1-MCP對低溫脅迫下鮮姜的生理調控效果

張 曼，李喜宏,*，李偉麗，李 罡，周亞洲，鄧小毛

(1.天津科技大學食品工程與生物技術學院，天津 300457；2.湖南原地現代農業發展有限公司，湖南 長沙 410000)

1-MCP對低溫脅迫下鮮姜的生理調控效果

張 曼1，李喜宏1,*，李偉麗1，李 罡2，周亞洲2，鄧小毛2

(1.天津科技大學食品工程與生物技術學院，天津 300457；2.湖南原地現代農業發展有限公司，湖南 長沙 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的變化，特別是對多酚氧化酶活力(PPO)、總酚、DPPH自由基清除能力、纖維素、[6]-姜酚含量等生理指標變化的影響。結果表明：0.5μL/L 1-MCP處理效果顯著，有效抑制低溫脅迫對鮮姜生理的影響。與對照相比，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，原產于我國及東南亞熱帶雨林地區，在我國栽培歷史悠久[1]。我國鮮姜年產量高達4000萬噸，現今已成為鮮姜的主要出口國之一。但鮮姜一般只能鮮銷，國內外對于鮮姜的保鮮技術研究較少，目前傳統的貯藏方法——常溫下干燥貯藏經濟效益低，損失率達20%～40%[2]。因此，亟待開發鮮姜安全、高效、實用的保鮮貯藏技術，為鮮姜產業化保鮮提供技術支撐。

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，減少營養成分損失，延緩鮮姜衰老。但同時鮮姜對低溫比較敏感，容易發生低溫脅迫傷害而造成品質劣變[3]。1-甲基環丙烯(1-MCP)是一種新型的效果顯著的保鮮劑，能強烈競爭植物體內的乙烯受體、阻斷內源乙烯的生理效應，延緩果實成熟衰老進程[4]，但對低溫條件下鮮姜1-MCP生理調控效果的研究還未見報道。本實驗研究了不同用量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、姜辣素等生理指標變化，系統評價了1-MCP處理減輕鮮姜低溫脅迫傷害的效果，并分析該技術的可行性，以期為鮮姜低溫貯藏提供理論依據。

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，采后及時運抵天津科技大學農產品保鮮研究室，自然風預冷8h，去除田間熱后待處理。

1-MCP 美國羅門哈斯(中國)公司；鄰苯二酚 天津市科密歐化學試劑開發中心；愈創木酚 天津市化學試劑研究所；2-硫代巴比妥酸 上海科豐化學試劑有限公司；鹽酸 新光化工試劑廠；石英砂 天津市北方天醫化學試劑廠；甲醇(色譜級) 天津市贏達稀貴化學試劑廠。

1.2 儀器與設備

高效液相色譜儀 美國瓦里安公司；冷凍離心機德國Eppendorf公司；紫外-可見分光光度計 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

挑選無病蟲害，無機械傷，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，常溫條件(18～20℃)處理24h后，將上述處理的鮮姜置于庫溫(10±0.5)℃、相對濕度85%～90%條件下貯藏，共4個處理(分別用CK、A、B、C表示)，每個處理10kg，實驗重復3次，定期取樣測定相關指標。

1.4 指標測定

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

1.5 統計分析

實驗數據應用SPSS 13.0軟件進行統計處理。

2 結果與分析

2.1 不同處理對鮮姜多酚氧化酶活性的影響

綜上所述，在當前東莞石排鎮的省級轉型升級的工作中，我們需要在了解現階段發展實際的基礎上進行創新性的策略研究，通過政府的宏觀調控策略來不斷推動其省級轉型的速度，助力珠三角一體化、加強粵港合作的向前推進。

多酚氧化酶是存在于植物細胞質體和微體內呼吸作用電子傳遞鏈中的重要末端氧化酶。植物組織在不良環境脅迫條件下造成傷害或自然衰老時，大量PPO被釋放出來，PPO催化酚類物質變為褐色的醌類物質，再進行一系列反應，最后形成褐色物質，導致褐變發生[10]。從生物自身需要來看，高活性的PPO利于阻止外界微生物的侵染，起到保護健康組織繼續完成生理功能的作用，同時在表現形式上成為褐變和軟化的重要標志。

由圖1可知，隨著貯藏時間的延長，鮮姜PPO活性呈先升高后下降的趨勢。對照在貯藏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照，降低了鮮姜PPO上升的速度，至21d時達到最高值，延遲了達到最高峰的時間，能較好抑制其活性上升和活性峰值，保持了鮮姜的品質。

圖1 不同處理對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 不同處理對鮮姜總酚含量的影響

酚類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物。植物組織處于逆境脅迫條件下，誘導總酚含量的積累，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，達到抑制脂質氧化、清除自由基和抑制微生物生長的目的[11]。酚類物質的含量關系著果實活性氧代謝體系的強弱。因此，常用總酚含量的變化來衡量和推測果實體內的代謝水平和衰老程度。

圖2 不同處理對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峰形變化(圖2)。處理組總酚含量在初期時和對照無明顯差異，貯藏21d時，處理B總酚含量升高為60.12mg/100g，顯著高于對照和處理A、C。總酚含量較高的事實表明，處理B的果實的總酚受到誘導，有效活化了果實體內的苯丙烷類代謝途徑來抑制低溫脅迫對鮮姜的傷害。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%，可能是過高的1-MCP加速了總酚的降解。

2.3 不同處理對鮮姜DPPH自由基清除率的影響

自由基衰老是一種復雜的生理生化過程。正常情況下，植物體內自由基的產生和清除是平衡的，自由基的濃度很低，不會引起傷害，當植物遇到不良環境條件脅迫時，自由基產生增加，對生物大分子如蛋白質、核酸以及細胞膜都有破壞作用，此時自由基清除能力下降[12]，從而加速了品質劣變。因此，用DPPH自由基清除率表示清除自由基的能力來反映鮮姜的品質變化。

圖3 不同處理對鮮姜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，隨著貯藏時間的延長，不同條件下處理的鮮姜DPPH自由基清除率先升高后呈現緩慢降低的趨勢。處理組比對照有更高的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%，比對照組提高了5.7%。清除率越高，鮮姜的抗氧化能力越強，進一步說明0.5μL/L 1-MCP處理可能通過提高鮮姜自由基清除能力來延緩衰老，抑制品質劣變，達到提高鮮姜貯藏期品質的目的。

2.4 不同處理對鮮姜纖維素含量的影響

果蔬中纖維素含量對果蔬品質和貯藏性變化有重要影響，在果蔬抗機械損傷和抗病、抗蟲害方面具有重要意義[13]。鮮姜成熟衰老時，纖維化程度往往增加，并與本質素、角質、栓質等結合，使組織變得堅硬粗糙、品質劣變。

圖4 不同處理對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間的延長呈上升趨勢。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的纖維素含量僅為0.591%，比對照組上升速度降低了39.25%。低溫脅迫對鮮姜產生傷害作用，導致呼吸強度增加，加快了鮮姜的衰老速度，進而加速纖維化進程，低用量1-MCP(0.2μL/L)處理和高用量1-MCP(1μL/L)處理對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。結果表明采用1-MCP協同低溫控制的處理，對抑制鮮姜纖維素的生成具有明顯的作用。

2.5 不同處理對[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，姜酚在貯藏過程中會脫水轉化成一系列相應的姜腦同系物[14-15]，可以根據[6]-姜酚來分析鮮姜的質量，[6]-姜酚含量變化的研究對于鮮姜的貯藏保鮮品質判斷具有重要意義。

表 1 不同處理對鮮姜[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，隨著貯藏時間的延長，鮮姜中[6]-姜酚含量在不斷減少，尤其是對照組[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。此現象可能與姜酚在脅迫條件下脫水轉化成姜腦同系物的過程被1-MCP抑制有關，其機理有待于進一步研究。

3 結 論

通過研究脅迫低溫(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的變化分析，得出以下結論：1)0.5μL/L 1-MCP處理有效調節低溫對鮮姜生理活動進程的影響，抑制多酚氧化酶活性，誘導產生總酚，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；2)鮮姜在貯藏過程中，[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7.76mg/g，減緩了低溫處理對鮮姜的傷害，生理調控效果顯著。

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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

天津市科技計劃項目(10ZHXPJH00700)；天津市濱海新區科技計劃項目(2010-Bk17J011)

張曼(1987—)，女，碩士研究生，研究方向為食品加工與貯藏。E-mail：zhangman026@163.com

*通信作者：李喜宏(1960—)，男，教授，博士，研究方向為農產品低溫物流與保鮮。E-mail：lixihong606@163.com