不同貯藏期馬鈴薯塊莖鮮切后貨架品質變化規律

徐超，趙雅琦，王清，左進華，袁樹枝，劉杰，嚴瑞河，封碧紅

1(廣西大學 農學院，廣西 南寧，530000)2(北京市農林科學院農產品加工與食品營養研究所，蔬菜研究所， 農業農村部蔬菜產后處理重點試驗室，果蔬農產品保鮮與加工北京市重點試驗室，農業農村部華北地區 園藝作物生物學與種質創制重點試驗室，農業農村部都市農業(北方)重點試驗室，北京，100097) 3(內蒙古華頌農業科技有限公司，內蒙古 赤峰，024000)

馬鈴薯(SolanumtuberosumL.)為茄科茄屬一年生草本植物，富含淀粉、膳食纖維、維生素和氨基酸等營養物質，素有“地下蘋果”之美譽[1]。馬鈴薯除具有豐富的營養物質外，還有多種生物活性物質，如多酚、黃酮等，使其具有預防消化系統疾病、抑制肥胖、維持機體平衡等功效，可廣泛用于食品、醫藥等領域[2]。近年來，隨著人民生活質量的提高和生活節奏的加快，鮮切馬鈴薯因其安全、清潔、新鮮、食用方便等諸多特點而受到消費者的青睞[3]。

馬鈴薯塊莖鮮切后極易發生酶促褐變，鮮切產品變褐變黑，導致其感官品質下降、營養流失、貨架期縮短，嚴重制約其產業發展[4]。目前，鮮切馬鈴薯褐變的研究多采用物理方法(如真空包裝[2]、超聲波[5])和化學方法(如添加抗壞血酸[6]、L-半胱氨酸[7])等。但關于采后不同貯藏期馬鈴薯對其鮮切產品褐變的影響鮮有報道，鑒于此，本實驗以‘華頌七號’品種馬鈴薯為試材，對不同貯藏期的馬鈴薯塊莖進行鮮切加工，于4 ℃下貯藏，旨在探討不同馬鈴薯塊莖貯藏期對其鮮切產品褐變及抗氧化酶活性的影響，以期進一步明確不同貯藏期下馬鈴薯鮮切產品的品質動態變化規律，為生產加工中確定適宜的鮮切馬鈴薯產品銷售期提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

馬鈴薯(‘華頌七號’)，烏蘭察布市察右前旗農場；40 cm×25 cm型0.03 mm厚度PE保鮮袋，北京華盾雪花塑料有限公司；濃鹽酸、甲醇、冰醋酸，天津市光復科技發展有限公司；NaClO、鄰苯二酚，國藥集團化學試劑有限公司；愈創木酚、Na2HPO4，西隴化工股份有限公司。以上試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

GY-3型硬度計，浙江托普儀器有限公司；UV-1800紫外分光光度計，上海精密科學儀器有限公司；Agilent 7820A氣相色譜儀，安捷倫科技有限公司；TGL-20M高速臺式冷凍離心機，湖南湘儀離心機儀器有限公司；CR400色差計，日本Konica Minolta公司；F-940便攜式氣體分析儀，美國FELIX公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 馬鈴薯分組及處理方法

選取大小一致、外形完好、無機械傷和病蟲害的馬鈴薯作為試材，4 ℃下貯藏90 d。每隔30 d取10 kg樣品進行鮮切加工，設置T0組為貯藏0 d，T1組為貯藏30 d，T2組為貯藏60 d，T3組為貯藏90 d。具體操作如下：將馬鈴薯于NaClO溶液(體積分數1%)中浸泡10 min，削皮鮮切產品(長約7 cm，寬約5 cm，厚度約為3 mm)后用去離子水清洗1 min，然后用吸水紙迅速將鮮切產品擦干裝入0.03 mm的PE保鮮袋中，每袋放9片，折口，于4 ℃冷庫貯藏(相對濕度85%～90%)，每天進行相關指標測定及取樣凍存，每組進行3次重復實驗。

1.3.2 感官評價

感官評價參考周文萍等[8]的方法。選擇本實驗室經過感官評價訓練的9名人員，對鮮切產品色澤、質地進行評分，取平均值作為樣品的感官得分。評分標準如表1所示。

表1 不同貯藏期馬鈴薯塊莖鮮切產品感官評分標準Table 1 Standards for sensory evaluation of fresh-cut potatoes during different storage periods

1.3.3 色差、褐變指數、硬度、呼吸強度和乙烯釋放量的測定

色差：使用CR-400色差計于每個鮮切產品的上中下部位分別隨機選擇3個點進行測量。褐變指數(browning index，BI)：參照PALOU等[9]的方法計算。

硬度：使用GY-3型硬度計在每個鮮切產品的上、中、下部位分別取3個點測定。

呼吸強度：將馬鈴薯切片置于500 mL密閉容器放在4 ℃庫中30 min，使用F-940便攜式氣體分析儀測定其呼吸強度，重復測定3 次。

乙烯釋放量：采用氣相色譜法測定[2]。將馬鈴薯切片置于1 L密閉容器中放置1 h，頂空抽吸1 mL氣體，將其注入氣相色譜儀(Agilent 7820 A)中。儀器設定：載氣壓力及流量為0.5 MPa，流量為30 mL/min；輔助氣為氫氣壓力0.4 MPa，檢測器室溫200 ℃；進樣方式為無分流進樣，1 min后打分流閥。

1.3.4 總酚、類黃酮、木質素和各酚類物質含量測定

總酚含量和類黃酮含量的測定參考徐冬穎等[2]的方法：稱取1 g樣品，加入5 mL 1%鹽酸-甲醇溶液，充分研磨提取，于4 ℃，12 000×g條件下離心10 min。取上清液分別于280、325 nm測定吸光度值。

木質素含量測定參照YIN等[10]的方法：稱取3 g樣品，加入3 mL乙醇(體積分數95%)研磨勻漿，在12 000×g，4 ℃離心10 min，取沉淀物用乙醇(體積分數95%)沖洗3次，再用V(乙醇)∶V(正已烷)=1∶2溶液沖洗3次，將沉淀物干燥至恒重，將其溶于1 mL溴化乙酰-冰醋酸(體積分數25%)溶液中，70 ℃恒溫水浴30 min，冷卻后加入1 mL NaOH(2 mol/L)溶液中止反應，然后加入2 mL冰醋酸和0.1 mL鹽酸羥胺(7.5 mol/L)，4 ℃，12 000×g離心，取上清液0.02 mL，用冰醋酸定容至5 mL，在280 nm下測定樣品吸光度值，重復測3次。

酚類物質含量測定采用高效液相色譜法[11]：稱取2 g樣品加入到2 mL甲醇中，40 kHz超聲處理1 h,10 000×g離心15 min，取上清液，用微孔濾膜(0.22 μm)過濾后用于HPLC分析。流動相A：體積分數為1%甲酸水溶液；流動相B：甲醇(99.9%)；色譜柱為Eclipse Plus C18(250 mm×4.6 mm，5 μm)；進樣量10 μL，流速0.6 mL/min，柱溫30 ℃，檢測波長280 nm。

1.3.5 相關酶活力的測定

多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)、過氧化物酶(peroxidase，POD)和苯丙氨酸解氨酶(phenylalnine ammonialyase，PAL)活性參照徐冬穎等[2]的方法測定。以1 g鮮質量樣品分別在410、290 nm處1 min吸光度變化0.01為1個PPO、PAL活性單位(U)；以1 g鮮質量樣品在470 nm處1 min吸光度變化1為1個POD活性單位(U)。

4-香豆酰輔酶A連接酶(4-coumaryl coA ligase，4CL)和肉桂酸-4-羥化酶(cinnamic acid 4-hydroxylase，C4H)活力的測定參考范存斐等[12]方法。以1 g鮮質量樣品在290、340 nm處1 h吸光度變化0.01為1個4CL、C4H活性單位(U)。

1.4 數據統計分析

利用SPSS 17.0軟件對數據進行差異顯著性檢驗(P<0.05)及相關性分析，圖中相同貨架期的不同小寫字母表示數據之間的差異性(P<0.05)；利用Origin 2020軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 貯藏期對馬鈴薯塊莖鮮切產品的感官品質及色澤的影響

感官評分是評價鮮切果蔬品質的重要方法之一，主要包括外觀品質、色澤、味道、質地等，可直觀反映果蔬的商品價值[13]。如圖1-a所示，不同貯藏期馬鈴薯塊莖鮮切產品在貨架期0～4 d內，各處理組感官得分均呈下降的趨勢，且感官評分<70，失去商品性。在貨架期第2天時，T0和T1處理組感官評分顯著高于T2和T3處理組(P<0.05)，T2和T3處理組鮮切產品表面呈嚴重紅褐色，感官評分分別為67.3、64.5，失去商品價值。而T0和T1處理組僅出現輕微褐變，鮮切產品表面呈淡黃色，至貨架期第3天時, T1和T2處理組產品表面才出現較為嚴重的褐變，其感官評分分別為70.8、70.1，達商品極限，其外觀品質如圖1-e所示。綜上可知，隨著馬鈴薯貯藏時間的延長，其鮮切產品貨架期感官品質迅速下降，貨架期縮短。

由圖1-b～圖1-d可知，隨著貨架期的延長，4組處理的馬鈴薯鮮切產品均呈現出L*值減小，a*值和BI值增大的趨勢，貨架期間馬鈴薯褐變程度增加，鮮切產品表面變暗、黃綠色減少。在貨架3 d時，a*值在T0和T1處理間差異不顯著(P>0.05)，但在其他處理組均有顯著差異(P<0.05)。此外，4組處理的L*值和BI值均出現顯著差異(P<0.05)。這說明，隨著貯藏期的延長，馬鈴薯塊莖鮮切產品在貨架期間加速褐變。

a-感官評分；b-L*值；c-a*值；d-BI；e-外觀品質圖1 貯藏期對馬鈴薯塊莖鮮切產品的感官評分、L*值、a*值、BI和外觀品質的影響Fig.1 Effects of different storage periods on sensory evaluation and L*,a*,BI values and appearance of fresh-cut potatoes

2.2 貯藏期對馬鈴薯塊莖鮮切產品硬度的影響

由圖2可知，各貯藏期馬鈴薯鮮切產品硬度在貨架期間均呈下降趨勢，且在整個貨架期間，T0和T1處理組鮮切產品硬度均顯著高于其他兩個處理組(P<0.05)。至貨架結束時，T0、T1、T2和T3處理組馬鈴薯鮮切產品硬度分別降為初始的92.5%、90.7%、84.9%和82.9%。由上可知，貯藏時間越長，馬鈴薯塊莖鮮切產品的硬度在貨架期間下降也更為迅速。

圖2 貯藏期對馬鈴薯塊莖鮮切產品硬度的影響Fig.2 Effects of different storage periods on firmness of fresh-cut potatoes

2.3 貯藏期對馬鈴薯塊莖鮮切產品呼吸強度和乙烯釋放量的影響

呼吸強度和乙烯釋放量是反應果蔬成熟與衰老的重要指標[14]。由圖3-a可知，各處理組的馬鈴薯經鮮切加工后，在貨架初期，呼吸強度均急劇上升，貨架1 d時達到峰值，然后逐漸下降，這可能是由于切割產生的機械傷誘發了切片呼吸速率的急劇上升，之后隨著馬鈴薯切片的褐變衰老，其呼吸強度逐漸下降，至貨架期結束時，4組處理的馬鈴薯鮮切產品呼吸強度分別為5.87、6.99、8.38、9.85 mg/(kg·h)。這說明隨著馬鈴薯塊莖貯藏時間的延長，各處理組鮮切產品的呼吸強度在貨架期間亦相應增加。

a-呼吸強度；b-乙烯釋放量圖3 貯藏期對馬鈴薯塊莖鮮切產品呼吸 強度和乙烯釋放量的影響Fig.3 Effects of different storage periods on respiration intensity and ethylene release of fresh-cut potatoes

如圖3-b所示，隨著貨架期的延長，各處理組馬鈴薯鮮切產品乙烯釋放量均呈上升的趨勢。整個貨架期間，T0與T1處理組馬鈴薯鮮切產品乙烯釋放量顯著低于其他兩處理組(P<0.05)。因此，貯藏前30 d(即T0和T1處理組)的馬鈴薯鮮切產品產生較低的乙烯含量，更利于保持其貨架期的品質。

2.4 貯藏期對馬鈴薯鮮切產品的總酚含量影響

酚類物質是重要的抗氧化物質之一，同時也是果蔬酶促褐變的關鍵底物[15]。由圖4-a可知，至貨架期第2天時，T0與T1處理組馬鈴薯鮮切產品總酚含量顯著高于T2與T3處理組(P<0.05)。由圖4-b和4-c可知，綠原酸是鮮切馬鈴薯中含量最高的酚類物質，肉桂酸次之，在貨架期間其含量均呈下降趨勢。由圖4-d～圖4-f可知，4組處理沒食子酸、兒茶素和對羥基甲苯酸在貨架期間均呈先上升后下降的趨勢，沒食子酸含量在貨架第2天時達到峰值；除T2處理組外，兒茶素和對羥基苯甲酸均在貨架第3天時達到峰值，這可能是由于貨架前期PPO活性下降，減緩了其分解和消耗。由圖4-g可知，各處理組阿魏酸在貨架期間呈先下降后上升趨勢，T0組阿魏酸含量顯著高于其他處理組(P<0.05)。由圖4-h可知，各處理組對香豆酸含量呈先升高后降低的趨勢，在第3天時達到峰值，這可能由于貨架后期木質素迅速合成消耗大量的對香豆酸從而導致其含量降低。綜上，隨著貯藏期的延長，馬鈴薯鮮切產品中總酚含量不斷降低，其中綠原酸和肉桂酸含量下降較為明顯，且在貨架期間的含量亦不斷下降。

a-總酚；b-綠原酸；c-肉桂酸；d-沒食子酸；e-兒茶素；f-對羥基苯甲酸；g-阿魏酸；h-對香豆酸圖4 貯藏期對馬鈴薯塊莖鮮切產品酚類物質含量的影響Fig.4 Effects of different storage periods on the content of phenolics

2.5 貯藏期對馬鈴薯塊莖鮮切產品的類黃酮和木質素含量的影響

果蔬在成熟衰老的過程中會產生大量活性氧，從而損傷細胞膜，導致營養物質的流失，加速褐變，而類黃酮對活性氧和自由基具有清除能力[16]。由圖5-a可知，在貨架期間，各處理組馬鈴薯鮮切產品的類黃酮含量均呈上升趨勢，且T0處理組的類黃酮含量顯著高于其他處理組(P<0.05)。貨架期結束時T0和T1處理組類黃酮含量分別為2.2、2.1 mg/g，遠高T2和T3組的1.8、1.7 mg/g。說明貯藏時間越短，貨架期間馬鈴薯類黃酮含量越高，清除活性氧和自由基的能力越強。

a-類黃酮；b-木質素圖5 貯藏期對馬鈴薯塊莖鮮切產品的 類黃酮和木質素含量的影響Fig.5 Effects of different storage periods on flavonoid and lignin contents of fresh-cut potatoes

機械損傷會誘導木質素合成，促進木質素的積累，加速組織木質化，造成果蔬食用品質下降[17]。如圖5-b所示，隨著貨架期的延長，馬鈴薯鮮切產品的木質素含量整體呈上升的趨勢。至貨架期4 d時，T1、T2、T3處理組木質素含量分別為T0處理組的1.2、1.7、2.4倍。這表明馬鈴薯貯藏時間越短，其鮮切產品貨架期木質素含量越低，木質化程度越低。

2.6 貯藏期對馬鈴薯塊莖鮮切產品的PAL、C4H和4CL活性的影響

PAL是苯丙烷類物質代謝中與酚類物質生物合成直接相關的酶，能夠將苯丙氨酸分解成酚類和類黃酮等物質[18]。由圖6-a可知，貨架期間各處理組的馬鈴薯鮮切產品PAL活性均呈上升的趨勢，且酶活性T0>T1>T2>T3。這表明貯藏前期(即T0和T1)，馬鈴薯鮮切產品在貨架期中PAL活性較高，有利于促進酚類物質的合成。

a-PAL；b-C4H；c-4CL圖6 貯藏期對馬鈴薯塊莖鮮切產品PAL、 C4H和4CL活性的影響Fig.6 Effects of different storage periods on PAL,C4H and 4CL activity of fresh-cut potatoes

C4H和4CL活性的高低與木質素含量密切相關[19]。如圖6-b～圖6-c所示，各處理組的C4H和4CL活性在貨架期間整體均呈上升趨勢。其中，T2與T3處理組中的C4H、4CL活性顯著高于其他兩個處理組(P<0.05)。因此，隨著馬鈴薯貯藏時間的延長，其鮮切產品的C4H和4CL在貨架期中具有更高的活性，促進木質素的合成，加速了鮮切產品木質化進程，降低產品品質。

2.7 貯藏期對馬鈴薯鮮切產品的PPO和POD活性的影響

PPO可催化酚類物質氧化形成褐色物質，從而引發酶促褐變[20]。由圖7-a可知，在貨架期間，PPO活性呈先下降后上升的趨勢，且T0和T1處理組酶活性均顯著低于其他兩個處理組。至貨架期4 d時，T1、T2和T3處理組的PPO活性分別是T0組的1.1、1.2、1.35倍。故馬鈴薯塊莖貯藏期時間越長，其鮮切產品PPO活性越高，加速了產品貨架期間酶促褐變進程。

a-PPO；b-POD圖7 貯藏期對馬鈴薯塊莖鮮切產品PPO和POD 活性的影響Fig.7 Effects of different storage periods on PPO and POD activity of fresh-cut potatoes

POD亦可通過將酚類和類黃酮類物質氧化參與酶促褐變[21]。由圖7-b可知，在整個貨架期間，不同處理組馬鈴薯鮮切產品POD活性均呈先上升后下降的趨勢，其中T0與T1處理組的酶活性顯著低于其他兩處理組(P<0.05)，且兩組間無差異(P>0.05)。故隨著馬鈴薯塊莖貯藏期的延長，其鮮切產品POD活性增加，促進酚類和類黃酮物質氧化褐變。

2.8 不同貯藏期馬鈴薯塊莖鮮切產品各指標皮爾森相關性矩陣

通過對不同貯藏期馬鈴薯鮮切產品貨架期間生理指標與褐變相關的酶活性之間進行相關性分析，圖8表明在不同貯藏期中BI均與C4H呈顯著正相關。在T0處理組中，BI與L*值、硬度和綠原酸含量呈顯著負相關，與4CL酶活性呈顯著正相關。在T1處理組中，BI與乙烯釋放量、阿魏酸含量和4CL活性呈顯著正相關；與綠原酸含量、總酚含量、類黃酮含量、硬度、L*值和褐變相關酶(POD、PPO、PAL)活性均呈顯著負相關。在T2處理組中，BI與L*值、肉桂酸含量、總酚含量、硬度和POD活性呈顯著負相關。在T3處理組中，BI與L*值呈極顯著負相關，與綠原酸和肉桂酸含量呈顯著負相關。綜上，馬鈴薯鮮切產品褐變與各指標間存在不同程度的相關性，其中綠原酸含量、C4H和4CL活性與褐變程度尤為密切。

圖8 不同貯藏期馬鈴薯塊莖鮮切產品各指標 皮爾森相關性矩陣Fig.8 Effects of different storage periods on Pearson correlation matrix of fresh-cut potatoes in different storage periods 注：*顯著相關(P<0.05)；**極顯著相關(P<0.01)

3 結論與討論

果蔬經鮮切加工處理后通常表現為呼吸速率加快、乙烯釋放量增加、質地變軟、營養物質流失、產生褐變等現象[22]。本研究發現，隨著馬鈴薯塊莖貯藏期的延長，其鮮切產品在貨架期間的營養品質下降迅速，酶促褐變加速。其中，貯藏30 d(即T0和T1)內的馬鈴薯塊莖鮮切后保持較好的感官品質和硬度，因此短期貯藏利于馬鈴薯鮮切產品貨架品質的保持，且短期貯藏后的鮮切馬鈴薯可通過較低呼吸強度與乙烯釋放量，延緩組織衰老。

馬鈴薯在鮮切加工過程極易受到機械損傷，導致酚類物質與酶接觸引發褐變，嚴重影響其品質[23]。本研究測定了酶促褐變相關酶(PPO、POD、PAL、4CL和C4H)的活性發現，隨著馬鈴薯貯藏期的延長，除PAL活性外，其鮮切產品酶促褐變相關酶活性均呈升高趨勢，且在馬鈴薯貯藏后期的鮮切產品中表現活躍，這可能與PPO和POD參與酶促褐變反應以及4CL和C4H參與苯丙烷類代謝物的生物合成有關，而PAL活性下降可能是貯藏后期馬鈴薯塊莖衰老導致其在鮮切產品中活性下降。

酚類物質是酶促褐變的底物，在不同果蔬中其參與酶促褐變主要組分和含量均有差異，張芳等[24]研究發現綠原酸是馬鈴薯塊莖切片中含量最高的酚類物質，與本研究結果一致。通過進一步相關性分析發現，貨架期間，綠原酸含量與BI呈顯著負相關(P<0.05)，表明其可能在酶促褐變反應中被消耗。因此，推測綠原酸是導致馬鈴薯酶褐變的重要底物，LIU等[25]的研究中亦有此發現。

綜上所述，馬鈴薯在貯藏30 d內(即T0和T1)再進行鮮切加工，其產品具有較好的貨架品質，可保持較高的外觀品質、硬度和酚類物質含量，延緩其酶促褐變相關酶活性，減輕褐變損傷，延長貨架期至3 d。本研究初步明確了馬鈴薯貯藏期對鮮切產品貨架期品質的影響規律，為其產品開發提供依據。下一步可通過探尋提高馬鈴薯貯藏期品質的方法，以期實現較長馬鈴薯貯藏期的鮮切產品貨架品質保證。