陈 柏,颉敏华,,*,王学喜,吴小华,韩雅萱,王宝春,张 鑫,牛济军

(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.甘肃农业大学园艺学院,甘肃兰州 730070;3.甘肃亚盛实业(集团)股份有限公司,甘肃兰州 730000)

陈 柏1,颉敏华1,2,*,王学喜1,吴小华1,韩雅萱2,王宝春2,张 鑫2,牛济军3

(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.甘肃农业大学园艺学院,甘肃兰州 730070;3.甘肃亚盛实业(集团)股份有限公司,甘肃兰州 730000)

为延长黄冠梨果实贮藏期,抑制褐心病,研究了1-甲基环丙烯(1-MCP)处理对常温贮藏期间(20 ℃)褐心病及相关品质指标变化的影响。结果表明:1.5 μL/L的1-MCP处理能极显著(p<0.01)降低果实贮藏期间的褐心病发病率与发病指数,贮藏30 d时,1-MCP处理黄冠梨果实褐心病发病率和发病指数分别为12.82%和0.09,比对照低88.59%和88.92%,同时抑制果实的呼吸强度和乙烯生成,保持果实硬度,并能有效降低果心PPO 活性与MDA、H2O2含量,提高总酚含量和 SOD、POD活性,减缓黄冠梨果心褐变反应。综上所述,1-MCP处理可以有效抑制黄冠梨常温贮藏期间褐心病的发生。

黄冠梨,1-甲基环丙烯,褐心病,果实品质,常温贮藏

黄冠梨是优质的中晚熟梨品种,经济性状良好。成熟时果心小,果肉洁白细腻,脆嫩多汁,风味较好,深受消费者喜爱[1]。但是生产中受栽培条件、成熟度和贮藏条件等的影响,黄冠梨在贮藏过程中容易发生一系列的生理病害,主要包括果皮褐变、果心褐变及质地变化等。尤其是褐心病从表面无法判断,但会导致黄冠梨抗病性降低,贮藏期间易感染病菌而腐烂,是一种在贮藏中后期容易普遍发生的严重生理病害,给黄冠梨产业造成巨大的经济损失。1-甲基环丙烯(1-methylcyclopropene,1-MCP)作为一种乙烯受体抑制剂,可以不可逆地作用于乙烯受体,阻断其与乙烯正常结合,抑制与果实成熟衰老相关的生理生化反应[2-3],能够推迟果蔬软化与保持营养品质[4-5]。1-MCP能够保持梨贮藏期间的果实品质[6],而且对梨褐心病及鸡爪病都有一定的抑制效果[7-8]。

本实验以黄冠梨为材料,研究采后1-MCP处理对贮藏期间黄冠梨果心褐变的控制及果实品质的影响,以期为1-MCP对黄冠梨褐心病控制及品质调控等方面提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

黄冠梨 2014年9月19日采自甘肃省景泰县条山农场,选取成熟度一致、大小匀一、无病虫害的套袋黄冠梨果实,采收后在条山农场冷库立即进行处理;1-MCP 0.625 g/袋,有效成分0.014%,美国罗门哈斯公司生产,商品名为聪明鲜;Na2HPO4、蛋氨酸、乙酸-乙酸钠、邻苯二酚、愈创木酚 天津光复精细化工研究所生产;氮蓝四唑 Biosharp公司生产。

FT327型果实硬度计 意大利Fruit TestTM公司生产;SP-3420型气相色谱仪 北京北分瑞利分析仪器有限责任公司生产;GXH3051型红外CO2分析仪 北京均方理化科技研究所生产;Cary-100型紫外可见分光光度计 美国瓦里安中国有限公司生产。

1.2 处理方法

将盛有黄冠梨果实的大筐置于塑料大帐中,大帐的容积为1 m3,以1.5 μL/L浓度的1-MCP对黄冠梨进行密闭熏蒸处理。处理温度为8 ℃,处理时间为24 h,处理后装入包装箱内,对照组CK不做任何处理。每处理各15箱,每次调查3箱,3个重复。

所有果实置于常温(20 ℃)条件贮藏,并于常温贮藏0、20、30、40 d时统计发病情况并进行品质测定,同时取果心样品经液氮速冻后于超低温冰箱保存,用于后期测定酶活性等指标。

1.3 指标测定

1.3.1 褐变发病率和果实褐变指数的测定 参照吴晓华等的方法[8],将果实沿赤道部位横切,依果心组织的褐变面积和程度划分褐变级数:无褐变为0级;轻微褐变(果心个别心皮内壁有褐斑)为1级;轻微至20%褐变为2级;褐变大于20%而小于50%为3级;褐变大于50%为4级。每次统计30个果实,10个果实一组,3次重复,按下式计算果实褐变指数:

褐变发病率(%)=(病果总数/总果数)×100

果实褐变指数=Σ(褐变级数×该级果实褐变个数)/(褐变最高级数×调查总果数)。

1.3.2 果实硬度的测定 参照吴小华等[8]的方法,用果实硬度计测定。

1.3.3 乙烯释放速率的测定 参照吴小华等[8]的方法,用气相色谱仪测定,色谱条件:氢火焰检测器;GDX-502型色谱柱,柱温50 ℃;FID检测室温度240 ℃;载气为氮气,流速30 mL/min,将3个果实置于2000 mL标本缸内密闭24 h后抽取1 mL气体测定,重复3次。

1.3.4 呼吸速率的测定 参照吴小华等[8]的方法,用红外CO2分析仪测定。

1.3.5 PPO活性的测定 参照伍利芬等[9]的方法,结果以U·g-1FW表示。

1.3.6 POD活性的测定 参照 Dias 等[10]的方法,结果以U·g-1FW表示。

1.3.7 SOD活性的测定 参照胡位荣等[11]的方法,结果以U·g-1FW表示。

1.3.8 总酚含量的测定 参照Pirie等[12]的方法稍作修改,280 nm处测定吸光值,做没食子酸标准曲线(y=0.058x+0.006,R2=0.999),结果以mg·g-1FW表示。

1.3.9 MDA含量的测定 采用硫代巴比妥酸法[13]测定,结果以nmol·g-1FW表示。

1.3.10 H2O2含量的测定 参照Sergiev等[14]的方法,结果以mol·g-1表示。

1.4 统计分析方法

采用Excel 2007软件和DPS2000数据处理系统进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 1-MCP处理对黄冠梨果实褐心病发病率和发病指数的影响

梨褐心病的发生受诸多因素影响,包括产地、气候、栽培条件、采收期、采收入库后的降温速度等都会影响梨果实采后果心褐变的发生[15]。黄冠梨在贮藏期间的发病程度由发病率和发病指数两个指标来表示。整个贮藏期间,1-MCP处理与对照组的果肉组织均未发生褐变现象,但由图1、图2可知,随着贮藏期的延长,两个处理的果实褐心发病程度逐渐升高。在常温贮藏30 d和40 d时,1-MCP处理黄冠梨果实褐心病发病率分别为12.82%和30.77%,比对照低88.59%和66.67%;褐心病发病指数分别为0.09和0.21,比对照低88.92%和75.57%,说明1-MCP处理能极显著(p<0.01)抑制黄冠梨的褐心病发病趋势。

图1 1-MCP处理对黄冠梨褐心病发病率的影响Fig.1 Effect of 1-MCP treatment on the incidence of browning heart of Huangguan pears

图2 1-MCP处理对黄冠梨褐心病发病指数的影响Fig.2 Effect of 1-MCP treatment on index of browning heart disease of Huangguanpear

2.2 1-MCP对果实成熟衰老相关指标的影响

2.2.1 1-MCP处理对黄冠梨贮藏过程中果实硬度变化的影响 硬度是黄冠梨采后品质的重要指标,也是影响黄冠梨采后贮藏的重要因素。由图3可知,果实采收时硬度为5.69 kg/cm2,随着贮藏期延长,对照组果实硬度迅速下降,贮藏至30 d时,对照果实硬度为4.13 kg/cm2,比刚采收时下降了27.4%,1-MCP处理仅下降6.6%。说明1-MCP处理可以有效延缓果实硬度的下降,提高商品性,这也与前人研究结果相符[8]。

图3 1-MCP处理对黄冠梨果实硬度的影响Fig.3 Effect of 1-MCP treatment on fruit firmness of Huangguan pear

图4 1-MCP处理对黄冠梨果实乙烯释放速率的影响Fig.4 Effect of 1-MCP treatment on the release rate of ethylene in Huangguan pear

2.2.2 1-MCP处理对黄冠梨贮藏过程中乙烯释放速率变化的影响 乙烯具有促进果实成熟的作用,可加剧果实后熟衰老,加重褐心病的发病程度。由图4可知,两个处理的黄冠梨在贮藏过程中的乙烯释放速率均呈先升后降的趋势,对照果实在贮藏20 d,1-MCP处理果实在贮藏30 d时分别出现乙烯释放高峰。1-MCP处理果实的乙烯释放高峰值为0.56 μL·kg-1·h-1,仅为对照组的49.1%。说明1-MCP处理能够有效抑制果实乙烯生成,推迟乙烯释放高峰出现,延缓果实的后熟衰老,抑制褐心病的发生。

2.2.3 1-MCP处理对黄冠梨贮藏过程中呼吸速率变化的影响 果实的呼吸强度与果实的成熟与衰老密切相关。贮藏期间两个处理的果实呼吸速率总体呈下降趋势。由图5知,对照组果实在贮藏20 d时达到呼吸高峰,呼吸速率为41.7 mg·kg-1·h-1,1-MCP处理果实贮藏期间呼吸速率一直保持较低水平,贮藏20 d时呼吸速率为27.8 mg·kg-1·h-1,较对照低33.26%。说明1-MCP处理能显著(p<0.05)抑制贮藏期间果实呼吸速率,延缓果实成熟。

图5 1-MCP处理对黄冠梨果实呼吸速率的影响Fig.5 Effect of 1-MCP treatment on respiration rate of Huangguan pear fruit

2.3 1-MCP处理对黄冠梨果心褐变相关生理指标变化的影响

2.3.1 1-MCP处理对黄冠梨贮藏过程中果心组织多酚氧化酶(PPO)活性的影响 组织褐变主要是酚类化合物、酚氧化酶和O2的共同反应。当细胞区间化结构被破坏后,多酚氧化酶(PPO)在有氧情况下,将多酚类物质氧化成醌类物质,其自身缩合或与细胞内的蛋白质反应,从而生产褐色色素,导致组织褐变[16]。由图6可知,贮藏20 d时,对照组和1-MCP处理组果心PPO活性分别为188.63和170.44 U·g-1FW,两者之间无显著性差异。贮藏30 d时,1-MCP组比对照低9.89%,差异显著(p<0.05)。贮藏40 d时,对照组和1-MCP处理组果心PPO活性分别为176.86和135.13 U·g-1FW,两者之间差异极显著(p<0.01)。本实验中,1-MCP 处理能有效的抑制贮藏期间黄冠梨果心的PPO活性,抑制黄冠梨褐心病的发生。前人研究发现,1-MCP处理可以抑制园艺产品采后生理病害发生过程中PPO 的活性[17-19],控制生理病害的发生,本实验研究结果与之一致。

图6 1-MCP处理对黄冠梨PPO活性的影响Fig.6 Effect of 1-MCP treatment on PPO activity of Huangguan pear

图7 1-MCP处理对黄冠梨总酚含量的影响Fig.7 Effect of 1-MCP treatment on total phenolic content of Huangguan pear

2.3.2 1-MCP处理对黄冠梨贮藏过程中果心组织总酚含量变化的影响 贮藏20 d时,对照组果心总酚含量为0.145 mg·g-1FW,1-MCP处理组果心总酚含量为0.116 mg·g-1FW,两者之间差异显著(p<0.05)。CK处理组总酚含量在贮藏期间呈上升趋势,贮藏30 d达到高峰,为0.16 mg·g-1FW,是对照组的1.63倍,差异达到极显著(p<0.01),在贮藏40 d时仍保持较高的含量。1-MCP组总酚含量在贮藏20 d后一直呈下降趋势,贮藏40 d时,总酚含量为0.075 mg·g-1FW。对照组总酚含量减小,可能是由于果心的酚类物质在PPO的催化下生成了醌类化合物,醌类化合物进一步生成了褐色物质而表现出褐心症状,这也和苹果虎皮病的发病过程表现一致[17]。

2.4 1-MCP处理对黄冠梨贮藏过程中果心组织膜脂过氧化相关指标变化的差异

2.4.1 1-MCP处理对黄冠梨贮藏过程中果心组织超氧化物歧化酶(SOD)活性变化的影响 果实组织内的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)等保护酶系统可以清除过多的活性氧,维持果蔬细胞的正常代谢[17]。对照组果心SOD活性总体呈下降趋势,且整个贮藏期间均低于1-MCP处理组。贮藏20、30和40 d时,1-MCP处理果实的果心SOD活性分别为3.22、3.45和3.29 U·g-1FW,是对照的2.1、2.3和2.92倍,差异均达到极显著(p<0.01)。说明1-MCP处理可以极显著提高黄冠梨果心的SOD活性,与前人研究相符[20-21]。

图8 1-MCP处理对黄冠梨SOD活性的影响Fig.8 Effect of 1-MCP treatment on SOD activity of Huangguan pear

2.4.2 1-MCP处理对黄冠梨贮藏过程中果心组织过氧化物酶(POD)活性变化的影响 果心组织中的过氧化物酶(POD)也属于保护酶系统,具有清除自由基的作用。由图9可知,整个贮藏期间,两个处理的果心POD活性都呈上升趋势,且1-MCP处理的果心POD活性要高于C K组。贮藏20和30 d时,1-MCP处理的果心POD活性分别为0.19 U·g-1FW和0.1725 U·g-1FW,是对照的1.16倍和1.37倍,差异显著(p<0.05)。贮藏40 d时,1-MCP处理的果心POD活性为0.209 U·g-1FW,为对照的1.36倍,差异极显著(p<0.01),说明1-MCP处理能够有效提高贮藏期间黄冠梨果心POD活性。

图9 1-MCP处理对黄冠梨POD活性的影响Fig.9 Effect of 1-MCP treatment on POD activity of Huangguan pear

2.4.3 1-MCP处理对黄冠梨贮藏过程中果心组织丙二醛(MDA)含量变化的影响 成熟衰老过程中膜脂过氧化产物MDA的积累,会破坏细胞膜结构。由图10可知,整个贮藏期间,两个处理的黄冠梨果心MDA含量均呈先升高后降低再回升的趋势。1-MCP组果心在贮藏20、30和40 d时MDA含量分别为71.73、26.63和55.11 nmol·g-1FW,均极显著低于同期对照组(p<0.01),说明1-MCP明显抑制了果心中MDA含量的积累,维持细胞的正常代谢,与文献报道一致[22-24]。

图10 1-MCP处理对黄冠梨MDA含量的影响Fig.10 Effect of 1-MCP treatment on MDA content of Huangguan pear

2.4.4 1-MCP处理对黄冠梨贮藏过程中果心组织过氧化氢(H2O2)含量变化的影响 H2O2含量过高会加剧膜脂过氧化作用,破坏细胞结构[22-24]。整个贮藏期间两个处理的果心H2O2含量都呈上升趋势,1-MCP处理的黄冠梨果心H2O2含量均显著低于对照组(p<0.05)。贮藏20 d时,对照组H2O2含量达到8.87 μmol·g-1,为采收时的2.93倍,1-MCP处理仅为1.37倍。说明1-MCP处理通过降低黄冠梨果心的H2O2含量,从而抑制膜脂过氧化,维持细胞的正常代谢,与前人发现1-MCP可以减少梨果实采后过程H2O2含量积累的报道一致[17]。

图11 1-MCP处理对黄冠梨H2O2含量的影响Fig.11 Effect of 1-MCP treatment on H2O2content of Huangguan pear

3 结论

1.5 μL/L的1-MCP处理可以延缓黄冠梨贮藏期间果实硬度的下降,推迟乙烯释放高峰出现和抑制果实呼吸强度,延缓果实成熟衰老的过程,有效降低果心PPO活性与减少MDA、H2O2的积累,提高果心总酚含量与SOD、POD活性,显著抑制黄冠梨褐心病的发病率和发病指数,保持果实品质。本实验只对1-MCP抑制常温贮藏黄冠梨褐心病机理做了部分研究,1-MCP对低温贮藏黄冠梨果心褐心病发病影响及抑制机理还需要进一步的研究。

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Effects of 1-MCP treatment on browning heart and quality of Huangguan pears during storage at room temperature

CHEN Bai1,XIE Min-hua1,2,*,WANG Xue-xi1,WU Xiao-hua1, HAN Ya-xuan2,WANG Bao-chun2,ZHANG Xin2,NIU Ji-jun3

(1.Agricultural Product Storage and Processing Research Institute, Gansu Academy of Agricultural Sciences,Lanzhou 730070,China; 2.College of horticulture,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China; 3.Gansu Yasheng Industrial(Group)Limited Company,Lanzhou 730000,China)

In order to prolong the storage period and inhibit the browning heart of Huangguan pear fruit,the effect of 1-methylcyclopropene(1-MCP)treatment on indexes of browning heart and related quality of fruit during storage at room temperature(20±0.5) ℃ was studied. The results showed that 1.5 μL/L 1-MCP treatment could significantly(p<0.05)reduce the incidence of browning heart disease and disease index during storage. After 30 days of storage,the incidence of browning heart disease and disease index of 1-MCP treatment of Huangguan pear were 12.82% and 0.09,lower than the control 88.59% and 88.92% respectively. The 1-MCP treatment could also inhibit the respiration rate and ethylene production,maintain fruit firmness,reduce the PPO activity and content of MDA and H2O2of fruit core effectively,increase the content of total phenol and the activity of SOD and POD,and slow the core browning reaction of Huangguan pear. In summary,1-MCP treatment can effectively inhibit browning heart of Huangguan pear during the room temperature storage.

Huangguan pear;1-MCP;browning heart disease;fruit quality;storage

2016-04-18

陈柏(1986-)，男，硕士，研实员，主要从事农产品贮藏加工研究，E-mail:chenbai19861114@163.com。

农业部公益性行业专项(201303075)；甘肃省农业科学院农业科技创新专项(2013GAAS39)；甘肃省农业科学院果蔬贮藏保鲜与精深加工科研创新团队建设项目(2014GAAS03)。

TS

A

1002-0306(2016)24-0000-00

10.13386/j.issn1002-0306.2016.24.000