1-MCP處理對(duì)“麗格”海棠果實(shí)采后生理及品質(zhì)的影響

穆 茜 ，張丹丹，楊祎凡，張 龍，卞 健，張往祥

（1.南京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，南方協(xié)同中心，江蘇 南京 210037；2.揚(yáng)州小蘋果園藝有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225200）

海棠（Malusspp.）屬薔薇科（Rosaceae）蘋果屬（MalusMill.），是一種果實(shí)直徑較小的落葉灌木或小喬木，其果實(shí)營(yíng)養(yǎng)豐富且耐貯藏[1]。“麗格”海棠果實(shí)是揚(yáng)州市江都區(qū)海棠種質(zhì)資源圃中果實(shí)品質(zhì)及口感最好的海棠果實(shí)品種之一，有小蘋果“黃元帥”之稱，已在江蘇地區(qū)廣泛栽培。但“麗格”海棠果實(shí)在貯藏時(shí)間內(nèi)，果皮會(huì)變黃、果肉失去水分，同時(shí)果肉也會(huì)變軟，不利于果實(shí)的商品價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益，所以如何保持果實(shí)良好的品質(zhì)和調(diào)控相關(guān)生理代謝，是目前生產(chǎn)者及研究者十分關(guān)注的問題。

1-甲基環(huán)丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP）是一種乙烯受體抑制劑，通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)乙烯作用受體而抑制植物的成熟和衰老，目前1-MCP在國(guó)內(nèi)外已被廣泛應(yīng)用于鮮切花和果蔬的貨架期延長(zhǎng)方面[2-4]。研究發(fā)現(xiàn)，1-MCP處理可有效延緩蘋果[5-6]、番茄[7]、李子等[8]果蔬的衰老。韓冬芳等[9]研究表明，1-MCP能有效地抑制蘋果的乙烯釋放，乙烯的高峰被延遲，同時(shí)也延遲了果實(shí)硬度的降低。李志文等[10]采用1-MCP對(duì)乍娜葡萄進(jìn)行處理后發(fā)現(xiàn)，1-MCP延緩了乍娜葡萄的變軟，同時(shí)能夠保持很好的硬度?？墒秤眯秃Ｌ墓麑?shí)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益是極其可觀的，近年來(lái)，關(guān)于海棠果實(shí)貨架期品質(zhì)的研究有一些報(bào)道[11]，其中1-MCP對(duì)于可食用“麗格”海棠果實(shí)貨架期品質(zhì)的研究尚未見其報(bào)道。本試驗(yàn)以江都海棠種質(zhì)資源圃中的“麗格”海棠果實(shí)為試材，置于室溫(20±1)℃條件下，研究1-MCP處理對(duì)其貨架期品質(zhì)和生理指標(biāo)的影響，旨在為“麗格”海棠果實(shí)的貨架期提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料與試劑

“麗格”海棠果實(shí)，2017年7月中下旬采自揚(yáng)州市江都區(qū)國(guó)家海棠種質(zhì)資源圃。選擇樹體和成熟度一致、果形整齊、無(wú)病蟲害和機(jī)械損傷的果實(shí)，于采收當(dāng)天運(yùn)回南京林業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)常溫庫(kù)。

供試1-MCP（有效成分0.14%的粉劑），美國(guó)陶氏化學(xué)（上海）公司產(chǎn)品。

1.1.2 儀器與設(shè)備

TA-XT.Plus型質(zhì)構(gòu)儀，PR-101α型手持糖度儀，Telaire7001型紅外線CO2測(cè)定儀，AL204-IC型電子分析天平，GXH-3051H型果蔬呼吸測(cè)定儀，XMTD-4000型電熱恒溫水浴鍋。

1.2 方法

1.2.1 處理方法

將海棠果實(shí)放入塑料周轉(zhuǎn)箱內(nèi)，放置于聚乙烯（PE）膜（0.1 mm）制成的1 m3封閉罩中，精確稱取1.58 g 1-MCP 粉劑放入 50 mL 燒杯中，按 1∶5（m/V）的比例加入超純水，搖晃，所得1-MCP濃度為1 μL/L，迅速封上封閉罩PE膜在25℃條件下熏蒸1 d，之后通風(fēng)1 h，用雙向拉伸聚丙烯薄膜（BOPP）保鮮袋包裝海棠果實(shí)并封口，處理組與對(duì)照組果實(shí)各自分裝12袋，每袋裝10~12個(gè)果實(shí)，并將果實(shí)放入塑料果箱內(nèi)，置于(20±1)℃、相對(duì)濕度85%~90%的常溫庫(kù)，每5 d測(cè)定果實(shí)各項(xiàng)生理指標(biāo)，進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，以不加1-MCP為對(duì)照組（CK）。

1.2.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.2.1 硬度

使用TA-XT.Plus型質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定，使用P/2N探頭（直徑2 mm），測(cè)試深度10 mm，測(cè)試速度2 mm/s；每次測(cè)定取5個(gè)海棠果實(shí)在胴部帶皮測(cè)定，單果重復(fù)測(cè)定3次，結(jié)果取平均值，單位為kg/cm2。

1.2.2.2 可溶性固形物（TSS）含量

使用PR-101α型手持糖度儀測(cè)定，平行測(cè)定3次，結(jié)果取平均值。

1.2.2.3 VC含量

采用二甲苯萃取比色法[12]測(cè)定，每個(gè)處理重復(fù)3次，取平均值，單位為mg/g。

1.2.2.4 果皮葉綠素含量

參照仝月澳等[13]的方法測(cè)定。

1.2.2.5 果肉POD活性

采用愈創(chuàng)木酚法[14]測(cè)定。

1.2.2.6 相對(duì)電導(dǎo)率

用直徑為8 mm的打孔器打取果肉，把果肉用刀片切成厚度為2 mm的果片，取同樣數(shù)目的果片放在燒杯中，加入40 mL蒸餾水沖洗5次，最后沖洗的蒸餾水不倒掉，使用電導(dǎo)率儀進(jìn)行測(cè)定后，用沸水煮沸5 min后再進(jìn)行測(cè)定，單位為%。

1.2.2.7 呼吸強(qiáng)度

使用GXH-3051H型果蔬呼吸測(cè)定儀測(cè)定，結(jié)果以 CO2計(jì)，單位為 mg CO2/(kg·h)。

1.2.2.8 乙烯釋放量

參照李艷嬌等[15]的方法測(cè)定并有所改進(jìn)，每個(gè)處理重復(fù)3次，取平均值，單位為μL/(kg·h)。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2013進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，用SPSS19.0軟件進(jìn)行主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 1-MCP處理對(duì)“麗格”海棠果實(shí)品質(zhì)的影響

2.1.1 1-MCP處理對(duì)海棠果實(shí)硬度的影響

果實(shí)硬度是衡量貨架期品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。由圖1可見，貨架期間“麗格”海棠果實(shí)的硬度整體呈下降趨勢(shì)，經(jīng)1-MCP處理后的海棠果實(shí)可以更好地維持果實(shí)硬度，硬度下降幅度較對(duì)照組果實(shí)整體緩慢（P＜0.05），在20 d后尤為明顯。

2.1.2 1-MCP處理對(duì)海棠果實(shí)可溶性固形物含量的影響

由圖2可知，隨著貨架時(shí)間的延長(zhǎng)，海棠果實(shí)TSS含量先上升后下降，在貯藏初期果實(shí)的TSS含量增高，可能是因?yàn)楣麑?shí)內(nèi)的淀粉轉(zhuǎn)化為糖的緣故。CK組果實(shí)在貨架15 d時(shí)TSS含量最高，可達(dá)28.08%，1-MCP組在貨架期15 d時(shí)也達(dá)到最大值24.03%；貨架15~30 d，TSS含量呈下降趨勢(shì)，1-MCP組極顯著低于CK（P＜0.01）。結(jié)果表明，1-MCP處理可以有效抑制海棠果實(shí)可溶性固形物含量的上升。

2.1.3 1-MCP處理對(duì)海棠果實(shí)VC含量的影響

由圖3可知，隨著貨架時(shí)間的延長(zhǎng)，海棠果實(shí)VC含量先上升后下降。在貯藏初期果實(shí)的VC含量呈上升趨勢(shì)，CK組果實(shí)在貨架期10 d時(shí)VC含量最高，達(dá)到212.34 mg/g，1-MCP組在貨架期10 d時(shí)也達(dá)到最大值216.94 mg/g；貨架10~30 d，果實(shí)的VC含量開始呈下降趨勢(shì)，且1-MCP處理組顯著高于對(duì)照（P＜0.05），結(jié)果表明，1-MCP處理可以有效抑制海棠果實(shí)VC含量的下降。

2.1.4 1-MCP處理對(duì)海棠果皮葉綠素含量的影響

果皮葉綠素代表了果實(shí)的色澤度，同時(shí)也是感官評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)之一。由圖4可知，貨架期間“麗格”海棠果實(shí)的果皮葉綠素含量呈整體下降趨勢(shì)。經(jīng)1-MCP處理后的海棠果實(shí)可以更好地維持果皮葉綠素的含量，下降幅度較CK組果實(shí)緩慢，差異極顯著（P＜0.01）。

2.1.5 1-MCP處理對(duì)海棠果實(shí)POD活性及相對(duì)電導(dǎo)率的影響

POD具有清除植體內(nèi)過(guò)氧化物的作用，將H2O2降解為對(duì)細(xì)胞無(wú)傷害的H2O和O2。由圖5可知，在常溫貨架期間，“麗格”海棠果實(shí)的POD活性呈先下降后上升的趨勢(shì)，CK組POD活性變化較緩慢，在貨架期15 d后基本檢測(cè)不到POD活性，1-MCP組在貨架15d時(shí)POD活性達(dá)到最大值1915.947U·g-1FW，之后呈下降趨勢(shì)。從結(jié)果可以看出，1-MCP對(duì)抑制海棠果實(shí)POD活性的下降及緩解果實(shí)的成熟衰老具有一定作用。

相對(duì)電導(dǎo)率是衡量果實(shí)細(xì)胞膜完整性的一個(gè)指標(biāo)。由圖6可知，貨架期間“麗格”海棠果實(shí)的相對(duì)電導(dǎo)率呈整體上升趨勢(shì)。經(jīng)1-MCP處理后的海棠果實(shí)可以更好地維持果實(shí)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的完整性，升高幅度較CK組果實(shí)緩慢，差異顯著（P＜0.05）。

2.1.6 1-MCP處理對(duì)海棠果實(shí)呼吸強(qiáng)度及乙烯釋放量的影響

由圖7可知，海棠果實(shí)在整個(gè)貯藏期內(nèi)，呼吸強(qiáng)度呈先緩慢上升后下降的趨勢(shì)，由于海棠果實(shí)屬于呼吸躍變型果實(shí)，所以對(duì)照組果實(shí)15 d時(shí)出現(xiàn)呼吸高峰，峰值達(dá) 39.58 mg CO2/(kg·h)，經(jīng)過(guò) 1-MCP 處理的海棠果實(shí)呼吸高峰延遲5 d，峰值為31.75 mg CO2/(kg·h)。結(jié)果表明，1-MCP可以有效延緩果實(shí)呼吸高峰的出現(xiàn)，從而延長(zhǎng)果實(shí)的貯藏期。

由圖8可知，在整個(gè)貨架期間，“麗格”海棠果實(shí)出現(xiàn)乙烯釋放高峰時(shí)間與呼吸高峰出現(xiàn)時(shí)間基本一致，1-MCP處理果實(shí)的乙烯釋放高峰值較CK組果實(shí)乙烯釋放量高峰值高33.12 μL/(kg·h)，并且在整個(gè)貨架期間，1-MCP處理果實(shí)的乙烯釋放量明顯低于CK組果實(shí)（P＜0.05）。結(jié)果表明，1-MCP能顯著抑制“麗格”海棠果實(shí)的乙烯釋放量，從而能夠延緩果實(shí)的成熟。

2.2 1-MCP處理貨架期海棠果實(shí)生理指標(biāo)間主成分分析

貨架期間1-MCP處理“麗格”海棠果實(shí)8個(gè)生理指標(biāo)主成分分析結(jié)果見表1，其中特征值大于1的前2個(gè)主成分累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)到84.435%（代表1-MCP處理貨架期間果實(shí)生理指標(biāo)的絕大部分信息），把原來(lái)的8個(gè)生理指標(biāo)綜合為2個(gè)相互獨(dú)立的因子，同時(shí)PC1、PC2的方差貢獻(xiàn)率為52.696%、31.739%。

表1 相關(guān)系數(shù)矩陣的特征值、方差貢獻(xiàn)率和累計(jì)方差貢獻(xiàn)率Table 1 Eigenvalues of two principal components and their variance contribution and cumulative variance contribution rates

由表2生理指標(biāo)變量負(fù)荷量可知，原始變量和前2個(gè)主成分之間的相關(guān)性。PC1主要代表1-MCP處理貨架期間“麗格”海棠果實(shí)生理指標(biāo)的果肉硬度和葉綠素含量，其中這些指標(biāo)均與PC1間呈正相關(guān)；PC2主要代表生理指標(biāo)的乙烯釋放量，與PC2間呈正相關(guān)。同時(shí)也表明，在探究1-MCP處理貨架期海棠果實(shí)對(duì)生理指標(biāo)的影響中，果肉硬度、葉綠素含量和乙烯釋放量這些指標(biāo)相比其他生理指標(biāo)受1-MCP處理后的影響相對(duì)較大。

表2 生理指標(biāo)變量因子負(fù)荷量Table 2 Physiological index variable factor load

3 討論

果蔬貯藏的目的是能夠有效延長(zhǎng)果實(shí)的食用價(jià)值與經(jīng)濟(jì)效益，但不經(jīng)處理常溫放置的果實(shí)，其食用和外觀品質(zhì)很快就會(huì)變得不理想。本試驗(yàn)對(duì)“麗格”海棠果實(shí)經(jīng)1-MCP處理后發(fā)現(xiàn)，1-MCP能夠有效延長(zhǎng)果實(shí)的貨架期，與李鑫[16]研究海棠果實(shí)貨架期保鮮結(jié)果基本一致。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，1-MCP可以延緩“麗格”海棠果實(shí)的變軟，與Minas等[17]對(duì)李子和Supapvanich等[18]對(duì)甜瓜的研究基本一致。1-MCP處理還可以較好地抑制海棠果實(shí)可溶性固形物含量的上升，這與李騰飛等[19]研究“亞特”獼猴桃的結(jié)果基本一致。貯藏期間，果實(shí)會(huì)因后熟作用使其VC含量隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈先升高后降低的趨勢(shì)，這使得果實(shí)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值降低，楊玉榮等[20]對(duì)1-MCP處理采后庫(kù)爾勒香梨貨架期的研究結(jié)果來(lái)看，證實(shí)了香梨在貯藏期間，VC含量呈先升高后降低的趨勢(shì)，同時(shí)也與本試驗(yàn)結(jié)果基本一致。研究還發(fā)現(xiàn)，1-MCP處理對(duì)“麗格”海棠果皮葉綠素的分解有抑制作用，使得海棠果實(shí)感官品質(zhì)方面得到了較好的保持。POD是果蔬衰老的重要指標(biāo)之一，它可以有效清除自由基，從而降低自由基對(duì)膜的損害，達(dá)到延緩細(xì)胞衰老的效果[21]。研究發(fā)現(xiàn)，1-MCP處理可以延緩“麗格”海棠果實(shí)POD活性的降低，從而有效清除自由基，達(dá)到延長(zhǎng)貨架期的目的。海棠果實(shí)作為呼吸躍變型果實(shí)，經(jīng)過(guò)1-MCP處理后可以明顯地降低呼吸強(qiáng)度和乙烯釋放量，從而延遲呼吸強(qiáng)度和乙烯釋放量高峰出現(xiàn)的時(shí)間，這與Zhang等[22]研究棗的呼吸強(qiáng)度和呼吸高峰的結(jié)果基本一致。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，1-MCP處理對(duì)延緩“麗格”海棠果實(shí)相對(duì)電導(dǎo)率的升高也有作用。

主成分分析可以通過(guò)將多個(gè)指標(biāo)降維、建模、特征向量進(jìn)行線性分類，使得分析結(jié)果更加完整和具有科學(xué)性[23]。曹森等[24]對(duì)經(jīng)1-MCP處理艷紅桃貨架期品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，得到1-MCP處理的適宜濃度。本試驗(yàn)采用主成分分析對(duì)8個(gè)采后生理指標(biāo)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，前2個(gè)主成分累積方差貢獻(xiàn)率可達(dá)84.44%，說(shuō)明前2個(gè)主成分可以較好地反映整體數(shù)據(jù)，前2個(gè)主成分分別代表了果肉硬度、葉綠素和乙烯釋放量等生理指標(biāo)。通過(guò)前人及本試驗(yàn)的研究結(jié)果來(lái)看，1-MCP對(duì)果實(shí)保鮮和貨架期延長(zhǎng)方面的作用還是較大的，同時(shí)由于條件的制約，只對(duì)“麗格”海棠果實(shí)進(jìn)行了研究分析，同時(shí)本研究?jī)H從果實(shí)采后貨架期間生理代謝方面進(jìn)行了研究，對(duì)于后期果實(shí)內(nèi)部代謝酶及基因差異表達(dá)等方面需要進(jìn)一步探索。

4 結(jié)論

上述試驗(yàn)結(jié)果表明，與對(duì)照組相比，1-MCP處理可保持“麗格”海棠果實(shí)在常溫貯藏過(guò)程中的果實(shí)硬度，減緩VC含量、果皮葉綠素含量及POD活性的降低，保持較低的可溶性固形物含量，推遲果實(shí)的呼吸峰值的出現(xiàn)，降低乙烯釋放量，延緩果實(shí)細(xì)胞膜透性的上升，保持果實(shí)的貯藏品質(zhì)，從而延緩采后的成熟衰老進(jìn)程；對(duì)8個(gè)生理指標(biāo)進(jìn)行主成分分析可知，果肉硬度、葉綠素含量和乙烯釋放量這3個(gè)指標(biāo)相比其余指標(biāo)受1-MCP的影響更大。