1-甲基環丙烯與微孔氣調包裝復合技術對紅苕尖保鮮品質的影響

蔡佳昂，趙霞，周靜，肖婷，張敏

(西南大學 食品科學學院，食品科學與工程國家級實驗教學示范中心，農業部農產品貯藏保鮮質量安全風險評估實驗室(重慶)，重慶市特色食品工程技術研究中心，重慶，400715)

紅苕尖是紅薯莖頂端的嫩葉部分，也稱為紅薯葉，柔軟滑嫩、味美色鮮，富含多種維生素、蛋白質、礦物質等營養成分。紅苕尖還具有藥效功能，其含有的脫氫表雄甾酮可預防結腸癌和乳腺癌等疾病。因此，紅苕尖有“蔬菜皇后”的美譽。然而紅苕尖采收后極易萎焉腐爛，保鮮十分困難。1-甲基環丙烯(1-methylcy clopropene, 1-MCP)作為一種新型乙烯作用抑制劑[1]，具有無毒、低量、高效、穩定等優點，能特異性的與乙烯受體結合，從而有效阻止內源乙烯的合成和外源乙烯的誘導作用[2-3]。研究證明，1-MCP可以延緩西蘭花[4]、油菜[5]、番茄[6]等貯藏期間的品質下降。微孔膜氣調保鮮包裝能顯著改善包裝內外氣體交換, 利用果蔬自身呼吸作用和微孔對氣體通透性來調節包裝內氣體的比例,控制果蔬的呼吸速度, 從而延長果蔬貯存時間和保鮮效果[7-8]。研究證明微孔氣調包裝對毛青豆[9]、生菜[10]、油麥菜[10]等有比較明顯的保鮮效果。而利用1-MCP熏蒸和微孔包裝復合技術對苕尖的保鮮未見報道，本實驗主要通過對苕尖進行復合技術保鮮，研究1-MCP熏蒸和微孔包裝對苕尖保鮮品質的影響，探索一種行之有效的保鮮技術。

1 材料與方法

1.1 材料

新鮮苕尖購于北碚天生農貿市場。挑選色澤飽滿、無病蟲斑、大小均一、成熟度一致的新鮮甘薯莖尖。

愈創木酚、聚乙二醇辛基苯基醚、聚乙二醇6000(分析純)、KI、可溶性淀粉、KIO3，重慶北碚化學試劑廠；L-蛋氨酸、核黃素(生化試劑)，重慶川東化工試劑公司;丙酮、30% H2O2、鄰苯二酚、NaH2PO4·2H2O、Na2HPO4·2H2O、乙二胺四乙酸二鈉 、聚乙烯吡咯烷酮，成都市科龍化工試劑廠；無水乙醇(分析純)，重慶南方試劑廠；氮藍四唑(NBT)，如吉生物科技；1-MCP粉末，咸陽西秦生物科技有限公司。

1.2 主要儀器設備

HI650R 臺式高速冷凍離心機，湖南湘儀；DDS一307A電導率儀，上海雷磁公司 ；UV一2450PC紫外可見分光光度計，日本島津公司；RXZ-800B智能人工氣候箱，寧波東南儀器有限公司；Pac Check?Model 650EC頂空氣體分析儀,美國mocon公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 處理方法

以PE保鮮袋(長寬為50 cm×30 cm，厚度為40 μm，石家莊誠勝塑業)為貯藏單元，每袋裝入擇好的紅苕尖(100±5)g，分為4組，進行處理：CK組，將未熏蒸的紅苕尖放入聚乙烯(polyethylene, PE)保鮮袋中；微孔組，將未熏蒸的紅苕尖放入8孔PE保鮮袋中；1-MCP組，將經過12 h熏蒸的紅苕尖放入PE保鮮袋中；復合組，將經過12 h熏蒸的紅苕尖放入8孔PE保鮮袋中。8孔處理是采用0.3 mm的針在PE保鮮袋兩面中段貼近產品位置分別打4個孔，四孔成菱形分布，相鄰2個孔距離10 cm。貯藏在4 ℃左右、RH 90%～95%的氣候箱中，每個處理重復3次，每個重復組量為6袋，每3 d進行觀察，測定指標。

1.3.2 腐爛指數

腐爛指數采用陳學紅等[11]方法，稍加改動。

以苕尖表面出現水漬狀腐爛斑點作為腐爛的判別依據，見表1。

表1 腐爛指數級別標準Table 1 Indicators of decay index of sweet potato leaves

按公式(1)計算腐爛指數：

(1)

1.3.3 呼吸強度測定

呼吸強度采用 Pac Check?Model 650EC頂空氣體分析儀進行測定。隨機選取100 g左右苕尖，放入真空干燥皿中，靜置1 h，測量真空干燥皿中初始CO2體積分數φ1、最終CO2體積分數φ2。通過排水法測定放置苕尖的真空干燥皿中剩余空間體積(即為密閉空間體積)，環境溫度為 25 ℃。計算公式為：

呼吸強度RI/[mg·(kg·h)-1]=

(2)

式中：φ1，頂空氣體分析儀測定的真空干燥皿中初始CO2體積分數，%；φ2，頂空氣體分析儀測定的真空干燥皿中最終CO2體積分數，%；V，密閉空間體積，mL；m，蔬菜的質量，kg；t，測定時間，h；T，環境溫度，℃；M，CO2摩爾質量；-273.15，絕對零度；22.4，摩爾體積比。

1.3.4 Vc含量測定

Vc含量測定采用曹建康等[12]的方法，碘酸鉀滴定法。

1.3.5 葉綠素含量測定

葉綠素采用林本芳[4]的方法。

1.3.6 電導率測定

電導率采用葛林梅等[13]方法，稍有改動。

用打孔器將苕尖切成直徑10 mm的圓片，稱取1 g放于40 mL重蒸水(25 ℃恒溫)中平衡1 h，攪拌均勻后測電導率(γ0)。再將浸有樣品的重蒸水加熱至沸騰，30 min后拿出自然冷卻至25 ℃，加重蒸水至原刻度，測其電導率(γ1)。

(3)

1.3.7 過氧化氫酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、多酚氧化酶(PPO)、過氧化物酶(POD)活性測定

CAT、SOD、POD、PPO活性采用曹建康等[12]方法。

1.3.8 感官評定

由5人組成評定小組。感官評定采用李方[14]的方法稍加改動，加權平均，色澤、形態和質地的加權系數分別為0.4、0.2、0.4，根據總分評定樣品品質,見表2。

表2 貯藏效果感官評分標準Table 2 Indicators of sensory evaluation of sweet potato leaves

1.4 數據分析

實驗數據采用Excel處理，利用Origin 8制圖，利用SPSS 22軟件進行數據單因素顯著性方差及Duncan多重比較，顯著性水平為0.05。

2 結果與分析

2.1 1-MCP與微孔氣調包裝復合技術對腐爛指數的影響

在整個貯藏期間，苕尖的腐爛指數在明顯上升，在貯藏后期腐爛的速率加快。在貯藏第12天，3組處理組與CK組形成了顯著性差異(p<0.05)，且在12～18 d內，復合組與CK組、微孔組形成了極顯著性差異(p<0.01)。由此可見，1-MCP熏蒸和8孔氣調保鮮都能減緩苕尖的腐爛速率，兩者的復合作用效果更佳。顏廷才等[15]研究發現氣調和1-MCP處理能夠抑制軟棗獼猴桃腐爛率的上升。1-MCP通過延緩果實衰老，增加果實本身病害抵抗性[16]；微孔氣調作為一種自發氣調方式，則通過創造出一種低氧和一定CO2含量的環境抑制苕尖呼吸作用和微生物的生長，從而減緩蔬菜腐爛[17]。

圖1 1-MCP與微孔氣調包裝復合技術對腐爛指數的影響Fig.1 The effects of 1-MCP treatment and micro-porous films on rot index of sweet potato leaves

2.2 1-MCP與微孔氣調包裝復合技術對呼吸強度的影響

呼吸作用會消耗苕尖的營養物質，加快其衰老腐敗，因此呼吸強度是判斷苕尖衰老速率的一個重要的指標。由圖2可知，CK組的呼吸高峰出現在第9天；微孔組呼吸高峰出現在第12天；而1-MCP組和復合組呼吸高峰出現在第15天，且在貯藏后期，與其余兩組形成了極顯著性差異(p<0.01)。

圖2 1-MCP與微孔氣調包裝復合技術對呼吸強度作用Fig.2 The effects of 1-MCP treatment and micro-porous films on respiration intensity of sweet potato leaves

由此可見，1-MCP熏蒸和8孔氣調保鮮能夠推遲苕尖呼吸高峰的出現時間。這與王寶亮、王志華等[18]對巨峰葡萄經過1-MCP處理所得到結果和HONG[19]對鮮切洋蔥進行氣調包裝的結果相似。

1-MCP熏蒸處理能夠抑制呼吸作用，可能是由于1-MCP處理阻斷了乙烯所誘導的生理生化反應，如呼吸所必需酶的激活及呼吸作用相關的必需酶的基因表達[20-21]。自發氣調形成低O2高CO2的環境，并通過氣調袋內外的氣體交換來維持內部相對穩定的低O2高CO2平衡[22]，從而減緩苕尖的呼吸作用。

2.3 1-MCP與微孔氣調包裝復合技術對Vc含量的影響

在整個貯藏期間，苕尖Vc的含量一直呈現下降的趨勢。在0～9 d，Vc下降速率要小于9～18 d。在貯藏后期，CK組苕尖Vc含量已下降81.49%，微孔組保持27.27%Vc含量，1-MCP組保持34.66%Vc含量，而復合組仍能保持約40%的Vc含量，且在第18天，復合組與CK組形成顯著性差異(p<0.05)。由此可知，1-MCP熏蒸和8孔氣調保鮮的復合技術能更好地維持苕尖Vc含量。

在植物細胞中活性氧產生的主要位點是有著很高氧化代謝活力或者維持電子傳遞的器官，包括葉綠體、線粒體和一些酶促反應[23-24]。抗壞血酸作為非酶保護系統的一員有著清除活性氧的職責。因此，微孔處理和1-MCP熏蒸能夠通過降低苕尖呼吸作用，減少自由基的產生，從而減少Vc的消耗，維持較高的Vc含量。也有研究認為1-MCP是通過抑制ASA降解酶來維持抗壞血酸的含量，MA等[25]研究發現，1-MCP通過下調西蘭花細胞中參與AsA降解途徑的BO-APX1和BO-APX2基因轉錄表達，上調抑制AsA降解的BO-DHAR和BO-GLDH基因表達，從而抑制AsA含量的下降，提高抗氧化水平。無氧呼吸能造成Vc異常分解[10]，因此微孔氣調保鮮能通過降低苕尖的呼吸作用和推遲無氧呼吸，減緩苕尖Vc含量下降速率。SAITO[26]研究發現氣調包裝能保持蘆筍Vc含量。

圖3 1-MCP與微孔氣調包裝復合技術對Vc含量作用Fig.3 The effects of 1-MCP treatment and micro-porous films on ascorbic acid of sweet potato leaves

2.4 1-MCP與微孔氣調包裝復合技術對葉綠素含量的影響

色澤是影響消費者購買苕尖的重要原因之一，待苕尖采摘后，其體內的葉綠素、花青素等開始降解，導致苕尖開始黃化。如圖4所示，在貯藏期間，葉綠素含量都呈下降趨勢，但處理組的葉綠素含量普遍高于對照組。貯藏前期葉綠素下降速度較為緩慢。在貯藏后期，12～15 d時，復合組與其余3組形成了極顯著差異(p<0.01)，在第18天時，復合組與其余3組形成了顯著性差異(p<0.05)，且經過1-MCP熏蒸的兩組葉綠素含量高于其余2組，1-MCP處理效果要好于微孔保鮮。

圖4 1-MCP與微孔氣調包裝復合技術對葉綠素的影響Fig.4 The effects of 1-MCP treatment and micro-porous films on chlorophyll of sweet potato leaves

WU等[27]研究發現經過1-MCP處理，可以較為明顯減緩韭菜葉綠素的下降。有研究認為，1-MCP對延緩葉綠素降解速率可能與其抑制葉綠素降解酶有關[28]。GMEZ-LOBATO等[29]對西蘭花進行研究，發現1-MCP與葉綠素酶基因表達有關。吳珊珊[30]等認為微孔膜透氣性使植物激素 C2H4向袋外的逸散速度加快，而植物激素乙烯的存在會加速葉綠素的降解，因此微孔膜能通過逸散乙烯來減緩葉綠素降解。

2.5 1-MCP與微孔氣調包裝復合技術對電導率含量的影響

在整個貯藏期間，由于苕尖的自然后熟衰老，其電導率逐漸升高，在貯藏前期，0～9 d，電導率上升速度較緩，從第9天開始，苕尖的電導率迅速上升，復合組的電導率要小于其余3組，并且在第15天，復合組與其余3組形成極顯著性差異(p<0.01)，在第18天，復合組和1-MCP組與CK組形成極顯著性差異(p<0.01)，而微孔組與CK組形成不顯著差異(p>0.05)，因此微孔對維持苕尖細胞完整性的作用遜于1-MCP。由圖可知，1-MCP熏蒸和8孔保鮮復合技術對于維持苕尖細胞完整性，減緩電導率上升有著較為明顯的作用。

果實長期處于厭氧環境會促使細胞膜透性增加[31]，而微孔氣調能夠延緩苕尖發生無氧呼吸，更好地維持細胞膜的透性，減緩電導率的增加。錢炳俊等[32]研究發現微孔膜能抑制茭白丙二醛含量增加，而丙二醛含量增加與果實組織電解質滲出率和膜透性的增加有聯系，即微孔膜能抑制電導率增加。1-MCP通過提高苕尖的抗氧化能力，減少活性氧的含量，從而減少細胞膜脂過氧化，維持細胞的完整性[1，33-34]。

圖5 1-MCP與微孔氣調包裝復合技術對電導率影響Fig.5 The effects of 1-MCP treatment and micro-porous films on conductivity of sweet potato leaves

2.6 1-MCP與微孔氣調包裝復合技術對CAT活性的影響

CAT催化分解組織中的 H2O2，降低 H2O2產生的—OH對機體造成的危害。在貯藏期間，苕尖CAT酶活性呈現先上升后下降的趨勢。貯藏前期，由于苕尖受逆境脅迫，通過提高CAT活性減少自由基的產生，起到保護作用；苕尖衰老導致貯藏后期CAT活性下降[35]。本實驗第6天復合組的CAT活性最低，推測是因為復合技術處理的苕尖在貯藏前期生理活動受到了限制，產生的自由基較少，導致CAT活性較小；在貯藏后期，微孔組和1-MCP組CAT活性高于CK組，且復合組一直保持較高CAT活性，在15～18 d，復合組與其余3組形成了顯著性差異(p<0.05)。由圖6可知，復合組能夠保持較高的CAT酶活性，在貯藏后期減緩CAT酶活性的下降，從而減少苕尖的氧傷害。

果實成熟衰老是活性氧代謝失調與累積的過程[36]，1-MCP能夠維持穩定的抗氧化酶系統[37]，從而延緩苕尖的衰老。較高氧濃度可以誘導抗氧化能力相對較高[38]，微孔保鮮能通過調節苕尖呼吸強度，保持較高氧濃度，從而提高苕尖的抗氧化能力。

圖6 1-MCP與微孔氣調包裝復合技術對CAT活性的影響Fig.6 The effects of 1-MCP treatment and micro-porous films on CAT activity of sweet potato leaves

2.7 1-MCP與微孔氣調包裝復合技術對SOD活性的影響

超氧化物歧化酶(SOD)能夠清除超氧自由基，它與CAT、POD等酶協同作用來防御活性氧或其他過氧化物自由基對細胞膜系統的傷害，從而減少自由基對有機體的毒害[12]。在貯藏期間，苕尖的SOD酶活性呈現先上升后下降的趨勢，由于SOD是氧化脅迫第一道防線，在貯藏前期，其活性快速上升[39]。有研究認為SOD活性呈現先上升后下降趨勢，可能是抗氧化防衛反應的一種機制[40]。由圖7可知,1-MCP組的SOD活性能在整個貯藏期保持穩定；微孔組對苕尖SOD活性的影響不大；而CK組雖然在貯藏中期能保持SOD活性，但在貯藏后期，其SOD活性下降了34.56%，發生了大幅度的下降；經過1-MCP熏蒸和8孔保鮮處理的復合組在貯藏期間能夠維持較高的SOD活性，在貯藏后期，復合組和CK組形成了極顯著性差異(p<0.01)。綜上，在貯藏后期，經過1-MCP處理的2組效果更優。

圖7 1-MCP與微孔氣調包裝復合技術對SOD活性的影響Fig.7 The effects of 1-MCP treatment and micro-porous films on SOD activity of sweet potato leaves

1-MCP對減緩SOD下降速率的作用原理與CAT相似，1-MCP能夠維持穩定的抗氧化酶系統[37]，而SOD是抗氧化酶系統中的一員，1-MCP能通過維持SOD活性，減弱苕尖氧傷害，從而延緩苕尖的衰老。

2.8 1-MCP與微孔氣調包裝復合技術對POD活性的影響

過氧化物酶(POD)是果蔬體內普遍存在的一種重要的氧化還原酶，它與果蔬的許多生理過程和生化代謝過程都有著密切聯系[12]。在本實驗中，貯藏前中期，POD酶活性呈上升趨勢。有研究表明[41]，POD反應的關鍵底物可能是H2O2，而在貯藏中期CAT酶活性降低，導致H2O2的積累，H2O2的增多會在一定程度誘導 POD活性增大。在貯藏后期，POD活性呈現下降趨勢，可能是一種抗氧化防衛的一種機制[40]。

在貯藏前期，3個處理的POD活性高于CK組，推測由于POD是苕尖抗氧化系統酶中的一員，當受到脅迫時，POD活性增加用于清除自由基保護自身細胞，處理組的保護作用強于CK組。在貯藏后期，3個處理組與CK組形成了顯著性差異(p<0.05)，此時CK組的POD活性最高。有研究認為[42-43]，過氧化物酶在H2O2存在時，能將酚類物質和類黃酮氧化聚合而形成褐色物質引起褐變，推測POD酶活性的增大會導致CK組苕尖褐變更加嚴重。因此3個處理組能夠較好地維持低水平POD酶活性，減緩褐變效應。

1-MCP熏蒸和微孔自發氣調保鮮處理減緩苕尖葉綠素含量下降，葉綠素含量越高，苕尖黃化越少，POD活性也較弱[44]，因此，推測復合技術對POD酶的影響與對葉綠素影響也有關。

圖8 1-MCP與微孔氣調包裝復合技術對POD活性影響Fig.8 The effects of 1-MCP treatment and micro-porous films on POD activity of sweet potato leaves

2.9 1-MCP與微孔氣調包裝復合技術對PPO活性的影響

多酚氧化酶(PPO)在果蔬后熟衰老和在采后的貯藏加工中與果蔬出現的組織褐變有著密切聯系。在整個貯藏期間，PPO的活性成遞增趨勢，且復合組的PPO活性要普遍低于其余3組。在0～6 d，復合組與CK組形成了極顯著性差異(p<0.01)，在貯藏后期，復合組與CK組形成了顯著性差異(p<0.05)，1-MCP組和微孔組的作用效果相似，PPO活性低于CK組。因此，復合處理對抑制苕尖褐變有一定作用。

1-MCP熏蒸和微孔自發氣調保鮮處理使得苕尖保持較高的Vc含量，而Vc可以鈍化PPO的活性[45]，減緩褐變。也可能是因為復合處理維持了較好的抗氧化酶活性，使得苕尖細胞膜保持完整，減少酚類和PPO接觸的可能性，從而保持較低的PPO活性。

圖9 1-MCP與微孔氣調包裝復合技術對PPO活性影響Fig.9 The effects of 1-MCP treatment and micro-porous films on PPO activity of sweet potato leaves

2.10 1-MCP與微孔氣調包裝復合技術對感官評定的影響

如圖10所示，在貯藏期間，苕尖的感官評價呈下降趨勢，并且貯藏中后期下降趨勢加快。相同貯藏條件下，1-MCP熏蒸和8孔保鮮袋包裝的復合組保持色澤、形態、質地較為完整，與對照組形成極顯著差異(p<0.01)，在第18天仍具有商品價值，而對照組黃化疲軟現象嚴重，已失去商品價值。1-MCP熏蒸組和8孔組在前12 d與復合組保鮮效果相似，在貯藏后期，與復合組形成顯著性差異(p<0.05)，由此可見復合包裝對苕尖的保鮮效果較為明顯。

圖10 1-MCP與微孔氣調包裝復合技術對苕尖感官評價的影響Fig.10 The effects of 1-MCP treatment and micro-porous films on sensory evaluation of sweet potato leaves

3 結論

綜合以上各指標變化情況，與對照組相比，微孔保鮮處理，1-MCP熏蒸處理、復合技術均能控制苕尖在貯藏過程中的感官評價，腐爛率和呼吸強度，有效地保持苕尖葉綠素、Vc含量和細胞膜完整性，維持較高的SOD、CAT活性，降低POD和PPO活性。其中，微孔處理在控制苕尖呼吸強度、保留苕尖中Vc含量和穩定PPO和POD活性方面效果較好。1-MCP處理則在控制苕尖呼吸強度、減緩電導率上升速度、維持苕尖葉綠素含量活性和CAT、SOD活性方面效果顯著。微孔保鮮和1-MCP熏蒸結合2種方式的優點，能夠減緩苕尖的腐爛黃化，保持較好營養品質，調節苕尖抗氧化酶系統和酶促褐變，延緩苕尖衰老，具有良好的保鮮效果。因此，微孔保鮮結合1-MCP熏蒸有望成為苕尖采后貯藏的有效方法。