1-MCP熏蒸對甘薯莖尖的保鮮效果

王亞蒙 趙 霞 唐 彬,3 魏亞青 何曉梅 張 敏

(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；3. 貴州省遵義市習水縣市場監督管理局，貴州 遵義 564600)

甘薯莖尖是指秧蔓上部10～15 cm節段內能食用的莖部、嫩葉及葉柄部分，它含有豐富的類胡蘿卜素和類黃酮等多種功能性化合物，具有抗氧化，預防癌癥及心血管病等疾病的功效[1]。但甘薯莖尖采后呼吸作用依然很旺盛，極易腐爛萎蔫，保鮮困難，難以進行長距離運輸銷售，且甘薯的種植呈現地域性[2]，很多遠離種植地的地區無法食用這種營養價值及保健價值俱佳的食品。目前對于甘薯莖尖的研究多集中在營養成分上[3-6]，保鮮方面的研究還十分匱乏，僅有不同貯藏溫度[7]及微孔膜包裝[8]等對其品質影響的探究。

甘薯莖尖呼吸旺盛，生理代謝快，采后極易出現黃化、萎蔫、腐爛等現象，而1-甲基環丙烯(1-methylcyclopropene，1-MCP)作為一種安全無毒的乙烯抑制劑，通過競爭乙烯受體，阻止乙烯與受體結合，來降低果蔬呼吸速率，減少營養物質的消耗，維持果蔬品質[9]；還能抑制葉綠素酶的活性，保存較高的葉綠素含量，維持色澤[10]。但目前尚未見1-MCP用于甘薯莖尖的報道。對不同的果蔬來說，適宜的1-MCP濃度也不相同[11]，為找到適合甘薯莖尖的1-MCP處理方法，本試驗擬采用不同濃度的1-MCP處理甘薯莖尖，研究1-MCP處理對甘薯莖尖的保鮮作用及機理，為甘薯莖尖的保鮮提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

甘薯莖尖：市售，要求同一批次采摘，新鮮完整、氣味清新；

愈創木酚、聚乙烯吡咯烷酮：分析純，成都市科龍化工試劑廠；

1-MCP：分析純，咸陽西秦生物科技有限公司；

曲拉通X-100：分析純，重慶北碚化學試劑廠。

1.1.2 儀器

分光光度計：2450PC型，日本島津公司；

電導率儀：DDS-307A型，上海儀電科學儀器股份有限公司；

O2/CO2分析儀：650EC型，美國MOCON公司。

1.2 方法

1.2.1 樣品處理 試驗組分為3組，分別以濃度0.5，1.0，1.5 μL/L的1-MCP熏蒸12 h后通風，以未經任何處理的組作為對照，再裝入30 cm×50 cm，厚度40 μm的聚乙烯袋中。其中，每組3個平行，每個平行稱取甘薯莖尖(100±5) g，裝入保鮮袋，用熱封機封口。將樣品貯于溫度為(11±1) ℃、相對濕度為(90±5)%的環境中(模擬常溫運輸條件下，采用泡沫箱加冰袋包裝時的溫濕度)，每3 d 檢測1次各項指標。

1.2.2 呼吸強度測定 測量干燥皿中初始CO2體積分數ψ1，隨機挑選(100±5) g甘薯莖尖，放入干燥皿中，靜置60 min后，測量干燥皿中最終CO2體積分數ψ2，重復測量3次，干燥皿中剩余空間體積V采用排水法測出。呼吸強度按式(1)計算。

(1)

式中：

RI——呼吸強度，mg/(kg·h)；

ψ1——干燥皿中初始CO2體積分數，%；

ψ2——干燥皿中最終CO2體積分數，%；

V——干燥皿中密閉空間體積，mL；

t——測定時間，h；

m——甘薯莖尖的質量，kg。

1.2.3 葉綠素含量測定 參照文獻[12]。

1.2.4 VC含量測定 參照文獻[13]34-37。

1.2.5 相對電導率測定 根據文獻[13]152-154，修改如下：取甘薯莖尖葉片部分，用直徑為1 cm的打孔器在葉片上取樣，每份稱取樣品1.0 g，裝入100 mL燒杯，分別加入40 mL純水，測電導率γ0；煮沸30 min后再測電導率γ1，按式(2)計算相對電導率。

(2)

式中：

γ——相對電導率，%；

γ0——活組織提取液電導率，S/m；

γ1——被殺死后提取液電導率，S/m。

1.2.6 超氧化物歧化酶活性測定 參照文獻[13]122-125。

1.2.7 過氧化氫酶活性測定 參照文獻[13]120-122。

1.2.8 過氧化物酶活性測定 參照文獻[13]101-103。

1.2.9 腐爛率測算 腐爛率以水漬狀斑點的面積與葉片總面積的比值測算。

1.2.10 感官評定 根據文獻[14]，修改如下：由5名經過培訓的成員組成評定小組，加權系數分別為色澤0.3、氣味0.3、質地0.4。

表1 感官評定

1.2.11 數據統計分析 使用Origin 2018繪圖，使用SPSS進行顯著性差異分析。

2 結果與分析

2.1 對甘薯莖尖呼吸強度的影響

由圖1可以看出，甘薯莖尖的呼吸強度整體上呈先上升后下降的趨勢，各1-MCP處理組呼吸強度均得到了抑制，對照組在第6天出現呼吸高峰，且與各1-MCP處理組形成極顯著性差異(P<0.01)；貯藏9 d，各1-MCP處理組均出現呼吸高峰，其中1.5 μL/L組與0.5 μL/L組、1.0 μL/L 組均形成顯著性差異(P<0.05)。在貯藏后期，各1-MCP處理組均與對照組形成顯著性差異(P<0.05)，在貯藏15 d時，各組呼吸強度從大到小依次為對照組、0.5 μL/L 組、1.0 μL/L組和1.5 μL/L組。由此可見1-MCP 處理對延緩甘薯莖尖呼吸高峰出現及降低呼吸峰值有一定的效果，Reddy等[15]用1-MCP處理芒果的研究中也有類似的結果。這可能是1-MCP處理造成調控合成呼吸酶的基因不能被正常表達所導致的[16]。整體來看，3個1-MCP組均能有效降低甘薯莖尖的呼吸強度，延緩呼吸高峰的出現并減小呼吸峰值。

圖1 1-MCP處理對甘薯莖尖呼吸強度的影響

2.2 對甘薯莖尖葉綠素含量的影響

由圖2可以看出，在整個貯藏周期，甘薯莖尖的葉綠素含量隨貯藏時間的延長呈下降趨勢，與對照組相比，各1-MCP處理組均能較好地保持葉綠素含量，葉綠素降解較為緩慢。在貯藏6 d時，各組葉綠素含量從多到少依次為1.0 μL/L組、0.5 μL/L組、1.5 μL/L組和對照組，且各處理組均與對照組形成極顯著性差異(P<0.01)；在貯藏15 d時，1.0 μL/L組、0.5 μL/L組、1.5 μL/L組的葉綠素含量分別比對照組高20.7%，18.7%，16.7%，各處理組均與對照組形成極顯著性差異(P<0.01)。結果表明，1-MCP處理能顯著延緩甘薯莖尖在貯藏過程中葉綠素含量的下降。宋小青等[17]研究發現1-MCP處理能抑制葉綠素酶和脫鎂螯合酶的活性，延緩葉綠素降解，抑制脫植基葉綠素a、脫鎂葉綠酸a、脫鎂葉綠素a的生成，從而延緩果蔬顏色的改變。Gomez等[18]在西蘭花貯藏中的研究也發現，1-MCP 能影響葉綠素酶的基因表達。因此，1-MCP處理能抑制葉綠素降解，維持甘薯莖尖較高的葉綠素含量。

2.3 對甘薯莖尖VC含量的影響

如圖3所示，甘薯莖尖的VC含量在整個貯藏期呈下降趨勢。在貯藏6 d時，各1-MCP處理組VC含量顯著高于對照組(P<0.05)，可能是對照組呼吸強度大且在第6天出現了呼吸高峰，加速了VC含量的降低，而1-MCP處理能推遲甘薯莖尖呼吸高峰的出現，延緩營養物質的消耗。在貯藏15 d時，0.5 μL/L組和1.0 μL/L組VC含量分別比對照組高21.2%和16.3%，均與對照組形成顯著性差異(P<0.05)。作為非酶保護系統的一員，VC有著清除活性氧的作用。在果蔬細胞中，活性氧產生的位點主要包括葉綠體、線粒體等有較高氧化代謝活力的或維持電子傳遞的器官[19]。而1-MCP處理能減弱甘薯莖尖的呼吸作用，使自由基的產生減少，最終使VC的消耗減少。Ma等[20]在西蘭花的研究中發現1-MCP可以上調細胞中抑制VC降解的BO-DHAR和BO-GLDH基因的表達，并下調參與VC降解的BO-APX1和BO-APX2基因的表達，進而抑制VC含量的下降，說明1-MCP可能是通過影響相關基因的表達來起到維持VC含量的作用。在整個貯藏過程中，一定濃度的1-MCP處理能延緩甘薯莖尖VC含量的降低，0.5 μL/L和1.0 μL/L組在維持甘薯莖尖VC含量方面的效果更好。

圖2 1-MCP處理對甘薯莖尖葉綠素含量的影響

圖3 1-MCP處理對甘薯莖尖VC含量的影響

2.4 對甘薯莖尖相對電導率的影響

電導率為溶液中電解質的滲出率，能間接反映細胞膜的完整性，隨著甘薯莖尖的成熟衰老，細胞膜通透性增大，細胞內電解質向外滲透的速率增大，電導率值也會逐漸升高。1-MCP處理對甘薯莖尖相對電導率的影響見圖4。貯藏前期，各1-MCP處理組有效延緩了相對電導率的上升，在貯藏6 d時，各組相對電導率從大到小依次為對照組、1.5 μL/L組、1.0 μL/L組和0.5 μL/L組，各1-MCP 處理組相對電導率顯著低于對照組(P<0.05)。在貯藏9 d時，各1-MCP處理組相對電導率極顯著低于對照組(P<0.01)。1-MCP處理能提高抗氧化酶的活性，減小自由基對細胞的氧化傷害，延緩膜脂過氧化作用，減緩相對電導率的增加[21]。但在貯藏后期，各1-MCP處理組相對電導率上升較快，至貯藏15 d，與對照組的差異不大(P>0.05)。因此1-MCP處理在貯藏前期能抑制甘薯莖尖相對電導率的上升，其中0.5 μL/L組效果最好，但在貯藏末期效果不明顯(P>0.05)。

圖4 1-MCP處理對甘薯莖尖相對電導率的影響

2.5 對甘薯莖尖SOD活性的影響

如圖5所示，隨貯藏時間的延長，甘薯莖尖SOD活性呈先上升后下降的趨勢，在貯藏前期，SOD的活性會快速上升，起到抗氧化的作用[22]。在貯藏6 d時，達到最大值然后開始下降，可能是一種抗氧化防衛的反應機制[23]。在貯藏15 d時，SOD活性從大到小依次為1.0 μL/L組、0.5 μL/L組、1.5 μL/L組和對照組，且各1-MCP處理組均與對照組形成顯著性差異(P<0.05)。在整個貯藏期，1-MCP處理能顯著提高甘薯莖尖SOD活性，其中1.0 μL/L 組在貯藏后期效果最佳，能有效抑制超氧化物自由基的增加，降低細胞內活性氧的水平。Chen等[24]發現1-MCP處理可以延緩梨SOD活性的降低，與對照相比，1-MCP處理組氧化脅迫程度較輕，與本試驗結果一致。

2.6 對甘薯莖尖CAT活性的影響

1-MCP對甘薯莖尖CAT活性的影響見圖6。在貯藏前期，甘薯莖尖的CAT活性上升，并在貯藏6 d時達到最大值，SOD與超氧陰離子反應生成的H2O2可以被CAT及時清除，減少自由基的積累，起到保護細胞的作用。在貯藏中后期，CAT活性下降，可能是由于甘薯莖尖的生理代謝引發的衰老所致[25]，在貯藏6 d時，甘薯莖尖的CAT活性從大到小依次為1.5 μL/L組、1.0 μL/L組、0.5 μL/L組和對照組，其中，1.0 μL/L組和1.5 μL/L組均與對照組形成顯著性差異(P<0.05)，至貯藏15 d，各組間均形成顯著性差異(P<0.05)。果實成熟衰老的實質是活性氧積累及代謝失調的過程[26]，因此當果實體內活性氧積累過多時，必須通過抗氧化酶系統來維持活性氧水平的動態平衡[27]。對甘薯莖尖進行1-MCP處理能維持穩定的抗氧化酶系統，有利于及時清除細胞內過多的H2O2，維持細胞膜完整性，延緩衰老[28]。

圖5 1-MCP處理對甘薯莖尖SOD活性的影響

圖6 1-MCP處理對甘薯莖尖CAT活性的影響

2.7 對甘薯莖尖POD活性的影響

如圖7所示，隨著貯藏時間的延長，甘薯莖尖的POD活性整體呈上升趨勢，在貯藏中后期由于CAT活性降低導致POD的反應底物H2O2積累，進而誘導POD酶活性增大[29]。貯藏6 d時，各1-MCP處理組均與對照組形成極顯著性差異(P<0.01)，貯藏9～12 d，甘薯莖尖的POD活性從大到小依次為1.5 μL/L組、1.0 μL/L組、0.5 μL/L 組和對照組，且0.5 μL/L組POD活性顯著低于另外2個1-MCP處理組(P<0.05)。貯藏15 d時，甘薯莖尖的POD活性從大到小依次為1.0 μL/L組、1.5 μL/L 組、0.5 μL/L組和對照組。POD具有抗氧化的作用，因此當果蔬受到脅迫時，POD的活性會增加以清除產生的自由基，使自身細胞免受傷害，而1-MCP處理則有利于維持甘薯莖尖較高的POD活性，其中，1.5 μL/L組、1.0 μL/L組效果較好。Zhang等[30]在鱷梨的研究中也發現1-MCP處理能顯著提高POD活性，維持穩定的抗氧化酶系統，延緩衰老。

圖7 1-MCP處理對甘薯莖尖POD活性的影響

2.8 對甘薯莖尖腐爛率及感官評分的影響

如圖8所示，各組腐爛率均隨貯藏時間的延長呈上升趨勢，在貯藏9 d時，各1-MCP處理組均與對照組形成極顯著性差異(P<0.01)。在貯藏15 d時，腐爛率從大到小依次為對照組、1.5 μL/L組、0.5 μL/L組和1.0 μL/L組，且各組間均形成極顯著性差異(P<0.01)。對照組中部分甘薯莖尖腐爛嚴重，已經失去食用價值，而1.0 μL/L組甘薯莖尖腐爛率則較低，直至貯藏末期仍具備一定的商品價值，效果最好。1-MCP處理對延緩甘薯莖尖的腐爛有一定的作用，能起到延緩果實衰老、增加抗病性的效果[31]。但1.5 μL/L組在貯藏末期表現出較高的腐爛率，其保鮮效果相對0.5 μL/L組和1.0 μL/L組較差(P<0.01)，說明濃度過高反而會對果蔬貯藏產生不利影響，Jiang等[32]在草莓的研究中也發現較高濃度的1-MCP會降低PAL酶活性和酚類物質的含量，導致腐爛率上升。

隨著貯藏時間的延長，甘薯莖尖在外觀上出現黃化、萎蔫及腐爛等現象，在貯藏后期也產生了異味，因此，本試驗主要從色澤、氣味和質地3個方面來衡量甘薯莖尖感官品質的變化。由圖9可知，甘薯莖尖的感官評分在整個貯藏過程中呈下降趨勢，各1-MCP處理組較對照組感官評分下降較緩。在貯藏9 d時，對照組有輕微的萎蔫和泛黃現象，蔬菜的清香略微減弱，各1-MCP處理組則較好地保持了甘薯莖尖的品質，且均與對照組形成極顯著性差異(P<0.01)。貯藏第15天，對照組中約10%的葉片老化萎焉現象嚴重，色澤較差且伴有明顯的異味，已經低于消費者最低可接受度，感官評分極顯著低于1.0 μL/L 組(P<0.01)，1.0 μL/L組僅有輕微的泛黃、萎焉現象，仍具備一定的商品價值。在整個貯藏過程中，1-MCP 處理對維持感官評分具有較好的效果，其中1.0 μL/L 組效果最好。

圖8 1-MCP處理對甘薯莖尖腐爛率的影響

圖9 1-MCP處理對甘薯莖尖感官評分的影響

3 結論

通過研究不同濃度1-MCP處理對甘薯莖尖生理生化和保鮮效果的影響，綜合各指標的變化情況可以得出：1-MCP熏蒸處理對甘薯莖尖起到了一定的保鮮作用，能夠有效抑制呼吸并推遲呼吸高峰的到來，延緩了甘薯莖尖的黃化及腐爛；維持SOD、POD和CAT活性，調節了抗氧化酶系統；保持葉綠素及VC含量，維持了營養品質。其中，1.0 μL/L組在維持抗氧化酶系統，保持葉綠素含量，延緩感官評分下降及腐爛率上升等方面效果最佳，在貯藏9 d時保持了80.7%的葉綠素，感官評分仍能達到4.7分(5分制)，腐爛率也僅有5.98%，顯著優于對照及其他處理組，且在貯藏末期效果依然明顯。總體來看，1.0 μL/L 組保鮮效果最好。但在物流中，效率非常重要，因此能否通過提高1-MCP濃度來縮短熏蒸時間，在保持效果的同時提高效率，還有待進一步研究。