乙烯利、1-MCP處理對芙蓉李果實采后品質及生理的影響

林炎娟，周丹蓉，葉新福，方智振，梁華俤，潘少霖

（福建省農業科學院果樹研究所，福建福州350013）

芙蓉李是福建主栽李樹品種之一，果實成熟時果皮紫紅色，上覆果粉，果肉深紅色，肉質致密，甜酸適口，營養豐富，是適合鮮食與加工的優良品種。但芙蓉李與其他李果一樣屬于呼吸躍變型，果實成熟于七八月高溫季節，采后生理代謝旺盛，成熟軟化速度快，易腐爛變質，商品貨架期短，影響其長期貯運與遠距離銷售[1]，嚴重制約芙蓉李鮮食產業的發展。果實成熟軟化是一個復雜、受遺傳基因調控的過程，伴隨果實色澤、風味、質地和營養成分等一系列變化，該過程中乙烯被認為是引發呼吸躍變型果實后熟與衰老的關鍵激素[2-3]。乙烯作為信號分子，通過信號傳導途徑調節相關基因表達，控制多種生理活動[4]。1-甲基環丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP）是一種乙烯作用抑制劑，通過與乙烯競爭乙烯受體結合位點，致使乙烯作用信號傳導和相關基因表達受阻，從而抑制乙烯所誘導的果實成熟與衰老，延長貯藏貨架壽命[2-3]。1-MCP與硫代硫酸銀和重氮基環戊二烯等其他乙烯作用抑制劑相比，具有結構簡單、無毒無味、穩定性好且易合成、有效濃度低等優點[5]，具有良好應用前景。目前，利用 1-MCP 在蘋果[6]、梨[7-8]、櫻桃[9]、獼猴桃[10-11]、李[12]等果品上保鮮已有大量研究。此外，在實際生產應用上，利用乙烯引發果實成熟的特性，乙烯利作為能釋放外源乙烯的物質，加速果實成熟軟化，使處理后的果實在短期內成熟從而具有良好食用品質和加工適應性，亦具有重要應用意義，目前，在蘋果[13]、梨[14]、番木瓜[15]等果品上應用也有研究報道。但1-MCP和乙烯利在不同果品、不同品種上的應用效果有所差異[16]。因此，本試驗利用乙烯利和1-MCP處理果實，分析果實采后品質和生理相關指標變化，從品質和生理層面上來探討兩種處理對芙蓉李果實成熟與衰老的影響，旨在為乙烯利和1-MCP在芙蓉李果實采后成熟調控和保鮮技術的有效應用提供理論參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與處理

芙蓉李，采自福建省古田縣一個芙蓉李果園，剔除病蟲害果和機械損傷果，選取大小、果皮顏色相對一致、成熟度八九成為試驗果。設3個處理，乙烯利處理：用600 mg/L乙烯利溶液浸泡果實3 min，后稍晾干置于常溫密閉熏蒸24 h；1-MCP處理：用20 μL/L 1-MCP常溫密閉熏蒸24 h；對照（CK）：不進行處理，常溫密閉熏蒸24 h；每個處理重復3次。將處理完畢的果實分別裝入扎孔透氣紙箱，貯于溫度為（25±1）℃、相對濕度為85%的恒溫恒濕箱，每2天觀察、取樣測定，直至乙烯利處理組果實全部軟爛。

1.2 主要儀器與設備

GY-1型果實硬度計：樂清市艾德堡儀器有限公司；GY-2型果實硬度計：浙江托普云農科技股份有限公司；PAL-1型數顯折射儀：日本ATAGO公司；TU-1900型雙光束紫外可見分光光度計：北京普析通用儀器有限責任公司；UNIQUE-S15型超純水機：銳思捷科學儀器有限公司；JA2003N型電子分析天平：上海佑科儀器儀表有限公司；B-220型恒溫水浴鍋：上海亞榮生化儀器廠。

1.3 測定項目與方法

果實硬度采用GY-1和GY-2硬度計測定。可溶性固形物含量采用PAL-1型手持折光儀測定。可滴定酸含量采用酸堿中和法測定，參照GB/T 12456-2008《食品中總酸的測定》，結果以蘋果酸計。花色苷含量采用pH-示差法測定，參照Fang等[17]報道的方法。丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）酶活性、過氧化物酶（peroxidase，POD）酶活性采用蘇州科銘生物科技有限公司測試盒測定，其中，MDA采用硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid）法測定；SOD酶活性根據黃嘌呤及黃嘌呤氧化酶反應系統產生超氧陰離子，超氧陰離子可還原氮藍四唑生成藍色甲臜，在此反應體系中抑制率為50%時，定義為一個酶活力單位（U）；POD酶活性以每克果實每分鐘催化H2O2氧化特定底物在470 nm波長下變化0.01為一個酶活力單位（U）。過氧化氫酶（catalase，CAT）酶活性由蘇州科銘生物科技有限公司代測（微量法），以每克果實每分鐘催化1 nmol H2O2降解定義為一個酶活力單位（U）。

1.4 數據分析

數據采用DPS軟件處理進行差異顯著分析，并用Excel軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 乙烯利、1-MCP處理對芙蓉李果實硬度的影響

硬度是果實品質的重要指標，直接反映果實軟化程度和耐貯性。乙烯利、1-MCP處理對芙蓉李果實硬度的影響，見圖1。

圖1 乙烯利、1-MCP處理對芙蓉李果實硬度的影響Fig.1 Effects of ethephon and 1-MCP treatment on firmness

如圖1所示，隨著貯藏時間延長，各處理組的李果實硬度均呈逐漸下降趨勢。乙烯利處理后果實硬度均顯著低于對照和1-MCP處理（P<0.05），到貯藏第10天，乙烯利處理組果實硬度已降至0.6 kg/cm2，而對照組和1-MCP組硬度分別為4.0 kg/cm2和5.6 kg/cm2。1-MCP處理組果實硬度與對照組在前6 d無顯著差異（P>0.05），到第6天時1-MCP處理組果實硬度顯著高于對照組（P<0.05）。由此可見，1-MCP處理主要是在常溫貯藏后期有效抑制了果實硬度下降，這可能是由于躍變型果實逐漸成熟時，乙烯合成能力激增到躍變高峰加速果實軟化[18]，而1-MCP可有效抑制乙烯作用延緩了果實軟化。

2.2 乙烯利、1-MCP處理對芙蓉李果實中可溶性固形物、可滴定酸和花色苷含量的影響

可溶性固形物含量（total soluble solids）和可滴定酸含量（titrate acid）含量直接影響果實風味，是判斷果實成熟和評價貯藏品質的重要指標。乙烯利、1-MCP處理對芙蓉李果實TSS、TA和花色苷含量的影響，見圖2。

由圖2a可知，芙蓉李果實采后常溫貯藏期間，TSS含量呈先上升后下降的變化趨勢，且各處理組均在貯藏第8天時含量最高。在第2天至第6天貯藏期間，乙烯利處理組含量均顯著高于1-MCP處理組和對照組（P<0.05）。由圖2b可知，各處理組TA含量均呈逐漸下降的變化趨勢，且乙烯利處理組TA含量下降速度較1-MCP組和對照組快。在貯藏至第10天時，乙烯利處理組果實TA含量為9.1%，下降了20.87%，而1-MCP組和對照組分別僅下降了12.17%和10.43%，差異顯著（P<0.05）。1-MCP處理組和對照組在10 d貯藏期間TSS和TA含量均無顯著差異（P>0.05）。

圖2 乙烯利、1-MCP處理對芙蓉李果實可溶性固形物、可滴定酸和花色苷的影響Fig.2 Effects of ethephon and 1-MCP treatment on content of TSS，TA，anthocyanins

芙蓉李果實成熟時富含花色素苷，是其品質的一項重要指標。由圖2c可知，貯藏期間各處理組果實花色苷含量呈逐漸上升的變化趨勢，且乙烯利處理組積累速度較快，1-MCP組積累速度較慢。在貯藏至第10天時，乙烯利處理組花色苷含量為25.3 mg/100 g比對照高11.86%，而1-MCP處理組花色苷含量為21.1mg/100 g，比對照低5.38%。由此推斷，乙烯利處理加速了果實花色苷含量的積累，而1-MCP處理延緩了果實花色苷含量的積累。

2.3 乙烯利、1-MCP處理對芙蓉李果實丙二醛含量的影響

丙二醛（MDA）是膜脂過氧化的主要產物之一，其含量可作為細胞膜脂過氧化程度的指標，反映細胞膜的損傷程度和果實成熟與衰老程度[19]。乙烯利、1-MCP處理對芙蓉李果實丙二醛含量的影響，見圖3。

圖3 乙烯利、1-MCP處理對芙蓉李果實丙二醛含量的影響Fig.3 Effects of ethephon and 1-MCP treatment on content of MDA

結果如圖3所示，隨著貯藏時間延長，各處理組的MDA含量均呈上升趨勢。其中，乙烯利處理組上升速率高于1-MCP處理組和對照組，到貯藏第10天，乙烯利處理組MDA含量積累至31.4 nmol/g，比對照組高73.48%，顯著高于對照組（P<0.05）；而 1-MCP組含量僅為15.8 nmol/g，顯著低于對照組（P<0.05）。由此推斷，乙烯利處理促進了細胞膜過氧化，而1-MCP抑制了細胞膜過氧化。

2.4 乙烯利、1-MCP處理對芙蓉李果實中抗氧化酶類的影響

SOD、POD、CAT是植物體內重要的抗氧化類酶，在維持植物細胞內氧自由基平衡上起著重要的作用。SOD可催化超氧陰離子自由基發生歧化反應生成H2O2和O2，從而減輕活性氧對組織的毒害作用[18]。乙烯利、1-MCP處理對芙蓉李果實SOD、POD和CAT酶活性的影響，見圖4。

圖4 乙烯利、1-MCP處理對芙蓉李果實SOD、POD、CAT酶活性的影響Fig.4 Effects of ethephon and 1-MCP treatment on activity of SOD，POD，CAT

如圖4a可知，各處理組芙蓉李果實在整個貯藏過程中SOD活性變化相似，均呈現先上升后下降的趨勢。在貯藏前6天芙蓉李果實SOD酶活性均不斷上升，到第6天各處理組SOD酶活性均達到最大值，其中對照組為142.0 U/g，乙烯利處理組為125.4 U/g，1-MCP處理組為153.0 U/g，3個處理組之間差異均顯著（P<0.05），隨后均緩慢下降。POD和CAT均是誘導酶，它們能清除細胞內H2O2生成H2O和O2，與SOD協同作用[18]。如圖4b所示，芙蓉李在貯藏期間果實POD酶活性變化呈現總體先上升后下降的趨勢。其中，在貯藏第6天至第10天之間，乙烯利處理組的POD酶活性極顯著高于對照組和1-MCP組（P<0.01）。如圖4c所示，各處理組果實CAT酶活性變化均呈現先下降后上升的總體趨勢。1-MCP組在整個貯藏期間果實CAT酶活性差異不顯著（P>0.05），而乙烯利處理組CAT酶活性在不同貯藏期間有顯著差異（P<0.05），到第6天至第8天，乙烯利組果實CAT酶活性顯著高于對照組和1-MCP組（P<0.05）。可見，乙烯利處理組芙蓉李果實在貯藏一段時間后POD和CAT酶活性顯著提高，這可能是由于果實組織嚴重衰老產生大量活性氧所誘導造成[20]；1-MCP處理則是提高了貯藏前期POD和CAT的酶活性，可提高果實自由基清除能力。

3 討論與結論

乙烯是果實成熟軟化進程中參與調控果實成熟相關基因的轉錄和翻譯的重要啟動因子，可誘發果實成熟過程中相關生理與品質變化，且內源乙烯或外源乙烯均能發揮作用[18，21]。乙烯作用是通過乙烯信號傳導途徑發生，已有大量研究揭示了乙烯受體在信號傳導中如何起作用[22]；而1-MCP處理便是通過與乙烯競爭受體并且緊密結合使乙烯作用受到阻斷，從而阻止了內源乙烯的合成和外源乙烯的誘導，有效抑制果實采后成熟衰老[23]。因此，可利用外源乙烯或乙烯作用抑制劑等調控果實采后乙烯作用，從而有效加速或延緩果實采后成熟衰老進程，在果實采后生產應用具有重要意義。

果實軟化是成熟與衰老的一個重要特征，細胞壁結構和組成變化是果實軟化的主要原因[18]，莫億偉等[23]在對嵊州桃形李采后保鮮研究中通過掃描電鏡觀察到采后李果實成熟過程中果肉細胞變化，發現較快軟化的果實中果肉細胞壁明顯降解、細胞壁塌陷變形等，表明細胞壁代謝對果實硬度的重要影響。而乙烯在細胞壁降解相關酶基因的表達過程中起著重要作用[18，24]。本試驗結果表明，芙蓉李果實采后經乙烯利處理硬度顯著下降，提高了果實加工適應性，而1-MCP處理則可有效延緩果實硬度下降，可保持果實具有良好貯藏性，該結果與顧玉紅等[25]在大石早生李和Khan等[16]在‘Tegan Blue’李等果實的研究報道有類似結論，與呂靜祎等[13]在‘金冠’蘋果、邵遠志等[26]在‘日升’番木瓜上的研究也有類似結論。

果實中TSS和TA含量主要反映了果實中糖酸含量變化，直接影響果實的食用感官品質。本試驗結果發現乙烯利處理可顯著提高芙蓉李果實TSS含量、加速TA含量下降，而1-MCP處理則無顯著影響，已有大量研究報道，乙烯利和1-MCP處理對果實采后TSS含量和TA含量的影響因園藝產品的不同而有不同影響結果[13，27-28]。花色苷是芙蓉李果實正常成熟時的主要著色物質且具營養保健功效，其生物合成過程由一系列的酶促反應完成[29-30]。本試驗結果顯示，乙烯利處理可促進芙蓉李果實花色苷含量積累，而1-MCP處理則相反，延緩了果實花色苷含量積累。有研究報道，乙烯作用能促進這類與花色苷生物合成相關酶基因的表達，從而加速花色苷含量積累，而當乙烯反應受到抑制，花色苷含量的積累亦受到抑制[29，30]。余建等[21]研究報道乙烯利處理能夠誘導桑椹花青素生物合成相關基因的上調表達，促進桑椹花青素含量的積累，而1-MCP處理則會抑制桑椹中花青素的積累；及華等[31]研究報道‘安哥諾’李果實經1-MCP處理顯著抑制了花色苷含量積累，這與本研究結果一致。

丙二醛含量直接反映果實脂質過氧化程度，間接反映果實組織衰老程度。本研究結果顯示，乙烯利處理顯著加速了MDA含量的積累，表明乙烯利處理加快果實的成熟衰老，這與閆師杰等[32]在梨棗上報道結果有類似結論，但與胡位榮等[33]在沙田柚上報道結果有所不同，這可能與果種不同、處理濃度高低和貯藏時間長短有關；1-MCP處理有效抑制了芙蓉李果實采后MDA含量積累，表明1-MCP處理可延緩果實衰老，這與吳雪瑩等[34]在麥李、青脆李和歪嘴李等李果實上應用1-MCP處理的報道結果一致。

SOD、POD、CAT是生物體內活性氧防御系統的主要抗氧化酶，可協同作用清除活性氧，降低活性氧對果實組織造成的傷害[18]。本研究結果顯示，乙烯利處理抑制了果實SOD酶活性，誘導貯藏后期POD酶活性和CAT酶活性提高，值得注意的是，乙烯利處理果實POD活性變化出現了兩次酶活性高峰，有研究報道，POD酶活性的第一次高峰標志著果實的成熟，而第二次高峰標志著果實的衰老[35]；1-MCP處理提高了SOD酶活性，誘導前期POD和CAT酶活性提高。這與前人研究報道有所差異，莫億偉等[23]用1-MCP處理桃形李可提高整個貯藏期SOD和CAT活性，吳雪瑩等[34]研究報道1-MCP處理降低貯藏前期李果實的抗氧化酶活性、抑制貯藏后期抗氧化酶活性下降。此外，POD、CAT酶活性在其他果種上研究報道均有不同結論，呂靜祎等[13]報道1-MCP處理蘋果有效提高SOD、POD、CAT酶活性，而乙烯利處理抑制了SOD、POD、CAT酶活性，樊秀彩等[36]報道1-MCP處理可提高獼猴桃SOD、POD酶活性，出現不同結論的原因可能與果種、品種有關，具體誘導機理還有待進一步研究。

綜上所述，芙蓉李采后經600 mg/L乙烯利處理可提高TSS含量、降低TA含量及加速果實硬度下降和花色苷含量積累，從而較快提高果實部分食用品質和果實加工適應性，但同時也加速了果實組織衰老，使貯藏保鮮期隨之縮短。芙蓉李采后經20 μL/L 1-MCP處理可延緩果實硬度下降、花色苷含量及MDA含量的積累，有效延長果實采后貯藏保鮮期，減少采后損失。該研究可為芙蓉李采后生產應用提供重要理論依據。