1-MCP處理結合冰溫貯藏對磨盤柿果實軟化衰老的影響

魏寶東，梁 冰，張 鵬，李江闊,*，陳紹慧

（1.沈陽農(nóng)業(yè)大學食品學院，遼寧 沈陽 110866；2.國家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術研究中心（天津），天津市農(nóng)產(chǎn)品采后生理與貯藏保鮮重點實驗室，天津 300384）

1-MCP處理結合冰溫貯藏對磨盤柿果實軟化衰老的影響

魏寶東1，梁 冰1，張 鵬2，李江闊2,*，陳紹慧2

（1.沈陽農(nóng)業(yè)大學食品學院，遼寧 沈陽 110866；2.國家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術研究中心（天津），天津市農(nóng)產(chǎn)品采后生理與貯藏保鮮重點實驗室，天津 300384）

目的：探討冷藏、冰溫貯藏、1-甲基環(huán)丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP）處理結合冰溫貯藏對采后柿果硬度和軟化相關物質(zhì)代謝的影響。結果：與冷藏處理相比，冰溫貯藏有效抑制了乙烯生成，抑制了多聚半乳糖醛酸酶（PG）、纖維素酶（Cx）、淀粉酶活性的增加，抑制了可溶性果膠含量的升高，延緩了果肉硬度的降低，而1-MCP處理結合冰溫貯藏對柿果實硬度的保持、抑制PG、Cx、淀粉酶活性升高的作用好于冰溫單一貯藏，因此，1-MCP處理結合冰溫貯藏是保持柿果實硬度較為適宜的貯藏方法。

磨盤柿；1-甲基環(huán)丙烯；冰溫貯藏；硬度；軟化

磨盤柿（Diospyros kaki Thunb. cv. Mopanshi）是我國北方的主栽品種，是北京、河北主要經(jīng)濟型特色水果，果大汁多，鮮食品質(zhì)極優(yōu)，無裂果和褐斑，抗寒抗旱性強。磨盤柿屬于呼吸躍變型水果，其成熟軟化與乙烯密切相關[1]。磨盤柿低溫貯藏時容易產(chǎn)生褐心，高溫條件下又容易腐爛，保鮮時間短，嚴重影響果農(nóng)的利益。冰溫貯藏是將果蔬貯藏在0 ℃以下至接近冰點的溫度范圍內(nèi)，屬于非凍結保存，是繼冷藏、氣調(diào)貯藏后的第三代保鮮技術[2]；近年來，科研人員利用1-甲基環(huán)丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP）對呼吸躍變型果品貯藏保鮮作了大量研究，研究[3-7]表明，1-MCP可以有效的延緩果蔬的成熟與衰老，避免了過早成熟及提前進入衰老，對果實采后的營養(yǎng)成分、風味物質(zhì)、硬度保持和減輕病害均有一定作用，與傳統(tǒng)的保鮮技術相比，可以說是果蔬 貯藏保鮮領域的一項革命性突破[8]。本實驗通過冰溫貯藏、1-MCP處理結合冰溫貯藏手段，探討對柿果實采后硬度和軟化相關物質(zhì)代謝的影響，延長柿果實貯藏期，保持柿果實品質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 材料

磨盤柿：采摘于北京平谷，選取表面70%以上為橙黃色，底部為黃綠色，無病、蟲、傷的果實。

1.2 儀器與設備

BW-120冰溫保鮮庫、普通冷庫 國家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術研究中心（天津）；TU-1810系列紫外-可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司；3-30K高速離心機 德國Sigma實驗室離心機公司；Check point便攜式氣體成分測定儀 丹麥PBI Dansensor公司；TA.XT.Plus物性測定儀 英國Stable Micro Systems公司；2010氣相色譜儀、AUW220D電子分析天平 日本島津公司；SHZ-88臺式水浴恒溫振蕩器 江蘇太倉市實驗設備廠。

1.3 方法

1.3.1 果實1-MCP處理及冰溫貯藏

果實采收后24 h內(nèi)運回實驗室，置陰涼處預冷后分別進行如下處理：1）對照（CK）組：不做任何處理，直接將經(jīng)過預冷果實放入微孔袋中（封口）置于普通冷藏條件（（0.0±0.5） ℃）貯藏；2）冰溫組：將經(jīng)預冷的果實放入微孔袋置于冰溫條件下（-0.5～-0.2 ℃）貯藏；3）1-MCP結合冰溫組：供試磨盤采收24 h內(nèi)用1.0 μL/L 1-MCP在閉容帳內(nèi)熏蒸24 h，然后通風將果實放入微孔袋置于冰溫條件下（-0.5～-0.2℃）貯藏。

每個處理設3 次重復，每次重復用果10 kg，分別于冷藏0、15、45、75 d取樣，以及75 d后出庫常溫貨架（18～20 ℃）第3天取樣進行理化指標測定。

1.3.2 指標測定

呼吸強度：采用靜置法，用紅外線CO2分析儀測定，單位為mg CO2/（kg·h）；乙烯釋放量：采用島津2010型氣相色譜儀程序升溫法測定[9]，單位為μL/（kg·h）。

果實硬度：采用英國產(chǎn)TA.XT.PLus物性測定儀測定，每次取6 個果在胴部去皮測定，單果重復2 次，取每次測量的最大值，最后取其平均值。測試深度為10 mm，P/2柱頭（?=2 mm），測試速率為2 mm/s。

多聚半乳糖醛酸酶（polygalacturonase，PG）活性：參考Lohani等[10]的方法測定，酶活力用生成的半乳糖醛酸量表示，單位為μmol/（g·h）；纖維素酶（cellulase，Cx）活性：參考Chin等[11]的方法測定，酶活力用生成的葡萄糖量表示，單位為mg/（g·h）；淀粉酶活性：參考李雯等[12]的方法測定，酶活力用生成的麥芽糖量表示，單位為mg/（g·h）；可溶性果膠含量：采用硫酸-咔唑比色法[13]測定，略有改動。

1.4 數(shù)據(jù)處理

測定各項指標化學數(shù)據(jù)并計算整理后采用Excel軟件分析，采用Origin 8.0進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對柿果實呼吸強度的影響

圖1 不同處理對柿果實呼吸強度的影響Fig.1 Effects of different treatments on respiration rate of persimmon fruits

從圖1可以看出，在整個貯藏過程中，柿果的呼吸強度整體呈上升趨勢，在45 d過后增長迅速。冰溫組及1-MCP結合冰溫組與冷藏組相比，在15 d和45 d極顯著抑制了呼吸強度的增長（P＜0.01），在75 d時也達到了顯著水平（P＜0.05），在貨架期時，與對照組區(qū)別不大（P＞0.05），兩者之間差異不顯著（P＞0.05）?？梢?，冰溫和1-MCP結合冰溫處理在貯藏過程中前期明顯抑制了柿果實的呼吸強度的增長，到了貯藏后期，對呼吸強度的作用已不大。

2.2 不同處理對柿果實乙烯釋放速率的影響

從圖2可以看出，貯藏過程中，乙烯釋放速率呈現(xiàn)上升趨勢，15 d時，3 組處理無顯著差異（P＞0.05）。45 d之后乙烯釋放速率上升較快，1-MCP結合冰溫組柿果乙烯釋放速率顯著低于冷藏組（P＜0.05）；冰溫組與冷藏組則無顯著差異（P＞0.05）。75 d時，1-MCP結合冰溫組乙烯釋放速率顯著低于冰溫組（P＜0.05），冰溫組乙烯釋放速率顯著低于冷藏組（P＜0.05）。貨架3 d時，1-MCP結合冰溫組乙烯釋放速率顯著低于冰溫組（P＜0.05），冰溫組和冷藏組則無明顯差異（P＞0.05）。

2.3 不同處理對柿果實硬度的影響

圖3 不同處理對柿果硬度的影響Fig.3 Effects of different treatments on flesh firmness of persimmon fruits

從圖3可以看出，處理和對照柿果的硬度均隨著貯期的延長而下降，在15～75 d時下降較快，75 d出庫后變化平緩。1-MCP結合冰溫組在15 d時硬度顯著高于冷藏組（P＜0.05），而冰溫組與冷藏組差異不顯著（P＞0.05）。45 d時，冰溫組與1-MCP結合冰溫組的硬度極顯著高于冷藏組（P＜0.01），兩者之間差異不顯著（P＞0.05）。到75 d、貨架3 d時，1-MCP結合冰溫組硬度值極顯著高于冰溫組（P＜0.01），冰溫組極顯著高于冷藏組（P＜0.01）。結果表明，冰溫貯藏和1-MCP結合冰溫貯藏均可以顯著抑制柿果的軟化，保持果實硬度，貯藏后期，1-MCP結合冰溫貯藏可顯著提高冰溫處理對硬度降低的抑制作用。

2.4 不同處理對柿果實PG活性的影響

圖4 不同處理對柿果PG活力的影響Fig.4 Effect of different treatments on PG activity of persimmon fruits

果實細胞壁中的PG與果實軟化有關。從圖4可以看出，在貯藏期PG活性呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。冷藏組從0 d起開始迅速上升，到15 d時出現(xiàn)最大值，隨后緩慢降低，45 d時迅速降低，75 d時降至最小值，貨架3 d時又有所升高。15 d時，1-MCP結合冰溫組PG活性極顯著低于冰溫組（P＜0.01），冰溫組PG活性極顯著低于冷藏組（P＜0.01）。45 d時，1-MCP結合冰溫組PG活性顯著低于冰溫組和冷藏組（P＜0.05），冰溫組和冷藏組之間差異不顯著（P＞0.05）。75 d和貨架3 d，3 組差異不顯著（P＞0.05）?？梢?，冰溫貯藏期中前期明顯抑制了PG活性的升高，而1-MCP結合冰溫貯藏在中前期的抑制作用更顯著。

2.5 不同處理對柿果實Cx活性的影響

圖5 不同處理對柿果Cx活力的影響Fig.5 Effect of different treatments on Cx activity of persimmon fruits

Cx可以水解柿果的纖維組織從而引起柿果軟化。從圖5可以看出，冷藏貯藏的柿果的Cx活性先上升后下降，在15 d和75 d時，出現(xiàn)兩個活性高峰；冰溫組僅在45 d時出現(xiàn)一個酶活性高峰，且峰值明顯低于冷藏組；1-MCP結合冰溫組也僅在45 d時出現(xiàn)一個酶活性高峰，且峰值低于冷藏組和冰溫組。結果表明，冰溫貯藏能顯著抑制Cx活性的升高（P＜0.05），并且能降低峰值，1-MCP結合冰溫貯藏能顯著促進冰溫條件下對Cx活性升高的抑制（P＜0.05）。

2.6 不同處理對柿果實淀粉酶活性的影響

圖6 不同處理對柿果淀粉酶活力的影響Fig.6 Effect of different treatments on amylase activity of persimmon fruits

淀粉酶通過將柿果的淀粉分解為小分子物質(zhì)而影響柿果的軟化。從圖6可以看出，處理和對照柿果的淀粉酶活性均呈先上升后下降的趨勢，在15 d時開始迅速上升，到45 d時出現(xiàn)峰值，然后迅速下降。冰溫組和1-MCP結合冰溫組在15 d和45 d時均顯著降低了酶活力（P＜0.05），在75 d時極顯著降低酶活力（P＜0.01），但在貨架期3 d時，兩者與冷藏組無明顯差異（P＞0.05）。整個貯藏過程中，冰溫組和1-MCP結合冰溫組兩者差異不顯著（P＞0.05）?？梢?，冰溫和1-MCP結合冰溫貯藏在貯藏中期對淀粉酶活性有顯著的抑制作用。

2.7 不同處理對柿果實可溶性果膠含量的影響

圖7 不同處理對柿果可溶性果膠含量的影響Fig.7 Effect of different treatments on WSP content of persimmon fruits

在柿果貯藏過程中，相關酶將原果膠水解為可溶性果膠，致使可溶性果膠含量不斷增加，從而促進果實的軟化。從圖7可以看出，處理和對照柿果可溶性果膠含量整體呈現(xiàn)上升趨勢。在15 d和45 d時，冰溫組和1-MCP結合冰溫組可溶性果膠含量顯著低于冷藏組（P＜0.05），冰溫組和1-MCP結合冰溫組之間差異不顯著（P＞0.05），45 d后，可溶性果膠含量迅速上升，75 d時，冰溫組和1-MCP結合冰溫組可溶性果膠含量顯著低于冷藏組（P＜0.05），冰溫組和1-MCP結合冰溫組之間差異不顯著（P＞0.05）。由此可見，冰溫貯藏和1-MCP結合冰溫貯藏均能夠比冷藏顯著降低可溶性果膠的含量，但是兩者間差異不顯著。

3 討論與結論

果實成熟軟化不僅和乙烯的釋放聯(lián)系緊密，而且和細胞壁物質(zhì)果膠降解及水解酶密切相關。在柿果貯藏過程中，乙烯釋放速率和呼吸速率迅速上升，貯藏品質(zhì)迅速下降。細胞中各種天然高分子物質(zhì)及其復合物以空間網(wǎng)狀結構存在，使H2O分子的移動和接近受到一定阻礙而產(chǎn)生凍結回避。因此，果蔬在0 ℃與凍結點之間的狹小溫度帶內(nèi)仍能保持細胞活性，降低果蔬采后的呼吸強度，提高果蔬品質(zhì)，減少果蔬營養(yǎng)成分流失，有效抑制有害微生物的活動，延長其保鮮期。1-MCP作為乙烯受體作用抑制劑，與果蔬組織中的乙烯受體發(fā)生不可逆的結合，從而阻斷乙烯與其受體的結合，抑制了乙烯所誘導的與成熟衰老相關的一系列生理生化反應，以控制與果實成熟衰老相關的物質(zhì)降解過程[14-15]。實驗表明冰溫貯藏和1-MCP結合冰溫貯藏兩組柿果乙烯釋放速率明顯低于冷藏組，有效降低了乙烯釋放速率，延緩了果實硬度的下降，1-MCP結合冰溫組硬度則顯著高于冰溫貯藏組硬度。

PG作用于植物細胞壁和胞間層的果膠，它對果膠的水解作用又能使其他細胞壁水解酶的活性升高[16]。吳明江等[17]對蘋果成熟軟化研究中發(fā)現(xiàn)，起主要作用的是PG，果實硬度的下降和PG活性呈現(xiàn)負相關。柿果當中的PG在軟化過程中的作用存在爭議，在一些研究中表明柿的軟化與PG的活性密切相關[18-19]，而另一些研究發(fā)現(xiàn)，在柿的果膠大量降解時，PG活性卻未檢出[20]。本實驗中，隨著乙烯釋放速率的上升，PG活性也迅速升高，可溶性果膠含量迅速積累，可見PG活性的增加與果實的軟化進程一致。本實驗中，冰溫貯藏能夠顯著抑制PG活性的升高，從而降低可溶性果膠含量的升高，抑制柿果的軟化，此外1-MCP能夠促進冰溫貯藏中前期對PG活性升高的抑制。

果實的軟化除了與PG活性有關之外，還與Cx活性有關。纖維素是細胞壁的骨架物質(zhì)，在鱷梨和草莓果實軟化過程中，Cx活性增加，纖維素降解，形成微纖絲，并導致細胞壁的膨脹疏松[21]。趙博等[22]研究表明，纖維素酶可能引起纖維素和難溶的半纖維素向易溶的半纖維素轉化，從而導致了柿果實硬度的下降。實驗表明，在柿果貯藏過程中，Cx活性逐漸升高，纖維素降解加快，果實迅速軟化，冰溫貯藏和1-MCP結合冰溫貯藏能夠延緩Cx活性的升高，減少纖維素降解，延緩果實軟化，1-MCP結合冰溫貯藏能顯著促進冰溫條件下對Cx活性升高的抑制。

在果實軟化前期，當?shù)矸郾坏矸勖杆鉃榭扇苄蕴呛?，對細胞的支撐作用下降，導致果肉軟化[23]。胡留申等[24]對桃研究表明，果實硬度下降主要是淀粉酶活性升高導致淀粉水解所致。林河通等[25]對黃花梨的研究表明，果實采后5 d內(nèi)果肉軟化，主要是由淀粉酶活性的快速上升進而催化淀粉的快速水解造成的。王英超等[26]研究表明，隨著柿果硬度的降低，α-淀粉酶的活性逐漸增大。實驗表明，在柿果貯藏過程中，淀粉酶活性先上升，然后迅速下降，果實硬度下降，冰溫貯藏和1-MCP結合冰溫貯藏能降低淀粉酶活性的升高，延緩果實軟化。

果蔬貯藏環(huán)境溫度波動的大小直接影響其商品品質(zhì)，普通冷藏庫內(nèi)的溫度呈鋸齒波動，是造成果蔬品質(zhì)下降的主要原因。冰溫保鮮技術是使果蔬在貯藏環(huán)境中溫度接近其冰點溫度，而且溫度波動幅度小，貯藏環(huán)境的溫度幾乎呈直線型的變化趨勢，抑制硬度的下降，延緩了果實軟化，有效保證了所貯藏產(chǎn)品的品質(zhì)。

在柿果采后貯藏過程中，冰溫貯藏與冷藏處理相比，有效抑制了乙烯生成，抑制了PG、Cx、淀粉酶活性的增加，抑制了可溶性果膠含量的升高，延緩了果肉的硬度的降低，提高了柿果的貯藏品質(zhì)；而1-MCP結合冰溫貯藏可顯著提高冰溫貯藏在抑制果實硬度下降、抑制乙烯生成、抑制PG、Cx、淀粉酶活性升高方面的作用，由此可見，1-MCP結合冰溫貯藏是較適宜處理方式，下一步可從分子生物學水平上對冰溫結合1-MCP抗乙烯積累、抗軟化機制方面進一步研究。

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Effect of 1-MCP Treatment Combined with Controlled Freezing Point Storage on Fruit Softening and Senescent of Mopan Persimmon

WEI Bao-dong1, LIANG Bing1, ZHANG Peng2, LI Jiang-kuo2,*, CHEN Shao-hui2
(1. College of Food Science, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866, China; 2. Tianjin Key Laboratory of Postharvest Physiology and Storage of Agricultural Products, National Engineering and Technology Research Center for Preservation of Agricultural Products (Tianjin), Tianjin 300384, China)

This research was designed to discover the comparative effects of cold storage as well as controlled freezing point storage (CFPS) alone and combined with 1-methylcyclopropene (1-MCP) treatment on fruit firmness and metabolites related to fruit softening in Mopan persimmon. Results showed that in comparison with cold storage, CFPS not only effectively reduced ethene production and delayed the los ses of fruit firmness, but also significantly inhibited the activities of polygalacturonase (PG), cellulase (Cx) and amylase, suppressed the increase in water soluble pectin (WSP) and delayed softening. 1-MCP in combination with CFPS was more effective than single CFPS in maintaining the firmness, and inhibiting the activities of PG, Cx and amylase, providing a more suitable way to maintain the firmness of Mopan persimmon.

Mopan persimmon; 1-methylcyclopropene (1-MCP); controlled freezing point storage; firmness; softening

TS255.3

A

1002-6630（2014）10-0236-05

10.7506/spkx1002-6630-201410044

2013-08-17

“十二五”國家科技支撐計劃項目（2012BAD38B01）；天津市自然科學基金項目（11JCYBJC08500）

魏寶東（1969—），男，副教授，博士，研究方向為食品制造與冷藏。E-mail：bdwei2003@yahoo.com

*通信作者：李江闊（1974—），男，副研究員，博士，研究方向為農(nóng)產(chǎn)品安全與果蔬貯運保鮮新技術。Email：lijkuo@sina.com