基于多元变量统计分析法分析1-甲基环丙烯处理对蓝莓果实冷藏品质的影响

张瑜瑜，洪永忠，用成健，陈泽斌，刘佳妮，苏源

(昆明学院 农学与生命科学学院，云南 昆明，650214)

蓝莓(Vacciniumspp.)又称越橘，杜鹃花科越橘属，含有多种营养成分，营养价值高。果实通常在高温多雨季节成熟采收，含水量高，容易受到微生物感染而导致果实腐烂变质，对蓝莓的采后品质造成严重影响[1]。

1-甲基环丙烯(1-methylcyclopropene，1-MCP)是一种典型的乙烯受体抑制剂，它通过干扰并阻断乙烯与受体的结合来抑制果肉细胞成熟衰老[2]，以此来达到保鲜的效果。近年来，1-MCP在已被国内外广泛应用于果蔬的采后处理[3-5]，它能保持果实的营养成分和贮藏品质，延长贮藏期，且具有无毒、无难闻气味、使用浓度低等优点[6]。李志文等[7]对“乍娜”葡萄采后处理的研究发现，1-MCP能延缓葡萄变软，同时能够保持果实硬度。唐欣影[8]研究发现，常温下1-MCP处理能有效延缓西兰花衰老，保持叶绿素含量，降低呼吸强度，延缓花球黄化，显著提高西兰花的感官品质。近年来，蓝莓的营养价值和经济效益逐渐被人们认识，其种植面积和产量的迅速增加，对蓝莓采后生理及贮藏保鲜技术的研究显得日益重要。关于蓝莓采后品质的研究有报道[9]，但针对1-MCP处理采后蓝莓果实冷藏品质研究的报道鲜见。本研究以云南主栽的“夏普蓝”蓝莓果实为实验材料，采用不同浓度的1-MCP对蓝莓果实进行熏蒸处理，研究1-MCP对蓝莓果实冷藏期间品质的影响，结合多元变量统计分析法进行综合分析，以期为蓝莓果实采后贮藏保鲜提供理论参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

蓝莓：品种为“夏普蓝”，云南澄江蓝莓种植基地，采收无病虫害、成熟度和大小一致的果实，用聚乙烯保鲜盒分装，立即运回实验室预冷。

1-MCP(粉剂，有效成分为0.14%)，美国陶氏化学(上海)公司；可滴定酸、维生素C、多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)、过氧化物酶(peroxidase，POD)、丙二醛(malondialdehyde，MDA)试剂盒，苏州科铭生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

Uv-120-02紫外分光光度计，日本岛津有限公司；BluePard Cu420电热恒温水浴锅，上海一恒科学仪器有限公司；Lab Tech EV311旋转蒸发仪，北京莱伯泰科仪器股份有限公司；PL204型精密电子天平，成都浩宇驰仪表有限公司；Sigma1-14离心机，北京科普顺科技有限公司；YT-GX20果蔬呼吸测定仪，山东霍尔德电子科技有限公司；GC6891气相色谱仪，山东科捷分析仪器有限公司；H1850型台式高速离心机，湖南湘仪离心机仪器有限公司；UNIQUE-S15型超纯水机，锐思捷科学仪器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 实验设计

用厚度为0.1 mm聚乙烯膜制成3个容积为1 m3的封闭罩，分别准确称取0.79、1.58、2.32 g的1-MCP粉剂放入50 mL烧杯中，按1∶5(g∶mL)的比例加入超纯水后混匀，得到浓度分别为0.5、1.0、1.5 μL/L的1-MCP处理液，分别将3个不同浓度的1-MCP处理液放置于3个预先放置蓝莓的封闭罩内，迅速封上，室温条件下(20±1) ℃熏蒸1 d后通风1 h，随即用保鲜袋分装各处理蓝莓，每袋50 g，以不加1-MCP的为对照组(CK)，最后将对照组和处理组的蓝莓果实置于(4±1)℃的贮藏库内，每3 d测定果实的各项生理指标，每个指标重复3次，第1次数据在处理当天测定。

1.3.2 测定项目与方法

可滴定酸、维生素C和MDA含量、PPO和POD活性均采用试剂盒测定。可滴定酸含量采用酸碱滴定法测定[8]；维生素C含量采用2,6-二氯酚靛酚滴定法测定[8]；相对电导率用电导率仪测定[8]；呼吸强度采用GXH-3051H型果蔬呼吸测定仪测定[9]；乙烯释放量参照李艳娇等[10]的方法测定；PPO活性采用邻苯二酚法测定[10]；POD活性采用愈创木酚法测定[11]；MDA含量采用硫代巴比妥酸比色法测定[10]。

1.4 数据处理

采用Office Excel进行数据分析和作图，采用IBM.SPSS Statistics 20.0软件进行相关性分析、主成分分析和聚类分析。

2 结果与分析

2.1 1-MCP处理对蓝莓果实冷藏品质的影响

2.1.1 1-MCP处理对冷藏蓝莓果实可滴定酸(titratable acid，TA)含量的影响

TA是衡量果实贮藏品质的重要指标。由图1可知，随着贮藏时间延长，对照组和处理组的TA含量均呈逐渐整体下降趋势，对照组的下降较快，贮藏第15天，TA含量下降到0.41%(质量分数)，其次是1.5 μL/L的1-MCP处理，贮藏第15天的TA含量为0.58%，1.0 μL/L 1-MCP处理的TA含量下降最缓慢，贮藏第15天为0.76%，是对照组的1.85倍，且与其他处理之间的差异极显著(P<0.05)，由此可以说明，1-MCP熏蒸处理可以显著延缓蓝莓果实冷藏期间的TA含量的下降，这与李江阔等[12]在枸杞上的研究结果相似。

图1 1-MCP处理对冷藏蓝莓果实TA含量的影响Fig.1 Effects of 1-MCP treatment on TA content in frozen blueberry fruits 注：不同小写字母表示不同处理之间的差异显著性 (P<0.05)(下同)

2.1.2 1-MCP处理对冷藏蓝莓果实维生素C含量的影响

维生素C是一种还原剂，可以清除果实内部的自由基[13]，同时也是衡量果实贮藏品质的重要指标。由图2可知，贮藏期间对照组和处理组蓝莓果实的维生素C含量呈先上升后下降的趋势，从变化幅度看，处理组的变化幅度明显小于对照组，3个不同浓度的1-MCP处理中，1.0 μL/L 1-MCP处理的维生素C含量变化幅度最小，贮藏第6天为212.54 mg/g，贮藏第15天为198.86 mg/g，与其余处理之间的差异极显著(P<0.05)。从结果可知，1-MCP处理能减缓蓝莓果实冷藏过程中维生素C含量的下降程度，能维持蓝莓果实的维生素C含量，其中以1.0 μL/L的1-MCP处理效果最好。

图2 1-MCP处理对冷藏蓝莓果实维生素C含量的影响Fig.2 Effects of 1-MCP treatment on vitamin C content in frozen blueberry fruits

2.1.3 1-MCP处理对冷藏蓝莓果实相对电导率的影响

细胞膜是植物新陈代谢的重要组织，相对电导率是反映植物细胞膜透性的重要指标，它的高低是细胞衰老或受伤害程度的反映[12]。由图3可知，对照组和处理组蓝莓果实的相对电导率均呈逐渐上升趋势，对照组的相对电导率上升幅度最大，贮藏当天为8.64%，贮藏第15天上升到76.55%，1.0 μL/L 1-MCP处理蓝莓果实的相对电导率上升幅度最小，贮藏当天为9.12%，贮藏第15天上升到54.35%，整个贮藏期间，3个1-MCP处理的相对电导率都低于对照组，1.0 μL/L的1-MCP处理与其余处理之间的差异极显著(P<0.05)。由此可知，1-MCP处理能有效保护蓝莓果实的细胞膜结构而维持其完整性。

图3 1-MCP处理对冷藏蓝莓果实相对电导率的影响Fig.3 Effects of 1-MCP treatment on relative electrical conductivity of frozen blueberry fruits

2.1.4 1-MCP处理对蓝莓果实采后呼吸强度和乙烯释放量的影响

采后呼吸作用是通过消耗果实本身贮存的有机物和水分来实现的，它会导致果实品质下降[12]。由图4可知，冷藏期间，对照组和处理组蓝莓果实的呼吸强度和乙烯释放量均呈先上升后下降的趋势，对照组蓝莓果实的呼吸速率和乙烯释放量上升和下降幅度较大，在贮藏第6天出现呼吸跃变峰值[51.54 mgCO2/(kg·h)],此时乙烯释放量也达到最大值[(38.72 μL/(kg·h)]，3个不同浓度1-MCP处理的呼吸强度和乙烯释放量的变化较为平稳，呼吸高峰均在第9天出现，其中，1.0 μL/L 1-MCP处理的呼吸峰值为39.12 mg CO2/(kg·h)。同时，3个不同浓度1-MCP处理的乙烯释放量变化也较为平稳，对照组在第6天的乙烯释放量最大，为38.72 μL/(kg·h)，处理组则在第12天最大，其中，1.0 μL/L 1-MCP处理为21.32 μL/(kg·h)，0.5 μL/L 1-MCP处理为27.14 μL/(kg·h)，1.5 μL/L 1-MCP处理为25.03 μL/(kg·h)，由此可知，1-MCP处理能推迟冷藏期间蓝莓果实呼吸高峰和乙烯释放高峰出现的时间，抑制蓝莓果实的生理活动，以1.0 μL/L 1-MCP处理的效果最佳(P<0.05)。

a-呼吸强度；b-乙烯释放量图4 1-MCP处理对冷藏蓝莓果实呼吸强度和 乙烯释放量的影响Fig.4 Effects of 1-MCP treatment on respiration intensity and ethylene release of frozen blueberry fruits

2.1.5 1-MCP处理对冷藏蓝莓果实抗氧化活性的影响

PPO活性与果蔬组织褐变呈正相关[13]。由图5-a可知，冷藏期间，对照组和处理组蓝莓果实的PPO活性均呈逐渐上升趋势，且对照组的PPO活性显著高于处理组，贮藏第15天，对照组的PPO活性高达58.76 U/g FW，1.0 μL/L 1-MCP处理的PPO活性是0.5 μL/L 1-MCP处理的0.59倍，是1.5 μL/L 1-MCP处理的0.71倍，1.0 μL/L 1-MCP处理的PPO活性与其余处理之间的差异极显著(P<0.05)。由此可知，1-MCP处理可以有效抑制采后蓝莓果实PPO活性的上升，延缓蓝莓果实的组织褐变，以1.0 μL/L 1-MCP处理的效果最好。

POD能有效清除植物体内的自由基，来达到维持植物体内自由基的动态平衡，它能提高植物抗逆性，还可作为果实后熟衰老的指标[14]。由图5-b可知，冷藏期间，对照组和处理组蓝莓果实的POD活性均呈逐渐上升趋势，对照组的上升幅度最大，贮藏当天，POD活性为16.36 U/(min·g)，贮藏第15天，POD活性高达116.58 U/(min·g)，3个不同浓度1-MCP的处理组中，1.0 μL/L 1-MCP处理蓝莓果实的POD活性显著低于0.5 μL/L 1-MCP处理和1.5 μL/L 1-MCP处理(P<0.05)，贮藏第6 天，1.0 μL/L 1-MCP处理蓝莓果实的POD活性为36.54 U/(min·g)，是0.5 μL/L 1-MCP处理的0.78倍，是1.5 μL/L 1-MCP处理的0.7倍。由此可知，1-MCP处理可以有效抑制采后蓝莓果实POD活性的上升，从而延缓蓝莓果实的衰老，以1.0 μL/L 1-MCP处理的效果最好。

a-PPO活性；b-POD活性；c-MDA含量图5 1-MCP处理对冷藏蓝莓果实PPO活性、POD活性和MDA含量的影响Fig.5 Effects of 1-MCP treatment on PPO activity,POD activity, and MDA content in refrigerated blueberry fruits

果蔬采后的膜脂过氧化作用会导致活性氧的不断积累，从而加速果蔬组织的老化，MDA就是膜脂过氧化的产物之一，它是判断细胞膜损伤程度和果实成熟衰老程度的重要指标，过量的MDA积累会加速果实的衰老，缩短贮藏时间[15]。由图5-c可知，冷藏期间，对照组和处理组蓝莓果实的MDA含量均呈逐渐上升趋势，对照组的MDA含量上升较快，贮藏第15天，高达69.68 μmol/g FW，3个不同浓度1-MCP处理蓝莓果实的MDA含量上升程度较为平稳，其中1.0 μL/L 1-MCP处理蓝莓果实的MDA含量上升幅度最缓，贮藏第6天为29.87 μmol/g FW，贮藏第15天为42.37 μmol/g FW，是0.5 μL/L 1-MCP处理的0.82倍，是1.5 μL/L 1-MCP处理的0.8倍。且整个冷藏过程中与其余处理之间的差异极显著(P<0.05)，由此可知，1-MCP处理能显著抑制MDA含量的积累，从而有效减缓膜脂过氧化进程，这与陈嘉等[16]对青脆李的研究结果相似。

2.2 1-MCP处理对蓝莓果实冷藏品质影响的多元统计分析

2.2.1 1-MCP处理对蓝莓果实冷藏品质影响的主成分分析

主成分分析是一种将多个指标简化为少数几个综合指标的统计分析方法。为进一步探讨1-MCP处理对蓝莓果实冷藏品质的影响，将所测的各项生理指标进行主成分分析，得出蓝莓果实主成分原始数据相关的特征值、方差贡献率及累计方差贡献率(表1)和主成分载荷矩阵(表2)。

由表1可知，主成分分析提取出特征值大于1的2个主成分，它们的贡献率分别为80.608%和12.654%，累计方差贡献率为93.262%，说明包含的信息量占总信息量的93.262%。由此表明，这2个主成分可以充分反映原始数据的主要信息。

表1 主成分的初始特征值、方差贡献率及累计方差贡献率Table 1 Initial eigenvalue, variance contribution rate， and cumulative variance contribution rate of principal components

由表2可知原始变量和前2个主成分之间的相关性。PC1主要代表1-MCP处理蓝莓果实冷藏指标的相对电导率、PPO、POD和MDA，这些指标均与PC1呈高度正相关，TA与PC1呈高度负相关；PC2主要代表1-MCP处理采后蓝莓果实生理指标的呼吸强度和乙烯释放量，它们与PC2呈高度正相关。由此可以表明，在研究1-MCP处理对采后蓝莓果实生理指标的影响中，相对电导率、PPO、POD、MDA、呼吸强度和乙烯释放量这些指标相比其他生理指标受1-MCP的影响较大。

表2 各指标的主成分载荷矩阵Table 2 Principal component load matrix of each index

将1-MCP处理蓝莓果实冷藏品质的各项指标进行综合分析，所得综合得分如图6所示。贮藏第3天开始，对照组与处理组之间的差异显著，1.0 μL/L 1-MCP处理的综合得分与0.5 μL/L 1-MCP处理和1.0 μL/L 1-MCP处理综合得分之间的差异极显著(P<0.05)。

图6 1-MCP处理对蓝莓果实冷藏品质综合得分的影响Fig.6 Effects of 1-MCP treatment on comprehensive score of cold storage quality of blueberry fruits

2.2.2 1-MCP处理对蓝莓果实冷藏品质影响的相关分析

将各项生理指标进行相关性分析，进一步评价各指标之间的相关性。由表3可知，蓝莓果实采后的TA与维生素C呈极显著正相关(P<0.01)，与相对电导率、呼吸强度、乙烯释放量、PPO、POD和MDA呈极显著负相关(P<0.01)；维生素C与相对电导率、PPO和POD呈显著负相关(P<0.05)，与MDA呈极显著负相关(P<0.01)；相对电导率与呼吸强度、乙烯释放量、PPO、POD和MDA呈极显著正相关(P<0.01)；呼吸强度与乙烯释放量、PPO、POD和MDA呈极显著正相关(P<0.01)；乙烯释放量与PPO、POD和MDA呈极显著正相关(P<0.01)；PPO与POD和MDA呈极显著正相关(P<0.01)；POD与MDA呈极显著正相关(P<0.01)。由此可知，蓝莓果实采后贮藏过程中的品质与其组织的抗逆性、细胞壁的完整程度和抗氧化能力有密切联系。

2.2.3 1-MCP处理对蓝莓果实冷藏品质影响的聚类分析

为进一步综合分析不同处理对蓝莓果实冷藏品质的影响，采用IBM.SPSS Statistics 20.0软件进行聚类分析，如图7所示。聚类采用欧式距离，聚类方法采用最短距离法得到树状图。与主成分分析和相关性分析相比，聚类分析以直观的图形解释了实验结果。

根据不同处理聚类分析之间的特异性，在距离为1～11时，聚类分析显示出3个明显的分组，第1组为处理A(0.5 μL/L的1-MCP处理)和处理C(1.5 μL/L的1-MCP处理)，第2组为处理B(1.0 μL/L的1-MCP处理)，第3组为对照组。由此可知，对照组和处理组对蓝莓果实冷藏品质的影响存在较大差异，这与主成分分析的结果一致。说明1.0 μL/L 1-MCP处理蓝莓果实冷藏品质的综合效果最好。

表3 1-MCP处理冷藏蓝莓果实各项生理指标的相关性Table 3 Correlation of physiological indexes of frozen blueberry fruits treated with 1-MCP

图7 1-MCP处理对蓝莓果实冷藏品质影响的聚类分析Fig.7 Cluster analysis of effect of 1-MCP treatment on cold storage quality of blueberry fruits

3 讨论

本实验以不同浓度的1-MCP处理云南主栽“夏普蓝”蓝莓果实，研究结果发现，1-MCP处理能显著延长果实采后的贮藏时间，与穆茜等[20]对“丽格”海棠果实的研究基本一致。同时研究还发现，1-MCP处理能延缓“夏普蓝”蓝莓果实的软化，这与MINAS[21]对李子和SUPAPVANICH等[22]对甜瓜的研究基本相似。在果实采后的贮藏期间，随着贮藏时间延长，维生素C含量会呈现先升高后降低的趋势，会对果实的贮藏品质产生影响，本研究发现1-MCP处理能显著增加采后贮藏过程中蓝莓的维生素C含量而延缓贮藏后期维生素C迅速降低的趋势，这与杨玉荣等[23]对库尔勒香梨的研究结果基本一致。POD是衡量果蔬衰老的重要指标，它能清除植物体内的活性氧，从而延缓衰老进程[22]。本实验研究发现，1-MCP处理可以有效抑制采后蓝莓果实POD活性的上升，从而延缓蓝莓果实的衰老，这与张艳宜等[24]的研究结果一致。

主成分分析是将多个指标降维、建模、特征向量进行线性分类，从而使分析结果更完整和更科学的一种数据分析方法。穆茜等[20]对经1-MCP处理的“丽格”海棠采后生理指标及品质进行主成分分析，提取出2个主成分，它们受1-MCP的影响较大。本实验采用主成分和相关性分析的方法对8个采后生理指标进行分析，结果表明，主成分分析共提取出2个主成分，它们的累计方差贡献率为92.614%，说明这2个主成分可以较好地反映整体数据，它们分别代表了相对电导率、PPO、POD、MDA、呼吸强度和乙烯释放量等生理指标。相关性分析结果表明，相对电导率与呼吸强度、乙烯释放量、PPO、POD和MDA两两之间呈极显著的正相关。聚类分析法是按照特定方法对数据集进行层次分解，把相近变量划为一类的方法，从而区分出不同处理间的特异性[25]。本实验研究结果可知，聚类分析将对照组和处理组区做了明显的区分，该统计方法可以综合各项指标较快地区分出最佳处理浓度。综合本实验研究结果分析得出，1-MCP处理对提升蓝莓果实冷藏品质和延长贮藏期的作用显著，但本实验仅从蓝莓果实采后的品质指标进行了分析研究，还缺乏对于采后果实内部的代谢酶及基因差异表达的研究，这将作为下一步的研究目标。

4 结论

1-MCP处理能明显保持蓝莓果实可滴定酸和维生素C含量的下降，延缓相对电导率和呼吸速率上升，推迟呼吸高峰和乙烯释放高峰出现，延缓PPO和POD活性下降，抑制MDA含量上升，能有效延缓蓝莓果实衰老，能较好的保持蓝莓果实的冷藏品质。主成分分析的结果表明，提取出特征值大于1的2个因子可以较好代表了相对电导率、PPO、POD、MDA、呼吸强度和乙烯释放量等生理指标。相关性分析的结果表明，相对电导率、呼吸强度、乙烯释放量、PPO、POD和MDA两两之间呈极显著的正相关，表明蓝莓果实采后贮藏过程中的品质与其组织的抗逆性、细胞壁的完整程度和抗氧化能力有密切联系。根据蓝莓果实冷藏的品质指标，将对照组合处理组进行聚类分析，可区分为3组，第1组为0.5 μL/L的1-MCP处理和1.5 μL/L的1-MCP处理，第2组为1.0 μL/L的1-MCP处理，第3组为对照组，与主成分分析的结果一致。综上可知，1.0 μL/L 1-MCP处理蓝莓果实冷藏品质的综合效果最好。