1-MCP双重处理对富士苹果贮后货架品质、腐烂及防御酶活性的影响

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(1.大连工业大学食品学院,辽宁大连 116034; 2.国家农产品保鲜工程技术研究中心(天津),农业农村部农产品贮藏保鲜重点实验室, 天津市农产品采后生理与贮藏保鲜重点实验室,天津 300384; 3.中国科学院植物研究所资源植物重点实验室,北京 100093)

我国是苹果生产大国,其中富士苹果占50%以上[1],它含有丰富的、易被人体吸收的营养物质,是人们生活中广泛食用的一种水果[2]。苹果贮藏期的微生物病害是由于病原微生物从碰、压、刺伤或病虫害的部位侵染所致,引起这些病害的主要微生物为粉红单端孢、青霉、链格孢菌等[3]。病原真菌的危害不仅在于腐烂造成的经济损失,而且由于很多病原真菌能够分泌产生次生代谢产物从而引起严重的食品安全问题[3]。因此可知,延长苹果贮藏期和保证果实品质的研究对富士苹果的市场繁荣至关重要。

1-甲基环丙烯(1-methylcyclopropene,1-MCP)是在水果中广泛使用的保鲜剂[4],具有高效、无毒、化学性质稳定的特点,被认为是一种新型的乙烯效应抑制剂[5]。1-MCP通过竞争性抑制乙烯与受体的结合,导致乙烯信号传导受阻,从而达到延缓成熟的目的[6],姜海峰等[7-8]对苹果的研究实验结果表明，1-MCP可以有效地降低乙烯生成速率和果实呼吸强调,可以延迟呼吸高峰的出现时间。有研究人员对苹果呼吸跃变型果实进行了研究,发现1-MCP可很好地延迟果蔬后熟软化,保持果实的硬度、香味和营养成分等,由此增加了果蔬的货架期[9]。

1-MCP的研究主要体现在两个方面,即提高果实抗性和1-MCP的抑菌作用,目前在提高果实抗性方面已有很多研究,李辉等[10]的研究表明，1-MCP能诱导果实抗病性的增强。在1-MCP抑菌方面,李江阔[11]等研究表明,1-MCP可抑制苹果上青霉的菌丝体生长和孢子萌发。现如今在1-MCP结合其他贮藏方式的双重处理研究方面比较多,刘成红[12]曾研究1-MCP结合真空包装双重处理对柿果贮藏保鲜效果影响,而1-MCP贮前贮后双重处理在苹果中未见报道,1-MCP的双重处理通过贮前控生理,提高果实抗性,延长贮藏期,贮后抑制病害,以减少苹果腐烂病害率,且与相关研究相比,本文研究具有处理成本低、保鲜抑菌效果好等特点,因此对这个领域的研究是非常有意义的。

本实验以富士苹果为试材,采后先进行1-MCP 处理,出库后再分别给予不同浓度的1-MCP处理,以7 d为测定周期测定富士苹果的营养品质及硬度、生理指标、腐烂率、失重率及防御酶活性等一系列指标的变化,以期为富士苹果的贮藏保鲜提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

富士苹果 于2017年10月20日采自甘肃庆阳苹果示范园;1-MCP小药包、PE微孔袋 国家农产品保鲜工程技术研究中心(天津);钼酸铵、草酸-EDTA、乙二胺四乙酸、偏磷酸、冰乙酸 分析纯,天津市大茂化学试剂厂。

KF-568电子秤 中国凯丰集团;TU-1810紫外分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司;CheckPoint 便携式气体测定仪 丹麦PBI Dansensor;2010型气相色谱仪 日本岛津公司;PAL-BX/ACID5苹果糖酸一体机 日本ATAGO公司;916 Ti-Touch电位滴定仪 瑞士万通中国有限公司;TA.XT.Plus物性仪 英国Stable Micro Systems公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品处理 人工挑选成熟度一致,大小适中,无病虫害,无机械损伤的富士苹果果实,装箱入库(库温(0±1) ℃),进行1-MCP熏蒸处理(将1袋1-MCP小药包放入蒸馏水中浸湿,后立即放入用微孔袋包裹的苹果中封口处理24 h),1-MCP浓度为1 μL/L,处理时间24 h,以不做处理为对照。之后每10 kg苹果放入一个衬有微孔袋的纸箱内,对照组和1-MCP处理组各100箱从甘肃庆阳冷链物流至国家农产品保鲜工程技术研究中心(天津)。接到货物后,立即入精准温控库(-(0.5±0.3) ℃),开箱打开微孔袋预冷24 h,再扎口封箱存放。冷藏6个月后出库,于常温下贮藏,并将果实放入新微孔袋中再次进行1-MCP高浓度处理。共有4组处理:a.无任何处理,作为对照组(CK);b.采后贮前用1-MCP处理组(1-MCP);c.用蒸馏水浸湿3袋便携式1-MCP药包迅速放入贮前用1-MCP处理过的果实微孔袋内扎口存放24 h(1-MCP+ZH3.0组(3 μL/L));d.贮后用蒸馏水浸湿5袋便携式1-MCP药包迅速放入贮前用1-MCP处理过的果实微孔袋内扎口存放24 h(1-MCP+ZH5.0组(5 μL/L))。经1-MCP不同处理后的果实在常温下贮藏,每个处理设定3次重复实验,每7 d测定一次,周期为28 d。

1.2.2 富士苹果贮后营养成分及硬度测定方法

1.2.2.1 硬度测定 在富士苹果果梗附近相对应的阴阳面各取一个点,然后使用内径10 mm的打孔器取样,用宽度5 mm的双切刀切取居中的部位小圆柱体试样。将试样放置于TA. XT. Plus质构仪测试平板上,采用直径为75 mm的圆柱形探头P/75进行TPA测试。测试条件如下:测前速率为1 mm/s,测试速率为0.5 mm/s,测后上行速率为0.5 mm/s,苹果果肉受压变形为60%,2次压缩停顿时间为5 s,触发力为5 g。每个果实重复2次,每个处理设三次重复。

1.2.2.2 可滴定酸(TA)含量的测定 参考李文生等[13]的方法略有改动,将苹果去皮打浆后,取匀浆20 g,精确至0.001 g,置于250 mL容量瓶中,用蒸馏水稀释至刻度,80 ℃水浴30 min,用脱脂棉过滤,收集滤液于250 mL锥形瓶中备用。吸取20 mL滤液于三角瓶中,加蒸馏水定容至60 mL,用0.025 mol/L NaOH溶液电位滴定仪测定。每个样品重复滴定3次,取其平均值。

1.2.2.3 VC含量的测定 采用钼蓝比色法测定[14],取4个苹果去皮打浆,取(20.00±0.02) g于100 mL容量瓶中用草酸-EDTA定容,取10 mL样液至50 mL容量瓶中,加入1 mL偏磷酸-醋酸溶液(摇动溶解15 g片状偏磷酸于40 mL醋酸中,稀释至500 mL,用滤纸过滤,取滤液备用),再加入2 mL体积分数5%硫酸溶液,摇匀后加入4 mL体积分数 5%的钼酸氨溶液,用蒸馏水定容,15 min后于705 nm波长处测量吸光度,重复3次取平均值。

1.2.2.4 可溶性固形物(TSS)含量的测定 采用便携式手持折光仪测定,打浆后取匀浆用4层纱布过滤,取滤液0.2 mL直接测定,每个处理重复6次,取平均值。

1.2.3 生理指标测定方法

1.2.3.1 乙烯生成速率的测定 参照Luo等[15]的方法,稍有改动。每次将3个果实置于密闭的保鲜盒内,密闭3 h后取样20 mL,用岛津2010气相色谱仪程序升温法测定。FID检测器,检测器温度160 ℃,DB-5毛细管柱(0.25 mm×15 mm),程序升温范围46～60 ℃,进样口温度150 ℃,载气为N2,流速14 mL/min,采用面积外标法计算,乙烯标样的体积分数为50 μL·L-1,每个处理重复3次,用以下公式计算。

式中:X-乙烯的生成速率,μL·kg-1·h-1;V-容器体积(干燥器体积-果实体积),L;N-乙烯的体积分数,μL·L-1;M-试样质量,kg;H-放置时间,h。

1.2.3.2 呼吸强度的测定 参照曹建康等[16]的方法。采用静置法将3个果实置于密闭的保鲜盒内,密闭3 h后用气体成分测定仪测定积累的CO2的量,用以下公式计算。

式中:X-呼吸强度,mgCO2·kg-1·h-1;V-容器体积(干燥器体积-果实体积),L;K-换算系数;N-CO2浓度,%;M-试样质量,kg;H-放置时间,h。

1.2.4 腐烂率、失重率及抗病性相关酶活性测定

1.2.4.1 腐烂率的测定 出库时,每个处理(CK组、贮前1-MCP处理组、1-MCP+ZH3.0和1-MCP+ZH5.0处理组)出3箱富士苹果,其中每箱有44个果实,分别在货架0、7、14、21、28 d记录苹果腐烂个数,以计算不同货架周期苹果的腐烂率。腐烂率为腐烂数与总数的比值:腐烂率(%)=(腐烂苹果个数/苹果总数)×100。

1.2.4.2 失重率的测定 按1.2.4.1方法出库后,选取固定的10个果实放入微孔袋中常温贮藏,分别在货架0、7、14、21、28 d记录各单果的质量,以计算不同货架周期苹果的失重率,采用称量法测定,失重率(%)=(货架前质量-调查时质量)/(货架前质量)×100

1.2.4.3 POD活性的测定 POD采用愈创木酚法:取5 g左右样品,加入适量的pH6.8,0.05 mol/L磷酸缓冲液(取6.2 g磷酸定容到1000 mL容量瓶中),冰浴下研磨呈匀浆加入缓冲液冲洗研钵,并使最终体积为20 mL,于4 ℃下提取30 min,4 ℃下15000 r/min离心10 min,上清液即为POD粗提液。酶的反应体系包括,2.9 mL,pH6.8磷酸缓冲液、1.0 mL,0.05 mol/L愈创木酚和5 mL酶液,于37 ℃水浴保温10 min,立即加入1.0 mL 2% H2O2(取6.67 mL,30%H2O2溶于100 mL蒸馏水,随用随配),以磷酸缓冲液代替酶液调零,于470 nm下测其吸光度值。POD酶活力[U/(min·g)]=ΔOD/t,(ΔOD 代表光吸收度的变化,t/min 代表反应的时间)。酶活性单位(U)以每克鲜样每分钟 OD 变化值表示[U/(min·g)]。

1.2.4.4 PPO活性的测定 PPO采用邻苯二酚法[17]测定:5 g样品于预冷的研钵中,加入适量0.05 mol/L,pH7.8的磷酸缓冲液(总用量20 mL),冰浴研磨成匀浆,4 ℃下提取30 min,4 ℃3000 r/min离心10 min,上清液为酶提取液。取3.9 mL 0.05 mo/L pH7.8的磷酸缓冲液,然后加入1 mL,0.1 mol/L儿茶酚(取1.101 g儿茶酚,用蒸馏水定容至100 mL,避光保存)和3 mL酶提取液,37 ℃水浴保温10 min,迅速放入冰浴中立即加入2 mL,20%的三氯乙酸(称取20 g三氯乙酸加入80 mL蒸馏水)终止反应,在420 nm下测吸光度值,以磷酸缓冲液代替酶液调零。PPO酶活性单位(U)以每克鲜样每分钟 OD 变化值表示(U/(min/g))。

1.2.4.5 PAL活性的测定 PAL 采用曹建康等[16]方法:称取5 g样品置于研钵中,加入5.0 mL提取缓冲液,在冰浴条件下研成匀浆。将匀浆全部转入离心管中,于4 ℃、12000 r/min下离心30 min。收集上清液,即为粗酶提取液,低温保存备用。取1支反应管,加入3 mL,50 mmol/L,pH8.8硼酸缓冲液和0.5 mL,20 mmol/L 1-苯丙氨酸,在37 ℃预保温平衡10 min,再加入0.5 mL酶液,混合后,迅速测定其在波长290 nm处的吸光度值作为反应的初始值(OD0)。然后将反应管置于37 ℃保温60 min。保温结束时再立即测定一次反应混合液在波长290 nm处的吸光度值作为反应的终止值(OD1)。注意均以蒸馏水作为参比空白进行调零。PAL 酶活性单位(U)以每克鲜样每分钟 OD 变化值表示(U/(min/g)。

1.3 数据处理

使用Excel 2010处理数据;使用DPS软件,进行数据显著性分析,每个处理数据有3次平行,且P<0.05为显著性水平,P>0.05为非显著性水平。

2 结果与分析

2.1 1-MCP双重处理对货架期间富士苹果营养成分和硬度等指标的影响

2.1.1 1-MCP双重处理对货架期间富士苹果硬度的影响 图1表示不同处理对富士苹果硬度的影响。硬度是果实局部抵抗外力进入其内部的能力,硬度的大小代表着果实自身保护能力的强弱,较高的硬度可以有效地减少果实所受外力的伤害,从而保护其不会发生因伤害而引起腐烂变质等不良影响[18]。从图1中可看出,CK组和3个处理组果实的硬度大体上呈现下降趋势,这是因为果实的衰老会直接影响硬度,使其硬度下降。就CK组和1-MCP处理组相比较而言,在货架14～21 d,处理组果实的硬度要高于CK组,差异性显著(P<0.05),可知1-MCP处理能有效抑制细胞壁降解酶的活性增强,延缓果实细胞壁物质的降解,保持贮藏期间细胞壁结构的完整性,维持较高的硬度[20]。在货架21～28 d期间,1-MCP处理能够明显延缓果实硬度的下降,且在不同浓度的双重处理中,5 μL/L较3 μL/L处理对果实硬度的维持效果更佳,但1-MCP+ZH3.0与1-MCP处理组间没有显著性差异,但5 μL/L能更好保持富士苹果的质地和硬度,从而提高苹果的贮藏品质和商业价值。

图1 不同处理对富士苹果硬度的影响Fig.1 Effects of different treatments on the hardness of Fuji apple 注:不同小写字母表示差异显著,P<0.05;图2～图9同。

2.1.2 1-MCP双重处理对货架期间富士苹果可滴定酸含量的影响 图2表示不同处理对富士苹果可滴定酸含量的影响。由图2可知,在整个货架期间,随着货架期的延长,富士苹果中的可滴定酸含量呈下降的趋势,这可能是由于在贮藏过程中,果实优先利用有机酸类物质作为呼吸基质,导致果实的可滴定酸含量下降[20],在货架28 d,CK组和1-MCP处理组的果实中可滴定酸含量分别下降了83.03%和52.62%,可知1-MCP处理组能更好地保持富士苹果中可滴定酸的含量(P<0.05)。货架28 d时,1-MCP、1-MCP+ZH3.0和1-MCP+ZH5.0处理组果实中可滴定酸含量分别下降了52.62%、55.56%和26.95%,1-MCP组与1-MCP+ZH3.0 处理组的效果差异不显著性差异(P>0.05),但显著低于1-MCP+ZH5.0 处理组(P<0.05)。因此可知,1-MCP处理能更好地保持富士苹果货架期间可滴定酸的含量,其中1-MCP+ZH5.0处理组能更好的延缓果实可滴定酸含量的下降。

图2 不同处理对富士苹果可滴定酸含量的影响Fig.2 Effects of different treatments on the titration acid contents of Fuji apple

2.1.3 1-MCP双重处理对货架期间富士苹果VC含量的影响 图3表示不同处理对富士苹果VC含量的影响。水果中所含的VC和多酚等物质具有较强的抗氧化活性,对延缓人体衰老以及预防和治疗退行性疾病具有重要的作用[21-22]。在整个货架期间,4个处理组的VC含量大体呈下降趋势,这是苹果贮藏期间自身生理代谢消耗及衰老的结果。随着货架期的延长,就CK组和1-MCP处理组相比,CK组在0、28 d的VC含量分别为18.11、5.87 mg/100 g,在货架28 d时的下降率为56.36%,而1-MCP处理组在0、28 d的VC含量分别为15.13、7.18 mg/100 g,下降率是52.54%,因此可知1-MCP处理组对苹果VC具有更好的保持效果(P<0.05)。在货架28 d时,CK组、1-MCP处理组、1-MCP+ZH3.0处理组、1-MCP+ZH5.0 处理组,苹果VC含量分别为5.87、7.18、7.65和8.65 mg/100 g,可知与1-MCP处理相比,1-MCP+ZH5.0处理组对果实中VC含量的维持效果较好(P<0.05),而1-MCP+ZH3.0 处理组与1-MCP处理组差异不显著(P>0.05)。综上可知,1-MCP处理组对苹果VC具有很好的保持效果,而1-MCP双重处理中1-MCP+ZH5.0 处理组对VC的维持效果最佳。

图3 不同处理对富士苹果VC含量的影响Fig.3 Effects of different treatments on the VC contents of Fuji apple

2.1.4 1-MCP双重处理对货架期间富士苹果可溶性固形物(TSS)含量的影响 图4表示不同处理对富士苹果TSS含量的影响。在整个货架期间,富士对照组的TSS大体呈现先升后降的趋势,但变化波动趋势不大,TSS上升可能是成熟度升高或者果实个体差异的缘故,下降趋势的原因是随着货架期的延长,乙烯释放量升高,从而促进了苹果的衰老,果实中TSS下降。货架28 d时,CK组、1-MCP处理组、1-MCP+ZH3.0 和1-MCP+ZH5.0 果实的TSS分别下降27.60%、19.49%、11.33%和2.82%,将图6和数据结合分析来看,与CK组相比，1-MCP处理组对苹果TSS的影响不显著(P>0.05);1-MCP组和贮前贮后双重处理组相比,后者能更显著地保持富士苹果的TSS(P<0.05);而就不同浓度的1-MCP双重处理来看,两个处理的TSS无显著性差异(P>0.05)。综上可知,与CK组相比,1-MCP处理对果实中TSS的保持作用不明显,但1-MCP双重处理能更好地维持果实中TSS含量,且在一定范围内,浓度对TSS的保持作用无显著差异。

图4 不同处理对富士苹果TSS含量的影响Fig.4 Effects of different treatments on the TSS contents of Fuji apple

2.2 1-MCP双重处理对货架期间富士苹果生理指标的影响

2.2.1 1-MCP双重处理对货架期间富士苹果乙烯生成速率的影响 图5表示的是不同处理对富士苹果乙烯生成速率的影响。乙烯生成是果实衰老过程中的重要生化过程,其生成量也影响着果实贮藏过程中的品质[23]。在整个货架期间,CK组的乙烯生成速率呈现大幅度上升趋势,这是由于伴随着果实的成熟乙烯的释放速率逐渐增大。4个处理组之间相比较而言,在货架21～28 d,1-MCP、1-MCP+ZH3.0、1-MCP+ZH5.0处理组的乙烯生成速率一直显著低于CK组(P<0.05),说明1-MCP处理有效抑制了苹果贮藏期间乙烯的释放,降低乙烯释放高峰。货架28 d时,经显著性分析,1-MCP处理组与1-MCP+ZH3.0 处理组不存在显著性差异(P>0.05),但1-MCP处理组、1-MCP+ZH3.0 处理组与1-MCP+ZH5.0 处理组存在显著性差异(P<0.05)。而就三个处理组比较可得出结论,1-MCP+ZH5.0处理组果实的乙烯上升幅度相对较小,且货架28 d后果实的乙烯生成速率最低。综上可得出结论,1-MCP组可以有效抑制果实的乙烯生成速率,这与 1-MCP的作用机理相符合,且1-MCP双重处理中浓度为5 μL/L 时可以对富士苹果的乙烯生成速率起到最好的抑制作用。综上可知,1-MCP+ZH5.0处理组的乙烯生成速率显著低于两者(P<0.05),说明较高浓度的1-MCP双重处理有效抑制了乙烯释放。

图5 不同处理对富士苹果乙烯生成速率的影响Fig.5 Effect of different treatments on ethylene formation rate of Fuji apple

2.2.2 1-MCP双重处理对货架期间富士苹果呼吸强度的影响 图6表示的是不同处理对富士苹果呼吸强度的影响。此次试验中,随着时间的延长,三个处理组的呼吸强度均呈现不同程度的先升后降趋势。对照组在货架21 d左右出现了典型的呼吸跃变峰,之后呼吸强度逐渐下降。在货架28 d时,3种不同1-MCP处理与对照相比,各处理果实的呼吸强度均低于对照组,且差异性显著(P<0.05);对照组和3个处理组(1-MCP、1-MCP+ZH3.0、1-MCP+ZH5.0)果实都在货架21 d出现呼吸跃变峰,之后下降,峰值分别为36.36、30.26、29.78、27.33 mgCO2·kg-1·h-1。与CK组相比,1-MCP能降低呼吸高峰的数值(P<0.05)。而就三个处理组之间相比来看,在货架28 d,1-MCP、1-MCP+ZH3.0、1-MCP+ZH5.0的呼吸强度分别为27.21、25.01、20.93 mgCO2·kg-1·h-1,处理间皆存在显著性差异(P<0.05),而双重处理中的不同浓度间也存在显著性差异(P<0.05)。因此可知,浓度为5 μL/L 的1-MCP贮前贮后双重处理能更好地抑制富士苹果的呼吸强度,延缓其衰老。

图6 不同处理对富士苹果呼吸强度的影响Fig.6 Effects of different treatments on respiratory intensity of Fuji apple

2.3 1-MCP双重处理对货架期间富士苹果腐烂率的影响

从图7中可以看出,随着货架时间的延长,富士苹果的四个处理组腐烂率逐渐增大,其中CK组苹果的腐烂率最高。货架7 d时,CK组和1-MCP处理组的腐烂率分别为38.83%和1.22%(P<0.05),但1-MCP不同处理组间差异不显著(P>0.05)。货架28 d时,CK组和1-MCP处理组存在显著性差异(P<0.05),且1-MCP处理组和1-MCP+ZH3.0 处理组间差异性不显著(P>0.05),而1-MCP和1-MCP+ZH5.0 处理组间存在显著性差异(P<0.05)。且在货架28 d时,1-MCP处理组、1-MCP+ZH3.0 和1-MCP+ZH5.0 处理组的苹果腐烂率分别为8.74%、7.77%和2.91%,可知1-MCP+ZH5.0处理组的果实腐烂率最低。说明在一定浓度范围内,1-MCP采后可以控制富士苹果腐烂病的发生,降低腐烂率,而高浓度的1-MCP(5 μL/L)更能有效地降低富士苹果的腐烂率。因此可知贮前1-MCP+贮后5 μL/L 1-MCP能更好地保持果实品质,降低其腐烂率,保证了其商品价值。

图7 不同处理对富士苹果腐烂率的影响Fig.7 Effects of different treatments on the decay rate of Fuji apple

2.4 1-MCP双重处理对货架期间富士苹果失重率的影响

新鲜苹果的水分汁液充足,有较好的食用品质。但富士苹果在采后水分容易蒸发散失,从而影响其优良品质。因此研究能减少富士采后水分散失的试验方法是很重要的。图8表示的是经PE微孔袋套袋处理的富士果实的失重率。从图8中可明显看出,苹果的失重率随贮存时间的延长而增大。在货架21、28 d,CK组的失重率分别为1.80%、2.28%,1-MCP处理组的失重率分别为1.54%、1.88%,21～28 d,CK组富士苹果的失重率要高于1-MCP处理组,差异性显著(P<0.05),而1-MCP处理组、1-MCP+ZH3.0 和1-MCP+ZH5.0 处理组之间存在不显著差异。因此可知,1-MCP处理能较为明显降低富士苹果的失重率,能更好维护果实原有的品质以至于减少果实的失重率,但与1-MCP组相比不同浓度的1-MCP双重处理对果实失重率的影响不显著(P>0.05)。

图8 不同1-MCP处理对富士苹果失重率的影响Fig.8 Effect of different 1-MCP treatments on the weight loss rate of Fuji apple

2.5 1-MCP双重处理对货架期间富士苹果防御酶活性的影响

2.5.1 1-MCP双重处理对货架期间富士苹果POD活性的影响 植物受到病原物侵染时,可以通过调节自身的酚类物质代谢来抵抗病害[24]。从图9a可看出,在货架期间,富士苹果的POD活性总体呈现先上升后下降的趋势,富士苹果酶活下降有可能是随着货架期的增长导致果实衰老所引起的,不同处理对 POD 的活性变化测定结果表明,经过1-MCP处理的POD活性上升速度要高于CK组,说明1-MCP对常温贮藏苹果的POD活性有诱导作用,且CK和3个处理组(1-MCP、1-MCP+ZH3.0、1-MCP+ZH5.0)的POD活性都在货架14 d达到最大值,其活性分别提升了35.08%、56.04%、198.22%和257.89%,在货架14 d以后酶活呈现下降趋势,即富士苹果开始出现衰老趋势。在货架28 d,CK、1-MCP、1-MCP+ZH3.0和1-MCP+ZH5.0之间皆存在显著性差异(P<0.05)。综上分析可得,1-MCP处理能诱导货架期富士苹果POD的活性,且贮前贮后1-MCP双重处理中5 μL/L的处理效果最佳。

图9 不同1-MCP处理对富士苹果防御酶活性的影响Fig.9 Effect of different 1-MCP treatments on defense enzyme activity of Fuji apple 注:图9a、9b和9c分别表示不同处理 对富士苹果POD、PPO和PAL活性的影响。

2.5.2 1-MCP双重处理对货架期间富士苹果PPO活性的影响 从诱导抗病性的角度分析,多酚氧化酶(PPO)与植物的诱导抗病性密切相关[25]。由图9b可以看出,在货架期间PPO的活性呈先上升后下降的趋势,且4个不同处理的POD活性都在货架14 d达到最大值,其活性分别提升了26.32%、38.89%、55.29%和70.85%,后在货架14 d以后酶活呈现下降趋势,货架期14 d以后,对照组的PPO活性始终低于1-MCP处理组。在货架后期14～28 d,1-MCP+ZH5.0的PPO活性大于1-MCP+ZH3.0处理组的活性,除21 d的1-MCP和1-MCP+ZH3.0没有显著性差异外,各处理间均存在显著差异(P<0.05)，说明1-MCP贮前贮后双重处理富士苹果可以更好的提高PPO的活性,且在一定范围内,浓度越高,作用效果越好。

2.5.3 1-MCP双重处理对货架期间富士苹果PAL活性的影响 苯丙烷代谢途径是酚类物质合成的起始阶段,所以PAL酶作为植物许多重要次生代谢产物合成的起始酶[26-27],具有重要的生理意义。由图9c可知,在货架期间CK和3个不同1-MCP处理的PAL活性大体上呈现先升后降的趋势。在整个货架期,CK和1-MCP处理组存在显著性差异(P<0.05),说明1-MCP能诱导富士苹果PAL的活性;在货架21～28 d,1-MCP与1-MCP+ZH3.0 处理及1-MCP+ZH5.0 处理皆存在显著差异(P<0.05),且结合整个货架期数据可明显看出，1-MCP+ZH5.0处理能更有效地提高富士苹果PAL的活性。因此可知,1-MCP贮前贮后双重处理中的高浓度处理能更好的提升富士苹果PAL的活性。

3 讨论

在苹果的贮藏保鲜期间,经过生理代谢后苹果会发生成熟衰老,苹果中可溶性固形物、VC、硬度和可滴定酸等含量通常会不断下降。这些营养指标含量的变化,反映了果蔬贮藏期间的品质变化。而1-MCP的不同处理组能有效缓解苹果生理代谢并维持贮藏品质。本实验结果表明,1-MCP处理能有效地保持富士苹果中可溶性固形物、可滴定酸的含量,且从数据分析结果来看,1-MCP+ZH5.0 处理能更好地保持这些贮藏品质指标。这与张晓晓[28]等的研究结果一致,其用1-MCP处理苹果梨后,明显推迟了果实硬度的下降,减缓了可溶性固形物含量的降低,维持了较高的可滴定酸含量,具有明显的保鲜效果。本次实验结果表明,1-MCP处理有效抑制了苹果贮藏期间乙烯的释放和呼吸强度的增强,而其中1-MCP+ZH5.0 处理能有更好的效果,这可能是因为,1-MCP竞争性地与乙烯受体结合,抑制了果蔬体内乙烯的释放,显著降低了呼吸速率,推迟了呼吸高峰的到来。呼吸速率的降低减缓了采后果蔬的成熟与衰老,从而可以有效地延长了果蔬的贮藏保鲜期[29]。这与刘美艳等[29]研究结果一致,其研究结果表明,1-MCP处理的苹果泰山早霞乙烯释放速率受到抑制,释放量明显降低,一般情况下,苹果梨呼吸速率先下降,达到一定成熟度后再上升,最后下降直到衰老腐烂。而本实验中研究发现,1-MCP双重处理更为有效的抑制了苹果贮藏期间乙烯的释放和呼吸强度的增强,且5 μL/L 的抑制效果最佳,这可能与1-MCP的双重调控作用相关。

1-MCP作为一种高效的果蔬保鲜剂,受到国内外诸多研究者的关注,且在果蔬贮藏保鲜方面已有一些报道。陈丹生等[30]用1-MCP处理红富士苹果后,苹果的贮藏保鲜期明显延长。本实验结果表明,1-MCP处理对富士苹果腐烂有明显的抑制作用,且贮前贮后1-MCP双重处理能更有效地降低富士苹果在贮藏期间的腐烂率,而其中高浓度(5 μL/L)抑制苹果腐烂的效果最佳,1-MCP抑制果实腐烂可能是由于1-MCP延缓了果实衰老,增加了果实本身对病害的抵抗性所致[31]。这与李江阔[32]等的研究结果一致,该研究在冷藏(0±0.5) ℃条件下分别用1、2、3 μL/L的 1-MCP处理青皮核桃,发现3 μL/L处理的保鲜效果最佳,且腐烂率最低,货架期大大延长。多酚氧化酶、过氧化物酶、苯丙氨酸解氨酶作为抗病相关酶在植物体内起着至关重要的作用。本次实验研究结果表明,在将富士苹果冷藏后出库时再次使用1-MCP处理后的货架期间,降低富士苹果的腐烂率,延长货架期,且其中5 μL/L处理组的效果最佳。原因可能是1-MCP处理能诱导并提高富士苹果POD、PPO和PAL的活性,从而增加富士苹果的抗病性,这与张艳宜等[33、 张帆[34]、 周晓婉[3]等的实验结论相一致。

4 结论

与CK组相比,在贮前对富士苹果进行1 μL/L的1-MCP熏蒸处理可以更好地保证果实品质(P<0.05),而与贮前1-MCP组相比,在富士苹果冷藏后出库时再次使用不同浓度(3、5 μL/L)的1-MCP熏蒸处理后可对果实的可溶性固形物以及可滴定酸含量具有更好的保持作用,抑制呼吸强度和乙烯生成速率的效果也更佳,且更能有效地保证其贮藏品质并降低富士苹果的腐烂率,提高 POD、PPO、PAL等的活性(P<0.05),其中就不同1-MCP处理浓度而言,1-MCP+ZH5.0 处理后的效果最佳。因此可知,1-MCP双重调控可以达到贮前控生理,贮后控病害的目的。