3-癸烯-2-酮抑制馬鈴薯發芽的劑量篩選及效果研究

摘要：研究新型抑芽劑3-癸烯-2-酮對馬鈴薯的抑芽保鮮效果，為馬鈴薯抑芽保鮮方面的應用提供了參考依據。以馬鈴薯品種青薯9號為試驗材料，分別采用0.05、0.10、0.15、0.20、0.30 mL/kg的3-癸烯-2-酮對馬鈴薯進行抑芽熏蒸處理，考察馬鈴薯的抑芽效果以確定適宜劑量，并研究適宜劑量下的3-癸烯-2-酮對馬鈴薯失重率、呼吸強度、抗氧化酶活性和膜脂過氧化等生理指標的影響。結果表明，3-癸烯-2-酮的適宜劑量為0.15 mL/kg，可顯著降低貯藏期間的失重率、呼吸強度，延緩了膜脂過氧化程度，并提高了馬鈴薯的抗氧化酶SOD和CAT活性。

關鍵詞：馬鈴薯；3-癸烯-2-酮；抑芽；劑量篩選；保鮮

中圖分類號：S532 文獻標志碼：A 文章編號：2097-2172（2024）12-1130-05

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2024.12.010

Study on the Dose Screening and Effect of 3-decene-2-one on

inhibiting Potato Sprouting

GE Xia 1， TIAN Jiachun 1， Huang Zheng 2， LI Shouqiang 1， LI Mei 1， CHENG Jianxin 1， TIAN Shilong 1

（1. Agricultural Products Storage and Processing Research Institute， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China; 2. Institute of Animal Husbandry， Pasture and Green Agriculture， Gansu Academy of

Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China）

Abstract： This study investigates the inhibitory effect of the novel sprout inhibitor 3-decene-2-one on potato sprouting， providing a reference for its application in potato preservation. Using the potato variety Qingshu 9 as the test material， potatoes were subjected to fumigation treatments with 3-decene-2-one at doses of 0.05， 0.10， 0.15， 0.20， and 0.30 mL/kg to assess the sprouting inhibition and determine the appropriate dose. Effects of the optimal dose of 3-decene-2-one on physiological indicators， including weight loss rate， respiration intensity， antioxidant enzyme activity， and membrane lipid peroxidation in potatoes， were studied. The results indicated that the suitable dose of 3-decene-2-one is 0.15 mL/kg， which significantly reduces weight loss， respiration intensity， and membrane lipid peroxidation during storage， while increasing antioxidant enzyme activity of SOD and CAT in potatoes.

Key words： Potato; 3-decene-2-one; Sproutinhibition; Dose screening; Fresh-keeping

馬鈴薯是我國四大糧食作物之一，塊莖內富含淀粉、蛋白質、維生素和礦物質等元素，具有豐富的營養價值，是一種糧、菜、飼和工業原料兼用的優良作物［1 - 3 ］。我國作為馬鈴薯生產大國，擁有龐大的貯藏量，但隨著馬鈴薯休眠的解除，使得貯藏期間的馬鈴薯極易發芽，加速水分散失、增加腐爛率和有毒龍葵素的產生，導致馬鈴薯貯藏品質劣變及后續加工原料的安全性難以保證［4 ］。目前常用的馬鈴薯抑芽方法包括物理法和化學法。低溫和輻照處理雖然可以抑制馬鈴薯發芽，但會影響加工品質；采用亞常溫貯藏（10～12 ℃）同時施用抑芽劑的技術來避免馬鈴薯貯藏損失，降低冷藏成本、防止馬鈴薯低溫糖化繼而影響加工品質；全球普遍認可的馬鈴薯抑芽劑氯苯胺靈屬于低毒類物質，在馬鈴薯中使用濃度一般為15～20 mg/kg，但隨著人們對食品安全的重視，在歐盟、德國、加拿大等國家均制定了嚴格的CIPC殘留限度（5～15 mg/kg），市場接受度也持續下降［5 ］。近年來，王友生等［6 ］研究發現，植物精油及其提取物對馬鈴薯塊莖萌芽具有不同程度的抑制作用。張耘夢等［7 ］研究發現，天然存在于水果和蘑菇香氣成分中的3-癸烯-2-酮，其應用劑量為0.010 mol/kg時對生姜具有較好的抑芽效果，而在馬鈴薯抑芽方面的劑量篩選及抑芽效果尚未見報道。因此，我們以馬鈴薯品種青薯9號為試驗材料，篩選3-癸烯-2-酮抑芽處理的適宜劑量，并考察3-癸烯-2-酮處理對馬鈴薯失重率、呼吸強度、抗氧化酶活性和膜脂過氧化等生理指標的影響，明確其在馬鈴薯上的貯藏保鮮效果，以期為其進一步應用于馬鈴薯抑芽、提升貯藏加工品質提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試馬鈴薯品種為青薯9號，購于甘肅一航薯業科技發展有限責任公司；3-癸烯-2-酮（含量大于93%），購自上海麥克林生化科技有限公司。

1.2 儀器及試劑

UV-1900紫外可見分光光度計（日本島津公司），CA-10呼吸代謝測量系統（美國Sable systems international公司）。透明塑料密閉貯藏箱（50 cm×37 cm×27 cm， 38 L）購于懶角落創意家居生活館。軸流散熱風扇（90 mm× 90 mm×25 mm）購自德鑫旺工具商行。

1.3 試驗方法

1.3.1 3-癸烯-2-酮對馬鈴薯抑芽劑量的篩選 以不做任何抑芽處理為對照（CK），測定3-癸烯-2-酮劑量為0.05、0.10、0.15、0.20、0.30 mL對1 kg馬鈴薯的抑芽效果。挑選新鮮、大小均勻、表皮完整的馬鈴薯作為試驗樣品，每組處理設3個重復，每個重復試驗約10 kg。挑好后的試驗樣品放置于自制的帶有內循環風扇的貯藏箱中，在環境溫度為10～12 ℃的貯藏庫內長期貯藏，同時為防止藥劑之間的相互影響，將對照組（CK）和各處理組分開放置。適時通風并觀察薯芽萌動情況，當薯芽開始萌動時，參照課題組之前的方法對馬鈴薯進行抑芽熏蒸處理［8 ］，并分別在處理后的0、14、28、42、56、70 d測定各組馬鈴薯的平均芽長。平均芽長每組處理隨機取30個馬鈴薯塊莖進行測定，測定方法參照程建新等［9 ］的方法進行。

1.3.2 3-癸烯-2-酮對馬鈴薯的貯藏效果 試驗共設2組，分別為未經任何抑芽處理的對照組（CK）和篩選出的3-癸烯-2-酮適宜劑量的處理組（T），每組設置3個重復。抑芽處理同1.3.1的方法。在抑芽處理后的0、14、28、42、56、70 d分別測定對照組和處理組馬鈴薯的失重率，呼吸強度，抗氧化酶超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase， SOD）和過氧化氫酶（Catalase， CAT）的活性以及丙二醛（malondialdehyde， MDA）的含量。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 失重率的測定 每組處理用小網袋固定10個馬鈴薯，稱量貯藏前的重量為m1，貯藏各個時間節點的重量為m2，失重率按照以下公式計算。

失重率=×100%

1.4.2 呼吸強度的測定 參考劉亞平等［10 ］方法，采用CA-10型呼吸代謝測量系統儀測定，呼吸強度以mg CO2/（kg·h）表示。

1.4.3 抗氧化酶SOD和CAT活性的測定 SOD參照葛霞等［8 ］的方法、CAT參照丁德東等［11 ］的方法進行測定，并稍作修改。

1.4.4 MDA含量的測定 采用硫代巴比妥酸法進行測定［12 ］。

1.5 數據處理

數據采用Microsoft Excel 2010軟件進行簡單計算與作圖，用SPSS Statistics 19.0軟件統計分析， P ＜ 0.05為差異性顯著。

2 結果與分析

2.1 3-癸烯-2-酮最佳抑芽處理劑量的篩選

由3-癸烯-2-酮不同劑量處理對馬鈴薯芽長的影響（圖1）可見，隨著貯藏時間的延長，各處理馬鈴薯芽長數值呈上升趨勢，CK馬鈴薯芽長增長明顯，3-癸烯-2-酮處理隨著處理劑量的增加，芽長增長逐漸變緩，其中3-癸烯-2-酮處理劑量為0.15、0.20、0.30 mL/kg的處理在0～56 d馬鈴薯均未發芽，抑芽效果顯著。處理后70 d（圖2），隨著藥劑處理劑量增加，芽長數值呈降低并趨于平穩的趨勢，CK、3-癸烯-2-酮劑量為0.05、0.10、0.15、0.20、0.30 mL/kg的芽長分別為18.82、11.87、6.39、1.44、0.87、0.37 mm，其中CK、0.05、0.10、0.15 mL/kg之間芽長達顯著性差異 （P ＜ 0.05），0.15、0.20、0.30 mL/kg間馬鈴薯芽長差異不顯著，均處于萌芽狀態（芽長 ＜ 2 mm）。且當劑量為0.15 mL/kg時，芽長隨著處理劑量的增加基本不再顯著降低，因此，可選擇0.15 mL/kg作為 3-癸烯-2-酮抑芽處理馬鈴薯的最佳劑量進行下一步貯藏效果研究。

2.2 3-癸烯-2-酮處理對馬鈴薯失重率的影響

從CK和3-癸烯-2-酮對馬鈴薯失重率的統計結果（圖3）可以看出，整個貯藏期，貯藏時間相同時馬鈴薯失重率CK顯著高于3-癸烯-2-酮處理（P ＜ 0.05）。貯藏70 d，CK和3-癸烯-2-酮處理馬鈴薯失重率分別為4.99%、1.40%，3-癸烯-2-酮處理比CK降低了3.59個百分點，說明3-癸烯-2-酮處理顯著降低了馬鈴薯貯藏期間的失重率。

2.3 3-癸烯-2-酮處理對馬鈴薯呼吸強度的影響

由3-癸烯-2-酮處理對馬鈴薯呼吸強度的影響（圖4）可以看出，隨著貯藏時間的延長，馬鈴薯呼吸強度CK整體呈先上升后下降再上升再下降的趨勢，3-癸烯-2-酮處理整體呈先下降后上升再下降再上升的趨勢。處理初期馬鈴薯處于萌芽狀態呼吸較為旺盛，CK因繼續發芽呼吸強度也逐漸增加，貯藏后期呼吸強度隨著馬鈴薯的衰老而降低；相比CK，3-癸烯-2-酮處理顯著降低了馬鈴薯的呼吸強度，貯藏后期因馬鈴薯芽的萌發呼吸強度有所升高。貯藏70 d，CK和3-癸烯-2-酮處理馬鈴薯呼吸強度分別為7.25、4.51 mg CO2/（kg·h），3-癸烯-2-酮處理比CK顯著降低了37.79%（P ＜0.05）。表明3-癸烯-2-酮處理可明顯降低馬鈴薯的呼吸損耗，提升馬鈴薯的保鮮效果。

2.4 3-癸烯-2-酮處理對馬鈴薯抗氧化酶的影響

由圖5可見，隨著貯藏時間的延長，CK和3-癸烯-2-酮處理馬鈴薯SOD和CAT活性呈總體下降趨勢，且3-癸烯-2-酮處理SOD和CAT活性均高于CK。貯藏70 d時，CK和3-癸烯-2-酮處理馬鈴薯SOD活性分別為150.40、164.21 U/g FW，3-癸烯-2-酮處理較CK提高了9.18%；CK和3-癸 烯-2-酮處理馬鈴薯CAT活性分別為16.28、30.60 U/g FW，3-癸烯-2-酮處理較CK顯著提高了87.96%（P ＜0.05）。表明，3-癸烯-2-酮處理維持了馬鈴薯SOD和CAT較高的活性，增強了馬鈴薯的抗氧化能力。

2.5 3-癸烯-2-酮處理對馬鈴薯MDA的影響

圖6為3-癸烯-2-酮處理對馬鈴薯MDA的影響。MDA是膜質過氧化的終產物，會影響線粒體呼吸鏈復合物及線粒體內關鍵酶活性，并可加劇細胞膜損傷［13 ］。可以看出，貯藏期間CK和3-癸烯-2-酮處理馬鈴薯MDA含量總體呈現上升趨勢，且3-癸烯-2-酮處理馬鈴薯MDA含量均顯著低于CK（P ＜ 0.05）；貯藏70 d，CK和3-癸烯-2-酮處理MDA含量分別為9.80、8.03 nmol/g，相比CK，3-癸烯-2-酮處理MDA含量顯著降低了18.06%（P ＜ 0.05），表明3-癸烯-2-酮處理延緩了馬鈴薯的膜質過氧化程度。

3 討論與結論

隨著我國馬鈴薯產業遵循和踐行以優質、安全和生態友好為核心的綠色高質量發展的要求，探索低毒、低殘留、使用安全的抑芽劑以實現對馬鈴薯的安全貯藏非常必要。Immaraju等［14 ］認為植物源3-癸烯-2-酮有潛力成為一種綠色安全的抑芽劑。本研究發現，經過3-癸烯-2-酮處理后馬鈴薯芽的生長受到了抑制，且抑芽效果因3-癸烯-2-酮劑量不同而有所差異。綜合抑芽效果和應用成本，0.15 mL/kg的劑量顯示出適宜的抑芽效果。馬鈴薯在貯藏過程中進行著各種代謝活動，其呼吸強度與品質變化密切相關，呼吸強度越快，代謝活動越旺盛，營養物質含量的消耗也越快［15 ］。經過3-癸烯-2-酮處理降低了馬鈴薯的呼吸強度，保持了較好的貯藏品質。馬鈴薯芽萌發時會釋放大量活性氧，活性氧代謝失衡后過量的活性氧不僅會進一步加速芽的萌發，也會對細胞和組織造成損害，抗氧化酶能夠清除過量的活性氧，從而保護植物細胞免受損傷［16 ］。3-癸烯-2-酮處理顯著提高了馬鈴薯的抗氧化酶SOD和CAT的活性，清除過量活性氧，減緩了發芽并保持了馬鈴薯的貯藏保鮮效果。MDA的生成與植物體受到逆境傷害或衰老有關，其含量在一定程度上可以反映植物體受損程度［17 ］。經過3-癸烯-2-酮處理后，貯藏過程中的馬鈴薯膜脂細胞受損程度得到緩解，一定程度上保持了其正常的代謝狀態。

綜上所述，3-癸烯-2-酮處理馬鈴薯適宜劑量為0.15 mL/kg，能夠顯著抑制芽的生長、降低馬鈴薯的失重率和呼吸強度，顯著提高抗氧化酶SOD和CAT活性，抑制丙二醛累積，延緩了膜脂過氧化程度，從而提升了馬鈴薯的貯藏保鮮效果，為其進一步應用于馬鈴薯安全貯藏提供了理論依據。

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