基于多元變量統(tǒng)計分析法分析1-甲基環(huán)丙烯處理對藍莓果實冷藏品質(zhì)的影響

張瑜瑜，洪永忠，用成健，陳澤斌，劉佳妮，蘇源

(昆明學院 農(nóng)學與生命科學學院，云南 昆明，650214)

藍莓(Vacciniumspp.)又稱越橘，杜鵑花科越橘屬，含有多種營養(yǎng)成分，營養(yǎng)價值高。果實通常在高溫多雨季節(jié)成熟采收，含水量高，容易受到微生物感染而導致果實腐爛變質(zhì)，對藍莓的采后品質(zhì)造成嚴重影響[1]。

1-甲基環(huán)丙烯(1-methylcyclopropene，1-MCP)是一種典型的乙烯受體抑制劑，它通過干擾并阻斷乙烯與受體的結合來抑制果肉細胞成熟衰老[2]，以此來達到保鮮的效果。近年來，1-MCP在已被國內(nèi)外廣泛應用于果蔬的采后處理[3-5]，它能保持果實的營養(yǎng)成分和貯藏品質(zhì)，延長貯藏期，且具有無毒、無難聞氣味、使用濃度低等優(yōu)點[6]。李志文等[7]對“乍娜”葡萄采后處理的研究發(fā)現(xiàn)，1-MCP能延緩葡萄變軟，同時能夠保持果實硬度。唐欣影[8]研究發(fā)現(xiàn)，常溫下1-MCP處理能有效延緩西蘭花衰老，保持葉綠素含量，降低呼吸強度，延緩花球黃化，顯著提高西蘭花的感官品質(zhì)。近年來，藍莓的營養(yǎng)價值和經(jīng)濟效益逐漸被人們認識，其種植面積和產(chǎn)量的迅速增加，對藍莓采后生理及貯藏保鮮技術的研究顯得日益重要。關于藍莓采后品質(zhì)的研究有報道[9]，但針對1-MCP處理采后藍莓果實冷藏品質(zhì)研究的報道鮮見。本研究以云南主栽的“夏普藍”藍莓果實為實驗材料，采用不同濃度的1-MCP對藍莓果實進行熏蒸處理，研究1-MCP對藍莓果實冷藏期間品質(zhì)的影響，結合多元變量統(tǒng)計分析法進行綜合分析，以期為藍莓果實采后貯藏保鮮提供理論參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

藍莓：品種為“夏普藍”，云南澄江藍莓種植基地，采收無病蟲害、成熟度和大小一致的果實，用聚乙烯保鮮盒分裝，立即運回實驗室預冷。

1-MCP(粉劑，有效成分為0.14%)，美國陶氏化學(上海)公司；可滴定酸、維生素C、多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)、過氧化物酶(peroxidase，POD)、丙二醛(malondialdehyde，MDA)試劑盒，蘇州科銘生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

Uv-120-02紫外分光光度計，日本島津有限公司；BluePard Cu420電熱恒溫水浴鍋，上海一恒科學儀器有限公司；Lab Tech EV311旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，北京萊伯泰科儀器股份有限公司；PL204型精密電子天平，成都浩宇馳儀表有限公司；Sigma1-14離心機，北京科普順科技有限公司；YT-GX20果蔬呼吸測定儀，山東霍爾德電子科技有限公司；GC6891氣相色譜儀，山東科捷分析儀器有限公司；H1850型臺式高速離心機，湖南湘儀離心機儀器有限公司；UNIQUE-S15型超純水機，銳思捷科學儀器有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 實驗設計

用厚度為0.1 mm聚乙烯膜制成3個容積為1 m3的封閉罩，分別準確稱取0.79、1.58、2.32 g的1-MCP粉劑放入50 mL燒杯中，按1∶5(g∶mL)的比例加入超純水后混勻，得到濃度分別為0.5、1.0、1.5 μL/L的1-MCP處理液，分別將3個不同濃度的1-MCP處理液放置于3個預先放置藍莓的封閉罩內(nèi)，迅速封上，室溫條件下(20±1) ℃熏蒸1 d后通風1 h，隨即用保鮮袋分裝各處理藍莓，每袋50 g，以不加1-MCP的為對照組(CK)，最后將對照組和處理組的藍莓果實置于(4±1)℃的貯藏庫內(nèi)，每3 d測定果實的各項生理指標，每個指標重復3次，第1次數(shù)據(jù)在處理當天測定。

1.3.2 測定項目與方法

可滴定酸、維生素C和MDA含量、PPO和POD活性均采用試劑盒測定?？傻味ㄋ岷坎捎盟釅A滴定法測定[8]；維生素C含量采用2,6-二氯酚靛酚滴定法測定[8]；相對電導率用電導率儀測定[8]；呼吸強度采用GXH-3051H型果蔬呼吸測定儀測定[9]；乙烯釋放量參照李艷嬌等[10]的方法測定；PPO活性采用鄰苯二酚法測定[10]；POD活性采用愈創(chuàng)木酚法測定[11]；MDA含量采用硫代巴比妥酸比色法測定[10]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Office Excel進行數(shù)據(jù)分析和作圖，采用IBM.SPSS Statistics 20.0軟件進行相關性分析、主成分分析和聚類分析。

2 結果與分析

2.1 1-MCP處理對藍莓果實冷藏品質(zhì)的影響

2.1.1 1-MCP處理對冷藏藍莓果實可滴定酸(titratable acid，TA)含量的影響

TA是衡量果實貯藏品質(zhì)的重要指標。由圖1可知，隨著貯藏時間延長，對照組和處理組的TA含量均呈逐漸整體下降趨勢，對照組的下降較快，貯藏第15天，TA含量下降到0.41%(質(zhì)量分數(shù))，其次是1.5 μL/L的1-MCP處理，貯藏第15天的TA含量為0.58%，1.0 μL/L 1-MCP處理的TA含量下降最緩慢，貯藏第15天為0.76%，是對照組的1.85倍，且與其他處理之間的差異極顯著(P<0.05)，由此可以說明，1-MCP熏蒸處理可以顯著延緩藍莓果實冷藏期間的TA含量的下降，這與李江闊等[12]在枸杞上的研究結果相似。

圖1 1-MCP處理對冷藏藍莓果實TA含量的影響Fig.1 Effects of 1-MCP treatment on TA content in frozen blueberry fruits 注：不同小寫字母表示不同處理之間的差異顯著性 (P<0.05)(下同)

2.1.2 1-MCP處理對冷藏藍莓果實維生素C含量的影響

維生素C是一種還原劑，可以清除果實內(nèi)部的自由基[13]，同時也是衡量果實貯藏品質(zhì)的重要指標。由圖2可知，貯藏期間對照組和處理組藍莓果實的維生素C含量呈先上升后下降的趨勢，從變化幅度看，處理組的變化幅度明顯小于對照組，3個不同濃度的1-MCP處理中，1.0 μL/L 1-MCP處理的維生素C含量變化幅度最小，貯藏第6天為212.54 mg/g，貯藏第15天為198.86 mg/g，與其余處理之間的差異極顯著(P<0.05)。從結果可知，1-MCP處理能減緩藍莓果實冷藏過程中維生素C含量的下降程度，能維持藍莓果實的維生素C含量，其中以1.0 μL/L的1-MCP處理效果最好。

圖2 1-MCP處理對冷藏藍莓果實維生素C含量的影響Fig.2 Effects of 1-MCP treatment on vitamin C content in frozen blueberry fruits

2.1.3 1-MCP處理對冷藏藍莓果實相對電導率的影響

細胞膜是植物新陳代謝的重要組織，相對電導率是反映植物細胞膜透性的重要指標，它的高低是細胞衰老或受傷害程度的反映[12]。由圖3可知，對照組和處理組藍莓果實的相對電導率均呈逐漸上升趨勢，對照組的相對電導率上升幅度最大，貯藏當天為8.64%，貯藏第15天上升到76.55%，1.0 μL/L 1-MCP處理藍莓果實的相對電導率上升幅度最小，貯藏當天為9.12%，貯藏第15天上升到54.35%，整個貯藏期間，3個1-MCP處理的相對電導率都低于對照組，1.0 μL/L的1-MCP處理與其余處理之間的差異極顯著(P<0.05)。由此可知，1-MCP處理能有效保護藍莓果實的細胞膜結構而維持其完整性。

圖3 1-MCP處理對冷藏藍莓果實相對電導率的影響Fig.3 Effects of 1-MCP treatment on relative electrical conductivity of frozen blueberry fruits

2.1.4 1-MCP處理對藍莓果實采后呼吸強度和乙烯釋放量的影響

采后呼吸作用是通過消耗果實本身貯存的有機物和水分來實現(xiàn)的，它會導致果實品質(zhì)下降[12]。由圖4可知，冷藏期間，對照組和處理組藍莓果實的呼吸強度和乙烯釋放量均呈先上升后下降的趨勢，對照組藍莓果實的呼吸速率和乙烯釋放量上升和下降幅度較大，在貯藏第6天出現(xiàn)呼吸躍變峰值[51.54 mgCO2/(kg·h)],此時乙烯釋放量也達到最大值[(38.72 μL/(kg·h)]，3個不同濃度1-MCP處理的呼吸強度和乙烯釋放量的變化較為平穩(wěn)，呼吸高峰均在第9天出現(xiàn)，其中，1.0 μL/L 1-MCP處理的呼吸峰值為39.12 mg CO2/(kg·h)。同時，3個不同濃度1-MCP處理的乙烯釋放量變化也較為平穩(wěn)，對照組在第6天的乙烯釋放量最大，為38.72 μL/(kg·h)，處理組則在第12天最大，其中，1.0 μL/L 1-MCP處理為21.32 μL/(kg·h)，0.5 μL/L 1-MCP處理為27.14 μL/(kg·h)，1.5 μL/L 1-MCP處理為25.03 μL/(kg·h)，由此可知，1-MCP處理能推遲冷藏期間藍莓果實呼吸高峰和乙烯釋放高峰出現(xiàn)的時間，抑制藍莓果實的生理活動，以1.0 μL/L 1-MCP處理的效果最佳(P<0.05)。

a-呼吸強度；b-乙烯釋放量圖4 1-MCP處理對冷藏藍莓果實呼吸強度和 乙烯釋放量的影響Fig.4 Effects of 1-MCP treatment on respiration intensity and ethylene release of frozen blueberry fruits

2.1.5 1-MCP處理對冷藏藍莓果實抗氧化活性的影響

PPO活性與果蔬組織褐變呈正相關[13]。由圖5-a可知，冷藏期間，對照組和處理組藍莓果實的PPO活性均呈逐漸上升趨勢，且對照組的PPO活性顯著高于處理組，貯藏第15天，對照組的PPO活性高達58.76 U/g FW，1.0 μL/L 1-MCP處理的PPO活性是0.5 μL/L 1-MCP處理的0.59倍，是1.5 μL/L 1-MCP處理的0.71倍，1.0 μL/L 1-MCP處理的PPO活性與其余處理之間的差異極顯著(P<0.05)。由此可知，1-MCP處理可以有效抑制采后藍莓果實PPO活性的上升，延緩藍莓果實的組織褐變，以1.0 μL/L 1-MCP處理的效果最好。

POD能有效清除植物體內(nèi)的自由基，來達到維持植物體內(nèi)自由基的動態(tài)平衡，它能提高植物抗逆性，還可作為果實后熟衰老的指標[14]。由圖5-b可知，冷藏期間，對照組和處理組藍莓果實的POD活性均呈逐漸上升趨勢，對照組的上升幅度最大，貯藏當天，POD活性為16.36 U/(min·g)，貯藏第15天，POD活性高達116.58 U/(min·g)，3個不同濃度1-MCP的處理組中，1.0 μL/L 1-MCP處理藍莓果實的POD活性顯著低于0.5 μL/L 1-MCP處理和1.5 μL/L 1-MCP處理(P<0.05)，貯藏第6 天，1.0 μL/L 1-MCP處理藍莓果實的POD活性為36.54 U/(min·g)，是0.5 μL/L 1-MCP處理的0.78倍，是1.5 μL/L 1-MCP處理的0.7倍。由此可知，1-MCP處理可以有效抑制采后藍莓果實POD活性的上升，從而延緩藍莓果實的衰老，以1.0 μL/L 1-MCP處理的效果最好。

a-PPO活性；b-POD活性；c-MDA含量圖5 1-MCP處理對冷藏藍莓果實PPO活性、POD活性和MDA含量的影響Fig.5 Effects of 1-MCP treatment on PPO activity,POD activity, and MDA content in refrigerated blueberry fruits

果蔬采后的膜脂過氧化作用會導致活性氧的不斷積累，從而加速果蔬組織的老化，MDA就是膜脂過氧化的產(chǎn)物之一，它是判斷細胞膜損傷程度和果實成熟衰老程度的重要指標，過量的MDA積累會加速果實的衰老，縮短貯藏時間[15]。由圖5-c可知，冷藏期間，對照組和處理組藍莓果實的MDA含量均呈逐漸上升趨勢，對照組的MDA含量上升較快，貯藏第15天，高達69.68 μmol/g FW，3個不同濃度1-MCP處理藍莓果實的MDA含量上升程度較為平穩(wěn)，其中1.0 μL/L 1-MCP處理藍莓果實的MDA含量上升幅度最緩，貯藏第6天為29.87 μmol/g FW，貯藏第15天為42.37 μmol/g FW，是0.5 μL/L 1-MCP處理的0.82倍，是1.5 μL/L 1-MCP處理的0.8倍。且整個冷藏過程中與其余處理之間的差異極顯著(P<0.05)，由此可知，1-MCP處理能顯著抑制MDA含量的積累，從而有效減緩膜脂過氧化進程，這與陳嘉等[16]對青脆李的研究結果相似。

2.2 1-MCP處理對藍莓果實冷藏品質(zhì)影響的多元統(tǒng)計分析

2.2.1 1-MCP處理對藍莓果實冷藏品質(zhì)影響的主成分分析

主成分分析是一種將多個指標簡化為少數(shù)幾個綜合指標的統(tǒng)計分析方法。為進一步探討1-MCP處理對藍莓果實冷藏品質(zhì)的影響，將所測的各項生理指標進行主成分分析，得出藍莓果實主成分原始數(shù)據(jù)相關的特征值、方差貢獻率及累計方差貢獻率(表1)和主成分載荷矩陣(表2)。

由表1可知，主成分分析提取出特征值大于1的2個主成分，它們的貢獻率分別為80.608%和12.654%，累計方差貢獻率為93.262%，說明包含的信息量占總信息量的93.262%。由此表明，這2個主成分可以充分反映原始數(shù)據(jù)的主要信息。

表1 主成分的初始特征值、方差貢獻率及累計方差貢獻率Table 1 Initial eigenvalue, variance contribution rate， and cumulative variance contribution rate of principal components

由表2可知原始變量和前2個主成分之間的相關性。PC1主要代表1-MCP處理藍莓果實冷藏指標的相對電導率、PPO、POD和MDA，這些指標均與PC1呈高度正相關，TA與PC1呈高度負相關；PC2主要代表1-MCP處理采后藍莓果實生理指標的呼吸強度和乙烯釋放量，它們與PC2呈高度正相關。由此可以表明，在研究1-MCP處理對采后藍莓果實生理指標的影響中，相對電導率、PPO、POD、MDA、呼吸強度和乙烯釋放量這些指標相比其他生理指標受1-MCP的影響較大。

表2 各指標的主成分載荷矩陣Table 2 Principal component load matrix of each index

將1-MCP處理藍莓果實冷藏品質(zhì)的各項指標進行綜合分析，所得綜合得分如圖6所示。貯藏第3天開始，對照組與處理組之間的差異顯著，1.0 μL/L 1-MCP處理的綜合得分與0.5 μL/L 1-MCP處理和1.0 μL/L 1-MCP處理綜合得分之間的差異極顯著(P<0.05)。

圖6 1-MCP處理對藍莓果實冷藏品質(zhì)綜合得分的影響Fig.6 Effects of 1-MCP treatment on comprehensive score of cold storage quality of blueberry fruits

2.2.2 1-MCP處理對藍莓果實冷藏品質(zhì)影響的相關分析

將各項生理指標進行相關性分析，進一步評價各指標之間的相關性。由表3可知，藍莓果實采后的TA與維生素C呈極顯著正相關(P<0.01)，與相對電導率、呼吸強度、乙烯釋放量、PPO、POD和MDA呈極顯著負相關(P<0.01)；維生素C與相對電導率、PPO和POD呈顯著負相關(P<0.05)，與MDA呈極顯著負相關(P<0.01)；相對電導率與呼吸強度、乙烯釋放量、PPO、POD和MDA呈極顯著正相關(P<0.01)；呼吸強度與乙烯釋放量、PPO、POD和MDA呈極顯著正相關(P<0.01)；乙烯釋放量與PPO、POD和MDA呈極顯著正相關(P<0.01)；PPO與POD和MDA呈極顯著正相關(P<0.01)；POD與MDA呈極顯著正相關(P<0.01)。由此可知，藍莓果實采后貯藏過程中的品質(zhì)與其組織的抗逆性、細胞壁的完整程度和抗氧化能力有密切聯(lián)系。

2.2.3 1-MCP處理對藍莓果實冷藏品質(zhì)影響的聚類分析

為進一步綜合分析不同處理對藍莓果實冷藏品質(zhì)的影響，采用IBM.SPSS Statistics 20.0軟件進行聚類分析，如圖7所示。聚類采用歐式距離，聚類方法采用最短距離法得到樹狀圖。與主成分分析和相關性分析相比，聚類分析以直觀的圖形解釋了實驗結果。

根據(jù)不同處理聚類分析之間的特異性，在距離為1～11時，聚類分析顯示出3個明顯的分組，第1組為處理A(0.5 μL/L的1-MCP處理)和處理C(1.5 μL/L的1-MCP處理)，第2組為處理B(1.0 μL/L的1-MCP處理)，第3組為對照組。由此可知，對照組和處理組對藍莓果實冷藏品質(zhì)的影響存在較大差異，這與主成分分析的結果一致。說明1.0 μL/L 1-MCP處理藍莓果實冷藏品質(zhì)的綜合效果最好。

表3 1-MCP處理冷藏藍莓果實各項生理指標的相關性Table 3 Correlation of physiological indexes of frozen blueberry fruits treated with 1-MCP

圖7 1-MCP處理對藍莓果實冷藏品質(zhì)影響的聚類分析Fig.7 Cluster analysis of effect of 1-MCP treatment on cold storage quality of blueberry fruits

3 討論

本實驗以不同濃度的1-MCP處理云南主栽“夏普藍”藍莓果實，研究結果發(fā)現(xiàn)，1-MCP處理能顯著延長果實采后的貯藏時間，與穆茜等[20]對“麗格”海棠果實的研究基本一致。同時研究還發(fā)現(xiàn)，1-MCP處理能延緩“夏普藍”藍莓果實的軟化，這與MINAS[21]對李子和SUPAPVANICH等[22]對甜瓜的研究基本相似。在果實采后的貯藏期間，隨著貯藏時間延長，維生素C含量會呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，會對果實的貯藏品質(zhì)產(chǎn)生影響，本研究發(fā)現(xiàn)1-MCP處理能顯著增加采后貯藏過程中藍莓的維生素C含量而延緩貯藏后期維生素C迅速降低的趨勢，這與楊玉榮等[23]對庫爾勒香梨的研究結果基本一致。POD是衡量果蔬衰老的重要指標，它能清除植物體內(nèi)的活性氧，從而延緩衰老進程[22]。本實驗研究發(fā)現(xiàn)，1-MCP處理可以有效抑制采后藍莓果實POD活性的上升，從而延緩藍莓果實的衰老，這與張艷宜等[24]的研究結果一致。

主成分分析是將多個指標降維、建模、特征向量進行線性分類，從而使分析結果更完整和更科學的一種數(shù)據(jù)分析方法。穆茜等[20]對經(jīng)1-MCP處理的“麗格”海棠采后生理指標及品質(zhì)進行主成分分析，提取出2個主成分，它們受1-MCP的影響較大。本實驗采用主成分和相關性分析的方法對8個采后生理指標進行分析，結果表明，主成分分析共提取出2個主成分，它們的累計方差貢獻率為92.614%，說明這2個主成分可以較好地反映整體數(shù)據(jù)，它們分別代表了相對電導率、PPO、POD、MDA、呼吸強度和乙烯釋放量等生理指標。相關性分析結果表明，相對電導率與呼吸強度、乙烯釋放量、PPO、POD和MDA兩兩之間呈極顯著的正相關。聚類分析法是按照特定方法對數(shù)據(jù)集進行層次分解，把相近變量劃為一類的方法，從而區(qū)分出不同處理間的特異性[25]。本實驗研究結果可知，聚類分析將對照組和處理組區(qū)做了明顯的區(qū)分，該統(tǒng)計方法可以綜合各項指標較快地區(qū)分出最佳處理濃度。綜合本實驗研究結果分析得出，1-MCP處理對提升藍莓果實冷藏品質(zhì)和延長貯藏期的作用顯著，但本實驗僅從藍莓果實采后的品質(zhì)指標進行了分析研究，還缺乏對于采后果實內(nèi)部的代謝酶及基因差異表達的研究，這將作為下一步的研究目標。

4 結論

1-MCP處理能明顯保持藍莓果實可滴定酸和維生素C含量的下降，延緩相對電導率和呼吸速率上升，推遲呼吸高峰和乙烯釋放高峰出現(xiàn)，延緩PPO和POD活性下降，抑制MDA含量上升，能有效延緩藍莓果實衰老，能較好的保持藍莓果實的冷藏品質(zhì)。主成分分析的結果表明，提取出特征值大于1的2個因子可以較好代表了相對電導率、PPO、POD、MDA、呼吸強度和乙烯釋放量等生理指標。相關性分析的結果表明，相對電導率、呼吸強度、乙烯釋放量、PPO、POD和MDA兩兩之間呈極顯著的正相關，表明藍莓果實采后貯藏過程中的品質(zhì)與其組織的抗逆性、細胞壁的完整程度和抗氧化能力有密切聯(lián)系。根據(jù)藍莓果實冷藏的品質(zhì)指標，將對照組合處理組進行聚類分析，可區(qū)分為3組，第1組為0.5 μL/L的1-MCP處理和1.5 μL/L的1-MCP處理，第2組為1.0 μL/L的1-MCP處理，第3組為對照組，與主成分分析的結果一致。綜上可知，1.0 μL/L 1-MCP處理藍莓果實冷藏品質(zhì)的綜合效果最好。