1-甲基環(huán)丙烯處理(1-MCP)對南果梨酯類物質(zhì)、氨基酸及相關(guān)代謝酶的影響

紀(jì)淑娟，沈昳瀟，張麗萍，卜慶狀

(沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧 沈陽 110866)

1-甲基環(huán)丙烯處理(1-MCP)對南果梨酯類物質(zhì)、氨基酸及相關(guān)代謝酶的影響

紀(jì)淑娟，沈昳瀟，張麗萍，卜慶狀

(沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧 沈陽 110866)

以南果梨為材料，研究1-MCP處理對南果梨酯類物質(zhì)、氨基酸含量及其代謝相關(guān)酶：醇脫氫酶(ADH)、醇?；D(zhuǎn)移酶(AAT)和丙酮酸脫羧酶(PDC)活性變化的影響。結(jié)果表明：經(jīng)1-MCP處理的果實酯類物質(zhì)相對含量高峰值出現(xiàn)的時間延后15d，而且酯類物質(zhì)的種類較對照果實減少了27.3%；處理的果實中15種游離氨基酸總量明顯降低；1-MCP處理對果實AAT酶和PDC酶活性有明顯的抑制作用，而對ADH酶活性的影響不明顯。由此可見，1-MCP處理影響以氨基酸為前體物合成酯類物質(zhì)的正常代謝過程，從而使南果梨在采后后熟過程中特有的香氣變淡。

南果梨；酯類物質(zhì)；氨基酸；醇酰基轉(zhuǎn)移酶；醇脫氫酶；丙酮酸脫羧酶

南果梨屬秋子梨系(Pyrus ussriensisMaxim.)，為遼寧省特產(chǎn)水果。剛剛采收的果實脆而硬；經(jīng)適度后熟果色金黃艷麗、帶紅暈，果肉綿軟細膩，爽口多汁，尤其是其特有的濃郁香氣，深受消費者青睞，素有“梨中之王”美稱。南果梨采收期集中于九月上中旬，采后的南果梨若不經(jīng)處理，在常溫下半個月左右即后熟衰老，果實軟爛失去商品價值。1-甲基環(huán)丙烯(1-MCP)作為一種后熟抑制劑，可有效延長南果梨的常溫貨架期，提高冷藏南果梨的保鮮效果[1]。以往對1-MCP處理效果的研究主要考察果實的感官指標(biāo)、營養(yǎng)指標(biāo)和生理生化指標(biāo)，而對南果梨香氣這一重要的品質(zhì)指標(biāo)研究較少。董萍等[2]對1-MCP處理南果梨常溫貯藏期間香氣成分變化研究結(jié)果表明，南果梨中芳香物質(zhì)是多種類型化合物構(gòu)成的混合物，包括酯類、醛類、醇類等，其中以低分子酯類物質(zhì)為主，1-MCP處理減少了南果梨香氣成分種類，對酯類物質(zhì)影響較大。但是，該作用的相關(guān)機理尚未見到報道。

酯類物質(zhì)作為南果梨香氣的主要成分，其合成代謝過程比較復(fù)雜，其中，氨基酸是產(chǎn)生支鏈酯的來源之一[3]。在氨基酸代謝過程中，多種酶參與了其代謝的調(diào)控。氨基酸首先經(jīng)過轉(zhuǎn)氨基作用形成的酮酸，在丙酮酸脫羧酶(PDC)的作用下生成醛。有研究[4-5]表明，與成熟的西紅柿比較，未成熟的西紅柿中含有低濃度的醇脫氫酶(ADH)，此時，醛類物質(zhì)含量高而醇類物質(zhì)含量少，說明醇脫氫酶(ADH)在醛到醇的轉(zhuǎn)化過程中可能起到關(guān)鍵性作用，而醇類物質(zhì)形成的濃度大小直接影響到最終酯類的合成。隨后，在香蕉和蘋果的研究中發(fā)現(xiàn)，醇?；D(zhuǎn)移酶(AAT)在將醇類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為最終支鏈酯類香氣物質(zhì)的中起到關(guān)鍵作用[6-7]。

為了深入探討1-MCP處理對南果梨香氣代謝的影響，本實驗通過比較1-MCP處理與未處理果實酯類物質(zhì)的種類及含量、氨基酸含量及其代謝途徑中關(guān)鍵酶活性的變化，分析1-MCP處理對南果梨后熟過程中酯類物質(zhì)變化的影響，并探討其與氨基酸含量變化及其代謝的關(guān)系，以其為合理利用1-MCP保鮮劑，提高南果梨的采后品質(zhì)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

南果梨采自遼寧省鞍山市大孤山鎮(zhèn)。采收當(dāng)日運回沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)實驗室進行分級處理，挑選大小、成熟度相對一致，無病蟲害、機械損傷果實，一部分于采收當(dāng)天用0.75μL/L的1-MCP保鮮劑處理24h，處理方法參見孫希生等[8]，另一部分未經(jīng)1-MCP處理的果實作為對照。1-MCP處理和對照果實裝入內(nèi)襯0.02mm PE膜的塑料箱內(nèi)，在常溫(20℃)下放置。每次處理5kg，重復(fù)3次。

1-MCP 美國羅門哈斯公司；三羥甲基氨基甲烷(Tris) 國藥集團化學(xué)試劑有限公司；輔酶焦磷酸硫胺素(TPP) 上海源葉生物有限公司；還原型輔酶(NADH) 上海源葉生物有限公司；乙酰輔酶A、乙醇脫氫酶 美國Sigma公司。

1.2 儀器與設(shè)備

100μm PDMS萃取頭、固相微萃取手柄 美國Supleco公司；Trace DSQ MS氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國Finnigan公司；TU 1810 紫外-可見分光光度計 北京普析通用儀器有限公司；L8800全自動氨基酸分析儀 日本日立有限公司。

1.3 方法

1.3.1 南果梨香氣的測定

氣相色譜條件：HP-INNOWAX色譜柱(30m×250μm，0.25μm)；升溫程序：40℃保留2min，然后以4℃/min升至60℃保留1min，再以2℃/min升至150℃，再以10℃/min升至210℃保留5min；傳輸線溫度：250℃；載氣：He；流速1mL/min；不分流。

質(zhì)譜條件：連接桿溫度：280℃；電離方式：電子電離(electron ionization，EI)；離子源溫度：200℃；掃描范圍：45～600u。

數(shù)據(jù)處理：通過檢索NIST/WILEY標(biāo)準(zhǔn)譜庫，進行定性分析，并用峰面積歸一法測算各化學(xué)成分的相對含量。

1.3.2 氨基酸含量測定

每個處理取8個南果梨，榨汁后取樣10g，置于25mL容量瓶中，用5%磺基水楊酸定容，充分混勻，12000r/min離心20min，取上清液用氨基酸自動分析儀進行測定。

1.3.3 酶活性測定

醇脫氫酶(ADH)、醇?；D(zhuǎn)移酶(AAT)、丙酮酸脫羧酶參照田長平等[9]的方法測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2003軟件進行統(tǒng)計處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 1-MCP處理對南果梨采后后熟過程中酯類物質(zhì)含量變化的影響

表1 1-MCP處理與對照果實在常溫貯藏過程中酯類物質(zhì)含量的變化Table 1 Changes of ester contents in 1-MCP-treated and control fruits%

由表1可以看出，南果梨中的酯類香氣成分主要有丁酸甲酯、苯乙酸乙酯、棕櫚酸異丙酯等。在果實處于最佳食用狀態(tài)(15d左右)時，丁酸甲酯、苯乙酸乙酯、己酸己酯、己酸乙酯的相對含量達到最大值。此后，隨著果實的后熟衰老，酯類物質(zhì)的種類和相對含量又逐漸減少。與對照相比，經(jīng)1-MCP處理的果實在常溫貯藏30d時酯類物質(zhì)種類和相對含量達到最大值，說明隨著1-MCP處理果實后熟衰老進程的延緩，果實的酯類物質(zhì)合成速度也相應(yīng)減緩，在貨架期30d時，酯類物質(zhì)的種類較對照減少了27.3%，除己酸乙酯和乙酸己酯外，苯乙酸乙酯、(E,Z)-2,4-癸二烯酸乙酯、辛酸乙酯、鄰苯二甲酸二異丁酯的相對含量均明顯低于對照。上述酯類物質(zhì)種類及相對含量的減少可能是造成1-MCP處理南果梨香氣變淡的主要原因。

2.2 1-MCP處理對氨基酸含量的影響

表2表明，在南果梨果實中檢測出到15種游離氨基酸，包括天門冬氨酸(Asp)、絲氨酸(Ser)、谷氨酸(Glu)、甘氨酸(Gly)、苯丙氨酸(Phe)、異亮氨酸(Ile)、纈氨酸(Val)等。與對照相比，1-MCP處理果實苯丙氨酸(Phe)、異亮氨酸(Ile)、纈氨酸(Val)、亮氨酸(Leu)的含量有所增加，但處理果實氨基酸總量的高峰值卻明顯低于對照果實。而且，具有鮮味并能與揮發(fā)性物質(zhì)一起決定果實香味的氨基酸，如谷氨酸和天冬氨酸含量卻有所下降，由此可見，1-MCP處理一定程度抑制了氨基酸的合成。

2.3 1-MCP處理對氨基酸代謝途徑關(guān)鍵酶活性變化的影響

2.3.1 1-MCP對醇脫氫酶(ADH)活性變化的影響

圖1 1-MCP對南果梨醇脫氫酶(ADH)活性的影響Fig.1 Effect of 1-MCP treatment on ADH activity in Nanguo pear fruits

由圖1可以看出，兩種處理方式的ADH活性隨著果實的不斷成熟一直呈下降趨勢，而在此期間，1-MCP處理的南果梨中ADH的活性值與對照差別不明顯，由此可見，1-MCP對ADH活性的影響作用不明顯。

2.3.2 1-MCP處理對醇?；D(zhuǎn)移酶(AAT)活性變化的影響

圖2 1-MCP對南果梨醇?；D(zhuǎn)移酶(AAT)活性的影響Fig.2 Effect of 1-MCP treatment on AAT activity in Nanguo pear fruits

由圖2可以看出，在南果梨果實的采后成熟和后熟過程中，AAT活性呈先升高后降低的變化趨勢，這與大多數(shù)酯類化合物相對含量的變化趨勢吻合。對照AAT活性在常溫貯藏前期升高速度較緩慢，11d后迅速上升，在第16d時達到最高，然后開始迅速下降。1-MCP處理的南果梨AAT活性的總體變化趨勢與對照相似，但其高峰出現(xiàn)的時間延晚了15d，而且AAT活性的升高與降低幅度較小，高峰值遠低于對照?？梢?，1-MCP處理對AAT活性有明顯的抑制作用。

2.3.3 1-MCP處理對丙酮酸脫羧酶(PDC)活性變化的影響

表2 1-MCP處理對果實氨基酸含量變化的影響Table 2 Effect of 1-MCP treatment on amino acid contents in Nanguo pear fruits mg/kg

圖3 1-MCP對南果梨丙酮酸脫羧酶(PDC)活性的影響Fig.3 Effect of 1-MCP treatment on PDC activity in Nanguo pear fruits

由圖3可知，對照和經(jīng)1-MCP處理果實的PDC活性整體變化趨勢基本一致，開始變化不明顯，中期突然升高，分別在26d和31d達到最高峰，之后呈下降趨勢。1-MCP處理果實PDC活性的峰值明顯低于對照，說明1-MCP處理在一定程度上對PDC活性有抑制作用。

3 討論與結(jié)論

采后后熟過程中揮發(fā)的特征香氣是南果梨重要的品質(zhì)指標(biāo)。南果梨的揮發(fā)性物質(zhì)是復(fù)雜的混合物，其中主要成分是酯類物質(zhì)。隨著果實不斷成熟，其酯類成分不斷積累和增加，這與Moya-leon等[10]研究發(fā)現(xiàn)梨在常溫儲藏過程中酯類等香氣物質(zhì)大量產(chǎn)生的結(jié)果相吻合。本實驗在南果梨采后常溫后熟達到最佳食用期時檢測到了丁酸甲酯等酯類物質(zhì)。經(jīng)1-MCP處理的果實酯類物質(zhì)相對含量高峰值出現(xiàn)的時間延后15d左右，酯類物質(zhì)的種類較對照減少了27.3%。說明1-MCP造成酯類物質(zhì)種類及相對含量的減少，也是造成南果梨香氣變淡的主要原因。這與Fan Xuetong等[11-12]在“富士”和“嘎啦”蘋果上所研究發(fā)現(xiàn)1-MCP明顯抑制揮發(fā)性酯的產(chǎn)生結(jié)果一致。

果實在生長和成熟過程中，游離氨基酸的變化與生理代謝密切相關(guān)[13]。在水果的芳香物組分中，普遍含有低碳數(shù)的醇、醛、酸、酯等化合物，而其前體物質(zhì)多來自于氨基酸[14-15]。本實驗在南果梨中檢測到15種游離氨基酸；隨著果實的逐漸成熟與后熟，氨基酸總量呈逐漸升高趨勢，至最佳食用期時氨基酸總量達到最大值，隨后，在果實衰老并出現(xiàn)軟爛時，氨基酸總量又明顯降低。經(jīng)1-MCP處理的果實氨基酸總量的總體變化趨勢與對照類似，但氨基酸總量的高峰值明顯低于對照，其中，作為鮮味氨基酸的谷氨酸和天冬氨酸在1-MCP處理中含量下降，說明1-MCP處理一定程度上抑制了南果梨中氨基酸的合成。關(guān)于1-MCP處理對不同種類氨基酸合成的影響有待于進一步進行深入研究。

ADH、AAT和PDC是以氨基酸為前體物質(zhì)合成支鏈酯類物質(zhì)的關(guān)鍵酶[16-17]。本實驗結(jié)果表明，1-MCP處理對AAT和PDC活性具有明顯的抑制作用，而對ADH活性的影響較小。

綜上分析，初步推斷1-MCP處理在延緩果實后熟衰老進程的同時，一定程度抑制了AAT和PDC的活性，從而影響了以氨基酸為前體物合成酯類物質(zhì)的正常代謝過程，抑制酯類香氣的形成，使南果梨在采后后熟過程中特有的香氣變淡。

[1]張佰清, 劉佳, 李江闊, 等. 1-MCP和CO2雙重處理因素對南果梨常溫貨架生理品質(zhì)的影響[J]. 食品科技, 2009, 34(4): 67-70.

[2]董萍, 辛廣, 張博, 等. 1-MCP處理對南果梨20℃貯藏期間香氣成分的影響[J]. 食品科學(xué), 2010, 31(22): 477-479.

[3]金宏. CA、1-MCP對粉紅女士蘋果貯藏期間香氣及其相關(guān)酶活性影響的研究[D]. 西安: 陜西師范大學(xué), 2009.

[4]CHEN A-R S, CHASE T, Jr. Alcohol dehydrogenase 2 and pyruvate decarboxylase induction in ripening and hypoxic tomato fruit[J]. Plant Physiol Biochem, 1993, 31(6): 875-885.

[5]SPEIRS J, LEE E, HOLT K, et al. Genetic manipulation of alcohol dehydrogenase levels in ripening tomato fruit affects the balance of some flavor aldehydes and alcohols[J]. Plant Physiol, 1998, 117(3): 1047-1058.

[6]DIXON J, HEWETT E W. Factors affecting apple aroma/flavour volatile concentration: a review[J]. New Zealand Journal of Crop Horticultural Science, 2000, 28(3): 155-173.

[7]PEREZ A G, SANZ C, OLIAS R, et al. Evolution of strawberry alcohol acyltransferase activity during fruit development and storage[J]. J Agric Food Chem, 1996, 44(10): 3286-3290.

[8]楊衛(wèi)東, 李江闊, 張平, 等. 1-MCP處理對貯前預(yù)熟南果梨貨架期間果實衰老的影響[J]. 華北農(nóng)學(xué)報, 2010, 25(2): 164-167.

[9]田長平, 王延玲, 劉遵春, 等. 1-MCP和NO處理對黃金梨主要貯藏品質(zhì)指標(biāo)及脂肪酸代謝酶活性的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2010, 43(14): 2962-2972.

[11]FAN Xuetong, MATTEIS J P. Impact of 1-methylcyclopropene and methyl jasomonate on apple volatile production[J]. J Agric Food Chem,1999, 47(7): 2847-2853.

[12]FAN Xuetong, ARGENTA L, MATTEIS J P. Impacts of ionizing radiation on volatile production by ripening gala apple fruit[J]. Journal of Agricultural & Food Chemistry, 2001, 49(1): 254-262.

[13]王頡, 徐繼忠, 陳海江, 等. 鴨梨果實揮發(fā)性物質(zhì)和氨基酸含量測定[J]. 食品科技, 2002, 28(9): 71-73.

[14]DIXON J, HEWETT E W. Factors affecting apple aroma flavour volatile concentration: a review[J]. New Zealand Journal of Crop Horticultural Science, 2000, 28(3): 155-173.

[15]OSHITA S, SHIMA K, HARUTA T, et al. Discrimination of odors emanating from‘ La France’pear by semi-conducting polymer sensors[J]. Computers and Electronics in Agriculture, 2000, 26(2): 209-216.

[16]隋靜, 姜遠茂, 彭福田, 等. 草莓果實發(fā)育過程中芳香物質(zhì)含量和醇酰基轉(zhuǎn)移酶活性的變化[J]. 園藝學(xué)報, 2007, 34(6): 1411-1417.

[17]PAILLARD N M M. The flavour of apples, pears and quinces[M].Amsterdam: Elsevier Science Publishing Company Inc., 1990.

Effects of 1-MCP Treatment on Esters, Amino Acids and Metabolism-Related Enzyme Activities in Nanguo Pear

JI Shu-juan，SHEN Yi-xiao，ZHANG Li-ping，BU Qing-zhuang
(College of Food Science, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866, China)

The effect of 1-MCP treatment on esters, amino acids and metabolism-related enzyme activities (alcohol dehydrogenase, ADH; alcohol acyltransferase and, AAT; pyruvate decarboxylase, PDC) in Nanguo pear was investigated. The occurrence of the peak of relative ester content in 1-MCP treated samples was delayed by 15 d and the number of esters was decreased by 27.3% as compared with control samples (no 1-MCP treatment). Moreover, the total content of 15 amino acids was notably reduced in 1-MCP treated samples. 1-MCP treatment had an obvious inhibitory effect on the activities of AAT and PDC enzymes in Nanguo pear without dramatically affecting ADH activity. From these results, it can be seen that 1-MCP treatment has an impact on the synthesis of esters from amino acid as precursors in the normal metabolic course and therefore lighten the characteristic aroma of during postharvest ripening.

Nanguo pear；ester aroma；amino acid；alcohol acyltransferase；alcohol dehydrogenase；pyruvate decarboxylase

TS255

A

1002-6630(2012)18-0286-04

2011-08-01

“十二五”國家科技支撐計劃項目(2012BAD38B07)

紀(jì)淑娟(1960—)，女，教授，博士，研究方向為食品質(zhì)量控制。E-mail：jsjsyau@sina.com