1-MCP緩釋處理對氣調(diào)貯藏后的‘安久’梨貨架期品質(zhì)的影響

李小娟，聶鈺洪，支歡歡，董 宇,3,

（1.鄭州輕工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院, 河南鄭州 450002；2.青海大學(xué)青海省農(nóng)林科學(xué)院, 青海西寧 810016；3.俄勒岡州立大學(xué)園藝系, 美國胡德里弗 97031）

‘安久’梨（Pyrus communisL.Anjou）是美國西北地區(qū)種植面積最大的西洋梨品種。與‘巴梨’銷售季從當(dāng)年9月到次年2～3月相比，其銷售季可延長至次年7～8月，可滿足全年西洋梨供應(yīng)。除了部分本土銷售外，主要外銷至加拿大、歐洲及部分南美洲國家，如巴西、智利等地。作為典型的西洋梨品種，‘安久’梨需要在-1.1 ℃下貯藏60 d后才能啟動(dòng)梨果實(shí)后熟過程，并在貨架過程中軟化并散發(fā)濃郁香氣[1-3]。商業(yè)上，‘安久’梨可在冷庫（-1.1 ℃）中貯藏5個(gè)月或在O2濃度為1.5%且CO2濃度低于1%的氣調(diào)庫（-1.1 ℃）中貯藏8個(gè)月[4-6]。過度延長貯藏時(shí)間，梨果實(shí)（尤其是成熟度較高的果實(shí)）極易發(fā)生腐爛、虎皮病和黑心病等生理病害，嚴(yán)重地限制其貯藏品質(zhì)，降低其經(jīng)濟(jì)價(jià)值[7-9]。隨著全球消費(fèi)者對西洋梨需求逐年增加，延長‘安久’梨貯藏時(shí)間和品質(zhì)，并能在消費(fèi)者購買后達(dá)到最佳賞味期，同時(shí)降低生理病害發(fā)生，是各大西洋梨包裝廠面臨的重要問題。目前研究發(fā)現(xiàn)‘安久’梨虎皮病的發(fā)生與α-法尼烯的氧化產(chǎn)物共軛三烯在果皮中的積累有關(guān)[9-11]，因此，包裝廠在包裝處理前要進(jìn)行乙氧基喹啉（Ethoxyquin）處理[11-12]。但在2015和2018年（包裝廠會(huì)議），即使‘安久’梨經(jīng)過乙氧基喹啉處理，在貨架期仍發(fā)生虎皮病[7]，導(dǎo)致果農(nóng)和包裝廠造成巨大損失，此外歐盟已禁用乙氧基喹啉[10]，主要是由于乙氧基喹啉中的乙氧基醌亞銨及對氨苯乙醚具有致癌遺傳毒性。因此，尋找一種可替代乙氧基喹啉以控制虎皮病的綠色、安全的化合物質(zhì)勢在必行。

由于α-法尼烯的合成是受果實(shí)內(nèi)源乙烯誘導(dǎo)的，且在冷藏過程中乙烯生成量很低，故果皮中α-法尼烯含量無變化[13-15]。隨著進(jìn)入貨架期，外界溫度升高導(dǎo)致果實(shí)內(nèi)源乙烯合成加快，果實(shí)后熟進(jìn)程啟動(dòng)，α-法尼烯大量積累，出現(xiàn)升高趨勢，但隨著果實(shí)逐漸衰老，α-法尼烯被氧化成共軛三烯，其含量隨之降低，如果此時(shí)對乙烯信號途徑進(jìn)行調(diào)控，將影響‘安久’梨虎皮病發(fā)生[9,13-16]。1-甲基環(huán)丙烯（1-Methylcyclopropene，1-MCP），作為乙烯受體的競爭性抑制劑，能夠顯著地抑制乙烯生成，進(jìn)而影響與乙烯相關(guān)的生理生化反應(yīng)，如衰老、黃化和軟化等[17-20]。根據(jù)本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)1-MCP熏蒸濃度升至0.15 μL·L-1時(shí)，1-MCP能夠有效抑制‘安久’梨中乙烯和α-法尼烯的生物合成，降低共軛三烯積累，進(jìn)而抑制虎皮病發(fā)生[21]。但此濃度處理的梨果實(shí)即使移至室溫下也無法變軟[10,13]，嚴(yán)重影響了1-MCP在西洋梨中的商業(yè)應(yīng)用。降低1-MCP濃度雖然可能使梨變軟，但是虎皮病無法有效地控制[21]。此外，研究發(fā)現(xiàn)對采收較晚成熟度較高的‘安久’梨果實(shí)，0.15 μL·L-11-MCP并不影響果實(shí)軟化能力，且此濃度1-MCP能夠抑制虎皮病發(fā)生，說明果實(shí)貯藏品質(zhì)及軟化能力受1-MCP濃度和果實(shí)成熟度的影響[9]。因此，在制定1-MCP商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化使用時(shí)，需要考慮以上因素，同時(shí)也要考慮果園海拔、1-MCP處理溫度和時(shí)間、處理冷庫中剩余乙烯含量等因素[10,22]。由于1-MCP熏蒸處理可能造成貨架期果實(shí)無法軟化，因此本試驗(yàn)采用1-MCP緩釋劑處理氣調(diào)后的‘安久’梨，研究在冷藏（10 d，模擬運(yùn)輸過程）和貨架貯藏（21 d）過程中1-MCP緩釋處理對果實(shí)虎皮病和軟化能力的影響，為其商業(yè)應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

‘安久’梨 采自Lot 39（海拔10.06 m, Hood River,Oregon, USA）、Lot 375（海拔114.30 m, Odell, Oregon,USA）兩個(gè)果園，每個(gè)果園選擇成熟度相近（Lot 39果園的果實(shí)平均硬度為～64.35 N；Lot 39果園的平均硬度為～59.27 N）、大小一致（200±40 g）、無病蟲害和機(jī)械損傷的果實(shí)立即放入Duckwall-Pooley包裝廠的商業(yè)氣調(diào)庫（2.2% O2+0.05% CO2）中貯藏，貯藏6個(gè)月后，將兩個(gè)果園的果實(shí)中立即運(yùn)回美國俄勒岡州胡德里弗農(nóng)業(yè)研究和推廣中心冷庫進(jìn)行1-MCP處理；正己烷、NaOH 美國 Sigma-Aldrich公司。

GC-8A氣相色譜儀 日本Shimadzu公司；GS-14質(zhì)構(gòu)儀 南非Güss公司；FRM01-F果實(shí)葉綠素含量測定儀 意大利Sinteleia公司；6001型榨汁機(jī)美國Acme公司；PAL-1手持?jǐn)?shù)字糖度計(jì) 日本Atago公司；DL-15型自動(dòng)終點(diǎn)滴定分析儀 美國梅特勒公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 材料處理 將每個(gè)果園的果實(shí)隨機(jī)分為2組，每組用果9箱（90個(gè)果實(shí)/箱），每箱果實(shí)均用PE保鮮袋包裝（每個(gè)PE袋有12個(gè)直徑為3 mm的孔）。在1-MCP處理的9個(gè)箱子中分別加入1個(gè)1-MCP緩釋包（Hazel100?，1-methylcyclopropene，Hazel Tech-nologies Co.），然后將果實(shí)置于另一冷庫貯藏。對照處理為未加入1-MCP緩釋包。在-1.1℃下冷藏10 d后（模擬運(yùn)輸過程），將1-MCP處理果實(shí)和對照分別置于20 ℃不同貨架研究室中貯藏21 d，測定處理前、冷藏10 d后以及貨架貯藏21 d中（每隔3 d）的指標(biāo)，每個(gè)時(shí)間點(diǎn)各處理用果30個(gè)，10個(gè)果實(shí)為1組重復(fù)。

1.2.2 測定指標(biāo)與方法

1.2.2.1 果實(shí)腐爛率 參考Yu等[8]的方法，在冷藏及貨架貯藏過程中統(tǒng)計(jì)果實(shí)腐爛率。將發(fā)生腐爛的果實(shí)定義為發(fā)病果實(shí)，并根據(jù)公式：果實(shí)腐爛率（%）=（發(fā)病果實(shí)個(gè)數(shù)/總果實(shí)數(shù)目）×100，計(jì)算果實(shí)腐爛率，每個(gè)處理隨機(jī)取30個(gè)果實(shí)，重復(fù)3次。

1.2.2.2 果實(shí)虎皮病發(fā)病率 參考Zhi等[9]的方法，在冷藏及貨架貯藏過程中統(tǒng)計(jì)果實(shí)虎皮病發(fā)病率。將發(fā)生褐變面積＞0.6 cm2定義為發(fā)病果實(shí)，根據(jù)公式：果實(shí)虎皮病發(fā)病率（%）=（發(fā)病果實(shí)個(gè)數(shù)/總果實(shí)數(shù)目）×100，計(jì)算果實(shí)虎皮病發(fā)病率，每個(gè)處理隨機(jī)取30個(gè)果實(shí)，重復(fù)3次。

1.2.2.3α-法尼烯和共軛三烯含量 參考Anet[23]的方法，各處理隨機(jī)選取15個(gè)果實(shí)，5個(gè)果實(shí)為一個(gè)重復(fù)，重復(fù)3次，在果實(shí)赤道對稱位置用刀削取2 mm厚果皮，用直徑為1 cm的打孔器進(jìn)行打孔，取10片果皮稱重后放入50 mL離心管中，加入25 mL正己烷避光振蕩提取30 min，提取液經(jīng)濾紙過濾后測定232 nm處的吸光度用于計(jì)算α-法尼烯含量，測定281～290 nm處的吸光度，計(jì)算共軛三烯的含量，根據(jù)公式 ε232 nm=27,740 以及 ε281～290 nm=25,000 分別計(jì)算α-法尼烯和共軛三烯含量，單位為mg/kg。

1.2.2.4 乙烯釋放率 各處理隨機(jī)選取15個(gè)果實(shí)，5個(gè)果實(shí)為1個(gè)重復(fù)，將果實(shí)放置于3.8 L玻璃罐中，20 ℃密封1 h，隨后抽取1 mL氣體樣品注射到氣相色譜，利用火焰電離檢測器和Porapack Q柱（網(wǎng)孔為80/100，直徑3 mm，長2 m）測定氣體樣品中的乙烯含量，注入和檢測溫度分別為90和140 ℃，載體氣體流速為0.8 mL/s，單位為ng/kg/s。

1.2.2.5 果實(shí)硬度 沿果實(shí)赤道部位等距離的兩個(gè)位置，用刀削去2 mm厚果皮，用直徑為11.1 mm的探頭，測試距離為9 mm，以探頭插入果肉時(shí)受到最大阻力即為果實(shí)硬度（N），10個(gè)果實(shí)為1個(gè)重復(fù)，取平均值。

1.2.2.6 果皮葉綠素含量測定 在測定果實(shí)硬度之前，先用葉綠素測定儀沿果實(shí)赤道部位等距離的兩個(gè)位置進(jìn)行測定，每個(gè)處理隨機(jī)取10個(gè)果實(shí)，重復(fù)3次，單位為IAD。

1.2.2.7 可溶性固形物含量 每個(gè)處理隨機(jī)取10個(gè)果實(shí)，切取100 g果肉，重復(fù)3次，用榨汁機(jī)進(jìn)行榨汁，果汁用數(shù)字糖度計(jì)進(jìn)行測定，單位為%。

1.2.2.8 可滴定酸含量測定 采用自動(dòng)終點(diǎn)滴定分析儀測定可滴定酸含量，量取上述果汁10 mL，加入40 mL蒸餾水，放入終點(diǎn)滴定分析儀樣品槽中，用0.1 mol/L NaOH溶液進(jìn)行滴定，滴定終點(diǎn)設(shè)置為pH8.1，根據(jù)公式計(jì)算可滴定酸含量（%）=V（消耗的NaOH 溶液體積）×0.1×0.067×50/10/100。

1.3 數(shù)據(jù)處理

本試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行Fisher LSD多重比較分析，P＜0.05表示顯著差異。同時(shí)，利用Excel和Origin 2017軟件做圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 1-MCP緩釋劑對‘安久’梨腐爛率和虎皮病發(fā)病率的影響

通常未經(jīng)乙氧基喹啉處理的‘安久’梨果實(shí)在貨架期極易發(fā)生虎皮病，并伴隨著衰老和腐爛[13,21]。Lot 375和Lot 39果園的對照組果實(shí)在冷藏10 d中未發(fā)現(xiàn)腐爛果實(shí)，從冷藏10 d后第9 d貨架期時(shí)果實(shí)腐爛率開始逐漸增加（圖1A），其中Lot 375和Lot 39對照組果實(shí)腐爛率在經(jīng)冷藏10 d后第21 d貨架期時(shí)分別達(dá)到13.33%和7.78%。而1-MCP緩釋處理的兩個(gè)果園果實(shí)在冷藏和貨架期中均未出現(xiàn)腐爛，說明1-MCP緩釋處理可抑制冷藏（模擬運(yùn)輸過程）和貨架貯藏過程中果實(shí)腐爛。

圖1 冷藏和貨架貯藏過程中1-MCP緩釋劑對‘安久’梨腐爛率和虎皮病發(fā)病率的影響Fig.1 Effect of slow-release 1-MCP on rates of decay and superficial scald of ‘Anjou’ pears during cold and shelf storage

在經(jīng)冷藏10 d后第6 d貨架期時(shí)，兩個(gè)果園的對照組果實(shí)均出現(xiàn)虎皮病（圖1B），隨后迅速增加，在第21 d貨架期時(shí)均到達(dá)100%，且兩個(gè)果園的對照組虎皮病發(fā)病率在冷藏及貨架貯藏過程中無顯著差異。而1-MCP處理的兩個(gè)果園果實(shí)均從冷藏10 d后第12 d貨架期時(shí)發(fā)現(xiàn)虎皮病，隨后緩慢增加，在冷藏10 d后第21 d貨架期時(shí)Lot 375和Lot 39的果實(shí)虎皮病發(fā)病率分別為12.22%和13.33%。

2.2 1-MCP緩釋劑對‘安久’梨α-法尼烯和共軛三烯含量的影響

虎皮病的發(fā)生與果皮中α-法尼烯的氧化產(chǎn)物共軛三烯的積累有關(guān)[24-26]。由圖2A所示，兩個(gè)果園的對照和1-MCP處理組果實(shí)α-法尼烯含量都在經(jīng)冷藏10 d后第6 d貨架期時(shí)達(dá)到峰值（Lot 375和Lot 39 對照組分別為 83.68 和 87.73 mg·kg-1；Lot 375 和Lot 391-MCP 處理組分別為52.58 和53.75 mg·kg-1），隨后逐漸降低。兩個(gè)果園的對照組果實(shí)共軛三烯含量均在經(jīng)冷藏10 d后第9 d貨架期時(shí)達(dá)到峰值，之后緩慢下降（圖2B）。而1-MCP處理的兩個(gè)果園果實(shí)在冷藏及貨架貯藏過程中緩慢增加，且含量明顯低于對照組。結(jié)果表明，1-MCP緩釋處理可減少因乙烯誘導(dǎo)的α-法尼烯的生成，降低共軛三烯積累，最終降低虎皮病發(fā)病率，使其在商業(yè)可接受的范圍之內(nèi)（在‘安久’梨貯藏期間，控制虎皮病發(fā)病率＜30%為包裝廠可接受范圍）。

2.3 1-MCP緩釋劑對‘安久’梨乙烯釋放率的影響

在冷藏開始時(shí)，兩個(gè)果園‘安久’梨均有乙烯生成（圖3）。在冷藏（10 d）過程中，兩個(gè)果園的對照組和1-MCP處理果實(shí)之間乙烯釋放率無明顯差異。當(dāng)果實(shí)置于20 ℃下，Lot 375對照組果實(shí)乙烯釋放率從冷藏10 d后第3 d貨架期時(shí)開始迅速增加，且在經(jīng)冷藏10 d后第15 d貨架期時(shí)達(dá)到峰值25.26 ng/kg/s，但隨著貨架時(shí)間延長而迅速下降。Lot 39對照組果實(shí)乙烯釋放率在經(jīng)冷藏10 d后第12 d貨架期時(shí)達(dá)到峰值13.51 ng/kg/s，隨后維持在穩(wěn)定的水平。兩個(gè)果園1-MCP處理果實(shí)乙烯釋放率在經(jīng)冷藏10 d后第18 d貨架期時(shí)均低于1.00 ng/kg/s。在經(jīng)冷藏10 d后第21 d貨架期時(shí)，只有Lot 375果園1-MCP處理果實(shí)乙烯釋放率升到2.99 ng/kg/s，說明緩釋型1-MCP 與熏蒸型 1-MCP（SmartFresh?）[8,10,13,21,24]一樣均可抑制果實(shí)內(nèi)乙烯合成。

圖3 冷藏和貨架貯藏過程中1-MCP緩釋劑對‘安久’梨乙烯釋放率的影響Fig.3 Effect of slow-release 1-MCP application on ethylene production rate of ‘Anjou’ pears during cold and shelf storage

2.4 1-MCP緩釋劑對‘安久’梨果實(shí)硬度的影響

通常當(dāng)?shù)亍簿谩娌墒帐前凑沼傻秃０蜗蚋吆０蔚捻樞蜻M(jìn)行，因此Lot 375果園果實(shí)采收較晚，其果實(shí)硬度較低。此外，本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)‘安久’梨在O2濃度為2%的氣調(diào)庫中貯藏8個(gè)月內(nèi)其果實(shí)硬度雖然下降，但差異不顯著[27]。在冷藏過程中，兩個(gè)果園對照組果實(shí)硬度并無明顯變化，但進(jìn)入貨架期后，果實(shí)硬度隨貯藏時(shí)間延長而迅速降低（圖4）。在經(jīng)冷藏10 d后第6 d貨架期時(shí)，Lot 375對照組果實(shí)硬度為23.52 N；在經(jīng)冷藏10 d后第9 d貨架期時(shí)，Lot 39對照組果實(shí)硬度為22.53 N，即進(jìn)入最佳賞味期（果實(shí)硬度＜24 N）[9,28-29]。與對照組相比，1-MCP緩釋處理可顯著抑制果實(shí)軟化，且1-MCP處理的果實(shí)硬度下降緩慢。值得注意的是在經(jīng)冷藏10 d后第21 d貨架期時(shí)Lot 375果園1-MCP處理的果實(shí)硬度下降至24.76 N，所有果實(shí)均發(fā)生軟化，且此時(shí)腐爛率和虎皮病發(fā)生率均較低（圖1A和B），但Lot 39果園1-MCP處理的果實(shí)硬度為39.14 N。說明在采收期人工缺乏時(shí)，高海拔地區(qū)果園‘安久’梨采收后可先進(jìn)行氣調(diào)處理，待出庫、清洗、分揀和包裝處理后加入緩釋型1-MCP，可在不影響果實(shí)軟化能力下，延長貨架期果實(shí)品質(zhì)、降低生理病害發(fā)生。

圖4 冷藏和貨架貯藏過程中1-MCP緩釋劑對‘安久’梨果實(shí)硬度的影響Fig.4 Effect of slow-release 1-MCP application on fruit firmness of ‘Anjou’ pears during cold and shelf storage

2.5 1-MCP緩釋劑對‘安久’梨果皮葉綠素含量的影響

隨著貨架期延長，兩個(gè)果園對照組和1-MCP處理的果實(shí)果皮顏色由綠變黃，葉綠素含量呈下降趨勢（圖5和圖6）。與對照組果實(shí)相比，1-MCP處理的葉綠素含量下降緩慢，且兩個(gè)果園之間無明顯差異。Lot 375果園的對照組果實(shí)在冷藏10 d后第6 d貨架期時(shí)，葉綠素含量下降至1.65 IAD。根據(jù)圖6所示，此時(shí)Lot 375果園的對照組果實(shí)果皮顏色與第0 d貨架期（葉綠素含量為1.78 IAD）無明顯差異。但從冷藏10 d后第9 d貨架期時(shí)開始，Lot 375果園的對照組果實(shí)果皮葉綠素含量迅速降低，同樣的結(jié)果在Lot 39果園的對照組果實(shí)中也可觀察到，說明‘安久’梨果皮顏色由綠轉(zhuǎn)黃是其衰老的重要標(biāo)志。此外，采收時(shí)硬度較低的Lot 375果園的果實(shí)其成熟度較高，失綠較快。而1-MCP緩釋處理在冷藏及貨架貯藏過程中均明顯抑制兩個(gè)果園果實(shí)果皮葉綠素降解，使果實(shí)果皮持綠更持久。

圖5 冷藏和貨架期過程中對照和1-MCP緩釋處理的‘安久’梨Fig.5 Appearance of control and slow-release 1-MCP treated‘Anjou’ pears during cold and shelf storage

圖6 冷藏和貨架貯藏過程中1-MCP緩釋劑對‘安久’梨果皮葉綠素含量的影響Fig.6 Effect of slow-release 1-MCP application on peel chlorophyll content of ‘Anjou’ pears during cold and shelf storage

2.6 1-MCP緩釋劑對‘安久’梨可溶性固形物和可滴定酸含量的影響

Lot 375果園的對照組果實(shí)在冷藏及貨架貯藏過程中可溶性固形物含量呈先升后降再升的趨勢（圖7A），高峰出現(xiàn)在冷藏10 d后第6 d貨架期時(shí)。Lot 375果園的對照組果實(shí)可溶性固形物含量一直維持在較穩(wěn)定的水平，但低于Lot 39果園的對照組果實(shí)。Lot 39果園1-MCP處理的果實(shí)可溶性固形物含量在冷藏10 d后第6 d貨架期出現(xiàn)高峰，隨后緩慢下降，且Lot 375果園1-MCP處理的果實(shí)可溶性固形物含量一直維持在較低的水平。從上述結(jié)果可知1-MCP緩釋處理對果實(shí)可溶性固形物含量影響較小。

貯藏過程中，果實(shí)的可滴定酸含量變化與其貯藏能力有直接關(guān)系[30]。出庫時(shí)，果實(shí)硬度較低的Lot 375果園對照組果實(shí)可滴定酸含量隨著貯藏時(shí)間延長而迅速下降（圖7B）。在冷藏10 d后第18 d貨架期時(shí)，其果實(shí)可滴定酸含量下降至0.078%，而Lot 39果園對照組果實(shí)為0.091%。與對照組相比，1-MCP處理的果實(shí)均維持較高的可滴定酸含量，且Lot 39果園果實(shí)可滴定酸含量高于Lot 375果園。說明1-MCP緩釋處理可延緩果實(shí)可滴定酸含量降低，延長果實(shí)貯藏能力。

圖7 冷藏和貨架貯藏過程中1-MCP緩釋劑對‘安久’梨可溶性固形物和可滴定酸含量的影響Fig.7 Effect of slow-release 1-MCP application on soluble solids content and titratable acidity of ‘Anjou’pears during cold and shelf storage

3 結(jié)論

相比海拔較低的Lot 39果園，海拔較高的Lot 375果園‘安久’梨采收時(shí)果實(shí)硬度低，成熟度較高，經(jīng)1-MCP緩釋處理后在冷藏10 d后第21 d貨架期時(shí)其果實(shí)硬度降至24.76 N，已基本達(dá)到鮮食要求，且此時(shí)腐爛率為13.33%，虎皮病發(fā)生率僅為12.22%，均在商業(yè)可接受范圍之內(nèi)。另外，1-MCP緩釋處理可延緩果皮葉綠素降解，維持較高的可滴定酸含量，提高其貯藏能力。因此，緩釋型1-MCP可應(yīng)用于成熟度較高的西洋梨，不但可延長其貨架期，降低生理病害發(fā)生，同時(shí)保持其軟化能力。