1-甲基环丙烯处理对樱桃番茄果实低温贮藏品质的影响

弓德强，李敏，高兆银，杨衍，姚全胜，胡美姣*

1(中国热带农业科学院环境与植物保护研究所 农业农村部热带作物有害生物综合治理重点实验室，海南 海口，571101) 2(中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所，海南 海口，571101)3(海南省热带园艺产品采后生理与保鲜重点实验室， 广东 湛江，524091)

樱桃番茄属茄科番茄属，是番茄的一个品种，又称圣女果、小番茄，果实外观艳丽，风味独特，营养价值较高，富含番茄红素和多种维生素，深受广大消费者喜爱。但由于樱桃番茄属于呼吸跃变型果实，采后呼吸代谢旺盛，而且果实皮薄多汁，在贮运过程中极易失水萎蔫、发生霉变腐烂而失去商品价值[1]。因此，开展樱桃番茄果实采后保鲜技术的研究至关重要。

近年来，关于樱桃番茄采后保鲜技术的研究有很多，主要有低温保鲜[2]、气调保鲜[3]、超声波保鲜[4]、热处理保鲜[5]、变压保鲜[6]、化学保鲜剂[7]和生物保鲜[8]等技术。而目前在生产上最常用最有效的保鲜方法仍然是低温贮藏。低温贮藏可通过降低果蔬的呼吸强度来延缓衰老，并保持果蔬的营养品质。研究表明，樱桃番茄在5 ℃的低温条件下贮藏，果实中抗坏血酸代谢受到抑制，从而达到良好的保鲜效果[2]。1-甲基环丙烯(1-methylcyclopropene, 1-MCP)是一种有效的乙烯作用抑制剂，具有安全、高效和使用剂量低等优点，被广泛应用于菠萝[9]、芒果[10]和荔枝[11]等采后贮藏保鲜。研究表明，1-MCP处理可抑制果实中乙烯的合成和呼吸代谢，延缓果实硬度、可溶性固形物、可滴定酸及维生素C含量的下降，从而延缓果实后熟衰老[12]。

1-MCP在樱桃番茄果实保鲜上也有研究报道，TAYE等[13]研究表明，1-MCP(0.1 μL/L)处理能够抑制樱桃番茄果实的乙烯释放、降低呼吸强度、延缓果实颜色和硬度的降低，并保持较高的番茄红素等采后品质。程宏雪等[14]研究发现，应用1-MCP(1.0 μL/L)二次处理能有效保持樱桃番茄果实的硬度、延缓番茄红素和维生素C含量的降低、抑制果实呼吸强度和丙二醛的积累、降低果实中过氧化物酶活性并推迟其活性高峰的出现，综合效果优于一次处理。姚萍等[15]研究表明，1-MCP处理能够保持2种樱桃番茄果实可溶性固形物含量，并有效抑制果实中维生素C含量的降低。目前1-MCP应用于樱桃番茄保鲜的研究仍然较少，研究内容也不够系统深入，因此有必要进一步深入研究。本研究以樱桃番茄品种‘粉娇’为试材，通过1-MCP处理后置于低温[(8±1) ℃]条件下贮藏，测定樱桃番茄在低温贮藏中腐烂率、呼吸强度、果实硬度、可溶性固形物、维生素C、有机酸(柠檬酸、奎宁酸、苹果酸和琥珀酸)及类胡萝卜素(番茄红素、β-胡萝卜素和叶黄素)等含量的变化，探讨1-MCP处理对樱桃番茄果实低温贮藏品质和保鲜效果的影响，为1-MCP应用于樱桃番茄采后保鲜提供理论基础和技术指导。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

本试验以完全转色的成熟樱桃番茄‘粉娇’为试验材料，于2020年3月采自广西百色市田阳区百育镇一生产园，采摘后装入泡沫箱24 h内运回中国热带农业科学院环境与植物保护研究所保鲜实验室，挑选颜色、大小和成熟度基本一致，无机械伤及病害虫害的果实进行相应处理；小包装1-MCP(粉剂，有效质量分数为0.03%，有效含量为0.12 mg)，山东奥维特生物科技有限公司；色谱级磷酸二氢铵(NH4H2PO4)，北京普天同创生物科技有限公司；色谱级磷酸(H3PO4)，上海优试化工有限公司；有机酸标准品：抗坏血酸、柠檬酸、奎宁酸、苹果酸和琥珀酸(分析纯)，美国Sigma-Aldrich公司；叶黄素、番茄红素和β-胡萝卜素标准品，美国Sigma-Aldrich公司；乙醇、三氯甲烷(分析纯)，南京化学试剂股份有限公司；乙腈(色谱纯)，上海吉至生化科技有限公司；聚乙烯薄膜袋(900 mm×600 mm×0.02 mm)，广州东起包装材料有限公司；泡沫箱(400 mm×300 mm×100 mm)，广西百色市田阳区水果批发市场。

1.2 仪器与设备

GY-4果实硬度计，浙江托普云农科技股份有限公司；手持折光仪，广州市速为电子科技有限公司；BS150M电子天平，上海友声衡器有限公司；GXH-3010E便携式红外线气体分析器，北京市华云分析仪器研究所有限公司；IM-F124制冰机，日本SANYO公司；Milli-Q-B超纯水系统，美国Millipore公司；QL-861型漩涡混合器，江苏门海市其林贝尔仪器制造有限公司；EPPENDORF 5810R型号高速冷冻离心机，德国艾本德股份有限公司；Waters 2695高效液相色谱仪，美国Waters公司。

1.3 实验方法

1.3.1 处理方法

将樱桃番茄果实分装在泡沫箱，每箱3.0 kg，然后随机分成2组，作为对照组和1-MCP处理组，各9箱果，泡沫箱外套厚度为0.02 mm的聚乙烯薄膜袋。1-MCP处理时，将一小包装的1-MCP包蘸水浸湿放入泡沫箱内，然后将聚乙烯薄膜袋用橡皮筋扎口，处理剂量为0.14 μL/L。对照组不放1-MCP包，直接将聚乙烯薄膜袋用橡皮筋扎口，与处理组一起放置在(8±1) ℃库中贮藏。贮藏期间，定期调查腐烂率，并定期(贮藏0、4、8、12、16 d)取样，测定果实呼吸强度、果实硬度和可溶性固形物含量，果肉切碎保存在-40 ℃冰箱以测定维生素C、有机酸(柠檬酸、奎宁酸、苹果酸和琥珀酸)及类胡萝卜素(番茄红素、β-胡萝卜素和叶黄素)含量，总类胡萝卜素含量以3种类胡萝卜素含量之和表示。

1.3.2 腐烂率的测定

每个处理固定3箱，于贮藏8、12、16 d时调查樱桃番茄果实的腐烂情况，判定标准为果实全部或局部霉变、腐烂或流汁，均计入腐烂果，腐烂率以腐烂果数占总果数的百分比表示。

1.3.3 呼吸强度的测定

每个处理取20个果实，放入玻璃罐(体积6.5 L)里密封40 min，采用GXH-3010E型便携式红外线气体分析器测定玻璃罐中的CO2浓度。然后计算呼吸强度，结果表示为mg CO2/(kg·h)。每个处理重复测定3次取平均值。

1.3.4 果实硬度的测定

果实硬度采用GY-4型硬度计进行测定，每个果实在中间位置去皮后测定果肉硬度，共测定20次数据取平均值，结果表示为kg/cm2。

1.3.5 可溶性固形物含量的测定

可溶性固形物含量采用手持折光仪测定，每个果实取果肉用2层纱布包裹，挤出果汁用于测定可溶性固形物含量，共测定20次数据取平均值，结果表示为%。

1.3.6 维生素C与有机酸含量的测定

樱桃番茄果肉样品在液氮冷冻条件下粉碎，准确称取0.5 g样品粉末，加5 mL超纯水提取，在10 000×g下离心5 min，取上清液，经0.22 μm水相滤膜过滤后待测。使用仪器为Waters 2695高效液相色谱仪(配2998紫外检测器)，色谱柱为Agilent-C18(250 mm×4.6 mm，5 μm)，流动相为0.5%(体积分数)NH4H2PO4-H3PO4缓冲溶液；流速为1 mL/min；柱温为35 ℃；进样量为10.0 μL；检测波长为254 nm和210 nm，分别用于检测维生素C和其他有机酸含量。每个样品重复测定3次数据取平均值，维生素C结果以mg/100g表示，柠檬酸、奎宁酸、苹果酸和琥珀酸结果均以g/kg表示。

1.3.7 类胡萝卜素含量的测定

准确称取0.5 g冷冻样品粉末于10 mL的离心管中，加5 mL的乙醇与三氯甲烷等体积配制的提取液，在50 ℃水浴锅中水浴60 min后，10 000×g下高速离心5 min，经0.22 μm水相滤膜过滤后待测。使用仪器为Waters 2695高效液相色谱仪，配有2998紫外检测器，色谱柱为Agilent-C18(250 mm×4.6 mm，5 μm)，流动相A为乙腈，流动相B为异丙醇；流速为1 mL/min；柱温为35 ℃；进样量为10.0 μL；检测波长为450 nm。每个样品重复测定3次数据取平均值，番茄红素、β-胡萝卜素和叶黄素结果均以mg/kg表示。

1.4 数据处理与分析

采用软件Microsoft Excel 2016进行试验数据统计并作图，利用DPS v3.01数据统计系统进行处理之间的差异显著性分析，P<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 1-MCP处理对樱桃番茄果实腐烂率的影响

由图1可知，在樱桃番茄低温贮藏期间，果实腐烂率逐渐增大，后期增加较快；1-MCP处理果实腐烂率均显著低于同时期的对照果(P<0.05)，其中在贮藏8、12、16 d时，对照果实腐烂率分别为2.17%、3.73%和8.67%，而1-MCP处理果实腐烂率分别为1.15%、2.42%和6.04%，防治效果分别达到了47.08%、35.21%和30.40%。表明1-MCP处理可减轻低温贮藏期间樱桃番茄果实的腐烂，达到良好的防腐保鲜效果。

图1 1-MCP处理对樱桃番茄果实低温贮藏期间腐烂率的影响Fig.1 Effect of 1-MCP on the decay rate of cherry tomato during storage at low temperature 注：同一时间不同小写字母表示处理与对照间差异显著(P<0.05) (下同)

2.2 1-MCP处理对樱桃番茄果实呼吸强度的影响

由图2可知，对照果实在低温贮藏4 d时有一个呼吸高峰，随后急剧降低，于贮藏后期(12～16 d)降至最低；而1-MCP处理果实除在贮藏4 d时并没有明显的呼吸高峰外，其余变化趋势与对照基本一致，并且在整个贮藏期间其呼吸强度均显著低于对照果(P<0.05)。以上结果表明，1-MCP处理能够显著降低樱桃番茄果实的呼吸强度。

图2 1-MCP处理对樱桃番茄果实低温贮藏期间呼吸 强度的影响Fig.2 Effect of 1-MCP on the respiration rate of cherry tomato during storage at low temperature

2.3 1-MCP处理对樱桃番茄果实硬度的影响

樱桃番茄鲜食口感越脆甜越好，因此果实硬度是衡量樱桃番茄果实品质的一个重要指标。由图3可知，对照果实在低温贮藏过程中果肉硬度逐渐降低，而1-MCP处理果实在贮藏前期(0～8 d)没有明显的降低过程，贮藏8 d后开始逐渐降低，并且在贮藏中后期(8～16 d)果实硬度均显著高于对照果(P<0.05)。表明1-MCP处理能延缓樱桃番茄果实硬度的降低，保持较高的果实硬度。

图3 1-MCP处理对樱桃番茄低温贮藏期间果实硬度的影响Fig.3 Effect of 1-MCP on the firmness of cherry tomato during storage at low temperature

2.4 1-MCP处理对樱桃番茄果实可溶性固形物含量的影响

可溶性固形物含量是衡量樱桃番茄果实品质的一个重要指标，直接体现果实的口感。由图4可知，在贮藏过程中，对照果和处理果可溶性固形物含量变化趋势基本一致，即先升高再降低，并且均在贮藏4 d时达到最高值，然后逐渐降低。1-MCP处理能够延缓樱桃番茄贮藏后期果实中可溶性固形物含量的降低，其中贮藏12、16 d时，其可溶性固形物含量显著高于同时期的对照果(P<0.05)。

图4 1-MCP处理对樱桃番茄果实低温贮藏期间可溶性 固形物含量的影响Fig.4 Effect of 1-MCP on the soluble solids content of cherry tomato during storage at low temperature

2.5 1-MCP处理对樱桃番茄果实维生素C含量的影响

由图5可知，在贮藏过程中，樱桃番茄果实维生素C含量呈先升高再降低的变化趋势，贮藏12 d达到最大值，然后略有降低。1-MCP处理延缓了樱桃番茄贮藏前期(0～8 d)维生素C含量的升高和贮藏后期(12～16 d)维生素C含量的降低，其中在贮藏8 d时，维生素C含量显著低于对照果(P<0.05)；而在贮藏16 d时，维生素C含量显著高于对照果(P<0.05)。表明1-MCP处理延缓了樱桃番茄贮藏后期维生素C含量的降低，保持了果实贮藏期的品质。

图5 1-MCP处理对樱桃番茄果实低温贮藏期间维 生素C含量的影响Fig.5 Effect of 1-MCP on the vitamin C content of cherry tomato during storage at low temperature

2.6 1-MCP处理对樱桃番茄果实有机酸含量的影响

在樱桃番茄采收时，果实中柠檬酸、奎宁酸、琥珀酸和苹果酸含量分别为7.57、2.26、0.47、0.36 g/kg，表明柠檬酸含量最高，其次是奎宁酸，琥珀酸和苹果酸含量较低(图6)。由图6-A可知，柠檬酸含量在贮藏前期(0～4 d)有一个升高过程，4 d后逐渐缓慢降低，并且在整个贮藏期间，1-MCP处理果实柠檬酸含量均显著高于对照果(P<0.05)；由图6-B可知，在整个贮藏期间，处理和对照果实中奎宁酸含量均逐渐降低，并且1-MCP处理延缓了奎宁酸含量的降低，其中贮藏4、8、16 d时，显著高于对照果(P<0.05)；由图6-C可知，果实中琥珀酸含量与奎宁酸相似，呈逐渐降低的变化趋势，并且在整个贮藏期间1-MCP处理果琥珀酸含量显著高于对照果(P<0.05)；而果实中苹果酸含量在贮藏前期(0～4 d)急剧降低，4 d后呈缓慢降低的变化趋势(图6-D)，并且在整个贮藏期间1-MCP处理果苹果酸含量显著低于对照果(P<0.05)。以上结果表明，1-MCP处理能够延缓樱桃番茄果实低温贮藏期间3种有机酸(柠檬酸、奎宁酸和琥珀酸)含量的降低过程。

2.7 1-MCP处理对樱桃番茄果实类胡萝卜素含量的影响

在番茄果实中，类胡萝卜素主要存在形式为番茄红素、β-胡萝卜素和叶黄素[16]，其中在成熟番茄果实中，番茄红素占主导地位[17]。在本试验中，刚采收的粉色品种‘粉娇’樱桃番茄果实中番茄红素、β-胡萝卜素和叶黄素含量分别为95.85、5.15、3.58 mg/kg，其含量分别占类胡萝卜素总量的91.7%、4.9%和3.4%，表明樱桃番茄果实中的番茄红素含量最高，β-胡萝卜素和叶黄素含量较低(图7)。

经1-MCP处理后，樱桃番茄在低温贮藏期间3种类胡萝卜素含量呈现不同的变化趋势。由图7-A可知，对照果番茄红素含量先升高后降低，贮藏4 d时含量最高(113.58 mg/kg)，然后逐渐降低；而1-MCP 处理果在贮藏期间番茄红素含量变化趋势与对照基本一致，即先升高后降低，贮藏4 d时含量达到最高，然后逐渐降低。其中贮藏4、8 d时番茄红素含量显著低于对照果(P<0.05)，表明1-MCP处理可降低樱桃番茄贮藏前期果实中的番茄红素含量。由图7-B可知，樱桃番茄在低温贮藏期间果实中β-胡萝卜素含量逐渐升高，在贮藏8～16 d，1-MCP处理果β-胡萝卜素含量显著高于对照果(P<0.05)，表明1-MCP 处理可提高樱桃番茄果实中的β-胡萝卜素含量。由图7-C可知，在贮藏期间，果实中叶黄素含量呈先升高后降低的变化趋势，对照果在贮藏4 d时含量最高(3.65 mg/kg)，1-MCP处理果在贮藏8 d时含量最高(3.77 mg/kg)，然后逐渐降低，并且在贮藏8～16 d，1-MCP处理果叶黄素含量显著高于对照果(P<0.05)，表明1-MCP处理能延缓樱桃番茄贮藏后期叶黄素含量的降低。由图7-D可知，樱桃番茄中3种类胡萝卜素总量变化趋势与番茄红素基本一致，即先升高后降低，其中在贮藏4、8 d时，1-MCP处理果总类胡萝卜素含量显著低于对照果(P<0.05)。

A-柠檬酸；B-奎宁酸；C-琥珀酸；D-苹果酸图6 1-MCP处理对樱桃番茄果实低温贮藏期间柠檬酸、奎宁酸、琥珀酸和苹果酸含量的影响Fig.6 Effects of 1-MCP on the contents of citric acid, quinic acid, succinic acid and malic acid of cherry tomato during storage at low temperature

A-番茄红素；B-β-胡萝卜素；C-叶黄素；D-总类胡萝卜素图7 1-MCP处理对樱桃番茄果实低温贮藏期间番茄红素、β-胡萝卜素、叶黄素和总类胡萝卜素含量的影响Fig.7 Effects of 1-MCP on the contents of lycopene, β-carotene, lutein and total carotenoids of cherry tomato during storage at low temperature

3 讨论与结论

1-MCP作为一种果蔬保鲜剂，已有广泛的研究和应用，在多种水果上具有良好的保鲜效果[9-11]。本研究结果表明，1-MCP处理能显著降低樱桃番茄低温贮藏期间果实的腐烂率，从而达到良好的防腐保鲜效果。这在金桔[18]和枇杷[19]果实上的研究结果基本一致。也有研究表明，1-MCP处理能降低果实腐烂，不仅是由于其具有抑菌活性[20]，还与其能诱导果实产生抗病性有密切关系[21]。而且，1-MCP作为一种乙烯抑制剂，能够抑制采后果实的乙烯释放和呼吸速率，特别是对呼吸跃变型的水果，作用更加明显。很多研究表明，1-MCP处理能够抑制贮藏中果实的呼吸强度[10, 14]。樱桃番茄也属于典型的呼吸跃变型水果，在本试验中，采摘的樱桃番茄虽然已是全红果，但1-MCP处理仍然能明显降低果实的呼吸强度。呼吸作用是果蔬采后进行的与衰老密切相关的重要生理活动，果实呼吸强度的降低有利于减少物质消耗，从而延长果实保鲜期[6]。本研究中，1-MCP处理很好地保持了果实贮藏后期较高的硬度，有效延缓了果实的软化和衰老，这与TAYE等[13]在樱桃番茄上的研究结果基本一致。陈洪彬等[22]在番石榴上的研究表明，1-MCP处理能够延缓采后果实软化，与其可以有效抑制果实中多聚半乳糖醛酸酶、果胶甲酯酶、纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶和β-淀粉酶的活性有密切关系。

在保持果实内在品质方面，1-MCP处理也有很好的效果。本研究中，1-MCP处理能够延缓樱桃番茄贮藏后期果实中可溶性固形物和维生素C含量的降低，较好地保持果实的品质，这与1-MCP在菠萝[9]、樱桃番茄[15]和枣[21]果实上研究得出的结果基本一致。通常情况下，果实中的有机酸作为呼吸底物在三羧酸循环中会被利用而消耗，因此造成果实采后在成熟衰老进程中有机酸含量会逐渐降低[6]。在本研究中，粉色品种‘粉娇’樱桃番茄果实的4种有机酸中，含量最高的是柠檬酸，其次是奎宁酸，含量较低的是琥珀酸和苹果酸；并且1-MCP处理能延缓柠檬酸、奎宁酸和琥珀酸等3种有机酸含量的降解，而对苹果酸作用相反。表明1-MCP处理能够延缓樱桃番茄品质的下降，较好地保持果实的品质。关于1-MCP处理对樱桃番茄果实有机酸代谢的调控，有待于进一步深入研究。

类胡萝卜素主要包括胡萝卜素和叶黄素两大类，广泛存在于自然界中，其不仅具有抗氧化作用，也是人类和动物必需的营养物质。大多数类胡萝卜素能够呈现出一定的颜色，如番茄红素呈红色，α-胡萝卜素和 β-胡萝卜素呈橙色，叶黄素呈黄色[23]。在成熟番茄果实中，类胡萝卜素主要以番茄红素、叶黄素、β-胡萝卜素等形式存在[16]。已有研究表明，在红色番茄果实中，番茄红素占类胡萝卜素总量的70%，其次是β-胡萝卜素，其含量占比为26%，叶黄素含量最低，其含量占比为4%[24]。而在本研究中，粉色系樱桃番茄品种‘粉娇’果实中，刚采收时的番茄红素含量最高，其次是β-胡萝卜素，叶黄素含量最低，其中番茄红素含量占比高达90%以上。可见，樱桃番茄中的类胡萝卜素，番茄红素起着主导作用。有研究表明，1-MCP处理能抑制樱桃番茄果实番茄红素和胡萝卜素的积累，从而延迟果实的转色[25]。本研究中，随着樱桃番茄贮藏期的延长，番茄红素、叶黄素及总类胡萝卜素含量先升后降，β-胡萝卜素持续升高。1-MCP处理后，樱桃番茄果实贮藏前期番茄红素及总类胡萝卜素含量的变化受到明显抑制，而贮藏后期其含量与对照无明显差异；同时1-MCP处理促进整个贮藏期果实中β-胡萝卜素含量的升高，延缓贮藏后期叶黄素含量的降低。表明1-MCP处理抑制果实颜色由粉红到深红的变化，可能与其能够抑制番茄红素、保持较高的β-胡萝卜素和叶黄素含量有密切关系。关于1-MCP处理对樱桃番茄果实颜色及类胡萝卜素的调控机制有待进一步深入探讨。

综上所述，1-MCP处理能有效抑制樱桃番茄果实低温贮藏期的腐烂，降低果实呼吸强度，延缓果实硬度、可溶性固形物、维生素C及有机酸(柠檬酸、奎宁酸和琥珀酸)含量的降低，抑制番茄红素及总类胡萝卜素含量的变化，延缓β-胡萝卜素和叶黄素的降解，表明1-MCP处理可有效延缓樱桃番茄果实的衰老及保持采后品质。并且，1-MCP作为一种常见的安全有效的果蔬保鲜剂，使用方法简单便捷，因此在樱桃番茄果实保鲜上具有一定的应用前景。