Effects of X-ray Irradiation on the Storage and Preservation of Coloured Potatoes
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摘要: 为探究不同剂量X射线辐照对彩色马铃薯发芽和贮藏品质的影响，本研究以彩色马铃薯黄玫瑰3号、紫玫瑰3号、红玫瑰5号和普通马铃薯为试验原料，采用0、100、300、500 Gy不同剂量的5 MeV电子束转靶X射线处理，将处理后的马铃薯贮藏于常温（20±2）℃、相对湿度为80%~90%的条件下，分析贮藏期的发芽率、失重率、硬度、VC含量、干物质含量和呼吸强度的参数变化，研究X射线辐照处理对马铃薯外观品质、营养品质的影响及贮藏保鲜效果。结果表明：X射线辐照处理降低了马铃薯贮藏中后期的呼吸强度，延缓了贮藏过程中的失重、硬度下降及VC含量的损失，其中黄玫瑰3号、紫玫瑰3号、红玫瑰5号和普通马铃薯100 Gy辐照处理组与对照组相比，失重率分别降低12.76%、5.31%、6.05%和1.43%，贮藏末期相对贮藏初期硬度下降程度分别降低12.98%、6.40%、8.34%和7.13%，VC含量损失率分别降低17.71%、22.80%、13.52%和14.65%；4个品种马铃薯经过不同剂量X射线辐照处理后，贮藏至240 d以上均未出现发芽现象；100 Gy低剂量X射线辐照处理即可达到理想的抑芽效果，且延缓失重、硬度下降方面均优于300、500 Gy，可作为彩色马铃薯和普通马铃薯辐照保鲜工业应用的推荐工艺剂量。本研究工作为X射线辐照技术在彩色马铃薯贮藏保鲜中的应用提供了理论依据和技术指导。Abstract: In order to investigate the influence of X-ray irradiation dose on the germination and storage quality of coloured potatoes, this study took the coloured potatoes Yellow Rose 3, Purple Rose 3, Red Rose 5 and common potatoes as test materials, and treated them with 5 MeV electron-beam rotary target X-rays at 0, 100, 300 and 500 Gy. The treated potatoes were stored at room temperature (20±2) ℃ with a relative humidity of 80%~90%. In order to study the influence of X-ray irradiation on the appearance, nutritional quality and fresh-keeping effects of potatoes, parameter changes of germination rate, weight loss rate, hardness, VC content, dry matter content and respiration intensity during the storage period were analyzed. The results showed that X-ray irradiation treatment reduced the respiratory intensity of potatoes in the mid to late storage period and decreased the weight loss, hardness decline and loss of VC content during storage. Compared with control group, 100 Gy irradiation treated Yellow Rose 3, Purple Rose 3, Red Rose 5 and common potatoes reduced the weight loss rate by 12.76%, 5.31%, 6.05% and 1.43%, respectively, the degree of decrease in hardness at the end of the storage period compared with the beginning of storage period was reduced by 12.98%, 6.40%, 8.34% and 7.13%, respectively, and the rate of loss of VC content was reduced by 17.71%, 22.80%, 13.52% and 14.65%, respectively. Four varieties of potatoes did not sprout even after storage for more than 240 days after receiving different doses of X-rays. A low dose of 100 Gy of X-ray irradiation treatment could achieve an optimal sprout inhibition effect. Moreover, it delayed weight loss and hardness decline more effectively than 300 and 500 Gy. This dose could be recommended as the dose for irradiation preservation of coloured and ordinary potatoes in industrial applications. This research provides a theoretical basis and technical guidance for the application of X-ray irradiation technology in the storage and preservation of coloured potatoes.
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Keywords:
- coloured potatoes /
- X-ray irradiation /
- sprout inhibition /
- storage and preservation
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马铃薯是继小麦、玉米、水稻之后的第四大重要粮食作物，拥有“地下苹果”和“第二面包”的美称[1−3]。伴随农业科技的发展，彩色马铃薯也逐渐步入人们生活。相较于普通马铃薯，彩色马铃薯因薯肉颜色艳丽丰富、富含多酚类物质和具有抗氧化活性而备受关注[4−5]。马铃薯在采收后要经过一段休眠期，休眠期过后会发芽，使体内的营养物质分解并向生长点运输，导致马铃薯薯块重量减轻、品质下降、产生有毒物质龙葵素等，给消费者带来食品安全隐患，也给经销商带来严重的经济损失，故解决贮藏期马铃薯发芽问题是保障鲜销马铃薯品质和马铃薯加工原料品质的关键[6−7]。彩色马铃薯贮藏过程中亦存在以上问题[8−10]，故开展彩色马铃薯抑芽保鲜技术的研究对保障彩色马铃薯产业安全发展至关重要。
食品辐照保鲜技术是一种利用电子束、X射线或γ射线对食品进行照射处理，以起到杀虫、抑芽、防霉、杀菌等作用，实现延长食品贮藏期、提高食品卫生安全目的绿色保鲜技术[11−13]。世界卫生组织（WHO）、食品药品监督管理局（FDA）和国际原子能机构（IAEA）都已批准辐射技术在食品领域的应用[14]。应用于食品辐照加工的电子束射线能量不高于10 MeV，其穿透力有限，无法穿透大包装新鲜马铃薯；伽马射线与电子束相比，穿透力大大增强，但是伽马射线产生于放射性物质60Co，放射源辐照装置的管理、源的运输及废源退役处置的安全环保风险较大、民众接受度低，且电子束和γ射线在低剂量辐照保鲜加工时的剂量精度和均匀度均难以保证，不利于新鲜马铃薯流通贸易现状下的工业化应用推广[15−16]。辐照加工用大功率5 MeV电子束转靶X射线辐照装置是近些年发展起来的辐照加工行业的先进装置，该装置产生的X射线是一种穿透性强、剂量率易精确控制、剂量均匀度好的高能光子辐射，兼具γ射线和电子束两种射线辐照的优点[17−18]。X射线辐照装置单位时间加工产能高、束下传输系统可连续作业、辐照容器尺寸体积大，与马铃薯通常大尺寸包装、需及时大批量处理的特点相匹配，具有操作简便、经济、安全、高效的技术优势，适于大规模产业化应用[19−20]。
针对辐照处理抑制马铃薯发芽、延长马铃薯贮藏期的研究，国内外学者开展了一系列相关工作。日本于1972年就已经批准使用伽马射线照射马铃薯，以防马铃薯发芽，并将应用了辐照保鲜技术的马铃薯供给消费者食用[21]。Ghosh等[22]和卫武均等[23]均发现用60Co-γ射线处理，可有效抑制马铃薯块茎的生根和发芽。Mahto等[24]研究发现低剂量伽马射线辐照处理的马铃薯在非冷藏条件下，可在120 d的贮藏期内维持马铃薯的物理性能，延长马铃薯的贮藏期。Todoriki等[25]和Blessington等[26]研究发现低能电子束辐照可有效抑制马铃薯种子萌芽，提高马铃薯块茎的抗氧化能力且不会对马铃薯块茎的营养品质造成不良影响。彭雪等[27]研究发现高能电子束辐照处理耦合（8±1）℃低温贮藏，可在200 d的贮藏期内完全抑制马铃薯发芽，在一定程度上减缓块茎贮藏过程中品质下降的速率，且高能电子束辐照会破坏块茎芽细胞结构，抑制芽的萌发与生长。综上，前人对于伽马射线、高能电子束辐照马铃薯保鲜进行了相关研究和实践，均具有一定的保鲜效果，但目前对穿透性强、剂量均匀度更好、适于产业化推广应用的新型X射线辐照保鲜马铃薯的相关研究报道几乎空白。
本研究通过不同剂量5 MeV电子束转靶X射线（以下简称“X射线”）辐照处理彩色马铃薯和普通马铃薯，研究不同剂量X射线辐照处理对不同马铃薯贮藏期间营养品质、外观品质的影响，探明X射线辐照彩色马铃薯抑芽保鲜效果，为彩色马铃薯的X射线辐照贮藏保鲜技术的应用提供理论依据。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
黄玫瑰3号（Y3）、紫玫瑰3号（P3）、红玫瑰5号（R5） 由西北农林科技大学陈勤教授团队提供，单薯重分别为（110±10）g、（150±10）g、（120±10）g；普通马铃薯（RP） 陕西农贸市场采购，单薯重为（220±10）g。每个品种挑选大小均一、无病虫害、无机械损伤的马铃薯作为试验用薯；三氯乙酸（TCA） 分析纯，上海麦克林生化科技有限公司；磷酸、无水乙醇 分析纯，西陇科学股份有限公司；三氯化铁 分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司；抗坏血酸 分析纯，北京索莱宝科技有限公司；红菲咯啉（BP） 分析纯，西格玛奥德里奇（上海）贸易有限公司。
DD5 MeV-30 mA/1200 5 MeV/150 kW高频高压型电子加速器系统（带X射线转换靶） 中广核达胜加速器技术有限公司；UV-759扫描型紫外可见分光光度计 上海佑科仪器仪表有限公司；TEL-7001二氧化碳检测仪 美国泰勒公司；DK-98-11A电热恒温水浴锅 天津市泰斯特仪器有限公司；N6000双光束紫外可见分光光度计 上海仪器仪表有限公司；GY-4数显果实硬度计 山东方科仪器有限公司；10 HB电热恒温干燥箱 浙江力辰仪器有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 辐照处理
将装于尼龙丝网袋中的试验用薯置于5 MeV/150 kW高频高压型电子加速器（带X射线转换靶）传输系统的辐照容器小车内，传动通过X射线转换靶下进行辐照处理。辐照剂量设定为100、300、500 Gy，控制每组样品实际接收剂量范围为设定剂量±20 Gy，以未辐照处理（0 Gy辐照处理）样品为对照（CK）。采用重铬酸银Ag2Cr2O7剂量计进行剂量监测，实测各组样品的平均吸收剂量分别为115、309、512 Gy。为简化描述，下文中辐照剂量采用设定剂量100、300、500 Gy表示。
1.2.2 贮藏方法、条件
黄玫瑰3号、紫玫瑰3号、红玫瑰5号和普通马铃薯辐照处理后的试验用薯分装成30个/袋，置于尼龙丝网袋中，在常温条件下贮藏，贮藏温度为（20±2）℃，相对湿度为80%~90%，每个处理组3个重复。分别在贮藏0、15、30、60、120 d取样检测相关指标，并对不同剂量辐照处理的马铃薯进行拍照记录。
1.2.3 指标测定方法
1.2.3.1 发芽率
每个处理组固定30个马铃薯进行统计，以发芽长度大于2 mm作为发芽标准，根据以下公式计算发芽率[28]：
发芽率(%)=发芽马铃薯数统计马铃薯总数×100 1.2.3.2 失重率
每个处理组固定30个马铃薯统计失重率，失重率按以下公式进行计算：
失重率(%)=m1−mxm1×100 式中，m1为马铃薯贮藏前的质量，g；mx为贮藏过程中各时间点的质量，g。
1.2.3.3 干物质含量
参考 GB 5009.3-2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》中直接干燥法进行测定。按照下式进行计算：
干物质含量(%)=m2−m3m1−m3×100 式中，m1为称量瓶和烘干前样品的质量，g；m2为称量瓶和样品干燥后的质量，g；m3为称量瓶的质量，g。
1.2.3.4 硬度
每个处理组随机抽取4个马铃薯，采用果实硬度计分别在每个果实赤道位等距离选取三个测试点进行测定，测定前将测试点的表皮用小刀去除，手握硬度计，探头直径为3.5 mm，使硬度计垂直于被测果实表面，在均匀力的作用下将探头压入果实内，当压到探头刻线时停止（压入深度为10 mm），此时指针指的刻度值即为所测的硬度值，硬度单位为kg/cm3[2]。
1.2.3.5 VC含量
参考曹建康等[29]中VC含量测定中的“分光光度计法”测定。
称取10.0 g马铃薯样品置于研体中，加入20 mL 50 g/L三氯乙酸（TCA）溶液，在冰浴条件下研磨成浆状，转入到100 mL容量瓶中，用50 g/L TCA溶液定容至刻度，混合、提取10 min后，过滤，收集滤液备用。取1.0 mL样品提取液于试管中，加入1.0 mL 50 g/L TCA溶液，再加入1.0 mL无水乙醇、0.5 mL 0.4%磷酸-乙醇溶液、1.0 mL 5 g/L BP-乙醇溶液、0.5 mL 0.3 g/L FeCl3-乙醇，进行反应60 min、测定。记录反应体系在波长534 nm处吸光度值。重复三次。
根据吸光度值，在标准曲线上查出相应的混合液中抗坏血酸质量，按下式计算VC含量。
VC含量(mg/100g)=V×m1Vs×m×1000×100 式中，m1为标准曲线求得的VC的质量，μg；Vs为滴定时所用样品提取液体积，mL；V为样品提取液总体积，mL；m为样品的质量，g；VC含量的单位为mg/100 g。
1.2.3.6 呼吸强度测定
参照郭一丹等[30]的方法，使用CO2检测仪进行测定[18]：将0.5 kg左右的马铃薯放入5 L的干燥器中，将CO2检测仪置于干燥器内，密闭平衡30 min后，读取红外线CO2检测仪的数值，记为W1；1 h后再次读取数值，记为W2；按下式计算马铃薯呼吸强度：
R(mg⋅kg−1⋅h−1)=(W2−W1)×V×MV0×m×t 式中，R为呼吸强度，mg·kg−1·h−1；W1、W2为CO2检测仪的读数，百万分率；V为干燥器的总体积，L；M为CO2的摩尔质量，g·mol−1；m为样品的质量，g；V0为测定温度下CO2的摩尔体积，L·mol−1；t为测定时间，h。
1.3 数据处理
运用Excel软件对所得数据进行统计分析，数据均为3次重复试验的结果，结果以平均值±标准差表示，使用SPSS 18软件进行差异显著性检验，以P<0.05为差异有统计学意义，并运用Origin 2018软件制图。
2. 结果与分析
2.1 不同剂量X射线辐照处理对马铃薯贮藏过程中发芽率的影响
不同剂量X射线辐照处理对不同品种马铃薯常温贮藏过程中发芽率的影响如表1所示。从表中可看出，黄玫瑰3号（Y3）、紫玫瑰3号（P3）、红玫瑰5号（R5）和普通马铃薯（RP）的对照组在常温贮藏15 d均出现了发芽现象，并分别在贮藏30、120、30、120 d发芽率达到100%，而4个品种马铃薯的辐照处理组在整个贮藏期120 d均未出现发芽现象（在本研究工作开展中，将马铃薯样品一直在常温环境下留样、观察至贮藏240 d也未出现发芽现象）。由此可得，X射线辐照处理对4个品种马铃薯的抑芽效果均较好，且100 Gy的低剂量X射线辐照处理即可达到理想的抑芽效果。
表 1 不同剂量X射线辐照处理对马铃薯贮藏过程中发芽率的影响Table 1. Effects of different doses of X-Ray irradiation on the germination rate of potatoes during storage处理组 发芽率（%） 0 d 15 d 30 d 60 d 120 d Y3-对照 0 86.67 100 100 100 Y3-100 Gy 0 0 0 0 0 Y3-300 Gy 0 0 0 0 0 Y3-500 Gy 0 0 0 0 0 P3-对照 0 23.33 93.33 96.67 100 P3-100 Gy 0 0 0 0 0 P3-300 Gy 0 0 0 0 0 P3-500 Gy 0 0 0 0 0 R5-对照 0 40 100 100 100 R5-100 Gy 0 0 0 0 0 R5-300 Gy 0 0 0 0 0 R5-500 Gy 0 0 0 0 0 RP-对照 0 23.33 93.33 96.67 100 RP-100 Gy 0 0 0 0 0 RP-300 Gy 0 0 0 0 0 RP-500 Gy 0 0 0 0 0 不同剂量X射线辐照处理不同品种马铃薯在贮藏过程中马铃薯形态及发芽情况变化如图1~图4所示，从图中可看出，彩色马铃薯发芽后芽的颜色和马铃薯块茎的颜色相同，黄玫瑰的芽呈黄色、紫玫瑰的芽呈紫色、红玫瑰的芽呈红色，普通马铃薯的芽整体呈紫色。
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图 1 不同剂量X射线辐照处理的黄玫瑰3号马铃薯（Y3）在贮藏过程中的发芽情况Figure 1. Germination of Yellow Rose 3 potato (Y3) treated with different doses of X-ray irradiation during storage![]()
图 2 不同剂量X射线辐照处理的紫玫瑰3号马铃薯（P3）在贮藏过程中的发芽情况Figure 2. Germination of Purple Rose 3 potato (P3) treated with different doses of X-ray irradiation during storage![]()
图 3 不同剂量X射线辐照处理的红玫瑰5号马铃薯（R5）在贮藏过程中的发芽情况Figure 3. Germination of Red Rose 5 potato (R5) treated with different doses of X-ray irradiation during storage![]()
图 4 不同剂量X射线辐照处理的普通马铃薯（RP）在贮藏过程中的发芽情况Figure 4. Germination of regular potato (RP) treated with different doses of X-ray irradiation during storage2.2 不同剂量X射线辐照处理对马铃薯贮藏过程中失重率的影响
不同剂量X射线辐照处理对不同品种马铃薯常温贮藏过程中失重率的影响如图5所示。由图可知，马铃薯的失重率随着贮藏期的延长整体呈现出上升的趋势。黄玫瑰3号（Y3）对照组和500 Gy辐照处理组在贮藏30 d后开始失重，300 Gy辐照处理组在15 d内开始失重，100 Gy辐照处理组在60 d后开始失重；第120 d时，100、300、500 Gy和对照组的失重率分别为3.03%、6.98%、5.88%、15.79%。紫玫瑰3号（P3）对照组在30 d后开始失重，500 Gy辐照处理组在15 d内开始失重，100 Gy和300 Gy辐照处理组在60 d后才开始失重；第120 d时，100、300、500 Gy和对照组的失重率分别为2.38%、6.00%、6.82%、7.69%。红玫瑰5号（R5）对照组、100 Gy和500 Gy辐照处理组在30 d后开始失重，300 Gy辐照处理组在15 d内开始失重；第120 d时，对照组、100、300和500 Gy辐照处理组失重率分别为11.76%、5.71%、10%和7.14%；普通马铃薯（RP）各处理组及对照组在15 d内均开始出现失重，到第120 d失重率达到最高，对照组、100、300和500 Gy辐照处理组的失重率分别为11.29%、9.86%、14.49%、15.63%。
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彩色马铃薯黄玫瑰3号、紫玫瑰3号、红玫瑰5号对照组在贮藏120 d的失重率均显著高于辐照处理组（P<0.05），但彩色马铃薯黄玫瑰3号、紫玫瑰3号、红玫瑰5号出现300 Gy或500 Gy辐照处理组比对照组先出现失重；普通马铃薯经300、500 Gy辐照处理后失重率高于对照组，可能是因为300 Gy以上辐照剂量已经超出马铃薯的最高耐受剂量，对马铃薯造成一定的损伤，故出现300、500 Gy辐照比对照组先失重或失重率高的现象。100 Gy X射线辐照处理的黄玫瑰3号、紫玫瑰3号、红玫瑰5号和普通马铃薯的失重率在贮藏末期均显著低于对照组（P<0.05），表明100 Gy X射线辐照处理可有效抑制马铃薯因为呼吸、蒸腾等作用引起的营养物质消耗与失水。
2.3 不同剂量X射线辐照处理对马铃薯贮藏过程中干物质含量的影响
干物质含量是衡量马铃薯有机物质、营养成分的重要指标之一[23]。不同剂量X射线辐照处理对不同品种马铃薯常温贮藏过程中干物质含量的影响如图6所示。由图可知，彩色马铃薯黄玫瑰3号（Y3）、紫玫瑰3号（P3）、红玫瑰5号（R5）对照组的干物质含量随着贮藏期延长整体呈现出先升高后降低再升高的变化趋势，可能是因为在15 d时均已发芽，彩色马铃薯在萌芽过程中，生理活动向积累能量的方向发展，干物质含量又有所上升，所以在0~15 d呈现出上升趋势，之后彩色马铃薯在储存过程中，由于呼吸和生理活动消耗了部分干物质，所以干物质含量呈现出下降趋势，在30 d后彩色马铃薯出现失重，水分含量大量损失，导致干物质含量显著增加。普通马铃薯（RP）随着贮藏期的延长呈现出先降低后升高的变化趋势，可能是因为不同品种之间的代谢活动存在差异，普通马铃薯的呼吸和生理代谢活动消耗的干物质含量远大于为萌芽而积累的能量物质含量，故贮藏初期无明显上升段。
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图 6 不同剂量X射线辐照处理对马铃薯贮藏过程中干物质含量的影响Figure 6. Effects of different doses of X-ray irradiation on the dry matter content of potatoes during storage黄玫瑰3号和红玫瑰5号马铃薯对照组的干物质含量在30 d后迅速增加，在120 d分别达到19.79%和21.27%，而100、300和500 Gy辐照处理组分别为17.69%、18.49%、17.33%和19.56%、18.71%、20.42%，辐照处理组的干物质含量均低于对照组。这可能是因为黄玫瑰3号和红玫瑰5号马铃薯对照组在30 d开始失重，30~120 d失重率快速升高，水分和营养含量大量损失，干物质含量所占比重增加，X射线辐照处理抑制了马铃薯贮藏过程中的失重，干物质含量所占比重增加的速度和增加量均低于对照组。紫玫瑰3号和普通马铃薯的对照组和辐照处理组在贮藏期间干物质含量无明显差异，辐照处理对干物质含量无显著影响。由此可得，不同品种马铃薯在贮藏过程中因生理代谢差异，干物质含量的变化趋势存在一定差异，辐照处理对贮藏期间干物质含量的影响无明显规律。
2.4 不同剂量X射线辐照处理对马铃薯贮藏过程中硬度的影响
硬度是衡量果蔬新鲜状态和贮藏品质的重要指标之一。不同剂量X射线辐照处理对不同品种马铃薯常温贮藏过程中硬度的影响如图7所示。由图可知，随着贮藏期的延长，马铃薯的硬度整体呈现出下降趋势。黄玫瑰3号（Y3）、紫玫瑰3号（P3）和红玫瑰5号（R5）辐照处理组的硬度比对照组下降缓慢，且下降程度较低。黄玫瑰3号贮藏至120 d，对照组的硬度下降35.39%，100、300、500 Gy辐照处理组的硬度分别下降22.41%、28.58%、31.18%；可见，100 Gy辐照处理组延缓黄玫瑰3号硬度下降的效果较好；紫玫瑰3号100 Gy和500Gy辐照处理组的延缓硬度下降的效果相对较好；红玫瑰5号100 Gy辐照处理组硬度下降较缓慢，且下降程度也较低，延缓硬度下降的效果较好；对比普通马铃薯贮藏末期与贮藏初期不同处理组马铃薯的硬度发现，辐照处理组硬度下降程度略低于对照组。整体来看，X射线辐照处理对贮藏期不同品种马铃薯的硬度下降均有一定的延缓作用。
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图 7 不同剂量X射线辐照处理对马铃薯贮藏过程中硬度的影响Figure 7. Effects of different doses of X-ray irradiation on the hardness of potatoes during storage2.5 不同剂量X射线辐照处理对马铃薯贮藏过程中VC含量的影响
维生素C是衡量果蔬营养品质的重要指标之一。不同剂量X射线辐照处理对不同品种马铃薯常温贮藏过程中VC含量的影响如图8所示。由图可知，马铃薯的VC含量随着贮藏期的延长整体呈现出逐渐下降的趋势，且不同品种马铃薯的VC含量也存在一定差异，贮藏初期黄玫瑰3号（Y3）、紫玫瑰3号（P3）、红玫瑰5号（R5）和普通马铃薯（RP）的VC含量分别为9.26、23.96、15.74和12.14 mg/100 g，VC含量从高到低依次为紫玫瑰3号、红玫瑰5号、普通马铃薯和黄玫瑰3号。不同品种马铃薯的对照组在贮藏期间的VC含量降低较多，贮藏至120 d时，黄玫瑰3号、紫玫瑰3号、红玫瑰5号和普通马铃薯分别下降63.01%、36.36%、40.72%和45.36%。不同品种马铃薯辐照处理组的VC含量下降程度均低于对照组，X射线辐照处理可有效延缓马铃薯贮藏期VC含量的损失，经过不同剂量X射线辐照处理马铃薯的VC含量下降速度和程度各不相同，表明不同品种马铃薯延缓VC含量下降的适宜X射线辐照处理剂量也存在差异。
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图 8 不同剂量X射线辐照处理对马铃薯贮藏过程中VC含量的影响Figure 8. Effects of different doses of X-ray irradiation on the VC content of potatoes during storage2.6 不同剂量X射线辐照处理对马铃薯贮藏过程中呼吸强度的影响
不同剂量X射线辐照处理对马铃薯贮藏过程中呼吸强度的影响如图9所示，由图可以看出，彩色马铃薯黄玫瑰3号（Y3）、紫玫瑰3号（P3）、红玫瑰5号（R5）和普通马铃薯（RP）的各处理组、对照组的呼吸强度随着贮藏期的延长整体呈现出先降低后升高的变化趋势，可能原因是：贮藏初期马铃薯处于休眠状态，呼吸强度降低；随着贮藏期的延长，马铃薯休眠状态逐渐解除，呼吸强度逐渐增强[27]。黄玫瑰3号（Y3）对照组在贮藏前15 d呼吸强度快速下降，15~60 d下降趋势较为平缓，60~120 d快速升高，此时呼吸进入旺盛时期，马铃薯块茎利用呼吸作用消耗贮藏物质供芽生长；100、300和500 Gy X射线辐照处理组的呼吸强度在贮藏前15 d呈现出快速下降趋势，100 Gy处理组15~30 d缓慢下降，30~120 d不断升高；300 Gy处理组15~60 d缓慢下降，60~120 d快速升高；500 Gy处理组15~120 d呼吸强度有一定波动，但整体呈上升趋势；3个剂量X射线辐照处理组的呼吸强度在贮藏期间变化规律虽有所差异，但整体趋势和对照组一致，均呈先下降再升高；辐照处理组贮藏后期的呼吸强度显著低于对照（P<0.05）。紫玫瑰3号（P3）、红玫瑰5号（R5）和普通马铃薯（RP）100、300和500 Gy X射线辐照处理组的呼吸强度在贮藏前60 d呈现出不断下降趋势，60~120 d呈现出不断升高的趋势，但上升速度远低于对照组，且呼吸强度显著低于对照组（P<0.05）。由此可得，不同品种马铃薯辐照处理组的呼吸强度在贮藏中后期显著低于对照组（P<0.05），表明适宜剂量X射线辐照处理可抑制马铃薯块茎贮藏过程中的呼吸速率，减缓其衰老进程，不同品种马铃薯经过不同剂量X射线辐照处理后表现出延缓呼吸速率的程度各不相同，且不同品种马铃薯延缓呼吸代谢的适宜X射线辐照处理剂量也存在差异。
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图 9 不同剂量X射线辐照处理对马铃薯贮藏过程中呼吸强度的影响Figure 9. Effects of different doses of X-ray irradiation on respiratory intensity of potatoes during storage3. 结论
彩色马铃薯和普通马铃薯经100~500 Gy剂量的X射线辐照处理后在常温（20±2）℃条件下贮藏240 d以上均未出现发芽现象，且一定程度减轻或延缓了贮藏过程中的失重及硬度和VC含量的下降。100 Gy低剂量X射线辐照处理即可达到理想的抑芽效果，300 Gy以上辐照剂量已经超出马铃薯的最高耐受剂量，有可能对马铃薯造成一定的损伤。基于本研究推荐工业应用中彩色马铃薯和普通马铃薯的X射线辐照保鲜的有效工艺剂量为100 Gy。X射线辐照保鲜技术作为一种安全、环保、经济、高效、可批量化连续化处理的新型保鲜技术，适用于采后马铃薯批量辐照抑芽保鲜，具有较好的产业化应用前景。下一步将继续研究X射线辐照处理对彩色马铃薯富含的酚酸、黄酮醇和花青素等活性物质的含量及抗氧化活性的影响。
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图 1 不同剂量X射线辐照处理的黄玫瑰3号马铃薯（Y3）在贮藏过程中的发芽情况
Figure 1. Germination of Yellow Rose 3 potato (Y3) treated with different doses of X-ray irradiation during storage
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图 2 不同剂量X射线辐照处理的紫玫瑰3号马铃薯（P3）在贮藏过程中的发芽情况
Figure 2. Germination of Purple Rose 3 potato (P3) treated with different doses of X-ray irradiation during storage
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图 3 不同剂量X射线辐照处理的红玫瑰5号马铃薯（R5）在贮藏过程中的发芽情况
Figure 3. Germination of Red Rose 5 potato (R5) treated with different doses of X-ray irradiation during storage
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图 4 不同剂量X射线辐照处理的普通马铃薯（RP）在贮藏过程中的发芽情况
Figure 4. Germination of regular potato (RP) treated with different doses of X-ray irradiation during storage
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图 6 不同剂量X射线辐照处理对马铃薯贮藏过程中干物质含量的影响
Figure 6. Effects of different doses of X-ray irradiation on the dry matter content of potatoes during storage
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图 7 不同剂量X射线辐照处理对马铃薯贮藏过程中硬度的影响
Figure 7. Effects of different doses of X-ray irradiation on the hardness of potatoes during storage
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图 8 不同剂量X射线辐照处理对马铃薯贮藏过程中VC含量的影响
Figure 8. Effects of different doses of X-ray irradiation on the VC content of potatoes during storage
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图 9 不同剂量X射线辐照处理对马铃薯贮藏过程中呼吸强度的影响
Figure 9. Effects of different doses of X-ray irradiation on respiratory intensity of potatoes during storage
表 1 不同剂量X射线辐照处理对马铃薯贮藏过程中发芽率的影响
Table 1 Effects of different doses of X-Ray irradiation on the germination rate of potatoes during storage
处理组 发芽率（%） 0 d 15 d 30 d 60 d 120 d Y3-对照 0 86.67 100 100 100 Y3-100 Gy 0 0 0 0 0 Y3-300 Gy 0 0 0 0 0 Y3-500 Gy 0 0 0 0 0 P3-对照 0 23.33 93.33 96.67 100 P3-100 Gy 0 0 0 0 0 P3-300 Gy 0 0 0 0 0 P3-500 Gy 0 0 0 0 0 R5-对照 0 40 100 100 100 R5-100 Gy 0 0 0 0 0 R5-300 Gy 0 0 0 0 0 R5-500 Gy 0 0 0 0 0 RP-对照 0 23.33 93.33 96.67 100 RP-100 Gy 0 0 0 0 0 RP-300 Gy 0 0 0 0 0 RP-500 Gy 0 0 0 0 0 
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