外源乙烯处理对采后蓝莓感官性状和呼吸代谢的影响

姜爱丽，孟宪军，胡文忠，王艳颖，姜 波

(1.沈阳农业大学食品学院，辽宁沈阳110161; 2.大连民族学院生命科学学院，生物化学工程国家民委-教育部重点实验室，辽宁大连116600)

外源乙烯处理对采后蓝莓感官性状和呼吸代谢的影响

姜爱丽1，2，孟宪军1，*，胡文忠2，王艳颖2，姜 波2

(1.沈阳农业大学食品学院，辽宁沈阳110161; 2.大连民族学院生命科学学院，生物化学工程国家民委-教育部重点实验室，辽宁大连116600)

为了探索外源乙烯气体处理对采后蓝莓果实感官性状和呼吸代谢的影响，在1℃条件下，将蓝莓果实在浓度为0.1、1.0、10mL/L的乙烯环境中密闭处理48h后进行贮藏。贮藏期间分析测定了蓝莓果实的感官性状、果肉乙烯含量、鲜果乙烯释放量、呼吸速率、果实硬度、腐烂率以及抗病与衰老相关酶的活性等指标。实验结果表明:与对照相比，不同浓度的乙烯处理均可提高蓝莓果实多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)这3种抗病相关酶的活性，但10mL/L的乙烯处理增加了内源乙烯的合成，进而加快了呼吸代谢和衰老的速率，而0.1mL/L和1.0mL/L的乙烯处理提高了蓝莓果实的抗性和贮藏效果。蓝莓果实的亮度差值和感官评定结果间存在着极显著相关性关系(P＜0.01)。

蓝莓，外源乙烯处理，感官性状，呼吸代谢

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

实验用蓝莓品种为“蓝金” 在大连大学蓝莓基地采收，树体为五年生，选无机械伤和病虫害的商业成熟果实，采后立即运回实验室进行实验;磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、盐酸、甲醇、愈创木酚、邻苯二酚、亚油酸、三氯乙酸、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、EDTANa2、H2O2、巯基乙醇、硼酸、硼砂、苯丙氨酸、聚乙烯吡咯烷酮 以上试剂均为分析纯;无尘纸 苏州静雅无尘科技有限公司，WIP-0604型。

气体检测仪CHECK POINT型 丹麦产;电子天平PL203 上海;紫外可见分光光度计Lamda-25美国PE公司;气相色谱GC-2010型高效液相色谱仪LC-20AB型 日本岛津公司;台式高速冷冻离心机BR4i型 法国Jouan公司;匀浆机T25型 德国IKA公司;质构仪TA.XT Plus型 英国SMSTA公司。

1.2 实验方法

1.2.1 实验材料预处理 先将果实预冷8h，然后进行实验。将果实密闭于真空干燥器中，向干燥器内注入折算好体积数的纯乙烯气体，分为4组处理:第1、2、3组加入的乙烯浓度分别为0.1、1、10mL/L，第4组为对照，只做密闭处理，密封时间均为48h，然后取出在空气中通风6h，最后分别用0.04mm厚的聚乙烯薄膜袋不扎口包装进行贮藏。整个过程包括预冷、密封、通风和贮藏的温度均为1℃。每10d取样一次进行各项指标的测定。

1.2.2 测定的指标与方法

1.2.2.1 感官指标的测定 颜色的测定:用CR410型色差计测定果实表面的L*值，进行果实亮度的比较分析。L*值(亮度)的取值范围为0%～100%:0%代表黑色;100%代表白色。先在贮藏温度下直接测定果实亮度，然后用无尘纸轻拭果实表面，在不对果实造成任何机械伤的前提下将果实表面的蜡质擦拭干净，然后测定去蜡质后果实表面的亮度，最后计算去除蜡质前后果实亮度的差值，亮度差值=果实亮度-去蜡质后果实亮度。

感官评定根据品评组人员的感官打分，结果分为五个等级。5分:外观完好，表层蜡质无损，风味浓，与采收时的外观和口感相当或更好;4分:外观基本完好，表层蜡质略有脱落，风味正常，接近采收时的外观和口感;3分:外观尚可，表层蜡质轻微脱落，风味较正常，比采收时的外观和口感稍差;2分:表层蜡质脱落较严重，风味淡，与采收时外观和口感差异较大，可食性差;1分:表层基本无蜡质，风味很淡或有异味，基本不可食用。

亮度差值和感官评定相关性研究:采用SPSS软件进行双变量相关性检验，其中初始值数据(0d时的亮度差值和感官评定结果)在相关性研究中只出现1次。

1.2.2.2 果肉乙烯含量、鲜果乙烯释放量、呼吸速率和果实硬度的测定 果肉乙烯含量的测定:用GC-9A型气相色谱测定，取样和测定方法参照Tian等［5］的方法并加以改进:取50g果肉，加50g 20%三氯乙酸，在冰浴中匀浆，称取5g混合物装入10mL青霉素瓶中加盖密封，样品放入-18℃冷冻箱中保存。测定时先将样品放在40℃水浴锅中加热1h，然后用注射器抽取0.5mL气样，用装有氢火焰离子化检测器(FID)的GC-2010型气相色谱仪测定乙烯含量。色谱柱和测定方法参见鲜果乙烯释放量的测定，结果以μL C2H4/kg表示。

鲜果乙烯释放量的测定:将样品放在密闭的干燥器中静置2h，以标准乙烯做标样，根据标准样品回归方程进行计算。用装有FID的GC-2010型气相色谱仪测定乙烯释放量，柱温85℃，进样温度为120℃，检测器温度200℃，结果以μL C2H4/(kg·h)表示。

呼吸速率的测定:先将500g果实放在密闭的干燥器中静置1h，然后用带有TCD检测器的GC-2010型气相色谱测定密闭环境中CO2含量，从而推算出CO2的释放速率，结果以mL CO2/(kg·h)表示。

果实硬度用英国产TA.XT Plus型质构仪进行测定，选用直径为5mm的P/5型不锈钢探头，测定的速度为1.0mm/s，穿透距离为7mm，第一个峰的峰值即为硬度值，结果用g表示。

1.2.2.3 抗病与衰老相关酶活性的测定 多酚氧化酶(polyphenoloxidase，PPO)以及过氧化物酶(peroxidase，POD)活性的测定参照 Jiang等［6］的方法;苯丙氨酸解氨酶(phenylalnine ammonialyase，PAL)活性的测定参照Koukol等［7］的方法;脂氧合酶(lipoxygenase，LOX)活性测定参照姜爱丽等的方法［8］。以每克果实每分钟在特定波长条件下吸光值变化1为1个酶活单位，结果用U表示。

1.2.2.4 果实腐烂率 腐烂率(%)=(烂果数/总果数)×100%。烂果是指果实表面至少有一处发生汁液外漏、严重软化或腐烂现象。

1.2.2.5 统计方法 数据用SPSS软件进行统计分析，采用新复极差法进行方差分析，检验差异显著性。实验重复3次。

2 结果与分析

2.1 不同浓度的乙烯处理对蓝莓果实感官指标的影响

果实亮度在贮藏过程中呈下降趋势见图1(A)。20d后(包括20d)，10mL/L乙烯处理的果实亮度下降的速度最快，30d和40d时与对照和其他处理的差异达到显著性水平(P＜0.05)，而0.1mL/L和1mL/L乙烯处理的果实亮度在20d后高于对照。

去蜡质后果实亮度也呈下降趋势见图1(B)，其中0.1mL/L乙烯处理的去蜡质后果实亮度下降的速度最慢，整个贮藏过程中始终显著高于10mL/L乙烯处理，而10mL/L乙烯处理在20d后仍表现出最快的下降速度，40d时显著低于对照和其他处理(P＜0.05)。

亮度差值随着贮藏时间的延长而下降见图1 (C)，前30d时1.0mL/L乙烯处理的亮度差值最高，并在20d和30d时显著高于对照和其他处理(P＜ 0.05)，但40d时下降迅速，并低于0.1mL/L乙烯处理。对照在10d和20d时亮度差值最低，30d和40d时10mL/L乙烯处理的亮度差值最小。亮度差值能代表果实表面蜡质的多少，当蜡质较多时，亮度差值较大，随着贮藏时间的延长以及蜡质的降解和脱落，亮度差值会越来越小。蓝莓果实表面的蜡质不仅是其成熟度的标志，而且能有效地阻止微生物的侵染并降低蒸腾失水速率［9］。同时，蜡质的多少也直接决定了蓝莓的外观品质和商品价值，因此我们测定和统计了果实亮度、去蜡质后测定果实亮度以及二者的亮度差值(果实亮度-去蜡质后果实亮度)，其中亮度差值更能直观地代表保鲜效果和外观品质。

感官评定结果如图1(D)所示，0.1mL/L和1.0mL/L的乙烯处理最能有效保持感官品质，尽管二者间的差异不显著(P＞0.05)，但这两种处理的感官评定结果始终显著高于对照和10mL/L的乙烯处理(P＜0.05)，10mL/L乙烯处理的感官评分结果最低，并在20、30、40d时显著低于对照(P＜0.05)。

图1 不同浓度的乙烯处理对蓝莓果实亮度(图A)、去蜡质后果实亮度(图B)、亮度差值(图C)和感官评定结果(图D)的影响

为了进一步确定亮度差值是否能真正代表感官品质，采用双变量相关性检验的方法统计分析了亮度差值与感官评定结果间的相关性，结果如图2所示，亮度差值与感官评定结果间存在着极显著正相关关系(P＜0.01)，相关系数r=0.8922，说明亮度差值能很好地代表保鲜效果和感官品质。

图2 蓝莓果实亮度差值与感官评定结果相关性关系研究

2.2 不同浓度的乙烯处理对蓝莓果肉乙烯含量、鲜果乙烯释放量、呼吸速率和果实硬度的影响

蓝莓果肉乙烯含量和鲜果乙烯释放量的变化既有区别又有联系，见图3(A和B)。10mL/L乙烯处理使蓝莓果肉乙烯含量和鲜果乙烯释放量显著增加，该处理10d时果肉乙烯含量和鲜果乙烯释放量达到12.56μL C2H4/kg和48.6μL C2H4/kg，分别是0d时的2.5倍和1.7倍，而其他浓度的乙烯处理并不增加果肉乙烯含量和乙烯释放量。贮藏过程中10mL/L乙烯处理的蓝莓果实果肉乙烯含量始终显著高于对照和其他处理(P＜0.05)，而鲜果乙烯释放量并不始终保持最高水平，10d时10mL/L乙烯处理的蓝莓鲜果乙烯释放量的增加可能是由于高浓度外源乙烯启动了内源乙烯的合成所致，只有较高浓度的外源乙烯处理才能启动蓝莓内源乙烯合成量的增加，进而启动和加速一系列的衰老进程。但随后乙烯释放量又趋于正常水平，贮藏后期(30d和40d时)随着腐烂率的增加，该处理的鲜果乙烯释放量也迅速上升。

呼吸速率在贮藏过程中均呈上升趋势见图3 (C)，但0.1mL/L和1.0mL/L乙烯处理能有效抑制呼吸速率上升的速度，两种处理的呼吸速度在30d和40d时极显著低于对照和10mL/L乙烯处理(P＜0.01)。而10mL/L乙烯处理加速了果实呼吸代谢速率，表现为20d时呼吸速率急剧上升，极显著高于对照和其他两种乙烯处理(P＜0.01)。

果实硬度呈先上升后下降的趋势见图3(D)，其中0.1mL/L和1.0mL/L乙烯处理的果实硬度在贮藏前期上升的幅度较大，后期下降的幅度较小，40d时两种处理的果实硬度分别比 0d时低 16.5%和23.9%，而对照和10mL/L乙烯处理的果实硬度在10d时虽略有上升但随后下降迅速，20d和30d时10mL/L乙烯处理的果实硬度显著低于对照和其他两种浓度的乙烯处理(P＜0.05)，说明较低浓度的乙烯处理有利于保持果实硬度，而高浓度乙烯则加速了果实的软化。

图3 不同浓度的乙烯处理对蓝莓果肉乙烯含量(图A)、果实乙烯释放量(图B)、呼吸速率(图C)和果实硬度(图D)的影响

2.3 不同浓度的乙烯处理对蓝莓果实中与抗病相关的酶活性的影响

PPO活性变化如图4(A)所示，对照和3个浓度乙烯处理果实的PPO活性均呈先上升后略有下降的趋势，但10mL/L乙烯处理的果实整个贮藏过程中PPO活性始终显著高于对照和其他两种乙烯处理(P＜0.05)，30d时高达203.84U，是采收时的2.46倍。而对照和0.1mL/L乙烯处理以及1.0mL/L乙烯处理的PPO活性间差异不显著(P＞0.05)。

与对照相比，3种浓度的乙烯处理均能有效提高果实的POD活性，见图4(B)。尽管对照和10mL/L乙烯处理的POD活性均呈先上升最后略有下降的趋势，但10mL/L乙烯处理的POD活性始终显著高于对照(P＜0.05)，而1.0mL/L乙烯处理和0.1mL/L乙烯处理的POD活性在整个贮藏过程中呈一直上升趋势，10d和30d时10mL/L乙烯处理的POD活性显著高于对照和其他两种浓度的乙烯处理(P＜0.05)，20d和40d时0.1mL/L乙烯处理以及1.0mL/L乙烯处理的POD活性显著高于对照和10mL/L乙烯处理(P＜0.05)。

尽管对照的PAL活性在贮藏过程中也呈先升高后下降趋势，但始终低于3种浓度的乙烯处理见图4 (C)，并在10、30、40d时的差异达显著性水平(P＜0.05)。说明乙烯处理能有效提高蓝莓果实的PAL活性。3种浓度的乙烯处理中以10mL/L乙烯处理最有利于PAL活性的提高，30d时显著高于对照和其他两种浓度的乙烯处理(P＜0.05)。

对照、0.1mL/L乙烯处理及1.0mL/L乙烯处理的LOX活性变化趋势相似见图4(C)，在整个贮藏过程中均呈略微上升趋势，并于10、30、40d时极显著低于10mL/L乙烯处理(P＜0.01)。10mL/L乙烯处理在10d和30d时出现两次LOX的活性高峰，其中30d时LOX活性高达21.1U，是采收时的3.35倍，分别比同期的对照、0.1mL/L乙烯处理以及1.0mL/L乙烯处理高52.6%、48.7%和65.7%。LOX能专一的催化含有顺，顺-1，4-戊二烯结构的多元不饱和脂肪酸加氧反应，导致细胞膜结构受到破坏［10］，其活性的上升会导致膜脂过氧化作用的加剧。实验中1.0mL/L乙烯处理引发LOX活性高峰的出现会加速衰老进程。

图4 不同浓度的乙烯处理对蓝莓PPO活性(图A)、POD活性(图B)、PAL活性(图C)以及LOX活性(图D)的影响

2.4 不同浓度乙烯处理对蓝莓果实腐烂率的影响

从图5可以看出，10mL/L的乙烯处理加速了蓝莓果实的腐烂，1℃条件下40d时蓝莓果实的腐烂率高达14.0%，显著高于对照和另外两种浓度的乙烯处理(P＜0.05)。与对照相比，0.1mL/L的乙烯处理和1.0mL/L的乙烯处理可有效地抑制果实腐烂的发生，两种浓度乙烯处理的果实腐烂率在20、30、40d时均显著低于对照和10mL/L的乙烯处理果实(P＜0.05)。

图5 不同浓度的乙烯处理对蓝莓腐烂率的影响

3 结论

尽管3种浓度的乙烯处理都能增加蓝莓果实抗性相关酶(包括PPO、POD、PAL和LOX)的活性，但与对照相比，10mL/L的乙烯处理却启动了蓝莓的衰老进程，表现为贮藏期间果肉和鲜果乙烯量的增加、呼吸速率加快和促进衰老的LOX活性的增加、果实硬度的下降以及腐烂率的上升，而 0.1mL/L和1.0mL/L的乙烯处理却能有效地降低蓝莓果实呼吸代谢速率并保持感官品质，可见，适当浓度的乙烯处理能引发蓝莓果实的防御反应，从而提高保鲜效果，延长保质期。乙烯不仅是一种调节植物后熟衰老的植物激素，还是介导植物产生抗病防御反应的重要第二信使［11］，乙烯通过促进PAL和POD活性的升高、使富含羟脯氨酸的糖蛋白在细胞壁中积累以及提高植保素和木质素的合成率等方式提高植物的抗病防御能力［12-13］。同时，乙烯还能促使单宁的迅速生成［14］，合成的单宁能与蛋白紧密结合，因此具有很好的防御功能，另外，单宁的聚合物-类黄酮以及单宁的水解产物-没食子酸都是苯丙烷代谢途径的产物，都具有很好的抗氧化性和防御能力。

本实验结果表明，乙烯处理对蓝莓既有催熟作用又能引发防御反应，较高浓度(10mL/L)的乙烯处理会引起内源乙烯合成量的增加，表现为促进呼吸代谢的加速和衰老进程的加快，而较低浓度的乙烯处理没有引起内源乙烯合成量的增加，表现为抗性和贮藏效果的提高。新鲜蓝莓表面的蜡质层较厚，因此鲜果的亮度值和去蜡质后亮度值之差(亮度差值)较大，随着贮藏时间的延长和蜡质的脱落，亮度差值会越来越小。本实验结果证实，亮度差值和感官评定结果间存在着极显著相关性关系(P＜0.01)，将来可以用简单的测定亮度差值的方法来衡量果实的保鲜效果和品质。

［1］李亚东，刘海广，张志东，等.我国蓝莓产业现状和发展趋势［J］.中国果树，2008(6):67-69，71.

［2］Schotsmans W，Molan A，MacKay B.Controlled atmosphere storage of rabbiteye blueberries enhances postharvest quality aspects［J］.Postharvest Biology and Technology，2007，44(3): 277-285.

［3］Chiabrando V，Giacalone G.Shelf-life extension ofhighbush blueberry using 1-methylcyclopropene stored under air and controlled atmosphere［J］.Food Chemistry，2011，126:1812 -1816.

［4］姜爱丽，孟宪军，胡文忠，等.高CO2冲击处理对采后蓝莓生理代谢及品质的影响［J］.农业工程学报，2011，31(3):362 -368.

［5］Tian S P，Folch E，Pratella G C.The correlation of some physiological propertiesduring ultra low oxygen storage in nectarine［J］.Acta Hortculture，1996，374:131-140.

［6］Jiang Aili，Tian Shiping，Xu Yong.Effect of CA withhigh-O2orhigh-CO2concentrations on postharvestphysiology and storability of sweet cherry［J］.Acta Botanica Sinica，2002，44 (8):925-930.

［7］Koukol J，Conn E E.The metabolism of aromatic compounds inhigher plants.IV.Purification and properties of the phenylalaninedeaminase of Hordeum vulgare［J］.Journal of Biological Chemistry，1961，236:2692-2698.

［8］姜爱丽，马艳，胡文忠，等.切割伤害对油桃果实后熟软化及乙烯合成的影响［J］.食品科学，2010，31(2):264-268.

［9］özgen M，Palta J P，Smith J D.Ripeness stage atharvest influences postharvest life of cranberry fruit:physiological and anatomical explanations［J］.Postharvest Biol and Technol，2002，24:291-299.

［10］陈昆松，张上隆.脂氧合酶与果实的成熟衰老［J］.园艺学报，1998，25(4):338-344.

［11］ Yang Y，Shah J，Klessig D F.Signal perception and transduction in plantdefense responses［J］.Genes and Development，1997(11):1621-1639.

［12］董汉松.植物诱导抗病性原理和研究［M］.北京:科学出版社，1995.

［13］Brown G E，Lee H S.Interactions of ethylene with citrus stem -end rot caused by Diplodia natalensis.［J］.Phyto-pathology，1993，83:1204-1208.

［14］Heldt H W，Heldt F.植物生物化学［M］.北京:科学出版社，2007:430-454.

Effects of exogenous ethylene treatments on sensory properties and metabolism of postharvest blueberry fruits

JIANG Ai-li1，2，MENG Xian-jun1，*，HU Wen-zhong2，WANG Yan-ying1，JIANG Bo2
(1.College of Food Science，Shenyang Agricultural University，Shenyang 110161，China; (2.Key Laboratory of Biochemical Engineering，The State Ethnic Affairs Commission-Ministry of Education，College of Life Science，Dalian Nationalities University，Dalian 116600，China)

In order to explore the effect of exogenous ethylene treatments on sensory properties and metabolism of postharvest blueberry fruits，blueberry fruits were exposed to concentrations of ethylene of 0.1，1.0 or 10mL/L at 1℃for 48h and then transferred to air condition for storage.During the period of storage，fruit sensory properties，ethylene content in pulp，endogenous ethylene production of fresh fruit，respiration rate，fruit firmness，rot rate and the activities of some enzymes that related to disease resistance and senescence were analyzed.The results indicated that compared with control，three kinds of ethylene treatments increased the activities of polyphenol oxidase(PPO)，peroxidase(POD)and phenylalnine ammonialyase(PAL).Nevertheless，10mL/L ethylene treatment increased the biosynthesis of endogenous ethylene and accelerated the metabolism rate and senescence process，while 0.1mL/L and 1.0mL/L ethylene treatments promoted the disease resistance ability and storability of blueberry fruits.The lightness discrepancy before and after removal of wax was significantly related with the result of sensory evaluation(P＜0.01).

blueberry;exogenous ethylene treatments;sensory properties;metabolism

TS255.3

A

1002-0306(2011)09-0375-05

蓝莓(Vaccinium spp)由于具有极高的营养和保健功效，因此堪称“水果之王”，经济价值极高。近年来，既适于加工又适于鲜食的高丛蓝莓在我国北方沿海湿润地区及寒温带地区栽培的栽培面积日臻扩大，产量也随之增加［1］。但蓝莓属于浆果类果实，皮薄汁多，加之成熟于高温高湿的夏季，因此采后极易腐烂，贮藏和远销都很困难，贮运保鲜问题已成为制约蓝莓产业发展的难题。在加工能力有限的条件下，产量的增加只会导致腐烂损失的加剧，所以生产上亟需为蓝莓提供科学的保鲜技术和保鲜理论。由于蓝莓对高浓度CO2具有较强的忍耐力［2-4］，因此在气调条件下有理想的贮藏效果，该特性为解决其贮运保鲜问题带来了希望。气调设备都配有乙烯脱除装置，目的是及时脱除起催熟和促进衰老作用的植物激素-乙烯。蓝莓属于非呼吸跃变型果实，蓝莓对乙烯的敏感性如何至今未见系统的研究报道。因此，研究蓝莓对乙烯的敏感性，不仅可深入了解蓝莓的成熟衰老机理，还可用于指导生产实践，具有一定的应用价值和学术意义。

2011-05-11 *通讯联系人

姜爱丽(1971-)，女，在读博士生，主要从事采后生理、病理方面的研究。

辽宁省科技厅科技攻关项目(2008205001);中央高校基本科研业务专项基金项目(DC10020107)。