濕性粉劑母粉制備

首先使用粉碎機對載體硅藻土進行粉碎處理，過44 μm篩后，分裝至500 mL廣口瓶中并于80℃干燥處理2 d后備用。隨后將干燥后的載體硅藻土與氯苯胺靈原藥按照50%和2.5%的用量進行混合，并用多功能粉碎機進行粉碎和混合，同樣過44 μm篩后制得馬鈴薯抑芽可濕性粉劑母粉。獲得母粉后，參照國標GB/T 5451-2001《農藥可濕性粉劑潤濕性測定方法》和GB/T 14825-2006《農藥懸浮率測定方法》中的方法對母粉的潤濕性和懸浮率進行測定。

1.3.2 馬鈴薯抑芽可濕性粉劑助劑種類及用量篩選

1.3.2.1 分散劑種類及用量篩選

1）種類篩選：以 CMC-Na、擴散劑 MF、PEG 8000、凈洗劑LS和木質素磺酸鈣為分散劑，分別以10%的添加量與母粉混合，并使用多功能粉碎機進行粉碎，過44 μm篩和以硅藻土補足100%后，參照相關國標方法測定各分散劑加入后對制劑潤濕性和懸浮性的影響。以潤濕時間短、懸浮率高為評價標準。以不加分散劑為對照，各處理和試驗均重復3次。

2）用量篩選：篩選出較優分散劑后再分別以1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%和 10%的添加量，再次將較優分散劑與母粉進行混合、粉碎、過44 μm篩和以硅藻土補足100%，并按照相關國標方法測定不同用量下分散劑對制劑潤濕性和懸浮性的影響，以期明確較優分散劑的制劑用量。

1.3.2.2 潤濕劑的種類及用量篩選

1）種類篩選：以二異丁基萘磺酸鈉、SDS、十二烷基苯磺酸鈉和NP-400為潤濕劑，同樣分別以10%的添加量與混有10%凈洗劑LS的母粉混合，并使用多功能粉碎機進行粉碎，過44 μm篩和以硅藻土補足100%后，參照相關國標方法測定各潤濕劑加入后對制劑潤濕性和懸浮性的影響。以潤濕時間短、懸浮率高為評價標準。

2）用量篩選：同樣在篩選出較優分散劑后分別以1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%和10%的添加量，再次將較優潤濕劑與母粉進行混合、粉碎、過44 μm篩和以硅藻土補足100%，并按照相關國標方法測定不同用量下潤濕劑對制劑潤濕性和懸浮性的影響，以期明確較優潤濕劑的制劑用量。

1.3.3 馬鈴薯抑芽可濕性粉劑助劑配方正交試驗優化

篩選出馬鈴薯抑芽可濕性粉劑制備中的較優助劑種類和用量后，使用正交試驗對分散劑和潤濕劑的最佳組合和用量進行優化篩選，以期得到一種較優的助劑組合。正交試驗各因素和水平見表1。

1.3.4 馬鈴薯抑芽可濕性粉劑產品合格性檢測

獲得馬鈴薯抑芽可濕性粉劑的最佳助劑配方和用量后，將助劑和母粉混合、粉碎和過44 μm篩后制得馬鈴薯抑芽可濕性粉劑產品，隨后對該產品的懸浮性、潤濕性、含水量、pH值、低溫貯藏穩定性和熱貯穩定性進行測定。

表1 馬鈴薯抑芽可濕性粉劑助劑配方正交試驗因素和水平Table 1 Factors and levels in orthogonal test for auxiliaries formula of potato buds-inhibiting wettable powder

懸浮性測定：參照國標GB/T 14825-2006《農藥懸浮率測定方法》進行測定。

潤濕性測定：參照國標GB/T 5451-2001《農藥可濕性粉劑潤濕性測定方法》進行測定。

含水量測定：采用真空冷凍干燥法，對其含水量進行測定。稱取馬鈴薯抑芽可濕性粉劑10 g（m1），置于干燥培養皿中，并于真空冷凍干燥機中進行冷凍干燥，每隔24 h取出于玻璃干燥器中回溫至室溫（8℃～12℃）后稱重，直至質量不發生變化，并記錄m2。按照下列公式計算含水量：

含水量/%=（m1-m2）/m1×100

pH值測定：參照國標GB/T 1601-1993《農藥pH值的測定方法》進行測定。

熱貯穩定性測定：稱取馬鈴薯抑芽可濕性粉劑產品20 g，置于（54±2）℃熱貯14 d后，參照國標相關方法對其懸浮率和潤濕性進行測定。

低溫貯藏穩定性：稱取馬鈴薯抑芽可濕性粉劑產品20 g，置于（0±2）℃低溫貯藏7 d后，參照國標相關方法對其懸浮率和潤濕性進行測定。

1.3.5 抑芽效果比較試驗

本試驗試材為晉薯16號馬鈴薯，共設4個處理：CK（不做任何處理）；其它3個處理使用馬鈴薯抑芽可濕性粉劑（CIPC含量2.5%），根據不同用量分別記為T1（400mg/kg）、T2（600 mg/kg）和 T3（800 mg/kg）。試驗采用隨機取樣分堆，按用量稱取可濕性粉劑，按試驗設計的用量將抑芽劑加水稀釋50倍后，均勻噴灑在馬鈴薯表面，用塑料布捂蓋5 d后，置于室溫（8℃～12℃）進行觀察測定。每個處理150 kg薯塊，重復3次。

每月統計各處理的總薯塊數、發芽薯塊數和腐爛薯塊數，并對每箱薯塊進行稱重，計算各處理的腐爛率、失重率、發芽率和發芽長度。失重率與腐爛率參考王潔等[21]的方法測定，發芽率對處理中馬鈴薯塊莖萌發數量與塊莖總個數的比例，計算公式如下：

1.4 數據統計及分析

試驗采用完全隨機設計，試驗結果為測定3次數據的平均值±標準誤差，數據采用DPS處理系統進行方差分析，多重比較采用Duncan新復極差測驗，顯著水平取P＜0.05（差異顯著）。用Excel軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 不同分散劑粉劑懸浮率和潤濕性的影響結果

不同分散劑粉劑懸浮率和潤濕性比較見圖1。

圖1 不同分散劑粉劑懸浮率和潤濕性比較Fig.1 Comparison of suspension rates and wettability of different dispersant powders

測定不同分散劑對馬鈴薯抑芽可濕性粉劑懸浮率和潤濕性的影響，發現除分散劑木質素磺酸鈣外，其余分散劑均可提高母粉懸浮率，但添加分散劑后反而延長了母粉潤濕時間；在懸浮率方面以CMC-Na和凈洗劑LS效果較好，母粉添加二者之后懸浮率分別提高36.46%和43.16%；雖然分散劑PEG 8000和擴散劑MF也在一定程度上提高了母粉懸浮率，但加入二者后的懸浮率僅為50.37%和40.83%，明顯低于國標要求（≥70%）。另外雖然CMC-Na和凈洗劑LS可明顯提高制劑懸浮率，但加入后分別使制劑的潤濕時間延長了77.76 s和85.60 s同其他分散劑相比潤濕時間較長，但均低于國標要求（≤120 s）。因此選擇CMCNa和凈洗劑LS作為馬鈴薯抑芽可濕性粉劑的較優分散劑，但后期需進一步優化用量和改善其潤濕特性。

2.2 較優分散劑不同用量對馬鈴薯抑芽可濕性粉劑懸浮率和潤濕性的影響結果

比較CMC-Na和凈洗劑LS兩種分散劑不同用量對粉劑懸浮率和潤濕性的影響見圖2。

圖2 不同用量分散劑對粉劑懸浮率和潤濕性的影響Fig.2 Effect of different amounts of dispersants on suspension rates and wettability of powders

由圖2可知：在潤濕性方面隨著添加量的增加潤濕特性下降，在懸浮率方面，隨著添加量的減少不斷呈現下降趨勢，當二者的添加量低于5%時，其懸浮率均出現顯著下降，且均低于70%，說明在單獨使用二者去改善馬鈴薯抑芽可濕性粉劑懸浮性時用量不能低于5%；當二者分散劑用量在5%～9%之間時，制劑懸浮率差異較小，且均在70%以上，符合國標要求，因此在后期助劑配方優化時可將二者的最高用量確定為5%左右，此時制劑在滿足懸浮率要求的同時，還具有良好潤濕性。

2.3 不同潤濕劑對馬鈴薯抑芽可濕性粉劑懸浮率和潤濕性的影響結果

不同潤濕劑對馬鈴薯抑芽可濕性粉劑懸浮率和潤濕性的影響見圖3。

在篩選得到CMC-Na和凈洗劑LS兩種分散劑基礎上，對不同潤濕劑進行篩選，結果發現：4種潤濕劑在改善制劑潤濕性方面效果差異顯著，其中二異丁基萘磺酸鈉效果最好，其次為SDS；以NP-400效果最差，且添加4種潤濕劑后對制劑懸浮率影響不大，說明使用二異丁基萘磺酸鈉和SDS可有效改善制劑潤濕性，而不降低制劑懸浮率。

圖3 不同潤濕劑對馬鈴薯抑芽可濕性粉劑懸浮率和潤濕性的影響Fig.3 Effect of different wetting agents on suspension rates and wettability of potato bud-inhibiting wettable powder

2.4 較優潤濕劑不同用量對馬鈴薯抑芽可濕性粉劑懸浮率和潤濕性的影響結果

比較二異丁基萘磺酸鈉和SDS兩種潤濕劑用量對粉劑懸浮率和潤濕性的影響見圖4。

圖4 不同用量潤濕劑對粉劑懸浮率和潤濕性的影響Fig.4 Effect of different amounts of wetting agents on suspension rates and wettability of powders

在篩選出馬鈴薯抑芽可濕性粉劑較優潤濕劑后，還對其用量進行了單因素試驗，結果表明：在懸浮率方面，2種潤濕劑在不同用量下對制劑懸浮特性影響不大，不同用量下均具有較好懸浮性。潤濕劑二異丁基萘磺酸鈉在其用量達4%時便可大大縮短制劑潤濕時間，潤濕時間接近70s；而潤濕劑SDS則需用量達7%～8%方可達到相同效果。另外，對市場可濕性粉劑潤濕性進行測定后發現，多數制劑的潤濕時間均在80 s以下，因此雖然制劑在未添加潤濕劑時，潤濕時間已達國標要求，但明顯低于市售藥劑，因此后續還需進一步優化制劑潤濕性，綜合考慮后分別選擇4%和7%為二異丁基萘磺酸鈉和SDS用量最大值。

2.5 馬鈴薯抑芽可濕性粉劑助劑配方和用量正交試驗結果

馬鈴薯抑芽可濕性粉劑助劑配方和用量的正交試驗優化結果見表2。

表2 馬鈴薯抑芽可濕性粉劑助劑配方和用量的正交試驗優化結果Table 2 Optimized results in orthogonal test for formula and amounts of auxiliaries of potato buds-inhibiting wettable powder

對較優潤濕劑和分散劑的配比及用量進行正交試驗優化后發現：在懸浮率方面以處理6、處理8和處理9效果最好，懸浮率大于80%；在潤濕性方面以處理4、處理5、處理7和處理8效果最好潤濕時間均在70 s以下。綜合考慮懸浮特性和潤濕特性，各處理中以處理7和處理8組合效果最好。另外，由于懸浮特性對可濕性粉劑的藥效影響較大，因此選擇處理8作為馬鈴薯抑芽可濕性粉劑制備過程中的助劑最佳配方，配方為：CIPC 2.5%、硅藻土79.5%、凈洗劑LS 6%、CMC-Na 3%、二異丁基萘磺酸鈉2%和SDS 7%。

2.6 馬鈴薯抑芽可濕性粉劑產品合格性檢測結果

在獲得最佳配方后，由于目前沒有馬鈴薯抑芽可濕性粉劑的國家標準，本研究以GB/T 9552-2017《百菌清可濕性粉劑》國標作為參考對象進行比較，馬鈴薯抑芽可濕性粉劑產品合格性檢測結果見表3。

表3 馬鈴薯抑芽可濕性粉劑產品合格性檢測結果Table 3 Test results for eligibility of potato buds-inhibiting wettable powder products

制劑合格性作為其商品化的一個關鍵條件，對其后期市場應用具有重要影響，因此在依據最優配方獲得馬鈴薯抑芽可濕性粉劑產品后，本研究還對其產品的合格性進行了檢驗。結果表明：所有指標中除潤濕時間稍微高于參照國標60 s外，其余指標均符合國標要求。說明使用該配方可制得質量優良的馬鈴薯抑芽可濕性粉劑產品。

2.7 馬鈴薯抑芽可濕性粉劑對馬鈴薯腐爛率和失重率的影響

馬鈴薯抑芽劑不僅對塊莖發芽有抑制作用，而且對貯藏期間的馬鈴薯腐爛和失重也有影響，不同使用劑量的馬鈴薯抑芽可濕性粉劑對塊莖腐爛率和失重率的影響見圖5。

圖5 不同使用劑量對塊莖腐爛率和失重率的影響Fig.5 Effect of different amounts on decay rates and weight loss rates of potato tubers

由圖5A可知，對照組馬鈴薯塊莖腐爛率高于其它處理，并且隨抑芽劑使用濃度的升高，塊莖的腐爛率呈降低趨勢，腐爛率由高到低的順序為：CK>T1>T2>T3。可見，在常溫貯藏條件下，該抑芽劑對貯藏期間抑制塊莖腐爛起積極作用。

由圖5B可知，貯藏期間馬鈴薯塊莖的失重率在9.72%～14.25%之間。不同濃度抑芽劑處理中塊莖的失重率均低于對照組，并且塊莖失重率隨抑芽劑濃度的上升而下降，但T1和T2的失重率比較接近，T3的失重率明顯低于T1和T2，CK處理的失重率最高。由此可知，同對照組比較，使用馬鈴薯抑芽劑可一定程度上降低馬鈴薯塊莖營養物質和水分損耗，具有一定的保鮮作用。

2.8 馬鈴薯抑芽可濕性粉劑對馬鈴薯發芽率和發芽長度的影響

馬鈴薯塊莖發芽率和發芽長度是檢驗馬鈴薯抑芽劑抑芽效果的關鍵指標，馬鈴薯抑芽可濕性粉劑對馬鈴薯發芽率和發芽長度影響結果見圖6。

除對照CK全部發芽外，各處理的發芽率在14.39%～84.51%之間。由圖6A可知，T2和T3的抑芽率比較接近。發芽率由高到低的順序為：CK>T1>T2>T3。由此可知，抑芽劑抑芽效果與使用濃度關系密切，800 mg/kg的馬鈴薯抑芽可濕性粉劑，抑芽效果最佳，貯藏5個月抑芽率在85.61%。

圖6 不同處理對塊莖發芽率和發芽長度的影響Fig.6 Effect of different amounts on germination rates and germination length of potato tubers

除了發芽率，發芽長度也是判斷抑芽效果的重要指標。如圖6B所示，室溫（8℃～12℃）貯藏5個月，使用抑芽劑處理的馬鈴薯塊莖的發芽長度均低于對照組，隨抑芽劑使用濃度的增加而降低，發芽長度由高到低的順序為：CK>T1>T2>T3。可見，抑芽劑不僅降低塊莖發芽率，還會抑制薯芽的生長。圖7為貯藏5個月后晉薯16號馬鈴薯的外觀品質。

圖7 晉薯16號馬鈴薯外觀品質（貯藏5個月）Fig.7 Appearance quality of a potato cultivar Jinshu 16（after storage of 5 months）

3 結論與討論

本研究以氯苯胺靈為主要抑芽成分，選擇吸附性強、分散性好、含量豐富、具有一定保濕效果的無毒無味的硅藻土作為基料[22]，將抑芽劑主效成分通過液化工藝吸附在母料上制備母粉，然后通過分散劑和潤濕劑種類及用量篩選得到最佳配方，并且該抑芽可濕性粉劑通過合格性檢測，最優配方為：CIPC 2.5%、硅藻土79.5%、凈洗劑LS 6%、CMC-Na 3%、二異丁基萘磺酸鈉2%和SDS 7%。

本研究中，在室溫8℃～12℃條件下貯藏5個月，800 mg/kg的抑芽劑使用劑量，對馬鈴薯推遲萌動、減少發芽效果顯著，抑芽率在85.61%，與對照以及其他處理相比，在抑制塊莖腐爛率和失重率上升方面均有一定作用，該研究結果與陳彥云等[23]、李守江等[24]和田世龍等[25]研究結果類似。800 mg/kg使用劑量相當于1 t馬鈴薯的抑芽劑用量為20 g（以純CIPC質量計），與使用最為廣泛的美國埃爾夫-阿托公司“戴科”（DECO）馬鈴薯抑芽劑（常溫貯藏5個月抑芽率為78.21%～84.78%）相比，使用劑量和抑芽效果基本相當。而且本研究抑芽可濕性粉劑價格更便宜，使用抑芽劑每公斤馬鈴薯增加成本0.02元左右，因此在馬鈴薯的貯藏保鮮中的確有推廣的必要。