1-PentCP和1-MCP處理對番茄果實采后生理和品質(zhì)影響的比較

程 蕾 ， 馬 蓉 ， 徐方旭 ， 馮敘橋 *，2

（1.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，遼寧 沈陽，110866；2.渤海大學(xué) 食品科學(xué)研究院，遼寧 錦州 121013）

番茄（Solanum lycopersicum L.）原產(chǎn)于南美洲西部太平洋沿岸安第斯山脈的秘魯、厄瓜多爾、玻利維亞和智利等國的高原或谷地[1]。由于番茄具有較高的營養(yǎng)價值，因此在各國的蔬菜作物種植中占有很大的比例。番茄為典型的呼吸躍變型果實，果實的成熟受乙烯的調(diào)控，且具有果實皮薄，不易貯藏的特點。 1-MCP（1-methylcyclopropene）是一種有效的乙烯效應(yīng)抑制劑，它被認(rèn)為能作用于乙烯受體，從而阻斷乙烯與受體的正常結(jié)合，抑制乙烯所誘導(dǎo)的與果實后熟相關(guān)的一系列反應(yīng)[2]。目前，國內(nèi)外對1-MCP處理番茄采后貯藏效果的研究已經(jīng)有很多[3-5]。Sisler[4-5]等分別以鱷梨、柑橘葉片、豌豆苗、番茄為試材研究了1-MCP的8種結(jié)構(gòu)相似物：1-ECP （1-乙基環(huán)丙烯）、1-PCP （1-丙基環(huán)丙烯）、1-BCP（1-丁基環(huán)丙烯）、1-PentCP（1-戊基環(huán)丙烯）、1-HCP（1-己基環(huán)丙烯）、1-HeptCP（1-庚基環(huán)丙烯）、1-OCP（1-辛基環(huán)丙烯）、1-PCP（1-癸基環(huán)丙烯）對乙烯效應(yīng)的影響，結(jié)果表明這些結(jié)構(gòu)相似物對抑制乙烯效應(yīng)均具有一定作用。但這些結(jié)構(gòu)相似物在結(jié)構(gòu)、濃度、作用效應(yīng)等方面的關(guān)系，有待進(jìn)一步闡明。

雖然1-MCP在果蔬貯藏的應(yīng)用方面具有用量少、低毒和良好的穩(wěn)定性等特點，但由于尚未確定出1-MCP的使用濃度、時間、溫度與果實成熟度的最佳搭配，使得其在商業(yè)上的應(yīng)用受到一定的限制[6]。1-PentCP是1-MCP的結(jié)構(gòu)相似物，作者研究了常溫條件下，不同體積分?jǐn)?shù)的1-PentCP和1-MCP對貯藏期間番茄果實品質(zhì)的影響，探討了它們在常溫條件下的最佳處理濃度、抑制乙烯效應(yīng)的時間與果實貯藏效果，為這兩種新型乙烯效應(yīng)抑制劑能應(yīng)用于農(nóng)業(yè)實踐提供參考。

1 材料與方法

1.1 試劑和儀器

1-PentCP的合成主要參照Al Dulayymi的方法[7]，在沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院實驗室合成，合成后的1-PentCP被分裝成0.5 mL的小包裝，保藏于-80℃超低溫冰箱中備用，使用前用乙醚稀釋至50 mL。1-MCP（質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.4%）粉劑，由中國農(nóng)科院（興城）果樹所提供。

離心機(jī)：CR-21G型，日立工機(jī)株式會社產(chǎn)品；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：RE-52AA型，上海亞榮生化儀器廠產(chǎn)品；低溫生化培養(yǎng)箱：SHP-2500型，上海精宏實驗設(shè)備有限公司產(chǎn)品；硬度計：GY-1型，東莞市塘廈精工儀器廠產(chǎn)品；真空泵：AP-01P型，天津奧特塞恩斯儀器有限公司產(chǎn)品；紫外分光光度計：UV-2000型，上海尤尼克儀器有限公司產(chǎn)品；電子天平：FA2004型，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；恒溫磁力攪拌器：JB-2型，常州博遠(yuǎn)實驗分析儀器廠產(chǎn)品；數(shù)顯恒溫水浴鍋：HH-4型，國華電器有限公司產(chǎn)品；數(shù)字式照度計：LX-1010B型，深圳市佳信儀器儀表貿(mào)易有限公司產(chǎn)品；恒溫培養(yǎng)振蕩器：2DP-250型，上海精宏實驗設(shè)備有限公司產(chǎn)品。

1.2 材料與處理

供試番茄“粉太郎”，于2012年4月25日采自遼寧省沈陽市于洪區(qū)馬三家子鎮(zhèn)，采收當(dāng)日運回實驗室，挑選大小均勻、無病蟲害、成熟度一致的果實用于試驗。將挑選出的果實隨機(jī)分為10組，每組60個果，分別放入10個體積為0.125 m3的塑料帳內(nèi)并進(jìn)行以下處理。

1.2.1 1-PentCP處理 在室溫 （18±2）℃條件下，分別取一定體積1-PentCP的乙醚溶液滴于濾紙上，并置于3個塑料帳內(nèi)，使1-PentCP的釋放濃度分別為 0.4，0.8，1.2 μL/L，迅速封閉塑料帳，處理 20 h。

1.2.2 1-MCP處理 參照孫希生的方法進(jìn)行[8]。在室溫條件下，用分析天平分別精確稱取一定量的1-MCP粉劑，把藥品放入可密封已標(biāo)記好的小瓶里，按1 g∶16 mL的比例加入溫度約為40℃的溫水，然后立即扣緊瓶蓋，充分搖勻后放入塑料帳內(nèi)，打開瓶蓋，迅速密封塑料帳，使其釋放體積分?jǐn)?shù)分別為0.4，0.8，1.2 μL/L，處理 20 h。

1.2.3 對照 果實不采取任何處理，密封于塑料帳內(nèi)20 h。果實經(jīng)處理后，每9個番茄果實裝入一個0.02 mm的PE保鮮袋 （天第包裝材料有限公司，佛山市南海區(qū)里水鎮(zhèn)和同工業(yè)區(qū)）中置于常溫（18±2℃）條件下貯藏，每隔3 d測定1次生理生化指標(biāo)，每次測定取3個果，重復(fù)3次。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 硬度 果實硬度用GY-1型果實硬度計測定，每次取3個果實進(jìn)行測定，每個果實測定3個位置點的硬度，取平均值。

1.3.2 SOD活性 SOD活性采用NBT還原法測定，按照孫群等[9]的方法。

1.3.3 VC質(zhì)量分?jǐn)?shù) 2，6-二氯靛酚法[10]。

1.3.4 單寧質(zhì)量分?jǐn)?shù) 高錳酸鉀滴定法[10]。

1.3.5 可溶性總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù) 蒽酮比色法[10]。

1.3.6 MDA質(zhì)量分?jǐn)?shù) 按照朱廣廉[11]的方法。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

所有試驗數(shù)據(jù)均為鮮重狀態(tài)下測得，采用Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)計算和作圖，用SPSS 13.0專業(yè)統(tǒng)計軟件，利用t檢驗方法進(jìn)行差異顯著性分析，p＜0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 1-PentCP體積分?jǐn)?shù)對番茄果實硬度的影響

果實硬度是衡量果實本身特性和貯藏過程中及結(jié)束貯藏時果品品質(zhì)好壞的重要指標(biāo)之一[12]。兩種乙烯抑制劑均能較好地延緩果實硬度的下降，1-PentCP的最佳體積分?jǐn)?shù)是0.4 μL/L，1-MCP的最佳體積分?jǐn)?shù)是0.8 μL/L。處理后貯藏期間，番茄果實硬度均呈不斷下降的趨勢，但處理組的果實硬度要比對照組下降的速度緩慢得多。在貯藏到第20 d時，對照組果實硬度為 6.2 kg/cm2，而 0.4 μL/L 1-PentCP 處理組的果實硬度為 10.7 kg/cm2，0.8 μL/L 1-MCP處理組的果實硬度為11.8 kg/cm2，差異達(dá)到顯著水平（p＜0.05）。 當(dāng)?shù)竭_(dá)貯藏后期（16～24 d）時，無論哪種處理的番茄果實硬度均會迅速下降 （圖1）。兩種處理對于貯藏期在20 d之內(nèi)的番茄來說，作用更加明顯，且1-MCP處理的效果更好；而對于貯藏到第24 d的番茄來說影響很小或無效，此結(jié)果與趙英凱對不同成熟度番茄硬度的測定結(jié)果相一致[12]。1-PentCP與 1-MCP一樣，在處理后一定時期番茄果實能恢復(fù)對乙烯的敏感性，這一特性說明經(jīng)1-PentCP處理的番茄果實不會出現(xiàn)難以成熟或畸形成熟的問題，使1-PentCP有可能應(yīng)用于果實貯藏保鮮的實踐中。

圖1 1-PentCP和1-MCP處理對番茄果實硬度的影響Fig.1 Effect of treatment with 1-PentCP or 1-MCP on firmness of tomato fruit

2.2 1-PentCP體積分?jǐn)?shù)對番茄果實可溶性單寧質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響 可溶性單寧是番茄澀感的來源，是影響口感的重要指標(biāo)[13]。實驗結(jié)果表明，各處理都能有效保持番茄果實單寧質(zhì)量分?jǐn)?shù)。當(dāng)1-PentCP的體積分?jǐn)?shù)為 0.4 μL/L，1-MCP的體積分?jǐn)?shù)為 0.8 μL/L時對番茄中單寧質(zhì)量分?jǐn)?shù)的保持效果最好 （圖2）。無論是處理組還是對照組的番茄果實中單寧質(zhì)量分?jǐn)?shù)都呈現(xiàn)逐步遞減的趨勢，而且在貯藏第12 d之前單寧含量下降的速度比貯藏后期 （16～24 d）的要快。第12 d之后，對照組番茄單寧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由0.025%下降至0.019%，而0.4 μL/L 1-PentCP處理組番茄的單寧質(zhì)量分?jǐn)?shù)由0.029%下降至0.026%，0.8 μL/L 1-MCP處理組番茄的單寧質(zhì)量分?jǐn)?shù)由0.029%下降至 0.027%。在貯藏后期（16～24 d），對照組番茄單寧質(zhì)量分?jǐn)?shù)的下降明顯 （p＜0.05）比0.4 μL/L 1-PentCP處理組番茄單寧質(zhì)量分?jǐn)?shù)的下降更加迅速，0.4 μL/L 1-PentCP處理組番茄單寧質(zhì)量分?jǐn)?shù)的下降明顯 （p＜0.05）比0.8 μL/L 1-MCP處理組番茄單寧質(zhì)量分?jǐn)?shù)的下降更加迅速。

2.3 1-PentCP體積分?jǐn)?shù)對番茄果實VC質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

VC質(zhì)量分?jǐn)?shù)是衡量果蔬品質(zhì)的一個重要指標(biāo)[12]。由實驗得出，對于降低番茄果實VC質(zhì)量分?jǐn)?shù)損失而言，0.4 μL/L 1-PentCP 和 0.8 μL/L 1-MCP 處理都有較好效果，均優(yōu)于相應(yīng)處理的其他濃度（圖3）。對照組番茄在貯藏第12 d時出現(xiàn)VC質(zhì)量分?jǐn)?shù)的最高值28.89 mg/hg，貯藏到第24 d時VC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降為 17.07 mg/hg，0.4 μL/L 1-PentCP 和 0.8 μL/L 1-MCP處理則在第16 d時出現(xiàn)最高值（分別為31.54和32.88 mg/hg），而貯藏到第24 d時質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為21.00和24.00 mg/hg。貯藏到第16 d時，0.4 μL/L 1-PentCP 和 0.8 μL/L 1-MCP 處理番茄的VC質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為31.54和32.88 mg/hg，均顯著高于對照組22.67 mg/hg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（p＜0.05）。

圖2 1-PentCP和1-MCP體積分?jǐn)?shù)對番茄果實可溶性單寧質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Fig.2 Effect of treatment with 1-PentCP or 1-MCP on tannin content of tomato fruit

圖3 1-PentCP和1-MCP體積分?jǐn)?shù)對番茄果實維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Fig.3 Effect of treatment with 1-PentCP or1-MCP on VC content of tomato fruit

2.4 1-PentCP體積分?jǐn)?shù)對番茄果實可溶性總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

番茄果實品質(zhì)的高低在很大程度上決定于果實內(nèi)所含可溶性總糖的含量[14]。在有效抑制番茄可溶性總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)上升的方面，1-PentCP的最佳體積分?jǐn)?shù)是0.4 μL/L，1-MCP的最佳體積分?jǐn)?shù)是0.8 μL/L。由圖4可知，對照組番茄在第12 d之前，可溶性總糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不斷上升，貯藏到第12 d時達(dá)到了最大值 10.07%。 0.4 μL/L 1-PentCP 和 0.8 μL/L 1-MCP處理組的番茄中可溶性總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)在第16 d之前不斷上升，在第16 d時達(dá)到最大值，分別為9.6%和9.0%?？梢钥闯觯谫A藏到第12 d時，0.4 μL/L 1-PentCP和0.8 μL/L 1-MCP處理番茄中可溶性總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為7.11%和7.07%，顯著低于對照組10.07%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（p＜0.05），而兩種處理間無明顯差異（p＜0.05）。

圖4 1-PentCP和1-MCP體積分?jǐn)?shù)對番茄果實可溶性總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Fig.4 Effect of treatment with 1-PentCP or 1-MCP on soluble sugar content of tomato fruit

2.5 1-PentCP體積分?jǐn)?shù)對番茄果實中MDA質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

MDA是膜脂過氧化產(chǎn)物之一，也是LOX（脂肪氧合酶）催化產(chǎn)生氫過氧化產(chǎn)物所分解的醛類物質(zhì)之一，它的產(chǎn)生與增加是膜滲漏、衰老加速的一種體現(xiàn)[15]。實驗發(fā)現(xiàn)，體積分?jǐn)?shù)為0.4 μL/L的1-PentCP和 0.8 μL/L的 1-MCP抑制番茄果實中MDA積累的效果最佳（圖5），兩種處理的番茄果實中MDA含量明顯低于對照組，均在第16 d時出現(xiàn)了MDA含量的最高峰，比對照組最高峰的出現(xiàn)時間晚了4 d，且0.4 μL/L 1-PentCP處理組番茄MDA的最高峰值比對照組低了 34 nmol/g，0.8 μL/L 1-MCP處理組番茄MDA的最高峰值比對照組低了43 nmol/g。從而推斷，1-PentCP能夠明顯的抑制番茄中MDA的積累，但效果沒有1-MCP處理明顯（p＜0.05）。

圖5 1-PentCP和1-MCP體積分?jǐn)?shù)對番茄果實中MDA含量的影響Fig.5 Effect of treatment with 1-PentCP or 1-MCP on MDA content of tomato fruit

2.6 1-PentCP對番茄果實中SOD活性的影響

SOD具有清除自由基的作用[16]，其活性的高低反映了果實的衰老程度[12]。0.4 μL/L 1-PentCP和0.8 μL/L 1-MCP在推遲番茄果實SOD活性高峰出現(xiàn)時間和提高其高峰值方面，表現(xiàn)出了更好的效果。由圖6可見，在貯藏前期（0-12 d），兩種處理組番茄的SOD值都低于對照組；貯藏后期（16-24 d），兩種處理均延遲了番茄SOD高峰出現(xiàn)的時間。對照組番茄SOD活性最高峰出現(xiàn)在第12 d，峰值為48.52 U/g；0.4 μL/L 1-PentCP 和 0.8 μL/L 1-MCP處理都出現(xiàn)在第16 d，峰值分別為50.33 U/g和54.07 U/g。說明這兩種處理都具有保持SOD活性水平的作用，使處理果實具有較強(qiáng)的清除其產(chǎn)生的自由基的能力。

圖6 1-PentCP和1-MCP體積分?jǐn)?shù)對番茄果實中SOD活性的影響Fig.6 Effect of treatment with 1-PentCP or 1-MCP on SOD content of tomato fruit

3 討論與結(jié)語

1-MCP是一種乙烯效應(yīng)抑制劑，其抑制乙烯效應(yīng)的作用，被認(rèn)為是與乙烯受體結(jié)合來實現(xiàn)的[17]。它能夠抑制蘋果、南國梨、香梨等的后熟和衰老，其抑制作用在具有呼吸高峰的果實上表現(xiàn)更為明顯[18]。近年來，又發(fā)現(xiàn)1-MCP的結(jié)構(gòu)類似物也有相似作用[19]。1-PentCP是具有5個碳支鏈的環(huán)丙烯類物質(zhì)，是1-MCP的結(jié)構(gòu)相似物[17]。番茄屬于典型的躍變型果實，具有明顯的呼吸高峰[20]，果實存在著一個后熟的過程，番茄的后熟軟化是影響其貯藏和運輸過程中品質(zhì)的重要問題[20]。組織結(jié)構(gòu)解體是果實后熟衰老過程中重要的變化之一。組織結(jié)構(gòu)解體的直接表現(xiàn)就是果實硬度的降低[12]。不同體積分?jǐn)?shù)的1-PentCP和1-MCP均能抑制番茄果實硬度的下降。與此同時，兩種乙烯抑制劑還能夠減少果實VC和單寧質(zhì)量分?jǐn)?shù)的損失，抑制可溶性總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的上升。

1-MCP對果蔬采后衰老的延緩影響，一是通過減緩內(nèi)源抗氧化劑的分解，維持組織內(nèi)活性氧代謝的平衡。另外可能是由于1-MCP可以象影響乙烯的生物合成與信號傳導(dǎo)那樣調(diào)節(jié)抗氧化酶系統(tǒng)，從而達(dá)到延緩果蔬采后衰老的效果[21]。SOD是植物內(nèi)源的活性氧清除劑，屬保護(hù)酶系統(tǒng)，是果實后熟衰老中的保護(hù)性酶類，它可以清除活性氧自由基[22-12]。在逆境中維持較高的酶活性，才能有效地清除活性氧并使之保持在較低水平，從而減少其對膜結(jié)構(gòu)和膜功能的破壞，達(dá)到延緩細(xì)胞衰老的目的，所以它的活性高低在一定程度上也反映了果實衰老的程度[12]。 在貯藏前期（0～12 d），經(jīng)過 1-PentCP 和 1-MCP處理的番茄SOD活性比對照組番茄的要低，但在貯藏后期（16～24 d），1-PentCP 和 1-MCP 處理延遲了SOD活性高峰出現(xiàn)的時間，提高了活性高峰值，降低了SOD活性下降的速度。這可能是因為處理前期，兩種處理抑制了果實的軟化，產(chǎn)生的自由基少，SOD活性被激活的程度低；但貯藏后期，隨著果實自由基的積累增多，從而激發(fā)了SOD的活性。

MDA是膜脂過氧化產(chǎn)物之一，也是LOX催化產(chǎn)生氫過氧化產(chǎn)物所分解的醛類物質(zhì)之一。它的產(chǎn)生與增加是膜滲漏和衰老加速的一種體現(xiàn)[15]。同時，MDA積累的速率也可以代表組織總清除自由基能力的大小，MDA積累越多，表明組織保護(hù)能力越弱[15]。1-PentCP和1-MCP處理推遲了番茄MDA含量高峰出現(xiàn)的時間，降低了其峰值。這表明，1-PentCP和1-MCP均可減弱果實膜脂過氧化程度，使質(zhì)膜透性保持在較低水平，在一定程度上維持了質(zhì)膜的完整性。這與程順昌等研究不同環(huán)丙烯對寒富蘋果中MDA含量的影響結(jié)果基本一致[17]。

1-PentCP和1-MCP對番茄采后貯藏效果的影響與處理濃度的高低有關(guān)。同樣處理20 h后，1-PentCP的最佳處理體積分?jǐn)?shù)為0.4 μL/L，1-MCP的為 0.8 μL/L。據(jù) Ku 和 Wills報道（1999）[23]，用不同體積分?jǐn)?shù)的1-MCP處理草莓果實來抑制乙烯效應(yīng)，在一定范圍內(nèi)，增加體積分?jǐn)?shù)可以縮減處理時間和提高處理效果，但過高體積分?jǐn)?shù)的處理可能導(dǎo)致反效果。對于1-MCP而言，體積分?jǐn)?shù)為0.4 μL/L時不能夠完全抑制乙烯與番茄乙烯受體的結(jié)合，因此效果沒有體積分?jǐn)?shù)為0.8 μL/L的1-MCP效果好。當(dāng)體積分?jǐn)?shù)達(dá)到1.2 μL/L時，體積分?jǐn)?shù)過高可能抑制了某些有利的代謝系統(tǒng)[23]，因而使得處理效果不佳。0.4 μL/L的1-PentCP在處理番茄20 h后效果達(dá)到最佳，當(dāng)其體積分?jǐn)?shù)為0.8 μL/L或1.2 μL/L時，因為抑制劑處于較高濃度，它可能激發(fā)某些不利的代謝系統(tǒng)，從而干預(yù)番茄本身的防御系統(tǒng)從而達(dá)不到最佳效果[23]。 Feng[5，24]等以鱷梨和番茄為材料，比較了 1-MCP、1-ECP （1-ethylcyclopropene，1-乙基環(huán)丙烯）和 1-PCP（1-propylcyclopropene，1-丙基環(huán)丙烯）抑制乙烯效應(yīng)的作用，結(jié)果表明不同組織的反應(yīng)與抑制劑的濃度有關(guān)，抑制劑效應(yīng)與其分子大小和結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系。不同分子質(zhì)量的乙烯抑制劑對乙烯的抑制作用機(jī)理，可能是通過對果實乙烯受體基因表達(dá)的調(diào)控而實現(xiàn)的，這方面問題有待進(jìn)一步研究。

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