1－MCP及其結(jié)構(gòu)相似物處理對番茄采后貯藏效果的影響*

付琳，程順昌，魏寶東，冷俊穎，馮敘橋

1(沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品營養(yǎng)、質(zhì)量與安全研究所，遼寧沈陽，110866)2(沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧沈陽，110866)

1－MCP及其結(jié)構(gòu)相似物處理對番茄采后貯藏效果的影響*

付琳1，2，程順昌1，2，魏寶東2，冷俊穎2，馮敘橋1，2

1(沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品營養(yǎng)、質(zhì)量與安全研究所，遼寧沈陽，110866)2(沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧沈陽，110866)

為了研究環(huán)丙烯類乙烯抑制劑的作用效果，以綠熟期番茄為試材，用1-甲基環(huán)丙烯(1-MCP)、1-戊基環(huán)丙烯(1-PentCP)、1-辛基環(huán)丙烯(1-OCP)處理后，常溫(18℃ ±2℃)貯藏，每隔3 d測定1次理化指標(biāo)，研究三者對番茄果實(shí)后熟衰老和貯藏效果的影響。結(jié)果表明:1-MCP及其結(jié)構(gòu)相似物處理番茄不同程度地降低了呼吸強(qiáng)度和乙烯釋放量的峰值，抑制了番茄果實(shí)硬度的下降，延緩了可溶性固形物含量的上升，同時(shí)也有效抑制了后熟期番茄果實(shí)過氧化氫酶(CAT)活性、過氧化物酶(POD)活性，延緩了果實(shí)的后熟衰老。3種試驗(yàn)的抑制劑中，1-MCP、1-PentCP和1-OCP處理隨支鏈長度的增加，抑制后熟衰老的效果依次降低。

番茄，1-MCP，1-PentCP，1-OCP，貯藏

番茄(Solanum lycopersicum)是茄科茄屬番茄亞屬的多年生草本植物，又稱西紅柿。番茄果實(shí)色澤艷麗，含有多種維生素和營養(yǎng)成分，深受消費(fèi)者喜歡。番茄是一種典型的呼吸躍變型果實(shí)，具有果皮薄，易損傷等特點(diǎn)，其具有的模式植物特性使之常被作為貯藏保鮮研究的對象。1-甲基環(huán)丙烯(1-methylcyclopropene、1-MCP)是一種有效的乙烯效應(yīng)抑制劑，它能不可逆地作用于乙烯受體，從而阻斷其與乙烯的正常結(jié)合，抑制其所誘導(dǎo)的與果實(shí)后熟相關(guān)的一系列理化反應(yīng)［1］。而且經(jīng)處理的果實(shí)在達(dá)到一定貯藏期后能正常成熟，使其在果蔬保鮮及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越普遍。如在蘋果、番茄、獼猴桃、綠蘆筍等果蔬保鮮上應(yīng)用日益增多［2－4］。近些年，一些人工合成的新型環(huán)丙烯類化合物不斷出現(xiàn)并被用于抑制乙烯作用的研究中。Sisler［5－6］等研究了1-MCP 的8 種結(jié)構(gòu)相似物對乙烯的效應(yīng)，結(jié)果表明1-MCP結(jié)構(gòu)相似物同樣有抑制乙烯效應(yīng)的作用。本試驗(yàn)研究了1-MCP及其結(jié)構(gòu)相似物 1-戊基環(huán)丙烯(1-pentylcyclopropene、1-PentCP) 和 1-辛基環(huán)丙烯 (1-octylcyclopropene、1-OCP)處理對綠熟期番茄采后貯藏效果的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與處理

1-MCP粉劑，由中國農(nóng)科院(興城)果樹所提供(3.4%含量)。

1-PentCP 和 1-OCP 主要參照 Al Dulayymi［7］的方法，在沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院實(shí)驗(yàn)室合成，樣品被分裝成0.5 mL的小包裝，保藏于－80℃超低溫冰箱中備用，使用前用乙醚稀釋至50 mL。

供試番茄“達(dá)爾文”，于2011年3月27日采自遼寧省新民市周坨子鄉(xiāng)，采收當(dāng)日運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，挑選大小均勻、無病蟲害、成熟度一致的果實(shí)用于試驗(yàn)。將挑選出的果實(shí)隨機(jī)分為4組，分別放入體積1 m3的塑料大帳內(nèi)并進(jìn)行以下處理:

(1)1-MCP 處理，參照孫希生的方法進(jìn)行［8］，使用濃度為0.75μL/L。

(2)1-PentCP處理，取1-PentCP的乙醚溶液1.13 mL滴于濾紙上，置于塑料大帳內(nèi)，迅速封閉塑料帳，1-PentCP濃度為0.5μL/L。

(3)1-OCP處理，取1-OCP的乙醚溶液3.3 mL滴于濾紙上，置于塑料大帳內(nèi)，迅速封閉塑料帳，1-OCP 濃度為2 μL/L。

(4)對照，果實(shí)不采用任何處理，密封于塑料帳內(nèi)。各處理在常溫(18℃ ±2℃)下密封20 h，處理后的番茄果實(shí)，每10個(gè)果實(shí)裝入一個(gè)0.02 mm的PE保鮮袋中于常溫條件下貯藏，每隔3 d測定1次相關(guān)理化指標(biāo)。

1.2 測定項(xiàng)目與方法

1.2.1 乙烯釋放量

稱取1 kg左右番茄果實(shí)置于2.5 L的真空干燥器內(nèi)，于室溫密閉1 h后，頂空抽氣，抽取1 mL樣氣用氣相色譜測定(CP-3800型，瓦里安公司)。色譜條件:FID檢測器，柱溫60℃，檢測器溫度270℃，N2流

速4.0 mL/min。測定用外標(biāo)法定量，重復(fù)3次，取平均值。計(jì)算公式如:

式中:c為氣相色譜測定的樣品氣體中乙烯的含量;V為玻璃容器密閉空間的體積;t為樣品在密閉容器中的放置時(shí)間;m為番茄的質(zhì)量。

1.3.2 呼吸強(qiáng)度

呼吸強(qiáng)度的測定參照馮雙慶的方法測定［9］。

1.3.3 硬度

果實(shí)硬度用GY-1型果實(shí)硬度計(jì)測定，每次取3個(gè)果實(shí)進(jìn)行測定，每個(gè)果實(shí)測定3個(gè)位置點(diǎn)的硬度，取平均值。

1.3.4 可溶性固形物

用手持式折光儀進(jìn)行測定。

1.3.5 過氧化物酶活性

過氧化物酶(POD)活性的測定，參照曹建康［10］的方法測定。

1.3.6 過氧化氫酶活性

過氧化氫酶(CAT)活性的測定，參照曹建康［10］的方法測定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

本試驗(yàn)所有數(shù)據(jù)均為鮮重狀態(tài)下測得，數(shù)據(jù)處理采用Excel 2003完成，并使用SPSS 13.0專業(yè)統(tǒng)計(jì)軟件，用t檢驗(yàn)方法進(jìn)行顯著性差異分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 1-MCP及其結(jié)構(gòu)相似物處理對番茄果實(shí)乙烯釋放量的影響

乙烯是重要的成熟衰老激素，與果蔬采后生理活動(dòng)過程密切相關(guān)。

圖1 1-MCP及其結(jié)構(gòu)相似物處理對番茄果實(shí)乙烯釋放量的影響

由圖1可以看出，在整個(gè)貯藏過程中，對照和3個(gè)處理的番茄果實(shí)乙烯釋放量均是總體下降的趨勢。采后貯藏第4天和第16天分別測得各處理番茄果實(shí)乙烯釋放量達(dá)到最大值，與番茄這一典型的呼吸躍變型果實(shí)的2個(gè)呼吸強(qiáng)度高峰相符。對照果實(shí)乙烯釋放量始終高于各處理果實(shí)。說明1-MCP及其結(jié)構(gòu)相似物處理顯著地抑制了番茄果實(shí)乙烯的釋放(P＜0.05)。

2.2 1-MCP及其結(jié)構(gòu)相似物處理對番茄果實(shí)呼吸強(qiáng)度的影響

番茄屬于典型的呼吸躍變型果實(shí)，采后有明顯的呼吸高峰。

圖2 1-MCP及其結(jié)構(gòu)相似物處理對番茄果實(shí)呼吸強(qiáng)度的影響

由圖2可以看出，不論對照果還是處理果在采后貯藏第4天時(shí)均測定出呼吸最大值。對照果峰值為18.61 mg/(kg·h)，1-MCP處理果峰值為15.4 mg/(kg·h)，1-PentCP處理果和1-OCP處理果峰值分別為17.61 mg/(kg·h)和17.93 mg/(kg·h)，對照果峰值是1-MCP處理果峰值的1.2倍，兩者差異顯著。總體上看，經(jīng)處理后的番茄呼吸強(qiáng)度均能得到抑制，1-MCP處理明顯降低了呼吸峰值。

2.3 1-MCP及其結(jié)構(gòu)相似物處理對番茄果實(shí)硬度的影響

硬度是衡量果實(shí)品質(zhì)的重要指標(biāo)。

圖3 1-MCP及其結(jié)構(gòu)相似物處理對番茄果實(shí)硬度的影響

由圖3可知，隨著貯藏期的延長，各處理番茄果實(shí)硬度均呈下降趨勢，且對照果的下降幅度比處理果明顯。貯藏至20 d時(shí)，對照果實(shí)硬度降至3.9 kg/cm2，而處理果硬度在8.48～5.56 kg/cm2，與對照相比差異顯著(P＜0.05)。貯藏至第24天，3個(gè)處理果實(shí)硬度也迅速下降，果肉基本軟化。

2.3 1-MCP及其結(jié)構(gòu)相似物處理對番茄果實(shí)可溶性固形物的影響

番茄果實(shí)中可溶性固形物含量是衡量果實(shí)成熟度和食用品質(zhì)的重要指標(biāo)。

圖4 1-MCP及其結(jié)構(gòu)相似物處理對番茄果實(shí)可溶性固形物的影響

從圖4中可看出，無論是對照果實(shí)還是處理果實(shí)，可溶性固形物含量總體均呈先上升后下降的趨勢，貯藏的前12 d，各處理番茄果實(shí)中可溶性固形物含量的上升速度均低于對照，此后對照組的可溶性固形物含量迅速下降，至貯藏第20天時(shí)為4.22%;處理組至貯藏第20天時(shí)的數(shù)值分別為4.42%、4.33%和4.318%，結(jié)果說明1-MCP及其相似物處理抑制了番茄果實(shí)成熟衰老的進(jìn)程，更好地保持了果實(shí)的品質(zhì)。

2.5 1-MCP及其結(jié)構(gòu)相似物處理對番茄果實(shí)POD活性的影響

POD(過氧化物酶)作為一種重要的氧化還原酶類，與果蔬許多生理和生化代謝過程都有密切關(guān)系［11］。

圖5 1-MCP及其結(jié)構(gòu)相似物處理對番茄果實(shí)POD活性的影響

從圖5可以看出，各處理番茄果實(shí)POD活性均呈先上升后下降的趨勢。貯藏第12天，對照果POD活性出現(xiàn)最大值，為1.53ΔOD470/(min·g)，但是處理果POD活性仍在上升。貯藏第16天，對照果POD活性降至1.01ΔOD470/(min·g)，處理果POD活性分別為1.51、1.46和1.45ΔOD470/(min·g)。3個(gè)處理有效地抑制了POD活性，其中1-MCP處理抑制效果明顯。

2.6 1-MCP及其結(jié)構(gòu)相似物處理對番茄果實(shí)CAT活性的影響

CAT(過氧化氫酶)能催化植物體內(nèi)積累的過氧化氫分解為水和分子氧，從而減少過氧化氫對果蔬組織可能造成的氧化傷害［11］。由圖6可以看出，在貯藏期間，番茄果實(shí)CAT活性波動(dòng)較大。貯藏第12天，各處理番茄果實(shí)CAT活性達(dá)到最大值。貯藏第20天時(shí)，對照果CAT活性降至4.23 U/(min·g);1-MCP、1-PentCP和1-OCP處理果實(shí)CAT活性分別是對照果的2.1、2.1和1.3倍，對照果和處理果差異顯著(P＜0.05)

圖6 1-MCP及其結(jié)構(gòu)相似物處理對番茄果實(shí)CAT活性的影響

3 結(jié)論與討論

番茄是一種典型的呼吸躍變型果實(shí)，具有明顯的乙烯躍變峰。1-MCP、1-PentCP和1-OCP屬于乙烯作用抑制劑，被認(rèn)為是影響了乙烯與受體的結(jié)合過程，從而影響了乙烯效應(yīng)的發(fā)揮。通過試驗(yàn)表明，1-MCP及其結(jié)構(gòu)相似物1-PentCP和1-OCP能有效抑制番茄果實(shí)乙烯生成和呼吸高峰的出現(xiàn)，明顯降低了峰值，延緩了果實(shí)的成熟和衰老。番茄果實(shí)采后迅速軟化是其感官品質(zhì)最顯著的變化之一，直接影響其貯藏時(shí)間。1-MCP、1-PentCP和1-OCP抑制了乙烯的生成進(jìn)而促使軟化作用大大降低，所以不同程度地推遲了躍變型果實(shí)的后熟進(jìn)程。試驗(yàn)表明，1-MCP及其結(jié)構(gòu)相似物均不同程度地抑制了果實(shí)硬度的下降;與此同時(shí)，各處理果實(shí)的可溶性固形物含量的上升速度也均得到抑制。番茄果實(shí)采后生理變化的過程也與酶的變化息息相關(guān)，POD、CAT被稱為保護(hù)酶。1-MCP及其結(jié)構(gòu)相似物均抑制了后熟期番茄果實(shí)POD和CAT的活性，延緩了衰老期POD和CAT活性的下降，因此能延緩果實(shí)的衰老，保持較好的貯藏效果。

1-MCP及其結(jié)構(gòu)類似物的乙烯效用抑制作用被認(rèn)為是在乙烯受體的結(jié)合點(diǎn)上與乙烯進(jìn)行競爭性結(jié)合的結(jié)果。Sisler［12－13］等比較了20種環(huán)丙烯類化合物對香蕉貯藏保鮮的作用，結(jié)果表明它們均能抑制乙烯的作用，但是作用濃度和時(shí)間差異較大。Feng［6，14］等以鱷梨和番茄為材料，比較了1-MCP、1-ECP(1-ethylcyclopropene，1-乙基環(huán)丙烯)和 1-PCP(1-propylcyclopropene，1-丙基環(huán)丙烯)抑制乙烯效用的作用，結(jié)果表明不同組織的反應(yīng)與抑制劑的濃度有關(guān)，抑制劑效應(yīng)與其分子大小和結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系;對于躍變型果實(shí)，在乙烯效用產(chǎn)生之前處理才能獲得最好的抑制效果。本試驗(yàn)結(jié)果表明，1-MCP及其結(jié)構(gòu)類似物處理同樣都有抑制番茄果實(shí)中乙烯效用的作用，0.75μL/L 1-MCP處理優(yōu)于0.5μL/L 1-PentCP和2.0μL/L 1-OCP處理。1-MCP及其類似物在番茄果實(shí)中對乙烯效用的抑制差異，可能是因?yàn)?-MCP結(jié)構(gòu)相似物的碳鏈長度的增加影響了作用效果，改變其濃度也許能達(dá)到1-MCP同樣的作用效果，此點(diǎn)有待進(jìn)一步研究。

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Effects of 1-MCP and Its Structural Analogues Treatment on Post-harvest Storage of Tomato

Fu Lin1，2，Cheng Shun-chang1，2，Wei Bao-dong2，Leng Jun-ying2，F(xiàn)eng Xu-qiao1，2
1(Institue of Food Nutrition，Quality and Safety，Shenyang Agricultural University，Shenyang 110866，China)2(College of Food Science，Shenyang Agricultural University，Shenyang 110866，China)

Effect of Treatments with 1-MCP and its Structural Analogues on Post-harvest Storage of Tomato was investigated.The effect of three cyclopropene compounds were used as ethylene action inhibitors on postharvest storage and senescence of tomato fruits.Green mature tomato fruits were treated with 1-MCP(1-methylcyclopropene)，or its structural analogue 1-PentCP(1-pentylcyclopropene)or 1-OCP(1-octylcyclopropene)and stored at ambient temperature.Physiological and biochemical analyses related to fruit ripening and senescence were conducted every three days during fruit storage.The results indicate that treatment with 1-MCP or its structural analogues inhibited the respiration rate and ethylene production rate of tomato fruits，restrained the decline of fruit firmness remarkably，delayed the raise of soluble solid contents.The activity of POD and CAT in after-ripening stage fruits were inhibited effectively as well.Therefore，the ripening and softening of tomato fruits were postponed by treatment with the compounds.However，the effect decreased when the side chain changed from methyl to pentyl and to octyl.

tomato，1-MCP，1-PentCP，1-OCP，storage

碩士研究生(馮敘橋教授為通訊作者)。

*國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(30972064)

2011－09－15，改回日期:2011－11－29