1-MCP對采后‘紅心’番石榴果實軟化的影響

陳洪彬，王慧玲，蔣璇靚，蔡英卿，張朝坤

（1泉州師范學院海洋與食品學院，福建泉州362000；2漳州市農(nóng)業(yè)科學研究所，福建漳州362212）

0 引言

‘紅心’番石榴(PsidiumguajavaL.‘Hongxin’)是桃金娘科番石榴屬的漿果類果實，又稱紅芭樂，成熟果實果皮為淡黃色，果肉為鮮紅色帶有白色條紋，且質(zhì)地軟糯、香氣濃郁，是中國南方特色漿果之一[1-2]。與‘珍珠’和‘西瓜紅’番石榴果實相比，采后常溫下更易黃化、軟化，腐爛變質(zhì)，嚴重影響其果實品質(zhì)和貯運保鮮[3-4]。果實軟化是‘紅心’番石榴果實采后品質(zhì)劣變的主要問題，如何延緩其果實軟化是‘紅心’番石榴果實貯運保鮮亟待解決的問題。

‘紅心’番石榴屬于典型的呼吸躍變型果實，采后會出現(xiàn)明顯的呼吸和乙烯釋放高峰[3]。乙烯是一種植物內(nèi)源激素，促進果實的成熟與衰老，調(diào)控果實軟化進程[5-6]。1-甲基環(huán)丙烯(1-methylcyclopropene，1-MCP)是一種高效安全的乙烯受體抑制劑，可延緩果實的衰老進程及其所伴隨的各種生理反應，延長其采后貯運保鮮期[7-8]。已有研究表明，適宜濃度1-MCP處理可以延緩‘珍珠’[9-10]、‘四季桃’[11]和‘Pedro Sato’[12]等番石榴果實的衰老和軟化進程。筆者前期實驗也發(fā)現(xiàn)，1 μL/L 1-MCP處理可以顯著抑制采后‘紅心’番石榴果實的軟化，但有關(guān)其調(diào)控‘紅心’番石榴果實采后軟化的機理的研究較少。

番石榴果實采后軟化主要是由于淀粉酶、果膠酶和纖維素酶等相關(guān)水解酶的作用，促進番石榴果實的淀粉和細胞壁物質(zhì)的降解所造成[13-15]。以福建栽培的‘紅心’番石榴為實驗材料，研究1-MCP處理對采后‘紅心’番石榴果實硬度，果膠、纖維素、淀粉等含量及多聚半乳糖醛酸酶(PG)、果膠甲酯酶(PE)、纖維素酶(Cx)、β-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶和β-淀粉酶等相關(guān)水解酶活性的影響，旨在闡明1-MCP調(diào)控采后‘紅心’番石榴果實軟化的可能機理，以期為番石榴果農(nóng)或經(jīng)銷商進行‘紅心’番石榴果實采后貯藏保鮮提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料及處理

供試材料‘紅心’番石榴于2018年9月采自福建省漳州市漳浦縣石榴鎮(zhèn)一個管理良好的果園，采收當天運回實驗室（泉州）。挑選成熟度（八成熟）、大?。s200 g）基本一致健康番石榴果實進行1-MCP處理。處理組采用泡沫箱內(nèi)放置紙片式1-MCP緩釋劑，密封處理12 h（1-MCP濃度為1 μL/L），對照組不放置紙片式1-MCP。果實處理后用0.03 mm厚聚乙烯薄膜袋包裝，每袋5個果實；每個處理25袋，共計250個果實；置于25±1℃、85%RH下貯藏，每2天取樣測定相關(guān)指標。

1.2 主要儀器設(shè)備

TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)儀，英國SMS；PRX-450A智能人工氣候箱，寧波賽福；Infinite M200 Pro酶標儀，瑞士Tecan；E2695高效液相色譜儀，美國Waters等。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 硬度的測定 參考金怡等[3]介紹的方法，用TAXT Plus質(zhì)構(gòu)儀P2探頭對果實赤道面進行穿刺實驗，速度為2 mm/s，距離10 mm，結(jié)果以N表示。

1.3.2 果膠含量及其水解酶活性的測定 參考曹建康[16]和張夢媛等[17]介紹的方法，略有修改。采用咔唑比色法測定果實的原果膠和可溶性果膠，結(jié)果以%表示；采用比色法測定果實的多聚半乳糖醛酸酶和果膠甲酯酶的活性，結(jié)果分別以mg/(h·g)和mmol/(h·g)表示。

1.3.3 纖維素含量及其水解酶活性的測定 參考曹建康[16]和董曉慶等[18]介紹的方法，略有修改。采用蒽酮法測定果實纖維素含量，結(jié)果以%表示；纖維素酶活性以羧甲基纖維素為底物采用比色法進行測定，結(jié)果以mg/(h·g)表示；β-葡萄糖苷酶活性采用對硝基苯葡萄糖苷水解法進行測定，結(jié)果以mmol/(h·g)表示。

1.3.4 淀粉含量及其水解酶活性的測定 參考曹建康[16]、Cao等[19]和 Jain 等[20]介紹的方法，略有修改。采用高氯酸水解法測定果實淀粉含量，結(jié)果以%表示；采用高效液相色譜法測定果實葡萄糖含量，結(jié)果以%表示；采用3,5-二硝基水楊酸法測定果實α-淀粉酶和β-淀粉酶活性，結(jié)果以mg/(h·g)表示。

1.4 數(shù)據(jù)處理

上述指標除硬度做10次重復外，其他指標均做3次重復；用Microsoft Office Excel 2016對實驗數(shù)據(jù)進行整理和做圖，用IBM SPSS Statistic 17.0軟件對實驗數(shù)據(jù)進行相關(guān)性和顯著性分析。圖表中*表示1-MCP處理組與對照組(P＜0.05)差異顯著；**表示1-MCP處理組與對照組(P＜0.01)差異極顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 1-MCP處理對‘紅心’番石榴果實硬度的影響

硬度是衡量果實成熟度和貯藏品質(zhì)的重要指標，可以反映采后果實的軟化程度。由圖1可知，隨著采后貯藏時間的增加，‘紅心’番石榴果實的硬度快速下降，經(jīng)1-MCP處理的番石榴果實硬度下降速率較對照組緩慢。統(tǒng)計分析表明，在采后貯藏4～10天，1-MCP處理的番石榴果實硬度極顯著(P＜0.01)高于對照組，分別是對照組的1.24、1.68、1.60、1.90倍。由此可見，1-MCP處理通過維持較高的果實硬度來延緩采后‘紅心’番石榴果實的軟化。

圖1 1-MCP處理對‘紅心’番石榴果實硬度的影響

2.2 1-MCP處理對‘紅心’番石榴果實果膠及其水解酶活性的影響

由圖2A可知，采后‘紅心’番石榴果實的原果膠含量隨貯藏時間的延長而呈下降趨勢。對照組‘紅心’番石榴果實原果膠含量下降速率快于1-MCP處理組。統(tǒng)計分析表明，在貯藏4～10天內(nèi)，1-MCP處理組的果實原果膠含量顯著(P＜0.05)高于對照組。由圖2B可知，采后‘紅心’番石榴果實的可溶性果膠含量隨貯藏時間的延長而逐漸增加。對照組‘紅心’番石榴可溶性果膠的含量上升速率快于1-MCP處理組。統(tǒng)計分析表明，在貯藏6～10天內(nèi)，經(jīng)1-MCP處理的‘紅心’番石榴果實可溶性果膠含量顯著(P＜0.05)低于對照組。由此可見，1-MCP處理可以抑制采后‘紅心’番石榴果實原果膠含量的下降和可溶性果膠含量的增加，延緩果實中原果膠向果膠轉(zhuǎn)化的進程。

由圖2C可知，隨著果實采后貯藏時間的延長，‘紅心’番石榴果實PG的活性呈先上升后下降的趨勢。對照組和1-MCP處理組的果實PG活性變化趨勢相似。對照組果實PG活性在采后第6天達到高峰，而1-MCP處理組果實PG活性在采后第8天達到高峰，峰值分別為3.47 mg/(h·g)和2.80 mg/(h·g)，1-MCP處理顯著(P＜0.05)抑制了PG活性并推遲其活性高峰的時間。進一步比較分析發(fā)現(xiàn)，經(jīng)1-MCP處理的‘紅心’番石榴果實在采后貯藏期間PG活性均低于對照組，在采后第4天和第6天差異極顯著(P＜0.01)，在采后第8天差異顯著(P＜0.05)。由此可見，1-MCP抑制了采后果實PG活性。

由圖2D可知，隨著果實采后貯藏時間的增加，‘紅心’番石榴果實的PE的活性也呈先上升后下降的趨勢。對照組和1-MCP處理組的果實PE活性變化趨勢類似。對照組果實PE活性在采后第4天達到高峰，而1-MCP處理組果實PE活性在采后第6天達到高峰，峰值分別為3.15 mmol/(h·g)和2.89 mmol/(h·g)，1-MCP處理抑制了PE活性并推遲其活性高峰2天。進一步比較分析發(fā)現(xiàn)，經(jīng)1-MCP處理的‘紅心’番石榴果實在采后貯藏期間PE活性均低于對照組，在采后第2天和第4天差異達到顯著水平(P＜0.05)。由此可見，1-MCP抑制了采后果實PE活性。

圖2 1-MCP處理對‘紅心’番石榴果實原果膠(A)和可溶性果膠(B)含量及多聚半乳糖醛酸酶(C)和果膠甲酯酶(D)活性的影響

上述結(jié)果表明，1-MCP處理通過抑制采后‘紅心’番石榴果實PG和PE活性并推遲其酶活性高峰的到來，延緩了果實原果膠的下降和可溶性果膠的增加，從而有效延緩了果實的軟化進程。

2.3 1-MCP處理對‘紅心’番石榴果實纖維素及其水解酶活性的影響

由圖3A可知，隨著果實采后貯藏時間的延長，‘紅心’番石榴果實的纖維素含量逐漸下降。1-MCP處理組果實纖維素含量下降速率低于對照組。統(tǒng)計分析表明，在貯藏4～10天內(nèi)，1-MCP處理組果實的纖維素含量顯著(P＜0.05)高于對照組。由此可見，1-MCP處理可以將采后‘紅心’番石榴果實的纖維素含量維持在較高水平。

由圖3B可知，果實的Cx活性隨采后‘紅心’番石榴果實貯藏時間的延長而增加。在采后0～6天內(nèi)，Cx活性增加緩慢，在果實采后貯藏第6天之后，Cx活性迅速增加。1-MCP處理組果實Cx活性低于對照組且變化趨勢類似。統(tǒng)計分析表明，在貯藏6～10天內(nèi)，1-MCP處理組果實的Cx活性與對照組差異極顯著(P＜0.01)。由此可見，1-MCP處理可以抑制采后‘紅心’番石榴果實Cx活性的增加。

由圖3C可知，果實β-葡萄糖苷酶活性隨采后‘紅心’番石榴果實貯藏時間的延長而呈先上升后下降的趨勢。1-MCP處理組果實β-葡萄糖苷酶活性低于對照組且變化趨勢相似。對照組果實β-葡萄糖苷酶活性在采后第6天達到高峰，而1-MCP處理組果實β-葡萄糖苷酶活性在采后第8天達到高峰，峰值分別為4.83 mmol/(h·g)和4.31 mmol/(h·g)，1-MCP處理極顯著(P＜0.01)抑制了β-葡萄糖苷酶活性并推遲酶活性高峰2天出現(xiàn)。統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，在果實采后貯藏2～6天內(nèi)，1-MCP處理組的β-葡萄糖苷酶活性顯著(P＜0.05)低于對照組。由此可見，1-MCP處理抑制了采后‘紅心’番石榴果實的β-葡萄糖苷酶活性并推遲其活性高峰的出現(xiàn)。

圖3 1-MCP處理對‘紅心’番石榴果實纖維素(A)含量及纖維素酶(B)和β-葡萄糖苷酶(C)活性的影響

上述結(jié)果表明，1-MCP處理通過抑制采后‘紅心’番石榴果實Cx和β-葡萄糖苷酶活性的含量，延緩了果實纖維素的降解，推遲了果實的軟化進程。

2.4 1-MCP處理對‘紅心’番石榴果實淀粉及其水解酶活性的影響

由圖4A可知，隨著貯藏時間的延長，‘紅心’番石榴果實的淀粉含量呈下降趨勢。1-MCP處理組果實的變化趨勢與對照組相似，但下降速率較對照組緩慢。統(tǒng)計分析表明，在貯藏2～6天內(nèi)，1-MCP處理組果實的淀粉含量顯著(P＜0.05)高于對照組。由圖4B可知，隨著貯藏時間的增加，果實葡萄糖含量在貯藏前期（2天內(nèi)）快速增加，之后逐漸增加。1-MCP處理組果實的葡萄糖含量低于對照組，變化趨勢類似。統(tǒng)計分析表明，在貯藏2～4天內(nèi)，1-MCP處理組果實葡萄糖含量顯著(P＜0.05)低于對照組。由此可見，1-MCP處理在貯藏前期維持較高的果實淀粉含量和較低的葡糖糖含量，從而延緩其軟化衰老進程。

由圖4C和4D可知，隨著貯藏時間的延長，‘紅心’番石榴果實的α-淀粉酶和β-淀粉酶活性均呈下降趨勢。1-MCP處理組的果實α-淀粉酶和β-淀粉酶活性均低于對照組，且酶活性變化趨勢類似。統(tǒng)計分析表明，在貯藏4～6天內(nèi)，1-MCP處理組果實α-淀粉酶和β-淀粉酶活性均顯著(P＜0.05)低于對照組。由此可見，1-MCP處理抑制了采后‘紅心’番石榴果實的α-淀粉酶和β-淀粉酶活性。

圖4 1-MCP處理對‘紅心’番石榴果實淀粉(A)和葡萄糖(B)含量及α-淀粉酶(C)和β-淀粉酶(D)活性的影響

上述結(jié)果表明，1-MCP處理通過降低番石榴果實的α-淀粉酶和β-淀粉酶活性，抑制果實淀粉的水解，在貯藏前期有效延緩了‘紅心’番石榴果實的軟化。

3 結(jié)論與討論

果實軟化與其淀粉代謝和果膠等細胞壁物質(zhì)代謝密切相關(guān)[21]。在果實采后貯藏過程中，果實細胞壁物質(zhì)在PG、PE、Cx、β-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶和β-淀粉酶等水解酶的作用下降解，導致果實細胞骨架結(jié)構(gòu)松散，細胞汁液流出，致使果實軟化、自溶[22-23]。本研究結(jié)果也發(fā)現(xiàn)，‘紅心’番石榴果實采后貯藏過程中，果實原果膠、纖維素和淀粉的含量逐漸下降，且均與果實硬度呈極顯著正相關(guān)（r值分別為 0.990、0.985、0.983，P＜0.01）。這與羅自生[24]、Chea等[25]的研究結(jié)果一致。

1-MCP處理能夠抑制淀粉和細胞壁物質(zhì)水解酶的活性，延緩果實原果膠、纖維素和淀粉含量的下降，維持較高的果實硬度[17-18]。本研究結(jié)果也表明，1-MCP處理可以抑制采后‘紅心’番石榴果實PG、PME、Cx、β-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶和β-淀粉酶的活性，減緩果實原果膠、纖維素和淀粉的降解，維持果實細胞較為完整的骨架結(jié)構(gòu)，延緩‘紅心’番石榴果實的軟化進程。這與郭丹等[26]、羅巖[27]的研究結(jié)果一致。

綜上所述，采后‘紅心’番石榴果實軟化與其原果膠、纖維素和淀等物質(zhì)的降解有關(guān)。1 μL/L 1-MCP推遲了采后‘紅心’番石榴果實PG、PE和β-葡萄糖苷酶活性高峰2天出現(xiàn)，且酶活性高峰值分別較對照組低19.18%、8.17%和10.83%，保持較低的Cx、α-淀粉酶和β-淀粉酶活性（與對照組相比，均值分別低17.11%、4.97%和4.38%），從而抑制了果實原果膠、纖維素和淀粉含量的下降和可溶性果膠、葡萄糖含量的升高，來維持果實較高的硬度，有效延緩了番石榴果實的軟化，延長其貯藏保鮮期。因此，1-MCP處理可作為一種安全有效的保鮮技術(shù)以控制采后番石榴果實軟化、提高果實貯藏品質(zhì)并延長貯藏壽命。