1MCP處理對常溫貯藏黃冠梨褐心病和果實品質的影響

陳 柏,頡敏華,,*,王學喜,吳小華,韓雅萱,王寶春,張 鑫,牛濟軍

(1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工研究所,甘肅蘭州 730070;2.甘肅農(nóng)業(yè)大學園藝學院,甘肅蘭州 730070;3.甘肅亞盛實業(yè)(集團)股份有限公司,甘肅蘭州 730000)

陳 柏1,頡敏華1,2,*,王學喜1,吳小華1,韓雅萱2,王寶春2,張 鑫2,牛濟軍3

(1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工研究所,甘肅蘭州 730070;2.甘肅農(nóng)業(yè)大學園藝學院,甘肅蘭州 730070;3.甘肅亞盛實業(yè)(集團)股份有限公司,甘肅蘭州 730000)

為延長黃冠梨果實貯藏期,抑制褐心病,研究了1-甲基環(huán)丙烯(1-MCP)處理對常溫貯藏期間(20 ℃)褐心病及相關品質指標變化的影響。結果表明:1.5 μL/L的1-MCP處理能極顯著(p<0.01)降低果實貯藏期間的褐心病發(fā)病率與發(fā)病指數(shù),貯藏30 d時,1-MCP處理黃冠梨果實褐心病發(fā)病率和發(fā)病指數(shù)分別為12.82%和0.09,比對照低88.59%和88.92%,同時抑制果實的呼吸強度和乙烯生成,保持果實硬度,并能有效降低果心PPO 活性與MDA、H2O2含量,提高總酚含量和 SOD、POD活性,減緩黃冠梨果心褐變反應。綜上所述,1-MCP處理可以有效抑制黃冠梨常溫貯藏期間褐心病的發(fā)生。

黃冠梨,1-甲基環(huán)丙烯,褐心病,果實品質,常溫貯藏

黃冠梨是優(yōu)質的中晚熟梨品種,經(jīng)濟性狀良好。成熟時果心小,果肉潔白細膩,脆嫩多汁,風味較好,深受消費者喜愛[1]。但是生產(chǎn)中受栽培條件、成熟度和貯藏條件等的影響,黃冠梨在貯藏過程中容易發(fā)生一系列的生理病害,主要包括果皮褐變、果心褐變及質地變化等。尤其是褐心病從表面無法判斷,但會導致黃冠梨抗病性降低,貯藏期間易感染病菌而腐爛,是一種在貯藏中后期容易普遍發(fā)生的嚴重生理病害,給黃冠梨產(chǎn)業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失。1-甲基環(huán)丙烯(1-methylcyclopropene,1-MCP)作為一種乙烯受體抑制劑,可以不可逆地作用于乙烯受體,阻斷其與乙烯正常結合,抑制與果實成熟衰老相關的生理生化反應[2-3],能夠推遲果蔬軟化與保持營養(yǎng)品質[4-5]。1-MCP能夠保持梨貯藏期間的果實品質[6],而且對梨褐心病及雞爪病都有一定的抑制效果[7-8]。

本實驗以黃冠梨為材料,研究采后1-MCP處理對貯藏期間黃冠梨果心褐變的控制及果實品質的影響,以期為1-MCP對黃冠梨褐心病控制及品質調(diào)控等方面提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

黃冠梨 2014年9月19日采自甘肅省景泰縣條山農(nóng)場,選取成熟度一致、大小勻一、無病蟲害的套袋黃冠梨果實,采收后在條山農(nóng)場冷庫立即進行處理;1-MCP 0.625 g/袋,有效成分0.014%,美國羅門哈斯公司生產(chǎn),商品名為聰明鮮;Na2HPO4、蛋氨酸、乙酸-乙酸鈉、鄰苯二酚、愈創(chuàng)木酚 天津光復精細化工研究所生產(chǎn);氮藍四唑 Biosharp公司生產(chǎn)。

FT327型果實硬度計 意大利Fruit TestTM公司生產(chǎn);SP-3420型氣相色譜儀 北京北分瑞利分析儀器有限責任公司生產(chǎn);GXH3051型紅外CO2分析儀 北京均方理化科技研究所生產(chǎn);Cary-100型紫外可見分光光度計 美國瓦里安中國有限公司生產(chǎn)。

1.2 處理方法

將盛有黃冠梨果實的大筐置于塑料大帳中,大帳的容積為1 m3,以1.5 μL/L濃度的1-MCP對黃冠梨進行密閉熏蒸處理。處理溫度為8 ℃,處理時間為24 h,處理后裝入包裝箱內(nèi),對照組CK不做任何處理。每處理各15箱,每次調(diào)查3箱,3個重復。

所有果實置于常溫(20 ℃)條件貯藏,并于常溫貯藏0、20、30、40 d時統(tǒng)計發(fā)病情況并進行品質測定,同時取果心樣品經(jīng)液氮速凍后于超低溫冰箱保存,用于后期測定酶活性等指標。

1.3 指標測定

1.3.1 褐變發(fā)病率和果實褐變指數(shù)的測定 參照吳曉華等的方法[8],將果實沿赤道部位橫切,依果心組織的褐變面積和程度劃分褐變級數(shù):無褐變?yōu)?級;輕微褐變(果心個別心皮內(nèi)壁有褐斑)為1級;輕微至20%褐變?yōu)?級;褐變大于20%而小于50%為3級;褐變大于50%為4級。每次統(tǒng)計30個果實,10個果實一組,3次重復,按下式計算果實褐變指數(shù):

褐變發(fā)病率(%)=(病果總數(shù)/總果數(shù))×100

果實褐變指數(shù)=Σ(褐變級數(shù)×該級果實褐變個數(shù))/(褐變最高級數(shù)×調(diào)查總果數(shù))。

1.3.2 果實硬度的測定 參照吳小華等[8]的方法,用果實硬度計測定。

1.3.3 乙烯釋放速率的測定 參照吳小華等[8]的方法,用氣相色譜儀測定,色譜條件:氫火焰檢測器;GDX-502型色譜柱,柱溫50 ℃;FID檢測室溫度240 ℃;載氣為氮氣,流速30 mL/min,將3個果實置于2000 mL標本缸內(nèi)密閉24 h后抽取1 mL氣體測定,重復3次。

1.3.4 呼吸速率的測定 參照吳小華等[8]的方法,用紅外CO2分析儀測定。

1.3.5 PPO活性的測定 參照伍利芬等[9]的方法,結果以U·g-1FW表示。

1.3.6 POD活性的測定 參照 Dias 等[10]的方法,結果以U·g-1FW表示。

1.3.7 SOD活性的測定 參照胡位榮等[11]的方法,結果以U·g-1FW表示。

1.3.8 總酚含量的測定 參照Pirie等[12]的方法稍作修改,280 nm處測定吸光值,做沒食子酸標準曲線(y=0.058x+0.006,R2=0.999),結果以mg·g-1FW表示。

1.3.9 MDA含量的測定 采用硫代巴比妥酸法[13]測定,結果以nmol·g-1FW表示。

1.3.10 H2O2含量的測定 參照Sergiev等[14]的方法,結果以mol·g-1表示。

1.4 統(tǒng)計分析方法

采用Excel 2007軟件和DPS2000數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 1-MCP處理對黃冠梨果實褐心病發(fā)病率和發(fā)病指數(shù)的影響

梨褐心病的發(fā)生受諸多因素影響,包括產(chǎn)地、氣候、栽培條件、采收期、采收入庫后的降溫速度等都會影響梨果實采后果心褐變的發(fā)生[15]。黃冠梨在貯藏期間的發(fā)病程度由發(fā)病率和發(fā)病指數(shù)兩個指標來表示。整個貯藏期間,1-MCP處理與對照組的果肉組織均未發(fā)生褐變現(xiàn)象,但由圖1、圖2可知,隨著貯藏期的延長,兩個處理的果實褐心發(fā)病程度逐漸升高。在常溫貯藏30 d和40 d時,1-MCP處理黃冠梨果實褐心病發(fā)病率分別為12.82%和30.77%,比對照低88.59%和66.67%;褐心病發(fā)病指數(shù)分別為0.09和0.21,比對照低88.92%和75.57%,說明1-MCP處理能極顯著(p<0.01)抑制黃冠梨的褐心病發(fā)病趨勢。

圖1 1-MCP處理對黃冠梨褐心病發(fā)病率的影響Fig.1 Effect of 1-MCP treatment on the incidence of browning heart of Huangguan pears

圖2 1-MCP處理對黃冠梨褐心病發(fā)病指數(shù)的影響Fig.2 Effect of 1-MCP treatment on index of browning heart disease of Huangguanpear

2.2 1-MCP對果實成熟衰老相關指標的影響

2.2.1 1-MCP處理對黃冠梨貯藏過程中果實硬度變化的影響 硬度是黃冠梨采后品質的重要指標,也是影響黃冠梨采后貯藏的重要因素。由圖3可知,果實采收時硬度為5.69 kg/cm2,隨著貯藏期延長,對照組果實硬度迅速下降,貯藏至30 d時,對照果實硬度為4.13 kg/cm2,比剛采收時下降了27.4%,1-MCP處理僅下降6.6%。說明1-MCP處理可以有效延緩果實硬度的下降,提高商品性,這也與前人研究結果相符[8]。

圖3 1-MCP處理對黃冠梨果實硬度的影響Fig.3 Effect of 1-MCP treatment on fruit firmness of Huangguan pear

圖4 1-MCP處理對黃冠梨果實乙烯釋放速率的影響Fig.4 Effect of 1-MCP treatment on the release rate of ethylene in Huangguan pear

2.2.2 1-MCP處理對黃冠梨貯藏過程中乙烯釋放速率變化的影響 乙烯具有促進果實成熟的作用,可加劇果實后熟衰老,加重褐心病的發(fā)病程度。由圖4可知,兩個處理的黃冠梨在貯藏過程中的乙烯釋放速率均呈先升后降的趨勢,對照果實在貯藏20 d,1-MCP處理果實在貯藏30 d時分別出現(xiàn)乙烯釋放高峰。1-MCP處理果實的乙烯釋放高峰值為0.56 μL·kg-1·h-1,僅為對照組的49.1%。說明1-MCP處理能夠有效抑制果實乙烯生成,推遲乙烯釋放高峰出現(xiàn),延緩果實的后熟衰老,抑制褐心病的發(fā)生。

2.2.3 1-MCP處理對黃冠梨貯藏過程中呼吸速率變化的影響 果實的呼吸強度與果實的成熟與衰老密切相關。貯藏期間兩個處理的果實呼吸速率總體呈下降趨勢。由圖5知,對照組果實在貯藏20 d時達到呼吸高峰,呼吸速率為41.7 mg·kg-1·h-1,1-MCP處理果實貯藏期間呼吸速率一直保持較低水平,貯藏20 d時呼吸速率為27.8 mg·kg-1·h-1,較對照低33.26%。說明1-MCP處理能顯著(p<0.05)抑制貯藏期間果實呼吸速率,延緩果實成熟。

圖5 1-MCP處理對黃冠梨果實呼吸速率的影響Fig.5 Effect of 1-MCP treatment on respiration rate of Huangguan pear fruit

2.3 1-MCP處理對黃冠梨果心褐變相關生理指標變化的影響

2.3.1 1-MCP處理對黃冠梨貯藏過程中果心組織多酚氧化酶(PPO)活性的影響 組織褐變主要是酚類化合物、酚氧化酶和O2的共同反應。當細胞區(qū)間化結構被破壞后,多酚氧化酶(PPO)在有氧情況下,將多酚類物質氧化成醌類物質,其自身縮合或與細胞內(nèi)的蛋白質反應,從而生產(chǎn)褐色色素,導致組織褐變[16]。由圖6可知,貯藏20 d時,對照組和1-MCP處理組果心PPO活性分別為188.63和170.44 U·g-1FW,兩者之間無顯著性差異。貯藏30 d時,1-MCP組比對照低9.89%,差異顯著(p<0.05)。貯藏40 d時,對照組和1-MCP處理組果心PPO活性分別為176.86和135.13 U·g-1FW,兩者之間差異極顯著(p<0.01)。本實驗中,1-MCP 處理能有效的抑制貯藏期間黃冠梨果心的PPO活性,抑制黃冠梨褐心病的發(fā)生。前人研究發(fā)現(xiàn),1-MCP處理可以抑制園藝產(chǎn)品采后生理病害發(fā)生過程中PPO 的活性[17-19],控制生理病害的發(fā)生,本實驗研究結果與之一致。

圖6 1-MCP處理對黃冠梨PPO活性的影響Fig.6 Effect of 1-MCP treatment on PPO activity of Huangguan pear

圖7 1-MCP處理對黃冠梨總酚含量的影響Fig.7 Effect of 1-MCP treatment on total phenolic content of Huangguan pear

2.3.2 1-MCP處理對黃冠梨貯藏過程中果心組織總酚含量變化的影響 貯藏20 d時,對照組果心總酚含量為0.145 mg·g-1FW,1-MCP處理組果心總酚含量為0.116 mg·g-1FW,兩者之間差異顯著(p<0.05)。CK處理組總酚含量在貯藏期間呈上升趨勢,貯藏30 d達到高峰,為0.16 mg·g-1FW,是對照組的1.63倍,差異達到極顯著(p<0.01),在貯藏40 d時仍保持較高的含量。1-MCP組總酚含量在貯藏20 d后一直呈下降趨勢,貯藏40 d時,總酚含量為0.075 mg·g-1FW。對照組總酚含量減小,可能是由于果心的酚類物質在PPO的催化下生成了醌類化合物,醌類化合物進一步生成了褐色物質而表現(xiàn)出褐心癥狀,這也和蘋果虎皮病的發(fā)病過程表現(xiàn)一致[17]。

2.4 1-MCP處理對黃冠梨貯藏過程中果心組織膜脂過氧化相關指標變化的差異

2.4.1 1-MCP處理對黃冠梨貯藏過程中果心組織超氧化物歧化酶(SOD)活性變化的影響 果實組織內(nèi)的超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化物酶(POD)等保護酶系統(tǒng)可以清除過多的活性氧,維持果蔬細胞的正常代謝[17]。對照組果心SOD活性總體呈下降趨勢,且整個貯藏期間均低于1-MCP處理組。貯藏20、30和40 d時,1-MCP處理果實的果心SOD活性分別為3.22、3.45和3.29 U·g-1FW,是對照的2.1、2.3和2.92倍,差異均達到極顯著(p<0.01)。說明1-MCP處理可以極顯著提高黃冠梨果心的SOD活性,與前人研究相符[20-21]。

圖8 1-MCP處理對黃冠梨SOD活性的影響Fig.8 Effect of 1-MCP treatment on SOD activity of Huangguan pear

2.4.2 1-MCP處理對黃冠梨貯藏過程中果心組織過氧化物酶(POD)活性變化的影響 果心組織中的過氧化物酶(POD)也屬于保護酶系統(tǒng),具有清除自由基的作用。由圖9可知,整個貯藏期間,兩個處理的果心POD活性都呈上升趨勢,且1-MCP處理的果心POD活性要高于C K組。貯藏20和30 d時,1-MCP處理的果心POD活性分別為0.19 U·g-1FW和0.1725 U·g-1FW,是對照的1.16倍和1.37倍,差異顯著(p<0.05)。貯藏40 d時,1-MCP處理的果心POD活性為0.209 U·g-1FW,為對照的1.36倍,差異極顯著(p<0.01),說明1-MCP處理能夠有效提高貯藏期間黃冠梨果心POD活性。

圖9 1-MCP處理對黃冠梨POD活性的影響Fig.9 Effect of 1-MCP treatment on POD activity of Huangguan pear

2.4.3 1-MCP處理對黃冠梨貯藏過程中果心組織丙二醛(MDA)含量變化的影響 成熟衰老過程中膜脂過氧化產(chǎn)物MDA的積累,會破壞細胞膜結構。由圖10可知,整個貯藏期間,兩個處理的黃冠梨果心MDA含量均呈先升高后降低再回升的趨勢。1-MCP組果心在貯藏20、30和40 d時MDA含量分別為71.73、26.63和55.11 nmol·g-1FW,均極顯著低于同期對照組(p<0.01),說明1-MCP明顯抑制了果心中MDA含量的積累,維持細胞的正常代謝,與文獻報道一致[22-24]。

圖10 1-MCP處理對黃冠梨MDA含量的影響Fig.10 Effect of 1-MCP treatment on MDA content of Huangguan pear

2.4.4 1-MCP處理對黃冠梨貯藏過程中果心組織過氧化氫(H2O2)含量變化的影響 H2O2含量過高會加劇膜脂過氧化作用,破壞細胞結構[22-24]。整個貯藏期間兩個處理的果心H2O2含量都呈上升趨勢,1-MCP處理的黃冠梨果心H2O2含量均顯著低于對照組(p<0.05)。貯藏20 d時,對照組H2O2含量達到8.87 μmol·g-1,為采收時的2.93倍,1-MCP處理僅為1.37倍。說明1-MCP處理通過降低黃冠梨果心的H2O2含量,從而抑制膜脂過氧化,維持細胞的正常代謝,與前人發(fā)現(xiàn)1-MCP可以減少梨果實采后過程H2O2含量積累的報道一致[17]。

圖11 1-MCP處理對黃冠梨H2O2含量的影響Fig.11 Effect of 1-MCP treatment on H2O2content of Huangguan pear

3 結論

1.5 μL/L的1-MCP處理可以延緩黃冠梨貯藏期間果實硬度的下降,推遲乙烯釋放高峰出現(xiàn)和抑制果實呼吸強度,延緩果實成熟衰老的過程,有效降低果心PPO活性與減少MDA、H2O2的積累,提高果心總酚含量與SOD、POD活性,顯著抑制黃冠梨褐心病的發(fā)病率和發(fā)病指數(shù),保持果實品質。本實驗只對1-MCP抑制常溫貯藏黃冠梨褐心病機理做了部分研究,1-MCP對低溫貯藏黃冠梨果心褐心病發(fā)病影響及抑制機理還需要進一步的研究。

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Effects of 1-MCP treatment on browning heart and quality of Huangguan pears during storage at room temperature

CHEN Bai1,XIE Min-hua1,2,*,WANG Xue-xi1,WU Xiao-hua1, HAN Ya-xuan2,WANG Bao-chun2,ZHANG Xin2,NIU Ji-jun3

(1.Agricultural Product Storage and Processing Research Institute, Gansu Academy of Agricultural Sciences,Lanzhou 730070,China; 2.College of horticulture,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China; 3.Gansu Yasheng Industrial(Group)Limited Company,Lanzhou 730000,China)

In order to prolong the storage period and inhibit the browning heart of Huangguan pear fruit,the effect of 1-methylcyclopropene(1-MCP)treatment on indexes of browning heart and related quality of fruit during storage at room temperature(20±0.5) ℃ was studied. The results showed that 1.5 μL/L 1-MCP treatment could significantly(p<0.05)reduce the incidence of browning heart disease and disease index during storage. After 30 days of storage,the incidence of browning heart disease and disease index of 1-MCP treatment of Huangguan pear were 12.82% and 0.09,lower than the control 88.59% and 88.92% respectively. The 1-MCP treatment could also inhibit the respiration rate and ethylene production,maintain fruit firmness,reduce the PPO activity and content of MDA and H2O2of fruit core effectively,increase the content of total phenol and the activity of SOD and POD,and slow the core browning reaction of Huangguan pear. In summary,1-MCP treatment can effectively inhibit browning heart of Huangguan pear during the room temperature storage.

Huangguan pear;1-MCP;browning heart disease;fruit quality;storage

2016-04-18

陳柏(1986-)，男，碩士，研實員，主要從事農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工研究，E-mail:chenbai19861114@163.com。

農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)專項(201303075)；甘肅省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新專項(2013GAAS39)；甘肅省農(nóng)業(yè)科學院果蔬貯藏保鮮與精深加工科研創(chuàng)新團隊建設項目(2014GAAS03)。

TS

A

1002-0306(2016)24-0000-00

10.13386/j.issn1002-0306.2016.24.000