1-甲基環丙烯在西蘭花貯藏保鮮中的應用研究進展

李長亮，馮毓琴，魏麗娟，李翠紅，陳柏

1(甘肅省農業科學院農產品貯藏加工研究所，甘肅 蘭州，730070)2(甘肅省農業科學院黃羊麥類作物育種試驗站，甘肅 武威，733000)

西蘭花，又名青花菜、綠菜花、花椰菜、意大利芥藍等，屬于十字花科蕓薹屬，甘藍的一種變種。西蘭花口感清爽、營養豐富，主要含有蛋白質、碳水化合物、脂肪、礦物質、維生素等，其中花球中糖含量占西蘭花鮮重的7.3%，蛋白質占3.6%,VC含量是番茄的6倍，是蔬菜界中的VC之王。此外，還富含具有抗癌、延緩衰老等醫療保健作用的硫代葡萄糖苷、蘿卜硫素等成分，越來越受到人們的青睞，素有“蔬菜皇冠”之稱[1-4]。西蘭花直至19 世紀末至 20 世紀初傳入我國，但我國早已成為世界西蘭花生產大國，并且西蘭花是我國出口蔬菜中的佼佼者[5]。由于西蘭花采收后代謝活動十分旺盛，在室溫下1～2 d就會失綠轉黃，失水萎蔫，各種營養成分迅速降解，嚴重影響其商品價值和市場流通。因此，西蘭花采收后如何貯藏保鮮，顯得十分重要。目前冷藏結合氣調是西蘭花最有效的貯藏方法，但在我國冷鏈和氣調尚不普遍，西蘭花在采后多用泡沫箱加冰進行保鮮運輸，但運輸時冰塊會造成西蘭花機械損傷，同時冰塊融化后使西蘭花浸泡在水中，增加了被微生物感染的幾率[6]。加之在市場流通過程中總是不可避免地會經歷高溫環境。因此在常溫條件下，采用經濟有效的處理方法來延長西蘭花貨架期，更具實用價值。西蘭花屬于呼吸躍變型果實，對乙烯非常敏感[7-8]，通過控制內源乙烯的產生，或抑制外源乙烯的作用，來延緩呼吸高峰的出現，而延長貨架期和貯藏期，是一種有效可行的貯藏保鮮方法。1-甲基環丙烯(1-methylcyclopropene，1-MCP)是一種安全、穩定、無污染的乙烯作用抑制劑，它可以與乙烯受體不可逆結合，通過競爭乙烯作用受體影響乙烯的生理活動，從而抑制果蔬的成熟與衰老，廣泛應用于多種果蔬貯藏保鮮中，并取得了顯著的保鮮效果[9-20]。

國內外學者關于1-MCP在西蘭花貯藏保鮮方面的應用進行了大量研究，研究結果表明，1-MCP雖然不能抑制西蘭花內源乙烯的產量，但可抑制乙烯的生理作用，同時抑制花球褪綠黃化，使西蘭花呼吸強度一直保持較低水平，延遲呼吸峰的出現，從而延緩西蘭花的后熟衰老，延長貨架期。本文綜合分析了國內外近年來關于1-MCP在西蘭花貯藏保鮮中的應用，歸納其延緩西蘭花成熟衰老的調控機理，并對1-MCP在西蘭花采后貯藏保鮮中的應用和方法進行了綜述。

1 1-MCP處理對西蘭花采后生理和貯藏品質的影響

1.1 對感官品質的影響

西蘭花的食用部位主要是花蕾和花莖，特別是花蕾幼嫩，缺乏保護層，采后貯藏過程中極易失水、成熟衰老，花蕾隨之開放萎蔫。KU等[21]早期研究發現西蘭花采后在20～25 ℃室溫下1～2 d，花蕾花莖就會失綠轉黃，失去其商品價值。紀淑娟等[22]研究發現西蘭花在常溫貯藏條件下，經過1-MCP處理，第5天時，花球感官品質仍然良好，表現為可食用狀態。而不經過處理的西蘭花第3天開始感官品質快速下降，花球花蕾開始大面積黃化，黃化面積達到70% 左右，同時散發出難聞的氣味，第4天完全失去食用價值。

唐欣影[23]研究經過不同濃度1-MCP處理的西蘭花在常溫貯藏，結果顯示所有經過處理的西蘭花在貯藏過程中的感官品質都優于不經處理的對照組，尤其是1-MCP濃度為2 μL/L時效果最佳，在第8天時仍適合食用。而不經處理的西蘭花品質裂變很快，貯藏第4天時，對照西蘭花可食標準，各項指標已不符合人們食用的要求，這跟紀淑娟等[22]的研究結果基本相同。

綜上所述，經過2～3 μL/L 1-MCP處理，可以有效抑制西蘭花的黃化衰老，較好地保持感官品質，在常溫貯藏下可延長貨架期2～4 d。

1.2 對呼吸速率和乙烯合成量的影響

果蔬采收后有機物的積累減少，但呼吸作用還在進行，如果呼吸作用過強，就會大量消耗貯藏在果蔬里的有機物，致使品質下降，加速衰老，縮短貯藏期。因此控制果蔬采后呼吸作用，是果蔬貯藏保鮮過程中的關鍵。西蘭花又屬于呼吸躍變型蔬菜，對乙烯敏感，乙烯能夠明顯刺激呼吸作用加強。

吳振先等[24]研究發現1-MCP處理對抑制西蘭花乙烯產量上沒有顯著作用,反而略有刺激乙烯產生的作用,但其與乙烯受體發生不可逆結合，抑制乙烯誘導的成熟反應，可以延緩黃化1～2 d。MARIA等[25]發現1-MCP處理對鮮切西蘭花的呼吸速率影響顯著，進一步研究發現1-MCP主要通過抑制外源乙烯的作用而抑制呼吸強度，同時1-MCP處理可以有效抑制氨氣的產生。林本芳[26]的研究結果顯示1-MCP處理不僅使西蘭花呼吸峰推遲10 d出現，而且降低了呼吸峰值。但1-MCP處理后，在貯藏過程中西蘭花的乙烯生成速率呈先升高后降低的趨勢，且乙烯產量高于未處理的試驗組，這與吳振先等[24]的實驗結果一致。

諸多研究結果表明1-MCP處理對西蘭花乙烯生成速率沒有抑制作用，反而有刺激作用，但是可以抑制外源乙烯的作用，同時可以有效抑制呼吸速率，推遲呼吸高峰的出現，在西蘭花貯藏過程中可以起到保鮮作用。本文初步推斷1-MCP與乙烯受體結合后的產物會刺激內源乙烯的產生，但1-MCP與乙烯受體已發生不可逆結合，阻止了乙烯的信號傳導和生理效應，從而達到保鮮的效果。

1.3 對理化指標的影響

1.3.1 對葉綠素含量的影響

西蘭花花球中含有豐富葉綠素，葉綠素不穩定，在貯藏過程中極易降解，從而導致花球褪綠黃化，嚴重影響其整體感官品質[27]。袁晶等[28]研究了“優秀”、“春秋4號”、“博愛1號”和“Monaco”4個品種的西蘭花經過1-MCP處理后的葉綠素含量變化情況，發現隨著貯藏時間的增長，4個品種的葉綠素含量均呈下降趨勢，但經1-MCP處理4個品種西蘭花花球葉綠素的降解得到緩解,貯藏5 d后,所有1-MCP處理組花球中葉綠素含量均高于同期不經處理的對照組。GONG等[29]采用1-MCP、乙烯單獨處理和1-MCP處理后再用乙烯處理的方法，研究了乙烯和1-MCP對西蘭花葉綠素分解代謝的影響，結果顯示1-MCP對西蘭花葉綠素降解起到明顯的抑制作用，主要通過調節過氧化物酶和葉綠素酶的活性來延緩葉綠素降解，從而延緩黃化，達到保鮮的效果。

1.3.2 對可溶性固形物含量的影響

可溶性固形物(total soluble solid, TSS) 是指液體或流體食品中所有溶于水的化合物的總稱，包括糖、酸、維生素、礦物質等，果蔬中的可溶性固形物的主要物質是可溶性糖的含量，其能直接反映果蔬的成熟度和品質狀況[30]。王順玉等[31]研究發現西蘭花貯藏期間的可溶性固形物呈現一個先上升后下降的趨勢。國崇文[32]通過研究1-MCP處理結合聚乙烯(polyethylene，PE)包裝對西蘭花TSS的影響，貯藏前期發現經過1-MCP處理并進行PE包裝的西蘭花TSS明顯高于不經任何處理的對照組，只進行PE包裝的西蘭花TSS同樣高于對照組，初步判斷主要是PE袋抑制西蘭花大量失水以及組織大分子降解的作用。在貯藏后期發現，同樣PE包裝，但經過1-MCP處理的西蘭花TTS降解速率明顯低于未處理的。通過分析諸多研究，發現1-MCP對西蘭花貯藏前期TSS含量上升沒有顯著促進作用，后期在TSS含量下降過程中對其降解有明顯抑制作用。

1.3.3 對電導率和丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量的影響

MDA是膜脂過氧化的主要產物，MDA和電導率是評估果蔬在各種不同逆境條件下細胞損傷的2個有力指標[33]。在果蔬貯藏過程中，尤其是在低溫逆境條件下MDA含量和相對電導率可有效直觀地反映果蔬貯藏保鮮效果[34]。西蘭花在低溫貯藏條件下，MDA含量和相對電導率都一直呈上升趨勢[31],但經過1-MCP處理可以有效緩解相對電導率的升高。國崇文[32]用1、3、5 μL/L 3個濃度的 1-MCP處理西蘭花后，在貯藏過程中跟均能有效抑制相對電導率的升高，且3個濃度之間的差異不顯著。說明較小濃度的1-MCP已可以有效地抑制西蘭花相對電導率的升高。畢文慧等[35]先將西蘭花在50 mg/L 的 ClO2溶液中浸泡 3 min后，再以2.5 μL/L濃度的1-MCP密閉熏蒸24 h，貯藏在低溫下(<15 ℃)，研究觀察保鮮效果。結果發現只進行1-MCP處理，在貯藏前期可以有效抑制MDA含量增加，12 d后開始快速增加。但1-MCP結合ClO2處理，在后期仍能有效抑制MDA含量快速增加。本文認為1-MCP處理可以在一定程度上保持西蘭花細胞膜的完整性，維持膜的選擇通透性。

1.3.4 對酶活性的影響

果蔬在貯藏過程中，各種代謝活動和衰老，都是在一系列專用酶的作用下進行。諸多研究結果顯示1-MCP處理可以影響西蘭花貯藏過程中各種酶的活性，從而影響貯藏保鮮效果。現將各種貯藏條件下1-MCP對西蘭花各種酶活性的作用總結如表1所示。

表1 1-MCP對西蘭花酶活性的影響Table 1 Effect of 1-MCP on enzyme activity of broccoli

2 1-MCP對西蘭花功能性成份的影響

西蘭花之所以有“蔬菜皇冠”之稱，與其高含量的VC，豐富的硫代葡萄糖苷、蘿卜硫素等功能性成分密不可分。但在貯藏過程中VC、硫代葡萄糖苷、蘿卜硫素和類胡蘿卜素等含量都會因不斷分解而降低[31，39-41]。袁晶等[28]研究發現在 25 ℃貯藏期間,西蘭花中硫代葡萄糖苷、蘿卜硫素等含量都有不同程度的下降,而經 2.5 μL/L 1-MCP 處理3 d后含量均高于對照。YUAN等[37]同樣用2.5 μL/L 1-MCP 處理后在20 ℃條件下貯藏，研究發現5 d后VC和類胡蘿卜素含量分別是對照組的2倍和1.3倍。硫代葡萄糖苷含量在前2 d變化不顯著，第3天開始快速降低，5 d后處理組硫代葡萄糖苷損失率為32.4%，顯著低于對照組的42.7%。說明1-MCP處理可以有效抑制西蘭花在貯藏過程中VC、硫代葡萄糖苷、蘿卜硫素和類胡蘿卜素等功能性成份的降解，較好地維持其保健功能。

3 1-MCP處理聯合其他方法對西蘭花貯藏保鮮的效果

目前，有關西蘭花采后貯藏保鮮的方法多種多樣，主要有物理保鮮技術、化學保鮮技術和生物保鮮技術三大類[42]。其中物理保鮮技術包括光照處理、氣調處理、低溫保鮮與氣調相結合、熱處理、微真空處理、減壓冷藏、涂膜保鮮等，化學保鮮技術包括乙醇處理、臭氧處理、1-甲基環丙烯處理等，生物保鮮技術包括生物素處理、植物提取液處理等[42]。單一的保鮮方法還不能完全解決西蘭花不易貯藏保鮮的問題，多種保鮮方法相聯合，為西蘭花貯藏保鮮提供了新的保鮮途徑和思路。

張娜等[43]研究了1-MCP結合短波紫外線(UV-C)照射處理后冷藏(0 ℃)5 d和65 d后各理化指標的變化情況，發現用0.25 μL/L 的1-MCP熏蒸 20 h 后再用紫外燈照射 600 s 的處理組各理化指標都明顯優于1-MCP和UV-C照射單獨處理組。畢文慧等[35]研究了先用ClO2溶液浸泡后再用1-MCP熏蒸對西蘭花的保鮮效果，結果表明,1-MCP 結合ClO2處理能明顯抑制花球中VC、葉綠素和可溶性固形物的降解，整體感官品質也明顯優于單獨使用1-MCP和ClO2的對照組。證明 1-MCP 結合ClO2處理對西蘭花的保鮮效果得到提升，減少營養物質的損失，延長貨架期，保持其商品價值。郭衍銀等[44]研究了1-MCP結合殼聚糖對鮮切西蘭花的保鮮效果，結果顯示效果并不明顯。本文認為各種保鮮技術的相互聯合可能沒有疊加效應，但在一定程度上可以提升貯藏保鮮效果，各種保鮮技術聯合的最優組合條件還需要進一步研究、選擇、優化，以期達到最佳效果。

4 展望

1-MCP雖然不能抑制西蘭花在貯藏過程中乙烯的產量，但它可以與乙烯受體不可逆結合，阻止乙烯的信號傳導和生理效應，從而抑制呼吸強度，推遲呼吸峰的出現，以及提高各種過氧化物酶的活性，減少MDA和各種過氧化物的積累，保持了細胞膜的完整性和通透性，較好地維持了西蘭花的品質，提高了商品價值，在西蘭花常溫和低溫貯藏條件下都顯現出了廣闊的應用前景和較高的商業價值。

目前，從整體上來看，1-MCP在西蘭花貯藏方面的研究主要集中在應用層面上。在保鮮方面初步解決了西蘭花易黃化萎蔫，有效成份易降解的問題，特別是在常溫下延長2～4 d的貨架期，解決了大部分零售商因西蘭花貨架期短而不愿銷售的問題。在作用機理方面主要通過研究生理生化指標結合在其他果蔬上的保鮮機理，初步推斷總結了其對西蘭花的保鮮機理。在今后的工作中應著重研究以下幾個方面：(1)1-MCP自身雖然是一種安全、無污染的化學保鮮劑，但并不代表在其處理后的西蘭花中不會產生有害的代謝物，應進一步研究1-MCP處理后西蘭花在貯藏過程中有害代謝產物產生情況，對其安全性進行分析評估。(2)從分子水平分析研究其保鮮作用機理，特別是其對西蘭花內源乙烯產量的影響完全不同于辣椒、獼猴桃、蘋果和芒果等園藝產品的原因。(3)1-MCP結合其他保鮮方法初步取得了一定成果，但還遠遠沒有挖掘其最大潛能，需要進一步優化研究。(4)由于1-MCP熏蒸處理需要密閉空間，在生產實際中會存在一定困難，需要探索一種操作方便、經濟高效的處理方法，如采前噴灑或澆灌 1-MCP 水溶液等。