一种鲜木薯常温贮藏保鲜方法与流程

1.本发明属于木薯保鲜技术领域，具体涉及一种鲜木薯常温贮藏保鲜方法。


背景技术：

2.木薯(manihot esculenta crantz)是大戟科木薯属植物，木薯地下块根富含淀粉，素有“淀粉之王和地下粮仓”的美称，与马铃薯、甘薯并称世界三大薯类作物。近年来，木薯正以其独特的优势(耐干旱、耐瘠薄、产量高)成为非洲、南美洲及东南亚地区重要的经济作物和必不可少的粮食和能源作物，在世界粮食安全、生物质能源和食品加工等领域发挥重要作用，扮演着不可替代的角色。然而木薯块根采后快速腐烂这种特性极大影响了木薯的开发利用，成为制约产业发展的重大瓶颈。一般情况下，木薯块根不收获在土壤里保存可达1-2年左右，一旦收获就必须在2-3天内加工，否则会在块根周边的部位出现褐色或蓝黑色斑点，并且会延伸至整个块根，而失去加工的价值，这种现象称之为“采后生理性腐烂”(post-harvest physiological deterioration，ppd)。木薯块根ppd直接影响木薯加工和食用的品质，给农民及加工企业造成严重的经济损失，也严重影响木薯了块根贮藏和产品加工利用。目前科学界尚未对木薯“采后生理性变质”的原因定论，采后生理性变质涉及了氧化应激反应、糖代谢、蛋白质代谢和酚类化合物等各种复杂的生理生化过程。国内外研究推测初级变质可能与氧化酶介导的酚类化合物的氧化有关。此外，像马铃薯、甘薯、山芋类在受伤后很快能在伤口周围形成木栓组织而完成愈合，但木薯块根却很难在伤口周围形成有效的保护层，故受伤后的木薯更易受到各种病原菌侵入，导致色泽、质地、风味的下降，最终完全腐烂变质。
3.现如今木薯ppd是产业化面临的最大瓶颈，严重影响种植者和加工企业的经济效益，因此，如何调节和延缓ppd的发生，将对木薯产业化发展起着重要的作用。现有技术一般通过物理手段和化学保鲜剂两种途径，物理手段一般从两个角度：隔氧和低温，例如公开号cn108925242a，一种食用型木薯的采收贮藏保鲜方法，公开的保鲜方式就是同时运用了隔氧和低温。上述方法虽然从切面表层抑制住了木薯被病原微生物侵入而导致的腐烂，但无法抑制块根内部的褐变，切开后依然从中心处有褐变现象发生。贮藏期虽可以达到3周，但贮藏至第3天会有次生根长出，1周后失重率达到14％，3周后失重率可达到23％。化学保鲜剂则是采用杀菌剂，更多则是利用天然保鲜剂以涂抹或者浸泡的手段将木薯的切面进行处理。例如公开号cn106212662a，木薯贮藏保鲜的方法，利用的咪鲜胺进行处理，咪鲜胺是一种广谱杀菌剂，暂且不议其保鲜效果如何，咪鲜胺对人体毒副作用大，食品安全性无法得到保证。
4.申请人的在先申请公开号cn111543476a中提供一种木薯保鲜剂，该保鲜剂包括溶剂、几夫碱、香兰素或甲基香兰素和下述三种组分中的两种或三种，(a)壳聚糖、壳寡糖和琼胶寡糖中的至少一种；(b)柠檬酸、抗坏血酸和异抗坏血酸中的至少一种；(c)氯化钙和氯化钠中的至少一种，采用上述成分制备的保鲜剂仅能延长木薯保鲜期至15天。申请人在该申请中公开，木薯采后生理腐烂过程受到蛋白质n-糖基化修饰的调控，采收后随着时间变化，
腐烂程度加深的木薯中，megalt(β-1,3半乳糖基转移酶)和memns(α-甘露糖苷酶)，尤其是memns的表达显著上升。申请人利用western blot分析发现采后48h，敏感型品种较耐采后腐烂品种块根中糖基化蛋白明显减少，见附图1，结合转录组数据分析5个基因在采后不同时期的表达及其他与采后的深入研究，确定木薯采后生理性腐烂与α-甘露糖苷酶呈正相关(论文：α-甘露糖苷酶与木薯块根采后生理变质的关系,安飞飞,2022,50(2):165-169)。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种鲜木薯常温贮藏保鲜方法，采用本技术中的方法处理后的木薯保鲜期可延长至28天以上，处理后的木薯中营养含量未发生明显变化，可有效解决现有的处理方法存在的木薯保鲜期短的问题。
6.为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
7.一种鲜木薯常温贮藏保鲜方法，其特征在于，通过：
8.①
抑制木薯中α-甘露糖苷酶催化作用；
9.或
②
抑制木薯中α-甘露糖苷酶催化作用并降低鲜木薯呼吸作用，延缓鲜木薯在常温中的生理性腐烂速率。
10.上述方案中，α-甘露糖苷酶是真核生物蛋白质n-聚糖修饰的关键酶，其对甘露糖残基的修剪过程是糖蛋白n-糖链复杂化的必要步骤，本技术中通过抑制α-甘露糖苷酶的活性，来抑制糖蛋白n-糖链的合成，进而抑制木薯生理性腐烂的速度。在本技术的另一个方案中，还包括降低木薯的呼吸作用，通过降低木薯呼吸作用进一步降低木薯的常规熟化程度，或通过上述手段共同作用，延长木薯的保鲜期。
11.进一步地，降低鲜木薯呼吸作用是通过封蜡处理木薯断面实现。
12.进一步地，蜡剂为吗啉脂肪酸盐果蜡、蜂蜡、石蜡和虫蜡中的至少一种；成型蜡剂在木薯断面的厚度为0.5-2mm。
13.上述方案中，蜡剂定型后在木薯断面形成蜡膜，阻止外界微生物、细菌、氧气等进入木薯内部，进而减少木薯细胞的呼吸作用，同时减少外界微生物和细菌的侵染，延长木薯的保鲜期。木薯断面蜡剂层过厚，不仅增加制备时间，同时增加制备成本，蜡剂层过薄，对外界微生物、细菌、氧气等物质阻隔作用效果差。
14.进一步地，α-甘露糖苷酶为i型α-甘露糖苷酶。
15.上述方案中，经研究发现，i型α-甘露糖苷酶是影响木薯生理性腐烂的主要原因，虽在木薯采后生理性腐烂中ii型α-甘露糖苷酶也表现出上升，但申请人发现ii型α-甘露糖苷酶是木薯复杂型n聚糖形成的主要原因，因此ii型α-甘露糖苷酶的表达也随之升高，但抑制住i型α-甘露糖苷酶表达后，n-糖基化修饰作用明显下降，ii型α-甘露糖苷酶表达亦随之下降。相较申请人在先技术，能够更加精准靶向调控，从根源解决技术问题，延长保鲜保鲜期。。
16.进一步地，抑制木薯中α-甘露糖苷酶催化作用是通过热处理和/或用含有α-甘露糖苷酶催化抑制剂的药剂处理薯块根断面实现。
17.上述方案中，热处理操作是促使蛋白质变性的主要手段，通过热处理可以促使α-甘露糖苷酶变性，影响其基因表达，进而延缓其生理性腐烂进程；同时，α-甘露糖苷酶催化抑制剂也可抑制α-甘露糖苷酶的基因表达，达到延缓木薯腐烂的目的。
18.进一步地，抑制木薯中α-甘露糖苷酶催化作用是通过用含有α-甘露糖苷酶催化抑制剂的药剂处理薯块根断面实现。
19.进一步地，药剂中α-甘露糖苷酶抑制剂包括聚甲酚磺醛和对氨基苯磺酰胺中的至少一种。
20.进一步地，药剂中α-甘露糖苷酶抑制剂包括聚甲酚磺醛和对氨基苯磺酰胺。
21.进一步地，药剂中聚甲酚磺醛的质量百分占比为0.01-10
‰
；对氨基苯磺酰胺的质量百分占比为0.01-10
‰
。
22.上述方案中，i型α-甘露糖苷酶属于糖苷水解酶47家族保守序列，其催化过程对ca
2+
有依赖性，申请人研究发现聚甲酚磺醛、对氨基苯磺酰胺能够阻碍钙离子转移，进而也可抑制i型α-甘露糖苷酶megmii基因表达，同时聚甲酚磺醛具有广谱抗菌性，可有效杀灭木薯表面的真菌、病毒等，降低真菌、病毒等对木薯的侵染，将两种药剂结合使用，可充分降低i型α-甘露糖苷酶的表达，延长木薯的保鲜期。
23.进一步地，药剂由α-甘露糖苷酶抑制剂和渗透压调节剂组成。
24.上述方案中，渗透压调节剂的作用主要是改变木薯细胞的渗透压，促使药剂渗透进入木薯内部，调控木薯内部α-甘露糖苷酶的表达，进而避免木薯从内部开始腐烂的现象发生。
25.进一步地，药剂中渗透压调节剂包括氯化钠、葡萄糖中的至少一种。
26.进一步地，药剂中渗透压调节剂的质量百分占比为4-8％。
27.上述方案中，氯化钠和葡萄糖为常用的渗透压调节剂，来源广泛易得，价格低廉，便于获得。渗透压调节剂的用量过大，会造成木薯细胞组织脱水，影响木薯的质量，渗透压用量过小，其渗透作用不明显，无法将α-甘露糖苷酶抑制剂渗透进入木薯内部，导致α-甘露糖苷酶抑制剂作用无法充分发挥。
28.进一步地，药剂处理薯块根断面的步骤为：将药剂涂覆在薯块根断面上直至断面均被药剂覆盖。
29.上述方案中，将药剂涂在木薯薯块根断面，药剂在渗透压的作用下可缓慢渗透进入木薯内部发挥作用。
30.进一步地，薯块根断面在经药剂a处理后，进行臭氧熏蒸步骤。
31.上述方案中，将木薯断面进行臭氧熏蒸处理，能够随着臭氧透过细胞膜组织进一步加强药剂a的渗透性，同时臭氧具有极强的氧化性，也会氧化木薯中的α-甘露糖苷酶，降低该酶的原有数量，从而抑制其作用。同时臭氧也会氧化微生物所有必需成分(酶，蛋白质，dna，rna)，从而充分的杀灭木薯表面残留的微生物等，降低微生物对木薯的侵染。
32.进一步地，薯块根断面经臭氧熏蒸步骤后经封蜡处理。
33.上述方案中，先将完整木薯沿纵向或横向形成至少一个无外皮和内皮的断面或切面，清洁该断面或切面后，在木薯断面涂抹药剂，促使药剂中的α-甘露糖苷酶抑制剂渗透进入木薯内部，然后对木薯进行臭氧熏蒸，最后将熏蒸后的木薯进行封蜡，在木薯断面形成蜡层，通过对i型α-甘露糖苷酶的表达抑制达到延长木薯保鲜期的目的。
34.本发明所产生的有益效果为：
35.1、本技术提供一种靶向精准抑制木薯采后生理性腐败的技术方案，实现木薯在常温下28天以上保鲜期，且对木薯中营养物质、营养物质含量无影响。
36.2、本技术中主要是通过将含有α-甘露糖苷酶催化抑制剂和渗透压调节剂的药剂a对木薯断面进行处理，在渗透压的作用下使α-甘露糖苷酶催化抑制剂逐渐渗透进入木薯内部，利用α-甘露糖苷酶催化抑制剂阻断钙离子转运，进而降低memns-1表达，降低α-甘露糖苷酶活性，实现延长木薯保鲜期的目的。
37.3、本技术中还通过α-甘露糖苷酶催化抑制剂中的聚甲酚磺醛的杀菌作用以及臭氧熏蒸的杀菌作用杀灭木薯表面的微生物、细菌和真菌等，降低微生物、细菌、真菌等对木薯的影响。
38.4、本技术中最后对木薯断面进行封蜡，形成蜡膜，在木薯存放过程中通过蜡膜阻碍外界空气中的微生物、细菌、真菌等与木薯接触，同时蜡膜也能阻碍木薯的呼吸作用，延缓木薯的腐烂，延长木薯的保鲜期。
附图说明
39.图1是western blot分析敏感型品种和耐采后腐烂品种块根中糖基化蛋白
40.48h后变化图。
具体实施方式
41.实施例1
42.一种鲜木薯常温贮藏保鲜方法，包括以下步骤：
43.(1)将采挖的新鲜木薯去除表面泥沙，沿纵向从中间切开，然后将木薯按表1所示的温度和时间进行热处理；
44.(2)观察经步骤1处理后木薯在常温(25℃)中的贮藏效果。
45.表1热处理木薯及常温(25℃)贮藏效果
[0046][0047]
实施例2
[0048]
一种鲜木薯常温贮藏保鲜方法，包括以下步骤：
[0049]
(1)将采挖的新鲜木薯去除表面泥沙，沿纵向从中间切开，然后将木薯断面置于含有α-甘露糖苷酶抑制剂和渗透压调节剂的药剂中浸渍，使药剂均匀涂覆在木薯断面；药剂
的制备方法是将渗透压调节剂和α-甘露糖苷酶抑制剂溶解于水中制得；
[0050]
(2)将处理后的木薯置于臭氧环境中熏蒸30-100min；
[0051]
(3)将熏蒸后的木薯断面置于熔融蜡剂中，取出，待蜡剂成型后将木薯置于常温下贮藏即可。
[0052]
上述方法中药剂中的具体组分及含量见表1，分别将不同组分及含量的药剂标记为实验组1-7。
[0053] 聚甲酚磺醛(
‰
)对氨基苯磺酰胺(
‰
)氯化钠(％)葡萄糖(％)实验组10540实验组25004实验组35540实验组42860实验组58270实验组64650实验组76480
[0054]
实施例2
[0055]
在实施例1制备方法中实验组3的基础上，取消步骤(2)中臭氧熏蒸处理，将该组定义为实验组8。
[0056]
实施例3
[0057]
在实施例1制备方法中实验组3的基础上，取消步骤(3)中封蜡处理，将该组定义为实验组9。
[0058]
实施例4
[0059]
在实施例1制备方法中实验组3的基础上，取消步骤(1)中在药剂中的浸渍步骤，将该组定义为实验组10。
[0060]
实施例5
[0061]
在实施例1制备方法中实验组3的基础上，取消步骤(1)中在药剂中的浸渍步骤和步骤(2)中进行臭氧熏蒸步骤，将该组定义为实验组11。
[0062]
实施例6
[0063]
在实施例1制备方法中实验组3的基础上，取消步骤(1)中在药剂中的浸渍步骤和步骤(3)中进行封蜡步骤，将该组定义为实验组12。
[0064]
实施例7
[0065]
将未经处理的木薯标记为实验组13。
[0066]
试验例
[0067]
分别将上述实验组1-13中的木薯分装于包装袋中，每个实验组包装12袋，每袋6根，将上述实验组的木薯同时置于24-26℃常温环境贮藏，在贮藏期间，每隔7天调查失重率、取样测定根段切口色泽、硬度、呼吸强度和可溶性固形物，具体测定方法如下：
[0068]
1、失重率的测定
[0069]
对上述实验组内的木薯各固定3袋，每隔7天测定其质量，失重率(％)＝(贮藏前质量-当天质量)/(贮藏前质量)
×
100，每个处理测定3次取平均值。具体测试结果见表2。
[0070]
表2：失重率
[0071][0072]
通过上表中的数据可知，实验组1-7中的方法处理后的木薯在不同时间内水分损失量相对较少，实验组8-9中方法处理后的木薯在不同时间内水分损失量较实验组1-7中增加，实验组10-12中方法处理后的木薯在不同时间内水分损失进一步增加，实验组10中木薯的在35天后出现腐烂，实验组11-12中的木薯在处理28天后出现变质腐烂，因此停止了后续试验操作；通过上述数据可知，相较于实验组13中未进行处理的木薯来说，实验组1-12中的处理方法均具有一定的延缓木薯腐烂的作用，但是以实验组1-7中的处理方法最优，证明本技术中要求保护的采用α-甘露糖苷酶抑制剂的使用、臭氧熏蒸以及封蜡处理操作之间协同作用，可显著增加木薯的保鲜期。
[0073]
2、呼吸强度的测定
[0074]
每个实验组各固定一组，每隔7天将木薯根段分别放入玻璃罐(体积6.5l)里密封40min，采用gxh-3010e型便携式红外线二氧化碳分析仪测定玻璃罐中的co2浓度。然后计算呼吸强度，结果以ml/(kg
·
h)表示。每个处理重复测定3次取平均值。具体测试结果见表3。
[0075]
表3：呼吸强度
[0076][0077]
通过上表中的数据可知，实验组1-7中的方法处理后的木薯在不同时间内呼吸强度呈下降趋势，实验组8-9中方法处理后的木薯在不同时间内呼吸强度均大于实验组1-7中的木薯呼吸强度，实验组10-12中方法处理的木薯在不同时间内呼吸强度均高于实验组1-9中木薯的呼吸强度，实验组10中木薯在35天后出现腐烂，实验组11-12中的木薯在处理28天后出现变质腐烂，因此停止了后续试验操作；通过上述数据可知，相较于实验组13中未进行处理的木薯来说，实验组1-12中的处理方法均具有一定的延缓木薯腐烂的作用，但是以实验组1-7中的处理方法最优，证明本技术中要求保护的采用α-甘露糖苷酶抑制剂的使用、臭氧熏蒸以及封蜡处理操作之间协同作用，可显著增加木薯的保鲜期。
[0078]
3、色泽的测定
[0079]
每个实验组各固定一组，每隔7天将木薯根段两端取1cm横切，用cr-410色差计测定根段外切面和内切面的颜色(l*值)，每个根段各测定2次，共测定12次数据取平均值。具体测试结果见表4。
[0080]
表4：色泽
[0081][0082]
通过上表中的数据可知，实验组1-7中的方法处理后的木薯在经过42天的存放后，木薯内部颜色变化较小，尤其是实验组3中的木薯颜色变化最小；实验组8-9中的方法处理后的木薯经过42天存放后颜色较实验组1-7中略有下降，实验组10中的木薯存放至35天时已经腐烂，实验组11-12中的木薯存放至28天时已经出现腐烂，因此停止后续试验；通过上述数据可知，相较于实验组13中未进行处理的木薯来说，实验组1-12中的处理方法均具有一定的延缓木薯腐烂的作用，但是以实验组1-7中的处理方法最优，证明本技术中要求保护的采用α-甘露糖苷酶抑制剂的使用、臭氧熏蒸以及封蜡处理操作之间协同作用，可显著增加木薯的保鲜期。
[0083]
4、硬度的测定
[0084]
每隔7天将切除两端各1cm余下的根段，采用gy-4型硬度计测定根段两端横切面中间位置的硬度，每个根段各测定2次，共测定12次数据取平均值，结果以kg/cm2表示。具体测试结果见表5。
[0085]
表5：硬度
[0086][0087]
通过上表中的数据可知，实验组1-7中的方法处理后的木薯在放置42天后依然具有较高的硬度，实验组8-9中处理后的木薯硬度较实验组1-7中略有降低，实验组10-12中方法处理后的木薯硬度降低幅度较大，实验组10中的木薯在放置35天以后已经出现腐烂，实验组11-12中的木薯在放置28天以后已经出现腐烂，因此取消后续的试验操作。通过上述数据可知，相较于实验组13中未进行处理的木薯来说，实验组1-12中的处理方法均具有一定的延缓木薯腐烂的作用，但是以实验组1-7中的处理方法最优，证明本技术中要求保护的采用α-甘露糖苷酶抑制剂的使用、臭氧熏蒸以及封蜡处理操作之间协同作用，可显著增加木薯的保鲜期。
[0088]
5、可溶性固形物含量的测定
[0089]
每隔7天，每个根段取中间部分木薯，捣碎后用两层纱布包裹，挤出汁液，采用手持折光仪测定可溶性固形物含量。每个根段各测定2次，共测定12次数据取平均值，结果以％表示。具体测试结果见表6。
[0090]
表6：可溶性固形物
[0091][0092]
通过上表中的数据可知，实验组1-7中的方法处理后的木薯在放置42天后固形物含量相对较低，实验组8-9中处理后的木薯硬度较实验组1-7中固形物含量增加，实验组10-12中方法处理后的木薯中固形物含量进一步增加，且实验组10中的木薯在放置35天以后已经出现腐烂，实验组11-12中的木薯在放置28天以后已经出现腐烂，因此取消后续的试验操作。通过上述数据可知，相较于实验组13中未进行处理的木薯来说，实验组1-12中的处理方法均具有一定的延缓木薯腐烂的作用，但是以实验组1-7中的处理方法最优，证明本技术中要求保护的采用α-甘露糖苷酶抑制剂的使用、臭氧熏蒸以及封蜡处理操作之间协同作用，可显著增加木薯的保鲜期。
[0093]
通过上述检测数据可以看出，实验组1-7中方法处理的木薯在不同时间内其失重率、切口色泽、硬度、呼吸强度和固形物含量均优于实验组1-13，尤其是实验组3中的方法处理的木薯各项指标最优，而实验组1-2中由于α-甘露糖苷酶抑制剂仅采用了一种成分，导致作用效果相对较差，而实验组10-12中取消了α-甘露糖苷酶抑制剂的使用，导致处理后的木薯存放时间严重缩短，进一步证明本技术中使用的α-甘露糖苷酶抑制剂对于延长木薯保鲜期发挥主要作用。