譚誼談，曾凱芳,2,*

（1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715；2.農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室（重慶），重慶 400715）

1-MCP處理對(duì)鮮切芋艿褐變的影響

譚誼談1，曾凱芳1,2,*

（1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715；2.農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室（重慶），重慶 400715）

為了延緩鮮切芋艿褐變，延長(zhǎng)其貨架期，研究4℃貯藏條件下，10 ?L/L 1-甲基環(huán)丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP）處理對(duì)鮮切芋艿色澤和褐變相關(guān)指標(biāo)的影響。結(jié)果表明：10 ?L/L 1-MCP熏蒸處理能夠有效延緩鮮切芋艿貯藏期間L*值下降，降低芋艿苯丙氨酸解氨酶活性和總酚合成速度；延緩芋艿多酚氧化酶和過(guò)氧化物酶活性上升，抑制脂氧合酶活性，降低膜質(zhì)的氧化損傷，進(jìn)而延緩貯藏鮮切芋艿的褐變。而對(duì)照芋艿切片貯藏過(guò)程中，褐變底物累積速度加快，相關(guān)酶活性迅速上升，細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)完整性遭到破壞，褐變程度明顯高于處理組。

1-甲基環(huán)丙烯；鮮切；芋艿；貯藏；褐變

芋艿（Colocasia esculenta Schott）又稱(chēng)為芋頭，為天南星科單子葉多年生草本植物，在我國(guó)云南、四川、貴州、福建和海南等地均有栽培[1-2]。芋艿富含鈣、磷、鐵等多種礦質(zhì)元素以及胡蘿卜素、核黃素以及硫胺素等多種維生素[3]。是人類(lèi)補(bǔ)充膳食營(yíng)養(yǎng)的良好選擇。但芋艿外表的皮毛難以清除，人手接觸后會(huì)有發(fā)癢的感覺(jué)，不易為消費(fèi)者接受[4]。

對(duì)芋艿進(jìn)行最小加工處理或鮮切加工可以充分利用芋艿的營(yíng)養(yǎng)特性，提高其消費(fèi)者可接受性[4]。然而去皮產(chǎn)生的機(jī)械傷破壞了芋艿細(xì)胞結(jié)構(gòu)的完整性，使得位于細(xì)胞液泡中的酚類(lèi)物質(zhì)外溢，與細(xì)胞質(zhì)膜上的酚酶接觸，在氧氣的參與下，形成褐色聚合物，最終導(dǎo)致褐變的發(fā)生[5]，嚴(yán)重影響了芋艿的商品價(jià)值。亞硫酸鹽處理作為傳統(tǒng)的褐變控制方法，已在蓮藕[6]、甘薯[7]和雙孢蘑菇[8]的保鮮上得到應(yīng)用，但是近年來(lái)亞硫酸鹽殘留對(duì)人體健康和環(huán)境污染的影響受到越來(lái)越多人的關(guān)注[9]，亞硫酸鹽的使用受到很大的限制[10]。目前對(duì)于鮮切芋艿褐變控制方法的研究主要集中在抗壞血酸及其鹽類(lèi)、L-半胱氨酸以及4-己基間苯二酚等[4]，這些處理雖然有較好的控制效果，但仍需考慮殘留問(wèn)題，因此需要尋求更加安全的方法以控制鮮切芋艿褐變的發(fā)生。

鮮切果蔬由于切分的傷信號(hào)會(huì)導(dǎo)致乙烯合成速度的加快，乙烯的大量累積加速了果蔬組織代謝進(jìn)程，加快營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損耗和衰老的發(fā)生。同時(shí)乙烯可以提高果蔬組織中酚酶的活性，加速貯藏期間褐變的發(fā)生[11-12]。1-甲基環(huán)丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP）是一種乙烯受體抑制劑，具有操作方便、高效無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于果蔬采后保鮮[13-15]。1-MCP處理能夠抑制桃[16]和棗[17]貯藏期間多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）和過(guò)氧化物酶（peroxidase，POD）活性，以及西蘭花[18]在貯藏期間苯丙氨酸解氨酶（phenylalanineammonia-lyase，PAL）、脂氧合酶（lipoxidase，LOX）的活性，從而延緩鮮切果蔬褐變的發(fā)生。然而，對(duì)于1-MCP控制鮮切芋艿貯藏期間褐變效果的研究未見(jiàn)報(bào)道。故本實(shí)驗(yàn)以10 ?L/L 1-MCP處理鮮切芋艿，研究其對(duì)冷藏期間芋艿褐變的控制效果及機(jī)理，以期為鮮切芋艿貯藏中的品質(zhì)控制提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

芋艿購(gòu)于重慶市北碚區(qū)天生農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)，品種為魁芋。挑選大小均一、沒(méi)有病蟲(chóng)害、外觀完整無(wú)機(jī)械傷的芋艿，經(jīng)清洗之后用滅菌的工具去皮，切分為厚度為0.5 cm大小均一的切片，將切分后的芋艿用消毒過(guò)的聚乙烯托盤(pán)分裝，用于不同處理。

1.2 方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)分組

實(shí)驗(yàn)處理分組包括：1）對(duì)照：4 ℃密閉處理8 h；2） 4 ℃條件下用10 ?L/L 1-MCP密閉處理8 h。處理后裝有鮮切芋艿片的托盤(pán)用0.05 mm厚聚乙烯保鮮膜覆蓋包裝，貯藏于（4±1） ℃，85%～95%濕度條件下，分別于貯藏第2、4、6、8、10天隨機(jī)取樣進(jìn)行觀察測(cè)定。每處理用樣500 g，每個(gè)實(shí)驗(yàn)處理重復(fù)3次。

1.2.2 指標(biāo)測(cè)定

1.2.2.1 褐變度和色差值的測(cè)定

褐變度測(cè)定參考陳功等[19]方法，稱(chēng)取新鮮樣品2 g，切碎，研磨后加入質(zhì)量比1∶10的預(yù)冷蒸餾水，在20 ℃條件下、以3 500 r/min離心10 min，取上清液待測(cè)。用蒸餾水作為空白對(duì)照，測(cè)定波長(zhǎng)410 nm處的吸光度，以A410nm×10表示褐變度。色差L*值用測(cè)色色差計(jì)測(cè)試。

1.2.2.2 總酚含量的測(cè)定

總酚的提取參考Dewanto[20]、Chu[21]等方法并修改：將2 g樣品與50 mL冷凍的80%丙酮混合、均質(zhì)再抽濾，濾液經(jīng)80%丙酮沖洗后用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀在45℃條件下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，并用蒸餾水定容到10 mL?？偡雍繙y(cè)定參照Chu等[21]方法。

1.2.2.3 PAL活性的測(cè)定

參照Z(yǔ)eng Kaifang[22]、曹健康[23]等的方法：稱(chēng)取2.5 g樣品組織，冰浴條件下與5.0 mL提取緩沖液（pH 8.8 50 mmol硼酸緩沖液＋5 mmol/L β-巰基乙醇＋40 g/L聚乙烯吡咯烷酮（polyvinylpyrrolidone，PVP）＋2 mmol/L乙二胺四乙酸（ethylene diamine tetraacetic acid，EDTA））混合勻漿，在12 000×g、4℃低溫離心30 min，取上清液為酶提取液。加入3.4 mL pH 8.8 50 mmol/L硼酸緩沖液、0.5 mL 20 mmol/L L-苯丙氨酸溶液和0.1 mL酶提取液（對(duì)照組酶提取液先煮沸8 min），搖勻。在37 ℃條件下保溫30 min。保溫結(jié)束立即向試管加入0.1 mL 6 mol/L鹽酸溶液終止反應(yīng)。測(cè)定波長(zhǎng)設(shè)為290 nm，以蒸餾水為空白調(diào)零，分別測(cè)定活性管、對(duì)照管吸光度（A1和A0）。單位以0.01ΔA290nm/（h?g）表示，即每小時(shí)每克鮮質(zhì)量樣品反應(yīng)體系吸光度增加0.01為一個(gè)PAL活性單位（U）。

1.2.2.4 PPO和POD活性的測(cè)定

稱(chēng)取1.0 g新鮮樣品于研磨中，立即加6 mL 0.1 mol/L磷酸緩沖液（pH 6.8）和0.2 g PVP，冰浴條件下迅速研磨，勻漿液以12 000×g、4℃條件下離心30 min，上清液為酶提取液。PPO活性測(cè)定參照Z(yǔ)auberman等[24]的方法并改進(jìn)。加入2 mL 0.1 mol/L、pH 6.8磷酸緩沖液、0.9 mL 50 mmol/L鄰苯二酚和0.1 mL酶提取液。測(cè)定室溫條件下420 nm波長(zhǎng)處，反應(yīng)液10 min內(nèi)吸光度的變化。以每分鐘吸光度變化0.01為一個(gè)酶活力單位（U）。POD活性測(cè)定參照Srivastava等[25]的方法并改進(jìn)。加入2.7 mL pH 6.8 0.1 mol/L的磷酸緩沖液、0.1 mL 4%的愈創(chuàng)木酚、0.1 mL 0.5% H2O2和0.1 mL酶提取液。測(cè)定室溫條件下于波長(zhǎng)470 nm處反應(yīng)液10 min內(nèi)吸光度的變化。以每分鐘吸光度變化0.01為一個(gè)酶活力單位（U）。

1.2.2.5 LOX活性的測(cè)定

參照陳松昆等[26-27]測(cè)定方法，并有所改進(jìn)：稱(chēng)取1.0 g樣品研缽中，加入5.0 mL提取液，在冰浴條件下研磨勻漿，然后轉(zhuǎn)移至離心管中于4 ℃、12 000×g離心30 min，上清液為酶提取液。在2.775 mL 0.1 mol/L、pH 6.0檸檬酸緩沖液中，加入25 ?L亞油酸鈉母液，再加入200 ?L粗酶液。以蒸餾水為參比調(diào)零，在波長(zhǎng)234 nm處以15 s吸光度為初始值，然后每隔15 s測(cè)定1次，測(cè)到反應(yīng)90 s為止。以每克鮮樣每分鐘吸光度增加0.01為1個(gè)LOX活性單位（U）。

1.2.2.6 電導(dǎo)率的測(cè)定

參照曹建康[23]、王國(guó)澤[28]等測(cè)定方法并進(jìn)行一定修改。取厚薄均勻大小一致的組織圓片0.5 g，用20 mL去離子水的燒杯振蕩10 min后，再用去離子水清洗3次并用濾紙片吸干圓片上的水分。再準(zhǔn)確加入20 mL去離子水，放入振蕩器中振動(dòng)1 h，于20～25 ℃恒溫條件下，用電導(dǎo)率測(cè)定儀測(cè)定溶液電導(dǎo)率（L1）。將試管煮沸10 min，冷卻后再次測(cè)定提取液的電導(dǎo)率（L0）。細(xì)胞膜相對(duì)電導(dǎo)率按下式計(jì)算：

細(xì)胞膜相對(duì)電導(dǎo)率/%=L1/L0×100

2 結(jié)果與分析

2.1 1-MCP處理對(duì)鮮切芋艿褐變狀態(tài)的影響

圖1 1-MCP處理對(duì)貯藏期間鮮切芋艿褐變狀態(tài)的影響Fig.1 Effect of 1-MCP treatment on browning of fresh-cut taro during storage

由圖1可知，在貯藏過(guò)程中，鮮切芋艿由白色轉(zhuǎn)變成深黃色（圖中顯示為灰色），最后變成褐色甚至黑色。與對(duì)照相比，1-MCP處理明顯減緩了鮮切芋艿的褐變進(jìn)程。褐變度能夠反映果實(shí)的褐變程度，是酚類(lèi)物質(zhì)被酚酶所氧化形成褐色聚合物的表現(xiàn)[5]。

圖2 1-MCP處理對(duì)鮮切芋艿褐變度（A）和L*值（B）的影響Fig.2 Effect of 1-MCP treatment on browning rate and L* value of fresh-cut taro

圖2 A表明，鮮切芋艿的褐變度在貯藏期間呈現(xiàn) 不斷上升的趨勢(shì)，10 ?L/L 1-MCP處理能夠控制芋艿褐變度的上升，在貯藏第8天，1-MCP處理組的褐變度僅為對(duì)照組的67.9%。這與公譜[29]的研究結(jié)果一致。

L*表示亮度，可以間接反映出鮮切芋艿酶促褐變的程度[13]。圖2B表明，貯藏期間鮮切芋艿的L*值呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)，貯藏第6天起L*值的下降速度加快，而10 ?L/L 1-MCP處理顯著延緩了鮮切芋艿L*值的下降。

2.2 1-MCP處理對(duì)鮮切芋艿PAL活性和總酚含量的影響

圖3 1-MCP處理對(duì)鮮切芋艿PAL活性（A）和總酚含量（B）的影響Fig.3 Effect of 1-MCP treatment on PAL activity and total phenol content of fresh-cut taro

PAL是苯丙氨酸代謝途徑中的第一個(gè)酶，能夠分解苯丙氨酸經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)合成酚酶氧化底物酚類(lèi)和類(lèi)黃酮[30]。圖3A表明，貯藏初期，鮮切芋艿PAL活性呈急劇上升趨勢(shì)，對(duì)照組在貯藏第4天時(shí)，PAL活性即達(dá)到高峰，1-MCP處理組的PAL活性高峰出現(xiàn)在貯藏第6天，隨后呈下降趨勢(shì)。貯藏第4天時(shí)，對(duì)照組PAL活性比1-MCP處理組高36.5%。圖3B表明，貯藏期間鮮切芋艿總酚含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，對(duì)照組在貯藏第6天時(shí)，總酚含量達(dá)到高峰，1-MCP處理組芋艿在貯藏第8天時(shí)出現(xiàn)總酚含量的高峰。以上結(jié)果表明，1-MCP處理能夠延緩鮮切芋艿PAL活性峰值的出現(xiàn)，抑制鮮切芋艿PAL的活性，從而延緩總酚含量升高的趨勢(shì)，抑制酶促褐變的發(fā)生，這與郭香鳳[30]、楊衛(wèi)東[31]等的研究結(jié)論一致。

2.3 1-MCP處理對(duì)鮮切芋艿POD和PPO活性的影響

POD和PPO是引起鮮切果蔬酶促褐變的主要酶類(lèi)，PPO通過(guò)氧化多酚和類(lèi)黃酮產(chǎn)生褐色聚合物引起酶促褐變，而POD在H2O2存在的條件下能夠氧化酚類(lèi)物質(zhì)形成褐色聚合物產(chǎn)生褐變[5]。鮮切果蔬由于機(jī)械傷的作用導(dǎo)致了POD和PPO活性升高，此時(shí)酚類(lèi)物質(zhì)和酚酶區(qū)域劃分部被破壞，酚類(lèi)與POD、PPO相結(jié)合導(dǎo)致褐變的發(fā)生[32]。圖4表明，POD和PPO活性從貯藏第4天開(kāi)始快速上升，對(duì)照組POD和PPO活性高峰出現(xiàn)在貯藏第6天，而1-MCP處理能夠降低同期酶活性，并延緩POD活性高峰出現(xiàn)時(shí)間。從貯藏第6天開(kāi)始，1-MCP處理組POD活性與對(duì)照組差異極顯著（P＜0.01）。以上結(jié)果表明1-MCP處理能夠有效抑制鮮切芋艿貯藏期間POD、PPO的活性并延緩其活性高峰的到來(lái)，因此，延緩了鮮切芋艿的褐變進(jìn)程。

圖4 1-MCP處理對(duì)鮮切芋艿POD（A）和PPO活性（B）的影響Fig.4 Effect of 1-MCP treatment on POD and PPO activities of fresh-cut taro

2.4 1-MCP處理對(duì)鮮切芋艿LOX活性和相對(duì)電導(dǎo)率的影響

圖5 1-MCP處理對(duì)鮮切芋艿LOX活性（A）和相對(duì)電導(dǎo)率（B）的影響Fig.5 Effect of 1-MCP treatment on LOX activity and conductivity of fresh-cut taro

LOX能專(zhuān)一催化含順,順-1,4-戊二烯結(jié)構(gòu)的不飽和脂肪酸，引發(fā)植物細(xì)胞的膜脂過(guò)氧化，破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)。在切分機(jī)械傷的傷信號(hào)激活下，LOX活性上升，導(dǎo)致膜脂過(guò)氧化的加劇，促使酚酶與底物的結(jié)合加速酶促反應(yīng)[33]。在鮮切芋艿貯藏過(guò)程中，LOX活性呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢(shì)，對(duì)照組從貯藏第6天開(kāi)始，LOX活性上升速率急劇增加，1-MCP處理組的LOX活性上升速度顯著低于對(duì)照組。在貯藏第6、8、10天時(shí)，1-MCP處理組的LOX活性比對(duì)照組分別降低了48.8%、66%和28.6%。

電導(dǎo)率是描述鮮切果蔬細(xì)胞完整性的一個(gè)重要指標(biāo)，貯藏期間電導(dǎo)率的升高反映了果蔬細(xì)胞膜脂過(guò)氧化的加劇和細(xì)胞衰老程度的上升[34]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，鮮切芋艿的相對(duì)電導(dǎo)率呈現(xiàn)逐漸上升趨勢(shì)，1-MCP處理能夠顯著抑制鮮切芋艿相對(duì)電導(dǎo)率的上升，能夠有效保持貯藏期間細(xì)胞結(jié)構(gòu)的完整性，從而延緩了鮮切芋艿組織的衰老和酶促褐變的發(fā)生。1-MCP的這種作用在細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的觀察實(shí)驗(yàn)中也得到了驗(yàn)證[35]。

3 結(jié) 論

3.1 10 ?L/L的1-MCP處理降低了芋艿貯藏期間PAL、LOX活性和總酚合成速度。

3.2 1-MCP處理能夠顯著降低鮮切芋艿貯藏過(guò)程中PPO和POD活性，延緩酚類(lèi)氧化速度，抑制褐變的發(fā)生。

3.3 通過(guò)降低褐變底物合成速度和保持細(xì)胞膜脂結(jié)構(gòu)完整性以及鈍化褐變相關(guān)酶活性，1-MCP處理延緩了鮮切芋艿貯藏期間褐變度的上升和L*值的下降，從而達(dá)到控制鮮切芋艿貯藏期間褐變、提高貯藏品質(zhì)的效果。

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Effect of 1-MCP Treatment on Browning of Fresh-Cut Taro

TAN Yi-tan1, ZENG Kai-fang1,2,*
(1. College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China; 2. Laboratory of Quality and Safety Risk Assessment for Agro-products on Storage and Presevation (Chongqing), Ministry of Agriculture, Chongqing 400715, China)

In order to control the browning of fresh-cut taro and extend its shelf life, the effect of 10 μL/L 1-methylcyclopropene (1-MCP) treatment on the color and browning of taro during storage at 4 ℃ was studied. Results showed that 10 μL/L 1-MCP treatment could delay the decrease of L* and inhibit the increases of phenylalanineammonialyase (PAL), polyphenol oxidase (PPO), peroxidase (POD) and lipoxidase (LOX) activities and the accumulation of total phenols, therefore inhibiting the browning of fresh-cut taro. However, control samples indicated accelerated accumulation of browning substrates and a prompt increase in the activities of browning-related enzymes. Moreover, the completeness of the cell membrane was damaged and a significantly higher degree of browning was observed.

1-methylcyclopropene (1-MCP); fresh-cut; taro; storage; browning

TS255.3

A

1002-6630（2014）02-0305-05

10.7506/spkx1002-6630-201402060

2013-06-08

重慶市自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（CSTC2011BB1014）

譚誼談（1987—），男，碩士研究生，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏工程。E-mail：tytkevin@163.com

*通信作者：曾凱芳（1972—），女，教授，博士，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏工程。E-mail：zengkaifang@163.com