1-MCP在提高貯藏蘋果品質上的應用研究進展

鞠國棟，周海燕，尹超，李龍，尚濤

(泰安市食品藥品檢驗檢測研究院，山東泰安 271000)

1 中國蘋果的生產與貯藏概況

目前中國蘋果種植面積196萬hm2，產量4266萬t。主要有四大產區：西北黃土高原(陜、甘、晉、寧、青)產區，渤海灣(魯、冀、遼、津、京)產區，黃河故道(豫、蘇、皖)產區，西南冷涼高地產區。四大產區栽培面積分別占全國總面積的44%、34%、13%和3%。蘋果銷售主要靠內銷，出口比例相對低，出現產量過剩，采后貯藏壓力大。

2014～2015年中國蘋果貯藏保鮮能力約1200萬t，占總產量的1/3。20世紀70年代蘋果冷藏量不足10萬t，目前冷藏加氣調貯藏保鮮量可達800萬t左右。其中，機械冷藏量約占總貯藏量的62%，氣調貯藏量約占5%，土窯洞和通風庫貯藏量約占33%(約400萬t，主要分布在山西、甘肅、陜西)。全國現有冷庫庫容超過1100萬t，2015年蘋果入庫量占庫容的80%左右，存果比率持續上升。冷庫貯藏是目前蘋果貯藏主要方式，但存在影響入貯蘋果質量的問題，如多數設施采用傳熱差10℃的設計，尚待優化；設施廣泛利用的-7.5℃蒸發溫度、制冷效率較低。氣調貯藏[1]期長、效果好，未來將有較快地發展，而1-甲基環丙烯(1-MCP)結合氣調處理是保持蘋果貯藏品質的有效方法。

2 1-MCP對果蔬的保鮮機理與使用方法

2.1 1-MCP的保鮮作用機理

1-MCP是人工合成的含雙鍵的環狀碳氫化合物，常溫常壓下為氣體，無色無味，沸點10℃，液態下不穩定。1-MCP和乙烯均可吸引乙烯受體中金屬離子的電子并與之配對，但兩者的結合有不同。在正常情況下,乙烯與受體中的金屬原子相結合，引起受體結構改變，隨后又從受體上脫落下來,乙烯受體即激活。而1-MCP屬高應變分子，靠自身雙鍵與受體金屬結合后而不發生解離，防止了乙烯與其受體的結合。1-MCP與受體的這種結合也可阻礙植物形成生理活性物質，從而破壞乙烯的信號轉導,抑制其所誘導的與果蔬后熟相關的系列生理生化反應,延長果蔬貨架期50%～200%以上。例如，1-MCP處理能有效延緩桃、草莓、獼猴桃等果實采后成熟和衰老的進程；改善采后蘋果的貯藏性狀；延緩梨、油桃、獼猴桃、芒果、酸橙等呼吸躍變型果實的成熟和軟化，延長貯藏時間。

2.2 1-MCP的使用方法

常溫常壓下，市售1-MCP保鮮劑產品常包埋在固體中或溶解在液體中，便于運輸和使用。用1-MCP處理果蔬的方法十分便捷，只需要將保鮮劑產品與果蔬同時密封，釋放出1-MCP氣體熏染一定時間，即可達到保鮮處理的效果。處理的果蔬種類不同，其所需的1-MCP濃度和溫度也不相同。蘋果和獼猴桃采后1-MCP保鮮處理通常用1.0μL/L的質量濃度，黃冠梨則需用1.5μL/L。

依據果蔬所需1-MCP處理的質量濃度和保鮮劑產品的有效質量分數，1-MCP保鮮劑的用量計算如下：

X=m/A ，m=ρ×V，m=(ρ×C×V)/106 ，最后，X=(C×V×ρ)/(A×106)

式中：X為1-MCP保鮮劑產品用量(g)；m為達到使用質量濃度所需1-MCP的絕對質量(g)；A為保鮮劑產品中1-MCP的質量分數(%)；C為設定的1-MCP質量濃度(μL/L)；V 為處理空間體積質量(L)；ρ為(54g×273)/[22.4L×(273+T)](g/L)；54為1-MCP的摩爾質量(g)；22.4為標準狀況下1-MCP氣體的摩爾體積(L)；T為1-MCP處理果品時處理空間的溫度(℃)。

3 1-MCP在蘋果采后貯藏中的應用效果

3.1 1-MCP對蘋果內源乙烯產生的的影響

1-MCP可抑制果實內源乙烯的產生，減小乙烯對果實組織產生作用，延長貯藏期[2]。早熟品種通常比晚熟品種內源乙烯產生的比例要高。1-MCP處理晚熟的Empire和Delicious品種后，其內源乙烯增加量很少且果實發生逐步軟化[2]。雖然1-MCP對乙烯受體產生不可逆抑制，但果實在呼吸躍變期可產生新的乙烯受體[3]。在一定范圍內增加1-MCP的濃度可以延遲蘋果的后熟和降低內源乙烯的濃度。對于內源乙烯產生量大的早熟品種，尤其是在采收期已進入呼吸躍變的品種如發現、夏綠、七月鮮、夏紅等，其內源乙烯濃度很高，外源1-MCP對其幾乎沒有作用[2]。

3.2 1-MCP處理對蘋果色澤的影響

蘋果的色澤是由花青苷、類胡蘿卜素及葉綠素等色素共同作用的結果。蘋果幼果底色多為綠色，隨著果實的成熟，葉綠素含量降低而花青苷含量升高，果面逐漸轉為紅色(葉綠素含量高果實呈暗紅色，葉綠素含量低果實呈鮮紅色)。花青苷決定果實紅色的著色程度，葉綠素和類胡蘿卜素形成果皮的底色，決定果實的鮮艷程度，這3種色素的含量最終決定著紅色蘋果果皮的色澤[4]。果實貯藏后期，表光亮度降低、色澤變暗、果皮褪色變黃，果實商品品質下降。

紅色品種花青苷的含量隨果實的成熟迅速增加。Natalia M Villarreal等(2010)研究發現，1-MCP處理的草莓可抑制花青苷的積累，對貯藏前期花青苷的積累起抑制作用且延緩貯藏后期花青苷的降解，抑制葉綠素a、葉綠素b的降解，延緩類胡蘿卜素的積累[5]。

3.3 1-MCP處理對蘋果呼吸作用的效應

果品的貯藏壽命與呼吸強度成反比，呼吸作用越強，生理代謝越旺盛，營養物質消耗越快。呼吸躍變型果實指果實從發育、成熟到衰老的過程中呼吸作用的變化，果實發育定形之前呼吸強度下降，成熟開始時急劇上升，至高峰后轉為下降，直到衰老。蘋果屬于呼吸躍變型果實，當進入呼吸躍變期貯藏性會急劇下降。1-MCP處理能夠推遲蘋果、柿、李等果實呼吸高峰的出現，降低果實采后呼吸作用的速率。可能與1-MCP處理爭奪了內源乙烯與受體結合的機會，抑制了乙烯誘導的相關反應相關。

3.4 1-MCP處理對抑制蘋果貯藏病害的效應

蘋果在貯藏期間發生的病害可分為真菌病害和生理病害兩類。前者由微生物侵染引起，后者是由生長貯藏條件不適或缺素引起。后者如貯藏期常見的虎皮病的發生、蔓延與貯藏環境的氣體成分有關，一旦發生就表現為整庫受害。Whitaker等對1-MCP可以抑制貯藏性生理失調、虎皮病的假設進行測試表明，1-MCP氧化產生的乙烯、α-法尼烯、倍半萜烯可以抑制虎皮病的發展[6]。還有研究發現，1-MCP保鮮劑可以抑制虎皮病在蘋果和梨中的發展[7-10]；1-MCP單獨使用幾乎完全抑制虎皮病，與氯化鈣一起使用會削弱1-MCP對抑制虎皮病的效用[11]；1-MCP單獨使用會增加苦痘病的發病率[7-10]。

3.5 1-MCP處理對蘋果硬度的效應

蘋果貯藏期間硬度會逐漸下降。用1-MCP單獨處理蘋果比用氯化鈣+1-MCP和用氯化鈣單獨處理蘋果，可使蘋果在貯藏后期硬度下降更慢。

4 貯藏蘋果1-MCP應用的方法

4.1 1-MCP處理的濃度

在一定1-MCP濃度范圍內，處理效果隨濃度的增加而增強。蘋果硬度和可滴定酸含量與1-MCP處理濃度之間呈正相關[1]。孫希生等研究發現，對于金冠、喬納金、紅富士和津輕蘋果，常溫下，0.50μL /L和1.0μL/L的1-MCP處理效果好于0.25μL/L的1-MCP處理的果實，高濃度處理之間差異不大。實際應用中建議使用1-MCP濃度為0.50μL/L[12]，在普通冷藏條件下，新紅星蘋果若貯藏期不超過180天，1-MCP用0.25μL/L濃度處理即可，若貯藏期超過180天則適于用0.50μL /L或1.0μL /L濃度處理[1]。王志華等對紅富士的研究也得到類似結論[13]，在冷藏條件下，短期貯藏用0.1μ/L濃度的1-MCP處理就可以取得顯著的效果，若較長期貯藏，1-MCP處理宜用0.5～1.0μL/L濃度。有報道指出，在20℃條件下，0.7μL/L濃度的1-MCP即可使蘋果果實的乙烯受體達到飽和[14]。另有報道指出，當1-MCP的濃度過高時，反而會增加果實腐爛率。最可能的原因是高濃度的1-MCP抑制了某些有利的或者是激發某些不利的代謝系統干預了果實組織自身的自然防御系統[15]。

4.2 1-MCP處理的時間

1-MCP對一些果品貯藏性狀的影響與1-MCP的使用劑量和處理時間有關。當1-MCP處理濃度大時，處理時間可以稍短；處理濃度較小時，處理時間可以延長。紅富士貯藏中處理濃度1.0μL/L時，處理時間一般為 12～24 小時，當貯藏溫度為0～2℃時，適宜處理時間為24小時。

4.3 1-MCP處理的溫度

李瑩研究1-MCP處理富士蘋果后的理化品質，經不同溫度、不同時間貯藏后轉入貨架發現隨貯藏時間的延長，低溫貯藏1-MCP處理后的蘋果理化品質在貨架期均逐漸表現為最佳[16]。呂天星等對岳帥蘋果的研究表明，0℃條件下1-MCP處理的蘋果貯藏時間比常溫下1-MCP處理的果實貯藏時間長出1倍有余[17]。

1-MCP對果品貯藏性狀的改善效果在低溫條件下會受到一定影響。Mir NA等研究發現，隨著貯藏溫度的降低，1-MCP處理對蘋果性狀的改善效果逐漸減弱，Reid等[18]研究表明，在2℃條件下1-MCP抑制乙烯效果要求的濃度較高或處理時間較長。Sisler等[2]認為在低溫條件下1-MCP與乙烯受體結合減少。Ku[19]等認為高溫條件下1-MCP可能會更好地接近乙烯結合位點并與之結合。此外，低溫可能導致1-MCP氣體滲入植物組織的能力下降或與受體結合能力降低，在一定溫度范圍內，溫度越高，1-MCP處理的效用越明顯。

4.4 蘋果采后1-MCP處理的時期

李江闊等以富士、金冠蘋果為試材研究發現，蘋果采后用1-MCP處理的作用效果隨著處理時期的延遲而下降，采后蘋果在2周內進行1-MCP處理可以保持較好的貯藏效果[20，21]。

4.5 1-MCP處理與貯藏方式結合

一些研究表明，在氣調貯藏條件下，1-MCP對果品貯藏性狀改善效果發揮的更好[17]。韓冬芳研究了室溫、冷藏庫、氣調庫3種貯藏方式下，富士蘋果經1-MCP處理后貯藏性狀的改善情況[22]發現，1-MCP均能有效抑制乙烯的產生，并延緩貯藏過程中果實硬度及可滴定酸含量的下降。同時，貯藏90天后，室溫貯藏條件下1-MCP處理果實的硬度和可滴定酸含量均比冷庫貯藏的對照果實高；貯藏150天后，冷庫貯藏條件下1-MCP處理果實的硬度和可滴定酸含量均比氣調貯藏的對照果實高，因此1-MCP處理可減少短期貯藏果實對冷庫貯藏條件的依賴，也可減少長期貯藏果實對氣調貯藏條件的依賴。但貯藏環境溫度過高尤其是當果實溫度高于 20℃時，不建議使用 1-MCP 處理。因為溫度過高會導致庫內短時間內二氧化碳濃度過高產生二氧化碳傷害。在冷藏條件下，一般建議貯藏溫度以0～2 ℃為宜，氣調貯藏條件下，貯藏溫度以0～1 ℃為宜。

5 小結與討論

近年來，1-MCP在果蔬保鮮上的應用研究越來越多，對于呼吸躍變型果實，1-MCP能阻礙乙烯與受體正常結合，從而阻礙其形成生理活性物質，破壞乙烯的信號傳導，達到延緩果蔬衰老的效果。研究表明，蘋果采后用1-MCP處理能降低呼吸強度，保持果實貯藏品質，延長貨架期。不同采收期、處理溫度、處理時間都會影響到蘋果貯藏保鮮的效果，同時1-MCP處理可以減少蘋果貯藏病害的發生及蔓延。1-MCP在果蔬采后貯藏方面有很大的應用前景，但不同品種、不同果蔬處理的時間、濃度以及氣調庫的氣體成分、溫度以及濕度都不盡相同，且存在某些果蔬不適合1-MCP處理的情況，所以在1-MCP應用方面應根據不同的情況作出不同的處理方案，達到1-MCP合理應用的效果。蘋果在冷庫貯藏條件下，一般用1.0μL/L的1-MCP處理12～24小時，以延長貯藏時間，保持果實品質。