1-MCP處理對鮮切芋艿褐變的影響

譚誼談，曾凱芳,2,*

（1.西南大學食品科學學院，重慶 400715；2.農業部農產品貯藏保鮮質量安全風險評估實驗室（重慶），重慶 400715）

1-MCP處理對鮮切芋艿褐變的影響

譚誼談1，曾凱芳1,2,*

（1.西南大學食品科學學院，重慶 400715；2.農業部農產品貯藏保鮮質量安全風險評估實驗室（重慶），重慶 400715）

為了延緩鮮切芋艿褐變，延長其貨架期，研究4℃貯藏條件下，10 ?L/L 1-甲基環丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP）處理對鮮切芋艿色澤和褐變相關指標的影響。結果表明：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氧化物酶活性上升，抑制脂氧合酶活性，降低膜質的氧化損傷，進而延緩貯藏鮮切芋艿的褐變。而對照芋艿切片貯藏過程中，褐變底物累積速度加快，相關酶活性迅速上升，細胞膜結構完整性遭到破壞，褐變程度明顯高于處理組。

1-甲基環丙烯；鮮切；芋艿；貯藏；褐變

芋艿（Colocasia esculenta Schott）又稱為芋頭，為天南星科單子葉多年生草本植物，在我國云南、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]。是人類補充膳食營養的良好選擇。但芋艿外表的皮毛難以清除，人手接觸后會有發癢的感覺，不易為消費者接受[4]。

對芋艿進行最小加工處理或鮮切加工可以充分利用芋艿的營養特性，提高其消費者可接受性[4]。然而去皮產生的機械傷破壞了芋艿細胞結構的完整性，使得位于細胞液泡中的酚類物質外溢，與細胞質膜上的酚酶接觸，在氧氣的參與下，形成褐色聚合物，最終導致褐變的發生[5]，嚴重影響了芋艿的商品價值。亞硫酸鹽處理作為傳統的褐變控制方法，已在蓮藕[6]、甘薯[7]和雙孢蘑菇[8]的保鮮上得到應用，但是近年來亞硫酸鹽殘留對人體健康和環境污染的影響受到越來越多人的關注[9]，亞硫酸鹽的使用受到很大的限制[10]。目前對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、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生。

鮮切果蔬由于切分的傷信號會導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程，加快營養物質的損耗和衰老的發生。同時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生[11-12]。1-甲基環丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP）是一種乙烯受體抑制劑，具有操作方便、高效無毒等優點，廣泛應用于果蔬采后保鮮[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生。然而，對于1-MCP控制鮮切芋艿貯藏期間褐變效果的研究未見報道。故本實驗以10 ?L/L 1-MCP處理鮮切芋艿，研究其對冷藏期間芋艿褐變的控制效果及機理，以期為鮮切芋艿貯藏中的品質控制提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

芋艿購于重慶市北碚區天生農貿市場，品種為魁芋。挑選大小均一、沒有病蟲害、外觀完整無機械傷的芋艿，經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的聚乙烯托盤分裝，用于不同處理。

1.2 方法

1.2.1 實驗分組

實驗處理分組包括：1）對照：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天隨機取樣進行觀察測定。每處理用樣500 g，每個實驗處理重復3次。

1.2.2 指標測定

1.2.2.1 褐變度和色差值的測定

褐變度測定參考陳功等[19]方法，稱取新鮮樣品2 g，切碎，研磨后加入質量比1∶10的預冷蒸餾水，在20 ℃條件下、以3 500 r/min離心10 min，取上清液待測。用蒸餾水作為空白對照，測定波長410 nm處的吸光度，以A410nm×10表示褐變度。色差L*值用測色色差計測試。

1.2.2.2 總酚含量的測定

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、均質再抽濾，濾液經80%丙酮沖洗后用旋轉蒸發儀在45℃條件下旋轉蒸發，并用蒸餾水定容到10 mL。總酚含量測定參照Chu等[21]方法。

1.2.2.3 PAL活性的測定

參照Zeng Kaifang[22]、曹健康[23]等的方法：稱取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。保溫結束立即向試管加入0.1 mL 6 mol/L鹽酸溶液終止反應。測定波長設為290 nm，以蒸餾水為空白調零，分別測定活性管、對照管吸光度（A1和A0）。單位以0.01ΔA290nm/（h?g）表示，即每小時每克鮮質量樣品反應體系吸光度增加0.01為一個PAL活性單位（U）。

1.2.2.4 PPO和POD活性的測定

稱取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活性測定參照Zauberman等[24]的方法并改進。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。測定室溫條件下420 nm波長處，反應液10 min內吸光度的變化。以每分鐘吸光度變化0.01為一個酶活力單位（U）。POD活性測定參照Srivastava等[25]的方法并改進。加入2.7 mL pH 6.8 0.1 mol/L的磷酸緩沖液、0.1 mL 4%的愈創木酚、0.1 mL 0.5% H2O2和0.1 mL酶提取液。測定室溫條件下于波長470 nm處反應液10 min內吸光度的變化。以每分鐘吸光度變化0.01為一個酶活力單位（U）。

1.2.2.5 LOX活性的測定

參照陳松昆等[26-27]測定方法，并有所改進：稱取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。以蒸餾水為參比調零，在波長234 nm處以15 s吸光度為初始值，然后每隔15 s測定1次，測到反應90 s為止。以每克鮮樣每分鐘吸光度增加0.01為1個LOX活性單位（U）。

1.2.2.6 電導率的測定

參照曹建康[23]、王國澤[28]等測定方法并進行一定修改。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。再準確加入20 mL去離子水，放入振蕩器中振動1 h，于20～25 ℃恒溫條件下，用電導率測定儀測定溶液電導率（L1）。將試管煮沸10 min，冷卻后再次測定提取液的電導率（L0）。細胞膜相對電導率按下式計算：

細胞膜相對電導率/%=L1/L0×100

2 結果與分析

2.1 1-MCP處理對鮮切芋艿褐變狀態的影響

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

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

圖2 1-MCP處理對鮮切芋艿褐變度（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 不斷上升的趨勢，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照組的67.9%。這與公譜[29]的研究結果一致。

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*值呈現逐漸下降的趨勢，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處理對鮮切芋艿PAL活性和總酚含量的影響

圖3 1-MCP處理對鮮切芋艿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酶，能夠分解苯丙氨酸經過一系列反應合成酚酶氧化底物酚類和類黃酮[30]。圖3A表明，貯藏初期，鮮切芋艿PAL活性呈急劇上升趨勢，對照組在貯藏第4天時，PAL活性即達到高峰，1-MCP處理組的PAL活性高峰出現在貯藏第6天，隨后呈下降趨勢。貯藏第4天時，對照組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先升高后降低的趨勢，對照組在貯藏第6天時，總酚含量達到高峰，1-MCP處理組芋艿在貯藏第8天時出現總酚含量的高峰。以上結果表明，1-MCP處理能夠延緩鮮切芋艿PAL活性峰值的出現，抑制鮮切芋艿PAL的活性，從而延緩總酚含量升高的趨勢，抑制酶促褐變的發生，這與郭香鳳[30]、楊衛東[31]等的研究結論一致。

2.3 1-MCP處理對鮮切芋艿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，PPO通過氧化多酚和類黃酮產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物質形成褐色聚合物產生褐變[5]。鮮切果蔬由于機械傷的作用導致了POD和PPO活性升高，此時酚類物質和酚酶區域劃分部被破壞，酚類與POD、PPO相結合導致褐變的發生[32]。圖4表明，POD和PPO活性從貯藏第4天開始快速上升，對照組POD和PPO活性高峰出現在貯藏第6天，而1-MCP處理能夠降低同期酶活性，并延緩POD活性高峰出現時間。從貯藏第6天開始，1-MCP處理組POD活性與對照組差異極顯著（P＜0.01）。以上結果表明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，因此，延緩了鮮切芋艿的褐變進程。

圖4 1-MCP處理對鮮切芋艿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處理對鮮切芋艿LOX活性和相對電導率的影響

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

LOX能專一催化含順,順-1,4-戊二烯結構的不飽和脂肪酸，引發植物細胞的膜脂過氧化，破壞細胞結構。在切分機械傷的傷信號激活下，LOX活性上升，導致膜脂過氧化的加劇，促使酚酶與底物的結合加速酶促反應[33]。在鮮切芋艿貯藏過程中，LOX活性呈現逐漸升高的趨勢，對照組從貯藏第6天開始，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照組。在貯藏第6、8、10天時，1-MCP處理組的LOX活性比對照組分別降低了48.8%、66%和28.6%。

電導率是描述鮮切果蔬細胞完整性的一個重要指標，貯藏期間電導率的升高反映了果蔬細胞膜脂過氧化的加劇和細胞衰老程度的上升[34]。實驗結果表明，隨著貯藏時間的延長，鮮切芋艿的相對電導率呈現逐漸上升趨勢，1-MCP處理能夠顯著抑制鮮切芋艿相對電導率的上升，能夠有效保持貯藏期間細胞結構的完整性，從而延緩了鮮切芋艿組織的衰老和酶促褐變的發生。1-MCP的這種作用在細胞超微結構的觀察實驗中也得到了驗證[35]。

3 結 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程中PPO和POD活性，延緩酚類氧化速度，抑制褐變的發生。

3.3 通過降低褐變底物合成速度和保持細胞膜脂結構完整性以及鈍化褐變相關酶活性，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，從而達到控制鮮切芋艿貯藏期間褐變、提高貯藏品質的效果。

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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

重慶市自然科學基金資助項目（CSTC2011BB1014）

譚誼談（1987—），男，碩士研究生，研究方向為農產品加工與貯藏工程。E-mail：tytkevin@163.com

*通信作者：曾凱芳（1972—），女，教授，博士，研究方向為農產品加工與貯藏工程。E-mail：zengkaifang@163.com