1-甲基環(huán)丙烯處理對采后李果實硬度變化的影響機制

陳 鷗，吳雪瑩，鄧麗莉,2，曾凱芳,2,*

（1.西南大學食品科學學院，重慶 400715；2.西南大學食品貯藏與物流研究中心，重慶 400715）

李果實是中國重要的經濟類水果，其中麥李、青脆李和歪嘴李是重慶地區(qū)受消費者歡迎的鮮食李品種。作為一種典型的呼吸躍變型果實[1]，李果實在采后過程受乙烯的高度調節(jié)快速后熟軟化。這種迅速成熟導致李果實品質指標變化，如果實顏色、硬度、可溶性固形物質量分數(shù)（soluble solid contents，SSC）、可滴定酸（titratable acid，TA）和VC含量的下降等[2]。而在這些品質變化中，硬度下降會直接導致其商品價值降低[3]。細胞壁組成成分是果實硬度的物質基礎，其果膠組分和含量的變化會引起果實硬度變化[4]。果實的后熟伴隨果膠甲酯酶（pectin methylesterase，PME）及多聚半乳糖醛酸酶（polygalacturonase，PG）活性的升高，會加速原果膠分解，使可溶性果膠含量上升、果實硬度下降[5]。PME主要是利用甲酯化作用分解果膠，生成甲醇和多聚半乳糖醛酸[6-7]，生成的多聚半乳糖醛酸進一步在PG的作用下被降解為半乳糖醛酸，引起果實的軟化[8-9]。采后冷藏保鮮能有效減緩李果實采后后熟軟化進程，但其保鮮期較短，仍需要其他保鮮劑協(xié)同調控[10]。

1-甲基環(huán)丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP）是一種結構相對簡單、不具有毒性的生物保鮮劑。據報道，1-MCP可通過抑制乙烯與受體結合來消除乙烯的效應[11]，維持果實的品質[12]。1-MCP對柿果實、芒果和梨等多種水果的采后保鮮有積極作用[13-15]，能有效延緩貯藏期間果實的軟化。但1-MCP的保鮮效果存在果實品種、成熟度、使用方法的依賴性，不同果實品種對1-MCP的響應機制也存在差異[16-18]。而對于李果實的保鮮，商業(yè)中廣泛使用冷藏（0～1 ℃，相對濕度85%～90%）條件延長其貯藏期，1-MCP前處理結合冷藏保鮮對李果實軟化的影響研究較少，因此研究1-MCP前處理結合冷藏保鮮對李果實的硬度保持具有重要的現(xiàn)實意義。本實驗探討了5 μL/L 1-MCP預處理對麥李、青脆李和歪嘴李冷藏條件下果實軟化的影響，為重慶李果實的貯藏保鮮提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

供試3 種李果實分別為麥李、青脆李和歪嘴李。供試麥李果實（硬度（43.8±0.8）N、SSC（9.07±0.21）%）采于重慶市璧山區(qū)；青脆李（硬度（38.2±0.5）N、SSC（9.56±0.26）%）采于重慶市北碚區(qū)；歪嘴李（硬度（28.0±0.9）N、SSC（13.17±0.17）%）采于重慶市渝北區(qū)。采后剔除病果、傷果、畸果，挑選飽滿、色澤光亮、無病蟲斑、大小均一、成熟度一致的新鮮成熟果實，用體積分數(shù)2%次氯酸鈉溶液浸泡2 min，再用自來水沖洗干凈，在室溫（20～25 ℃）下晾干后備用。

1-MCP 嘉城生物科技有限公司；2,6-二氯酚靛酚、氫氧化鈉 北京太平洋科技有限公司；其他試劑均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

UltraScan?PRO色差儀 美國Hunter Lab公司；TA.XTII物性測定儀 英國Stable Micro Systems公司；UV1000紫外-可見分光光度計 上海天美公司；WYT0-80%數(shù)顯手持式折光儀 成都興晨光光學儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 原料處理

將麥李、青脆李和歪嘴李果實均分別隨機分成兩組，每組300 個果實。本課題組前期實驗中，將李果實分別以不同劑量（0、1、5、10 μL/L）的1-MCP密封熏蒸處理6 h，處理結束后，取出李果實并包裝，于0 ℃條件貯藏，觀察李果實的腐爛情況，結果發(fā)現(xiàn)5 μL/L和10 μL/L 1-MCP處理后的果實采后腐爛率無顯著性差異，且均顯著優(yōu)于1 μL/L，考慮經濟效益，本實驗選擇劑量為5 μL/L作為1-MCP處理的劑量。1-MCP處理方法如下：將清洗晾干后的麥李、青脆李和歪嘴李果實置于泡沫箱中，采用劑量為0（對照）、5 μL/L的1-MCP室溫下密封熏蒸處理6 h。處理完成后，取出李果實并用聚乙烯膜單果包裝，貯藏于0 ℃、相對濕度85%～90%的環(huán)境下，每隔10 d取樣進行相關指標的測定。

1.3.2 硬度的測定

硬度的測定采用TA.XTII物性測定儀。測定為TPA模式，采用P/50探頭沿果實赤道等距離測定3 次。測定參數(shù)：預壓速率2.00 mm/s，下壓速率1 mm/s，壓后回升速率2.00 mm/s，回升距離8 cm，觸發(fā)力值0.1 N，試樣受壓變形5%。由質地特征曲線得到表征果實硬度的評價參數(shù)。每個處理每次測定10 個果實，重復3 次。

1.3.3 果實原果膠和可溶性果膠質量分數(shù)的測定

參考Manganaris等的方法測定李果實中的原果膠和水溶性果膠質量分數(shù)[19]。以每克樣品中生成半乳糖醛的量作為原果膠或可溶性果膠的質量分數(shù)。

1.3.4 PME和PG活力的測定

根據Deng Lili等[20]的方法測定PME和PG活力，并略作改動。取李果實果肉2.5 g，加5 mL pH 4.0乙酸緩沖液（含質量分數(shù)6% NaCl、0.6%乙二胺四乙酸和1%聚乙烯吡咯烷酮），靜置20 min后離心，上清液為酶提取液。取酶液0.1 mL、1%柑橘果膠2 mL，采用0.01 mol/L NaOH溶液滴定，記錄反應體系在37 ℃恒溫30 min時，維持其pH值始終為7.5所消耗的NaOH溶液的體積，以該條件下每1 h每克鮮樣催化果膠釋放1 mmol的CH3O-定義為一個PME活力單位（U）。PG活力采用DNS比色法，以每1 h每克鮮樣在37 ℃時分解果膠產生1 mg半乳糖醛酸為一個PG活力單位（U）。

1.3.5a*值的測定

采用UltraScan?PRO色差儀測量[21]。根據CIE Lab顏色空間，以標準白板（L*＝96.22、a*＝6.03、b*＝15.06）為參照物，隨機選取果實測定部位測定a*值，每個處理隨機選取30 個果實，每個果實取赤道處3 點進行測定，取平均值。

1.3.6 SSC、TA質量分數(shù)和VC含量的測定

稱取10.0 g新鮮的李果實樣品研磨成漿，離心獲得澄清的汁液。用手持式折光儀測定SSC。

TA質量分數(shù)和VC含量的測定參考曹建康等[22]的方法。TA質量分數(shù)的測定以1%酚酞溶液作為指示劑，用已標定的0.1 mol/L NaOH溶液進行滴定?？箟难岷康臏y定以已標定的2,6-二氯酚靛酚溶液進行滴定，以100 g鮮樣品中含有的抗壞血酸的質量表示，單位為mg/100 g。

1.4 數(shù)據處理與統(tǒng)計分析

利用Excel 2016軟件統(tǒng)計數(shù)據、GraphPad Prism 7軟件作圖，并運用SPSS 17.0軟件對數(shù)據進行單因素方差分析，利用Duncan’s多重比較進行顯著性分析，P＜0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 1-MCP處理對采后李果實硬度的影響

圖 1 1-MCP處理對李果實硬度的影響Fig. 1 Effect of 1-MCP treatment on firmness of plum fruit

如圖1所示，在貯藏前，3 個品種李果實采后硬度不同。麥李果實硬度最高，大于40 N；歪嘴李果實硬度最低，小于30 N。3 個品種李果實對照和處理組的硬度均隨貯藏時間的延長而下降，5 μL/L 1-MCP處理能極顯著延緩李果實硬度下降（P＜0.01）。其中，麥李果實和歪嘴李果實在貯藏第50天時，對照組與處理組果實硬度差異最大，對照組果實硬度分別是處理組果實硬度的40.6%、50.5%；而青脆李果實在貯藏末期（第130天）時，對照組果實硬度是處理組果實硬度的56.5%；歪嘴李在貯藏末期第100天時，對照組果實硬度是處理組的52.9%。5 μL/L 1-MCP處理對麥李、青脆李和歪嘴李果實的貯藏期間硬度的下降均有顯著的抑制作用，能一定程度維持3 個品種李果實的硬度。

2.2 1-MCP處理對采后李果中原果膠質量分數(shù)的影響

圖 2 1-MCP處理對采后李果實原果膠質量分數(shù)的影響Fig. 2 Effect of 1-MCP treatment on protopectin content of plum fruit

如圖2所示，隨著貯藏時間的延長，對照與1-MCP處理組3 種李果實原果膠質量分數(shù)均呈下降趨勢，5 μL/L 1-MCP處理能顯著延緩3 種李果實的原果膠質量分數(shù)下降（P＜0.05）。其中，麥李果實原果膠質量分數(shù)在貯藏第40天時差異最大，處理組果實原果膠質量分數(shù)是對照組的1.22 倍；青脆李果實原果膠質量分數(shù)在貯藏第90天時差異最大，處理組果實原果膠質量分數(shù)是對照組的1.60 倍；歪嘴李果實原果膠質量分數(shù)在貯藏第100天時差異最大，處理組果實原果膠質量分數(shù)是對照組的1.68 倍。說明5 μL/L 1-MCP處理對麥李、青脆李和歪嘴李貯藏期間細胞壁原果膠降解均有抑制效果。

2.3 1-MCP處理對采后李果中可溶性果膠質量分數(shù)的影響

圖 3 1-MCP處理對采后李果實可溶性果膠質量分數(shù)的影響Fig. 3 Effect of 1-MCP treatment on water-soluble pectin content of plum fruit

如圖3所示，隨著貯藏時間的延長，3 種李果實可溶性果膠質量分數(shù)呈上升趨勢，5 μL/L 1-MCP處理顯著延緩3 種李果實的可溶性果膠質量分數(shù)增加（P＜0.05）。其中，麥李果實可溶性果膠質量分數(shù)在貯藏第60天時差異最大，對照組果實可溶性果膠質量分數(shù)是處理組果實1.19 倍；青脆李果實可溶性果膠質量分數(shù)在貯藏第100天時差異最大，對照組果實可溶性果膠質量分數(shù)是處理組果實1.31 倍；歪嘴李果實可溶性果膠質量分數(shù)在貯藏第70天時差異最大，對照組果實可溶性果膠質量分數(shù)是處理組果實1.40 倍。說明5 μL/L 1-MCP處理減緩歪嘴李貯藏期間細胞壁可溶性果膠生成效果最優(yōu)，青脆李次之，麥李最差。

2.4 1-MCP處理對采后李果實PG活力的影響

如圖4所示，整個貯藏期間，對照與1-MCP處理組3 種李果實PG活力均呈上升趨勢，5 μL/L 1-MCP處理3 種李果實的PG活力上升速率顯著減緩（P＜0.05）。其中，麥李果實PG活力在貯藏第20天時差異最大，對照組果實PG活力是處理組果實1.91 倍；青脆李果實PG活力在貯藏第80天時差異最大，對照組果實PG活力是處理組果實的1.87 倍；歪嘴李果實PG活力在貯藏第80天時差異最大，對照組果實PG活力是處理組果實1.69 倍。說明5 μL/L 1-MCP處理對延緩歪嘴李果實貯藏期間PG活力上升的效果最好，其次是青脆李。

圖 4 1-MCP處理對采后李果實PG活力的影響Fig. 4 Effect of 1-MCP treatment on polygalacturonase activity of plum fruit

2.5 1-MCP處理對采后李果實PME活力的影響

圖 5 1-MCP處理對采后李果實PME活力的影響Fig. 5 Effect of 1-MCP treatment on pectin methylesterase activity of plum fruit

圖5為整個貯藏過程中3 種李果實PME活力變化情況。5 μL/L 1-MCP處理能有效降低麥李果實的PME活力。其中，麥李和青脆李果實PME活力均在貯藏第70天時差異最大，對照組果實PME活力分別是處理組果實的1.59 倍和2.39 倍；在貯藏第70天時，歪嘴李對照組果實PME活力是處理組果實的1.55 倍；在貯藏末期，對照組歪嘴李果實PME活力和處理組之間無顯著差異（P＞0.05）。

2.6 1-MCP處理對采后李果實其他品質的影響

圖 6 1-MCP處理對采后李果實a*值（A）、SSC（B）、TA質量分數(shù)（C）及VC含量（D）的影響Fig. 6 Effect of 1-MCP treatment on a* value (A), SSC (B), TA (C) and VC (D) content of plum fruit

如圖6A1～A3所示，在貯藏過程中，對照和1-MCP處理組的3 種李果實a*值均不斷上升。5 μL/L 1-MCP處理顯著延緩了貯藏期間a*值的增加。5 μL/L 1-MCP處理延緩青脆李果實a*值上升的效果最優(yōu)，其次是歪嘴李，最后是麥李。

如圖6B1～B3所示，在貯藏期間，麥李和青脆李果實SSC呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，而歪嘴李果實不斷降低。5 μL/L 1-MCP處理對3 種李果實SSC的下降具有延緩作用。對于麥李果實，對照組SSC在貯藏前30 d迅速增加，隨后迅速下降；5 μL/L 1-MCP處理組在貯藏40 d后SSC極顯著高于對照組（P＜0.01）。對于青脆李果實，對照組在貯藏前20 d迅速上升，隨后迅速下降；在貯藏40 d后，5 μL/L 1-MCP處理組果實SSC顯著高于對照組（P＜0.05）。對于歪嘴李果實，對照組和處理組SSC均隨貯藏期的延長而下降，5 μL/L 1-MCP處理組SSC顯著或極顯著高于對照組。

如圖6C1～C3所示，在貯藏過程中，對照和1-MCP處理組3 種李果實TA質量分數(shù)均持續(xù)下降，5 μL/L 1-MCP處理能一定程度延緩貯藏中后期麥李果實和貯藏中期青脆李果實TA質量分數(shù)的降低。但在整個貯藏期間，1-MCP處理組3 種李果實TA質量分數(shù)與對照組相比無顯著性差異。

如圖6D1～D3所示，在貯藏30 d后，5 μL/L 1-MCP處理組麥李及青脆李果實VC含量極顯著高于對照組（P＜0.01）。在整個貯藏期間，5 μL/L 1-MCP處理組歪嘴李果實VC含量極顯著高于對照組（P＜0.01）。

3 討 論

李果實的后熟過程伴隨著品質相關指標的變化，包括硬度降低、果實軟化、SSC、VC含量、色澤等的變化[23-24]，而李果實采后硬度下降、質地變軟是限制其長期貯藏的主要因素。有效的采后處理能夠維持李果實較高的果實硬度，延長貨架期，從而提高李果實的經濟價值，如100 mg/L的氨基乙氧基乙烯基甘氨酸處理能延緩李果實軟化、色澤變化等[25]。研究發(fā)現(xiàn)，1 000 nL/L 1-MCP處理結合0 ℃貯藏能有效保持‘Royal Zee’李果實的硬度，且將貯藏期延長至30 d，并維持果實色澤及SSC[26]，不誘發(fā)果實冷害[27]。在本研究中，對照組麥李、青脆李和歪嘴李果實隨著貯藏時間的延長果實軟化嚴重，而5 μL/L的1-MCP前處理結合0 ℃冷藏對果實硬度的下降有顯著的抑制作用。有研究發(fā)現(xiàn)1 μL/L 1-MCP對大棗作用類似，能保持大棗的硬度、VC含量、SSC等品質指標[28]。

軟化是果實在成熟及衰老過程中的典型特征，伴隨一系列的生理變化，包括呼吸強度增加，細胞壁降解酶活性升高，果實細胞壁結構物質的降解等[29-30]。因此，果實軟化與多種細胞壁降解酶參與的細胞壁物質降解過程有關。研究發(fā)現(xiàn)，蘋果在貯藏過程中果實硬度下降、質地變軟，伴隨著細胞壁降解酶活性升高，原果膠含量下降及可溶性果膠含量上升[31]。本研究中，隨著貯藏時間的延長，PG活力不斷升高，PME活力不斷下降，且5 μL/L 1-MCP處理組PME、PG活力始終顯著低于對照組，說明1-MCP處理降低細胞壁降解酶活力。Hou Yuanyuan等[32]也發(fā)現(xiàn)，杏果實經過1-MCP處理后PG和PME活力及其基因表達量低于對照組。Lin Yifen等[33]研究發(fā)現(xiàn)經紙片型1.2 μL/L的1-MCP處理后，油?李果實在貯藏期間果膠酯酶、PG、纖維素酶及β-半乳糖苷酶的活性低于對照組，細胞壁物質纖維素、半纖維素、共價結合果膠含量高于對照組，因此1-MCP處理延緩了李果實的軟化進程，保持了果實硬度。在本研究中也得到類似結果，在貯藏過程中，3 種李果實的原果膠不斷被分解，而5 μL/L 1-MCP處理組原果膠含量顯著高于對照組，而水溶性果膠含量低于對照組，說明1-MCP可能降低PME和PG活力，延緩細胞壁物質的分解，來維持果實細胞壁物質的結構，延緩果實硬度下降。

貯藏期李果實的重要感官品質除了硬度之外，適當?shù)募t綠程度、果實中SSC、TA質量分數(shù)及VC含量也是衡量果實成熟度及新鮮度的重要指標。研究發(fā)現(xiàn)，1-MCP處理可將梨、獼猴桃、櫻桃和大棗的TA含量維持在較高水平，在一定程度上抑制果實的品質劣變，延長其貨架期[28,34]。本實驗結果也表明，5 μL/L的1-MCP處理能一定程度上延緩a*值的升高，抑制3 個品種李果實的轉紅；延遲3 種不同重慶李的SSC、TA質量分數(shù)及VC含量減少，維持其良好的貯藏品質。

綜上，5 μL/L 1-MCP處理結合0 ℃冷藏能降低PME及PG活力，延緩原果膠質量分數(shù)的減少及可溶性果膠的生成，從而延緩李果實貯藏過程中硬度下降；同時一定程度上延緩李果實轉紅及品質下降。因此，5 μL/L的1-MCP熏蒸處理結合0 ℃冷藏保鮮能夠在一定程度上維持重慶3 種李果實貯藏品質，保持其商品價值。