《Food Chemistry》：Assessment of cold-induced sweetening in stored potatoes using hyperspectral imaging and elastic-net logistic regression with coefficient thresholding
编辑推荐：
•较低的冷藏温度会导致马铃薯出现更大的代谢变化。•在≤5°C条件下储存会增加糖分和褐变；返温处理可降低这些变化。•高光谱成像可准确分类马铃薯块茎的冷致甜化（CIS）等级。•采用系数阈值处理的弹性网络模型可提高预测效率。引言马铃薯（Solanum tuberosum L.）是全
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较低的冷藏温度会导致马铃薯出现更大的代谢变化。
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在≤5°C条件下储存会增加糖分和褐变；返温处理可降低这些变化。
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高光谱成像可准确分类马铃薯块茎的冷致甜化（CIS）等级。
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采用系数阈值处理的弹性网络模型可提高预测效率。
引言
马铃薯（Solanum tuberosum L.）是全球种植和消费量最大的主食作物之一（Zaheer & Akhtar, 2016）。为了延长保质期并确保全年供应，通常建议在马铃薯收获后的分销和储存期间采用低温储存。储存温度高于8°C可能导致块茎萎缩、腐烂和发芽（Czerko等, 2023）。因此，建议马铃薯块茎在8–10°C条件下储存，并使用异丙基N-(3-氯苯基)氨基甲酸酯等芽抑制剂。由于对这类化学抑制剂的环境安全性和毒性日益担忧，人们越来越多地采用相对较低的温度（通常为4°C以下）来储存马铃薯，作为替代方案（Datir等, 2020）。然而，长期在低温（约4°C）条件下储存会引发一种被称为冷致甜化（cold-induced sweetening, CIS）的生理现象。CIS与低温引起的碳水化合物代谢改变有关，其中淀粉降解加速，导致蔗糖积累，随后被液泡酸性蔗糖酶水解为还原糖葡萄糖和果糖。因此，马铃薯块茎中还原糖积累；CIS的程度受参与淀粉降解、蔗糖合成和蔗糖酶介导的蔗糖水解的酶活性的强烈影响（Sowokinos, 2001）。
CIS引起的还原糖积累会 adversely 影响加工马铃薯产品的质量和安全性。还原糖浓度升高会促进热加工过程中过度褐变、产生不良颜色和风味劣变，从而降低消费者接受度和工业加工价值。还原糖还很容易在油炸、烘烤和烘焙过程中与游离氨基酸（特别是天冬酰胺）发生美拉德反应，生成丙烯酰胺——一种具有潜在致癌性的化合物，对公共卫生构成严重威胁（Nahid & Bhuiyan, 2025）。
这一问题具有重要的现实意义，因为美国每年约有20%的加工用马铃薯因还原糖含量过高而被丢弃（Wiberley-Bradford等, 2014）。因此，CIS已受到广泛研究。特别是，先前的研究利用多样化和先进的分析方法探讨了CIS，包括转录组和蛋白质组学的联合分析，研究淀粉-糖代谢相关的酶活性和基因表达响应（Lv等, 2025），以及通过代谢组学分析来表征CIS的品种依赖性差异（Datir等, 2020）。然而，尽管在CIS的分子和代谢组学研究方面取得了重大进展，但用于直接评估马铃薯块茎中CIS水平的实用无损检测工具的开发却相对较少受到关注。
尽管精密的分析仪器对于研究食品质量变化至关重要，但将其应用于现场质量监测往往受到限制，因为这些分析技术具有破坏性，且需要专业技能和大量的样品制备时间（Lee等, 2025）。因此，对快速、无损的实用质量评估技术的需求日益增长。已有研究报道了几种用于评估水果和蔬菜冷害的无损检测方法（Y. He等, 2022; Li, Jia, & Fan, 2025）。然而，与冷害相关的生理和生化指标在不同作物种类之间存在显著差异。因此，为某一农产品开发的传感策略和预测模型往往难以直接转移到另一农产品上，限制了其普适性。因此，专门针对利用无损技术检测马铃薯块茎中CIS的研究仍然匮乏，突显了实用监测领域的一个重要研究空白。
高光谱成像（Hyperspectral Imaging, HSI）被广泛认为是一种快速、无需试剂且无损的可靠质量评估工具。通过整合成像和光谱技术，HSI能够同时获取空间和光谱信息（Wan等, 2025）。HSI获得的光谱特征与样品的化学成分和各种质量属性相关，从而实现食品质量评估（Medina–García等, 2025）。
凭借这些优势，HSI已被用于检测农产品中的冷害，例如甘薯（Lee等, 2025）、青椒（Babellahi等, 2020）和胡椒粉（Park等, 2025）。在马铃薯方面，HSI已被广泛应用于评估关键质量属性和缺陷，包括主要成分（如水分、淀粉和糖分）、病害、瘀伤和发芽（Peraza-Alemán等, 2024）。几项研究还利用HSI对CIS的主要指标——还原糖进行了定量分析，表明其可行性（Peraza-Aleman等, 2025）。然而，直接检测受CIS影响马铃薯（特别是带皮马铃薯）的研究仍然有限。
返温处理（reconditioning）是一种收获后技术，即将冷藏的马铃薯块茎升温以促进积累的糖分重新转化为淀粉；它被广泛认为是降低CIS的有效策略（Gikundi等, 2024）。然而，过度返温处理可能导致不良副作用，如重量损失和发芽（Gikundi等, 2023）。因此，返温过程需要监测以确定适合的马铃薯。为解决这些空白，我们旨在开发一种能够在冷藏和返温期间检测受CIS影响马铃薯的快速无损监测系统。我们的具体目标是：(1) 评估马铃薯在冷藏和随后返温过程中的质量变化并确定CIS等级；(2) 评估基于HSI的技术对快速无损检测受CIS影响马铃薯的可行性。
章节摘要
材料
本研究使用品种为Sumi的马铃薯块茎（Solanum tuberosum L. cv. Sumi），于2024年11月在韩国庆尚北道 ??郡收获。实验选取重量为160 ± 10 g的块茎。
储存和返温条件
每个处理组由约20个马铃薯块茎组成。储存前，用自来水清洗块茎以去除附着的土壤和碎屑。使用纸巾去除表面水分；随后在室温下风干约
储存和返温条件下马铃薯质量的颜色变化
不同冷藏和返温条件下马铃薯的外观和颜色参数（内部和外部）如图S1–S3和图1所示。虽然两种条件下马铃薯的外部颜色均未发生变化（图1a和图S3a–c），但部分样品的内部组织受到低温储存和随后返温处理的影响（图3d–f）。1°C储存导致内部L*值降低和内部a*值升高。然而，变化
结论
本研究调查了低温储存和返温处理对马铃薯块茎质量属性的影响，并评估了HSI用于无损检测CIS的潜力。低温（1°C和5°C）储存诱导了CIS，伴随内部褐变、大量糖分积累和显著的代谢改变，且严重程度随储存温度降低而增加。相比之下，10°C储存的块茎颜色相对稳定且
CRediT作者贡献声明
Jong-Jin Park：撰写——初稿，软件，方法论，调查，概念化。Hahyeong Yu：撰写——初稿，方法论，调查。Gi-Un Seong：撰写——初稿，方法论，概念化。Jeong-Seok Cho：撰写——初稿，软件，方法论。Gyuseok Lee：撰写——审阅与编辑，软件，数据整理。Dae-Yong Yun：撰写——审阅与编辑，软件，概念化。Seul-Ki Park：撰写——审阅与编辑，可视化，
资金
本研究得到韩国食品研究院（KFRI）主要研究计划（E0211001-05）以及信息通信技术规划与评估院（IITP）拨款（编号：RS-2024-00399252，由科学技术信息部资助）的支持。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文所报道工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
Jong-Jin Park|Hahyeong Yu|Gi-Un Seong|Jeong-Seok Cho|Gyuseok Lee|Dae-Yong Yun|Seul-Ki Park|Jeong-Hee Choi|Kee-Jai Park|Jihyun Lee|Jeong-Ho Lim
