響應面優(yōu)化法在1-MCP 貯藏獼猴桃中的應用

李 劼，王文光，強 磊

（楊凌職業(yè)技術學院，陜西楊凌712100）

乙烯是果實成熟的催化劑，典型的呼吸躍變型水果獼猴桃對乙烯更為敏感，貯藏環(huán)境中存在微量的乙烯就可以加速獼猴桃后熟衰老。所以控制獼猴桃貯藏環(huán)境中的乙烯含量及有效控制采后誘發(fā)乙烯代謝過程是延緩獼猴桃果實后熟衰老的有效手段之一。1-MCP（1-methylcyclopropene，1-甲基環(huán)丙烯）是乙烯的一種可競爭性抑制劑[1-5]，通過與乙烯受體蛋白結合，調(diào)解獼猴桃組織對乙烯的反應[6-9]，從而可以有效地延緩獼猴桃的后熟，延長獼猴桃貯藏期。目前，市場上1-MCP 雖已在獼猴桃貯藏中大量使用，但大多處理方法不規(guī)范，尤其在具有較大市場前景的新品種獼猴桃上，使用劑量和處理時間比較隨意，導致處理后獼猴桃出現(xiàn)后熟加劇、品質(zhì)下降及果實腐爛變質(zhì)等現(xiàn)象。獼猴桃新品種紅陽口感獨特，具有較大的市場潛力，是目前世界上唯一具有商品價值的紅肉型獼猴桃品種[10]。

本研究通過響應面優(yōu)化法來確定1-MCP 處理紅陽獼猴桃的濃度和時間，旨在為延長紅陽獼猴桃的貯藏時間提供一定的理論支持。

1 材料和方法

1.1 材料與試劑

供試品種為紅陽獼猴桃，采自陜西眉縣一個管理較為完善的獼猴桃果園。供試試劑為1-MCP（1-甲基環(huán)丙烯），純度99%，醫(yī)藥級。

1.2 試驗方法

1.2.1 1-MCP 處理濃度和處理時間的單因素試驗在1-MCP 處理時間為24 h 的條件下，分別用質(zhì)量濃度為0，0.3，0.6，0.9，1.2，1.5 μg/L 的1-MCP 處理獼猴桃，當乙烯釋放量下降趨勢放緩時，可以確定1-MCP 適宜的質(zhì)量濃度范圍；在1-MCP 質(zhì)量濃度為0.6 μg/L 的條件下，分別處理獼猴桃0，12，24，36，48 h，當乙烯釋放量變化趨勢不明顯時，為1-MCP適宜的處理時間范圍。

1.2.2 中心組合設計（CCD） 依據(jù)對處理濃度和處理時間的單因素試驗結果，確定1-MCP 處理的濃度和時間范圍，以乙烯釋放量為響應值，進行中心組合設計（CCD），對1-MCP 在獼猴桃貯藏中的乙烯抑制效果進行優(yōu)化。試驗因素及水平如表1所示。

表1 試驗因素水平編碼

1.2.3 獼猴桃處理方法 選擇成熟度一致、果形端正的果實，去除病蟲害及機械損傷果。將獼猴桃置于密閉環(huán)境中，分別用不同濃度的1-MCP 熏蒸相應的時間，3 次重復，每個重復用獼猴桃10 kg。將處理后的獼猴桃分別裝入聚乙烯塑料薄膜袋中，貯藏于溫度為（2.0±0.5）℃、相對濕度85%～95%的氣調(diào)庫中，定期采集聚乙烯塑料薄膜袋中的氣體進行乙烯測定。

1.2.4 乙烯測定方法[11]采用氣相色譜法進行乙烯釋放量的測定。用注射器抽取聚乙烯塑料薄膜袋中的氣體1 mL，用島津GC-2014C 型氣相色譜儀（配FID 檢測器，GDX-502 填充柱，柱溫75 ℃，氫氣0.7 kg/cm2，氮氣1.0 kg/cm2，檢測室溫度120 ℃）測定乙烯含量。利用峰面積定量測定乙烯釋放量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Design Expert 8.0.6 軟件進行處理。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 1-MCP 處理濃度對乙烯釋放量的影響 從圖1 可以看出，在1-MCP 處理時間為24 h 的條件下，1-MCP 處理質(zhì)量濃度為0 時，乙烯釋放量最大，達到了0.41 μL/L；隨著1-MCP 處理濃度的增加，乙烯釋放量呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢，當1-MCP 質(zhì)量濃度達到0.6 μg/L 時，乙烯釋放量下降趨勢放緩；當1-MCP 質(zhì)量濃度達到設定的最大值1.5 μg/L時，乙烯釋放量下降至0.26 μL/L。

2.1.2 1-MCP 處理時間對乙烯釋放量的影響 由圖2 可知，在1-MCP 處理質(zhì)量濃度為0.6 μg/L 條件下，處理0 h 時，乙烯釋放量最大，達到了0.41 μL/L；隨著1-MCP 處理時間的延長，乙烯釋放量呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢，當1-MCP 處理12 h 時，乙烯釋放量為0.35 μL/L；隨著處理時間的延長，乙烯釋放量變化趨勢不明顯，當1-MCP 處理時間達到設定的48 h 時，乙烯釋放量下降至0.32 μL/L。

2.2 回歸方程的建立及顯著性分析

按照中心組合設計（CCD）進行試驗，其結果列于表2。

表2 各處理組的得率試驗結果

對表2 的試驗結果進行統(tǒng)計分析，以5%為置信區(qū)間進行顯著性水平分析，可以得到如下方程。

對方程（1）顯著性進行統(tǒng)計分析，結果列于表3。

由響應面模型方差分析結果可知（表3），依據(jù)回歸方程方差顯著性要求，當方程模型的顯著性為顯著、失擬性誤差的顯著性為不顯著時，方程呈現(xiàn)極顯著。該方程模型的F 值為27.83，呈現(xiàn)極顯著性，失擬性誤差的F 值為0.73，呈現(xiàn)出不顯著性，所以該方程呈現(xiàn)極顯著性。在此回歸方程模型中，各因素X1，X2，X1X2，X12，X22的P 值都小于0.05，說明各因素都顯著。

表3 響應面模型方差分析結果

由表4 可知，預測擬合度為0.830 8，校正擬合度為0.917 9，預測擬合度≤校正擬合度，說明模型是合理的。信噪比值大于4 為理想值，本模型的信噪比值為17.123，說明比值理想，本模型方程可以被用來解釋設計方案。

表4 數(shù)學模型的統(tǒng)計結果

2.3 最佳試驗方案的確定

根據(jù)二次項中心化，將因素水平代入預測方程（1），可以得到回歸方程（2）。從表3 可以看出，1-MCP 質(zhì)量濃度和處理時間具有極顯著的交互作用（P＝0.000 3），達到極顯著水平（P＜0.05）。利用Design-expert 8.0.6 軟件進行優(yōu)化處理可知，當1-MCP 質(zhì)量濃度為0.75 μg/L、處理時間為24 h 時，可以得到最佳的乙烯抑制釋放量，此時理論預測的乙烯釋放量響應值為0.256 μL/L（圖3）。

2.4 數(shù)學模型預測結果驗證

在設定乙烯釋放量Y＝0.256 μL/L 的條件下，約束條件取1-MCP 處理濃度和處理時間均在所選范圍內(nèi)（0.3＜X1＜1.2；12＜X2＜36），使乙烯釋放量最小，通過數(shù)學模型對1-MCP 條件進行優(yōu)化和預測，在Design-expert 8.0.6 中得出唯一的解決方案，即理論預測值為0.256 μL/L，此時1-MCP 質(zhì)量濃度為0.75 μg/L，處理時間為24 h。在此條件下試驗5 次，實際提取率為0.224 μL/L，與預測結果相吻合。說明利用響應面分析法優(yōu)化1-MCP 是可行的。

3 結論

本研究采用中心組合設計（CCD）法對1-MCP在獼猴桃乙烯釋放量進行預測，建立了乙烯釋放量與1-MCP 濃度、處理時間之間的回歸方程模型，用回歸方程模型對乙烯釋放量進行預測，確定了最佳的1-MCP 濃度和處理時間。當1-MCP 質(zhì)量濃度為0.75 μg/L、處理時間為24 h 時，乙烯釋放量達到了較低的釋放水平0.224 μL/L。