1-甲基环丙烯在西兰花贮藏保鲜中的应用研究进展

李长亮，冯毓琴，魏丽娟，李翠红，陈柏

1(甘肃省农业科学院农产品贮藏加工研究所，甘肃 兰州，730070)2(甘肃省农业科学院黄羊麦类作物育种试验站，甘肃 武威，733000)

西兰花，又名青花菜、绿菜花、花椰菜、意大利芥蓝等，属于十字花科芸薹属，甘蓝的一种变种。西兰花口感清爽、营养丰富，主要含有蛋白质、碳水化合物、脂肪、矿物质、维生素等，其中花球中糖含量占西兰花鲜重的7.3%，蛋白质占3.6%,VC含量是番茄的6倍，是蔬菜界中的VC之王。此外，还富含具有抗癌、延缓衰老等医疗保健作用的硫代葡萄糖苷、萝卜硫素等成分，越来越受到人们的青睐，素有“蔬菜皇冠”之称[1-4]。西兰花直至19 世纪末至 20 世纪初传入我国，但我国早已成为世界西兰花生产大国，并且西兰花是我国出口蔬菜中的佼佼者[5]。由于西兰花采收后代谢活动十分旺盛，在室温下1～2 d就会失绿转黄，失水萎蔫，各种营养成分迅速降解，严重影响其商品价值和市场流通。因此，西兰花采收后如何贮藏保鲜，显得十分重要。目前冷藏结合气调是西兰花最有效的贮藏方法，但在我国冷链和气调尚不普遍，西兰花在采后多用泡沫箱加冰进行保鲜运输，但运输时冰块会造成西兰花机械损伤，同时冰块融化后使西兰花浸泡在水中，增加了被微生物感染的几率[6]。加之在市场流通过程中总是不可避免地会经历高温环境。因此在常温条件下，采用经济有效的处理方法来延长西兰花货架期，更具实用价值。西兰花属于呼吸跃变型果实，对乙烯非常敏感[7-8]，通过控制内源乙烯的产生，或抑制外源乙烯的作用，来延缓呼吸高峰的出现，而延长货架期和贮藏期，是一种有效可行的贮藏保鲜方法。1-甲基环丙烯(1-methylcyclopropene，1-MCP)是一种安全、稳定、无污染的乙烯作用抑制剂，它可以与乙烯受体不可逆结合，通过竞争乙烯作用受体影响乙烯的生理活动，从而抑制果蔬的成熟与衰老，广泛应用于多种果蔬贮藏保鲜中，并取得了显著的保鲜效果[9-20]。

国内外学者关于1-MCP在西兰花贮藏保鲜方面的应用进行了大量研究，研究结果表明，1-MCP虽然不能抑制西兰花内源乙烯的产量，但可抑制乙烯的生理作用，同时抑制花球褪绿黄化，使西兰花呼吸强度一直保持较低水平，延迟呼吸峰的出现，从而延缓西兰花的后熟衰老，延长货架期。本文综合分析了国内外近年来关于1-MCP在西兰花贮藏保鲜中的应用，归纳其延缓西兰花成熟衰老的调控机理，并对1-MCP在西兰花采后贮藏保鲜中的应用和方法进行了综述。

1 1-MCP处理对西兰花采后生理和贮藏品质的影响

1.1 对感官品质的影响

西兰花的食用部位主要是花蕾和花茎，特别是花蕾幼嫩，缺乏保护层，采后贮藏过程中极易失水、成熟衰老，花蕾随之开放萎蔫。KU等[21]早期研究发现西兰花采后在20～25 ℃室温下1～2 d，花蕾花茎就会失绿转黄，失去其商品价值。纪淑娟等[22]研究发现西兰花在常温贮藏条件下，经过1-MCP处理，第5天时，花球感官品质仍然良好，表现为可食用状态。而不经过处理的西兰花第3天开始感官品质快速下降，花球花蕾开始大面积黄化，黄化面积达到70% 左右，同时散发出难闻的气味，第4天完全失去食用价值。

唐欣影[23]研究经过不同浓度1-MCP处理的西兰花在常温贮藏，结果显示所有经过处理的西兰花在贮藏过程中的感官品质都优于不经处理的对照组，尤其是1-MCP浓度为2 μL/L时效果最佳，在第8天时仍适合食用。而不经处理的西兰花品质裂变很快，贮藏第4天时，对照西兰花可食标准，各项指标已不符合人们食用的要求，这跟纪淑娟等[22]的研究结果基本相同。

综上所述，经过2～3 μL/L 1-MCP处理，可以有效抑制西兰花的黄化衰老，较好地保持感官品质，在常温贮藏下可延长货架期2～4 d。

1.2 对呼吸速率和乙烯合成量的影响

果蔬采收后有机物的积累减少，但呼吸作用还在进行，如果呼吸作用过强，就会大量消耗贮藏在果蔬里的有机物，致使品质下降，加速衰老，缩短贮藏期。因此控制果蔬采后呼吸作用，是果蔬贮藏保鲜过程中的关键。西兰花又属于呼吸跃变型蔬菜，对乙烯敏感，乙烯能够明显刺激呼吸作用加强。

吴振先等[24]研究发现1-MCP处理对抑制西兰花乙烯产量上没有显著作用,反而略有刺激乙烯产生的作用,但其与乙烯受体发生不可逆结合，抑制乙烯诱导的成熟反应，可以延缓黄化1～2 d。MARIA等[25]发现1-MCP处理对鲜切西兰花的呼吸速率影响显著，进一步研究发现1-MCP主要通过抑制外源乙烯的作用而抑制呼吸强度，同时1-MCP处理可以有效抑制氨气的产生。林本芳[26]的研究结果显示1-MCP处理不仅使西兰花呼吸峰推迟10 d出现，而且降低了呼吸峰值。但1-MCP处理后，在贮藏过程中西兰花的乙烯生成速率呈先升高后降低的趋势，且乙烯产量高于未处理的试验组，这与吴振先等[24]的实验结果一致。

诸多研究结果表明1-MCP处理对西兰花乙烯生成速率没有抑制作用，反而有刺激作用，但是可以抑制外源乙烯的作用，同时可以有效抑制呼吸速率，推迟呼吸高峰的出现，在西兰花贮藏过程中可以起到保鲜作用。本文初步推断1-MCP与乙烯受体结合后的产物会刺激内源乙烯的产生，但1-MCP与乙烯受体已发生不可逆结合，阻止了乙烯的信号传导和生理效应，从而达到保鲜的效果。

1.3 对理化指标的影响

1.3.1 对叶绿素含量的影响

西兰花花球中含有丰富叶绿素，叶绿素不稳定，在贮藏过程中极易降解，从而导致花球褪绿黄化，严重影响其整体感官品质[27]。袁晶等[28]研究了“优秀”、“春秋4号”、“博爱1号”和“Monaco”4个品种的西兰花经过1-MCP处理后的叶绿素含量变化情况，发现随着贮藏时间的增长，4个品种的叶绿素含量均呈下降趋势，但经1-MCP处理4个品种西兰花花球叶绿素的降解得到缓解,贮藏5 d后,所有1-MCP处理组花球中叶绿素含量均高于同期不经处理的对照组。GONG等[29]采用1-MCP、乙烯单独处理和1-MCP处理后再用乙烯处理的方法，研究了乙烯和1-MCP对西兰花叶绿素分解代谢的影响，结果显示1-MCP对西兰花叶绿素降解起到明显的抑制作用，主要通过调节过氧化物酶和叶绿素酶的活性来延缓叶绿素降解，从而延缓黄化，达到保鲜的效果。

1.3.2 对可溶性固形物含量的影响

可溶性固形物(total soluble solid, TSS) 是指液体或流体食品中所有溶于水的化合物的总称，包括糖、酸、维生素、矿物质等，果蔬中的可溶性固形物的主要物质是可溶性糖的含量，其能直接反映果蔬的成熟度和品质状况[30]。王顺玉等[31]研究发现西兰花贮藏期间的可溶性固形物呈现一个先上升后下降的趋势。国崇文[32]通过研究1-MCP处理结合聚乙烯(polyethylene，PE)包装对西兰花TSS的影响，贮藏前期发现经过1-MCP处理并进行PE包装的西兰花TSS明显高于不经任何处理的对照组，只进行PE包装的西兰花TSS同样高于对照组，初步判断主要是PE袋抑制西兰花大量失水以及组织大分子降解的作用。在贮藏后期发现，同样PE包装，但经过1-MCP处理的西兰花TTS降解速率明显低于未处理的。通过分析诸多研究，发现1-MCP对西兰花贮藏前期TSS含量上升没有显著促进作用，后期在TSS含量下降过程中对其降解有明显抑制作用。

1.3.3 对电导率和丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量的影响

MDA是膜脂过氧化的主要产物，MDA和电导率是评估果蔬在各种不同逆境条件下细胞损伤的2个有力指标[33]。在果蔬贮藏过程中，尤其是在低温逆境条件下MDA含量和相对电导率可有效直观地反映果蔬贮藏保鲜效果[34]。西兰花在低温贮藏条件下，MDA含量和相对电导率都一直呈上升趋势[31],但经过1-MCP处理可以有效缓解相对电导率的升高。国崇文[32]用1、3、5 μL/L 3个浓度的 1-MCP处理西兰花后，在贮藏过程中跟均能有效抑制相对电导率的升高，且3个浓度之间的差异不显著。说明较小浓度的1-MCP已可以有效地抑制西兰花相对电导率的升高。毕文慧等[35]先将西兰花在50 mg/L 的 ClO2溶液中浸泡 3 min后，再以2.5 μL/L浓度的1-MCP密闭熏蒸24 h，贮藏在低温下(<15 ℃)，研究观察保鲜效果。结果发现只进行1-MCP处理，在贮藏前期可以有效抑制MDA含量增加，12 d后开始快速增加。但1-MCP结合ClO2处理，在后期仍能有效抑制MDA含量快速增加。本文认为1-MCP处理可以在一定程度上保持西兰花细胞膜的完整性，维持膜的选择通透性。

1.3.4 对酶活性的影响

果蔬在贮藏过程中，各种代谢活动和衰老，都是在一系列专用酶的作用下进行。诸多研究结果显示1-MCP处理可以影响西兰花贮藏过程中各种酶的活性，从而影响贮藏保鲜效果。现将各种贮藏条件下1-MCP对西兰花各种酶活性的作用总结如表1所示。

表1 1-MCP对西兰花酶活性的影响Table 1 Effect of 1-MCP on enzyme activity of broccoli

2 1-MCP对西兰花功能性成份的影响

西兰花之所以有“蔬菜皇冠”之称，与其高含量的VC，丰富的硫代葡萄糖苷、萝卜硫素等功能性成分密不可分。但在贮藏过程中VC、硫代葡萄糖苷、萝卜硫素和类胡萝卜素等含量都会因不断分解而降低[31，39-41]。袁晶等[28]研究发现在 25 ℃贮藏期间,西兰花中硫代葡萄糖苷、萝卜硫素等含量都有不同程度的下降,而经 2.5 μL/L 1-MCP 处理3 d后含量均高于对照。YUAN等[37]同样用2.5 μL/L 1-MCP 处理后在20 ℃条件下贮藏，研究发现5 d后VC和类胡萝卜素含量分别是对照组的2倍和1.3倍。硫代葡萄糖苷含量在前2 d变化不显著，第3天开始快速降低，5 d后处理组硫代葡萄糖苷损失率为32.4%，显著低于对照组的42.7%。说明1-MCP处理可以有效抑制西兰花在贮藏过程中VC、硫代葡萄糖苷、萝卜硫素和类胡萝卜素等功能性成份的降解，较好地维持其保健功能。

3 1-MCP处理联合其他方法对西兰花贮藏保鲜的效果

目前，有关西兰花采后贮藏保鲜的方法多种多样，主要有物理保鲜技术、化学保鲜技术和生物保鲜技术三大类[42]。其中物理保鲜技术包括光照处理、气调处理、低温保鲜与气调相结合、热处理、微真空处理、减压冷藏、涂膜保鲜等，化学保鲜技术包括乙醇处理、臭氧处理、1-甲基环丙烯处理等，生物保鲜技术包括生物素处理、植物提取液处理等[42]。单一的保鲜方法还不能完全解决西兰花不易贮藏保鲜的问题，多种保鲜方法相联合，为西兰花贮藏保鲜提供了新的保鲜途径和思路。

张娜等[43]研究了1-MCP结合短波紫外线(UV-C)照射处理后冷藏(0 ℃)5 d和65 d后各理化指标的变化情况，发现用0.25 μL/L 的1-MCP熏蒸 20 h 后再用紫外灯照射 600 s 的处理组各理化指标都明显优于1-MCP和UV-C照射单独处理组。毕文慧等[35]研究了先用ClO2溶液浸泡后再用1-MCP熏蒸对西兰花的保鲜效果，结果表明,1-MCP 结合ClO2处理能明显抑制花球中VC、叶绿素和可溶性固形物的降解，整体感官品质也明显优于单独使用1-MCP和ClO2的对照组。证明 1-MCP 结合ClO2处理对西兰花的保鲜效果得到提升，减少营养物质的损失，延长货架期，保持其商品价值。郭衍银等[44]研究了1-MCP结合壳聚糖对鲜切西兰花的保鲜效果，结果显示效果并不明显。本文认为各种保鲜技术的相互联合可能没有叠加效应，但在一定程度上可以提升贮藏保鲜效果，各种保鲜技术联合的最优组合条件还需要进一步研究、选择、优化，以期达到最佳效果。

4 展望

1-MCP虽然不能抑制西兰花在贮藏过程中乙烯的产量，但它可以与乙烯受体不可逆结合，阻止乙烯的信号传导和生理效应，从而抑制呼吸强度，推迟呼吸峰的出现，以及提高各种过氧化物酶的活性，减少MDA和各种过氧化物的积累，保持了细胞膜的完整性和通透性，较好地维持了西兰花的品质，提高了商品价值，在西兰花常温和低温贮藏条件下都显现出了广阔的应用前景和较高的商业价值。

目前，从整体上来看，1-MCP在西兰花贮藏方面的研究主要集中在应用层面上。在保鲜方面初步解决了西兰花易黄化萎蔫，有效成份易降解的问题，特别是在常温下延长2～4 d的货架期，解决了大部分零售商因西兰花货架期短而不愿销售的问题。在作用机理方面主要通过研究生理生化指标结合在其他果蔬上的保鲜机理，初步推断总结了其对西兰花的保鲜机理。在今后的工作中应着重研究以下几个方面：(1)1-MCP自身虽然是一种安全、无污染的化学保鲜剂，但并不代表在其处理后的西兰花中不会产生有害的代谢物，应进一步研究1-MCP处理后西兰花在贮藏过程中有害代谢产物产生情况，对其安全性进行分析评估。(2)从分子水平分析研究其保鲜作用机理，特别是其对西兰花内源乙烯产量的影响完全不同于辣椒、猕猴桃、苹果和芒果等园艺产品的原因。(3)1-MCP结合其他保鲜方法初步取得了一定成果，但还远远没有挖掘其最大潜能，需要进一步优化研究。(4)由于1-MCP熏蒸处理需要密闭空间，在生产实际中会存在一定困难，需要探索一种操作方便、经济高效的处理方法，如采前喷洒或浇灌 1-MCP 水溶液等。