乙烯利、1-MCP处理对芙蓉李果实采后品质及生理的影响

林炎娟，周丹蓉，叶新福，方智振，梁华俤，潘少霖

（福建省农业科学院果树研究所，福建福州350013）

芙蓉李是福建主栽李树品种之一，果实成熟时果皮紫红色，上覆果粉，果肉深红色，肉质致密，甜酸适口，营养丰富，是适合鲜食与加工的优良品种。但芙蓉李与其他李果一样属于呼吸跃变型，果实成熟于七八月高温季节，采后生理代谢旺盛，成熟软化速度快，易腐烂变质，商品货架期短，影响其长期贮运与远距离销售[1]，严重制约芙蓉李鲜食产业的发展。果实成熟软化是一个复杂、受遗传基因调控的过程，伴随果实色泽、风味、质地和营养成分等一系列变化，该过程中乙烯被认为是引发呼吸跃变型果实后熟与衰老的关键激素[2-3]。乙烯作为信号分子，通过信号传导途径调节相关基因表达，控制多种生理活动[4]。1-甲基环丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP）是一种乙烯作用抑制剂，通过与乙烯竞争乙烯受体结合位点，致使乙烯作用信号传导和相关基因表达受阻，从而抑制乙烯所诱导的果实成熟与衰老，延长贮藏货架寿命[2-3]。1-MCP与硫代硫酸银和重氮基环戊二烯等其他乙烯作用抑制剂相比，具有结构简单、无毒无味、稳定性好且易合成、有效浓度低等优点[5]，具有良好应用前景。目前，利用 1-MCP 在苹果[6]、梨[7-8]、樱桃[9]、猕猴桃[10-11]、李[12]等果品上保鲜已有大量研究。此外，在实际生产应用上，利用乙烯引发果实成熟的特性，乙烯利作为能释放外源乙烯的物质，加速果实成熟软化，使处理后的果实在短期内成熟从而具有良好食用品质和加工适应性，亦具有重要应用意义，目前，在苹果[13]、梨[14]、番木瓜[15]等果品上应用也有研究报道。但1-MCP和乙烯利在不同果品、不同品种上的应用效果有所差异[16]。因此，本试验利用乙烯利和1-MCP处理果实，分析果实采后品质和生理相关指标变化，从品质和生理层面上来探讨两种处理对芙蓉李果实成熟与衰老的影响，旨在为乙烯利和1-MCP在芙蓉李果实采后成熟调控和保鲜技术的有效应用提供理论参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与处理

芙蓉李，采自福建省古田县一个芙蓉李果园，剔除病虫害果和机械损伤果，选取大小、果皮颜色相对一致、成熟度八九成为试验果。设3个处理，乙烯利处理：用600 mg/L乙烯利溶液浸泡果实3 min，后稍晾干置于常温密闭熏蒸24 h；1-MCP处理：用20 μL/L 1-MCP常温密闭熏蒸24 h；对照（CK）：不进行处理，常温密闭熏蒸24 h；每个处理重复3次。将处理完毕的果实分别装入扎孔透气纸箱，贮于温度为（25±1）℃、相对湿度为85%的恒温恒湿箱，每2天观察、取样测定，直至乙烯利处理组果实全部软烂。

1.2 主要仪器与设备

GY-1型果实硬度计：乐清市艾德堡仪器有限公司；GY-2型果实硬度计：浙江托普云农科技股份有限公司；PAL-1型数显折射仪：日本ATAGO公司；TU-1900型双光束紫外可见分光光度计：北京普析通用仪器有限责任公司；UNIQUE-S15型超纯水机：锐思捷科学仪器有限公司；JA2003N型电子分析天平：上海佑科仪器仪表有限公司；B-220型恒温水浴锅：上海亚荣生化仪器厂。

1.3 测定项目与方法

果实硬度采用GY-1和GY-2硬度计测定。可溶性固形物含量采用PAL-1型手持折光仪测定。可滴定酸含量采用酸碱中和法测定，参照GB/T 12456-2008《食品中总酸的测定》，结果以苹果酸计。花色苷含量采用pH-示差法测定，参照Fang等[17]报道的方法。丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）酶活性、过氧化物酶（peroxidase，POD）酶活性采用苏州科铭生物科技有限公司测试盒测定，其中，MDA采用硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid）法测定；SOD酶活性根据黄嘌呤及黄嘌呤氧化酶反应系统产生超氧阴离子，超氧阴离子可还原氮蓝四唑生成蓝色甲臜，在此反应体系中抑制率为50%时，定义为一个酶活力单位（U）；POD酶活性以每克果实每分钟催化H2O2氧化特定底物在470 nm波长下变化0.01为一个酶活力单位（U）。过氧化氢酶（catalase，CAT）酶活性由苏州科铭生物科技有限公司代测（微量法），以每克果实每分钟催化1 nmol H2O2降解定义为一个酶活力单位（U）。

1.4 数据分析

数据采用DPS软件处理进行差异显著分析，并用Excel软件作图。

2 结果与分析

2.1 乙烯利、1-MCP处理对芙蓉李果实硬度的影响

硬度是果实品质的重要指标，直接反映果实软化程度和耐贮性。乙烯利、1-MCP处理对芙蓉李果实硬度的影响，见图1。

图1 乙烯利、1-MCP处理对芙蓉李果实硬度的影响Fig.1 Effects of ethephon and 1-MCP treatment on firmness

如图1所示，随着贮藏时间延长，各处理组的李果实硬度均呈逐渐下降趋势。乙烯利处理后果实硬度均显著低于对照和1-MCP处理（P<0.05），到贮藏第10天，乙烯利处理组果实硬度已降至0.6 kg/cm2，而对照组和1-MCP组硬度分别为4.0 kg/cm2和5.6 kg/cm2。1-MCP处理组果实硬度与对照组在前6 d无显著差异（P>0.05），到第6天时1-MCP处理组果实硬度显著高于对照组（P<0.05）。由此可见，1-MCP处理主要是在常温贮藏后期有效抑制了果实硬度下降，这可能是由于跃变型果实逐渐成熟时，乙烯合成能力激增到跃变高峰加速果实软化[18]，而1-MCP可有效抑制乙烯作用延缓了果实软化。

2.2 乙烯利、1-MCP处理对芙蓉李果实中可溶性固形物、可滴定酸和花色苷含量的影响

可溶性固形物含量（total soluble solids）和可滴定酸含量（titrate acid）含量直接影响果实风味，是判断果实成熟和评价贮藏品质的重要指标。乙烯利、1-MCP处理对芙蓉李果实TSS、TA和花色苷含量的影响，见图2。

由图2a可知，芙蓉李果实采后常温贮藏期间，TSS含量呈先上升后下降的变化趋势，且各处理组均在贮藏第8天时含量最高。在第2天至第6天贮藏期间，乙烯利处理组含量均显著高于1-MCP处理组和对照组（P<0.05）。由图2b可知，各处理组TA含量均呈逐渐下降的变化趋势，且乙烯利处理组TA含量下降速度较1-MCP组和对照组快。在贮藏至第10天时，乙烯利处理组果实TA含量为9.1%，下降了20.87%，而1-MCP组和对照组分别仅下降了12.17%和10.43%，差异显著（P<0.05）。1-MCP处理组和对照组在10 d贮藏期间TSS和TA含量均无显著差异（P>0.05）。

图2 乙烯利、1-MCP处理对芙蓉李果实可溶性固形物、可滴定酸和花色苷的影响Fig.2 Effects of ethephon and 1-MCP treatment on content of TSS，TA，anthocyanins

芙蓉李果实成熟时富含花色素苷，是其品质的一项重要指标。由图2c可知，贮藏期间各处理组果实花色苷含量呈逐渐上升的变化趋势，且乙烯利处理组积累速度较快，1-MCP组积累速度较慢。在贮藏至第10天时，乙烯利处理组花色苷含量为25.3 mg/100 g比对照高11.86%，而1-MCP处理组花色苷含量为21.1mg/100 g，比对照低5.38%。由此推断，乙烯利处理加速了果实花色苷含量的积累，而1-MCP处理延缓了果实花色苷含量的积累。

2.3 乙烯利、1-MCP处理对芙蓉李果实丙二醛含量的影响

丙二醛（MDA）是膜脂过氧化的主要产物之一，其含量可作为细胞膜脂过氧化程度的指标，反映细胞膜的损伤程度和果实成熟与衰老程度[19]。乙烯利、1-MCP处理对芙蓉李果实丙二醛含量的影响，见图3。

图3 乙烯利、1-MCP处理对芙蓉李果实丙二醛含量的影响Fig.3 Effects of ethephon and 1-MCP treatment on content of MDA

结果如图3所示，随着贮藏时间延长，各处理组的MDA含量均呈上升趋势。其中，乙烯利处理组上升速率高于1-MCP处理组和对照组，到贮藏第10天，乙烯利处理组MDA含量积累至31.4 nmol/g，比对照组高73.48%，显著高于对照组（P<0.05）；而 1-MCP组含量仅为15.8 nmol/g，显著低于对照组（P<0.05）。由此推断，乙烯利处理促进了细胞膜过氧化，而1-MCP抑制了细胞膜过氧化。

2.4 乙烯利、1-MCP处理对芙蓉李果实中抗氧化酶类的影响

SOD、POD、CAT是植物体内重要的抗氧化类酶，在维持植物细胞内氧自由基平衡上起着重要的作用。SOD可催化超氧阴离子自由基发生歧化反应生成H2O2和O2，从而减轻活性氧对组织的毒害作用[18]。乙烯利、1-MCP处理对芙蓉李果实SOD、POD和CAT酶活性的影响，见图4。

图4 乙烯利、1-MCP处理对芙蓉李果实SOD、POD、CAT酶活性的影响Fig.4 Effects of ethephon and 1-MCP treatment on activity of SOD，POD，CAT

如图4a可知，各处理组芙蓉李果实在整个贮藏过程中SOD活性变化相似，均呈现先上升后下降的趋势。在贮藏前6天芙蓉李果实SOD酶活性均不断上升，到第6天各处理组SOD酶活性均达到最大值，其中对照组为142.0 U/g，乙烯利处理组为125.4 U/g，1-MCP处理组为153.0 U/g，3个处理组之间差异均显著（P<0.05），随后均缓慢下降。POD和CAT均是诱导酶，它们能清除细胞内H2O2生成H2O和O2，与SOD协同作用[18]。如图4b所示，芙蓉李在贮藏期间果实POD酶活性变化呈现总体先上升后下降的趋势。其中，在贮藏第6天至第10天之间，乙烯利处理组的POD酶活性极显著高于对照组和1-MCP组（P<0.01）。如图4c所示，各处理组果实CAT酶活性变化均呈现先下降后上升的总体趋势。1-MCP组在整个贮藏期间果实CAT酶活性差异不显著（P>0.05），而乙烯利处理组CAT酶活性在不同贮藏期间有显著差异（P<0.05），到第6天至第8天，乙烯利组果实CAT酶活性显著高于对照组和1-MCP组（P<0.05）。可见，乙烯利处理组芙蓉李果实在贮藏一段时间后POD和CAT酶活性显著提高，这可能是由于果实组织严重衰老产生大量活性氧所诱导造成[20]；1-MCP处理则是提高了贮藏前期POD和CAT的酶活性，可提高果实自由基清除能力。

3 讨论与结论

乙烯是果实成熟软化进程中参与调控果实成熟相关基因的转录和翻译的重要启动因子，可诱发果实成熟过程中相关生理与品质变化，且内源乙烯或外源乙烯均能发挥作用[18，21]。乙烯作用是通过乙烯信号传导途径发生，已有大量研究揭示了乙烯受体在信号传导中如何起作用[22]；而1-MCP处理便是通过与乙烯竞争受体并且紧密结合使乙烯作用受到阻断，从而阻止了内源乙烯的合成和外源乙烯的诱导，有效抑制果实采后成熟衰老[23]。因此，可利用外源乙烯或乙烯作用抑制剂等调控果实采后乙烯作用，从而有效加速或延缓果实采后成熟衰老进程，在果实采后生产应用具有重要意义。

果实软化是成熟与衰老的一个重要特征，细胞壁结构和组成变化是果实软化的主要原因[18]，莫亿伟等[23]在对嵊州桃形李采后保鲜研究中通过扫描电镜观察到采后李果实成熟过程中果肉细胞变化，发现较快软化的果实中果肉细胞壁明显降解、细胞壁塌陷变形等，表明细胞壁代谢对果实硬度的重要影响。而乙烯在细胞壁降解相关酶基因的表达过程中起着重要作用[18，24]。本试验结果表明，芙蓉李果实采后经乙烯利处理硬度显著下降，提高了果实加工适应性，而1-MCP处理则可有效延缓果实硬度下降，可保持果实具有良好贮藏性，该结果与顾玉红等[25]在大石早生李和Khan等[16]在‘Tegan Blue’李等果实的研究报道有类似结论，与吕静祎等[13]在‘金冠’苹果、邵远志等[26]在‘日升’番木瓜上的研究也有类似结论。

果实中TSS和TA含量主要反映了果实中糖酸含量变化，直接影响果实的食用感官品质。本试验结果发现乙烯利处理可显著提高芙蓉李果实TSS含量、加速TA含量下降，而1-MCP处理则无显著影响，已有大量研究报道，乙烯利和1-MCP处理对果实采后TSS含量和TA含量的影响因园艺产品的不同而有不同影响结果[13，27-28]。花色苷是芙蓉李果实正常成熟时的主要着色物质且具营养保健功效，其生物合成过程由一系列的酶促反应完成[29-30]。本试验结果显示，乙烯利处理可促进芙蓉李果实花色苷含量积累，而1-MCP处理则相反，延缓了果实花色苷含量积累。有研究报道，乙烯作用能促进这类与花色苷生物合成相关酶基因的表达，从而加速花色苷含量积累，而当乙烯反应受到抑制，花色苷含量的积累亦受到抑制[29，30]。余建等[21]研究报道乙烯利处理能够诱导桑椹花青素生物合成相关基因的上调表达，促进桑椹花青素含量的积累，而1-MCP处理则会抑制桑椹中花青素的积累；及华等[31]研究报道‘安哥诺’李果实经1-MCP处理显著抑制了花色苷含量积累，这与本研究结果一致。

丙二醛含量直接反映果实脂质过氧化程度，间接反映果实组织衰老程度。本研究结果显示，乙烯利处理显著加速了MDA含量的积累，表明乙烯利处理加快果实的成熟衰老，这与闫师杰等[32]在梨枣上报道结果有类似结论，但与胡位荣等[33]在沙田柚上报道结果有所不同，这可能与果种不同、处理浓度高低和贮藏时间长短有关；1-MCP处理有效抑制了芙蓉李果实采后MDA含量积累，表明1-MCP处理可延缓果实衰老，这与吴雪莹等[34]在麦李、青脆李和歪嘴李等李果实上应用1-MCP处理的报道结果一致。

SOD、POD、CAT是生物体内活性氧防御系统的主要抗氧化酶，可协同作用清除活性氧，降低活性氧对果实组织造成的伤害[18]。本研究结果显示，乙烯利处理抑制了果实SOD酶活性，诱导贮藏后期POD酶活性和CAT酶活性提高，值得注意的是，乙烯利处理果实POD活性变化出现了两次酶活性高峰，有研究报道，POD酶活性的第一次高峰标志着果实的成熟，而第二次高峰标志着果实的衰老[35]；1-MCP处理提高了SOD酶活性，诱导前期POD和CAT酶活性提高。这与前人研究报道有所差异，莫亿伟等[23]用1-MCP处理桃形李可提高整个贮藏期SOD和CAT活性，吴雪莹等[34]研究报道1-MCP处理降低贮藏前期李果实的抗氧化酶活性、抑制贮藏后期抗氧化酶活性下降。此外，POD、CAT酶活性在其他果种上研究报道均有不同结论，吕静祎等[13]报道1-MCP处理苹果有效提高SOD、POD、CAT酶活性，而乙烯利处理抑制了SOD、POD、CAT酶活性，樊秀彩等[36]报道1-MCP处理可提高猕猴桃SOD、POD酶活性，出现不同结论的原因可能与果种、品种有关，具体诱导机理还有待进一步研究。

综上所述，芙蓉李采后经600 mg/L乙烯利处理可提高TSS含量、降低TA含量及加速果实硬度下降和花色苷含量积累，从而较快提高果实部分食用品质和果实加工适应性，但同时也加速了果实组织衰老，使贮藏保鲜期随之缩短。芙蓉李采后经20 μL/L 1-MCP处理可延缓果实硬度下降、花色苷含量及MDA含量的积累，有效延长果实采后贮藏保鲜期，减少采后损失。该研究可为芙蓉李采后生产应用提供重要理论依据。