1-MCP對(duì)低溫脅迫下鮮姜的生理調(diào)控效果

張 曼，李喜宏,*，李偉麗，李 罡，周亞洲，鄧小毛

(1.天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，天津 300457；2.湖南原地現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000)

1-MCP對(duì)低溫脅迫下鮮姜的生理調(diào)控效果

張 曼1，李喜宏1,*，李偉麗1，李 罡2，周亞洲2，鄧小毛2

(1.天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，天津 300457；2.湖南原地現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000)

以鮮姜為試材，研究低溫(10℃)條件下，不同用量1-MCP熏蒸處理鮮姜生理指標(biāo)的變化，特別是對(duì)多酚氧化酶活力(PPO)、總酚、DPPH自由基清除能力、纖維素、[6]-姜酚含量等生理指標(biāo)變化的影響。結(jié)果表明：0.5μL/L 1-MCP處理效果顯著，有效抑制低溫脅迫對(duì)鮮姜生理的影響。與對(duì)照相比，貯藏28d后，多酚氧化酶活力、總酚、DPPH自由基清除能力和[6]-姜酚分別升高了0.35U、5.45mg/100g、5.75%、0.97mg/g；纖維素含量降低了0.261%，表現(xiàn)出很好的保鮮效果。

鮮姜；1-MCP；低溫脅迫；貯藏保鮮；生理生化

鮮姜(Zingier officinalRosc.)為姜科姜屬多年生宿根草本植物，原產(chǎn)于我國(guó)及東南亞熱帶雨林地區(qū)，在我國(guó)栽培歷史悠久[1]。我國(guó)鮮姜年產(chǎn)量高達(dá)4000萬(wàn)噸，現(xiàn)今已成為鮮姜的主要出口國(guó)之一。但鮮姜一般只能鮮銷(xiāo)，國(guó)內(nèi)外對(duì)于鮮姜的保鮮技術(shù)研究較少，目前傳統(tǒng)的貯藏方法——常溫下干燥貯藏經(jīng)濟(jì)效益低，損失率達(dá)20%～40%[2]。因此，亟待開(kāi)發(fā)鮮姜安全、高效、實(shí)用的保鮮貯藏技術(shù)，為鮮姜產(chǎn)業(yè)化保鮮提供技術(shù)支撐。

鮮姜在低溫(冷害臨界溫度10℃)條件貯藏，可抑制鮮姜生理活動(dòng)，減少營(yíng)養(yǎng)成分損失，延緩鮮姜衰老。但同時(shí)鮮姜對(duì)低溫比較敏感，容易發(fā)生低溫脅迫傷害而造成品質(zhì)劣變[3]。1-甲基環(huán)丙烯(1-MCP)是一種新型的效果顯著的保鮮劑，能強(qiáng)烈競(jìng)爭(zhēng)植物體內(nèi)的乙烯受體、阻斷內(nèi)源乙烯的生理效應(yīng)，延緩果實(shí)成熟衰老進(jìn)程[4]，但對(duì)低溫條件下鮮姜1-MCP生理調(diào)控效果的研究還未見(jiàn)報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)研究了不同用量1-MCP熏蒸處理鮮姜后，低溫(10±0.5)℃條件下鮮姜多酚氧化酶(polyphenol oxidase，

PPO)、總酚、DPPH自由基清除能力、纖維素、姜辣素等生理指標(biāo)變化，系統(tǒng)評(píng)價(jià)了1-MCP處理減輕鮮姜低溫脅迫傷害的效果，并分析該技術(shù)的可行性，以期為鮮姜低溫貯藏提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮姜材料于2010年10月30日采收于湖南省永州市，采后及時(shí)運(yùn)抵天津科技大學(xué)農(nóng)產(chǎn)品保鮮研究室，自然風(fēng)預(yù)冷8h，去除田間熱后待處理。

1-MCP 美國(guó)羅門(mén)哈斯(中國(guó))公司；鄰苯二酚 天津市科密歐化學(xué)試劑開(kāi)發(fā)中心；愈創(chuàng)木酚 天津市化學(xué)試劑研究所；2-硫代巴比妥酸 上海科豐化學(xué)試劑有限公司；鹽酸 新光化工試劑廠；石英砂 天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠；甲醇(色譜級(jí)) 天津市贏達(dá)稀貴化學(xué)試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

高效液相色譜儀 美國(guó)瓦里安公司；冷凍離心機(jī)德國(guó)Eppendorf公司；紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì) 北京普析通用儀器有限公司；精密型電子天平 安捷倫科技有限公司。

1.3 材料處理

挑選無(wú)病蟲(chóng)害，無(wú)機(jī)械傷，大小均勻的鮮姜，置于1-MCP體積比為0、0.2、0.5、1μL/L的密閉聚乙烯(PE)塑料帳內(nèi)，常溫條件(18～20℃)處理24h后，將上述處理的鮮姜置于庫(kù)溫(10±0.5)℃、相對(duì)濕度85%～90%條件下貯藏，共4個(gè)處理(分別用CK、A、B、C表示)，每個(gè)處理10kg，實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，定期取樣測(cè)定相關(guān)指標(biāo)。

1.4 指標(biāo)測(cè)定

多酚氧化酶活性測(cè)定：采用鄰苯二酚法[5]，1個(gè)酶活力單位(1U)為420nm波長(zhǎng)下每克鮮質(zhì)量每分鐘引起吸光度改變0.001；總酚測(cè)定：采用Folin-Ciocalteus試劑法[6]；DPPH自由基清除率測(cè)定：采用分光光度法[7]，結(jié)果用%表示；纖維素含量測(cè)定：采用酸堿洗滌法[8]；[6]-姜酚測(cè)定：采用356-LC高效液相色譜儀測(cè)定[9]，色譜條件為：C18色譜柱(250mm×4.6mm，5μm)，流動(dòng)相：甲醇-水(65:35，V/V)，柱溫：35℃，檢測(cè)波長(zhǎng)：280nm。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用SPSS 13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)鮮姜多酚氧化酶活性的影響

綜上所述，在當(dāng)前東莞石排鎮(zhèn)的省級(jí)轉(zhuǎn)型升級(jí)的工作中，我們需要在了解現(xiàn)階段發(fā)展實(shí)際的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新性的策略研究，通過(guò)政府的宏觀調(diào)控策略來(lái)不斷推動(dòng)其省級(jí)轉(zhuǎn)型的速度，助力珠三角一體化、加強(qiáng)粵港合作的向前推進(jìn)。

多酚氧化酶是存在于植物細(xì)胞質(zhì)體和微體內(nèi)呼吸作用電子傳遞鏈中的重要末端氧化酶。植物組織在不良環(huán)境脅迫條件下造成傷害或自然衰老時(shí)，大量PPO被釋放出來(lái)，PPO催化酚類(lèi)物質(zhì)變?yōu)楹稚孽?lèi)物質(zhì)，再進(jìn)行一系列反應(yīng)，最后形成褐色物質(zhì)，導(dǎo)致褐變發(fā)生[10]。從生物自身需要來(lái)看，高活性的PPO利于阻止外界微生物的侵染，起到保護(hù)健康組織繼續(xù)完成生理功能的作用，同時(shí)在表現(xiàn)形式上成為褐變和軟化的重要標(biāo)志。

由圖1可知，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，鮮姜PPO活性呈先升高后下降的趨勢(shì)。對(duì)照在貯藏14d后，PPO大幅上升至最高值3.47U，后急速下降，而處理B和處理C總體上升速度小于對(duì)照，降低了鮮姜PPO上升的速度，至21d時(shí)達(dá)到最高值，延遲了達(dá)到最高峰的時(shí)間，能較好抑制其活性上升和活性峰值，保持了鮮姜的品質(zhì)。

圖1 不同處理對(duì)鮮姜多酚氧化酶活性的影響Fig.1 Effects of different treatments on polyphenol oxidase activity of fresh ginger

2.2 不同處理對(duì)鮮姜總酚含量的影響

酚類(lèi)化合物是許多植物體本身所固有的成分，也是植物的次生代謝產(chǎn)物。植物組織處于逆境脅迫條件下，誘導(dǎo)總酚含量的積累，這些酚羥基可將具有高度氧化性的自由基還原，從而終止自由基連鎖反應(yīng)，達(dá)到抑制脂質(zhì)氧化、清除自由基和抑制微生物生長(zhǎng)的目的[11]。酚類(lèi)物質(zhì)的含量關(guān)系著果實(shí)活性氧代謝體系的強(qiáng)弱。因此，常用總酚含量的變化來(lái)衡量和推測(cè)果實(shí)體內(nèi)的代謝水平和衰老程度。

圖2 不同處理對(duì)鮮姜總酚含量的影響Fig.2 Effects of different treatments on total phenol content of fresh ginger

貯藏期間鮮姜總酚含量呈現(xiàn)峰形變化(圖2)。處理組總酚含量在初期時(shí)和對(duì)照無(wú)明顯差異，貯藏21d時(shí)，處理B總酚含量升高為60.12mg/100g，顯著高于對(duì)照和處理A、C?？偡雍枯^高的事實(shí)表明，處理B的果實(shí)的總酚受到誘導(dǎo)，有效活化了果實(shí)體內(nèi)的苯丙烷類(lèi)代謝途徑來(lái)抑制低溫脅迫對(duì)鮮姜的傷害。處理C的總酚含量升高緩慢，變化不明顯，貯藏28d后，總酚含量為51.05mg/100g，比處理B低11.8%，可能是過(guò)高的1-MCP加速了總酚的降解。

2.3 不同處理對(duì)鮮姜DPPH自由基清除率的影響

自由基衰老是一種復(fù)雜的生理生化過(guò)程。正常情況下，植物體內(nèi)自由基的產(chǎn)生和清除是平衡的，自由基的濃度很低，不會(huì)引起傷害，當(dāng)植物遇到不良環(huán)境條件脅迫時(shí)，自由基產(chǎn)生增加，對(duì)生物大分子如蛋白質(zhì)、核酸以及細(xì)胞膜都有破壞作用，此時(shí)自由基清除能力下降[12]，從而加速了品質(zhì)劣變。因此，用DPPH自由基清除率表示清除自由基的能力來(lái)反映鮮姜的品質(zhì)變化。

圖3 不同處理對(duì)鮮姜DPPH自由基清除率的影響Fig.3 Effects of different treatments on DPPH radical scavenging activity of fresh ginger

由圖3可以看出，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，不同條件下處理的鮮姜DPPH自由基清除率先升高后呈現(xiàn)緩慢降低的趨勢(shì)。處理組比對(duì)照有更高的DPPH自由基清除率，貯藏28d后，處理B鮮姜的自由基清除率為46.85%，比對(duì)照組提高了5.7%。清除率越高，鮮姜的抗氧化能力越強(qiáng)，進(jìn)一步說(shuō)明0.5μL/L 1-MCP處理可能通過(guò)提高鮮姜自由基清除能力來(lái)延緩衰老，抑制品質(zhì)劣變，達(dá)到提高鮮姜貯藏期品質(zhì)的目的。

2.4 不同處理對(duì)鮮姜纖維素含量的影響

果蔬中纖維素含量對(duì)果蔬品質(zhì)和貯藏性變化有重要影響，在果蔬抗機(jī)械損傷和抗病、抗蟲(chóng)害方面具有重要意義[13]。鮮姜成熟衰老時(shí)，纖維化程度往往增加，并與本質(zhì)素、角質(zhì)、栓質(zhì)等結(jié)合，使組織變得堅(jiān)硬粗糙、品質(zhì)劣變。

圖4 不同處理對(duì)鮮姜纖維素含量的影響Fig.4 Effects of different treatments on cellulose content of fresh ginger

如圖4所示，鮮姜纖維素的含量隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)。在貯藏期間，各處理組的纖維素均在上升，其中處理B的上升程度顯著小于其他3組，貯藏28d后，處理B的纖維素含量?jī)H為0.591%，比對(duì)照組上升速度降低了39.25%。低溫脅迫對(duì)鮮姜產(chǎn)生傷害作用，導(dǎo)致呼吸強(qiáng)度增加，加快了鮮姜的衰老速度，進(jìn)而加速纖維化進(jìn)程，低用量1-MCP(0.2μL/L)處理和高用量1-MCP(1μL/L)處理對(duì)延緩纖維化作用較小，而中等用量1-MCP(0.5μL/L)可顯著地降低鮮姜纖維素含量。結(jié)果表明采用1-MCP協(xié)同低溫控制的處理，對(duì)抑制鮮姜纖維素的生成具有明顯的作用。

2.5 不同處理對(duì)[6]-姜酚含量的影響

姜中起主要生物活性作用的成分為姜辣素，鮮姜中[6]-姜酚含量占總姜辣素的80%以上。有研究表明，姜酚在貯藏過(guò)程中會(huì)脫水轉(zhuǎn)化成一系列相應(yīng)的姜腦同系物[14-15]，可以根據(jù)[6]-姜酚來(lái)分析鮮姜的質(zhì)量，[6]-姜酚含量變化的研究對(duì)于鮮姜的貯藏保鮮品質(zhì)判斷具有重要意義。

表 1 不同處理對(duì)鮮姜[6]-姜酚含量的影響Table 1 Effects of different treatments on 6-gingerol content of fresh ginger

由表1可知，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，鮮姜中[6]-姜酚含量在不斷減少，尤其是對(duì)照組[6]-姜酚含量減少的更多。貯藏28d后，處理B[6]-姜酚降低量為12.12%，而對(duì)照降低了21.06%。由此可以看出，0.5μL/L 1-MCP處理有效降低了鮮姜中[6]-姜酚的損失，保持了鮮姜的品質(zhì)。此現(xiàn)象可能與姜酚在脅迫條件下脫水轉(zhuǎn)化成姜腦同系物的過(guò)程被1-MCP抑制有關(guān)，其機(jī)理有待于進(jìn)一步研究。

3 結(jié) 論

通過(guò)研究脅迫低溫(冷害臨界溫度10℃)條件下，不同用量1-MCP熏蒸處理鮮姜生理指標(biāo)的變化分析，得出以下結(jié)論：1)0.5μL/L 1-MCP處理有效調(diào)節(jié)低溫對(duì)鮮姜生理活動(dòng)進(jìn)程的影響，抑制多酚氧化酶活性，誘導(dǎo)產(chǎn)生總酚，提高DPPH自由基清除能力，降低纖維化速度，保證了鮮姜在低溫條件下的貯藏品質(zhì)；2)鮮姜在貯藏過(guò)程中，[6]-姜酚含量逐漸減少，而0.5μL/L 1-MCP處理的[6]-姜酚含量的損失量最少，貯藏28d后，[6]-姜酚含量仍高達(dá)7.76mg/g，減緩了低溫處理對(duì)鮮姜的傷害，生理調(diào)控效果顯著。

[1]WADIKAR D D, NANJAPPA C, PREMAVALLI K S. Development of ginger based ready-to-eat appetizers by response surface methodology[J].2010, 55(1): 76-83.

[2]肖遠(yuǎn)金. 姜的貯藏保鮮技術(shù)[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè), 2001(9): 29-30.

[3]POLICEGOUDRA R S, ARADHYA S M. Biochemical changes and antioxidant activity of mango ginger (Curcuma amadaRoxb) rhizomes during postharvest storage at different temperatures[J]. Postharvest Biology and Technology, 2007, 46(2): 189-194.

[4]ITAI A, TANAHASHI T. Inhibition of sucrose loss during cold storage in Japanese pear (Pyrus pyrifoliaNakai) by 1-MCP[J]. 2008, 48(3): 355-363.

[5]黃紹華, 胡曉波, 王震宙. 山藥中多酚氧化酶的活性測(cè)定及其護(hù)色研究[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè), 2005(6): 27-29.

[6]李靜, 聶繼云, 李海飛. Folin-酚法測(cè)定水果及其制品中總多酚含量的條件[J]. 果樹(shù)學(xué)報(bào), 2008, 25(1): 126-131.

[7]陳叢瑾. 香椿葉提取物清除DPPH自由基能力的測(cè)定方法[J]. 林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè), 2006, 26(3): 69-72.

[8]曹建康, 姜微波, 趙玉梅. 果蔬采后生理生化實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M]. 北京: 中國(guó)輕工業(yè)出版社, 2007: 93-95.

[9]HARVEY A, DEBORAH C R. High-performance liquid chromatographic analysis of 6-gingerol, 8-gingerol, 10-gingerol, and 6-shogaol in gingercontaining dietary supplements, spices, teas, and beverages[J]. Journal of Chromatography B, 2007, 856(1): 219-225.

[10]陸振中, 徐莉, 王慶國(guó). 乙醇和1-MCP熏蒸對(duì)中華壽桃貯藏期冷害發(fā)生的影響[J]. 保鮮與加工, 2009(3): 33-37.

[11]宋琰. 1-甲基環(huán)丙烯及仲丁胺對(duì)枇杷貯藏效果的影響[J]. 食品科學(xué),2010, 31(22): 488-491.

[12]梁皓, 張明晶, 王寶剛. 1-MCP負(fù)壓滲透處理對(duì)鮮棗貯藏期間生理及抗氧化能力的影響[J]. 核農(nóng)學(xué)報(bào), 2010, 24(5): 1020-1025.

[13]QUEIROL A P, NETO T, ARTHUR V. Gamma radiation, cold and four different wrappings to preserve ginger rhizomes,Zingiber officinallisRoscoe[J]. Radiation Physics and Chemistry, 2002, 63(2): 341-343.

[14]SUEKAWA M, ISHIGE A, YUASA K. Pharmacological studies on ginger.Ⅰ. Pharmacological actions of pungent constituents, (6)-gingerol and (6)-shogaol[J]. J Pharm Dyn, 1984, 7(11): 836-848.

[15]吳永嫻, 黃瓊珍, 王中鳳. 嫩姜貯藏品質(zhì)的變化[J]. 西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 1999, 21(6): 532-536.

Effect of 1-Methylcyclopropene on Physiological Regulation of Fresh Ginger under Cold Stress

ZHANG Man1，LI Xi-hong1,*，LI Wei-li1，LI Gang2，ZHOU Ya-zhou2，DENG Xiao-mao2
(1. School of Food Engineering and Biotechnology, Tianjin University of Science and Technology, Tianjin 300457, China；2. Hunan Roundear Characteristic Agriculture Developing Co. Ltd., Changsha 410000, China)

The purpose of the present study was explored the effect of 1-methylcyclopropene (1-MCP) fumigation at different doses on physiological and biochemical changes of fresh gingers (especially polyphenol oxidase (PPO) activity, DPPH radical scavenging activity, and total phenol, cellulose and 6-gingerol contents) during storage under low temperature (10 ℃) conditions.Treatment with 0.5μL/L 1-MCP could significantly inhibit the impact of cold stress on physiological indices of fresh gingers.Compared with control samples, PPO activity, total phenol content, and DPPH free radical scavenging activity and 6-gingerol content of 1-MCP treated samples after 28-d storage were increased by 0.35 U, 5.45 mg/100g, 5.75% and 0.97 mg/g, respectively,while cellulose content was decreased by 0.261%. These findings suggest 0.5μL/L 1-MCP treatment can be an effective approach for ginger preservation.

fresh ginger；1-methylcyclopropene；cold stress；storage；physiology and biochemistry

TS255.3

A

1002-6630(2012)18-0303-04

2011-08-11

天津市科技計(jì)劃項(xiàng)目(10ZHXPJH00700)；天津市濱海新區(qū)科技計(jì)劃項(xiàng)目(2010-Bk17J011)

張曼(1987—)，女，碩士研究生，研究方向?yàn)槭称芳庸づc貯藏。E-mail：zhangman026@163.com

*通信作者：李喜宏(1960—)，男，教授，博士，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品低溫物流與保鮮。E-mail：lixihong606@163.com