Sprout development and processing quality changes in potato tubers stored under ethylene: 1. Effects of ethylene concentration

Abstract

Ethylene effectively inhibits sprouting of potatoes (Solanum tuberosum L.) during storage, but it often darkens fry color. The objective of the work described here was to determine if altering the concentration of ethylene applied would reduce the darkening while retaining adequate sprout inhibition. Trials were conducted over three consecutive years (1991–1992, 1992–1993, and 1993–1994). Tubers of cv Russet Burbank (ca 150–300 g) were stored at 9 C for 25 wk in closed chambers in a refrigerated room under continuous exposure to 0.4, 4, 40, or 400 µL L⁻¹ ethylene gas delivered with the ventilation airstream (ca 0.5 air exchanges per h, for 6 h each day). Untreated control and chlorpropham-treated (CIPC) check tubers were stored under the same conditions but without ethylene supplementation. Sprout number, length, and biomass, fry color, loss of tuber mass, disease, and dry matter content were evaluated at 5-wk intervals. Dose-dependent effects (400>40>4>0.4 µL L⁻¹) of ethylene on sprout growth and fry color were observed. The 400, 40, and 4 µL L⁻¹ ethylene treatments inhibited sprout growth as effectively as CIPC, whereas in 0.4 µL L⁻¹ ethylene sprouting was midway between CIPC and the untreated control. Sprout mass and maximum sprout length in all ethylene treatments were significantly lower (P<0.05) than in the untreated control. Compared with the initial value (57.3 Agtron reflectance units [ARu]), after 5 wk of storage fry color was up to 5 ARu darker in the ethylene treatments, but recovered steadily at the subsequent evaluation dates. At 25 wk of storage the fry color of tubers from the 40 and 4 µL L⁻¹ ethylene treatments were, however, still darker than tubers stored with CIPC. Inhibition of sprout growth was slightly more effective in the 400 and 40 µL L⁻¹ ethylene treatments than in 4 µL L⁻¹, although there were no significant differences (P<0.01) in fry color between these treatments. In comparison with the other ethylene treatments, fry color in 0.4 µL L⁻¹ ethylene was lighter, but inhibition of sprout growth was significantly (P<0.05) poorer. There were no differences in tuber disease incidence or dry matter content between the treatments. At 25 wk, the untreated tubers had ca 50% greater loss of tuber mass than any other treatment, attributable to their heavy sprouting. Loss of tuber mass in the ethylene treatments was not significantly different (P<0.001) from that in the CIPC treatment.

Resumen

El etileno inhibe eficazmente el brotamiento de la papa (Solanum tuberosum L.) durante el almacenamiento, pero a menudo oscurece el color de la fritura. El objetivo de este trabajo fue determinar si alterando la concentración de etileno aplicado se puede reducir el oscurecimiento, reteniendo una adecuada inhibición del brotamiento. Las pruebas se realizaron durante tres años consecutivos (1991–1992, 1992–1993, y 1993–1994). Tubérculos del cultivar Russet Burbank (ca.150–300 g) se almacenaron a 9EC por 25 semanas en cámaras cerradas en un cuarto refrigerado bajo continua exposición a gas etileno 0.4, 4, 40 y 400 µL L⁻¹, repartido con la corriente de aire de ventilación (ca. 0.5 de cambios de aire, por 6 horas diarias). Los tubérculos sin tratar y los testigos tratados con cloroprofan (CIPC) fueron almacenados bajo las mismas condiciones pero sin suplemento de etileno. A cinco semanas de intervalo se evaluó el número de brotes, largo y biomasa, color de fritura, pérdida de masa del tubérculo, enfermedad y contenido de materia seca. Se observaron los efectos dependientes de la dosis de etileno (400>40>4>0.4 µL L⁻¹) sobre el crecimiento del brote y el color de la fritura. Los tratamientos de etileno 400, 40 y 4 µL L⁻¹ de etileno inhibieron el crecimiento del brote tanto como el CIPC y el testigo sin tratamiento, mientras que en 0.4F µL L⁻¹ el brotamiento con etileno fue la mitad entre CIPC y el testigo sin tratamiento. La masa de los brotes y la longitud máxima en todos los tratamientos con etileno fueron significativamente menores (P<0.05) que en el testigo sin tratar. Comparado con los valores iniciales (57.3 unidades Agtron de reflectancia [ARu]), después de cinco semanas de almacenamiento, el color de fritura estuvo hasta 5 ARu más oscuro en los tratamientos de etileno, pero se recuperó regularmente en las siguientes fecha de evaluación. A las 25 semanas de almacenaje, el color de fritura de los tratamientos 40 y 4 µL L⁻¹ de etileno, fue, sin embargo, todavía más oscuro que los tubérculos almacenados con CIPC. La inhibición de crecimiento del brote fue ligeramente más efectiva en el tratamiento con etileno 400 y 40 µL L⁻¹ que en 4 µL L⁻¹, aunque no hubo diferencias significativas (P<0.01) en el color de fritura entre estos tratamientos. En comparación con los otros tratamientos de etileno, el color de fritura en etileno 0.4 µL L⁻¹ fue más ligero, pero la inhibición de brotamiento fue significativamente (P<0.05) menor. No hubo diferencias en la incidencia de enfermedades del tubérculo o contenido de materia seca entre los tratamientos. A las 25 semanas, los tubérculos sin tratar tuvieron 50% más pérdida de la masa del tubérculo que ningún otro tratamiento, atribuible a su intenso brotamiento. La pérdida de masa del tubérculo en los tratamientos con etileno no fue significativamente diferente (P<0.001) del tratamiento con CIPC.