1-OCP作為乙烯效應抑制劑與1-MCP對芒果低溫貯藏品質(zhì)影響的比較研究

馮敘橋 ， 孫海娟 ， 徐方旭 ，3， 何曉慧 ， 程 蕾

（1.沈陽農(nóng)業(yè)大學 食品學院，遼寧 沈陽 110866；2.渤海大學 食品科學研究院，遼寧省食品安全重點實驗室，遼寧 錦州 121013；3.遼寧省食品質(zhì)量與安全學會，遼寧 沈陽 110866）

芒果（Mangifera indica L.）是著名的熱帶水果之一，其果實維生素A含量遠高于其他水果，維生素B1、B2和維生素C含量也高于柑橘、菠蘿等熱帶水果，且含有人體所必需的Ca、P、K、Se等多種微量元素，因此被譽為 “熱帶果王”。然而，芒果是典型的呼吸躍變型果實，采后易發(fā)生變黃、變軟等現(xiàn)象，不利于貯運及加工，直接影響其食用價值和商品價值[1]。芒果的貯藏保鮮，主要以物理法和化學法為主[2]，但都不能完全滿足生產(chǎn)實際的要求。物理保鮮法中較先進的為氣調(diào)貯藏，但存在投資大、設備要求高，技術上也較難控制等不足；而化學保鮮法雖然操作簡單、效果較好，但是一些殘留的藥劑不適于可食性果蔬的處理[3-4]，因而尋求一種安全、高效的貯藏保鮮方法對芒果的采后貯藏保鮮尤為重要。

1-MCP（1-methylcyclopropene，1-甲基環(huán)丙烯）是近年來發(fā)現(xiàn)的一種高效、無殘留的乙烯效應抑制劑[5]，可與細胞膜上的乙烯受體結合，抑制乙烯受體復合物的形成，阻斷乙烯所誘導的信號傳導[6]。研究表明，1-MCP能有效地抑制躍變型果實的后熟，并且在一定的濃度范圍內(nèi)不會對果實產(chǎn)生毒害作用[7-8]。 目前 1-MCP 已用于延緩香蕉[9]、蘋果[10]、梨[11]、獼猴桃[12]、番茄[13]等呼吸躍變型果實后熟的貯藏保鮮研究中。近年發(fā)現(xiàn)一些1-MCP的結構相似物，也有類似于1-MCP的作用，并被應用于抑制乙烯效應反應的研究中[14-16]。Feng等[14]研究發(fā)現(xiàn) 1-ECP（1-ethylcyclopropene，1-已基環(huán)丙烯） 和 1-PCP （1-propylcycloprpene，1-丙基環(huán)丙烯）處理均能抑制鱷梨和番茄的乙烯生物合成。Apelbaum等[15]研究了1-MCP及其8種相似物對鱷梨乙烯反應的影響，結果表明這8種1-MCP結構相似物同樣能夠抑制乙烯效應。程順昌等[16]對寒富蘋果的研究結果顯示，1-MCP 和 1-PentCP （1-pentylcyclopropene，1-戊基環(huán)丙烯）處理可以抑制寒富蘋果的生理代謝，保持果實品質(zhì)和降低膜脂傷害程度。這些研究報道都為尋求可能應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際的新型乙烯效應抑制劑提供了切實的依據(jù)。1-OCP是具有8個碳原子支鏈的環(huán)丙烯類化合物，也是與1-MCP分子量差異較大的一種結構類似物。研究發(fā)現(xiàn)，1-OCP與1-MCP都能夠抑制鱷梨[15]、蘋果[16]、番茄[17]果實貯藏期間乙烯的釋放量、保持果實硬度及其他貯藏品質(zhì)。而1-OCP作為一種新型的乙烯效應抑制劑在芒果的貯藏保鮮研究中還未見報道，且1-OCP對芒果的保鮮效果是否與1-MCP一致或者優(yōu)于1-MCP等都值得研究。

1-MCP處理效果與溫度有關，在低溫條件下，1-MCP與受體結合減少，這可能與低溫下膜上乙烯受體蛋白構象發(fā)生改變有關[18]。高溫條件下1-MCP可能會更好地接近乙烯結合位點并與其結合[19]。但是，在低溫下如果加大1-MCP的濃度也能夠起到常溫下的效果[20]。目前世界上商品化貯藏芒果的主要手段仍然是低溫貯藏，低溫貯藏不僅可以抑制果實的呼吸作用和乙烯的產(chǎn)生，而且也可以抑制病原菌的繁殖。而在室溫貯藏條件下，芒果采后6～7 d便達到可食成熟度，且隨著果實的后熟，果實逐漸發(fā)病并出現(xiàn)嚴重腐爛。因此研究1-MCP和1-OCP處理在低溫貯藏條件下的保鮮效果，對提高目前最廣泛采用的冷庫保鮮的效率有重要意義。

本試驗以“貴妃”芒果為試材，以1-MCP處理為對照，研究不同濃度的1-OCP處理對芒果果實低溫貯藏期間品質(zhì)變化的影響，為尋求更有效的乙烯效應抑制劑提供理論參考，并為今后芒果果實的貯藏保鮮方法提供更多可能的選擇。

1 材料與方法

1.1 試劑和儀器

1-MCP粉劑，由中國農(nóng)科院果樹研究所提供（質(zhì)量分數(shù)為3.4%）。1-OCP的合成主要參照Al Dulayymi[21-22]的方法，在沈陽農(nóng)業(yè)大學食品學院實驗室合成（質(zhì)量分數(shù)為30%，液體），樣品被分裝成0.5 mL的小包裝，保藏于-80℃超低溫冰箱中備用，使用前用乙醚稀釋。

CXH-3010D紅外線CO2分析儀，北京市華云分析儀器研究所有限公司產(chǎn)品；CR-21G型離心機，日立工機株式會社產(chǎn)品；RE-52AA型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海亞榮生化儀器廠產(chǎn)品；SHP-2500型低溫生化培養(yǎng)箱，上海精宏實驗設備有限公司產(chǎn)品；GY-1型硬度計，東莞市塘廈精工儀器廠產(chǎn)品；AP-01P型真空泵，天津奧特塞恩斯儀器有限公司產(chǎn)品；UV-2000型紫外分光光度計，上海尤尼克儀器有限公司產(chǎn)品；FA2004型電子天平，上海舜宇恒平科學儀器有限公司產(chǎn)品；HH-4型數(shù)顯恒溫水浴鍋，國華電器有限公司產(chǎn)品。

1.2 材料與處理

試驗用“貴妃”芒果，采自海南省并立即運回沈陽農(nóng)業(yè)大學食品學院實驗室。剔除殘次、病蟲害及機械損傷的果實后，挑選質(zhì)量、大小、顏色均一，成熟度為八成熟的果實，并剪留0.5 cm的果柄為實驗材料，待進一步處理。

將挑選出的果實隨機分為7組，每組36個果，分別放入塑料帳（50 cm×50 cm×50 cm）內(nèi)，并在室溫條件下密閉進行以下處理。

1）1-MCP處理:分別稱取一定量的1-MCP溶于蒸餾水中，置于3個塑料帳內(nèi)，使1-MCP的釋放體積分數(shù)分別為1，5，50 μL/L，迅速封閉塑料帳。

2）1-OCP處理:分別取一定體積1-OCP的乙醚溶液滴于濾紙上，置于3個塑料帳內(nèi)，使1-OCP的釋放體積分數(shù)分別為1，5，50 μL/L，迅速封閉塑料帳。

3）對照:果實不采用任何處理，密封于塑料帳內(nèi)。

各處理在常溫（20±1）℃下密封20 h后，裝入0.02 mm的PE果蔬專用保鮮袋（國家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程研究中心生產(chǎn)）中，于低溫 （4±1）℃，RH 85%～90%條件下貯藏，定期測定相關理化指標。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 呼吸強度的測定 采用CXH-3010D紅外線CO2分析儀進行測定。

1.3.2 失重率的測定 以最初果實質(zhì)量（m0）與每次測定果實質(zhì)量（m1）之差占最初果實質(zhì)量的百分比表示。

1.3.3 可溶性固形物測定 采用WYT-1型 （上海精密儀器儀表公司生產(chǎn)）手持折光儀測定。

1.3.4 硬度的測定 采用便攜式果實硬度計 （FT-327，F(xiàn)ruit TestTM 意大利）測其中部（去皮）硬度，每個果實測3次，取其平均值。

1.3.5 可滴定酸含量測定 參照寧正祥[23]的方法，采用酸堿滴定法測定。

1.3.6 PPO活性測定 PPO（polyphenol oxidase，EC 1.10.3.2，多酚氧化酶）活性測定，參照曹建康[24]鄰苯二酚比色法。

1.3.7 POD活 性 的 測 定 POD（peroxidase，EC 1.11.1.7，過氧化物酶）活性測定，參照朱廣廉[25]愈創(chuàng)木酚比色法。

1.3.8 MDA含量的測定 MDA（malondialdehyde，丙二醛）含量測定，參照李合生[26]硫代巴比妥酸法。

1.4 統(tǒng)計分析

采用 Excel進行數(shù)據(jù)計算和作圖，采用SPSS“one-way ANOVA”進行差異顯著性分析。p＜0.05表示差異顯著，p＜0.01表示差異極顯著。

2 結果與分析

2.1 1-OCP對呼吸強度的影響及比較

芒果是典型的呼吸躍變型果實，采后有明顯的呼吸躍變峰。對照果實在貯藏初期呼吸旺盛，并在貯藏第6天達到呼吸最大值，而不同體積分數(shù)1-OCP和1-MCP處理果實的呼吸強度均得到了不同程度抑制，呼吸高峰也得到了推遲（圖1）。5 μL/L 1-OCP與1 μL/L 1-MCP處理果實在采后第9天達到呼吸最大值，即較未處理果實的呼吸峰值推遲了3 d。 而 1 μL/L 和 50 μL/L 1-OCP 處理的果實與5 μL/L和50 μL/L 1-MCP處理的果實的呼吸峰值均出現(xiàn)在第12天，較未處理果實的呼吸峰值延遲了6 d。此外，至貯藏結束時，對照果實已經(jīng)呈現(xiàn)完熟狀態(tài)，其呼吸強度最低，而各處理果實仍維持較高的呼吸強度，即各處理果實的品質(zhì)相對較好，亦說明低溫貯藏可以減弱呼吸強度，從而延長貯藏時間。

2.2 1-OCP對失重率的影響及比較

隨著芒果貯藏期的延長，機體的代謝消耗不斷增加，致使果實質(zhì)量不斷下降。在整個貯藏過程中，未處理果實的失重率增加較快，至貯藏末期，失重率已達2.3%，而各處理果實的質(zhì)量損失均得到了不同程度的抑制。由圖2可知，隨著貯藏時間的推進，不同體積分數(shù)1-OCP處理果實的失重率呈現(xiàn)不同程度的增加，至貯藏結束時各處理間差異不顯著。相比較 1-OCP 處理果實，5 μL/L 和 50 μL/L 1-MCP處理果實均維持較低的失重率，即在貯藏過程中，果實的質(zhì)量損失較1 μL/L 1-MCP處理的要少，且5 μL/L 1-MCP處理的果實效果較佳。

圖1 1-OCP對芒果呼吸強度的影響Fig.1 Effect of treatment with 1-OCP on respiration intensity of mango fruit

圖2 1-OCP對芒果失重率的影響及比較Fig.2 Effect of treatment with 1-OCP on weight-loss rate of mango fruit

2.3 1-OCP對果實可溶性固形物的影響及比較

可溶性固形物含量的變化直接影響著果實的口感和風味，同時也反映果實的衰老過程[27]。從圖3可以看出，隨著貯藏時間的延長，1-OCP和1-MCP處理果實的可溶性固形物含量不斷增加，但是均較未處理果實增加緩慢，即各處理果實的可溶性固形物含量的增加均得到了不同程度的抑制。在貯藏前期，5 μL/L 和 50 μL/L1-MCP 處理果實的可溶性固形物含量顯著低于未處理果實，且至貯藏末期，1-MCP處理果實可溶性固形物增加緩慢。在整個貯藏過程中，50 μL/L 1-OCP處理果實的可溶性固形物始終低于其他體積分數(shù)處理的果實。

圖3 1-OCP對芒果可溶性固形物的影響及比較Fig.3 Effect of treatment with 1-OCP on SSC content of mango fruit

2.4 1-OCP對硬度的影響及比較

芒果果實的軟化伴隨著其衰老程度的加深而不斷增加。芒果在采后貯藏過程中，由于淀粉酶的催化，淀粉被水解并轉(zhuǎn)化為可溶性糖，從而引起細胞膨脹力的下降，導致了果實軟化[28]。由圖4可知，在整個貯藏過程中，對照和處理的芒果果實硬度均呈下降趨勢，且對照果實硬度下降得較快，其次是50 μL/L 1-OCP或1-MCP處理的果實， 而1 μL/L 1-OCP處理果實與5 μL/L 1-MCP處理果實的硬度均略高于其他處理。在貯藏末期各處理果實與對照相比，均維持了較高的硬度。

圖4 1-OCP對芒果硬度的影響Fig.4 Effect of treatment with 1-OCP on firmness of mango fruit

2.5 1-OCP對可滴定酸的影響及比較

果實可滴定酸含量變化反映了果實成熟過程中風味的變化。如圖5所示，芒果果實可滴定酸含量在貯藏過程中總體呈下降趨勢，且對照果實可滴定酸含量下降較處理果實顯著（p＜0.05）。1-OCP處理果實的可滴定酸含量下降緩慢，且在整個貯藏過程中各濃度處理間差異不明顯。1-MCP處理的果實在貯藏前期各體積分數(shù)處理間差異不明顯，至貯藏后期，50 μL/L 1-MCP處理果實的可滴定酸含量較高，即果實風味較其他處理果實為佳。

2.6 1-OCP對PPO活性的影響及比較

不同體積分數(shù)1-OCP處理對芒果PPO活性的影響與1-MCP處理果實的變化趨勢相同，即先上升后下降 （圖 6）。 5 μL/L 1-OCP處理果實與 1 μL/L 1-MCP處理果實的PPO活性均在第12天達到活性高峰，較未處理果實推遲了3 d，而1 μL/L和50 μL/L 1-OCP處理果實的PPO活性高峰出現(xiàn)在第15天，與 5 μL/L和 50 μL/L 1-MCP處理的果實一樣，較未處理果實的PPO活性高峰推遲了6 d。PPO活性的高低與果蔬組織的褐變程度有關，但在整個貯藏過程中，50 μL/L 1-MCP處理的果實始終維持較低的PPO活性，因而降低了芒果果實貯藏期間褐變的發(fā)生。

圖5 1-OCP對芒果可滴定酸的影響及比較Fig.5 Effect of treatment with 1-OCP on titratable acid content of mango fruit

圖6 1-OCP對芒果PPO活性的影響及比較Fig.6 Effect of treatment with 1-OCP on PPO activity of mango fruit

2.7 1-OCP對POD活性的影響及比較

對照和處理果實POD活性變化如圖7所示，即呈現(xiàn)先下降后上升再下降的變化趨勢。其中5 μL/L 1-OCP和1 μL/L 1-MCP處理果實與未處理果實的POD活性均在第12天達到最高，但5 μL/L 1-OCP和1 μL/L 1-MCP處理果實的活性峰值明顯低于未處理果實（p＜0.05）。而其他體積分數(shù)1-OCP和1-MCP處理果實均在第15天達到POD活性高峰，較5 μL/L 1-OCP和1 μL/L 1-MCP處理果實延遲了3 d。POD活性的變化常用來作為果實后熟和衰老的一種指標，且抑制該酶的活性可抑制果實的衰老過程[29]。在達到貯藏后期之前，處理果實的POD活性始終低于對照果實，因此可以較好地延緩芒果果實衰老的進程，從而延長了貯藏時間。

圖7 1-OCP對芒果POD活性的影響及比較Fig.7 Effect of treatment with 1-OCP on POD activity of mango fruit

2.8 1-OCP對MDA含量的影響及比較

MDA是植物器官衰老或在逆境下受傷害其組織或器官膜脂質(zhì)發(fā)生過氧化而產(chǎn)生的，其含量與植物衰老和逆境傷害有密切關系[30]。由圖8可知，1-OCP處理果實的MDA含量變化與1-MCP處理果實相似，均呈上升趨勢，且均較對照果實上升得緩慢。在整個貯藏過程中，1 μL/L 1-OCP和1-MCP處理果實的MDA含量上升較其他處理果實快。至貯藏后期，5 μL/L 1-OCP和1-MCP處理果實仍然維持較低的MDA含量，且5 μL/L1-OCP較5 μL/L 1-MCP處理效果佳。

圖8 1-OCP對芒果MDA含量的影響及比較Fig.8 Effect of treatment with 1-OCP on MDA content of mango fruit

3 討論

芒果是典型的呼吸躍變型果實，具有明顯的呼吸躍變峰。1-MCP和1-OCP是分別具有1、8個碳原子支鏈的環(huán)丙烯類乙烯效應抑制劑，能夠通過抑制乙烯與受體的結合而影響乙烯效應的發(fā)揮。試驗結果表明，不同濃度1-OCP和1-MCP處理均能有效延緩芒果果實呼吸高峰的出現(xiàn)，抑制芒果果實軟化進程及貯藏期間質(zhì)量的損失，從而延緩了果實的后熟衰老。同時，1-OCP和1-MCP處理果實的可溶性固形物含量的增加以及可滴定酸含量的降低都得到了不同程度的抑制，因而較好地保持了芒果果實的風味。芒果果實采后生理生化的變化過程也與酶活性變化息息相關，PPO和POD與植物的成熟衰老密切相關。通常認為果實衰老時，POD活性上升，加速與衰老有關的氧化反應，而PPO則被認為與果實采后褐變有關[23]。MDA是膜脂過氧化的重要產(chǎn)物，通常把MDA含量的增加看做是果實衰老的標志之一[31]。試驗結果表明，1-OCP和1-MCP處理均能不同程度地抑制果實PPO（圖6）和POD（圖7）活性，延遲其活性峰值的出現(xiàn)，與此同時還抑制了與衰老有關的氧化反應及MDA含量的積累（圖8），從而延緩了芒果果實的衰老，保持了較好的貯藏效果。

冷庫溫度是影響果蔬貯藏保鮮的重要因素之一。通常認為低溫貯藏可以抑制果蔬采后的呼吸作用和內(nèi)源乙烯的釋放，有利于保持果蔬生理代謝及營養(yǎng)物質(zhì)的相對穩(wěn)定[32]。相關研究結果顯示，低溫貯藏有利于延緩紅芒6號芒果果實色澤的轉(zhuǎn)變和軟化后熟的進程[33]，這與對獼猴桃[34]、火龍果[35]方面的研究結果一致。本試驗的貯藏（（4±1）℃，RH 85%～90%）過程中，處理果實僅在貯藏末期出現(xiàn)不同程度的冷害癥狀，這可能是由于1-MCP和1-OCP的作用濃度減弱所致。因此，在研究降低貯藏溫度有利于提高芒果果實貯藏品質(zhì)的同時，還應該著重于提高果實抗冷害能力方法的研究，以減少果蔬低溫貯藏期間冷害的發(fā)生。

4 結語

本實驗結果顯示，在冷藏條件下，不同體積分數(shù)1-MCP和1-OCP處理對芒果果實貯藏保鮮效果均較對照果實佳，且50 μL/L1-OCP和5 μL/L 1-MCP處理在保持“貴妃”芒果果實貯藏品質(zhì)方面要優(yōu)于其他處理體積分數(shù)，但5 μL/L 1-MCP處理比50 μL/L 1-OCP處理效果佳。這可能是由于1-OCP支鏈較長，作用效果不明顯，因而對芒果果實貯藏品質(zhì)的保持要遜色于1-MCP處理。付琳[17]等人也比較了1-MCP、1-PentCP和1-OCP處理對綠熟期番茄常溫貯藏的影響，結果表明，3種乙烯效應抑制劑中，1-MCP、1-PentCP和1-OCP處理隨其支鏈長度的增加，抑制后熟衰老的效果依次降低。此外，F(xiàn)eng等[14，36]比較了不同濃度的 1-MCP、1-ECP 和 1-PCP對鱷梨和番茄的作用，結果表明抑制劑效應與其分子大小和結構有很大的關系，而且對于躍變型果實在乙烯產(chǎn)生之前處理才能獲得較好的抑制效果。本實驗結果顯示，在冷藏條件下，50 μL/L 1-OCP和5 μL/L 1-MCP處理果實保持了較好的貯藏品質(zhì)。然而，不同相對分子質(zhì)量的1-MCP和1-OCP對芒果果實乙烯受體基因表達調(diào)控的機制，尚需做更進一步的研究。

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