乙烯脫除劑結合1-MCP處理對吊干杏貯藏期間冷害及活性氧代謝的調控作用

李自芹，趙志永*，潘艷芳，李文綺，賈曉昱

（1.新疆農(nóng)墾科學院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，新疆石河子 832000）（2.中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，北京100193）（3.石河子質量與計量檢測所，新疆石河子 832000）（4.新疆金澤酒業(yè)有限公司，新疆和田 848000）

新疆是我國杏子的主要產(chǎn)地，杏子在新疆的林果業(yè)中占據(jù)主要地位[1]。杏子作為夏季的主要水果，由于其風味極佳，營養(yǎng)豐富，深受國內(nèi)外消費者的喜愛[2]。但是，杏子屬于典型的呼吸躍變型果實，杏子在采收時又正值夏季高溫時節(jié)，采后極易后熟衰老[3]，采后鮮食杏子在貯藏運輸期間損失率達到30%～40%[4]，給企業(yè)和農(nóng)戶帶來了巨大的經(jīng)濟損失。

低溫環(huán)境下貯藏，可明顯抑制鮮食杏的呼吸強度，延緩采后果實在貯藏期間的腐爛，保持果實的貨架期，提高其商品率[5]。然而，鮮食杏子屬于冷敏性果實，在貯藏中后期極易產(chǎn)生冷害[6]，鮮食杏果實冷害現(xiàn)象往往在出庫以后才表現(xiàn)出來，在冷庫貯藏期間不容易被發(fā)現(xiàn)；產(chǎn)生冷害后的鮮食杏果肉會出現(xiàn)纖維化、凝膠化，且很易遭受微生物的侵染，導致鮮食杏軟化腐爛[7]。所以，冷害會造成鮮食杏的嚴重損失，也限制了冷藏技術在鮮食杏子貯藏及運輸中的運用。因此，提高鮮食杏在冷藏環(huán)境下的耐受性，減少冷害的產(chǎn)生，已成為鮮食杏在貯藏和運輸中急需解決的問題。

甲基環(huán)丙烯（1-MCP）是一種乙烯受體抑制劑，能很好地提高果蔬的耐貯性和抵抗力[8]。1-MCP抵抗冷害的能力與果蔬的抗冷性密切相關[9]。1-MCP處理抑制了紫薯[10]、蘋果[11]和水蜜桃[12]腐爛率，褐變的產(chǎn)生，提高了貯藏品質。

乙烯吸附劑（EA）主要成分是高錳酸鉀的活性炭，可抑制果蔬體內(nèi)乙烯的產(chǎn)生，從而延長果蔬的貨架期[13]。EA可增強果蔬細胞的持水性，提高果蔬的抗冷能力，達到減少果蔬冷害的目的[14]。已有研究證明，EA較好的抑制了陽豐甜柿[15]、番茄[16]和獼猴桃[17]等果蔬的褐變，提高了果蔬貯藏品質。

在一般情況下，果蔬體內(nèi)活性氧的產(chǎn)生與消除會處于一種動態(tài)平衡，對果蔬細胞不會造成傷害[18]。當冷敏性果蔬遭遇外界低溫脅迫時，體內(nèi)的活性氧自由基會不斷積累，果蔬體內(nèi)活性氧代謝失去平衡，果蔬細胞膜易造成損害，最終導致果蔬冷害的產(chǎn)生[19]。超氧陰離子自由基（O2-·）、羥自由基（·OH）和過氧化氫（H2O2）等是致使果蔬發(fā)生冷害的活性氧自由基[20]。經(jīng)過不斷的進化，果蔬自身形成了清除活性氧的免疫系統(tǒng)，防止細胞膜滲透性，保持了細胞膜的完整性[21]。SOD、POD和CAT屬于抗氧化酶，是使果蔬細胞活性氧代謝維持較低水平以及避免細胞膜造成傷害的主要酶，其活性水平能反映果蔬遭受外界逆境影響的程度，三者通過相互協(xié)同作用，保持體內(nèi)的自由基處于平衡狀態(tài)，避免自由基引起的果蔬生理生化上的變化。

目前，對于鮮食吊干杏低溫貯藏期間的冷害控制及活性氧代謝的影響研究報道較少。本文以新疆一師四團鮮食吊干杏為試材，分別采用1-MCP、EA和1-MCP-EA處理，在保鮮庫中貯藏，定期測定鮮食吊干杏冷害指數(shù)及活性氧代謝等生理指標，探討以上處理對鮮食吊干杏貯藏品質的影響，為其采后貯藏保鮮提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料與儀器

鮮食吊干杏：2022年7月22日采摘于新疆一師四團，采摘后迅速運至冷庫（2 ℃±1 ℃）預冷，挑選八成熟、大小均勻、無機械損傷和病蟲害的果實。

納米聚乙烯微孔保鮮膜（N）：微孔膜孔徑0.5～1.5 nm，密度800～1 500個/mm2，天津科技大學提供；LC-WB-6電熱恒溫水浴鍋，深圳市華品計量檢測有限公司；GL-20G-II高速冷凍離心機，上海安亭科學儀器廠。1-MCP、乙烯脫除劑（EA），新疆沃德生物科技有限責任公司提供。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品處理

果實處理：果實隨機分成4組，每組30筐，每筐果實4 kg。

CK組：無任何處理，每筐果實外套保鮮膜N，并封口。

1-MCP處理組：采用1 μL/L 1-MCP密閉熏蒸6 h后，每筐果實外套保鮮膜N，并封口。

EA處理組：在每筐果實中放入1袋EA（用量是5 g/袋）后，每筐果實外套保鮮膜N，并封口。

1-MCP-EA處理組：采用1 μL/L1-MCP熏蒸處理后，在每筐果實中放入1袋EA（用量是5 g/袋），每筐果實外套保鮮膜N，并封口。

以上四種處理組果實，置于0 ℃，相對濕度為90%～95%保鮮庫中貯藏，每隔7 d測定1次吊干杏相關指標。

1.2.2 冷害指數(shù)

參照宋叢叢等[22]方法；將吊干杏果實冷害分為5個等級。

式中：

P——為冷害指數(shù)，%；

A——冷害果實數(shù)，個；

B——冷害級別，級別；

C——總果數(shù)，個；

D——最高冷害級別，級別。

1.2.3 冷害發(fā)病率

每個處理組隨機選100個果實，重復3次[23]：

式中：

A——發(fā)病率，%；

B——發(fā)病果數(shù)，個；

C——總果數(shù)，個。

1.2.4 超氧陰離子自由基（O-2·）產(chǎn)生速率測定

參照金昌海等[24]的方法測定，單位：nmol/(min·g)。

1.2.5 過氧化氫（H2O2）含量的測定

參照Zhou等[25]的方法進行測定，單位：μmol/g。

1.2.6 超氧化物歧化酶（SOD）活性測定

采用氮藍四唑方法[26]，單位：U/g。

1.2.7 過氧化氫酶（CAT）活性的測定

參照曹建康等[27]的方法，單位：U/g。

1.2.8 過氧化物酶（POD）活性的測定

采用愈創(chuàng)木酚氧化法測定[27]，單位：U/g。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel軟件繪圖，SPSS統(tǒng)計分析，以P＜0.05作為差異顯著的標準。

2 結果與分析

2.1 不同處理對果實貯藏期間的表觀照片

由圖1所示，CK組吊干杏在貯藏第28天有個別果實已經(jīng)開始出現(xiàn)由于冷害而發(fā)生的腐爛，1-MCP和EA處理組在第28天開始出現(xiàn)冷害現(xiàn)象，1-MCP-EA處理組在第28天冷害現(xiàn)仍未發(fā)生。說明1-MCP、EA單獨處理和1-MCP-EA處理均推遲了果實冷害發(fā)生的時間，減輕了果實的冷害癥狀。

圖1 不同處理對果實貯藏期間的表觀照片F(xiàn)ig.1 Apparent photographs of fruit during storage under different treatments

2.2 不同處理對果實冷害指數(shù)的影響

如圖2所示，CK組在第21天最早產(chǎn)生冷害，1-MCP和EA處理組在第28天出現(xiàn)冷害，1-MCP-EA處理組產(chǎn)生冷害的時間推遲到了第35天。在整個貯藏期間，CK冷害指數(shù)始終高于各處理組。在第49天，各處理組果實冷害指數(shù)達到最大值，其中，冷害指數(shù)CK組為0.54，1-MCP、EA和1-MCP-K，均推遲了吊干杏果實在貯藏期間冷害的發(fā)生，其中1-MCP-EA聯(lián)合處理組對抑制吊干杏在貯藏期間冷害的發(fā)生效果最好。EA處理組分別為0.41、0.37、和0.31，比CK組低了24.07%、31.48%和42.59%（P＜0.05）。與Zhao等[28]研究1-MCP-EA處理提高了果實的抗冷性，延緩了冷害的發(fā)生結果相似。說明，1-MCP、EA單獨處理和1-MCP-EA聯(lián)合處理較CK，均推遲了吊干杏果實在貯藏期間冷害的發(fā)生，其中1-MCP-EA聯(lián)合處理組對抑制吊干杏在貯藏期間冷害的發(fā)生效果最好。

圖2 不同處理對果實冷害指數(shù)的影響Fig.2 Effects of different treatments on fruit chilling injury index

2.3 不同處理對果實冷害發(fā)生率的影響

如圖3所示，在貯藏期間，各處理組冷害發(fā)生率不斷增加，特別是從第35天開始，CK組果實冷害發(fā)生率迅速升高，且明顯高于其他處理組。在第49天，CK組果實的冷害發(fā)生率為35.21%，1-MCP-EA處理組的冷害發(fā)生率為15.35%。比CK組低了19.86%（P＜0.05）。這一結果與周洲[29]1-MCP聯(lián)合EA處理減少黃桃的冷害發(fā)生率，提高了代謝相關的抗氧化酶活性研究結果相似。說明，1-MCP-EA推遲了果實冷害發(fā)生的時間，更好的抑制了吊干杏果實的冷害發(fā)生率。

圖3 不同處理對果實冷害發(fā)生率的影響Fig.3 Effects of different treatments on the incidence of fruit chilling injury

2.4 不同處理對果實超氧陰離子自由基（O2-·）產(chǎn)生速率的影響

O2-·在果蔬體內(nèi)屬于一種活性氧自由基，其產(chǎn)生后若不及時進行清除，會引起果蔬膜脂過氧化作用[30]。如圖4所示，CK及各處理組O2-·的產(chǎn)生速率呈上升趨勢，從第7天以后，CK組果實O2-·產(chǎn)生速率明顯高于處理組果實，且在第42天達到峰值。在貯藏第42天，CK組、1-MCP、EA和1-MCP-EA處理組O2-·產(chǎn)生速率分別為550.34、410.12、400.34和380.21 nmol/(min·g)。各處理組O2-·產(chǎn)生速率均明顯低于CK組（P＜0.05）。說明，1-MCP、EA單獨處理和1-MCP-EA聯(lián)合處理均可降低吊干杏果實體內(nèi)O2-·的產(chǎn)生速率，其中，1-MCP-EA聯(lián)合處理組對吊干杏在貯藏期間抑制O2-·的產(chǎn)生速率效果最好。

圖4 不同處理對果實O2-·產(chǎn)生速率的影響Fig.4 Effects of different treatments on fruit O2-· production rate

2.5 不同處理對果實過氧化氫（H2O2）含量的影響

H2O2是活性氧的一種，它是一種對果蔬細胞代謝具有毒害作用的物質[31]。如圖5所示，隨著貯藏時間的延長，H2O2在果實體內(nèi)不斷產(chǎn)生，在第49天，CK、1-MCP、EA和1-MCP-EA處理組H2O2含量分別為200.24、160.56、155.53和135.21 μmol/g，CK組H2O2含量明顯高于各處理組（P＜0.05）。說明，1-MCP、EA單獨處理和1-MCP-EA聯(lián)合處理對貯藏期間吊干杏果實H2O2含量的上升均有一定的抑制作用。其中1-MCP-EA聯(lián)合處理組對吊干杏在貯藏期間抑制H2O2含量的上升效果最好。

圖5 不同處理對果實H2O2含量的影響Fig.5 Effects of different treatments on fruit H2O2 content

2.6 不同處理對果實超氧化物歧化酶（SOD）活性的影響

SOD是果蔬體內(nèi)一種主要的抗氧化酶，它具有清除果蔬體內(nèi)活性氧的作用[32]。如圖6所示，CK及各處理組果實SOD活性呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，在第28天，CK、1-MCP、EA和1-MCP-EA處理組SOD活性達到峰值，分別是0.55、0.65、0.68和0.72 U/g，各處理組果實SOD活性均高于CK（P＜0.05）。說明，各處理組較CK，均提高了貯藏期間吊干杏果實的SOD活性，且1-MCP-EA聯(lián)合處理組對吊干杏在貯藏期間提高、SOD活性上效果最好。

圖6 不同處理對果實SOD活性的影響Fig.6 Effects of different treatments on SOD activity in fruit

2.7 不同處理對果實過氧化氫酶（CAT）活性的影響

如圖7所示，CAT存在于果蔬的過氧化物體內(nèi)，它是一種可將體內(nèi)H2O2分解為H2O和O2的酶。在整個貯藏期間，各處理組果實CAT活性均高于CK組。在貯藏第28天，CK組CAT活性分別比1-MCP、EA和1-MCP-EA處理組低了13.33%、24.79%、35.92%，差異較顯著（P＜0.05）。說明，各處理組較CK，均提高了貯藏期間吊干杏果實中CAT活性，且1-MCP-EA聯(lián)合處理組對吊干杏在貯藏期間提高CAT活性上效果最好。

圖7 不同處理對果實CAT活性的影響Fig.7 Effects of different treatments on CAT activity in fruits

2.8 不同處理對果實過氧化物酶（POD）活性的影響

POD是普遍存在于果蔬體內(nèi)的一種氧化還原酶，它可催化果蔬體內(nèi)氧化還原反應產(chǎn)生的H2O2[33]。如圖8所示，正在貯藏期間，CK及各處理組POD活性呈緩慢上升又下降的趨勢，且CK組POD活性最低。在第28天，CK及1-MCP、EA和1-MCP-EA處理組POD活性均出現(xiàn)了峰值，分別為5.23、5.45、5.57和6.45 U/g。結果與及華等[34]1-MCP處理對抑制果實的褐變，使深州蜜桃在貯藏期間保持了較好的品質結果類似。說明，1-MCP、EA單獨處理和1-MCP-EA聯(lián)合處理均提高了杏果實的POD活性，使其保持在一個較高的水平，以1-MCP-EA聯(lián)合處理效果最佳。

圖8 不同處理對果實POD活性的影響Fig.8 Effects of different treatments on fruit POD activity

3 結論

抗氧化酶在果蔬體內(nèi)可調節(jié)果蔬的抗冷性，其活性的提高有利于清除果蔬細胞內(nèi)的活性氧自由基，避免對果蔬細胞膜質的氧化損害，減少果蔬在貯藏期間冷害的發(fā)生。

本研究結果表明，在整個貯藏期間，CK組吊干杏果實在第21天開始出現(xiàn)冷害癥狀，處理組1-MCP和EA比CK推遲了7 d，1-MCP-EA處理組較CK，冷害發(fā)生推遲了14 d。各處理組吊干杏果實冷害發(fā)生率和冷害指數(shù)明顯低于CK組。1-MCP聯(lián)合EA處理較CK，不但有效抑制了貯藏期間吊干杏果實冷害的產(chǎn)生，還增強了SOD、CAT和POD抗氧化酶的活性，抑制了果實體內(nèi)O-2·的產(chǎn)生速度和H2O2的含量，更好的維持了吊干杏細胞內(nèi)的活性氧代謝平衡，緩解了果實冷害的發(fā)生，這與1-MCP、EA處理能提高鮮食吊干杏果實活性氧清除酶的活性、增強對果實細胞內(nèi)活性氧的清除能力、保持果實細胞活性氧的代謝平衡緊密相關。目前，對于鮮食吊干杏低溫貯藏期間的冷害控制及活性氧代謝的影響研究報道較少，1-MCP結合EA是一種有效的保鮮技術，可作為吊干杏貯藏保鮮及應用提供一定的技術參考。