不同浓度1-MCP和1-OCP 处理对青熟期芒果后熟和衰老的影响*

何晓慧，孙海娟，徐方旭，冯叙桥，3

1(沈阳农业大学食品营养、质量与安全研究所，辽宁沈阳，110866)

2(沈阳农业大学食品学院，辽宁沈阳，110866)3(渤海大学化学化工与食品安全学院，辽宁锦州，121013)

芒果(Mangifera indica L.)属于典型的呼吸跃变型果实，果实的成熟有明显的阶段性，在青熟期后果实就逐渐转向生理衰老，在呼吸跃变发生之后迅速进入软化阶段，颜色转黄，硬度下降，贮藏期大大缩短［1］。芒果的呼吸跃变可由体内乙烯触发，抑制芒果体内乙烯的产生或作用成为延长芒果贮藏寿命的有效途径［1］。芒果采后的呼吸作用、硬度降低、后熟变色、衰老软化等生理变化与果实品质和耐贮运性密切相关［2］。

1-MCP是一种有效的乙烯效应抑制剂，能够在一定贮藏期内与乙烯受体结合，从而阻断乙烯与受体的正常结合，抑制乙烯所诱导的与果实后熟相关的一系列生理生化反应［3］已在许多研究中被证实，如可延缓苹果［2］、梨［4］、猕猴桃［5］等呼吸跃变型果蔬的后熟。1-MCP具有结构简单、易于合成、使用剂量小和高效无污染等特点［6］。近些年，又发现1-MCP的8种结构类似物(1-BCP，1-PentCP，1-HCP，1-HeptCP，1-OCP，1-DCP，1-ECP 和1-PCP)也有相类似的作用［7］。本研究以青熟期芒果为试材，探讨了不同浓度1-MCP及其结构相似物中相互间分子质量差异最大的化合物1-OCP处理对青熟期芒果常温贮藏期间生理品质的影响，并对2种乙烯抑制剂的作用效果进行比较。

1 材料与方法

1.1 试剂和仪器

1-MCP粉剂，由中国农科院果树所提供(质量分数为3.4%)。1-OCP的合成，主要参照Al Dulayymi［8-9］方法，在沈阳农业大学食品学院实验室合成(质量分数为30%，液体)，样品被分装成0.5 mL的小包装，保藏于-80℃超低温冰箱中备用，使用前用乙醚稀释。

离心机(CR-21G型，日立工机株式会社);旋转蒸发仪(RE-52AA型，上海亚荣生化仪器厂);低温生化培养箱(SHP-2500型，上海精宏实验设备有限公司);硬度计(GY-1型，东莞市塘厦精工仪器厂);真空泵(AP-01P型，天津奥特塞恩斯仪器有限公司);紫外分光光度计(UV-2000型，上海尤尼克仪器有限公司);电子天平(FA2004型，上海舜宇恒平科学仪器有限公司);数显恒温水浴锅(HH-4型，国华电器有限公司)。

1.2 材料与处理

本实验材料选用成熟度为80%～85%的芒果，品种为金龙，购买于芒果收获季节的沈阳水果市场，当天运回实验室，剔除残次，挑选出无病虫害、无机械损伤、质量及颜色均匀一致、带果柄1cm左右的芒果作为试验果。将挑选出的果实随机分为7组，每组30个果，分别放入体积为0.125 m3的塑料帐内，并在室温条件下密闭进行以下处理。

(1)1-MCP 处理:参照孙希生［10］的方法进行，分别称取一定量的质量分数为3.4%1-MCP粉剂，放入开放的培养皿中，置于3个放置有待处理果实的塑料帐内，加入一定量40℃温水，使1-MCP浓度分别为1，5，50 μL/L，迅速封闭塑料帐。

(2)1-OCP处理:分别量取一定体积1-OCP的乙醚溶液滴于滤纸上，置于3个放置有待处理果实的塑料帐内，使1-OCP 的浓度分别为 1，5，50 μL/L，迅速封闭塑料帐。

(3)对照:果实不采用任何处理，密封于塑料帐内。

各处理在常温下［(20±2)℃］下密封20 h后，装入厚度0.02 mm的PE果蔬专用保鲜袋(国家农产品保鲜工程研究中心生产)中于常温［(20±2)℃］条件下贮藏，每个处理5袋(每袋6个果实)，每隔2 d测定1次相关理化指标。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 成熟度观察

成熟度的分级标准采用Kobiler等［11］的方法。

成熟度指数/%=〔∑(转黄级别 ×该级别个数)/(4×检查总果数)〕×100

1.3.2 失重率的测定采用称重法

失重率/%=［(最初质量-测定时质量)/最初质量］×100

1.3.3 硬度

果实硬度用GY-1型果实硬度计测定，每次取3个果实进行测定，每个果实测定3个位置点的硬度，取平均值。

1.3.4 可溶性固形物(SSC)测定

采用WYT-1型(上海精密仪器仪表公司生产)手持折光仪进行测定。

1.3.5 可滴定酸含量的测定

参照宁正祥［12］的方法，采用酸碱滴定法法测定。

1.3.6 呼吸强度

呼吸强度的测定参照冯双庆［13］的方法测定。

1.3.7 过氧化物酶(POD，EC 1.11.1.7)活性

POD活性的测定参照曹建康［14］的方法测定。

1.3.8 丙二醛(MDA)含量测定

MDA含量按照李合生［15］的方法进行测定，采用硫代巴比妥酸比色法进行。

1.3.9 多酚氧化酶(PPO，EC 1.10.3.1)活性

PPO参考林植芳等［16］的方法进行测定。

1.4 数据统计与分析

本试验所有数据均为鲜重状态下测得，采用SPSS 13.0专业统计软件进行数据计算和作图，并用t检验方法进行差异显著性分析，P＜0.05表示差异显著，P＜0.01表示差异极显著。

2 结果与分析

2.1 1-MCP和1-OCP处理对果实生理特性与衰老的影响

2.1.1 对果实呼吸强度的影响

在本次实验采用的3种浓度处理中，50 μL/L 1-OCP和5 μL/L 1-MCP处理抑制芒果果实的呼吸强度的效果优于其他浓度处理。从图1可以看出，在常温贮藏条件下，各组芒果果实的呼吸强度呈先上升后下降趋势，且呼吸速率出现了明显的高峰，但不同处理之间的变化幅度有明显差异。对照组果实在贮藏后的第13天出现了明显的呼吸跃变高峰，呼吸强度为202.3 mg CO2/(kg·h)，之后呼吸强度逐渐下降;而不同浓度的1-MCP和1-OCP处理的果实呼吸强度高峰出现在第16天，且均低于对照，分别为190.7 mg CO2/(kg·h)和 152.1 mg CO2/(kg·h)，仅为对照组呼吸峰值的94.3%和75.1%。以1-OCP的抑制效果较好，1-MCP次之。

图1 1-MCP和1-OCP处理对芒果果实呼吸强度的影响

2.1.2 对果实MDA含量的影响

由图2可以看出，1-MCP和1-OCP处理均能对芒果MDA含量变化产生影响，在芒果采后贮藏期间，对照、1-MCP和1-OCP处理果实的MDA含量变化趋势相似，均表现为随贮藏时间的增加缓慢上升，但不同处理的上升幅度有明显差异。对照组上升幅度尤为明显;1-MCP处理组的上升幅度最小，且果实的MDA含量明显低于对照组，贮藏第10天时，对照组果实MDA含量为8.1 μmol/g，1-MCP处理果实的MDA含量还不到对照组果实的65%;而1-OCP处理MDA含量在整个贮藏过程中高于对照果实。上述结果表明，1-MCP与1-OCP处理对芒果果实膜脂过氧化作用具有一定的差异，其中1-MCP处理能抑制MDA含量的增加，对延缓果实的衰老有显著效果。

图21 -MCP和1-OCP处理对芒果果实丙二醛含量的影响

2.2 1-MCP和1-OCP处理对芒果常温贮藏期间活性氧代谢相关酶活性的影响

2.2.1 对果实POD活性的影响

过氧化物酶(POD)活性的变化常用来作为果实后熟和衰老的一种指标，一般认为果实衰老时POD活性上升，参与衰老有关的氧化反应，抑制该酶的活性可抑制果实的衰老过程［4］。从图3可以看出，贮藏期间对照组果实的POD活性呈上升趋势，经1-MCP和1-OCP处理的果实均不同程度地降低了POD的活性，在整个贮藏过程中POD活性均明显低于对照。在贮藏初期，2个处理组的POD活性保持较低水平，在第7天后开始迅速上升，13 d达到峰值，但峰值也小于对照组果实，此后开始下降，其中1-MCP处理的峰值仅为对照组的78%，1-OCP为89%，1-MCP作用效果要优于1-OCP。说明采用1-MCP处理可以更好地抑制果实POD的活性，明显延缓黄皮果实采后衰老速度，延长其贮藏时间。

图31 -MCP和1-OCP处理对芒果果实POD活性的影响

2.2.2 对果实PPO活性的影响

PPO是含铜的氧化酶，该酶催化内源性多酚物质氧化成醌，再聚合成黑色素，使果蔬的色泽变劣，品质下降［5］。由图4可知，1-MCP和1-OCP处理均能有效抑制芒果果实PPO活性的变化，3组均呈逐渐增大趋势，在贮藏初期，PPO活性较低，之后PPO活性逐渐增强，贮藏到16 d时，各组果实的PPO活性均出现高峰，然后开始逐渐下降;1-MCP和1-OCP处理果实的PPO活性明显低于对照组，其中1-MCP处理的峰值仅为对照组峰值的62%，1-OCP为76%，与对照组存在显著性差异(P＜0.05)，其中1-MCP处理效果较好;但在贮藏后期，处理组与对照组果实PPO活性基本相同。

图4 1-MCP和1-OCP处理对芒果果实PPO活性的影响

2.3 1-MCP和1-OCP处理对芒果常温贮藏期果实品质的影响

2.3.1 对果实硬度的影响

硬度是衡量果实本身特性和贮藏过程中及结束贮藏时果实品质好坏的重要指标［7］。由图5可以看出，随着常温贮藏时间的增加，对照组和处理组果实硬度均呈下降趋势。1-MCP和1-OCP处理延缓了硬度的下降，在贮藏期间硬度均高于对照。第10天时，对照组果实硬度降为7.82 kg/cm2，1-OCP为12.63 kg/cm2、1-MCP 为 14.59 kg/cm2，各个处理果实硬度均显著高于对照果实，处理间差异显著(P＜0.05)。其中以1-OCP的抑制硬度下降的效果较好。表明1-MCP和1-OCP处理均能显著抑制果实硬度的下降，防止果实软化，保持贮藏期间果实品质。

图5 1-MCP和1-OCP处理对芒果果实硬度的影响

2.3.2 对SSC含量的影响

由图6可以看出，芒果在后熟过程中，随着贮藏时间的延长SSC含量总体表现为上升趋势。对照组果实的SSC含量在贮藏初期有一个明显的升高过程，之后变化不大。1-MCP和1-OCP处理在一定程度上抑制了果实贮藏初期SSC含量增加，果实中SSC含量均低于对照，贮藏第13 d时，对照组SSC含量为12.3%，1-MCP为10.7%，1-OCP为7.9%，以1-OCP处理的效果较好。在贮藏后期，对照组与处理组之间没有显著差异。表明1-MCP及1-OCP处理均抑制了芒果果实成熟衰老的进程，更好地保持了果实的品质，其中以1-OCP处理效果更显著，但对芒果贮藏后期的品质影响不大。

图6 1-MCP和1-OCP处理对芒果果实SSC含量的影响

2.3.3 对果实成熟度指数和失重率的影响

果实的色泽变化是果实成熟的最直观表现。芒果采收时果肉类胡萝卜素含量较低，随着后熟期延长，类胡萝卜素含量不断上升，叶绿素含量逐渐下降，果实转变为成熟的黄色。同时在芒果采后贮藏期间，由于机体的代谢消耗，果实重量不断下降［9］。1-MCP和1-OCP处理均能有效抑制芒果果实重量的损失和成熟度进程，由图7中可看出，经过1-MCP和1-OCP处理后果实的成熟度指数均显著低于对照组，较好地延缓了果实成熟度进程。

图7 1-MCP和1-OCP处理对芒果果实成熟度指数的影响

由图8中可看出，在贮藏期间，经过1-MCP和1-OCP处理后果实的失重率均维持在较低水平，到14 d时，5 μL/L 1-MCP处理果实的失重率仅为1.21%，50 μL/L 1-OCP处理果实的失重率仅为1.92%，而对照果实的失重率已达到2.71%。

图8 1-MCP和1-OCP处理对芒果果实失重率的影响

2.3.4 对可滴定酸含量的影响

由图9中可看出，各组芒果果实中可滴定酸含量在贮藏过程中总体呈现缓慢下降的趋势，对照组的降低速度明显高于处理组。1-MCP和1-OCP处理均能有效减轻芒果可滴定酸含量的下降程度，可滴定酸含量始终大于对照组果实，并且与对照差异显著(P＜0.05)，其中1-MCP的抑制效果优于1-OCP，但在贮藏后期，处理组和对照组果实中可滴定酸含量之间差异不显著。

图9 1-MCP和1-OCP处理对芒果果实可滴定酸含量的影响

3 讨论

1-MCP和1-OCP是分别具有1、8个碳原子支链的环丙烯类化合物，Sisler等［6，17］比较了 20 种环丙烯类化合物对香蕉贮藏保鲜的作用，结果表明它们均能抑制乙烯的作用，但是作用浓度和时间差异较大。芒果是一种典型的呼吸跃变型果实，而呼吸作用与采后果蔬的成熟、品质变化及贮藏寿命有密切的关系。芒果贮藏前采用1-MCP处理可以对果实呼吸强度产生影响，通过阻断乙烯与受体的结合，抑制乙烯对果实后熟与衰老的催化调节作用，延迟果实的后熟与衰老［1］。在本次试验中，研究了不同浓度1-OCP和1-MCP对芒果贮藏效果的影响。结果表明，1-MCP的较好处理浓度为 5 μL/L，1-OCP 的为50 μL/L。处理浓度直接影响其处理效果，在一定范围内，增加浓度可以缩减处理时间和提高处理效果，但过高浓度的处理可能导致反效果［18］。对于1-MCP，浓度为1 μL/L时不能较好的抑制乙烯与受体结合，因此效果没有浓度为5 μL/L的1-MCP效果好。当浓度达到50 μL/L时，浓度过高可能抑制了某些有利的代谢系统，因而使得处理效果不佳。而对于1-OCP，由于其分子量及结构支链长度的增加，抑制剂效果相对较弱，所以50 μL/L的1-OCP在处理芒果效果较1 μL/L和5 μL/L要好。本实验结果以1-MCP和1-OCP最佳浓度处理效果进行了分析。实验结果显示1-MCP的综合效果优于1-OCP，可能是由于1-OCP的分子量和C1碳链长度的增加影响了作用效果。Apelbaum［6］、Feng［18］、Sisler［17］等研究结果表明，1-MCP结构类似物乙烯效应抑制剂是在乙烯受体的结合点上与乙烯进行竞争性的结合，而这种结合受环丙烯类化合物的空间位置，分子质量大小结构，诱导效应，双键与甲基位置等因素的影响，与C1位上的碳链长短有直接关系，并且不同植物组织的反应与1-MCP及其结构类似物的浓度有关，有的组织需要更高的浓度来达到同样的抑制效应。所以在本实验中相同处理温度及时间，1-OCP处理效果不如1-MCP的主要原因很可能是由于其分子质量大，C1位上碳链长而导致其作用效果不如1-MCP处理效果。不同分子质量的乙烯抑制剂对乙烯的抑制作用机理，在果实乙烯受体基因表达调控方面的作用机制有待进一步研究。

1-MCP和1-OCP处理与对照相比，均有效地抑制了果实的呼吸强度，推迟了呼吸峰的出现，延缓了成熟进程。果实硬度的降低是影响其贮藏和运输过程中品质的重要问题［3］。1-MCP和1-OCP处理均能有效地抑制芒果硬度的下降速度，有效地防止果实的变软，这与梨［4］、苹果［2］、猕猴桃［6］等研究结果是一致的;同时，各处理果实的SSC含量的上升速度也均得到抑制，改善了果实贮藏品质，这与陈丹生等［19］的研究结果一致。但是，也有研究发现1-MCP处理对柑橘、香蕉［6］等果实的SSC含量几乎没有什么影响，这可能是不同果实材料对1-MCP处理的反映不相同。果实贮藏生理变化与酶的变化密切相关。POD被称为果实后熟衰老中的保护酶，它活性的高低一定程度上反映了果实衰老的程度［20］。1-MCP和1-OCP处理均不同程度地抑制了后熟期果实中POD的活性变化，这与Apelbaum等人［18］在鳄梨上的研究结果相似。其中1-MCP作用效果较好。MDA是膜脂过氧化产物之一，它的增加是膜渗漏、衰老加速的一种体现，MDA积累越多，表明组织保护能力越弱［20］。1-MCP处理减缓了芒果MDA含量的累积，维持了质膜的完整性，而1-OCP处理却在贮藏后期出现了伤害作用。这在梨、油柿、油桃等果实上有类似的报道［21］。PPO酶可促成黑色素聚合，使果蔬的色泽变劣，品质下降［10］。1-MCP和 1-OCP处理均延缓了PPO活性的上升，大大降低了酶促褐变发生的机率，其中1-MCP处理效果较好。同时有效抑制了可滴定酸含量的下降速度和果实重量的损失，延缓了果实的后熟衰老，更好的保持果实的品质。

4 结论

本研究表明，2种乙烯抑制剂1-OCP和1-MCP在芒果的贮藏保鲜中都具有保持果实品质，抑制生理代谢和调节贮藏期间活性氧代谢相关酶活性等积极作用，有可能应用于农业生产实践;5 μl/L 1-MCP处理综合效果要优于50 μl/L 1-OCP处理效果。

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