全 文 ：食 品 科 技
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2013年 第38卷 第08期
收稿日期：2013-01-08 *通讯作者
基金项目：国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2012AA021205)；国家科技支撑计划项目(2011BAC02B04)。
作者简介：冯大伟(1987—)，男，山东烟台人，博士研究生，研究方向为海岸带生物资源应用。
冯大伟1，张洪霞1，刘广洋1,2，靳志明1,2，刘胜一1,2，衣悦涛1*
(1.中国科学院烟台海岸带研究所，烟台 264003；
2.中国科学院研究生院，北京 100049)
摘要：以“南芋一号”为材料，研究了贮藏期内不同处理的菊芋块茎在不同温度下菊粉含量及
多酚氧化酶、过氧化氢酶活性的变化。结果表明：在保藏的0~15 d，对照(CK)处理菊芋在室温下
菊粉含量较高，15 d后于-2 ℃菊粉含量居高；贮藏期间多酚氧化酶(PPO)和过氧化氢酶(POD)活
性均于-2 ℃最低。1.0%壳聚糖处理的菊芋块茎在贮藏期内均于室温下菊粉含量维持较高水平，
PPO活性于-2 ℃最低，POD在5 ℃活性最低；1.5%壳聚糖处理在贮藏期内于10 ℃下菊芋块茎菊
粉含量较高，在-2 ℃下PPO和POD活性较低。在贮藏期内，1.0%壳聚糖处理在各温度下菊粉含
量明显提高，PPO活性最低；1.5%壳聚糖处理POD在各温度下活性最低。
关键词：菊芋；贮藏；菊粉；多酚氧化酶；过氧化物酶
中图分类号：TS 255.3 文献标志码：A 文章编号：1005-9989(2013)08-0080-06
Changes of the contents of inulin and the activities of the related
enzymes in Jerusalem artichoke during storage under different
temperatures
FENG Da-wei1, ZHANG Hong-xia1, LIU Guang-yang1,2, JIN Zhi-ming1,2, LIU Sheng-yi1,2, YI Yue-tao1*
(1.Yantai Institute of Coastal Zone Research, Chinese Academy of Sciences, Yantai 264003;
2.Graduate School of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049)
Abstract: The changes of inulin content and the activities of enzymes (such as PPO and POD) of
Jerusalem artichoke (Nanyu 1) following chitosan amendment was studied during a 30 day storage period
at 10 ℃, 5 ℃, -2 ℃ and ambient respectively. The results showed that, the inilun contents in the samples
of the treatment of control (CK) were higher than others at ambient during 0~15 days, and the contents
of inilun were the highest in the samples stored at -2 ℃ after 15 day, the activities of both PPO and POD
were the lowest at -2 ℃ in the storage period. Treatment with 1.0% chitosan coating rised the contents
of inilun higher at ambient, and reduced the activities of PPO and POD at -2 ℃ and 5 ℃ respectively.
Treatment with 1.5% chitosan coating rised the contents of inilun in the samples higher at 10 ℃, and
reduced the activities of PPO and POD at -2 ℃. During the storage period, treatment with 1.0% chitosan
不同贮藏温度下菊芋块茎菊粉含量及
相关酶活性的变化研究
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菊芋(Helianthus tuberosus L)又名洋姜、鬼子
姜，为菊科向日葵属，由于其具有抗旱、耐寒、
耐盐碱、抗风沙、繁殖性强、适应性广等特点，
经欧洲传入我国后在南北各地均有种植。菊芋块
茎含糖量高，其中80%为果聚糖[1]，也称为菊粉
(Inulin)或菊糖。然而，菊芋在贮藏过程中碳水化
合物含量会大幅度下降，果聚糖含量相应减少，
严重影响了产品的经济价值，不利于菊芋加工业
的发展。目前，国内外对鲜切菊芋贮藏[2]、贮藏
期菊芋碳水化合物变化[3]、温度对菊芋长时间贮藏
的影响[4]等方面做了相关研究。李琦[5]和胡建锋[6]
等研究了菊芋多酚氧化酶的酶学特性和酶促褐变
控制。但国内外对菊芋的贮藏条件的研究还比较
少，且相关研究大多只是关于温度的处理，关于
对菊芋做保鲜处理还少有探索。
壳聚糖(Chitosan)是甲壳素(Chitin)的一种重要
衍生物，是甲壳素脱乙酰基转化而成的产物[7]，由
于其分子链上的活性基团-NH2发生质子化，生成
有效抑菌基团-NH3+，进而吸附细菌细胞，对食品
中常见的很多致病菌都有抑制作用。由于其溶解
液具有良好的成膜性，安全、无毒副作用，被广
泛用于果蔬[8-9]、肉类[10]、鱼类[11]、菇类[12]的贮藏
保鲜，有着良好保鲜效果。目前未见有壳聚糖涂
膜对菊芋保鲜效果的报道，本研究旨在探索壳聚
糖涂膜在不同温度对菊芋贮藏效果的影响，为菊
粉的深入研究和产品的开发提供基础。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 供试材料 选取东营垦利盐碱地区种植的成
熟菊芋，收获后带回实验室，清水洗净挑选组织
完整、无损伤、形状大小相近的菊芋块茎。
1.1.2 主要化学试剂 葡萄糖、3,5-二硝基水杨
酸、蒽酮、邻苯二酚、磷酸二氢钠、磷酸氢二
钠、愈创木酚、浓硫酸、酒石酸锑钾、苯酚、氢
氧化钠、亚硫酸氢钠：市售，分析纯。
1.1.3 仪器设备 TU-188可见分光光度计：北京
普析通用仪器有限公司；AR-124CN分析天平；
TG16-WS台式高速离心机：长沙湘仪离心机仪器
有限公司；HH-4电子恒温水浴锅：上海科析实验
仪器厂；BCD-206SM冰箱。
1.2 试验设计
对照组：随机选取50个洗净的菊芋块茎，装
入聚乙烯袋，密封。
处理组：将洗净后的菊芋块茎于38 ℃热水浸
泡15 min后，分别在1%和1.5%壳聚糖溶液中浸泡
10 min，然后取出放置搪瓷盘中自然晾干，处理
每个聚乙烯袋中放入50个大小相近的菊芋块茎，
密封。
各处理菊芋块茎装袋密封后，分别置于10、
5、-2 ℃和室温下贮藏，每个温度下每种处理进
行3次重复。
1.3 方法
1.3.1 菊糖提取液的制备 随机选取每处理贮藏菊
芋块茎3个，每个各取一半(另一半用作酶液的提
取)，去皮后迅速切碎，称取20 g，以料水比为1:15
于90 ℃水浴提取3次，每次30 min，最后将提取液
混匀。
1.3.2 糖测定方法 标准溶液的配制：称取1.0000
g恒重的葡萄糖，用水定容到1 L容量瓶中，从中
吸取1、2、4、6、8、10 mL分别移入100 mL容量
瓶中，用水定容，即可得10、20、40、60、80、
100 mg/L葡萄糖系列标准溶液。以葡萄糖含量为
横坐标、吸光度值为纵坐标，绘制标准曲线。可
溶性总糖测定方法用蒽酮法，还原糖测定方法用
DNS法，菊糖=总糖-还原糖。
1.3.3 酶液的提取 将菊芋去皮切片后称取20 g，
放入高速打浆机内，加入冷藏的磷酸缓冲液100
mL，打浆均匀后，离心(10 min、10000 r/min)收集
上清液，即为粗酶液。
1.3.4 多酚氧化酶的测定 取2 mL 0.1 mol/L磷酸缓
冲液(pH7.4)、3.7 mL 0.2 mol/L的邻苯二酚溶液于
具塞试管中，在25 ℃下保温10 min，加入0.3 mL酶
液，混匀于在420 nm处测定吸光值，酶液加入后
开始计时，记录1 min时的OD420值。在上述测定条
件下，每分钟吸光度改变0.01单位所需酶量定义
coating rised the contents of inilun of JAT higher, and reduced the activities of PPO lowest at 10 ℃, 5 ℃,
-2 ℃ and ambient respectively, and treatment with 1.5% chitosan coating reduced the activities of POD
lowest.
Key words: Jerusalem artichoke; storage; inulin; polyphenol oxidase(PPO); peroxidase(POD)
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为一个相对酶活性单位(U)，酶活力表示为U/(gFW
·min)。
1.3.5 过氧化物酶的测定 取3.5 mL 0.1 mol/L磷酸
缓冲液(pH7.4)，1.0 mL质量分数为2%的H2O2、1.0
mL 0.05mol/L愈创木酚溶液和0.5 mL酶液于具塞试
管中，混匀后于470处测定吸光值，每分钟吸光度
改变0.01单位所需酶量定义为一个相对酶活性单
位(U)，酶活力表示为U/(g FW·min)。
2 结果分析与讨论
2.1 各贮藏条件下菊芋块茎生理变化
在各温度和处理下，菊芋块茎贮藏10 d均没
有发生变化，表面没有腐烂和微生物生长(见表
1)。到贮藏的第20天，室温下放置的1.0%壳聚糖
涂膜处理菊芋块茎出现偶有腐烂现象，1.5%壳聚
糖涂膜处理菊芋块茎偶有长霉，在10 ℃放置的
1.5%壳聚糖涂膜处理菊芋块茎也偶有发霉，其他
均无变化。到贮藏第30天，室温下CK处理菊芋块
茎出芽并发绿，壳聚糖涂膜处理菊芋块茎大多发
生腐烂现象，在10 ℃放置的1.0%和1.5%壳聚糖涂
膜处理的菊芋块茎分别出现偶有发霉和偶有腐烂
现象，其他处理无明显变化。说明壳聚糖涂膜处
理在室温和较高温度(10 ℃)下更容易引起腐烂和
长霉现象，而在低温下则保存良好。
表1 各处理菊芋块茎贮藏情况
贮藏条件 10 d 20 d 30 d
温度 处理
室温
CK 没有变化 没有变化 出芽，发绿
1.0% - 偶有腐烂 腐烂
1.5% - 偶有发霉 大多腐烂
10 ℃
CK - 没有变化 无明显变化
1.0% - - 偶有发霉
1.5% - 偶有发霉 偶有腐烂
5 ℃
CK - 没有变化 无明显变化
1.0% - - -
1.5% - - -
-2 ℃
CK - - -
1.0% - - -
1.5% - - -
注：CK.洗净后无处理；1.0%.洗净后1.0%壳聚糖涂膜；1.5%.洗净
后1.5%壳聚糖涂膜。
2.2 贮藏期内不同温度下菊芋块茎菊粉含量变化
2.2.1 CK处理 由图1(A)可知，在各贮藏温度
下，较第0天菊芋块茎菊粉含量均呈下降趋势。
在贮藏的第0~15天，室温下菊芋块茎菊粉含量
(14.43%~13.31%)均高于其他温度下含量，在第15
天开始呈明显下降趋势，到贮藏结束(第30天)降低
为10.47%。在贮藏期间10 ℃下菊芋块茎菊粉含量
第5天比第0天减少了3.45%后基本呈稳定状态。
5 ℃下菊芋块茎菊粉含量在贮藏的0~15 d逐渐下
降为11.09%后趋于稳定，与10 ℃呈相似的变化动
态。-2 ℃下菊芋块茎菊粉含量在贮藏的5~30 d呈
基本稳定的变化态势，到第20天后菊粉含量高于
其他温度下含量。到贮藏结束，室温、10、5、
-2 ℃下菊芋块茎菊粉含量分别较第0天下降0.32、
0.26、0.21、0.16倍。
2.2.2 1.0%壳聚糖涂膜处理 如图1(B)所示，1.0%
壳聚糖涂膜处理在各温度下较第0天菊芋块茎菊粉
含量均呈下降趋势，在贮藏的前25 d菊粉含量均呈
起伏变化。到贮藏第5天，室温、10、5、-2 ℃菊
芋块茎菊粉含量分别减少了2.21%、4.7%、0.84%
和1.69%，到第15天后各温度处理呈相似变化趋
势，菊粉含量高低顺序分别为室温>5 ℃>-2 ℃>10
注：(A).CK处理；(B).1.0%壳聚糖涂膜处理；(C).1.5%壳聚糖涂膜
处理。
图1 各处理菊芋块茎在不同温度下菊粉含量变化
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℃，到贮藏结束(第30天)，室温、10、5、-2 ℃
下菊芋块茎菊粉含量分别为13.46%、11.80%、
12.49%和12.46%，相比第0天分别下降0.13、
0.24、0.19、0.193倍。
2.2.3 1.5%壳聚糖涂膜处理 由图1(C)可知，各温
度下的1.5%壳聚糖涂膜处理菊芋块茎菊粉含量较
第0天均呈下降趋势。到贮藏第5天，室温、10、
5、-2 ℃菊芋块茎菊粉含量分别减少了2.13%、
2.61%、1.79%和2.14%，各温度间含量相差不
大。到第15天后各温度处理呈相似变化趋势并
趋于稳定，菊粉含量高低顺序分别为10 ℃>室温
>-2 ℃>5 ℃，到贮藏结束(第30天)，室温、10、
5、-2 ℃下菊芋块茎菊粉含量趋于一致，分别为
12.18%、12.39%、12.11%和12.20%，相比第0d分
别下降0.21、0.198、0.22、0.21倍。
2.3 贮藏期内相同温度下不同处理的菊芋块茎菊
粉含量变化
由图2(A)可看出，在室温下贮藏的0~10 d，
CK处理菊芋块茎菊粉含量比第0天(含量为15.44%)
略有下降而高于壳聚糖涂膜处理，且1.0%和1.5%
壳聚糖涂膜处理菊粉含量两者持平。而贮藏的
15~30 d，1.0%壳聚糖涂膜处理菊芋块茎菊粉含
量起伏变化后趋于稳定，高于其他两者含量，CK
处理菊粉含量呈逐渐下降趋势，1.0%壳聚糖涂膜
处理趋于稳定。到贮藏结束(第30天)，CK、1.0%
和1.5%壳聚糖涂膜处理菊芋块茎菊粉含量分别
为11.24%、13.46%和12.18%，比第0天分别下降
0.27、0.13、0.21倍。说明室温条件下，1.0%壳聚
糖涂膜处理更有利于菊芋块茎菊粉含量的保持。
图2(B)表明，在10 ℃贮藏条件下，1.5%壳
聚糖涂膜处理在贮藏过程中菊芋块茎菊粉含量比
其他2个处理高，在第5天降为12.83%后趋于稳
定(12.08%~12.83%)。1.0%壳聚糖涂膜处理菊芋
块茎菊粉含量呈起伏变化，在贮藏的5~30 d中均
高于CK处理。到贮藏结束(第30天)，CK、1.0%
和1.5%壳聚糖涂膜处理菊芋块茎菊粉含量分别
为11.71%、11.80%和12.39%，比第0天分别下降
0.24、0.236、0.198倍。
如图2(C)所示，在5 ℃贮藏条件下，在贮藏的
第5天，CK、1.0%和1.5%壳聚糖涂膜处理菊芋块
茎菊粉含量分别降为13.36%、14.6%和13.65%。
CK和1.5%壳聚糖涂膜处理菊芋块茎菊粉含量到第
10天继续降低(分别降为12.31%和11.49%)后呈基
本稳定态势。1.0%壳聚糖涂膜处理菊芋块茎菊粉
含量呈起伏变化动态，比其他2个处理含量均高。
到贮藏结束(第30天)，CK、1.0%和1.5%壳聚糖涂
膜处理菊芋块茎菊粉含量比第0天分别下降0.21、
0.19、0.216倍。说明在此温度下1.0%壳聚糖涂膜
处理优于其他处理。
由图2(D)可知，在-2 ℃贮藏条件下，CK、
1.0%和1.5%壳聚糖涂膜处理菊芋块茎菊粉含量也
均呈下降趋势，CK和1.0%壳聚糖涂膜处理菊粉含
量在贮藏过程中呈无明显规律变化动态，但要稍
高于1.5%壳聚糖涂膜处理。1.5%壳聚糖涂膜处理
菊芋块茎菊粉含量在第5天降为13.30%后趋于稳
定状态(11.53%~12.20%)。到贮藏结束(第30天)，
CK、1.0%、1.5%壳聚糖涂膜处理菊芋块茎菊粉含
量比第0天分别下降0.16、0.19、0.21倍。
2.4 贮藏期内不同温度下菊芋块茎多酚氧化酶活
注：(A)室温；(B)10 ℃；(C)5 ℃；(D)-2 ℃。CK.洗净后无处理；
1.0%.洗净后涂1.0%壳聚糖；1.5%.洗净后涂1.5%壳聚糖。
图2 各贮藏温度下不同处理菊芋块茎菊粉含量变化
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性的变化
2.4.1 CK处理 如图3(A)所示，在贮藏过程中，
CK处理菊芋块茎多酚氧化酶活性在各温度下均呈
上升趋势。在贮藏第0天，菊芋块茎多酚氧化酶活
性为0.454 U/(gFW·min)。到贮藏第5天，室温和
-2 ℃下的菊芋块茎多酚氧化酶活性达最高峰值，
分别为1.180、1.171 U/(g FW·min)，之后呈下降又
上升趋势，室温下多酚氧化酶活性一直处于最高
状态；而-2 ℃下多酚氧化酶活性一直保持最低，
且在贮藏的15~30 d变化差异不剧烈(0.505~0.664
U/(g FW·min))；10 ℃和5 ℃贮藏的菊芋块茎多酚
氧化酶活性在贮藏的第10天达最高峰值，分别为
1.1711、1.099 U/(g FW·min)，之后也呈下降又上
升趋势。CK处理下，贮藏温度越高，菊芋块茎多
酚氧化酶活性越高。
2.4.2 1.0%壳聚糖涂膜处理 由图3(B)可知，室温
下贮藏的1.0%壳聚糖涂膜处理的菊芋块茎多酚氧
化酶活性(PPO)变化较为平缓，在贮藏的第15天达
最高峰值0.890 U/(g FW·min)，其他贮藏时间均在
0.677~0.795 U/(g FW·min)内变化，比在相同条件
下CK处理菊芋块茎PPO活性降低13.7%~32.7%。在
10 ℃下的菊芋块茎PPO活性在贮藏的第0~20天变
化平缓(0.741~0.808 U/(g FW·min))，在第25天有所
降低后到第30天又上升为0.943 U/(g FW·min)。在
5 ℃下贮藏的菊芋块茎PPO活性变化最为剧烈，到
第5天上升到最高峰值1.168 U/(g FW·min后，随贮
藏时间延长呈逐渐下降趋势，到第20天下降到最
低值为0.680 U/(g FW·min)，之后又呈上升趋势，
到贮藏结束(第30天)上升为0.990 U/(g FW·min)。
-2 ℃下贮藏的菊芋块茎多酚氧化酶活性到第10天
上升为最高峰值为0.958 U/(g FW·min)，之后剧烈
下降为0.510 U/(g FW·min)后保持平稳变化状态。
2.4.3 1.5%壳聚糖涂膜处理 由图3(c)可看出，
1.5%壳聚糖涂膜处理的菊芋块茎在室温下贮藏的
5~20 d，PPO活性变化较为平稳(0.713~0.807 U/(g
FW·min))，之后逐渐上升至第30天的0.956 U/(g
FW·min)。在10 ℃下的菊芋块茎PPO活性在第5
天达最大值1.201 U/(g FW·min)后，贮藏的第10天
剧烈下降为0.653 U/(g FW·min)，之后变化平缓，
到第30天上升为0.884 U/(g FW·min)。在5 ℃下贮
藏的菊芋块茎PPO活性到第10天上升到最高峰值
1.299 U/(g FW·min)后，随贮藏时间延长呈逐渐下
降趋势，到贮藏结束(第30天)下降为0.642 U/(g FW
·min)。-2 ℃下贮藏的菊芋块茎PPO活性到第5天
上升为最高峰值为1.079 U/(g FW·min)，之后剧
烈下降为0.493 U/(g FW·min)后保持平缓变化状态
(0.481~0.560 U/(g FW·min))。
2.5 贮藏期内不同温度下菊芋块茎过氧化物酶活
性的变化
2.5.1 CK处理 如图4(A)所示，在贮藏第0天，菊
芋块茎过氧化物酶(POD)活性为0.325 U/(g FW·
min)。到贮藏第5天，室温和-2 ℃下的菊芋块茎
POD活性有所上升，分别为0.357、0.369 U/(g FW·
min)，之后呈下降又上升趋势；10、5 ℃贮藏的菊
芋块茎POD活性有所下降，之后随贮藏时间的延长
而上升。在贮藏的10~15 d，4个温度下的POD活性
相差无几。到贮藏的20~25 d，各温度下过氧化物
酶活性迅速上升，到第30天，均又迅速下降，酶
活性高低顺序为室温>10 ℃>5 ℃>-2 ℃。CK处理
下，贮藏15 d以后，贮藏温度越高，菊芋块茎过氧
化物酶活性越高，出现的最高峰值也越高。
2.5.2 1.0%壳聚糖涂膜处理 图4(B)表明，在贮藏
的0~15 d，各温度下1.0%壳聚糖涂膜处理的菊芋
注：(A).CK处理；(B).1.0%壳聚糖涂膜处理；(C).1.5%壳聚糖涂膜
处理。
图3 各处理菊芋块茎在不同温度下多酚氧化酶活性变化
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块茎过氧化物酶活性均较第0天下降，酶活性高低
顺序为-2 ℃>室温>10 ℃>5 ℃，之后迅速上升，
到贮藏的第25天均达最高峰值，酶活性高低顺序
为室温>10 ℃>-2 ℃>5 ℃，到贮藏的第30天过氧
化物酶活性迅速降低，整体呈先下降后上升再下
降的趋势。在贮藏的第0~25天，1.0%壳聚糖涂膜
处理菊芋块茎在5 ℃下过氧化物酶活性最低，到
贮藏结束(第30天)在-2 ℃下最低。
2.5.3 1.5%壳聚糖涂膜处理 由图4(C)可看出，
室温下1.5%壳聚糖涂膜处理的菊芋块茎过氧化
物酶活性呈先下降后逐渐上升，到第25天达最高
峰0.669 U/g FW·min，再下降的趋势，在贮藏的
10~30 d，室温下菊芋块茎过氧化物酶活性均为最
高。10、5 ℃下菊芋块茎过氧化物酶活性变化趋
势与室温下相同，在贮藏过程中过氧化物酶活性
在10 ℃大于在5 ℃下的。-2 ℃下贮藏的菊芋块茎
过氧化物酶活性到第5天高于其他温度下的，后
又呈先下降再上升又下降的趋势，但变化幅度较
其他温度下小，到第25天的最高峰值仅为0.399 U/
g FW·min。5 ℃下菊芋块茎过氧化物酶活性除在
第25天的最高峰值比-2 ℃高外，其他贮藏时间均
最低。
3 小结
洗净后的成熟菊芋块茎(CK处理，无涂膜)在
-2 ℃下更有利于长期保存，使菊粉含量保持在
较高水平，多酚氧化酶及过氧化物酶活性最低。
1.0%壳聚糖涂膜处理的菊芋块茎在室温下即能使
菊粉含量保持较高水平，5 ℃次之，但室温下更
容易长霉和腐烂，在5 ℃下保存较适宜。1.5%壳
聚糖涂膜处理的菊芋块茎在10 ℃下菊粉含量水平
较高，且不容易长霉和腐烂。
参考文献：
[1] 鲁海波.菊芋的贮藏与果聚糖提取研究[J].食品与机械,
2005,21(2):34-36,50
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注：(A).CK处理；(B).1.0%壳聚糖涂膜处理；(C).1.5%壳聚糖涂膜
处理。
图4 各处理菊芋块茎在不同温度下过氧化物酶活性变化