1-甲基環丙烯處理對采后甜瓜活性氧相關代謝的影響

孫愛萍，鄭永華，楊海燕，李學文,,*，韓 偉，張喜軍

(1.新疆農業大學食品科學學院，新疆 烏魯木齊 830052；2.南京農業大學食品科技學院，江蘇 南京 210095)

1-甲基環丙烯處理對采后甜瓜活性氧相關代謝的影響

孫愛萍1，鄭永華2，楊海燕1，李學文1,2,*，韓 偉1，張喜軍1

(1.新疆農業大學食品科學學院，新疆 烏魯木齊 830052；2.南京農業大學食品科技學院，江蘇 南京 210095)

研究1-甲基環丙烯(1-MCP)處理對甜瓜(Cucuis melo L.ssp.melo pang)果實在貯藏過程中對其活性氧(reactive oxygen species，ROS)相關代謝的影響，在室溫 (22～25℃)條件下，用1μL/L 1-MCP處理早熟甜瓜“早黃蜜”24h，貯藏于22℃，對果實中活性氧代謝的相關酶：超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)的活性及超氧陰離子(O2－·)和丙二醛(MDA)含量進行測定。結果表明：1-MCP處理抑制了甜瓜果實CAT活性的下降，貯藏前期提高了SOD活性，促進POD活性迅速升高，并使其在第4天達到峰值，貯藏過程高于對照果實。1-MCP處理可顯著降低果實中O2－·的產生速率，抑制MDA的產生，延緩甜瓜果實采后衰老。

1-甲基環丙烯；甜瓜；活性氧代謝

早熟哈密瓜是典型的呼吸躍變型果實，在成熟期間伴隨大量乙烯的產生，誘導果實迅速成熟，促進衰老[1]。早熟甜瓜上市早，品質優，口味正，具有濃郁的香味，深受消費者的喜愛，但夏季溫度高，果實迅速衰老，品質劣變，腐爛嚴重，通常架期只有3～5 d。“活性氧”是引起植物膜質過氧化的主要因素，破壞膜的生物功能，加速植物的衰老[2]。水果采后品質的下降與氧化脅迫有關[3]。抗氧劑處理對保持采后無網紋香瓜品質有重要的作用[4]。

1-甲基環丙烯(1-methylcyclopropene，1-MCP)是近幾年發現的新型乙烯作用抑制劑，阻止乙烯與受體結合，抑制依賴于乙烯的生理反應[5]。1-MCP處理促進了青花菜[6]、蘋果[7]過氧化氫酶(catalase，CAT)和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)活性的升高，延緩了青花菜，蘋果的衰老。本實驗以早熟甜瓜“早黃蜜”為試材，研究室溫貯藏條件下，1-MCP處理對采后甜瓜果實“活性氧”代謝的影響，以探討1-MCP延緩采后果實衰老的機理，為其在采后甜瓜果實貯運中的

應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

以早熟甜瓜品種“早黃蜜”為試材，于2007年7月12日采自新疆昌吉榆樹溝三隊。選擇七成熟(綠熟)的果實，留2～3cm的果柄，用剪刀剪下，放入箱中，當天運回新疆農業大學食品科學學院實驗室。挑選果實色澤基本一致，大小均勻，無機械損傷和病害的果實用于實驗處理。

氯化硝基氮藍四脞、硫代巴比妥酸、聚乙烯吡咯烷酮 國藥集團化學試劑公司；核黃素(生化試劑) 北京奧博星生物技術責任有限公司；其他試劑均為分析純；雙蒸水。

1.2 儀器與設備

電子天平 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；5415R型高速冷凍離心機 德國Eppdorf公司；UV-1240型紫外-可見分光光度儀 日本島津公司；HH-4型數顯水浴鍋 常州國華電器有限公司。

1.31 -MCP處理

1-MCP處理參照Menniti的方法[8]進行，處理濃度及處理時間按預實驗的結果進行。將甜瓜果實放入塑料周轉箱(每箱8個)中，放置在由PE膜(0.1mm厚)制成的密封的1m3帳中，將精確稱量的1.6g 1-MCP粉劑(0.14%，聰明鮮粉劑 AgroFresh Inc公司) 放入50mL燒杯中，放入PE帳內，按1:5(m/V)加入無離子水，輕搖，迅速密封PE帳，其產生的1-MCP量為1μL/L，在25℃條件下，熏蒸24h后，揭開PE帳，通風30min，貯藏于室溫(22～25℃，RH 35%～45%)下。每隔2d測定相關指標，以不加1-MCP的為對照。實驗重復3次，每個處理72個果實。

1.4 指標測定

1.4.1 過氧化氫酶(catalase，CAT)活性測定

參照李合生的方法(高錳酸鉀滴定法)[9]：準確稱取甜瓜果肉1g，加入5mL 0.05mol/L的磷酸緩沖液(pH7.8)、0.5g石英沙，冰浴研磨，12000×g離心20min，上清液待用。取0.5mL上清液，加5mL磷酸緩沖液(含H2O2)，25℃水浴15min后，加2mL 10% H2SO4溶液終止反應，用1.85mmol/L的高錳酸鉀溶液滴定，空白：0.5mL失活酶液加入5mL磷酸緩沖液(含6mmol/L H2O2)，25℃水浴15min后加10% H2SO4溶液2mL終止反應，用1.85mmol/L的高錳酸鉀溶液滴定。以H2O2消失量表示CAT活性(H2O2mg/(min·g mf))

1.4.2 過氧化物酶(peroxidase，POD)活性測定

用愈創木酚法測定過氧化物酶[10]。準確稱取甜瓜果肉1g，加5mL的0.2mol/L的硼酸緩沖液(pH8.7，含5mmol的亞硫酸氫鈉)，冰浴研磨，12000×g離心10min，取2mL 0.2mol/L pH5.4的醋酸緩沖液，加入1mL的愈創木酚、0.5mL的酶液，在30℃水浴10min后，加入0.5ml H2O2混勻，立即比色，于460nm處測定OD值的變化(測定3min)，以每分鐘△OD460增加0.001為一個酶活性單位(U)，酶活性用U/(min·g mf)表示。

1.4.3 超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)活性測定

用氮藍四唑光還原法測定SOD的活性[11]：準確稱取甜瓜果肉1g，加5mL 50mmol的磷酸緩沖液(pH7.8)，研磨勻漿，10000×g離心20min，上清液待用。以不加酶液(磷酸緩沖液代替)為最大還原管，用磷酸緩沖液為空白。在3000lx的光照培養箱中光照15min。取出后迅速測定560nm處的OD值，以抑制NBT光還原50%為一個酶活性單位(U/(min·g mf))

1.4.4 超氧陰離子自由基(O2－·)產生速率測定

參照王愛國等[12]的羥胺法測定：準確稱取甜瓜果肉2g，加入5mL 5%三氯乙酸，冰浴研磨后，12000×g離心10min，取上清液待用。取清液1mL加入0.85mL 1.25%氫氧化鈉溶液和1mL 1mmol/L的鹽酸羥胺溶液，25℃條件下水浴30min反應后，取出加入1mL 40μmol/L亞硝酸鈉溶液，吸取混合液1mL，加入1mL 40μmol/L亞硝酸鈉和1mL 7mmol/L α-萘胺，25℃反應20min，取出測定A530。超氧陰離子自由基產生速率用nmol/(min·g mf)表示。

1.4.5 丙二醛含量的測定

丙二醛含量的測定[9]：稱取1g果肉，加入5mL 5%的三氯乙酸溶液研磨，離心后取上清液2mL，加入2mL 0.67%的硫代巴比妥酸(5%三氯乙酸配制)，混勻后在沸水浴上煮沸30min后，冷卻后，離心，在450、532、600nm處測定吸光度。空白：以2mL蒸餾水水代替酶液作為空白。丙二醛含量用μmol/g mf表示。

2 結果與分析

2.11 -MCP處理對甜瓜CAT活性的影響

1-MCP處理甜瓜果實的CAT活性在前6d低于對照，呈下降趨勢，6d后呈緩慢上升(圖1)。對照果實的CAT活性在整個貯藏期間快速下降，從第2天的0.18 H2O2mg/ (min·g mf)降低到第10天的0.06H2O2mg/(min·g mf)，下降了66%。1-MCP處理果實CAT活性在整個貯藏階段總體有輕微的上升的趨勢，第2天為0.15H2O2mg/ (min·g mf)，貯藏結束為0.16 H2O2mg/(min·g mf)。1-MCP處理6d后，1-MCP處理果實的CAT活性大

于對照果實的CAT活性，第8天后顯著高于對照果實(P＜0.05)。

圖1 1-MCP處理對甜瓜過氧化氫酶活性的影響Fig.1 Change in CAT activity in control and 1-CMP-treated melon fruits during storage at 22 ℃

2.21 -MCP處理對甜瓜POD活性的影響

甜瓜果實采后POD活性，初期(處理后前4d)呈現上升階段，1-MCP處理果實的POD活性迅速上升，并于貯藏第4天時達到高峰，接著下降，但一直高于對照(圖2)。達到高峰時1-MCP處理果實的POD活性為335.5 U/(min·g mf)是對照(247.08 U/(min·g mf))的1.35倍。處理后第4～8天，處理的POD活性顯著(P＜0.05)高于對照。

圖2 1-MCP處理對甜瓜過氧化物酶活性的影響Fig.2 Change in POD activity in control and 1-CMP-treated melon fruits during storage at 22 ℃

2.31 -MCP處理對甜瓜SOD活性的影響

圖3 1-MCP處理對甜瓜SOD酶活性的影響Fig.3 Change in SOD activity in control and 1-CMP-treated melon fruits during storage at 22 ℃

1-MCP處理果實的SOD活性在貯藏的前10d呈現緩慢的上升，隨后開始下降(圖3)。對照果實SOD活性在前期升高較快，并于第8天達到高峰后迅速下降。貯藏的前6d，1-MCP處理的果實SOD活性高于對照，隨后對照的SOD活性高于處理果實，并于第8天達到峰值，其峰值為0.382U/(min·g mf)，比處理的高30%。

2.41 -MCP處理對甜瓜超氧陰離子自由基產生速率的影響

1-MCP處理對甜瓜果實超氧陰離子自由基的產生有明顯的抑制作用(圖4)。貯藏初期(前4d)對照果實O2－·產生速率呈現緩慢的變化，第4天急劇上升，于第8天達到峰值，隨后迅速下降。1-MCP處理的甜瓜果實O2－·產生速率在貯藏的前8d變化平緩，隨后有緩慢的上升。在貯藏的前10d，對照果實O2－·產生速率都顯著高于1-MCP處理(P＜0.05)。

圖4 1-MCP處理對甜瓜超氧陰離子自由基產生速率的影響Fig.4 Change in superoxide anion radical production rate in control and 1-CMP-treated melon fruits during storage at 22 ℃

2.51 -MCP處理對甜瓜果實丙二醛含量的影響

甜瓜果實采后果實丙二醛含量呈現緩慢的上升(圖5)。1-MCP處理對甜瓜果實丙二醛(MDA)的產生有明顯的抑制作用，在貯藏期間，處理果實MDA的含量顯著低于對照(P＜0.05)。

圖5 1-MCP處理對甜瓜果實丙二醛含量的影響Fig.5 Change in MDA content in control and 1-CMP-treated melon fruits during storage at 22 ℃

3 討 論

1-MCP處理能夠抑制多種采后果蔬乙烯的產生，延緩衰老，保持果實的品質[13-15]。1-MCP促進蘋果在貯藏初期SOD活性的升高，顯著增加了POD和CAT活性[7]，相似的結果也在梨上出現[17]，這與1-MCP在甜瓜上的結果相一致。

果蔬采后質量的下降與氧化脅迫有密切的聯系[5]。植物有多條途徑產生ROS如超氧陰離子、羥自由基，它們在脂質過氧化、多糖裂解、核酸及蛋白質的分解中起著重要的作用。植物體中的防御酶系統可以清除植物體內的ROS，主要有SOD，POD，CAT、抗壞血酸過氧化物酶(APX)等，SOD消除O2－·產生H2O2，而H2O2可被CAT分解，POD也可將H2O2分解為H2O，所以稱這些酶為保護酶。經1-MCP處理的甜瓜CAT活性在第4天顯著過于對照，對于清除甜瓜組織中H2O2起到重要作用。POD與植物的生長、發育、成熟衰老和抗逆性具有密切關系。1-MCP處理甜瓜的POD活性高于對照果實，這與在獼猴桃[17]上的結果相一致。1-MCP處理甜瓜SOD活性前期高于對照(第6天)，后期低于對照，這可能與對照(第8天)產生大量O2－·有關。有人認為SOD為誘導酶，當植物體內自由基上升時，從而誘導SOD活性的上升[18]。SOD活性升高是果實衰老的產物和標志[19]。

保護酶在清除ROS，避免氧化傷害方面起到重要的作用。在甜瓜果實中，經1-MCP處理促進CAT、POD活性的增加，保持SOD酶活性，抑制O2－·產生，減少了膜脂過氧化產物丙二醛的產生，保護膜系統的完整性，延緩了果實的衰老。1-MCP如何對抗氧途徑起作用，是一個需要深入研究的問題，對于更好的理解果實采后衰老機理及1-MCP對躍變型果實的生理影響有重要意義。

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Effect of 1-MCP Treatment on Reactive Oxygen Metabolism and Related Enzymes in Melon during Postharvest Storage

SUN Ai-ping1，ZHENG Yong-hua2，YANG Hai-yan1，LI Xue-wen1,2,*，HAN Wei1，ZHANG Xi-jun1
(1. College of Food Science, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052, China；2. College of Food Science and Technology, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China)

The fruits of Zaohuangmi melon, an early ripening melon cultivar, were treated with 1 μ L/L 1-methylcyclopropene (1-MCP) for 24 h at ambient temperature (22－25 ℃) and then stored at 22 ℃. The activities of reactive oxygen species (ROS) metabolism related enzymes: SOD, POD, CAT and POD, superoxide anion radical production rate and the content of MDA in the treated melon fruits were measured periodically during 22 days of storage. The results showed that exposure of melon fruits to 1-CMP prevented the decline of CAT activity, caused the increase of SOD activity at the beginning of storage and significantly increased POD activity, reaching a peak value after 3 days. The POD activity of 1-CMP-treated melon fruits was higher than that of control fruits over the entire storage period. 1-CMP-treated melon fruits exhibited significantly lower superoxide anion radical production rate and lower MDA content and thus, the postharvest senescence of melon fruits was postponed.

1-methylcyclopropene (1-MCP)；melon fruit；reactive oxygen species (ROS) metabolism

S661.2

A

1002-6630(2010)10-0326-04

2008-11-22

孫愛萍(1983—)，女，碩士研究生，主要從事果蔬貯藏保鮮研究。E-mail：sunap-21@sohu.com

*通信作者：李學文(1964—)，男，副教授，主要從事果蔬采后生理與貯藏保鮮研究。E-mail：xjndsp@sina.com