1-MCP熏蒸對甘薯莖尖的保鮮效果

王亞蒙 趙 霞 唐 彬,3 魏亞青 何曉梅 張 敏

(1. 西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715；2. 農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮質(zhì)量安全風(fēng)險評估實(shí)驗(yàn)室〔重慶〕，重慶 400715；3. 貴州省遵義市習(xí)水縣市場監(jiān)督管理局，貴州 遵義 564600)

甘薯莖尖是指秧蔓上部10～15 cm節(jié)段內(nèi)能食用的莖部、嫩葉及葉柄部分，它含有豐富的類胡蘿卜素和類黃酮等多種功能性化合物，具有抗氧化，預(yù)防癌癥及心血管病等疾病的功效[1]。但甘薯莖尖采后呼吸作用依然很旺盛，極易腐爛萎蔫，保鮮困難，難以進(jìn)行長距離運(yùn)輸銷售，且甘薯的種植呈現(xiàn)地域性[2]，很多遠(yuǎn)離種植地的地區(qū)無法食用這種營養(yǎng)價值及保健價值俱佳的食品。目前對于甘薯莖尖的研究多集中在營養(yǎng)成分上[3-6]，保鮮方面的研究還十分匱乏，僅有不同貯藏溫度[7]及微孔膜包裝[8]等對其品質(zhì)影響的探究。

甘薯莖尖呼吸旺盛，生理代謝快，采后極易出現(xiàn)黃化、萎蔫、腐爛等現(xiàn)象，而1-甲基環(huán)丙烯(1-methylcyclopropene，1-MCP)作為一種安全無毒的乙烯抑制劑，通過競爭乙烯受體，阻止乙烯與受體結(jié)合，來降低果蔬呼吸速率，減少營養(yǎng)物質(zhì)的消耗，維持果蔬品質(zhì)[9]；還能抑制葉綠素酶的活性，保存較高的葉綠素含量，維持色澤[10]。但目前尚未見1-MCP用于甘薯莖尖的報道。對不同的果蔬來說，適宜的1-MCP濃度也不相同[11]，為找到適合甘薯莖尖的1-MCP處理方法，本試驗(yàn)擬采用不同濃度的1-MCP處理甘薯莖尖，研究1-MCP處理對甘薯莖尖的保鮮作用及機(jī)理，為甘薯莖尖的保鮮提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

甘薯莖尖：市售，要求同一批次采摘，新鮮完整、氣味清新；

愈創(chuàng)木酚、聚乙烯吡咯烷酮：分析純，成都市科龍化工試劑廠；

1-MCP：分析純，咸陽西秦生物科技有限公司；

曲拉通X-100：分析純，重慶北碚化學(xué)試劑廠。

1.1.2 儀器

分光光度計：2450PC型，日本島津公司；

電導(dǎo)率儀：DDS-307A型，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；

O2/CO2分析儀：650EC型，美國MOCON公司。

1.2 方法

1.2.1 樣品處理 試驗(yàn)組分為3組，分別以濃度0.5，1.0，1.5 μL/L的1-MCP熏蒸12 h后通風(fēng)，以未經(jīng)任何處理的組作為對照，再裝入30 cm×50 cm，厚度40 μm的聚乙烯袋中。其中，每組3個平行，每個平行稱取甘薯莖尖(100±5) g，裝入保鮮袋，用熱封機(jī)封口。將樣品貯于溫度為(11±1) ℃、相對濕度為(90±5)%的環(huán)境中(模擬常溫運(yùn)輸條件下，采用泡沫箱加冰袋包裝時的溫濕度)，每3 d 檢測1次各項(xiàng)指標(biāo)。

1.2.2 呼吸強(qiáng)度測定 測量干燥皿中初始CO2體積分?jǐn)?shù)ψ1，隨機(jī)挑選(100±5) g甘薯莖尖，放入干燥皿中，靜置60 min后，測量干燥皿中最終CO2體積分?jǐn)?shù)ψ2，重復(fù)測量3次，干燥皿中剩余空間體積V采用排水法測出。呼吸強(qiáng)度按式(1)計算。

(1)

式中：

RI——呼吸強(qiáng)度，mg/(kg·h)；

ψ1——干燥皿中初始CO2體積分?jǐn)?shù)，%；

ψ2——干燥皿中最終CO2體積分?jǐn)?shù)，%；

V——干燥皿中密閉空間體積，mL；

t——測定時間，h；

m——甘薯莖尖的質(zhì)量，kg。

1.2.3 葉綠素含量測定 參照文獻(xiàn)[12]。

1.2.4 VC含量測定 參照文獻(xiàn)[13]34-37。

1.2.5 相對電導(dǎo)率測定 根據(jù)文獻(xiàn)[13]152-154，修改如下：取甘薯莖尖葉片部分，用直徑為1 cm的打孔器在葉片上取樣，每份稱取樣品1.0 g，裝入100 mL燒杯，分別加入40 mL純水，測電導(dǎo)率γ0；煮沸30 min后再測電導(dǎo)率γ1，按式(2)計算相對電導(dǎo)率。

(2)

式中：

γ——相對電導(dǎo)率，%；

γ0——活組織提取液電導(dǎo)率，S/m；

γ1——被殺死后提取液電導(dǎo)率，S/m。

1.2.6 超氧化物歧化酶活性測定 參照文獻(xiàn)[13]122-125。

1.2.7 過氧化氫酶活性測定 參照文獻(xiàn)[13]120-122。

1.2.8 過氧化物酶活性測定 參照文獻(xiàn)[13]101-103。

1.2.9 腐爛率測算 腐爛率以水漬狀斑點(diǎn)的面積與葉片總面積的比值測算。

1.2.10 感官評定 根據(jù)文獻(xiàn)[14]，修改如下：由5名經(jīng)過培訓(xùn)的成員組成評定小組，加權(quán)系數(shù)分別為色澤0.3、氣味0.3、質(zhì)地0.4。

表1 感官評定

1.2.11 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析 使用Origin 2018繪圖，使用SPSS進(jìn)行顯著性差異分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對甘薯莖尖呼吸強(qiáng)度的影響

由圖1可以看出，甘薯莖尖的呼吸強(qiáng)度整體上呈先上升后下降的趨勢，各1-MCP處理組呼吸強(qiáng)度均得到了抑制，對照組在第6天出現(xiàn)呼吸高峰，且與各1-MCP處理組形成極顯著性差異(P<0.01)；貯藏9 d，各1-MCP處理組均出現(xiàn)呼吸高峰，其中1.5 μL/L組與0.5 μL/L組、1.0 μL/L 組均形成顯著性差異(P<0.05)。在貯藏后期，各1-MCP處理組均與對照組形成顯著性差異(P<0.05)，在貯藏15 d時，各組呼吸強(qiáng)度從大到小依次為對照組、0.5 μL/L 組、1.0 μL/L組和1.5 μL/L組。由此可見1-MCP 處理對延緩甘薯莖尖呼吸高峰出現(xiàn)及降低呼吸峰值有一定的效果，Reddy等[15]用1-MCP處理芒果的研究中也有類似的結(jié)果。這可能是1-MCP處理造成調(diào)控合成呼吸酶的基因不能被正常表達(dá)所導(dǎo)致的[16]。整體來看，3個1-MCP組均能有效降低甘薯莖尖的呼吸強(qiáng)度，延緩呼吸高峰的出現(xiàn)并減小呼吸峰值。

圖1 1-MCP處理對甘薯莖尖呼吸強(qiáng)度的影響

2.2 對甘薯莖尖葉綠素含量的影響

由圖2可以看出，在整個貯藏周期，甘薯莖尖的葉綠素含量隨貯藏時間的延長呈下降趨勢，與對照組相比，各1-MCP處理組均能較好地保持葉綠素含量，葉綠素降解較為緩慢。在貯藏6 d時，各組葉綠素含量從多到少依次為1.0 μL/L組、0.5 μL/L組、1.5 μL/L組和對照組，且各處理組均與對照組形成極顯著性差異(P<0.01)；在貯藏15 d時，1.0 μL/L組、0.5 μL/L組、1.5 μL/L組的葉綠素含量分別比對照組高20.7%，18.7%，16.7%，各處理組均與對照組形成極顯著性差異(P<0.01)。結(jié)果表明，1-MCP處理能顯著延緩甘薯莖尖在貯藏過程中葉綠素含量的下降。宋小青等[17]研究發(fā)現(xiàn)1-MCP處理能抑制葉綠素酶和脫鎂螯合酶的活性，延緩葉綠素降解，抑制脫植基葉綠素a、脫鎂葉綠酸a、脫鎂葉綠素a的生成，從而延緩果蔬顏色的改變。Gomez等[18]在西蘭花貯藏中的研究也發(fā)現(xiàn)，1-MCP 能影響葉綠素酶的基因表達(dá)。因此，1-MCP處理能抑制葉綠素降解，維持甘薯莖尖較高的葉綠素含量。

2.3 對甘薯莖尖VC含量的影響

如圖3所示，甘薯莖尖的VC含量在整個貯藏期呈下降趨勢。在貯藏6 d時，各1-MCP處理組VC含量顯著高于對照組(P<0.05)，可能是對照組呼吸強(qiáng)度大且在第6天出現(xiàn)了呼吸高峰，加速了VC含量的降低，而1-MCP處理能推遲甘薯莖尖呼吸高峰的出現(xiàn)，延緩營養(yǎng)物質(zhì)的消耗。在貯藏15 d時，0.5 μL/L組和1.0 μL/L組VC含量分別比對照組高21.2%和16.3%，均與對照組形成顯著性差異(P<0.05)。作為非酶保護(hù)系統(tǒng)的一員，VC有著清除活性氧的作用。在果蔬細(xì)胞中，活性氧產(chǎn)生的位點(diǎn)主要包括葉綠體、線粒體等有較高氧化代謝活力的或維持電子傳遞的器官[19]。而1-MCP處理能減弱甘薯莖尖的呼吸作用，使自由基的產(chǎn)生減少，最終使VC的消耗減少。Ma等[20]在西蘭花的研究中發(fā)現(xiàn)1-MCP可以上調(diào)細(xì)胞中抑制VC降解的BO-DHAR和BO-GLDH基因的表達(dá)，并下調(diào)參與VC降解的BO-APX1和BO-APX2基因的表達(dá)，進(jìn)而抑制VC含量的下降，說明1-MCP可能是通過影響相關(guān)基因的表達(dá)來起到維持VC含量的作用。在整個貯藏過程中，一定濃度的1-MCP處理能延緩甘薯莖尖VC含量的降低，0.5 μL/L和1.0 μL/L組在維持甘薯莖尖VC含量方面的效果更好。

圖2 1-MCP處理對甘薯莖尖葉綠素含量的影響

圖3 1-MCP處理對甘薯莖尖VC含量的影響

2.4 對甘薯莖尖相對電導(dǎo)率的影響

電導(dǎo)率為溶液中電解質(zhì)的滲出率，能間接反映細(xì)胞膜的完整性，隨著甘薯莖尖的成熟衰老，細(xì)胞膜通透性增大，細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)向外滲透的速率增大，電導(dǎo)率值也會逐漸升高。1-MCP處理對甘薯莖尖相對電導(dǎo)率的影響見圖4。貯藏前期，各1-MCP處理組有效延緩了相對電導(dǎo)率的上升，在貯藏6 d時，各組相對電導(dǎo)率從大到小依次為對照組、1.5 μL/L組、1.0 μL/L組和0.5 μL/L組，各1-MCP 處理組相對電導(dǎo)率顯著低于對照組(P<0.05)。在貯藏9 d時，各1-MCP處理組相對電導(dǎo)率極顯著低于對照組(P<0.01)。1-MCP處理能提高抗氧化酶的活性，減小自由基對細(xì)胞的氧化傷害，延緩膜脂過氧化作用，減緩相對電導(dǎo)率的增加[21]。但在貯藏后期，各1-MCP處理組相對電導(dǎo)率上升較快，至貯藏15 d，與對照組的差異不大(P>0.05)。因此1-MCP處理在貯藏前期能抑制甘薯莖尖相對電導(dǎo)率的上升，其中0.5 μL/L組效果最好，但在貯藏末期效果不明顯(P>0.05)。

圖4 1-MCP處理對甘薯莖尖相對電導(dǎo)率的影響

2.5 對甘薯莖尖SOD活性的影響

如圖5所示，隨貯藏時間的延長，甘薯莖尖SOD活性呈先上升后下降的趨勢，在貯藏前期，SOD的活性會快速上升，起到抗氧化的作用[22]。在貯藏6 d時，達(dá)到最大值然后開始下降，可能是一種抗氧化防衛(wèi)的反應(yīng)機(jī)制[23]。在貯藏15 d時，SOD活性從大到小依次為1.0 μL/L組、0.5 μL/L組、1.5 μL/L組和對照組，且各1-MCP處理組均與對照組形成顯著性差異(P<0.05)。在整個貯藏期，1-MCP處理能顯著提高甘薯莖尖SOD活性，其中1.0 μL/L 組在貯藏后期效果最佳，能有效抑制超氧化物自由基的增加，降低細(xì)胞內(nèi)活性氧的水平。Chen等[24]發(fā)現(xiàn)1-MCP處理可以延緩梨SOD活性的降低，與對照相比，1-MCP處理組氧化脅迫程度較輕，與本試驗(yàn)結(jié)果一致。

2.6 對甘薯莖尖CAT活性的影響

1-MCP對甘薯莖尖CAT活性的影響見圖6。在貯藏前期，甘薯莖尖的CAT活性上升，并在貯藏6 d時達(dá)到最大值，SOD與超氧陰離子反應(yīng)生成的H2O2可以被CAT及時清除，減少自由基的積累，起到保護(hù)細(xì)胞的作用。在貯藏中后期，CAT活性下降，可能是由于甘薯莖尖的生理代謝引發(fā)的衰老所致[25]，在貯藏6 d時，甘薯莖尖的CAT活性從大到小依次為1.5 μL/L組、1.0 μL/L組、0.5 μL/L組和對照組，其中，1.0 μL/L組和1.5 μL/L組均與對照組形成顯著性差異(P<0.05)，至貯藏15 d，各組間均形成顯著性差異(P<0.05)。果實(shí)成熟衰老的實(shí)質(zhì)是活性氧積累及代謝失調(diào)的過程[26]，因此當(dāng)果實(shí)體內(nèi)活性氧積累過多時，必須通過抗氧化酶系統(tǒng)來維持活性氧水平的動態(tài)平衡[27]。對甘薯莖尖進(jìn)行1-MCP處理能維持穩(wěn)定的抗氧化酶系統(tǒng)，有利于及時清除細(xì)胞內(nèi)過多的H2O2，維持細(xì)胞膜完整性，延緩衰老[28]。

圖5 1-MCP處理對甘薯莖尖SOD活性的影響

圖6 1-MCP處理對甘薯莖尖CAT活性的影響

2.7 對甘薯莖尖POD活性的影響

如圖7所示，隨著貯藏時間的延長，甘薯莖尖的POD活性整體呈上升趨勢，在貯藏中后期由于CAT活性降低導(dǎo)致POD的反應(yīng)底物H2O2積累，進(jìn)而誘導(dǎo)POD酶活性增大[29]。貯藏6 d時，各1-MCP處理組均與對照組形成極顯著性差異(P<0.01)，貯藏9～12 d，甘薯莖尖的POD活性從大到小依次為1.5 μL/L組、1.0 μL/L組、0.5 μL/L 組和對照組，且0.5 μL/L組POD活性顯著低于另外2個1-MCP處理組(P<0.05)。貯藏15 d時，甘薯莖尖的POD活性從大到小依次為1.0 μL/L組、1.5 μL/L 組、0.5 μL/L組和對照組。POD具有抗氧化的作用，因此當(dāng)果蔬受到脅迫時，POD的活性會增加以清除產(chǎn)生的自由基，使自身細(xì)胞免受傷害，而1-MCP處理則有利于維持甘薯莖尖較高的POD活性，其中，1.5 μL/L組、1.0 μL/L組效果較好。Zhang等[30]在鱷梨的研究中也發(fā)現(xiàn)1-MCP處理能顯著提高POD活性，維持穩(wěn)定的抗氧化酶系統(tǒng)，延緩衰老。

圖7 1-MCP處理對甘薯莖尖POD活性的影響

2.8 對甘薯莖尖腐爛率及感官評分的影響

如圖8所示，各組腐爛率均隨貯藏時間的延長呈上升趨勢，在貯藏9 d時，各1-MCP處理組均與對照組形成極顯著性差異(P<0.01)。在貯藏15 d時，腐爛率從大到小依次為對照組、1.5 μL/L組、0.5 μL/L組和1.0 μL/L組，且各組間均形成極顯著性差異(P<0.01)。對照組中部分甘薯莖尖腐爛嚴(yán)重，已經(jīng)失去食用價值，而1.0 μL/L組甘薯莖尖腐爛率則較低，直至貯藏末期仍具備一定的商品價值，效果最好。1-MCP處理對延緩甘薯莖尖的腐爛有一定的作用，能起到延緩果實(shí)衰老、增加抗病性的效果[31]。但1.5 μL/L組在貯藏末期表現(xiàn)出較高的腐爛率，其保鮮效果相對0.5 μL/L組和1.0 μL/L組較差(P<0.01)，說明濃度過高反而會對果蔬貯藏產(chǎn)生不利影響，Jiang等[32]在草莓的研究中也發(fā)現(xiàn)較高濃度的1-MCP會降低PAL酶活性和酚類物質(zhì)的含量，導(dǎo)致腐爛率上升。

隨著貯藏時間的延長，甘薯莖尖在外觀上出現(xiàn)黃化、萎蔫及腐爛等現(xiàn)象，在貯藏后期也產(chǎn)生了異味，因此，本試驗(yàn)主要從色澤、氣味和質(zhì)地3個方面來衡量甘薯莖尖感官品質(zhì)的變化。由圖9可知，甘薯莖尖的感官評分在整個貯藏過程中呈下降趨勢，各1-MCP處理組較對照組感官評分下降較緩。在貯藏9 d時，對照組有輕微的萎蔫和泛黃現(xiàn)象，蔬菜的清香略微減弱，各1-MCP處理組則較好地保持了甘薯莖尖的品質(zhì)，且均與對照組形成極顯著性差異(P<0.01)。貯藏第15天，對照組中約10%的葉片老化萎焉現(xiàn)象嚴(yán)重，色澤較差且伴有明顯的異味，已經(jīng)低于消費(fèi)者最低可接受度，感官評分極顯著低于1.0 μL/L 組(P<0.01)，1.0 μL/L組僅有輕微的泛黃、萎焉現(xiàn)象，仍具備一定的商品價值。在整個貯藏過程中，1-MCP 處理對維持感官評分具有較好的效果，其中1.0 μL/L 組效果最好。

圖8 1-MCP處理對甘薯莖尖腐爛率的影響

圖9 1-MCP處理對甘薯莖尖感官評分的影響

3 結(jié)論

通過研究不同濃度1-MCP處理對甘薯莖尖生理生化和保鮮效果的影響，綜合各指標(biāo)的變化情況可以得出：1-MCP熏蒸處理對甘薯莖尖起到了一定的保鮮作用，能夠有效抑制呼吸并推遲呼吸高峰的到來，延緩了甘薯莖尖的黃化及腐爛；維持SOD、POD和CAT活性，調(diào)節(jié)了抗氧化酶系統(tǒng)；保持葉綠素及VC含量，維持了營養(yǎng)品質(zhì)。其中，1.0 μL/L組在維持抗氧化酶系統(tǒng)，保持葉綠素含量，延緩感官評分下降及腐爛率上升等方面效果最佳，在貯藏9 d時保持了80.7%的葉綠素，感官評分仍能達(dá)到4.7分(5分制)，腐爛率也僅有5.98%，顯著優(yōu)于對照及其他處理組，且在貯藏末期效果依然明顯?？傮w來看，1.0 μL/L 組保鮮效果最好。但在物流中，效率非常重要，因此能否通過提高1-MCP濃度來縮短熏蒸時間，在保持效果的同時提高效率，還有待進(jìn)一步研究。