壳聚糖和1-甲基环丙烯对黄秋葵果实低温贮藏品质及生理的影响

李慧妍，秦文，辛松林，沈丽雯，董红敏，郭元照，李玉

(四川农业大学食品学院，四川雅安，625014)

黄秋葵(Abelmoschus esculentus(L.)Moench)为锦葵科秋葵属1年生草本植物，又名秋葵、咖啡碱、羊角菜等。原产于非洲，现广泛种植于热带及亚热带地区［1］。黄秋葵以嫩果供食用，其肉质柔嫩，口感润滑，风味独特，具有一定的保健功能，近年来在我国得到了大面积的种植［2-4］。但由于黄秋葵多在高温季节以嫩荚采收且嫩荚表面积大，含水量高，呼吸代谢旺盛等，常温下放置2～3 d便会因失重，纤维化而失去商品价值［5］。将其放置在4.4℃以下又易发生冷害［6］，这些因素在很大程度上抑制了黄秋葵在我国的流通和消费，因而，应当采取必要的保鲜措施对采后的黄秋葵进行处理。

壳聚糖是甲壳素脱乙酞基转化而成的产物，具有良好的保湿性且无毒副作用，易于生物降解，具有良好的成膜特性及较强的抗菌保鲜防腐能力［7］，是一种天然的保鲜剂［8-15］。1-甲基环丙烯(1-methylcyclopropene，1-MCP)是一种新型乙烯受体抑制剂，能与乙烯受体发生不可逆的结合，从而阻断其与乙烯的结合，进而抑制果蔬的成熟与衰老［16］，现已广泛应用于多种果蔬的保鲜上。但目前尚未见有探究在相同低温贮藏条件下1-MCP及壳聚糖处理对黄秋葵果实保鲜效果方面的研究。因此，本实验以台湾五福黄秋葵为实验材料，选用1-MCP和壳聚糖2种保鲜方式分别对其进行保鲜处理，并结合(9±1)℃(RH 85% ～90%)低温下贮藏的方法，探讨在相同的低温贮藏条件下，不同保鲜处理对黄秋葵果实采后低温贮藏品质及生理的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

黄秋葵，品种为台湾五福，于2014年9月采摘于绵阳农科院，采摘果实长度为10 cm左右，采后立即运回四川农业大学果蔬采后生理实验室。

壳聚糖，脱乙酰度≥90%，成都科龙化工试剂厂;安喜布(规格为25 cm×20 cm)，兰州嘉诚生物技术有限公司;其他试剂均为市售分析纯。

BS210S型电子天平(1/10 000)，塞多利斯北京天平有限公司;JD-2000电子天平(1/100)，沈阳龙腾科技有限公司;UV-3200扫描型紫外/可见分光光度计，上海美谱达仪器有限公司;HWS24型电热恒温水浴锅，上海一恒科技有限公司;冷冻高速离心机，美国Thermo公司等。

1.2 实验方法

1.2.1 样品处理

将挑选好的黄秋葵分为3组，每组250个，将分好组的黄秋葵分别进行以下3种处理:(1)壳聚糖涂膜处理——将黄秋葵浸于质量分数为1.0%的壳聚糖涂膜液中1 min，待壳聚糖涂膜液在黄秋葵果实表面完全侵润，捞出后放于实验室自然通风处晾干;(2)1-MCP处理——将0.5片安喜布和250个黄秋葵同时放入带有纸屑的泡沫箱(340 mm×220 mm×180 mm)中，盖紧盖子，放置24 h后取出黄秋葵;(3)对照组——以不做任何处理的为对照组。将上述各处理组和对照组黄秋葵装入带有纸屑的泡沫箱内，置于(9±1)℃，相对湿度为85% ～90%的冷藏库内，每3 d取样测定相关指标，重复3次。

1.2.2 指标测定

呼吸强度的测定:采用静置法［17］，用移液管吸取0.4 mol/L的NaOH 10 mL放进培养皿，将培养皿放进呼吸室，放置隔板，装入1 kg秋葵果实，封盖，1 h后取出培养皿中的碱液移入锥形瓶中(冲洗4～5次)，加饱和BaCl25 mL，酚酞2滴，用0.2 mol/L草酸滴定，用同样方法做空白滴定，以mg/(h·kg)为单位;失重率的测定:采用重量法［18］;叶绿素测定，采用分光光度法［18］;纤维素的测定，采用蒽酮比色法［19］;Vc 的测定:采用钼蓝比色法［20］;丙二醛(MDA)［21］的测定:采用TBA显色法测定;相对电导率:测定参照陈健华［22］的方法;SOD的测定:采用氮蓝四唑(NBT)光化还原法［23］;CAT、POD 的测定:参照曹建康［18］等的方法，稍有改动，称取5 g果实样品，置于研钵中，加入10.0 mL提取缓冲液，在冰浴条件下研磨成匀浆，将匀浆液全部转入到离心管中于4℃、8 000 r/min离心30 min，收取上清液，低温保存备用。

1.3 数据处理

所有的数据用SPSS 20.0软件进行统计处理，采用ANOVA进行邓肯式多重差异分析，应用Origin 8.1软件对数据进行分析处理，所有图中的竖线代表平均值的标准偏差。

2 结果与分析

2.1 两种保鲜处理对黄秋葵果实失重率的影响

从图1可以看出，随着贮藏时间的延长，黄秋葵的失重率呈递增的趋势，且对照组的失重率始终高于处理组，差异显著(P＜0.05)。贮藏至15 d时，对照组黄秋葵的失重率高达1.42%，是壳聚糖处理组的1.38倍，1-MCP处理组的1.28倍，差异极显著(P＜0.01)。2种保鲜处理均能有效地抑制黄秋葵失重率的增长，相比而言，1-MCP处理组的效果较差。原因可能是壳聚糖处理后在黄秋葵表面形成的膜能够有效的抑制黄秋葵的呼吸作用和蒸腾作用，从而抑制果实体内有机物的消耗和水分的流失，进而达到延缓质量损失，抑制失重率增长的作用。

2.2 两种保鲜处理对黄秋葵果实叶绿素含量的影响

图1 两种保鲜处理对黄秋葵果实失重率的影响Fig.1 Effect of two anti-staling agent on the weight loss of okra

黄秋葵贮藏过程中由于生理代谢失常或衰老，会导致果实黄化，因此其表皮内所含的叶绿素含量可以反映其在贮藏期间的品质变化，是衡量其贮藏品质的重要指标。如图2所示，在黄秋葵贮藏过程中，各组黄秋葵果实的叶绿素含量变化趋势基本一致，即随着贮藏时间的延长，其含量呈下降趋势，表现为果实逐渐失去鲜绿色。贮藏18 d时，对照组的叶绿素含量由最初的0.125 mg/g下降到0.053 mg/g，而壳聚糖和1-MCP处理组的叶绿素含量则分别为0.078 mg/g和0.062 mg/g，均明显高于对照组。由此说明，与对照组相比，2种保鲜处理均能够有效的抑制叶绿素含量的降低(P＜0.05)，并且，与1-MCP处理组相比，壳聚糖处理组的作用效果更明显，能更好的保持黄秋葵果实的叶绿素含量，差异极显著(P＜0.01)。

图2 两种保鲜处理对黄秋葵果实叶绿素含量的影响Fig.2 Effect of two anti-staling agent on the content of chlorophyll in okra

2.3 两种保鲜处理对黄秋葵果实Vc含量的影响

黄秋葵含有丰富的Vc，具有一定的抗氧化能力，因此其含量可以作为评价黄秋葵贮藏品质的一个重要指标。由图3可知，随着贮藏时间的延长，黄秋葵Vc的含量逐渐下降，贮藏至15 d时，壳聚糖和1-MCP处理组的Vc含量分别为38 mg/100 g和32 mg/100 g，均高于对照组的13 mg/100 g，差异显著(P＜0.05)。由于涂膜可以防止果实内部与外界环境进行气体交换，从而可以防止Vc被氧化成脱氢-L-抗坏血酸，进而氧化成其他物质，因此，壳聚糖处理组黄秋葵果实Vc含量的下降要缓慢些，其作用效果要显著优于1-MCP处理组(P＜0.05)。

图3 两种保鲜处理对黄秋葵果实Vc含量的影响Fig.3 Effect of two anti-staling agent on the content of Vc in okra

2.4 两种保鲜处理对黄秋葵果实纤维素含量的影响

果蔬中纤维素的含量对果蔬品质和贮藏性变化有重要影响。黄秋葵成熟衰老时，纤维化程度往往增加，从而使组织变得坚硬粗糙，品质劣变，进而影响其食用品质及质量。因此纤维素的含量可以作为鉴定黄秋葵品质好坏的重要指标之一［24］。

由图4可以看出，不同处理的黄秋葵的纤维素含量在贮藏过程中的变化趋势基本一致，均随着贮藏时间的延长而不断升高，但是不同的处理纤维素含量也存在明显的差异，其中壳聚糖和1-MCP处理组纤维素的含量在整个贮藏过程中始终低于对照组，贮藏至第18天，壳聚糖处理和1-MCP处理的黄秋葵纤维素含量分别仅为对照组的75.00%和82.74%，说明与对照组相比，2种保鲜剂处理均有利于延缓纤维化的进程，保持较好的食用品质和商品价值。其中，壳聚糖处理组的效果最好，能够明显减缓贮藏期间黄秋葵纤维素含量的增加(P＜0.05)。

图4 两种保鲜处理对黄秋葵果实纤维素含量的影响Fig.4 Effect of two anti-staling agent on the content of cellulose in okra

2.5 两种保鲜处理对黄秋葵果实呼吸强度的影响

呼吸强度是衡量呼吸作用强弱的一个重要指标，果实的呼吸强度越大，说明果实内部的生理变化越快，采后黄秋葵果实的呼吸强度的变化如图5所示。在整个贮藏过程中，各组黄秋葵果实的呼吸强度均呈先上升后下降趋势，且呼吸速率出现了明显的高峰，但不同处理间的变化幅度存在着明显差异。贮藏第6天时，对照组果实出现了明显的呼吸高峰，呼吸强度为68.02 mg/(kg·h)，之后逐渐下降，而不同处理组呼吸高峰的出现时间也不同，1-MCP处理组的呼吸强度在第12天达到最高峰，为55.66 mg/(kg·h)，而壳聚糖处理组则在第15天迎来呼吸高峰，其呼吸强度为53.79 mg/(kg·h)。从图5中可以明显看出，与对照组相比，2种保鲜处理均在不同程度上抑制了黄秋葵果实的呼吸作用，推迟了呼吸高峰的出现，降低了呼吸强度，且各处理间差异显著(P＜0.05)。其中以壳聚糖处理组的抑制效果最佳，1-MCP处理组次之。

图5 两种保鲜处理对黄秋葵果实呼吸强度的影响Fig.5 Effect of two anti-staling agent on the respiratory intensity of okra

2.6 两种保鲜处理对黄秋葵果实丙二醛含量的影响

丙二醛(MDA)是膜脂过氧化作用的重要产物，MDA含量过高不仅会破坏细胞功能，还会对细胞产生一定的毒害作用，因此常把MDA作为评价膜脂过氧化程度的指标，其含量越高，则膜脂过氧化程度越高，所以在贮藏过程中，应设法抑制MDA含量的增高［25］。由图6可以看出，随着贮藏期的延长，对照组和处理组黄秋葵果实中MDA含量均呈现上升的趋势，但上升的速率有所不同，且对照组果实中MDA的含量始终高于处理组。在整个贮藏过程中，壳聚糖处理组果实MDA含量始终低于其他处理组及对照组，差异显著(P＜0.05)，贮藏至18 d时，壳聚糖处理组MDA含量为1.03 nmol/g，显著低于对照组的1.46 nmol/g。结果表明，与对照组相比，各处理组均能明显抑制黄秋葵果实MDA含量的增高，其中以壳聚糖处理组效果最好，1-MCP处理组次之。

2.7 两种保鲜处理对黄秋葵果实细胞膜透率的影响

图6 两种保鲜处理对黄秋葵果实MDA含量的影响Fig.6 Effect of two anti-staling agent on the content of MDA in okra

细胞膜渗透率的大小通常用相对电导率来表示，相对电导率越大表明细胞膜渗透率越大，说明果蔬在逆境或衰老氧化的过程中细胞膜遭到破坏的程度越高，这会促进基质与衰老相关酶结合，使酶活化，进而加速果蔬衰老，导致褐变的发生［26］。由图7所示，黄秋葵果实采后处理组和对照组的相对电导率的变化趋势大致相同，均随着贮藏时间的延长而呈逐渐上升的趋势。且对照组果实相对电导率始终处于较高水平。与其相比，2种保鲜处理均能显著延缓黄秋葵果实相对电导率的上升(P＜0.05)，表明2种处理均对黄秋葵果实相对电导率的升高起到了一定的抑制作用。其中壳聚糖涂膜处理组效果最好，1-MCP处理组次之，贮藏18d时的相对电导率分别为18.97%和21.16%，远低于对照组的23.13%。

图7 两种保鲜处理对黄秋葵果实细胞膜透率的影响Fig.7 Effect of two anti-staling agent on the cell membrane permeability of okra

2.8 两种保鲜处理对黄秋葵果实SOD含量的影响

在植物体内，SOD是阻碍超氧阴离子转化成H2O2的第一道防线，能够催化生物体内氧活化的第一个中间产物O2-发生歧化反应生成H2O2，从而起到清除活性氧，维护氧代谢平衡的重要作用，防止对细胞膜系统造成伤害。如图8所示，在贮藏过程中对照和处理组的SOD活性在贮藏前期均有所升高，贮藏第3天时，对照组SOD活性达到峰值，为27.13 U/(g·min)鲜重，此后1-MCP处理组和壳聚糖处理组的SOD活性继续上升，至第6 d时，1-MCP处理组SOD的活性达到最高值，为31.24 U/(g·min)鲜重，而壳聚糖处理组则在第9天迎来SOD活性的峰值，为33.42 U/(g·min)鲜重。3组SOD的活性均在达到峰值后呈现逐渐下降的趋势，与对照组相比，两处理组下降趋势均较缓，在整个贮藏过程中，两处理组果实SOD活性均显著(P＜0.05)高于对照组，尤其是壳聚糖处理组，其SOD活性在整个贮藏过程中均保持在较高水平，在贮藏至6 d以后，显著高于1-MCP组和对照组(P＜0.05)。这说明，2种保鲜处理均能诱导黄秋葵果实体内SOD活性发生应激性的升高，并维持SOD活性在相对较高的水平，且壳聚糖处理效果最佳。

图8 两种保鲜处理对黄秋葵果实SOD含量的影响Fig.8 Effect of two anti-staling agent on SOD activity of okra

2.9 两种保鲜处理对黄秋葵果实POD活性的影响

POD是植物体内抵御活性氧伤害的重要酶类，其活性与果蔬的成熟与衰老密切相关，对减少活性氧积累、抵御膜脂过氧化作用和保持膜结构完整性有重要作用［27］。如图9所示，在贮藏过程中，各组黄秋葵果实的POD活性均呈先上升后下降趋势。对照组果实POD活性在第6天达到最大值，为6.96 U/(g·min)鲜重，此后迅速下降，贮藏至9 d时，壳聚糖唐处理组活性最高，为7.56 U/(g·min)鲜重，其次为1-MCP处理组，活性为6.72 U/(g·min)鲜重，均明显高于对照组的5.64 U/(g·min)鲜重(P＜0.05)。并且，在之后的贮藏过程中，各处理组POD的活性均显著(P＜0.05)高与对照组。且以壳聚糖处理组效果最好，这说明，与1-MCP处理相比，壳聚糖处理能更有效地维持POD活性，延缓果实衰老，抑制其膜脂过氧化作用，有益于延长黄秋葵果实的保鲜期。

2.10 两种保鲜处理对黄秋葵果实CAT活性的影响

图9 两种保鲜处理对黄秋葵果实POD含量的影响Fig.9 Effect of two anti-staling agent on POD activity of okra

CAT是果蔬内另外一种重要的消除过氧化物的酶类物质，其活性一般随着生物体的衰老而逐渐下降［28］，同时CAT又是典型的诱导酶，采用适当条件刺激能诱导其合成，提高其活性，这种逆境条件下刺激体内抗氧化酶类活性提高，进而清除代谢所产生的活性氧的现象，是生物体的一种保护性反应［29］。从图10可知，随着贮藏时间的延长，各组黄秋葵果实CAT活性均呈先缓慢下降后上升再迅速下降的趋势，贮藏至6 d时，对照组果实CAT活性达到最大值，为202［0.01U/(g·min)鲜重］。而壳聚糖处理组和1-MCP处理组果实CAT活性则在第9天达到最大值，分别为 330［0.01U/(g·min)鲜重］、238［0.01U/(g·min)鲜重］。分别是对照组127［0.01U/(g·min)鲜重］的2.60倍和1.87倍。差异极显著(P＜0.01)。并且在贮藏的6～18 d，2种处理果实CAT活性均明显高于对照组，差异显著(P＜0.05)，这说明，所采取的2种保鲜处理均可以在一定程度上提高黄秋葵果实对逆境的抵抗能力，延缓其衰老的进程，从而延长其贮藏期。其中以壳聚糖处理组效果最佳。

图10 两种保鲜处理对黄秋葵果实CAT含量的影响Fig.10 Effect of two anti-staling agent on CAT activity of okra

3 讨论

本试验采用壳聚糖和1-MCP对黄秋葵进行处理后，分别置于(9±1)℃(相对湿度为85% ～90%)下贮藏，研究2种保鲜剂对黄秋葵果实的低温保鲜效果。通过对黄秋葵果实贮藏期间相关品质及生理指标的变化进行观察发现，与对照组相比，壳聚糖处理组和1-MCP处理组均能够对黄秋葵的采后保鲜起到一定效果，延缓其采后成熟衰老的进程，均能够不同程度的降低黄秋葵果实低温贮藏下的呼吸强度，推迟呼吸高峰的出现，延缓叶绿素的分解及Vc含量的下降，并能够抑制黄秋葵果实采后纤维素含量的升高，此外还能够延缓膜脂过氧化进程，从而减轻活性氧对细胞膜的损坏，并能延缓CAT、POD活性的下降，维持SOD活性等，这与邱苗和陈慧云等人在利用壳聚糖处理和1-MCP处理作用在竹笋和毛笋上的研究结果一致［30-31］。另外，与1-MCP处理组和对照组相比，壳聚糖涂膜处理组能更好的抑制黄秋葵果实的膜脂过氧化并延缓果实的衰老进程，较好地维持了黄秋葵果实贮藏过程中的品质，从而保持果实原有风味等。其相关机理可能与壳聚糖涂膜处理可在黄秋葵果实表面形成微观网状结构的薄膜，营造一种低O2和高CO2的气体环境，达到抑制呼吸作用，减少果实内物质转化和呼吸基质消耗的目的，进而延缓果实衰老。此外，SOD、CAT和POD酶活性的不同变化可能暗示了贮藏过程中黄秋葵果实内部不同自由基存在和转化的状态，这还有待于进一步的研究。

4 结论

通过对经壳聚糖和1-MCP处理的黄秋葵果实在(9±1)℃贮藏期间相关指标的研究表明;壳聚糖涂膜处理较其他处理更为显著地抑制黄秋葵果实采后纤维素含量的升高，降低黄秋葵果实失重率，维持Vc和叶绿素的含量，减弱呼吸强度并推迟其峰值的出现，抑制黄秋葵果实MDA含量的增加及相对电导率的升高，同时果实的SOD、CAT和POD活性均显著高于其他处理组。这说明在低温贮藏中，与1-MCP相比，壳聚糖处理保鲜效果更佳，可有效延长黄秋葵果实货架期，提升其食用品质和商品价值等。

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